EP1510497A1 - Kran mit einem teleskopierbaren Ausleger, einer Seilwinde und einer Regeleinrichtung - Google Patents

Kran mit einem teleskopierbaren Ausleger, einer Seilwinde und einer Regeleinrichtung Download PDF

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EP1510497A1
EP1510497A1 EP04017614A EP04017614A EP1510497A1 EP 1510497 A1 EP1510497 A1 EP 1510497A1 EP 04017614 A EP04017614 A EP 04017614A EP 04017614 A EP04017614 A EP 04017614A EP 1510497 A1 EP1510497 A1 EP 1510497A1
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EP
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boom
deflection roller
winch
crane
telescopic
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Erich Wimmer
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    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/28—Other constructional details
    • B66D1/40—Control devices

Definitions

  • the invention relates to a crane with a telescopic, in particular bendable Boom, a winch and arranged at the top of the boom pulley for a hoist rope on which a load-carrying means, for example a hook, is suspended, and with a control device for synchronizing the rotational movement of the winch with the telescopic or bending movements of the boom.
  • the object of the invention is a generic crane with as few sensors and a suitable, as simple as possible synchronization method available put.
  • the crane is a measuring device for Detecting the position or the rotational speed of the deflection roller has.
  • a precise tracking of the winch then achieved when the control device has at least one electronic controller, preferably a PID controller.
  • control device with a a controller connected input device for specifying setpoints to the controller exhibit.
  • a particularly easy way to determine the rope movement on the pulley arises when the pulley several at regular intervals from one another Circular path arranged holes, wherein the center of the circular path on the Rotary axis of the guide roller is located, and the measuring device at least two preferably having inductive sensors for detecting the position of the holes. This can be done the succession of signal transitions to the direction of rotation, from the number of Pulses to the position and from the number of pulses per second to the Rotational speed of the guide roller can be closed.
  • a method for synchronizing the rotational movement of a winch with the Telescopic or buckling movements of a boom of a crane are specified in for example, the distance of the lifting device from that of the load closest arranged deflection roller is kept substantially constant.
  • Such a method is characterized in that the rope movement at the Deflection pulley at the tip of the boom by means of the measuring device in the direction and size is detected and passed as an actual value to the controller.
  • the controller determines the controller in Dependency of the detected actual value, preferably taking into account a Setpoint, a manipulated variable for the control of the rotary motion of the winch to the Changing the distance of the lifting device from the pulley in a row To compensate for telescopic or a bending movement of the boom.
  • the actual position of the pulley is detected by a counter depending on the direction and from this the actual speed by time differentiating the count calculated.
  • the difference between the actual speed and the set speed which after a further embodiment of the invention the controller by means of a Input device can be specified, the control deviation is calculated and then a rotary valve controlling the rotary motion hydraulic valve as a manipulated variable switched on and optionally linearized the characteristic of the hydraulic valve.
  • the crane 1 has a telescoping and bendable boom 2.
  • the hoist rope 13 is on the winch 3 wound and along the boom 2 via a plurality of pulleys 4 to led to the top of the boom 2.
  • a Load-receiving means 5 arranged for example in the form of a hook.
  • the burden is with provided with the reference numeral 10.
  • the boom 2 of the crane 1 can both Knickioloen a, a 'and push movements b, b' perform.
  • the deflection roller 4 which is closest to the load, the movement of the hoist rope 13 in the direction and size detected by a measuring device 14.
  • a controller 7 the, preferably taking into account setpoints, the controller 7 via a Input device 8 can be entered, and in a manipulated variable for a Hydraulic valve 9, by means of which the rotational movement of the cable winch 3 is controlled, transformed.
  • the winch If the user specifies a set speed for the winch, it will open regulated proportional to this setpoint roller speed. It has been shown that all the rope length changing crane movements by appropriately tracking the Winch can then be easily compensated if the closest to Load arranged pulley is used for speed detection. Is a Changing the rope length desired by a setpoint, so the winch can a winch rotation speed corresponding to the target value, regardless of the the rest of the rope length changing crane movements - be regulated.
  • Fig. 2 shows a section of a deflection roller 4 according to the invention, from which it can be seen that the deflection roller 4 has a plurality of holes 12 which are arranged at regular intervals, for example every 10 °, on a circular path K.
  • the center M K of the circular path K lies on the axis of rotation D of the guide roller 4.
  • the diameter d B of the holes 12 corresponds to half the distance A MB , the centers M B of the holes 12 from each other
  • the measuring device two Sensors 11, 11 ' which may be formed, for example, as inductive proximity switches can, wherein, whenever a sensor 11 ', on the center of a bore 12th points, the second sensor 11, on the edge of a bore 12 shows. Because of these two shifted by 90 ° signals can from the succession of signals on the Direction of rotation, from the number of pulses to the position and from the number of pulses per second, the rotational speed of the pulley be closed.
  • control device 6 comprises a controller 7, a measuring device 14 and optionally an input device 8.
  • a target speed V SOLL for the winch 3 to the controller 7, for example via a joystick or via a radio remote control are specified.
  • control deviation is calculated from the difference between the actual speed and the set speed and a winch 3 controlling hydraulic valve 9 is switched as a control variable before the characteristic of the hydraulic valve 9 is linearized.
  • the subsequent rotational movement of the winch 3 in turn causes a rotational movement of the guide roller 4, the new actual position is detected in turn depending on the direction of the measuring device 14 in turn.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments shown is limited.
  • the preferably used PID controller could go through other electronic controllers are used.
  • the essential feature of the invention is the detection of the rotational movement of the Pulley for the hoist rope at the tip of the boom in direction and size.
  • a The basic idea of the invention thus represents the detection of the rotational movement of the deflection roller, which is closest to the load along the hoisting rope.

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Abstract

Kran mit einem teleskopierbaren, insbesondere knickbaren Ausleger, einer Seilwinde und einer an der Spitze des Auslegers angeordneten Umlenkrolle für ein Hubseil, an dem ein Lastaufnahmemittel, beispielsweise ein Haken, aufgehängt ist, und mit einer Regeleinrichtung zum Synchronisieren der Drehbewegung der Seilwinde mit den Teleskop- bzw. Knickbewegungen des Auslegers, dadurch gekennzeichnet, dass der Kran (1) eine Messeinrichtung (14) zum Erfassen der Position bzw. der Umdrehungsgeschwindigkeit der Umlenkrolle (4) aufweist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Kran mit einem teleskopierbaren, insbesondere knickbaren Ausleger, einer Seilwinde und einer an der Spitze des Auslegers angeordneten Umlenkrolle für ein Hubseil, an dem ein Lastaufnahmemittel, beispielsweise ein Haken, aufgehängt ist, und mit einer Regeleinrichtung zum Synchronisieren der Drehbewegung der Seilwinde mit den Teleskop- bzw. Knickbewegungen des Auslegers.
Bei Kränen mit teleskopierbaren bzw. knickbaren Auslegern stellt sich das Problem, dass beim Aus- bzw. Einfahren oder Knicken des Auslegers die Last am Seil angehoben bzw. abgesenkt wird. Bei Kränen mit einem teleskopierbaren Ausleger, die einen Flaschenzug für den Teleskopausleger aufweisen, ist es bereits bekannt durch eine genaue Berechnung der Anzahl der Stränge für den Flaschenzug und der Anzahl der Stränge für das Lastaufnahmemittel dieses Lastaufnahmemittel einen horizontalen Weg beschreiben zu lassen.
Bei der EP 1 291 312 sind für die Bestimmung der Istwerte als Eingangsparameter für die Synchronisation zwei Messeinrichtungen vorgesehen, wobei eine überwacht, wie weit der Ausleger ausgefahren ist, und die andere misst, inwieweit das Hubseil bewegt wird. Für die angestrebte Synchronisation sind bei diesem Kran somit mindestens zwei Messsensoren notwendig, was zum einen eine erhöhten Wartungsaufwand und zum anderen ein komplexes Synchronisationsverfahren bedingt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Kran mit möglichst wenig Sensoren und ein geeignetes, möglichst einfaches Synchronisationsverfahren zur Verfügung zu stellen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Kran eine Messeinrichtung zum Erfassen der Position bzw. der Umdrehungsgeschwindigkeit der Umlenkrolle aufweist.
Hierdurch ist es möglich, die Seilbewegung an der der Last entlang des Hubseils am nächsten liegenden, an der Spitze des Auslegers angeordneten Umlenkrolle sowohl in Richtung als auch in Größe zu erfassen. Dadurch, dass die am nächsten zur Last angeordnete Umlenkrolle zur Geschwindigkeits- bzw. Positionserfassung genutzt wird, können alle die Länge verändernden Kranbewegungen, inklusive zusätzlicher Knicksysteme, durch ein entsprechendes Nachführen der Seilwinde unter Verwendung nur einer Messeinrichtung kompensiert werden. Das heißt, wird aufgrund einer Teleskop- bzw. einer Knickbewegung des Auslegers die Seillänge verändert, erfolgt aufgrund der Seilbewegung an der Umlenkrolle an der Spitze des Auslegers mittels der Regeleinrichtung eine Synchronisation der Drehbewegung der Seilwinde mit den Teleskop- bzw. Knickbewegungen des Auslegers, sodass das Lastaufnahmemittel zum Beispiel seinen Abstand von der Umlenkrolle im Wesentlichen beibehält. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine exaktes Nachführen der Seilwinde dann erreicht werden, wenn die Regeleinrichtung wenigstens einen elektronischen Regler, vorzugsweise einen PID-Regler, aufweist.
Ist eine Änderung der Seillänge unabhängig von eventuellen Kranbewegungen erwünscht, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Regeleinrichtung eine mit einem Regler verbundene Eingabevorrichtung zur Vorgabe von Sollwerten an den Regler aufweisen.
Eine besonders einfache Möglichkeit, die Seilbewegung an der Umlenkrolle festzustellen, ergibt sich, wenn die Umlenkrolle mehrere in regelmäßigen Abständen voneinander auf einer Kreisbahn angeordnete Bohrungen aufweist, wobei der Mittelpunkt der Kreisbahn auf der Drehachse der Umlenkrolle liegt, und die Messeinrichtung wenigstens zwei vorzugsweise induktive Sensoren zum Erfassen der Position der Bohrungen aufweist. Dadurch kann aus dem Aufeinanderfolgen der Signalübergänge auf die Drehrichtung, aus der Anzahl der Impulse auf die Position und aus der Anzahl der Impulse pro Sekunde auf die Drehgeschwindigkeit der Umlenkrolle geschlossen werden.
Um mittels der Sensoren zwei um 90° verschobene Signale zu erhalten, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass der Durchmesser der Bohrungen dem halben Abstand, den die Mittelpunkte der Bohrungen voneinander aufweisen, entspricht.
Weiters soll ein Verfahren zum Synchronisieren der Drehbewegung einer Seilwinde mit den Teleskop- bzw. Knickbewegungen eines Auslegers eines Kranes angegeben werden, bei dem zum Beispiel der Abstand des Lastaufnahmemittels von der der Last am nächsten angeordneten Umlenkrolle im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Ein derartiges Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Seilbewegung an der Umlenkrolle an der Spitze des Auslegers mittels der Messeinrichtung in Richtung und Größe erfasst und als Istwert dem Regler weitergegeben wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt der Regler in Abhängigkeit des erfassten Istwertes, vorzugsweise unter Berücksichtigung eines Sollwertes, eine Stellgröße für die Steuerung der Drehbewegung der Seilwinde, um die Änderung des Abstandes des Lastaufnahmemittels von der Umlenkrolle in Folge einer Teleskop- bzw. einer Knickbewegung des Auslegers zu kompensieren.
Das heißt, die Ist-Position der Seilrolle wird durch einen Zähler richtungsabhängig erfasst und daraus die Ist-Geschwindigkeit durch zeitliches Differenzieren des Zählerstandes errechnet. Die Differenz aus der Ist-Geschwindigkeit und der Soll-Geschwindigkeit, die nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung dem Regler mittels einer Eingabevorrichtung vorgegeben werden kann, wird die Regelabweichung errechnet und dann einem die Drehbewegung der Seilwinde steuernden Hydraulikventil als Stellgröße aufgeschaltet und gegebenenfalls die Kennlinie des Hydraulikventiles linearisiert.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Nachfolgenden unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1
ein Blockschema eines erfindungsgemäßen Kranes,
Fig. 2 bis 4
Details der Messeinrichtung zusammen mit der Umlenkrolle, und
Fig. 5
schematisch den Ablauf eines Regelvorganges.
Der Kran 1 weist einen teleskopier- und knickbaren Ausleger 2 auf. Das Hubseil 13 ist auf der Seilwinde 3 aufgewickelt und entlang des Auslegers 2 über mehrere Umlenkrollen 4 bis zur Spitze des Auslegers 2 geführt. Am freien Ende des Hubseiles 13 ist ein Lastaufnahmemittel 5, beispielsweise in Form eines Hakens, angeordnet. Die Last ist mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Der Ausleger 2 des Kranes 1 kann sowohl Knickbewegungen a, a' als auch Schubbewegungen b, b' durchführen. An der Umlenkrolle 4, die der Last am nächsten ist, wird die Bewegung des Hubseiles 13 in Richtung und Größe mittels einer Messeinrichtung 14 erfasst. Diese Ist-Werte werden einem Regler 7 zugeführt, der, vorzugsweise unter Berücksichtigung von Sollwerten, die dem Regler 7 über eine Eingabevorrichtung 8 eingegeben werden können, und in eine Stellgröße für ein Hydraulikventil 9, mittels dem die Drehbewegung der Seilwinde 3 gesteuert wird, umgewandelt.
Wird der Seilwinde vom Anwender eine Sollgeschwindigkeit vorgegeben, so wird auf eine diesem Sollwert proportionale Rollengeschwindigkeit geregelt. Es hat sich gezeigt, dass alle die Seillänge verändernden Kranbewegungen durch entsprechendes Nachführen der Seilwinde dann besonders einfach kompensiert werden können, wenn die am nächsten zur Last angeordnete Umlenkrolle zur Geschwindigkeitserfassung herangezogen wird. Ist eine Änderung der Seillänge durch eine Sollwertvorgabe erwünscht, so kann die Seilwinde auf eine dem Sollwert entsprechende Seilwindendrehgeschwindigkeit - unabhängig von den übrigen die Seillänge verändernden Kranbewegungen - geregelt werden.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Umlenkrolle 4, aus dem ersichtlich ist, dass die Umlenkrolle 4 mehrere Bohrungen 12 aufweist, die in regelmäßigen Abständen, beispielsweise alle 10°, auf einer Kreisbahn K angeordnet sind. Der Mittelpunkt MK der Kreisbahn K liegt dabei auf der Drehachse D der Umlenkrolle 4. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht der Durchmesser dB der Bohrungen 12 dem halben Abstand AMB, den die Mittelpunkte MB der Bohrungen 12 voneinander aufweisen
Figure 00040001
Bei einer derartigen Anordnung der Bohrungen 12 auf der Umlenkrolle 4 erhält man zwei um 90° verschobene Signale (Fig. 4), wenn wie in Fig. 3 dargestellt, die Messeinrichtung zwei Sensoren 11, 11', die beispielsweise als induktive Näherungsschalter ausgebildet sein können, aufweist, wobei immer, wenn ein Sensor 11', auf das Zentrum einer Bohrung 12 weist, der zweite Sensor 11, auf den Rand einer Bohrung 12 zeigt. Aufgrund dieser beiden um 90° verschobenen Signale kann aus dem Aufeinanderfolgen der Signale auf die Drehrichtung, aus der Anzahl der Impulse auf die Position und aus der Anzahl der Impulse pro Sekunde die Drehgeschwindigkeit der Umlenkrolle geschlossen werden.
Eine schematische Darstellung eines Regelablaufes zeigt die Fig. 5. Dabei umfasst die Regeleinrichtung 6 einen Regler 7, eine Messeinrichtung 14 und gegebenenfalls eine Eingabevorrichtung 8. Die Synchronregelung der Drehbewegung der Seilwinde 3 mit den Teleskop-/Knickbewegungen des Auslegers, umfasst dabei folgende Schritte: mittels der Messeinrichtung 14 wird die Ist-Position der Umlenkrolle 4 über die Sensoren und einen Zähler richtungsabhängig erfasst. Die Ist-Geschwindigkeit der Umlenkrolle 4 wird durch zeitliches Differenzieren des Zählerstandes errechnet. Diese berechnete Ist-Geschwindigkeit VIST wird dem elektronischen Regler 7 zugeführt. Ebenso kann über die Eingabevorrichtung 8 eine Sollgeschwindigkeit VSOLL für die Seilwinde 3 dem Regler 7, beispielsweise über einen Joystick bzw. über eine Funkfernsteuerung, vorgegeben werden. Dann wird in der Regeleinrichtung 6 aus der Differenz zwischen der Ist-Geschwindigkeit und der Sollgeschwindigkeit die Regelabweichung errechnet und einem die Seilwinde 3 steuernden Hydraulikventil 9 als Stellgröße aufgeschaltet, bevor die Kennlinie des Hydraulikventils 9 linearisiert wird. Die darauf folgende Drehbewegung der Seilwinde 3 bewirkt wiederum eine Drehbewegung der Umlenkrolle 4, deren neue Ist-Position in weiterer Folge wiederum über die Messeinrichtung 14 richtungsabhängig erfasst wird.
Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. So könnten anstatt der vorzugsweise verwendeten PID-Regler durchwegs andere elektronische Regler zum Einsatz kommen. Dasselbe gilt für die induktiven Sensoren. Erfindungswesentlich hingegen ist das Erfassen der Drehbewegung der Umlenkrolle für das Hubseil an der Spitze des Auslegers in Richtung und Größe. Eine Grundidee der Erfindung stellt somit die Erfassung der Drehbewegung der Umlenkrolle dar, die der Last entlang des Hubseils am nächsten ist.

Claims (9)

  1. Kran (1) mit einem teleskopierbaren, insbesondere knickbaren, Ausleger (2), einer Seilwinde (3) und einer an der Spitze des Auslegers (2) angeordneten Umlenkrolle (4) für ein Hubseil (13), an dem ein Lastaufnahmemittel (5), beispielsweise ein Haken, aufgehängt ist, und mit einer Regeleinrichtung zum Synchronisieren der Drehbewegung der Seilwinde (3) mit den Teleskop- bzw. Knickbewegungen des Auslegers (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Kran (1) eine Messeinrichtung (14) zum Erfassen der Position bzw. der Umdrehungsgeschwindigkeit der Umlenkrolle (4) aufweist.
  2. Kran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (14) zum Erfassen der Position bzw. der Umdrehungsgeschwindigkeit der Umlenkrolle (4), die der Last (10) am nächsten angeordnet ist, ausgebildet bzw. angeordnet ist.
  3. Kran nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (6) wenigstens einen elektronischen Regler (7), vorzugsweise einen PID-Regler, aufweist.
  4. Kran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkrolle (4) mehrere in regelmäßigen Abständen voneinander auf einer Kreisbahn (K) angeordnete Bohrungen (12) aufweist, wobei der Mittelpunkt (MK) der Kreisbahn auf der Drehachse (D) der Umlenkrolle (4) liegt.
  5. Kran nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (dB) der Bohrungen (12) dem halben Abstand (AMB), den die Mittelpunkte (MB) der Bohrungen (12) voneinander aufweisen, entspricht.
  6. Kran nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (14) wenigstens zwei vorzugsweise induktive Sensoren (11, 11') zum Erfassen der Position der Bohrungen (12) aufweist.
  7. Verfahren zum Synchronisieren der Drehbewegung einer Seilwinde (3) mit den Teleskop- bzw. Knickbewegungen eines Auslegers (2) eines Kranes (1), wobei an der Spitze des Auslegers (2) eine Umlenkrolle (4) für ein Hubseil (13) angeordnet und an dem Hubseil (13) ein Lastaufnahmemittel (5), beispielsweise ein Haken, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Seilbewegung an der Umlenkrolle (4) mittels einer Messeinrichtung (14) in Richtung und Größe erfasst und als Istwert einem Regler (7) weitergegeben wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (7) in Abhängigkeit des erfassten Istwertes, vorzugsweise unter Berücksichtigung eines Sollwertes, eine Stellgröße für die Steuerung der Drehbewegung der Seilwinde (3) ermittelt, um die Änderung des Abstandes des Lastaufnahmemittels (5) von der Umlenkrolle (4) infolge einer Teleskop- bzw. einer Knickbewegung des Auslegers (2) zu kompensieren.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegung der Seilwinde (3) über ein Hydraulikventil (9) gesteuert wird.
EP04017614A 2003-08-14 2004-07-26 Kran mit einem teleskopierbaren Ausleger, einer Seilwinde und einer Regeleinrichtung Withdrawn EP1510497A1 (de)

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