ES3041942T3 - Hoist, such as a crane, and method and apparatus for controlling such a hoist - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para controlar un polipasto, como una grúa (1) o una excavadora de cable, en el que un medio de manipulación de carga (8) está montado en una pluma (3) a modo de péndulo, a través de un cable de elevación (7), y la pluma (3) y/o un carro (9) que puede desplazarse sobre la pluma (3) se mueve mediante al menos un dispositivo de accionamiento (6; 10), en el que, para mover el medio de manipulación de carga (8), se especifica una señal de velocidad objetivo (v_target) para el dispositivo de accionamiento (6; 10), la frecuencia natural del péndulo se filtra de la señal de velocidad objetivo especificada (v_target) mediante un filtro (14) y la señal de velocidad objetivo filtrada (v_target_transl) se utiliza para controlar el dispositivo de accionamiento (6; 10). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Dispositivo de elevación como una grúa, así como procedimiento y dispositivo para controlar un dispositivo de elevación de este tipo

[0005] La presente invención se refiere en general a dispositivos de elevación tales como grúas o excavadoras de cable, en los que un medio de recepción de carga está suspendido de una pluma a modo de péndulo pudiendo elevarse y descenderse a través de un cable de elevación, en donde, para desplazar el medio de recepción de carga a una posición deseada, la pluma y/o un carro desplazable en la pluma, del que sale el cable de elevación, se desplaza por medio de al menos un equipo de accionamiento, en donde para el al menos un equipo de accionamiento se predefine una señal de velocidad teórica. La invención se refiere en particular a un procedimiento y un dispositivo para controlar una grúa o una excavadora de cable de este tipo, en el que la señal de velocidad teórica predefinida para el al menos un equipo de accionamiento se somete a una influencia de amortiguación del movimiento pendular.

[0007] Un procedimiento de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y un dispositivo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 4 se conocen por el documento DE 102017 114789 A1, que para la amortiguación del movimiento pendular del gancho de carga de una grúa, tiene en cuenta, además de los movimientos pendulares del cable, también la dinámica de la estructura de la grúa, y suministra señales teóricas de fábrica a un control previo para eliminar las frecuencias naturales de la dinámica estructural. Otros sistemas de amortiguación del movimiento pendular se conocen por los documentos US 5,785,191 A, EP 1652810 A1; EP 3689809 A1, CN 106927366 B y US 5,908,122 A.

[0008] Para poder desplazar el gancho de carga de una grúa a lo largo de un recorrido de desplazamiento o entre dos puntos de destino, habitualmente deben ser accionados y controlados diversos equipos de accionamiento. Por ejemplo, en una grúa torre en la que el cable de elevación sale de un carro que se puede desplazar en la pluma de la grúa, habitualmente, el mecanismo de giro, por medio del cual la torre con la pluma montada sobre ella o la pluma se hacen girar con respecto a la torre alrededor de un eje de giro vertical, así como el accionamiento de carro, por medio del cual el carro puede ser desplazado a lo largo de la pluma, y el mecanismo de elevación, por medio del cual el cable de elevación se puede ajustar y, por tanto, el gancho de carga se puede elevar y descender, deben ser accionados y controlados respectivamente. Los equipos de accionamiento mencionados habitualmente son accionados y controlados por el operador de la grúa mediante elementos de mando apropiados, como joysticks, interruptores basculantes, botones giratorios y correderas y similares, lo que, según ha demostrado la experiencia, requiere mucha sensibilidad y experiencia para aproximarse a los puntos de destino con rapidez y, al mismo tiempo, suavidad, sin mayores movimientos pendulares del gancho de carga. Mientras debe desplazarse lo más rápidamente posible entre los puntos de destino para lograr un alto rendimiento, el gancho de carga debe detenerse suavemente en el respectivo punto de destino sin realizar un movimiento pendular con la carga sujeta a él.

[0010] Del mismo modo, el gancho de carga de otros tipos de grúa, como por ejemplo las grúas de pluma telescópica o las grúas de pluma abatible, en las que el movimiento del gancho de carga se genera principalmente al bascular la pluma hacia arriba y hacia abajo y, posiblemente, durante la retracción y extensión telescópica, o como la cuchara de una excavadora de cable, tiende a realizar movimientos pendulares, lo que debe evitarse en la medida de lo posible.

[0011] En general, el problema del movimiento pendular antes mencionado se produce con los dispositivos de elevación cuyos medios de recepción de carga están suspendidos de forma pendular, a través de cables de elevación más largos, de una pluma que a su vez es ajustable o tiene un tope de cable de elevación ajustable, como un carro, para desplazar el medio de recepción de carga.

[0013] Controlar de esta manera los equipos de accionamiento de una grúa o un dispositivo de elevación resulta fatigoso para el operador de grúa debido a la concentración que requiere, tanto más que a menudo hay que realizar trayectos de desplazamiento repetitivos y tareas monótonas, por ejemplo cuando un cubo de hormigón recibido en el gancho de grúa tiene que desplazarse una y otra vez entre una hormigonera, donde se llena el cubo de hormigón, y una zona de hormigonado, donde se vacía el cubo de hormigón. Por otro lado, si el operador de la grúa no maneja las palancas o elementos de mando de la grúa con suficiente sensibilidad, pueden producirse mayores movimientos pendulares de la carga recibida y, por tanto, el correspondiente peligro potencial si el operador pierde la concentración o no tiene suficiente experiencia con el tipo de grúa en cuestión.

[0015] Para afrontar el problema de los movimientos pendulares no deseados, ya se ha sugerido proveer el dispositivo de control de la grúa con equipos de amortiguación de movimientos pendulares que intervienen en el control por medio de módulos de control e influyen en la activación de los equipos de accionamiento, por ejemplo, impidiendo o reduciendo la aceleración excesiva de un equipo de accionamiento al accionar la palanca de mando demasiado rápido o demasiado fuerte, o limitando determinadas velocidades de traslación en el caso de cargas mayores o interviniendo en los movimientos de traslación de forma similar para evitar que el gancho de carga oscile demasiado.

[0017] Este tipo de dispositivos de movimiento pendular para grúas se conocen en diferentes variantes, por ejemplo, mediante la excitación de los accionamientos de mecanismo giratorio, de mecanismo basculante y de carro en función de determinadas señales de sensor, por ejemplo señales de inclinación y/o de giroscopio. Por ejemplo, los documentos DE 202008018260 U1 o DE 102009032270 A1 describen amortiguaciones de movimiento pendular de carga en grúas, a cuyo objeto, es decir, con respecto a los principios básicos del equipo de amortiguación de movimiento pendular, se hace referencia explícita. En el documento DE 202008018206 u 1, por ejemplo, por medio de una unidad de giroscopio se mide el ángulo del cable con respecto a la vertical y su cambio en forma de velocidad angular de cable, con el fin de intervenir automáticamente en el control si se supera un valor límite de la velocidad angular del cable con respecto a la vertical.

[0019] Además, de la empresa Liebherr se conoce un sistema de amortiguación de péndulo de carga para grúas marítimas bajo el nombre "Cycoptronic", que calcula previamente los movimientos de la carga y las influencias como el viento e inicia automáticamente movimientos de compensación en base a este cálculo previo para evitar la oscilación de la carga. En concreto, este sistema también utiliza giroscopios para medir el ángulo del cable con respecto a la vertical y cambios del mismo, con el fin de intervenir en el sistema de control en función de las señales del giroscopio.

[0021] En general, los sistemas de regulación destinados a eliminar o al menos amortiguar el movimiento pendular del medio de recepción de carga requieren un sistema de sensores más o menos complejo para detectar los movimientos pendulares y poder deducir contramedidas a partir de los movimientos pendulares detectados. Por ejemplo, los documentos WO 2017/178106 A1 o WO 2020/001991 A1 proponen fijar las denominadas IMU, es decir, unidades de medición inercial, al gancho de carga o a la carga acoplada a él, para poder sacar conclusiones sobre el movimiento pendular a partir de la señal de la IMU. Otros equipos de amortiguación del movimiento pendular funcionan con giroscopios o sensores ópticos para seguir los movimientos pendulares del gancho de carga.

[0023] Por otro lado, ya se ha propuesto influir o corregir la señal de control de los equipos de accionamiento con la ayuda de los denominados conformadores de entrada para evitar componentes críticos de la señal de control con respecto a la generación de movimientos pendulares. Por ejemplo, el artículo "Anti-sway control of a tower crane using inverse dynamics" de El-Badavi, A.A. y Shehata, M.M.G., publicado en www.researchgate.net/publication/277707023, describe un conformador de entrada de este tipo, cuyo objetivo es evitar los movimientos pendulares en una grúa torre mediante la convolución de la señal de valor teórico de una regulación de posición con una secuencia de impulsos adecuada. Sin embargo, un conformador de entrada de este tipo funciona con relativa lentitud, ya que la convolución tiene lugar con una secuencia de impulsos de la misma longitud del orden de la duración de la oscilación. Por ejemplo, observando un péndulo con una profundidad de descenso de 10 metros que tiene una duración de oscilación de unos 6,3 segundos, la señal de destino se produce solo al cabo de 6,3 segundos. Se añade que la implementación de un conformador de entrada de este tipo es bastante compleja, ya que la convolución de dos señales debe realizarse a lo largo de la duración de la oscilación, es decir, durante aprox. 6,3 segundos en el ejemplo anterior, lo que conduce al almacenamiento de 254 valores muestreados a una frecuencia de muestreo de 25 milisegundos, por ejemplo.

[0025] Por lo tanto, la presente invención tiene el objetivo de crear un dispositivo de elevación mejorado del tipo mencionado, así como un procedimiento mejorado y dispositivos para su control que eviten las desventajas de estado de la técnica y perfeccionen este último de manera ventajosa. En particular, se pretende crear un control rápido y de respuesta dinámica que amortigüe o impida eficazmente los movimientos pendulares sin necesidad de un complejo sistema de sensores.

[0027] De acuerdo con la invención, dicho objetivo se consigue mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, así como un dispositivo de elevación de acuerdo con la reivindicación 9. Realizaciones preferentes de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.

[0029] Por lo tanto, se propone someter la señal de velocidad teórica predefinida para el al menos un equipo de accionamiento para desplazar el medio de recepción de carga a un filtrado que filtra la frecuencia natural del péndulo de la señal de valor objetivo y usar para ello un dispositivo de filtrado adecuado. De acuerdo con la invención, por medio de un filtro que está sintonizado con la frecuencia natural del péndulo que comprende el cable de elevación que se puede elevar y descender, la frecuencia natural del péndulo se elimina por filtrado de la señal de velocidad teórica predefinida, y la señal de velocidad teórica filtrada de esta manera se usa para controlar el equipo de accionamiento.

[0031] En comparación con los conformadores de entrada conocidos, el uso de un filtro de frecuencia de este tipo es significativamente más dinámico y la respuesta de la medida de amortiguación del movimiento pendular es mucho más eficaz, en particular a grandes profundidades de descenso con las que los conformadores de entrada convencionales tienen tiempos de respuesta largos.

[0033] La señal de velocidad teórica que se somete al mencionado filtrado de frecuencias puede ser predefinido por un operador de la máquina de manera convencional, por ejemplo accionando un joystick, como es habitual en las cabinas de los operadores de grúas o excavadoras de cable para accionar y controlar los accionamientos, o un regulador deslizante o giratorio u otros medios de entrada. Alternativa o adicionalmente, la señal de velocidad teórica también puede ser predefinida de forma automatizada por un módulo de control, como por ejemplo un sistema de control de recorrido o de objetivo, y luego ser filtrada de la manera antes mencionada.

[0035] En una variante de la invención, la señal de velocidad teórica predefinida puede ser procesada por un conformador o generador de rampa limitador de aceleración, adicionalmente al filtrado de frecuencia, para evitar aceleraciones excesivas del movimiento de traslación del medio de recepción de carga o para limitar las aceleraciones implícitas en la señal de velocidad teórica, por ejemplo como consecuencia de movimientos de joystick demasiado fuertes o rápidos. Un generador de rampa o limitador de velocidad de este tipo puede procesar y transformar la señal de velocidad teórica predefinida manual o semiautomáticamente antes de que la señal de velocidad teórica, limitada en términos de aceleración o procesada por el módulo generador de rampa, sea sometida al filtrado de frecuencia mencionado. Alternativa o adicionalmente, también podría ser posible añadir tal módulo generador de rampa después del filtro y limitar aún más la aceleración de la señal ya filtrada. Convenientemente, sin embargo, el generador de rampa está dispuesto antes del filtro de frecuencia.

[0036] En una variante alternativa de la invención, sin embargo, también es posible prescindir de dicho procesamiento limitador de aceleración de la señal de velocidad teórica y someter la señal de velocidad teórica predefinida directamente al filtrado sin procesamiento previo por un generador de rampa.

[0037] De acuerdo con la invención, para el filtrado de frecuencias se usa un filtro parametrizable y/o ajustable que se ajusta continuamente, con respecto a una banda de frecuencias que ha de ser filtrada, durante el funcionamiento de la grúa o de la excavadora de cable, en función de una profundidad de descenso del cable de elevación o del medio de recepción de carga. Dependiendo de la medida en que el medio de carga ha descendido desde la pluma, se filtra otra banda de frecuencias de la señal de velocidad teórica predefinida, siendo ajustada la banda de frecuencias en función de la respectiva profundidad de descenso, de modo que detecta la frecuencia natural del péndulo.

[0038] La respectiva profundidad de descenso del medio de recepción de carga o del cable de elevación puede determinarse de diferentes maneras, por ejemplo detectando la posición del mecanismo de elevación o del accionamiento del mecanismo de elevación y/o mediante un sistema de sensores que detecte la longitud de cable desenrollada o la distancia del medio de recepción de carga con respecto a la pluma.

[0039] En una variante de la invención, el dispositivo de control puede tener solo un equipo de detección de profundidad de descenso y prescindir de un sistema de sensores más extenso, como es necesario en otros dispositivos de amortiguación del movimiento pendular, aunque, no obstante, pueden preverse sensores adicionales además del sensor de profundidad de descenso, en particular para lograr una determinación más compleja de la frecuencia natural que ha de ser filtrada.

[0040] Para determinar la frecuencia natural o la banda de frecuencias que ha de ser filtrada, la frecuencia natural del péndulo puede determinarse a partir de la profundidad de descenso suponiendo un péndulo matemático. Dado que la carga suspendida del gancho de carga o de la cuchara de excavadora llenada es muy pesada en comparación con el peso del cable de elevación y del medio de recepción de carga, el uso de un modelo de péndulo matemático puede lograr una precisión suficiente en la determinación de la frecuencia natural, por lo que también se pueden detectar ciertas imprecisiones o diferencias de la frecuencia natural con respecto al péndulo matemático, teniendo en cuenta un cierto ancho de banda de la banda de filtrado.

[0041] Si se observa un péndulo de hilo oscilante, el movimiento oscilatorio se caracteriza por las dos ecuaciones diferenciales acopladas

[0042] ¡p = OJ,

[0043] U.j =-----9- sen (p,

[0045] en las que w es la velocidad angular, g la aceleración terrestre, I la profundidad de descenso o longitud de hilo y 9 el ángulo de desviación respecto a la vertical. Dado que durante movimientos pendulares en grúas, excavadoras de cable o equipos de elevación similares se producen regularmente solo pequeños ángulos de desviación 9, puede suponerse el término antes mencionado

[0047]

[0049] de modo que suponiendo un péndulo matemático, la frecuencia natural del péndulo puede calcularse a partir de la profundidad de descenso I del medio de recepción de carga o del cable de elevación de acuerdo con la relación

[0052]

[0055] siendo wo la frecuencia natural.

[0056] Básicamente, sin embargo, también es posible tomar como base modelos más complejos que el péndulo matemático y usarlos para determinar la frecuencia natural, en donde, en dichos modelos más complejos se puede tener en cuenta, en particular, la masa del cable de elevación y/o la amortiguación y/o, dado el caso, también la longitud de un dispositivo de suspensión de carga con el que se fija la carga al medio de recepción de carga.

[0057] Para corregir la influencia de la longitud de una eslinga, como una eslinga de cadena o incluso un cuerpo de carga de gran extensión, que puede desplazar el centro de masa significativamente hacia debajo del medio de recepción de carga, se puede seguir tomando como base un modelo matemático y corregir correspondientemente la profundidad de descenso, para lo cual, por ejemplo, la profundidad de descenso, detectada por sensor, del cable de elevación o del medio de recepción de carga se puede complementar o corregir mediante un valor de corrección que se puede introducir manualmente, por ejemplo, a través de un dispositivo de entrada, por ejemplo en el puesto del operador de máquina, o bien, mediante un sensor complementario que detecta la longitud de la eslinga y/o la extensión de la carga. Por ejemplo, para corregir el valor de profundidad de descenso detectado por sensor, también puede detectarse automáticamente la eslinga utilizada respectivamente, como una eslinga de cadena, por ejemplo mediante la lectura de un transpondedor fijado a la eslinga cuando ésta se fija al gancho de carga, a fin de proporcionar de forma automatizada al dispositivo de control la longitud de la eslinga o la distancia resultante del medio de recepción de carga.

[0058] En una variante de la invención, se utiliza un filtro de muesca para filtrar la señal de velocidad teórica predefinida. Este tipo de filtro es fácil de implementar y parametrizar. En particular, el ancho de banda de filtrado puede controlarse o ajustarse a través de la calidad de filtro ajustable del filtro de muesca, con lo que se puede influir en la robustez del proceso. Un ancho de banda más grande conduce a una mejor robustez, aunque reduce algo la dinámica.

[0059] Básicamente, sin embargo, también pueden utilizarse otros filtros que proporcionen un filtrado preferentemente de banda estrecha de la frecuencia natural.

[0060] En una variante de la invención, puede apagarse el filtro o puede desconectarse el filtrado de frecuencia natural. Por el hecho de que la frecuencia natural se filtra de la señal de control, una oscilación existente ya no puede anularse regularmente. Para poder eliminar dichas oscilaciones o movimientos pendulares existentes, es útil proporcionar una conexión y desconexión rápida y sencilla de la función de filtrado de frecuencia natural para permitir al operador de la máquina contrarrestar los requerimientos de movimiento sin perjudicar la dinámica de dichas contramedidas por el filtrado.

[0061] En una variante ventajosa de la invención, se puede prever un dispositivo de desconexión para desconectar el filtrado de frecuencia en el puesto de control o en el dispositivo de control como, por ejemplo, un control remoto, que puede comprender medios de entrada, por ejemplo en forma de una tecla manual y/o un equipo de detección para detectar un deseo de desconexión, por ejemplo en forma de un interruptor de encendido/apagado integrado en el joystick, por ejemplo en forma de un pulsador dispuesto en el joystick.

[0062] Pero alternativa o adicionalmente, también puede ser ventajoso prever como equipo de detección para detectar el deseo de desconexión un equipo de detección de gestos, que puede detectar un deseo de desconexión dada por gesto, por ejemplo en forma de un movimiento de la mano que es detectado por el equipo de detección de gestos. Por ejemplo, dicho equipo de detección de gestos puede detectar requerimientos de movimiento contrario en el joystick para desactivar la función de filtro cuando se introduce dicho movimiento contrario en el joystick. Este movimiento contrario del joystick es una inversión del joystick de desviación positiva a negativa o viceversa. Dicho movimiento contrarrestante del joystick puede ser detectado o interpretado como gesto intuitivo del operador de la máquina, ya que al contrarrestar se intenta intuitivamente lograr una parada más rápida del equipo de accionamiento, lo que de hecho puede conseguirse al apagar el filtro.

[0063] Por ejemplo, el equipo de detección de gestos puede comprender un sensor de movimiento asignado al medio de entrada para la señal de velocidad teórica, que está configurado para detectar comandos de entrada contrarios de invertir la dirección de movimiento del equipo de accionamiento y proporcionar una señal, a base de la cual el dispositivo de control apaga entonces el dispositivo de filtrado o suspende el filtrado.

[0064] La invención se explica en más detalle a continuación con la ayuda de un ejemplo de realización preferente y dibujos correspondientes. En los dibujos, muestran:

[0065] La figura 1: una vista en perspectiva de una grúa torre, en cuya pluma está previsto un carro, del que sale un cable de elevación hacia un medio de recepción de carga en forma de un gancho de carga,

[0066] la figura 2: una representación esquemática del dispositivo de control para controlar la grúa de la figura 1, en la que el dispositivo de control tiene un filtro de frecuencia para filtrar la señal de velocidad teórica, cuya banda de filtrado es ajustable en función de la frecuencia natural del péndulo formado por el cable de elevación y la carga fijada a él,

[0067] la figura 3: dos diagramas de simulación que muestran el curso de varios estados del sistema de la grúa, en particular el recorrido de ajuste, la aceleración, el ángulo de desviación y la aceleración angular, a lo largo del tiempo durante un desplazamiento del gancho de carga, mostrando la vista parcial a los cursos de señal sin filtrado de frecuencia natural y mostrando la vista parcial b los cursos de señal con filtrado de frecuencia, y

[0069] la figura 4: un diagrama que muestra la desviación angular y la amplitud de oscilación en función de la frecuencia.

[0070] Como muestra la figura 1, como medio de elevación puede estar prevista una grúa 1 que puede estar configurada en forma de una grúa torre. La grúa 1 tiene una pluma 3 que está dispuesta sobre una torre 2 o, dado el caso, sobre superestructura y puede hacerse girar alrededor de un eje vertical 5 mediante un mecanismo de giro 6. La pluma 3 puede estar arriostrada, por ejemplo, a una contrapluma 4 que puede llevar un peso de lastre.

[0072] La pluma 3 puede extenderse horizontalmente, pero dado el caso, también puede bascularse hacia arriba y abajo a través de un dispositivo de basculamiento.

[0074] De la pluma 3 sale un cable de elevación 7, al que está articulado un medio de recepción de carga 8, por ejemplo en forma de un gancho de carga que puede enhebrarse a través de una polea guía, por ejemplo. El cable de elevación 7 puede salir de un carro 9 que está soportado de forma desplazable en la pluma 3 y puede ser desplazado a lo largo de la pluma 3 mediante un accionamiento de carro 10.

[0076] Un puesto de control 11 que puede estar dispuesto en la torre 2, puede tener medios de entrada conocidos de por sí, como joysticks, interruptores deslizantes o giratorios, una pantalla táctil u otros medios de entrada, para poder introducir comandos de control para los equipos de accionamiento de la grúa 1, en particular señales de velocidad teóricas para el accionamiento de carro 10, el accionamiento de mecanismo de giro 6 y el accionamiento de mecanismo de elevación para el cable de elevación 7 y, dado el caso, para un accionamiento de basculamiento para bascular hacia arriba y abajo la pluma 3 y/o un accionamiento telescópico para retraer y extender la pluma 3 telescópicamente. En lugar de un puesto de control 11 previsto en la grúa 1 o adicionalmente a éste, la grúa 1, dado el caso, también puede ser mandada desde un control remoto que puede presentar los correspondientes medios de entrada para introducir comandos de control.

[0078] Las mencionadas señales de velocidad teóricas en forma de un deseo de velocidad pueden ser introducidas manualmente por el operador de grúa, por ejemplo inclinando o ajustando joysticks. Dado el caso, también pueden estar previstos módulos de control automatizados o semiautomatizados que, por ejemplo, hagan posible un acercamiento a un punto determinado o recorrer un trayecto determinado.

[0080] Como muestra la figura 2, una señal de velocidad teórica predefinida respectivamente, destinada a accionar uno o varios de los equipos de accionamiento mencionados y desplazar por traslación el gancho de carga, es procesada o sometida a un procesamiento de señales por un dispositivo de control 12 antes de que la señal de velocidad teórica sea realmente enviada al equipo de accionamiento para su activación.

[0082] La señal de velocidad teórica predefinida, por ejemplo introducida en un joystick, puede suministrarse primero a un generador de rampa 13 o un módulo limitador de velocidad para limitar la aceleración del movimiento de traslación del gancho de carga o puede ser procesada por dicho generador de rampa 13. En particular, dicho generador de rampa 13 puede limitar la señal de velocidad teórica con respecto a su pendiente y/o aplanar la señal de velocidad teórica en forma de rampa con el fin de limitar y/o reducir las aceleraciones generadas durante la ejecución del movimiento de traslación del gancho de carga. Sin embargo, este tratamiento de la señal mediante un generador de rampa 13 no es obligatorio en todos los casos. Básicamente, el generador de rampa 13 podría omitirse por completo y/o también podría preverse un prefiltro para prefiltrar la señal de velocidad teórica. Por ejemplo, podría preverse un filtro de paso bajo, particularmente de primer orden, para prefiltrar la señal de velocidad teórica predefinida v_teórica.

[0084] Como muestra la figura 2, la señal de velocidad teórica v_teórica_lim, preprocesada por el generador de rampa 13 y, en particular, limitada en términos de aceleración, se suministra a un filtro 14 para cancelar la frecuencia natural del péndulo en la señal de velocidad teórica. Alternativamente, si se omite el generador de rampa 13, la señal de velocidad teórica predefinida v_teórica o la señal, dado el caso filtrada por filtro de paso bajo, puede alimentarse directamente al filtro 14 para ser filtrada con respecto a la frecuencia natural.

[0086] El filtro 14 puede ventajosamente ser o comprender un filtro de banda estrecha y/o un filtro de muesca, estando el filtro 14 configurado para filtrar la frecuencia natural del péndulo de la señal de velocidad teórica suministrada. El uso del mencionado filtro de muesca es especialmente ventajoso en términos de implementación y parametrización sencillas, en donde a través de la calidad del filtro puede controlarse el ancho de banda del filtro 14 y, de este modo, puede lograrse una mayor robustez del procedimiento. Un mayor ancho de banda del filtro mejora la robustez, pero reduce la dinámica.

[0088] El filtro 14 mencionado es ajustable con respecto a su banda de filtrado, pudiendo la banda de filtrado puede desplazarse en particular a diferentes rangos de frecuencia y/o modificarse con respecto a su ancho de banda de filtrado.

[0090] El filtro 14 se ajusta o adapta ventajosamente de forma continua o cíclica durante el funcionamiento de la grúa, es decir, ventajosamente en línea, con respecto a la banda de frecuencias que ha de ser filtrada, en función al menos de la profundidad de descenso del gancho de carga.

[0092] En particular, el filtro 14 puede ajustarse con respecto a su banda de filtrado en función de una frecuencia natural calculada o determinada del péndulo, que está formado por el cable de elevación 7, el medio de recepción de carga 8 y la carga fijada al mismo, pudiendo determinarse o calcularse dicha frecuencia natural del péndulo al menos en función de la profundidad de descenso del medio de recepción de carga.

[0094] Para determinar la frecuencia natural, el modelo de un péndulo matemático puede suponerse simplemente como una masa puntual y completamente no amortiguada. Dado que, habitualmente, el peso de la carga fijada es mucho mayor en comparación con el peso del cable de elevación y del gancho de carga, el peso del cable de elevación es despreciable. Pero, por otra parte, también pueden tomarse como base modelos de péndulo más complejos para determinar la frecuencia natural, en los que, por ejemplo, pueden tenerse en cuenta la masa del cable de elevación, la amortiguación o, dado el caso, también la longitud de una eslinga de cadena u otra eslinga. Una eslinga de cadena o una eslinga con una distancia correspondiente entre la carga y el gancho de carga y también un cuerpo de carga con una extensión mayor, que desplaza el centro de masa hacia abajo, pueden influir en el modelo de péndulo o provocar errores al determinar la frecuencia natural solo con la profundidad de descenso del gancho de carga, de modo que la profundidad de descenso del gancho de carga detectada por sensor puede corregirse correspondientemente, como ya se ha explicado al principio.

[0096] En particular, el dispositivo de control 12 puede tener un medio de entrada para introducir un valor de corrección para la profundidad de descenso. Por ejemplo, se puede introducir manualmente una distancia estimada entre el centro de gravedad de la carga y el gancho de carga o puede estar previsto un módulo de lectura para leer la longitud de la eslinga o el tipo de eslinga.

[0098] La frecuencia natural del péndulo varía en función de la profundidad de descenso del medio de recepción de carga 8, es decir, de la distancia entre el medio de recepción de carga 8 y la pluma 3, ya que el cable de elevación 7 se desciende o se recoge de forma continua, repetidamente o varias veces. Para adaptar el filtro 14 a la respectiva frecuencia natural del péndulo, la banda de filtrado del filtro 14 se adapta de forma continua o cíclica durante el funcionamiento de la grúa en función de la profundidad de descenso I y, dado el caso, de un valor de corrección.

[0099] La profundidad de descenso I puede ser detectada o determinada por un equipo de detección 15, en donde el equipo de detección 15 puede, por ejemplo, estar asignado al accionamiento de mecanismo de elevación del cable de elevación 7. La profundidad de descenso I puede determinarse a partir de la longitud conocida del cable de elevación 7 y la respectiva posición del tambor de mecanismo de elevación. Pero básicamente, la profundidad de descenso I también puede determinarse mediante otro sensor u otro medio de determinación, por ejemplo, un sensor de distancia en el carro 9 o un medidor de longitud de cable.

[0101] El dispositivo de control 12 puede prescindir de sensores adicionales, aunque pueden estar previstos medios sensoriales adicionales para determinar parámetros de funcionamiento adicionales.

[0103] Como muestra la figura 2, la señal de velocidad teórica filtrada v_teórica_trasl, de la que se eliminó la frecuencia natural calculada, se usa para activar la respectiva unidad de accionamiento, por ejemplo para que el accionamiento del carro 10 desplace el carro 9 a lo largo de la pluma 3, o para que el accionamiento de mecanismo de giro 6 pivote la pluma 3 alrededor del eje 5.

[0105] La figura 3 ilustra en sus dos vistas parciales a y b la reducción de las oscilaciones o movimientos del péndulo que puede conseguirse mediante el citado filtrado, en donde x muestra el recorrido de desplazamiento a lo largo del tiempo, x la aceleración o el cambio del recorrido a lo largo del tiempo, $ el ángulo de desviación del péndulo respecto a la vertical y O' el cambio del ángulo de desviación o de la aceleración angular, respectivamente a lo largo del tiempo.

[0106] Si la señal de velocidad teórica se usa para el control sin filtrar, como se muestra en la vista parcial a de la figura 3, se producen oscilaciones o movimientos pendulares significativamente mayores, por lo que, en particular, las desviaciones angulares y las aceleraciones angulares son mayores. Si se filtra la señal de velocidad teórica, como se muestra en la figura 3b, los movimientos pendulares y los ángulos de desviación y aceleraciones angulares correspondientes son significativamente menores.

[0108] Esto también se ilustra en la figura 4, que muestra la respuesta de frecuencia en relación con el ángulo de desviación o la amplitud.

[0110] Para poder corregir manualmente los movimientos pendulares que, no obstante, puedan producirse o para no entorpecer o retrasar el giro manual en sentido contrario, en una variante ventajosa de la invención, el dispositivo de control 12 puede presentar un dispositivo de apagado para apagar el filtro 14 o desactivar el filtro 14. Ventajosamente, el dispositivo de apagado puede comprender un equipo de detección de gestos para poder apagar el filtro 14 en función de un gesto detectado del operador de la máquina.

[0111] Para poder encender y apagar la función de filtrado de forma rápida y sencilla, según sea necesario para hacer frente a los movimientos pendulares que puedan producirse, el dispositivo de control 12 puede presentar, en particular, elementos de accionamiento adicionales en el puesto de control 11 y/o en un dispositivo de control remoto. En particular, puede estar previsto un control por gestos, en cuyo caso, por ejemplo, la función de filtrado se puede desactivar tan pronto como se ejecute un requerimiento de movimiento contrario con el joystick o el medio de entrada para introducir la señal de velocidad teórica. Dicha solicitud de movimiento contrarrestante puede ser, por ejemplo, una inversión de la desviación del joystick cuando éste es movido de positivo a negativo o viceversa. Se trataría de un gesto intuitivo, ya que al contrarrestar, el conductor trata intuitivamente de detener el accionamiento con mayor rapidez, lo que también puede conseguirse apagando el filtro 14.

[0112] Eventualmente, el equipo de detección de gestos también puede detectar un movimiento de la cabeza del operador de la máquina. Si, por ejemplo, el gancho de carga es desplazado hacia la derecha y la cabeza del operador se inclina hacia la izquierda durante tal marcha hacia la derecha, esto puede interpretarse como un gesto intuitivo y un deseo de contrarrestar.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para controlar un dispositivo de elevación, como una grúa (1) o una excavadora de cable, en el que un medio de recepción de carga (8) está suspendido de una pluma (3) a modo de un péndulo a través de un cable de elevación (7) y la pluma (3) y un carro (9) desplazable en la pluma (3) son desplazados por medio de al menos un equipo de accionamiento (6; 10), en donde para desplazar el medio de recepción de carga (8) se predefine una señal de velocidad teórica (v_teórica) para el al menos un equipo de accionamiento (6; 10), en donde por medio de un filtro (14), la frecuencia natural del péndulo se filtra de la señal de velocidad teórica (v_teórica) predefinida y la señal de velocidad teórica (v_teórica_trasl) filtrada se usa para controlar el al menos un equipo de accionamiento (6; 10), caracterizado por que se usa un filtro (14) parametrizable y/o ajustable, que se ajusta continuamente con respecto a una banda de frecuencias que ha de ser filtrada durante el funcionamiento del dispositivo de elevación en función de una profundidad de descenso (I) del medio de recepción de carga (8),

en donde la frecuencia natural del péndulo se calcula tomando como base un modelo de péndulo, en particular un modelo de péndulo matemático, a partir de la profundidad de descenso (I) del medio de recepción de carga (8) y de parámetros de corrección o de modelo adicionales, y a base de la frecuencia natural calculada de desplaza la banda de filtrado del filtro (14) y/o se modifica el ancho de banda del filtrado.

2. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que por medio de un equipo de detección se detecta un deseo de desconexión para desconectar el filtrado de frecuencia y, en función de una señal de desconexión del equipo de detección, se apaga automáticamente el filtrado de frecuencia de la señal de velocidad teórica predefinida.

3. Procedimiento según la reivindicación anterior, en el que el equipo de detección detecta un comando de control contrarrestante que contrarresta un movimiento del medio de recepción de carga (8) que ha de ser realizado actualmente, en donde el filtro (14) se apaga automáticamente en función del comando de control contrarrestante detectado.

4. Dispositivo para controlar un dispositivo de elevación, como una grúa (1) o una excavadora de cable, de acuerdo con el procedimiento de una reivindicación anterior, en el que un medio de recepción de carga (8) está suspendido a modo de péndulo de una pluma (3) a través de un cable de elevación (7) y la pluma (3) y/o un carro (9) desplazable en la pluma (3) pueden desplazarse por medido de al menos un equipo de accionamiento (6; 10), estando previsto un equipo de detección (15) para detectar la profundidad de descenso (I) del medio de recepción de carga (8), estando previsto un filtro (14) para filtrar la frecuencia natural del péndulo de una señal de velocidad teórica para el al menos un equipo de accionamiento (6; 10) proporcionando una señal de velocidad teórica filtrada para activar el al menos un equipo de accionamiento (6; 10), caracterizado por que el filtro (14) está configurado de forma parametrizable y/o ajustable con respecto a su banda de filtrado, estando configurado el dispositivo de control para ajustar el filtro (14) con respecto a la banda de filtrado continuamente durante el funcionamiento del dispositivo de elevación en función de al menos una profundidad de descenso (I) del cable de elevación (7), estando previsto un equipo de determinación para determinar la frecuencia natural del péndulo con la ayuda de un modelo de péndulo, en particular un modelo de péndulo matemático, a partir de la profundidad de descenso (I) del medio de recepción de carga (8), y el dispositivo de control está configurado para desplazar la banda de filtrado del filtro (14) y/o modificar el ancho de banda de filtrado a base de la frecuencia natural calculada.

5. Dispositivo según la reivindicación anterior, en el que el equipo de detección de profundidad de descenso (15) constituye el único sistema de sensor.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores 4 o 5, en el que está previsto un equipo de apagado para apagar el filtro (14) cuando se producen movimientos pendulares.

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que el dispositivo de apagado comprende un equipo de detección de gestos para detectar gestos del operador de la máquina y está configurado para apagar el filtro (14) cuando se detecta un gesto predeterminado.

8. Dispositivo según la reivindicación anterior, en el que el equipo de detección de gestos está configurado para detectar comandos de control contrarrestantes del operador de la máquina, y el dispositivo de apagado está configurado para apagar el filtrado de frecuencia de la señal de velocidad teórica predefinida en función de una señal del equipo de detección de gestos que indica un comando de control contrarrestante.

9. Dispositivo de elevación, en particular una grúa (1), con un dispositivo (12) que está configurado de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 8 anteriores.