ES2277248T3 - Metodo para controlar el dispositivo de extension en gruas. - Google Patents
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Abstract
Un método para controlar el balanceo y la oscilación de un dispositivo de extensión en una grúa y la carga fijada al mismo, comprendiendo la grúa: un trole (1), engranajes de izado (2) provistos con tambores de izado (3) colocados en el trole (1), cuerdas de izado (4) dispuestas en los tambores de izado (3), sobre los que está suspendido el dispositivo de extensión (7) desde el trole (1) y que están dirigidos de retorno hacia el trole a través de poleas (8) dispuestas sobre el dispositivo de extensión, de manera que el balanceo y la oscilación son controlados por el equipo de control, que comprende: cuatro engranajes auxiliares (10) provistos con tambores de cuerda (11) y que incluyen motores y equipo de control de los motores colocado en el trole (1), cuerdas auxiliares (12) dispuestas sobre los tambores de cuerda (11) de los engranajes auxiliares (10), poleas (13) para las cuerdas auxiliares colocadas en el dispositivo de extensión (7), a través de cuyas poleas las cuerdas auxiliares (12)que pasan oblicuamente desde los tambores de cuerda (11) de los engranajes auxiliares (10) están dirigidas hacia espacios (14) dispuestos en los tambores de izado (2) para las cuerdas auxiliares, y en cuyo método las fuerzas de las cuerdas auxiliares (12) ejercidas sobre el dispositivo de extensión (7) son controladas moviendo las cuerdas auxiliares utilizando los engranajes auxiliares (10) por medio de instrucciones de par (Tcontrol) obtenidas sobre la base de las fuerzas (Frope) de las cuerdas auxiliares y los datos de la velocidad de rotación (n) de los engranajes auxiliares utilizando lógica de control (C) que permite proporcionar y mantener las fuerzas deseadas de las cuerdas, y controla la rotación y la resistencia de la oscilación de los motores en los engranajes auxiliares, caracterizado porque la instrucción de par (Tcontrol) del equipo de control del motor en cada engranaje auxiliar (10) está formada de una manera específica del engranaje como una suma de un térmico estático (Tstat) y de un término dinámico (Tdyn, calc) de la fuerza de las cuerdas.
Description
Método para controlar el dispositivo de
extensión en grúas.
La invención se refiere a un método para
controlar el balanceo y la oscilación de un dispositivo de extensión
en una grúa y la carga fijada al mismo, comprendiendo la grúa: un
trole, engranajes de izado provistos con tambores de izado colocados
en el trole, cuerdas de izado dispuestas en los tambores de izado,
sobre los que está suspendido el dispositivo de extensión desde el
trole y que están dirigidos de retorno hacia el trole a través de
poleas dispuestas sobre el dispositivo de extensión, de manera que
el balanceo y la oscilación son controlados por el equipo de
control, que comprende: cuatro engranajes auxiliares provistos con
tambores de cuerda que incluyen motores y equipo de control del
motor colocado en el trole, cuerdas auxiliares dispuestas sobre los
tambores de cuerda de los engranajes auxiliares, poleas para las
cuerdas auxiliares colocadas en el dispositivo de extensión, a
través de cuyas poleas las cuerdas auxiliares que pasan oblicuamente
desde los tambores de cuerdas de los engranajes auxiliares están
dirigidas hacia espacios dispuestos en los tambores de izado para
las cuerdas auxiliares, y en cuyo método las fuerzas de las cuerdas
auxiliares ejercidas sobre el dispositivo de extensión son
controladas moviendo las cuerdas auxiliares utilizando los
engranajes auxiliares por medio de instrucciones de par obtenidas
sobre la base de las fuerzas de las cuerdas auxiliares y los datos
de la velocidad de rotación de los engranajes auxiliares utilizando
lógica de control que permite proporcionar y mantener las fuerzas
deseadas de las cuerdas, y controla la rotación y la resistencia de
la oscilación de los motores en los engranajes auxiliares.
El dispositivo mencionado anteriormente se
conoce a partir del documento WO-22/22488. Este
dispositivo permite que los ángulos de las cuerdas auxiliares con
respecto a los tambores de izado permanecen substancialmente iguales
independientemente de la altura a la que el miembro de izado con su
carga está en cualquier momento dado.
El método de la invención se conoce a partir de
la patente FI 101466, en la que el método se presenta en conexión
con una grúa que se mueve por medio de neumáticos de caucho y cuyas
alturas de izado y velocidades de izado son moderadas.
El método de acuerdo con la patente FI 101466
reduce de forma adecuada los movimientos no deseados de la carga en
sus aplicaciones originales. Entonces de nuevo, por ejemplo en las
grúas de muelle que se mueven sobre carriles presentados en la
patente FI 108788, cuyas alturas de izado y velocidades de
movimiento son significativamente mayores, la geometría diagonal de
las cuerdas auxiliares y especialmente las situaciones, en las que
las cuerdas auxiliares arrolladas específicamente sobre tambores de
izado se mueven desde una capa a la otra, requieren cambios muy
rápidos de la velocidad en los engranajes auxiliares. El circuito
lógico de control presentado en la patente FI 101466 no es
suficientemente rápido para tal finalidad.
Un objeto de la presente invención es solucionar
el problema presentado anteriormente. Este objeto se consigue con el
método de acuerdo con la invención, que se caracteriza
principalmente porque la instrucción de par del equipo de control de
los motores en cada engranaje auxiliar se forma de una manera
específica del engranaje como una suma de un término estático y un
término dinámico.
Con preferencia, esto se realiza de tal manera
que la instrucción de par estático se calcula sobre la base del
valor de referencia de la fuerza de la cuerda en el engranaje
auxiliar, de los datos de medición de la fuerza de la cuera y de la
velocidad de rotación del engranaje auxiliar, y la instrucción de
par dinámico, es decir, el término de avance dinámico, se calcula a
partir del cambio que se produce en la velocidad de rotación
calculada del engranaje auxiliar.
El método de acuerdo con la invención permite
eliminar los movimientos de corrección violentos y bruscos del
dispositivo de extensión y la carga de las grúas formadas para altas
velocidades y alturas de izado, que hacen imposible el uso del
método conocido a partir de la patente FI 101466.
Los detalles de la invención y sus ventajas se
describirán en la siguiente descripción detallada de la
invención.
A continuación se explicará el método de acuerdo
con la invención con más detalle por medio de un dispositivo de
grúa, en el que se puede aplicar con éxito el método con referencia
a los dibujos que se acompañan, en el que:
La figura 1 muestra una vista esquemática
simplificada de un dispositivo de grúa vista desde la dirección de
avance de un trole.
La figura 2 es una vista lateral del dispositivo
mostrado en la figura 1.
La figura 3 es una vista superior del
dispositivo mostrado en la figura 1.
La figura 4 muestra espacios de cuerdas
auxiliares ampliados.
La figura 5 muestra un diagrama para
proporcionar al circuito lógico de control conocido anteriormente un
avance de acuerdo con la invención; y
La figura 6 es un diagrama que muestra cómo
calcular la fuerza de la cuerda sirve la base del par implementado
en el engranaje auxiliar.
El dispositivo de grúa mostrado en los dibujos,
conocido, por ejemplo, a partir de la patente FI 108788, comprende
dos engranajes de izado 2 con tambores de izado 3 colocados en un
trole de grúa 1. Estos elementos están dispuestos en el trole 1 de
tal forma que sus ejes longitudinales se encuentran en la misma
línea A. Dos cuerdas de izado 4 están dispuestas en paralelo sobre
el tambor de izado 3 de los dos engranajes de izado 2, de manera que
las muescas 5 y 6 reservadas para las cuerdas sobre la superficie
del tambor de izado 3 están en dirección opuesta. Un dispositivo de
extensión 7 para fijar una carga que debe ser izada (no se muestra)
está suspendida sobre las cuerdas de izado 4. El dispositivo de
extensión está provisto con poleas 8 para las cuerdas de izado 4, a
través de las cuales se dirigen las cuerdas de izado 4 de retorno al
trole 1. Las poleas 8 están colocadas en el dispositivo de extensión
7 de una manera substancialmente directa por debajo de los puntos
medios longitudinales de los tambores de izado 3, de manera que la
posición de las cuerdas de izado permanece substancialmente
simétrica en la dirección vertical, a pesar de las diferentes
alturas de izado. Las cuerdas de izado 4 están dirigidas hacia el
trole 1 a través de poleas adicionales 9 y están aseguradas a la
grúa a través de protecciones contra posibles sobrecargas (no se
muestran).
El dispositivo comprende también cuatro
engranajes auxiliares 10 colocados en el trole 1 para controlar el
balanceo y la oscilación del dispositivo de extensión 7 y la carga
fijada al mismo. Con preferencia, los engranajes auxiliares 10 están
dispuestos en un rectángulo (aunque también es posible una
disposición asimétrica), de manera que se coloca un engranaje
auxiliar 10 en cada esquina del rectángulo. Un tambor de cuerda 11
de cada engranaje auxiliar 10 está provisto con una cuerda auxiliar
12 que pasa oblicuamente en poleas 13 colocadas en el dispositivo de
extensión 7 y a través de ellas de retorno hacia los tambores de
izado 3 y en espacios 14, que están diseñados y reservados de forma
preferida para ellos en los tambores de izado 3. Las poleas 13
están dispuestas también de una manera preferida en un rectángulo,
de manera que una polea 13 está clocada en cada esquina del
rectángulo. Es necesario disponer las cuerdas auxiliares 12
oblicuamente con el fin de que las fuerzas verticales requeridas
para prevenir o reducir el balanceo o la oscilación que pudieran ser
ejercidas sobre el dispositivo de extensión 7 y la carga por medio
de los engranajes auxiliares 12 y las cuerdas auxiliares. Por
consiguiente, las cuerdas de izado 4 se pueden colocar también
completamente verticales. A continuación se describirá el control de
tal balanceo y oscilación.
Las cuerdas auxiliares 12 están provistas con
preferencia con al menos un conjunto de poleas adicionales 15
dispuestas en el trole 1, a través de cuyas poleas se pasan las
cuerdas auxiliares 12 que llegan allí desde el dispositivo de
extensión 7 y el primer conjunto de poleas 13 hasta los espacios 14
de las cuerdas auxiliares de los tambores de izado 3. Por lo tanto,
cada cuerda auxiliar 12 está provista con un punto estacionario en
el trole 1 con relación al mismo y de una manera independiente de la
altura de izado, de manera que se evita el movimiento de las cuerdas
auxiliares 12 con relación al tambor sobre el lado del trole 1.
Adicionalmente, los espacios 14 para las cuerdas auxiliares están
formados en los extremos de los tambores de izado 3 dentro de una
zona considerablemente estrecha, por ejemplo por medio de pestañas
16, de manera que las cuerdas auxiliares 12 se pueden arrollar sobre
una pluralidad de capas, en cuyo caso el ángulo de las cuerdas
auxiliares 12 con relación al tambor de izado 3 permanece constante
en cualquier altura de izado, y el tambor de izado 3 se hace
considerablemente más corto que anteriormente.
Además, entre las poleas adicionales 15 y los
tambores de izado 3 están dispuestas poleas 17, a través de las
cuales pasan las cuerdas auxiliares 12, pero éstas están dispuestas
principalmente para asegurar un paso no obstruido para las cuerdas
auxiliares 12.
De acuerdo con la patente FI 101466, los
engranajes auxiliares 10 pueden ser, por ejemplo, sistemas
idénticos, mecánicamente independientes, cuyo control es realizado
de forma totalmente eléctrica y es determinado sobre la base de los
datos de peso de la cuerda auxiliar 12, la velocidad de rotación del
tambor de la cuerda 11, es decir, el engranaje auxiliar 10, y
variables similares. Una cantidad suficiente de cuerda auxiliar 12
está almacenada siempre sobre el tambor de la cuerda 11 y, por lo
tanto, se resolverá de forma automática la compensación creada por
diferentes geometrías de las cuerdas auxiliares 12 y las cuerdas de
izado 4. Por medio de una lógica de control específica que controla
cada engranaje auxiliar 10, las fuerzas ejercidas sobre cada cuerda
auxiliar 12 están controladas sobre la base de las variables
mencionadas anteriormente, de tal manera que no se permite que el
dispositivo de extensión 7 y la carga suspendida en el mismo se
balanceen u oscilen. No es necesario colocar los engranajes
auxiliares 10 de forma totalmente simétrica, puesto que la lógica de
control mencionada anteriormente es capaz de tener en cuenta la
asimetría, si se conoce con antelación.
Con referencia ahora a la figura 5, los
movimientos del dispositivo de extensión 7 y la carga fijada al
mismo son controlados de acuerdo con la invención de la siguiente
manera.
Una instrucción de par estático T_{stat} es
calculada de una manera específica del engranaje para cada engranaje
auxiliar 10 por medio de un circuito lógico de control C de reacción
dispuesto de forma separada, que se puede referir, por ejemplo, a un
circuito conocido a partir de la patente FI 101466 que comprende un
controlador de fuerza y un controlador de velocidad, en el que se
calcula la instrucción de par estático T_{stat} sobre la base del
valor de referencia F_{ref} de la fuerza de la cuerda en cada
engranaje auxiliar 10, los datos de medición de la fuerza de la
cuerda F_{rope} y la velocidad de rotación n del engranaje
auxiliar 10. La fuerza de la cuerda F_{rope} puede presentan una
pieza de información medida por medio de un sensor de pesaje
adecuado o la fuerza de la cuerda se puede calcular a partir del
valor real del par determinado por el equipo de control del motor
(por ejemplo, un convertidor de frecuencia) en el engranaje auxiliar
10, como se mostrará a continuación. La velocidad de rotación n
muestra, a su vez, cómo la carga oscila desde su posición de
equilibrio. El ajuste del valor de referencia F_{ref} de la fuerza
de la cuerda se describe en detalle en la patente mencionada
anteriormente y, por lo tanto, no se describirá en detalle en este
contexto.
Vamos a añadir a esta instrucción de par
estático T_{stat} obtenida de una manera conocida con anterioridad
la instrucción de par dinámico específica del engranaje
T_{dyn,calc} de acuerdo con la invención, es decir, un término de
avance dinámico, que se calcula utilizando un circuito de avance
dinámico D a partir del cambio en la velocidad de rotación calculada
n_{calc} de cada engranaje auxiliar 10. La instrucción de par
T_{control} específica del engranaje, por la que se pueden
implementar el control del dispositivo de extensión 7 y la carga
fijada al mismo, proporcionada para el equipo de control del motor
en cada engranaje auxiliar 10 es la suma de la instrucción de par
estático T_{stat} y la instrucción de par dinámico
T_{dyn,calc}.
El término de avance dinámico T_{dyn,calc} es
calculado de una manera preferida de acuerdo con la fórmula
siguiente:
T_{dyn,calc}
= b x J x
d/dt(n_{calc}),
en la
que
b = un factor de escala de unidades
J = un parámetro de la masa de inercia del
engranaje auxiliar 10, y
d/dt(n_{calc}) = el cambio en la
velocidad calculada del engranaje auxiliar 10 (al mismo tiempo el
cambio deseado de la velocidad, particularmente cuando se cambia una
capa).
El efecto positivo del avance para controlar el
dispositivo de extensión 7 y la carga es adicional al cambio de las
capas de las cuerdas auxiliares 12 mostrada también cuando se
acelera o desacelera el movimiento de izado y cuando el dispositivo
de izado 7 y la carga están en una posición alta (todas las cuerdas
son cortas), de manera que los engranajes auxiliares 10 pueden
cambiar también rápidamente su velocidad.
La fuerza que eleva la carga de cada cuerda
auxiliar 10 es requerida para pesar la carga. Puesto que el par
adicional dinámico T_{dyn,calc} proporcionado por el avance
dinámico es a veces alto con el fin de acelerar las masas de inercia
del engranaje auxiliar 10, la conversión estática a partir de los
datos de par T_{act} proporcionados por el equipo de control del
motor en la fuerza de la cuerda F_{rope} proporciona información
incorrecta sobre la fuerza de la cuerda.
Este problema se puede resolver de acuerdo con
la fórmula mostrada en la figura 6, de tal manera que cuando se
calcula la fuerza F_{rope} de la cuerda auxiliar 10, el par
dinámico T_{dyn, \ act} implementado requerido para acelerar los
volantes se reduce a partir del par motor T_{act} calculado por el
equipo de control del motor, de manera que se mantiene el par
estático implementado T_{stat,act} que representa la fuerza de la
cuerda T_{rope}.
La fuerza de la cuerda F_{rope} se puede
calcular, por lo tanto, de acuerdo con la fórmula siguiente:
F_{rope} = k
x + d/dt
(n_{act}),
donde
b = un factor de escala de unidades
n_{act} = la velocidad de rotación medida del
engranaje auxiliar 10 (o d/dt (n_{act}) = la aceleración medida
del engranaje auxiliar,
J = un parámetro de masa de inercia del
engranaje auxiliar 10,
k = un factor de conversión constante,
T_{act} = los datos de par implementados del
engranaje auxiliar 10.
La fuerza de la cuerda F_{rope} obtenida debe
dividirse también en una componente de fuerza vertical y horizontal
para tener en cuenta la componente vertical que afecta a la
determinación de la carga.
\newpage
La memoria descriptiva de la invención anterior
está destinada simplemente a ilustrar el método de acuerdo con la
invención por medio de una forma de realización preferida. No
obstante, un técnico en la materia es capaz de aplicar el método en
un sentido más amplio dentro del alcance de las reivindicaciones
anexas. Por lo tanto, el mismo método se puede utilizar con la grúa
mostrada en la patente FI 101466, aunque su carga es controlada de
una manera adecuada por medio del método conocido anteriormente.
Existen numerosas alternativas prácticas para implementar los
detalles del método que se incorporan dentro del alcance de la
invención definida en las reivindicaciones.
Claims (5)
1. Un método para controlar el balanceo y la
oscilación de un dispositivo de extensión en una grúa y la carga
fijada al mismo, comprendiendo la grúa:
un trole (1),
engranajes de izado (2) provistos con tambores
de izado (3) colocados en el trole (1),
cuerdas de izado (4) dispuestas en los tambores
de izado (3), sobre los que está suspendido el dispositivo de
extensión (7) desde el trole (1) y que están dirigidos de retorno
hacia el trole a través de poleas (8) dispuestas sobre el
dispositivo de extensión,
de manera que el balanceo y la oscilación son
controlados por el equipo de control, que comprende:
cuatro engranajes auxiliares (10) provistos con
tambores de cuerda (11) y que incluyen motores y equipo de control
de los motores colocado en el trole (1),
cuerdas auxiliares (12) dispuestas sobre los
tambores de cuerda (11) de los engranajes auxiliares (10),
poleas (13) para las cuerdas auxiliares
colocadas en el dispositivo de extensión (7), a través de cuyas
poleas las cuerdas auxiliares (12) que pasan oblicuamente desde los
tambores de cuerda (11) de los engranajes auxiliares (10) están
dirigidas hacia espacios (14) dispuestos en los tambores de izado
(2) para las cuerdas auxiliares,
y en cuyo método las fuerzas de las cuerdas
auxiliares (12) ejercidas sobre el dispositivo de extensión (7) son
controladas moviendo las cuerdas auxiliares utilizando los
engranajes auxiliares (10) por medio de instrucciones de par
(T_{control}) obtenidas sobre la base de las fuerzas (F_{rope})
de las cuerdas auxiliares y los datos de la velocidad de rotación
(n) de los engranajes auxiliares utilizando lógica de control (C)
que permite proporcionar y mantener las fuerzas deseadas de las
cuerdas, y controla la rotación y la resistencia de la oscilación de
los motores en los engranajes auxiliares,
caracterizado porque la instrucción de
par (T_{control}) del equipo de control del motor en cada
engranaje auxiliar (10) está formada de una manera específica del
engranaje como una suma de un térmico estático (T_{stat}) y de un
término dinámico (T_{dyn,calc}) de la fuerza de las cuerdas.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque la instrucción del par estático
(T_{stat}) se calcula sobre la base de un valor de referencia
(F_{ref}) de la fuerza de las cuerdas en el engranaje auxiliar
(10), de los datos de medición de la fuerza de las cuerdas
(F_{rope}) y de la velocidad de rotación (n) del engranaje
auxiliar (10), y la instrucción de par dinámico (T_{dyn,calc}) que
representa el término de avance dinámico, se calcula a partir del
cambio que se produce en la velocidad de rotación calculada
(n_{calc}) de cada engranaje auxiliar.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2,
caracterizado porque el término de avance dinámico
(T_{dyn,calc}) se calcula de acuerdo con la siguiente fórmula:
T_{dyn,calc}
= b x J x
d/dt(n_{calc}),
en la
que
b = un factor de escala de unidades
J = un parámetro de la masa de inercia del
engranaje auxiliar (10), y
d/dt(n_{calc}) = el cambio en la
velocidad calculada del engranaje auxiliar (10) que representa el
cambio de velocidad deseado.
4. Un método de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cuando
se calcula la fuerza de cada cuerda auxiliar (12), se reduce el par
dinámico (T_{dyn,calc}) requerido para acelerar la masa del
volante a partir del par motor (T_{control}) calculado por el
equipo de control de los motores, en cuyo caso se mantiene el par
estático (T_{stat,act}) que representa la fuerza de la cuerda
(F_{rope}).
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4,
caracterizado porque la fuerza de la cuerda (F_{rope}) se
calcula de acuerdo con la fórmula siguiente:
F_{rope} = k
x (T_{act} – b x J x d/dt
(n_{act}),
\newpage
donde
b = un factor de escala de unidades
n_{act} = la velocidad de rotación medida del
engranaje auxiliar (10) y d/dt (n_{act}) = la aceleración medida
del engranaje auxiliar,
J = un parámetro de masa de inercia del
engranaje auxiliar (10),
k = un factor de conversión constante,
T_{act} = los datos de par implementados del
engranaje auxiliar (10).
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