WO2002059034A1 - Rotational speed controlled travelling mechanism - Google Patents

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WO2002059034A1
WO2002059034A1 PCT/DE2002/000226 DE0200226W WO02059034A1 WO 2002059034 A1 WO2002059034 A1 WO 2002059034A1 DE 0200226 W DE0200226 W DE 0200226W WO 02059034 A1 WO02059034 A1 WO 02059034A1
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WO
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vehicle
travel
vibration
road
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PCT/DE2002/000226
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German (de)
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Inventor
Conrad MÜLLER
Adalbert Maria Kneuer
Original Assignee
Noell Crane Systems Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/04—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
    • B66C13/06—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads
    • B66C13/063—Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads electrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/46—Position indicators for suspended loads or for crane elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C9/00—Travelling gear incorporated in or fitted to trolleys or cranes
    • B66C9/14—Trolley or crane travel drives

Definitions

  • the invention relates to a speed-controlled drive drive of devices on vibratable roadways according to the preamble of the first claim.
  • the invention can be used wherever vehicles move on carriageways that are capable of vibrating in the direction of travel, in particular of cats on vibratable crane scaffolds or cranes on vibratable crane tracks in which there is reduced static friction due to high acceleration and deceleration forces and the resulting vibrations of the carriageways Road and the driven wheels comes, so that unfavorable driving characteristics arise.
  • the actual and target values of the speed of the drive are compared with the aim of aligning the actual value with the target value.
  • the speed is specified as the setpoint.
  • the acceleration or deceleration is shown as a ramp with constant increase V1 (tx).
  • V1 tx
  • the acceleration forces that occur act as exciters on the road and cause them to vibrate. In operation, the acceleration forces change much faster than the vibrations of the road subside.
  • the actual value of the speed of the vehicle usually relates to the roadway of the vehicle. The movements of the road overlap with the movement of the vehicle and the vibrations of the road are found in the absolute speed of the
  • DE 4212782 A1 discloses a device for damping the vibrations of rails, in which elastic plates and electromechanical actuators are arranged between the rails and ribbed plates which lie on sleepers. The device is used to dampen the vertical vibrations in the rails.
  • the problem to be changed involves vibrations along the direction of travel.
  • the solution according to the invention provides a speed-controlled travel drive of a rail vehicle, preferably of cats on swingable crane scaffolds or cranes on swingable crane runways, in which the swinging speed or the swinging acceleration of the travelways in the direction of travel of the vehicle continuously by means of suitable sensors is determined.
  • the sensors shown in FIG.
  • the controller uses a computer to subtract the determined vibration speed V2 (tx) of the road from the intended target speed of the vehicle, and from this obtains a signal for regulating the speed of the vehicle's drive V1 (tx) -V2 (tx) .
  • the signal obtained in this way for controlling the speed of the drive corrects the target speed of the vehicle to such an extent that it is not the relative speed between the vehicle and the road, but the absolute speed of the vehicle in the speed-time diagram (Fig. 2 ) gives a ramp with a constant rise.
  • a subtraction of the vibrations of the road on the speed curve of the vehicle in the speed-time diagram creates a corrected setpoint.
  • the drive is now controlled according to this setpoint.
  • the absolute coordinates result in a uniformly accelerated or decelerated or a uniform movement of the vehicle.
  • This improves the running behavior of the vehicle and the adhesion behavior between the driven wheel and the road.
  • the invention will be explained in more detail below using the example of a container loading bridge.
  • the container loading bridge is equipped with a cat, which attaches containers to the ship, lifts them, moves them over land and sets them down on land.
  • the loading takes place in reverse order.
  • An accelerometer is firmly connected to the trolley track at a suitable point.
  • the encoder's direction of measurement coincides with the cat's direction of travel.
  • the measured values of the encoder (vibration acceleration of the trolley girder in Trolley travel direction) are converted into the vibration speed and the target speed of the cat and the vibration speed are corrected.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Abstract

The invention relates to a rotational speed controlled travelling mechanism in devices with swinging roadways, particularly trolleys, on swinging crane scaffolding or cranes with swinging craneways. Said device comprises a travelling mechanism, a roadway and a control unit for the travelling mechanism, wherein the rotational speed of the drive is controlled in such a manner that the swing speed and/or the swing acceleration of the roadway is continuously determined in the direction of travel of said vehicle and is transmitted as a signal to a computer for control purposes. The computer deducts the determined swing speed of the roadway from the predetermined theoretical speed of the vehicle and provides the control unit of the drive with rotational speed for the corrected theoretical speed.

Description

Drehzahlgesteuerter FahrantriebSpeed-controlled travel drive
Die Erfindung betrifft eine drehzahlgesteuerten Fahrantrieb von Einrichtungen auf schwingfähigen Fahrbahnen entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.The invention relates to a speed-controlled drive drive of devices on vibratable roadways according to the preamble of the first claim.
Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo Fahrzeuge auf in Fahrtrichtung schwingfähigen Fahrbahnen verfahren, insbesondere von Katzen auf schwingfähigen Krangerüsten oder Kranen auf schwingfähigen Kranbahnen bei denen es auf Grund von hohen Beschleunigungs- und Verzögerungskräften und der daraus resultierenden Schwingungen der Fahrbahnen zu verminderter Haftreibung zwischen der Fahrbahn und den angetriebenen Rädern kommt, so dass ungünstige Fahreigenschaften entstehen.The invention can be used wherever vehicles move on carriageways that are capable of vibrating in the direction of travel, in particular of cats on vibratable crane scaffolds or cranes on vibratable crane tracks in which there is reduced static friction due to high acceleration and deceleration forces and the resulting vibrations of the carriageways Road and the driven wheels comes, so that unfavorable driving characteristics arise.
Bei der Steuerung von drehzahlgesteuerten Fahrantrieben findet ein Vergleich von Ist- und Sollwert der Geschwindigkeit des Antriebes mit dem Ziel statt, den Istwert dem Sollwert anzugleichen. Die Geschwindigkeit ist als Sollwert vorgegeben. In der Darstellung zwischen Drehzahl und Geschwindigkeit ist die Beschleunigung bzw. die Verzögerung als Rampe mit konstantem Anstieg abgebildet V1 (tx). Die auftretenden Beschleunigungskräfte wirken als Erreger auf die Fahrbahn und bringen diese zum Schwingen. Im Betrieb wechseln die Beschleunigungskräfte wesentlich schneller als die Schwingungen der Fahrbahn abklingen. Der Istwert der Geschwindigkeit des Fahrzeuges bezieht sich üblicher Weise auf die Fahrbahn des Fahrzeuges. Dabei überlagern sich die Bewegungen der Fahrbahn mit der Bewegung des Fahrzeuges und es finden sich die Schwingungen der Fahrbahnen in der Absolutgeschwindigkeit desWhen controlling speed-controlled travel drives, the actual and target values of the speed of the drive are compared with the aim of aligning the actual value with the target value. The speed is specified as the setpoint. In the representation between speed and speed, the acceleration or deceleration is shown as a ramp with constant increase V1 (tx). The acceleration forces that occur act as exciters on the road and cause them to vibrate. In operation, the acceleration forces change much faster than the vibrations of the road subside. The actual value of the speed of the vehicle usually relates to the roadway of the vehicle. The movements of the road overlap with the movement of the vehicle and the vibrations of the road are found in the absolute speed of the
Fahrzeuges oder der Katze wieder. Im ungünstigsten Fall führt das zur Addition der Geschwindigkeiten und Beschleunigungen. Diese addierte Beschleunigung des Fahrzeuges kann bei kraftschlüssigen Fahrantrieben zum Verlust der Haftreibung zwischen den angetriebenen Rädern und der Fahrbahn führen.Vehicle or the cat again. In the worst case, this leads to the addition of the speeds and accelerations. This added acceleration of the vehicle can be used for non-positive traction drives Loss of static friction between the driven wheels and the road.
Im Falle der Maschinenführer fährt auf dem Fahrzeug mit, wirken sich die aus den Schwingungen der Fahrbahn resultierenden Schwingungen in der Bewegung des Fahrzeuges ungünstig auf dessen Befinden aus. Dies gilt für form- als auch für kraftschlüssige Antriebe.In the case of the machine operator traveling on the vehicle, the vibrations resulting from the vibrations of the road have an unfavorable effect on the condition of the vehicle during its movement. This applies to both positive and non-positive drives.
Um dem Problem entgegen zu wirken, sind verschiedene Lösungen bekannt.Various solutions are known to counteract the problem.
Aus DE 4212782 A1 geht eine Vorrichtung zur Dämpfung der Schwingungen von Schienen hervor, bei der zwischen den Schienen und Rippenplatten, die auf Schwellen liegen, elastische Platten und elektromechanische Aktuatoren angeordnet sind. Mittels der Vorrichtung werden die senkrechten Schwingungen in den Schienen gedämpft. Bei dem zu veränderndem Problem handelt es sich allerdings um Schwingungen längs zur Fahrtrichtung.DE 4212782 A1 discloses a device for damping the vibrations of rails, in which elastic plates and electromechanical actuators are arranged between the rails and ribbed plates which lie on sleepers. The device is used to dampen the vertical vibrations in the rails. However, the problem to be changed involves vibrations along the direction of travel.
Ein anderer Weg Schwingungen, die von der Fahrbahn auf das Schienenfahrzeug übertragen werden zu dämpfen, besteht darinAnother way to dampen vibrations that are transmitted from the road to the rail vehicle is
Einrichtungen zum Dämpfen von Schwingungen am Schienenfahrzeug anzubringen. Eine derartige Lösung ist in DE 4137869 C2 für ein Schienenfahrzeug beschrieben, wobei hydraulische Zylinder und Kolben über mehrere Ventile so gesteuert werden, dass Schwingungen am Schienenfahrzeug weitestgehend vermieden werden. Beide Lösungen haben den Nachteil, dass aufwendige Einbauten am Fahrzeug oder an der Schiene vorgenommen werden müssen, was zumindest im Hinblick auf Kranfahrzeuge ein Problem darstellt, da eine Forderung bei Kranfahrzeugen darin besteht, diese Fahrzeuge mit geringem Gewicht auszuführen. Das trifft insbesondere für die Katzfahrzeuge zu, die sich auf Schienen bewegen, die von den Trägern gehalten werden. Weiterhin hat eine hohe Last des Fahrzeuges immer zur Folge, dass zusätzliche Energie für das Beschleunigen und Abbremsen aufgebracht wird, was zu einer Erhöhung der Betriebskosten führt. Beide Lösungen dienen auch nicht dazu Schwingungen in der Fahrbahn längs zur Fahrtrichtung zu dämpfen.Attach devices for damping vibrations to the rail vehicle. Such a solution is described in DE 4137869 C2 for a rail vehicle, hydraulic cylinders and pistons being controlled via several valves in such a way that vibrations on the rail vehicle are largely avoided. Both solutions have the disadvantage that complex installations have to be carried out on the vehicle or on the rail, which is a problem at least with regard to crane vehicles, since a requirement for crane vehicles is to make these vehicles lightweight. This is especially true for the trolley vehicles that move on rails that are held by the carriers. Furthermore, a high load on the vehicle always means that additional energy for accelerating and braking is applied, which leads to an increase in operating costs leads. Neither of these solutions serve to dampen vibrations in the roadway along the direction of travel.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik mechanische Schwingungsdämpfer z.B. in form von Flüssigkeitsdämpfern oder nach dem Prinzip des Zweimassenschwingers bekannt, die die Schwingungen der Fahrbahn minimieren sollen. Diese Lösungen erfordern konstruktiven Aufwand, sind verschleißbehaftet und wartungsbedürftig.Furthermore, mechanical vibration dampers are known from the prior art, e.g. known in the form of liquid dampers or according to the principle of the dual mass oscillator, which are intended to minimize the vibrations of the road. These solutions require design effort, are subject to wear and require maintenance.
Weitere Lösungen bei denen drehzahlgesteuerte Fahrantriebe von Fahrzeugen auf in Fahrtrichtung schwingfähigen Fahrbahnen, entsprechend der Schwingungsgeschwindigkeit der Fahrbahn geregelt werden, sind nicht bekannt.Other solutions in which speed-controlled travel drives of vehicles are regulated on carriageways that can vibrate in the direction of travel, in accordance with the vibrational speed of the carriageway, are not known.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung die Steuerung eines Schienenfahrzeuges so zu verbessern, dass trotz schwingender Fahrbahn die aus der Addition der Bewegungen resultierenden Beschleunigungs- und Verzögerungsspitzen vermieden werden, sodass der Kraftschluss zwischen dem angetriebenen Rad und der Fahrbahn verbessert wird und die ungünstigen Auswirkungen der Fahrbahnschwingungen auf das Befinden des Maschinenführes durch den Wegfall der Schwingungen in der Bewegung des Fahrzeuges im absoluten Koordinatensystem vermieden werden ohne dass sich das Gewicht des Fahrzeuges oder der Fahrbahn durch zusätzliche Einbauten erhöht.It is therefore an object of the invention to improve the control of a rail vehicle in such a way that, despite the vibrating roadway, the acceleration and deceleration peaks resulting from the addition of the movements are avoided, so that the frictional connection between the driven wheel and the roadway is improved and the unfavorable effects of the roadway vibrations on the condition of the machine operator by eliminating the vibrations in the movement of the vehicle in the absolute coordinate system without the weight of the vehicle or the road being increased by additional installations.
Dies Aufgabe wird durch einen drehzahlgesteuerten Fahrantrieb nach den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst.This object is achieved by a speed-controlled traction drive according to the characterizing features of the first claim.
Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.Subclaims give advantageous refinements of the invention.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht einen drehzahlgesteuerten Fahrantrieb eines Schienenfahrzeuges, vorzugsweise von Katzen auf schwingfähigen Krangerüsten oder Kranen auf schwingfähigen Kranbahnen, bei dem die Schwinggeschwindigkeit oder die Schwingbeschleunigung der Fahrbahnen in Fahrtrichtung des Fahrzeuges kontinuierlich mittels geeigneter Sensoren ermittelt wird. Die Sensoren ( in Fig. 1 als Meßwertaufnehmer dargestellt) geben entsprechende Signale an die Steuerung weiter, die mittels Rechner die ermittelte Schwinggeschwindigkeit V2(tx) der Fahrbahn von der vorgesehenen Sollgeschwindigkeit des Fahrzeuges abzieht, und daraus ein Signal zur Drehzahlregelung des Fahrantriebes des Fahrzeuges gewinnt V1 (tx)-V2(tx).Das auf diese Weise gewonnene Signal zur Drehzahlregelung des Antriebes korrigiert die Sollgeschwindigkeit des Fahrzeuges dermaßen, dass nicht die Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und Fahrbahn, sondern die Absolutgeschwindigkeit des Fahrzeuges im Geschwindigkeits- Zeit Diagramm (Fig. 2) eine Rampe mit konstantem Anstieg ergibt. Somit wird durch die Subtraktion der Schwingungen der Fahrbahn auf die Geschwindigkeitskurve des Fahrzeuges im Geschwindigkeits- Zeit Diagramm ein korrigierter Sollwert geschaffen.The solution according to the invention provides a speed-controlled travel drive of a rail vehicle, preferably of cats on swingable crane scaffolds or cranes on swingable crane runways, in which the swinging speed or the swinging acceleration of the travelways in the direction of travel of the vehicle continuously by means of suitable sensors is determined. The sensors (shown in FIG. 1 as a transducer) pass on corresponding signals to the controller, which uses a computer to subtract the determined vibration speed V2 (tx) of the road from the intended target speed of the vehicle, and from this obtains a signal for regulating the speed of the vehicle's drive V1 (tx) -V2 (tx) .The signal obtained in this way for controlling the speed of the drive corrects the target speed of the vehicle to such an extent that it is not the relative speed between the vehicle and the road, but the absolute speed of the vehicle in the speed-time diagram (Fig. 2 ) gives a ramp with a constant rise. Thus, a subtraction of the vibrations of the road on the speed curve of the vehicle in the speed-time diagram creates a corrected setpoint.
Der Antrieb wird nunmehr nach diesem Sollwert geregelt. Durch Subtraktion der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges mit der Schwinggeschwindigkeit der Fahrbahn ergibt sich in Absolutkoordinaten eine eine gleichmäßig beschleunigte oder verzögerte bzw. eine gleichförmige Bewegung des Fahrzeuges. Es kommt somit nicht zu den Beschleunigungs- b.z.w. Verzögerungsspitzen die sich ohne die Korrektur der Sollgeschwindigkeit durch die Addition der Geschwindigkeit relativ zur Fahrbahn mit der periodischen Schwinggeschwindigkeit der Fahrbahn ergeben. Somit wird das Laufverhalten des Fahrzeuges und das Kraftschlussverhalten zwischen angetriebenen Rad und Fahrbahn verbessert. Im folgenden soll die Erfindung am Beispiel einer Containerverladebrücke näher erläutert werden.The drive is now controlled according to this setpoint. By subtracting the driving speed of the vehicle from the swinging speed of the road, the absolute coordinates result in a uniformly accelerated or decelerated or a uniform movement of the vehicle. There is therefore no acceleration, e.g. Deceleration peaks that result without the correction of the target speed by adding the speed relative to the road with the periodic vibration speed of the road. This improves the running behavior of the vehicle and the adhesion behavior between the driven wheel and the road. The invention will be explained in more detail below using the example of a container loading bridge.
Die Containerverladebrücke ist mit einer Katze ausgerüstet, die Container auf den Schiff anschlägt, hebt, über Land verfährt und auf dem Land absetzt. Die Beladung erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Ein Beschleunigungsgeber ist an geeigneter Stelle fest mit dem Katzbahnträger verbunden. Die Messrichtung des Gebers stimmt mit der Fahrtrichtung der Katze überein. Die Messwerte des Gebers ( Schwingungsbeschleunigung des Katzbahnträgers in Katzfahrtrichtung) werden in die Schwinggeschwindigkeit umgerechnet und die Sollgeschwindigkeit der Katze und der Schwinggeschwindigkeit korrigiert. The container loading bridge is equipped with a cat, which attaches containers to the ship, lifts them, moves them over land and sets them down on land. The loading takes place in reverse order. An accelerometer is firmly connected to the trolley track at a suitable point. The encoder's direction of measurement coincides with the cat's direction of travel. The measured values of the encoder (vibration acceleration of the trolley girder in Trolley travel direction) are converted into the vibration speed and the target speed of the cat and the vibration speed are corrected.

Claims

Patentansprüche claims
1. Drehzahlgesteuerter Fahrantrieb von Einrichtungen auf schwingfähigen Fahrbahnen, insbesondere von Katzen auf schwingfähigen Krangerüsten oder Kranen auf schwingfähigen Kranbahnen, bestehend aus dem Fahrantrieb, der Fahrbahn und der Steuerung des Fahrantriebes, bei dem die Drehzahl des Antriebes in der Weise gesteuert wird, dass die Schwingungsgeschwindigkeit und/oder die Schwingungsbeschleunigung der Fahrbahn kontinuierlich in Fahrtrichtung des Fahrzeuges ermittelt und als Signal für die Steuerung an einen Rechner weitergegeben wird, der die ermittelte Schwingungsgeschwindigkeit der Fahrbahn von der vorgesehenen Sollgeschwindigkeit des Fahrzeuges abzieht und daraus der Steuerung des Antriebes eine Drehzahl für die korrigierte Sollgeschwindigkeit vorgibt.1.Speed-controlled travel drive of devices on vibratable lanes, in particular of cats on swingable crane scaffolds or cranes on vibratable crane lanes, consisting of the travel drive, the travel way and the control of the travel drive, in which the speed of the drive is controlled in such a way that the vibration speed and / or the vibration acceleration of the roadway continuously determined in the direction of travel of the vehicle and passed on as a signal for the control to a computer which subtracts the determined vibration speed of the roadway from the intended target speed of the vehicle and from this the control of the drive a speed for the corrected target speed pretends.
2. Fahrantrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schwinggeschwindigkeit der Fahrbahn in Fahrtrichtung der Fahrzeuges durch Sensoren ermittelt wird.2. Travel drive according to claim 1, characterized in that the vibration speed of the road in the direction of travel of the vehicle is determined by sensors.
3. Fahrantrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schwinggeschwindigkeit der Fahrbahn in Fahrtrichtung der Fahrzeuges rechnerisch aus den messtechnisch erfassbaren physikalischen Größen wie z.B. die Schwingbeschleunigung oder den Schwingungsausschlag der3.Travel drive according to claim 1, characterized in that the vibration speed of the road in the direction of travel of the vehicle is computationally from the measurable physical quantities such as e.g. the vibration acceleration or the vibration deflection of the
Fahrbahn ermittelt wird.Lane is determined.
4. Fahrantrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor an der Fahrbahn Beschleunigungsaufnehmer angeordnet sind.4. Travel drive according to claim 1 and 2, characterized in that accelerometers are arranged as a sensor on the road.
5. Fahrantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsausschlag durch optische Systeme vorzugsweise durch5. travel drive according to claims 1 to 4, characterized in that the vibration deflection by optical systems preferably by
Laser gemessen wird. Laser is measured.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5642822A (en) * 1995-04-24 1997-07-01 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Suspended load vibration preventing apparatus
EP0869096A2 (en) * 1996-11-07 1998-10-07 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Suspended load swing displacement detector

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