RU2440924C1 - Method of crane operation control - Google Patents
Method of crane operation control Download PDFInfo
- Publication number
- RU2440924C1 RU2440924C1 RU2010123077/11A RU2010123077A RU2440924C1 RU 2440924 C1 RU2440924 C1 RU 2440924C1 RU 2010123077/11 A RU2010123077/11 A RU 2010123077/11A RU 2010123077 A RU2010123077 A RU 2010123077A RU 2440924 C1 RU2440924 C1 RU 2440924C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crane
- load
- signals
- equipment
- boom
- Prior art date
Links
Landscapes
- Jib Cranes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к производству кранов, и может быть использовано для контроля динамических нагрузок, возникающих в процессе поворота стрелы крана с грузом, преимущественно в стреловых самоходных кранах.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to the production of cranes, and can be used to control the dynamic loads that occur during the rotation of the crane jib with cargo, mainly in jib cranes.
Известен способ управления стреловым краном (патент РФ №2058929 С1 МПК6 В66С 23/90 27.04.1996), включающий определение положения оборудования крана путем измерения длины стрелы, угла наклона и угла поворота стрелы, определение нагрузки на грузозахватном органе, инициирование оператором движений оборудования крана путем воздействия на органы управления и отключение приводов оборудования крана при перегрузке. Этот способ обеспечивает защиту от перегрузки и опасных перемещений оборудования крана. Способ реализован в устройстве управления грузоподъемным краном, содержащем процессор, "n" датчиков положения оборудования крана (датчик длины, датчик угла наклона стрелы и датчик угла поворота стрелы), подключенных к соответствующим входам процессора, датчик нагрузки, выход которого подключен к "n+1-ому" входу процессора, блок усилителей и исполнительный блок. Процессор включает в себя блок задания допустимых координат грузозахватного органа, блок коррекции допустимых координат, блок задания начальных координат грузозахватного органа, блок определения допустимого вылета стрелы по нагрузке, блок определения проекции стрелы на горизонтальную плоскость, блок определения фактических координат грузозахватного органа и блок сравнения.A known method of controlling a jib crane (RF patent No. 2058929 C1 IPC 6 V66C 23/90 04/27/1996), including determining the position of the crane equipment by measuring the length of the boom, the angle of inclination and the angle of rotation of the boom, determining the load on the load gripping body, the operator initiating movements of the crane equipment by acting on the controls and turning off the crane equipment drives during overload. This method provides protection against overload and dangerous movements of the crane equipment. The method is implemented in a crane control device comprising a processor, “n” crane equipment position sensors (length sensor, boom angle sensor and boom angle sensor) connected to corresponding processor inputs, a load sensor whose output is connected to “n + 1 -th "processor input, amplifier unit and executive unit. The processor includes a unit for specifying the permissible coordinates of the load gripping unit, a unit for correcting the permissible coordinates, a unit for specifying the initial coordinates of the load gripping unit, a unit for determining the permissible reach of the boom on the load, a unit for determining the projection of the boom on the horizontal plane, a unit for determining the actual coordinates of the load gripping body, and a comparison unit.
Недостатком известного способа управления грузоподъемными кранами является то, что не учитывается динамика перемещающегося груза и в зависимости от скорости движения могут возникать колебания груза низкой частоты. Другим недостатком известного способа является то, что в критических ситуациях происходит остановка крана, что в ряде случаев может привести к дополнительному возрастанию опрокидывающего момента.A disadvantage of the known method of controlling hoisting cranes is that the dynamics of the moving load are not taken into account and, depending on the speed of movement, fluctuations in the load of a low frequency can occur. Another disadvantage of this method is that in critical situations the crane stops, which in some cases can lead to an additional increase in the tipping moment.
Более совершенным и наиболее близким является способ управления грузоподъемным краном (патент RU 2309112 С1 МПК7 В66С 23/88 (2006.01) В66С 13/18 (2006.01) от 2006.03.03), заключающийся в том, что путем воздействия на органы управления краном производится запуск и отключение приводов механизмов, перемещающих оборудование крана, путем обработки сигналов датчиков, контролирующих положение подвижного оборудования, производится отключение приводов механизмов по фактору ограничения перемещений, а путем обработки сигналов датчиков, контролирующих положение подвижного оборудования крана и его нагрузку, производится отключение приводов механизмов по фактору перегрузки, для снижения уровня раскачивания груза, вызванного инерционными силами в начале движения и при останове, способом предусмотрены установка дополнительного датчика длины каната и переключателя кратности полиспаста, сигналы которых используются для определения высоты подвеса груза и периода раскачивания подвешенного груза, создание режима и сигналов выбора допустимой скорости движения в зависимости от нагрузки на кран, создание режима и сигналов предварительного ограничения перемещения по результатам вычисления ограничений по факторам перегрузки и ограничения перемещений, а также по результату вычисления поправки к расстоянию в зависимости от периода раскачивания подвешенного груза, вычисление по сигналам датчиков, контролирующих положение подвижного оборудования крана, инерционных показателей оборудования, фактических скоростей и ускорений оборудования при запуске и отключении приводов для определения моментов отключения и включения приводов механизмов и создания автоматического режима импульсного управления, зависящего от периода и фазы раскачивания подвешенного груза, создание режима логической обработки данных, объединения сигналов запуска и сигналов отключения приводов механизмов и подключения их к усилителям, включающим исполнительные механизмы.The most advanced and closest is the method of controlling a crane (patent RU 2309112 C1 MPK 7 В66С 23/88 (2006.01) В66С 13/18 (2006.01) from 2006.03.03), which consists in the fact that by acting on the crane controls and disabling the drives of the mechanisms moving the crane equipment by processing the signals of sensors monitoring the position of the movable equipment, disabling the drives of the mechanisms by the factor restricting movements, and by processing the signals of the sensors monitoring the position of the mobile of the crane equipment and its load, the drives of the mechanisms are turned off by the overload factor, to reduce the level of load swing caused by inertial forces at the beginning of the movement and when stopping, the method provides for the installation of an additional rope length sensor and pulley gear, the signals of which are used to determine the height of the suspension load and the period of swinging of the suspended load, the creation of the mode and signals for selecting the permissible speed depending on the load on the crane, the creation of press and signals of preliminary restriction of movement according to the results of calculating restrictions on the factors of overload and movement restrictions, as well as the result of calculating the correction to the distance depending on the period of swinging of the suspended load, the calculation of the signals of sensors that control the position of the mobile equipment of the crane, inertial indicators of the equipment, actual speeds and acceleration of equipment during startup and shutdown of drives to determine the moments of shutdown and inclusion of drives mechanically and creating an automatic pulse control mode, depending on the period and phase of the suspended load swing, creating logical data processing mode, combining drive signals and disable signals trigger mechanisms and connecting them to the amplifiers, comprising actuators.
Недостатком известного способа является то, что дополнительные силы инерции, возникающие при повороте стрелы крана с грузом не определяются в достаточной степени для расчета и анализа опрокидывающего момента с последующим активным управлением процессом поворота.A disadvantage of the known method is that the additional inertia forces arising from the rotation of the crane arm with the load are not determined sufficiently to calculate and analyze the overturning moment with subsequent active control of the rotation process.
Задачей изобретения является повышение производительности и уровня безопасности погрузочно-разгрузочных работ, выполняемых с привлечением мобильных грузоподъемных машин, и предоставление легко воспринимаемой информации оператору о текущей устойчивости системы в реальном масштабе времени в условиях непрерывного технологического процесса погрузочно-разгрузочных работ.The objective of the invention is to increase the productivity and safety level of loading and unloading operations performed with the use of mobile lifting machines, and providing easily perceptible information to the operator about the current stability of the system in real time in a continuous technological process of loading and unloading.
Указанная задача решена тем, что способ управления грузоподъемным краном, заключающийся в том, что путем воздействия на органы управления краном производят запуск и отключение приводов механизмов, перемещающих оборудование крана, путем обработки сигналов датчиков, контролирующих положение подвижного оборудования, производят отключение приводов механизмов по фактору ограничения перемещений, путем обработки сигналов датчиков, контролирующих положение подвижного оборудования крана и его нагрузку, производят отключение приводов механизмов по фактору перегрузки, способом предусмотрены установка дополнительного датчика длины каната и переключателя кратности полиспаста, сигналы которых используют для определения высоты подвеса груза и периода раскачивания подвешенного груза, создают режим и сигналы выбора допустимой скорости движения в зависимости от нагрузки на кран, создание режима и сигналов предварительного ограничения перемещения по результатам вычисления ограничений по факторам перегрузки и ограничения перемещений, а также по результату вычисления поправки к расстоянию в зависимости от периода раскачивания подвешенного груза, вычисляют по сигналам датчиков, контролирующих положение подвижного оборудования крана, инерционные показатели оборудования, фактические скорости и ускорения оборудования при запуске и отключении приводов для определения моментов отключения и включения приводов механизмов и создают автоматический режим импульсного управления, зависящего от периода и фазы раскачивания подвешенного груза, создают режим логической обработки данных, объединения сигналов запуска и сигналов отключения приводов механизмов и подключения их к усилителям, включающим исполнительные механизмы, рассчитывают значения допустимого опрокидывающего момента для каждого значения вылета стрелы и вводят эту информацию в память бортового микропроцессора, в процессе работы крана измеряют натяжение каната, из полученного значения натяжения при помощи программы микропроцессора определяют текущее значение опрокидывающего момента и сравнивают с допустимым для данного вылета стрелы, по изменению положения стрелового оборудования, определяют оптимальные значения величин длины стрелы, высоты подвеса, скорости и ускорения при совершении дальнейшего движения и предоставляют эту информацию на видеопанели, оператору предоставляют возможность изменить рекомендованные параметры, при возникновении случая приближения текущего значения опрокидывающего момента к максимально допустимому для данного положения стрелового оборудования система управления автоматически осуществляет плавное снижение скорости для предоставления возможности оператору изменить параметры движения - высоту подвеса, угол наклона или длину стрелы, ускорение движения, в случае превышения допустимого опрокидывающего момента движение плавно останавливают, дальнейшее движение оставляют только в рекомендованном режиме.This problem is solved in that the control method of the crane, which consists in the fact that, by acting on the crane controls, the actuators of the mechanisms moving the crane equipment are started and turned off by processing the signals of sensors monitoring the position of the movable equipment, the actuators are disabled by the restriction factor displacements, by processing the signals of sensors monitoring the position of the mobile equipment of the crane and its load, the fur drives are switched off isms according to the overload factor, the method provides for the installation of an additional rope length sensor and a chain hoist switch, whose signals are used to determine the load suspension height and the period of swinging of the suspended load, create a mode and signals for selecting the permissible speed depending on the load on the crane, creating a mode and signals preliminary restriction of movement according to the results of calculating restrictions on the factors of congestion and restriction of movements, as well as on the result of calculating corre ki to the distance, depending on the period of swinging of the suspended load, calculated by the signals of the sensors monitoring the position of the mobile equipment of the crane, the inertial parameters of the equipment, the actual speeds and accelerations of the equipment when starting and stopping the drives to determine the moments of shutting down and turning on the drives of the mechanisms and create an automatic pulse control mode , depending on the period and phase of swinging of the suspended load, create a logical data processing mode, combining triggering signals as well as shutdown signals of the drives of the mechanisms and connecting them to amplifiers, including actuators, calculate the values of the allowable tipping moment for each value of the boom reach and enter this information into the memory of the onboard microprocessor, during the operation of the crane, measure the rope tension from the obtained tension value using the program microprocessors determine the current value of the overturning moment and compare with the permissible for a given boom, by changing the position of the boom equipment They determine the optimal values of the length of the boom, suspension height, speed and acceleration during further movement and provide this information on the video panel, the operator is given the opportunity to change the recommended parameters, if there is a case of approaching the current value of the tipping moment to the maximum allowable for the given position of the boom equipment the control automatically performs a smooth reduction in speed to enable the operator to change the param Three movement points - suspension height, tilt angle or boom length, acceleration of movement, in case of exceeding the permissible tipping moment, the movement is smoothly stopped, further movement is left only in the recommended mode.
Сущность предложенного способа поясняется чертежом, где на груз 1 подвешенный на канате 2, действуют сила тяжести и сила инерции, результирующая сила передается по канату 2 через оголовок 3 стрелы 4, изменение натяжения каната 2 определяют устройством 5, и на основании полученных данных определяют изменение радиуса и высоты действия сил относительно ребра опрокидывания грузоподъемного крана.The essence of the proposed method is illustrated by the drawing, where gravity and inertia force act on the load 1 suspended on the rope 2, the resulting force is transmitted along the rope 2 through the head 3 of the boom 4, the change in the tension of the rope 2 is determined by the device 5, and on the basis of the data obtained, the change in the radius and the height of the forces relative to the tipping ribs of the crane.
Для реализации поставленной задачи управления краном во время поворотного движения наиболее целесообразным является расчет текущего опрокидывающего момента и сравнение его с допустимым, заданным в микропроцессоре в виде грузовысотной характеристики, численное значение коэффициента грузовой устойчивости крана определяется по формуле:To implement the crane control task during turning movement, it is most expedient to calculate the current tipping moment and compare it with the allowable value specified in the microprocessor in the form of a weight-height characteristic, the numerical value of the crane cargo stability coefficient is determined by the formula:
где Mудерж - удерживающий момент крана; Mon - опрокидывающий момент, созданный весом груза и весом стрелы.where M hold - holding moment of the crane; M on is the overturning moment created by the weight of the load and the weight of the boom.
Текущее значение опрокидывающего момента вычисляется относительно точки контакта гидроопоры крана и грунта по формуле:The current value of the overturning moment is calculated relative to the contact point of the hydraulic support of the crane and the soil according to the formula:
M on =G·(l+Δl)+F ин .·(h+Δh)+M с, M on = G (l + Δl) + F in . (H + Δh) + M s ,
где G - значение силы тяжести груза, Fин - значение силы инерции, действующей на груз в процессе перемещения стрелового оборудования, Mс - опрокидывающий момент, создаваемый стрелой, l - плечо действия силы тяжести груза, Δl - величина, на которую увеличивается или уменьшается плечо действия силы тяжести при действии силы инерции, h - высота, на которой находится груз до начала поворотного движения, имеет прямую зависимость от значения высоты повеса (длины каната), Δh - величина, на которую увеличивается высота, на которой находится груз во время действия силы инерции.where G is the value of the gravity of the load, F in is the value of the inertia acting on the load during the movement of the boom equipment, M s is the overturning moment created by the boom, l is the shoulder of the force of gravity of the load, Δl is the amount by which it increases or decreases the shoulder of the action of gravity under the action of inertia, h is the height at which the load is located before the start of the turning movement, has a direct dependence on the height of the hang (rope length), Δh is the value by which the height at which the load is located during ystviya inertia.
Вычисление Δl и Δh возможно производить в зависимости от угла α, на который отклоняется канат с грузом при совершении поворотного движения.It is possible to calculate Δl and Δh depending on the angle α, by which the rope with the load deviates when making a pivotal movement.
Δl=λс·sinα,Δl = λ s sinα,
Δh=λс - Δλс·cosα,Δh = λ s - Δλ s cosα,
где λс - высота канатного подвеса.where λ with - the height of the suspension.
где 
Расчет инерционной нагрузки производится по формуле:The calculation of the inertial load is carried out according to the formula:
где 
где T - значение силы натяжения каната,where T is the value of the tension force of the rope,
В этом способе учитываются также дополнительные воздействия на кран:This method also takes into account additional effects on the crane:
силы инерции, ветер, уклон рабочей площадки при просадке опор и др., все эти параметры будут оказывать влияние на натяжение каната, а значит, учитываться при управлении.inertial forces, wind, slope of the working platform during subsidence of supports, etc., all these parameters will affect the tension of the rope, and therefore, be taken into account when controlling.
Способ осуществляется следующим образом. Стреловой кран имеет бортовой микропроцессор с возможностью получения и передачи данных. В памяти микропроцессора имеется математическая модель крана и информация о грузовысотной характеристике. Также в памяти микропроцессора имеется информация о рабочем пространстве с учетом препятствий, а с датчиков поступает информация о текущем состоянии и положении оборудования. В процессе работы устройством 5 измеряют натяжения каната 2, причем для точности данных измерение производят устройством 5, установленным на стреле 4 крана после оголовка 3 стрелы 4. В процессе работы по перемещению груза 1 натяжение каната изменяется, и данные поступают в микропроцессор для последующей обработки, в результате которой определяют значение силы инерции Fин и текущего опрокидывающего момента, после чего формируют блок данных с оптимальными параметрами движения для данного положения стрелы и груза. Данные поступают на дисплей, оператор принимает решение о дальнейшем управлении в соответствии с предложенными рекомендациями. При возникновении случая приближения опрокидывающего момента к максимально допустимому микропроцессор формирует управляющий сигнал на исполнительные органы крана с целью плавного снижения скорости для предоставления оператору возможности управления с целью уменьшения возникающих динамических нагрузок путем изменения рекомендованных параметров. Полную остановку движения осуществляют автоматически в случае, если выполняемые оператором операции ведут к дальнейшему увеличению динамической нагрузки и превышению допустимого опрокидывающего момента, причем дальнейшее движение возможно только в рекомендованном режиме с учетом положения стрелы 4 крана и груза 1 в заданном рабочем пространстве с учетом имеющихся препятствий.The method is as follows. The jib crane has an onboard microprocessor with the ability to receive and transmit data. In the memory of the microprocessor there is a mathematical model of the crane and information about the cargo-height characteristic. Also in the microprocessor memory there is information about the working space taking into account obstacles, and information about the current state and position of the equipment is received from the sensors. In the process of operation of the device 5, the tension of the rope 2 is measured, and for the accuracy of the data, the measurement is performed by the device 5 installed on the boom 4 of the crane after the head 3 of the boom 4. In the process of moving the load 1, the rope tension changes, and the data is transmitted to the microprocessor for subsequent processing, as a result of which the value of the inertia force F in and the current tipping moment are determined, after which a data block is formed with optimal motion parameters for a given position of the boom and load. Data is received on the display, the operator decides on further management in accordance with the proposed recommendations. If there is a case of approaching the tipping moment to the maximum allowable, the microprocessor generates a control signal to the crane actuators in order to smoothly reduce the speed to provide the operator with the ability to control to reduce the resulting dynamic loads by changing the recommended parameters. A complete stop of the movement is carried out automatically if the operations performed by the operator lead to a further increase in dynamic load and exceeding the permissible tipping moment, and further movement is possible only in the recommended mode, taking into account the position of the jib 4 of the crane and load 1 in a given working space, taking into account the existing obstacles.
Обработку поступающей информации осуществляют с помощью микропроцессорного модуля на базе микропроцессора с постоянным запоминающим устройством и оперативным запоминающим устройством.Processing of incoming information is carried out using a microprocessor module based on a microprocessor with read-only memory and random access memory.
Отличительными чертами способа управления краном с целью уменьшения динамической нагрузки является: в способе предлагается более точно измерять действующие силы инерции и учитывать возможность действия случайных нагрузок, в том числе просадки грунта под опорами и порывы ветра, в результате активного управления не исключается возможность движения при достижении максимально допустимого значения опрокидывающего момента, а также существует возможность установки дополнительного контрольно-измерительного оборудования, так как в основе действий способа лежит математическая модель крана, находящаяся в памяти бортового микропроцессора, и может быть изменена в зависимости от типа крана и его индивидуальных особенностей и усложнена при предъявлении более жестких требований и по мере развития исследований, т.е. устойчива к моральному старению.Distinctive features of the crane control method in order to reduce the dynamic load are: the method proposes to more accurately measure the effective inertia forces and take into account the possibility of random loads, including subsidence of the ground under supports and wind gusts, as a result of active control, the possibility of movement when reaching the maximum the permissible value of the overturning moment, and there is also the possibility of installing additional control and measuring equipment, since The method’s actions include the mathematical model of the crane, which is in the memory of the onboard microprocessor, and can be changed depending on the type of crane and its individual features and is complicated when more stringent requirements are presented and as studies develop, i.e. resistant to moral aging.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010123077/11A RU2440924C1 (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Method of crane operation control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010123077/11A RU2440924C1 (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Method of crane operation control |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010123077A RU2010123077A (en) | 2011-12-20 |
| RU2440924C1 true RU2440924C1 (en) | 2012-01-27 |
Family
ID=45403677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010123077/11A RU2440924C1 (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Method of crane operation control |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2440924C1 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7247703B2 (en) * | 2019-03-27 | 2023-03-29 | 株式会社タダノ | Crane control method and crane |
| CN113666265B (en) * | 2021-08-11 | 2024-02-06 | 西门子（中国）有限公司 | Crane control method, crane control device, electronic equipment and storage medium |
| CN115402933B (en) * | 2022-11-01 | 2023-03-24 | 河南豫中起重集团有限公司 | Anti-swing crane based on industrial big data and industrial Internet of things |
| CN116675116B (en) * | 2023-07-28 | 2023-10-17 | 三一帕尔菲格特种车辆装备有限公司 | Crane design control method, crane design control device, computing equipment and storage medium |
-
2010
- 2010-06-08 RU RU2010123077/11A patent/RU2440924C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010123077A (en) | 2011-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2722326C2 (en) | Crane, as well as a method for controlling overload protection of such a crane | |
| US10597266B2 (en) | Crane and method for monitoring the overload protection of such a crane | |
| US11919749B2 (en) | Crane, and method for controlling such a crane | |
| KR101743253B1 (en) | Safety Device For Crane and Sasety Control Method | |
| RU2440924C1 (en) | Method of crane operation control | |
| CN105253775A (en) | Tower crane jacking trim control system, method and device and tower crane | |
| EP4036045A1 (en) | Control system and work machine | |
| CN113165855A (en) | Crane and method for monitoring operation of such crane | |
| EP3925918A1 (en) | Dynamic lift-off control device, and crane | |
| EP4077198A1 (en) | System and method for monitoring crane and crane having the same | |
| US11235961B2 (en) | Height adjustment assistance device, crane comprising same, and height adjustment method | |
| RU2457170C1 (en) | Lifting crane control method and system for its realisation | |
| CN103669447B (en) | Automatic bucket lifting control method, system and device for continuous wall trenching machine | |
| RU2267458C1 (en) | System for checking load stability of mobile load-lifting machine | |
| EP4163245A1 (en) | Dynamic lift-off control device, and crane | |
| RU2396201C1 (en) | Method of increasing safety (versions) and safety system of jib hoisting crane (versions) | |
| JP2022190556A (en) | crane | |
| RU2448037C1 (en) | Hoisting or construction machine load limiter (versions) | |
| CN114014164A (en) | Vertical control system and control method for crane hook | |
| RU2422354C1 (en) | Method for reducing load swinging during lifting by jib crane and system for its implementation | |
| RU2564560C1 (en) | Method for increasing travelling crane accuracy and speed in carrying cargo over required path | |
| EP3925920A1 (en) | Dynamic-lift-off determination device, dynamic-lift-off control device, mobile crane, and dynamic-lift-off determination method | |
| EP3925919B1 (en) | Lifting control device and mobile crane | |
| RU94555U1 (en) | LOAD REDUCTION SYSTEM WHEN LIFTING WITH AN ARROW CRANE | |
| JP7067377B2 (en) | Work machine load display device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120609 |