DD276080A1

DD276080A1 - Verfahren zur mobilkransteuerung

Info

Publication number: DD276080A1
Application number: DD32059788A
Authority: DD
Inventors: Michael Wagner; Wolfgang Miehe; Guenter Eckardt; Ralf Selent
Original assignee: Magdeburg Foerderanlagen
Priority date: 1988-10-10
Filing date: 1988-10-10
Publication date: 1990-02-14

Abstract

Das Verfahren dient der Realisierung eines Gesamtsteuerungskonzepts mit den Komponenten Lastmomentbegrenzung und Teilautomatisierung und ist fuer den Einsatz in Eisenbahndrehkranen, Autodrehkranen und Raupendrehkranen bestimmt. Das erfindungsgemaesse Verfahren arbeitet mit einer Anzahl von Modulen, die mit Sensoren, den Kransteuereinrichtungen und untereinander verbunden sind. Die Sensoren erfassen als wesentliche Eingangsgroessen die Ausladung, die Geraeteneigung nach Betrag und Richtung, die Stellung des Oberwagens relativ zum Unterwagen, die Ruestvariante des Kranes und die aktuellen Triebwerkszustaende. Die Sensorsignale werden in der Verarbeitungseinheit, die vorzugsweise ein Mikrorechner ist, verknuepft und in den Modulen Lastmomentbegrenzung und Teilautomatik verarbeitet. In dem erfindungsgemaessen Verfahren werden nur die Traglastkurven berechnet, die fuer die aktuelle Ruestvariante bzw. Betriebsart und die dazu Korrespondierende massgebend sind.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ein Verfahren zur Mobilkrensteuerung zur Realisierung eines Gesamtsteuerkonzepts mit den Teilkompononten Lastmomentbegrenzung und Teilautomatisierung zum Einsatz in Eisenbahndrehkranen, Autodrehkranen und Raupendrehkranen.

Cf.vrakterlt'.ik des bekennten Standes der Technik Ein Gej-smtsteuerungskonzept für Mobilkrane ist nicht bekannt. Bisher veröffentlichte Arbeiten beziehen sich auf

4T9ilkom;>onenten, in erster Linie euf die Überlastsicherung. Es wird prinzipiell in Hubinstbegrenzer und Lastmomentbegrenzer unterschieden.

Gegenstand näherer Betrachtungen sollen die Üborlastslchorungen sein, die als Lastmomentbegrenzer (LMB) ausgeführt sind. LMB verarbeiten neben der aktuellen Hublast ebenfalls die Ausladung bzw. den der Ausladung proportionalen AuelegeranstellwinSel als Istworte. Dss Auslösen der Überlastsicherung erfolgt wiederum durch einen Ist-Sollwert-Vergloich,

wobei die Sollwerte in Form von Sollwertkurven, die die Traglastkurven repräsentieren, zur Verfügung stehen. Die

Darstbllungsart der Sollwertkurven hängt eng mit der Wirkungswelse der LMB zusammen. Für mechanische in OD 149792 und IM, für hydraulisch-mechanische in DD 145393 und 121, für elektromechanische in /3/ und

für hydraulische in DE 3119836 und DE 3433104 beschriebene LMB werden die Sollwertkurven meist als Kurvenscheiben ausgeführt. Für elektrische LMB kann die Traglastkurve durch die Einprägung verschiedener Vergleichsspannungen als polygonzugartige Sollwertkurve in einem Funktionspotentiometer wie in /4/ beschrieben nachgebildet werden. Nach 151 wird das Lastmoment durch eine Erregungssteuerung einer Induktionskupplung begrenzt.

Elektronische LMB sind als Ausführungsformen ohne Mikrorechner In DE 2355523, DE 3420696, Ιβ/, ΠI und mit Mikrorechner in DE 3019385, DE 3341287, DE 2640891, IBI, ISI, /10/, /11/, /12/ in der Literatur beschrieben. Beim Einsatz von Mikrorechnern zur Lastmomentbegrenzung weisen die aufgezeigten bekannten Lösungen eine Reihe von Nachtellon auf, die sich letztendlich darin niederschlagen, daß sich durch fehlende Auswertung der jeweiligen Kranbetriebszuptendo keine optimale Auslastung der Krankonstruktion erreichen läßt. So werden meist

- Oborwagendrehwlnkel (Stellung des Auslegers zu den verschiedenen Kippkanten, die unterschiedliche maximale Kranbelastungen sriaubon)

- GesamtgerSteneigung nach Betrag und Richtung

- Windkräfte

- Ausladungsvorgrößerung unter Last

- Nachgiebigkeit der Gosamtkonsiruktion

- dynamlscho Krfifto

nicht ausrokhond berücksichtigt.

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Bei dft* vorgestellten Lösungen erfolgt keine Berücksichtigung solch wichtiger Problerne wie

• Möglichkeit der einfachen Anpassung für alle Kranrüstvarianten durch den Kranfahrer, dabei weitgehende Entlastung des Kranfahrers durch minimalen und sinnfälligen Einstellungsaufwand,

• Sinnfälligkeit der eingestellten Rüstvariante,

• ständige Anzeige von zulässiger Tragkraft, Kranauslastung und Kranneigung,

• Anzeigemöglichkeit von vorhandener Tragkraft und Ausladung,

• leichte Integrierbarkeit des Sicherungssystems in filtere Krantypen, was die Korrigierbarkeit der Tragkraftkurven aus der Standsicherheit durch niedriger liegende zulässige Bauteilbeanspruchungen einschließt,

• Speicherung und ggf. Anzeige des tatsächlich eingeotellten Rustzustandes,

• hohe Akzeptanz und Redundanzarmut der Bedlanelemente und der Anzeigeeinheit aus Sicht des Kranfahrers. Außerdem werden im Überlastfall meist alle Antriebe, bis auf das Senken, abgeschaltet, so daß als einzige lastmomentverringernde Maßnahme das Absenken der Last bleibt.

Der Hauptnnchteit der bisher bekannten und in der Literatur ausgewiesenen Ausführungsformen elektronischer LMB besteht vorrangig in zwei Grundaspekten. Zum einen besteht hier die dringende Forderung nach großen Mur-Lese-Speichern (ROM), die zur Abspeicherung sämtlicher Traglastkurven, deren Zahl - insbesondere für Krantypen mit einer Vielzahl an möglichen Rüstvarianten - ein Mehrfaches von Hundert betragen kann. Zum anderen müssen diese Speichereinheiten bei etwaigen Veränderungen an der Krankonstruktion nach vorausgegangener Neuermittlung auf einem zeitweiligen Wirtsrechner außerhalb des Kr&nbordcomputere neu programmiert werden, wozu qualifizierte Fachkräfte erforderlich sind. Die spoicherintensiven elektronischen LMB sind demzufolge bzgl. Der Grundsoftware, zu der die Speicherdaten (Tragkraftkurven, Abschaltwerte usw.) zur rechnen sind, als außerordentlich änderungsintensiv zu bezeichnen.

Ein weiterer schwerwiegender Nachteil der angeführten Lösungen besteht im Fehlen eines Gesamtsteuorkonzepts, in das auch Steuerungskomponenten zur Teilautomatisierung integriert sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Gesamtsteuerung für allo freizügig ortsveränderlichen Krane zu schaffen, deren Anwendungsbereich sich gegenüber den vorgestellten Lösungen durch Integration der Teilautomatik und durch die Lösung der am Stand der Technik kritisierten Probleme zu Fragen Her Lustmomentbegrenzung erweitert.

Darlegung das Wesens der Eifindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gesamtsteuerung für alle freizügig ortsveränderlichen Krane zu entwickeln, mit der die im Stand der Technik kritisierten und offenen Fragen beantwortet werden und gleichzeitig eine Lösung zur Teilautomatisierung von Arbeitsbewegungen geschaffen wird. Weiterhin werden technisch-ökonomische Aspekto wir die Erhöhung der Leistungsfähigkeit und des Gebrauchswertes, die Verbesserung des Bedienkomforts und dos Masse-t.eitungi-Verhältnissos, die Erhöhung der Betriebssicherheit und des Automatisierungsgrades sowie die Geräteüberwachung realisiert. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im wesentlichen eine Anzahl von Modulen mit den Sensoren, den Kransteuereinrichtungen und untereinander verbunden sind.

Die Sensoren erfassen als wesentliche Eingangsgrößen die Ausladung, die Geräteneigung nach Betrag und Richtung, die Stellung des Oberwagens zum Unterwagen, die Rüstvariante, dio zur aktuellen Betriebsart korrespondierende Betriebsart und die aktuellen Triebwerkszustände. Die Sensorsignale werden in der Verarbeitungseinheit, die vorzugsweise ein Mikrorechner ist, verknüpft und in den Modulen Lastmomentbegrenzung und Teilautomatik verarbeitet. Innerhalb der Lastmomentbegrenzung ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht erforderlich, sämtliche Sollwertkurven der Traglast für alle Rüstvarianton gleichzeitig zur Verfügung stellen zu müssen. In dem erfindungsgemäßen Vorfahren werden die Traglastkurven berechnot.die für die aktuelle Rüstvariante - bzw. Betriebsart - maßgebend sind. Durch die Berücksichtigung des Oberwagendrehwinkals (Stellung des Oberwagens relativ zum Unterwagen und daraus folgend die Stellung des Auslegers zur Kippkante) und der Gesamtgerfiteneigung nach Betrag und Richtung wird eine nahezu optimale Auslastung der Krankonstruktion erreicht. Damit und durch die Einbeziehung von Windkräfton, der Ausladungsvergrößerung unter Last, der Nachgiebigkeit der Gesamtkonstruktion und der dynamischen Kräfte erhöht sich die Betriebssicherheit wesentlich. Durch die sinnvolle Verknüpfung der Sensorwerte, der aktuellen Triebwerkszustände und der umgesetzten Prinzipien der rechenintensiven und damit speicherminimalen Lastmomentbegrenzung wird eine gezielte Abschaltung von Einzelantrieben vorgenommen, was letztendlich zu einer Verminderung der Havariegefahr und damit ebenfalls zur Erhöhung der Betriebssicherheit sowie des Bedienkomforts führt. Unter gezielter Abschaltung von Einzelantrieben Ist zu verstehen, daß ausschließlich die Antriebe abgeschaltet und gesperrt werden, die bei weiterem Betieiben die erhöhen würden. Dies erfolgt sowohl für Gefahronsituation die durch verschiedene Formen der Überlastung (unzulässige Erhöhund des Kippmomentes übor den Grenzwert der Standsicherheit oder Überschreiten der zulässigen Werte für die Bauteilfestigkeit) als auch Infolge unzulässiger räumlicher Gesamtgeräteneigung entstehen kennen.

Alle Antriebe, deren Betreiben eine Verringerung der Gefahrensituation zur Folge hätte, werden durch eine Interne Logik erkannt und zugelassen.

Nicht zulotzt erhöht sich damit ebonfalls die Arbeitseffektivität und die Betriebssicherheit wesentlich, da der Krannutzer in die Lago versetzt wird, die Gefahronsituationen problemlos und ohne vorheriges Absetzen der Last zu meistern. Der In dao Gesamtsteuerungskonzept eingebundene Komplex der Teilautomatik umfaßt die Automatisierung von einfachen Kranarboitssplelon der Umsetzung der Steuorungs- und Regolungsverfahren zur Realisierung horizontaler Greiferschließkurven nach DD 252178 und DD 263990 und die gezielte Sporrung von Arbeitsrfiumen. Um eine hohe Flexibilität zu erreichen, werden einfachste Prinzipien einer lernenden Steuerung umgesetzt.

Die Grenzen der Kxanbewe jung bei der Teilautomatik und der Sperrung von Arbeitsräume'i werden vom Kranfahrer vorgegeben

und von der Verarbeitungseinheit Oberwacht. Bei Übereinstimmung von Grenz- und Ist-Wert greift die Verarbeitungseinheit in die Kransteuerung «in und schaltet Antriebe gezielt aus.

Neben den vorstehend aufgezeigten Modulen, die im beschriebenen elektronischen Gesamtsteuerungskonzept für Mobilkrane

enthalten sind, Ist dieses vorte'lhafterweise hierarchisch aufgebaut und enthält eine ganze Reihe weiterer Schnittstellen für beliebige und problemlos einzubindende weitere Module.

Der modulare Aufbau gerantlert gleichzeitig, daß die Teilkomponenten der Steuerung separat einsatzffihig sind und voneinander

unabhängig arbeiten.

Ausführungsbelsplel Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Fig. 1: Blockschaltbild der Mobilkransteuerung

Die Kranp jrameter Hubhöhe 1, Hakenlast 2, Oberwagendrehwinkel (Stellung des Oberwagens relativ zum Unterwagen) 3, Ausleger.instellwinkel 4, Geräteneigung (nach Betrag und Richtung) 5, Rüstvariante (Auslegerlänge, Seilscherung, evtl. Sonderausrüstungen) β und aktuelle Betriebsart werden vom entsprechenden Sensor erfaßt und als elektrische Signale dem Modul Kranparameter 7 zugeführt und hier zwischengespeichert.

Entsprechend der ermittelten Rüstvariante errechnet das Lastmomentbegrenzermodul 8 unter Verwendung von kranspezifischen Festwerten, die sich auf die Rüstvariante beziehen, zu Botriebsbeginn ein Feld von Traglastkurven mit der Geräteneigung und dem Oberwagenwinkel als Parameter. Gleichzeitig wird intern die zur aktuellen Rüstvariante und Betriebsart korrespondierende Betriebsart ohne Zutun des Krannutzers ermittelt und die Tragkraftkurven werden mit berechnet. Das Wertefeld wird im Modul Lastmomentbegrenzer 8 gespeichert.

Mit diesen Warten arbeitet das Lastmomentbegrenzermodul 8 auf herkömmliche Art mit Vergleich von Ist- und Maximalwert bestimmt wird. Ist der Maximalwert der Traglast, wobei entsprechend der Geräteneiguno, des Oberwagendrehwinkels und der Ausladung (ermittelt aus Auslegerlänge und Auslegeranstellwinkel) der Maximalwert der Traglast oder/und ein Grenzwert der räumlichen Gesamtgeräteneigung erreicht, sorgt da3 Lastmomentbegrenzermodul 8 für eine differenzierte Einflußnahme auf das Antriebssystem des Kranes. Über die Antriebssteuerung 11, die entsprechend der Signale von der Handsteuerung 12 die Antriebe 13 schaltet, werden nur die Antriebe blockiert, die für die Überschreitung des Maximalwertes verantwortlich sind, bzw. die zu einer weiteren Vergrößerung des Istwertes führen würden. Dafür ist die Erkennung der aktuellen Zustände der Triebwerke Voraussetzung. Diese Information wird von der Antriebssteuerung 11 bereitgestellt und dem Lastmomentbegrenzermodul 8 übermittelt.

Die Eingabeeinheit 10 ermöglicht die Eingabe von Grenzen für die Arbeitsbewegungen des Kranes im Arbeitsraum. Die Überwachung au', Einhaltung der vorgegebenen Grenzen wird vom Modul Teilautomatik 9 realisiert, das parallel zum Lastmomentber.renzermodul 8 arbeitet. Wird eine Grenzkoordinate des vorgegebenen Arbeitsraumes erreicht, schaltet das Modul 9 den eritsprechenden Antrieb über die Antriebssteuerung 11 ab, Die Stellung des Kranes im Arbeitsraum entnimmt das Teilautomatikr lodul 9 dabei dem Modul Kranparameter 7. Damit ist eine Sperrung von Teilen des Arbeitsraumes möglich. Ebenfalls übenlie Eingabeeinheit 10 lassen sich automatische Bewegungsabläufe mit ihren Anfangs- und Endkoordinaten eingeben. Deren Abarbeitung wird vom Teilautomatikmodul 9 organisiert, das über die Antriebssteuerung 11 die Antriebe 13 aktiv steuert. Nach Abschluß der automatischen Bewegungsabläufe wird das Regime wieder dar Handsteuerung 12 übergeben. Der modulaio Aufbau des Gesamtsteuerungskonzoptos ermöglicht die Einbindung weiterer Module, wie z.B. die Realisierung von '3reiferschließkurven und einer Gutaufnahmesteuerung. Dabei sind alle Module separat einsatzfähig und können unabhängig voneinander arbeiten

Bei allen ^rbeitsabläufen behält das Lastmomentbegrenzermodul 8 stets Vorrang.

Claims

Erfindungsanspruch:

Verfahren für eine Mobilkransteuerung, gekennzeichnet dadurch, daß die von Sensoren in elektrische Signale umgewandelten Eingangsgrößen Hubhöhe (1), Hakenlast (2), Oberwagendrehwinkel (3), Auslegeranstellwinkel (4), Geräteneigung (5) und Rüstvariante (6) in einem Modul Kranparameter (7) gespeichert und verarbeitet werden,

- zu Arbeitsbeginn aus Rüstvariante (6) und spezifischen Festwerten entsprechend der Rüstvariante ein Feld von Traglastkurven mit der Geräteneigung und dem Oberwagendrehwinkel als Parameter in einem Lastmomentbegrenzermodul (8) errechnet und gespeichert wird,

- aus dem Feld von Traglastkurven gemäß der Geräteneigung, dem Oberwagendrehwinkel und der Ausladung vom Lastmomentbegrenzermodul (8) der Maximalwert der Traglast bestimmt und mit dem Istwert der aktuellen Traglast verglichen wird,

- bei Überschreitung des Maximalwertes das Lastmomentbegrenzermodul (8) vermittels der Antriebssteuerung (11) die Antriebe (13), die zum Überschreiten des Maximalwertes geführt haben, bzw. die zu einer weiteren Vergrößerung des Istwertes führen, stillgesetzt werden, wobei die aktuellen Triebwerkszustände dem Lastmomentbegrenzermodul (8) von der Antriebssteuerung (11) übermittelt werden,

- durch die Eingabeeinheit (10) Grenzen für die Arbeitsbewegungen des Kranes im Arbeitsraum vorgegeben werden, für deren Überwachung das Modul Teilautomatik (9) verantwortlich ist, das beim Erreichen einer Grenzkoordinate über die Antriebssteuerung (11) den entsprechenden Antrieb abschaltet, wobei die Stellung des Kranes im Arbeitsraum dem Modul Kranparameter (7) entnommen wird,

- die Eingabeeinheit (10) die Eingabe automatischer Bewegungsabläufe mit den Anfangs- und Endkoordinaten ermöglicht, deren Abarbeitung das Modul Teilautomatik (9) übernimmt, das über' Ie Antriebssteuerung (11) die Antriebe(13) aktiv steuert und bei allen Arbeltsabläufen das Primat auf · en vom Lastmomentbegrenzermodul (8) gegebenen Steuersignalen liegt.