ROTATIONAL GEAR OR LIFTING GEAR DRIVE CONTROL ARRANGEMENT FOR A CRANE

Abstract: 1. Regulation means for slewing or fifting gear drives of a crane, in particular for ships, wherein at the end of an inner crossbeam (4) rotatable about a swivel (3) there is arranged an outer crossbeam (11) rotatable about a swivel (10) having a loading gear (19), where the drives (5, 13) of the inner crossbeam (4) and of the crossbeam (11) are respectively equipped with an angle of rotation regulating device (25 ; 31), which device possesses a theoretical value generator (24) having a control lever (23) to set the angle of rotation (gamma) of the inner crossbeam (4) in relation to a reference line (9) and the angel of rotation (epsilon) of the outer crossbeam (11) in relation to the inner crossbeam (4), the generator output signals fed to the regulator (25) for the slewing gear drive (5) in order to adjust the angle of rotation (gamma) of the inner crossbeam (4) in relation to the reference line (9), where a function generator (30) serves as a theoretical value former for the angle of rotation (epsilon soll ) of the outer crossbeam (11) in relation to the inner crossbeam (4), characterized in that the function generator (30) is supplied with the output signal (gamma soll) of the theoretical value generator (24), and that the function generator (30) is equipped with a computing module (39) provided with an adjusting lever (36) or an electric follow-up circuit, which serves to adjust parameter values (gamma O/R) defined by the distance of the transportation path(s) from the inner swivel (3) of the inner crossbeam (4) and the length of the inner and outer crossbeam.

Description: Regelung für Drehwerks- oder Hubwerksantriebe eines Krans Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelung für Drehwerks- oder Hubwerksantriebe eines Krans, insbesondere für Schiffe, bei dem am Ende eines um ein Drehgelenk drehbaren Innenholms ein um ein Drehgelenk drehbarer Aussenholm mit einem Ladegeschirr angeordnet ist. Ein Kran dieser Art ist bereits vorgeschlagen worden. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Last von einem Aufnahmepunkt zu einem Absetzpunkt entlang einer vorgegebenen Kurve, insbesondere einer Geraden,zu bewegen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Regelung der eingangs genannten Art darin, dass die Drehwerksantriebe des Innenholms und des Aussenholms mit einer Drehwinkelregeleinrlchtung ausgerüstet sind, die zur Vorgabe des Drehwinkels des Innenholms gegenüber einer Bezugslinie einen mit einem Steuerhebel versehenen Sollwertgeber besitzt, dessen Ausgangssignal einerseits zur Einstellung des Drehwinkels des Innenholms einem Regler für den Drehwerksantrieb des Innenholms und andererseits zur Einstellung des Drehwinkels des Aussenholms gegenüber dem Innenholm einen Funktionsgenerator zum Bilden eines vom Drehwinkel und Verlauf des Lastweges abhängigen Winkelsollwertes zugeführt wird, der zur Vorgabe des Winkels zwischen Innenholm und Aussenholm einem weiteren Regler für den Drehwei > ks- antrieb des Aussenholms zugeführt ist. Auf diese Weise kann man innerhalb des Aktionskreises des Krans durch Steuerung der Drehbewegungen des Innen- und Aussenholms in der Horirontalen beliebige Transportwege und damit eine Verkürzung der Transportzeit erzielen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt: Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Schiffskrans mit waagrechten Rnicklenkern, Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1, Fig. 3 eine Regeleinrichtung für die Winkeleinstellung der Knicklenker des in den Figuren 1 und 2 ge zeigten Krans, Fig. 4 eine Prinzip-Darstellung der Schaltung des in Fig. 3 gezeigten Funktionsgenerators, Fig. 5 eine Abhängigkeit der Drehwinkel des Innen und Aussenholms vom Transportweg s und Fig. 6 eine Einrichtung zur Erzielung einer vorgeb baren, insbesondere konstanten Transportge schwindigkeit. In Fig. 1 ist auf einer Konsole S eine Säule 2 angeordnet, an der an einem festen senkrechten drehzapfen eines Drehgelenks 3 das eine Ende eines Innenholms 4 drehbar gelagert ist. Zum Drehen des Innenholms 4 dient ein Drehwerksantrieb, der aus einem Motor 5 und einem Getriebe mit Ritzel 6 sowie Zahnkranz 7 besteht. Ein Winkelgeber 8 dient zum Erfassen des Drehwinkels , den der Innenholm 4 gegenüber einer Bezugslinie 9 (Fig. 2) einnimmt. Am anderen Ende des Innenholms 4 ist ein weiteres Drehgelenk 10 für einen Aussenholm 11 mit einem weiteren Winkelgeber 12 angeordnet, der den Winkel ± zwischen dem Innenholm 4 und dem Aussenholm 11 erfasst. Zum Drehen des Aussenholms 11 gegenüber dem Innenholm 4 dient ein weiterer Drehwerksantrieb, der aus einem Motor 13 und Getrieberit Ritzel 14 und Zahnkranz 15 besteht. Im Aussenhom 11 ist eine durch einen Motor angetriebene Winde 16 angeordnet, dessen Seil 17 über eine Laufrolle 18 am freien Ende des Aussenholms 11 ein Ladegeschirr 19 für die Aufnahme einer Last 20 trägt. Die beiden Drehwerksantriebe 5, 6, 7 und 13, 14, 15 sind - wie Fig. 3 zeigt. - mit einer Drehwinkelregeleinrichtung 22 ausgerustet, die zur Vorgabe des Drehwinkels T des Innenholms 4 gegenüber der Bezugslinie 9 einen mit einem Steuerhebel 23 versehenen Sollwertgeber 24 besitzt, dessen Ausgangssignal °8011 zur Einstellung des Drehwinkels des Innenholms 4 einem Regler 25 für den Drehwerksantrieb 5, 6, 7 des Innenholms zugeführt ist. Dieser Regler 25 besitzt einen Soll-Istwertvergleicher 26, einen Regelverstärker 27 und einen Steuersatz 28 für ein im Ankerkreis des Motors 5 angeordnetes elektronisches Stellglied 29. Der mit dem Motor 5 in Verbindung stehende Winkelgeber 8 liefert ein Signal, das als Istwert ## ist dem Soll- Istwertvergleicher 26 zugeführt wird. Andererseits wird das Ausgangssignal fsolk des Sollwertgebers 24 zur Einstellung des Winkels des Aussenholms gegenüber dem Innenholm einem Funktionsgenerator 30 zum Bilden eines vom Drehwinkel ## und Verlauf des Transportweges s abhängigen Winkelsollwertes gsoll zugeführt, der zur Vorgabe des Winkels ± zwischen Innenholm 4 und Aussenholm 11 einem Regler 31 für den Drehwerksantrieb 13, 14, 15 des Aussenholms zugeführt ist. Der Regler 31 besitzt einen Soll-Istwertvergleicher 32, einen Regelverstärker 33 und einen Steuersatz 34 für ein im Ankerkreis des Motors 13 angeordnetes elektronisches Stellglied 35. Der mit dem Motor 13 verbundene weitere Winkelgeber 12 liefert den Istwert ist' der dem Soll-Istwertvergleicher 32 zugeführt wird. Mit dem Sollwertgeber 24 wird vom Kranführer der Drehwinkel des Innenholms als Sollwert vorgegeben. Abhängig von diesem Drehwinkel t wird im Funktionsgenerator 30 für den Drehwerksantrieb des Aussenholms 11 ein Sollwert 6soll von solcher Grösse gebildet, dass das Ladegeschirr 19 mit der Last 20 auf einem vorgegebenen Transportweg bewegt wird. Hierzu ist der Funktionsgenerator 30 derart ausgebildet, dass sein Ausgangssignal nach der mathematischen Beziehung E,Sou=f Yo} Yo > .... (1) vom Eingangssignal ## soll abhängt. Dabei ist y0 ein Parameter des Transportweges von der innen Drehachse des Innenholms 4. Für einen geradlinigen Transportweg gilt: EMI5.1 Darin bedeutet R die Länge des Innenholms 4, die im vorliegenden Fall gleich der Länge des Aussenholms 11 ist. Für einen vorgegebenen Kran ist die Grösse R eine Konstante. Der Wert y0 kann für jeden gewünschten Transportweg zu Beginn der Ladetätigkeit in den Funktionsgenerator 30 über eine Eingabevorrichtung mit einem Stellhebel 36 eingegeben werden; er ist hier der senkrechte Abstand des Transportweges s von der inneren Drehachse des Innenholms 4. Wie Fig. 4 zeigt, befinden sich im Funktionsgenerator 30 zur Berechnung des Sollwertes soll entsprechend der oben angegebenen Beziehung (2) mehrere Rechnerbausteine. Der am Eingang des Funktionsgenerators anstehende Sollwert soll wird einem Cosinus-Bildner 37 zugeführt und dessen Ausgangssignal cos óll im Subtrahierer 38 von dem im Rechner-Baustein 39 gebildeten Signalwert yo subtrahiert. Im einfachsten Fall ist der Rechner-Baustein 39 ein Potentiometer 40 mit Abgriff 41, das an einer Batterie 42 liegt. Der Abgriff ist mit dem Stellhebel 36 verbunden. Das Ausgangs signal R Y - cos soll des Subtrahierers 38 wird in einem Multiplizierer 43 quadriert. In einem Konstantwertbildner 44, der im einfachsten Fall durch ein Potentiometer 45 mit Abgriff 46 gebildet ist, welches an einer Batterie 47 liegt, wird der Wert 1 gebildet, wobei das maximale Ausgangssignal des Cosinus-Bildners 37 identisch eingestellt wird mit dem Ausgangswert des Konstantwertbildners 44. Im Subtrahierer 48 wird vom Konstantwert 1 des Konstantwertbildners 44 der Ausgangswert des Multiplizierers 43 abgezogen. Das Ausgangssignal des Subtrahierers 48 wird dem Radizierer 49 zugeführt, dessen Ausgangssignal im Multiplizierer 51 mit dem Ausgangs signal des Sinus-Bildners 50 für den Wert oll multipliziert wird. Der so gebildete Wert wird einem Eingang eines Subtrahierers 52 zugeführt. Der andere Eingang des Subtrahierers 52 ist mit dem Ausgang eines weiteren Multiplizierers 53 verbunden, dessen Eingänge einerseits an den Ausgang des Cosinus Bildners 37 und an den Ausgang des Subtrahierers 38 angeschlossen sind. Der Ausgang des Subtrahierers 52 liefert das Signal cos 6soll' welches im Baustein 54 invertiert wird, d.h. es wird der arc cos von cos soll und danit ±soll gebildet. Für einen geradlinigen Transportweg und vorgegebene Werte yO und R ergibt sich die in Fig. 5 dargestellte Zuordnung von ysoll und ±soll Zu Beginn eines Transportvorganges stellt der Kranführer den Kran durch Verstellen des Steuerhebels 23 (Fig. 3) so ein, dass das entlang des einzuhaltenden Transportweges s bewegte Ende des Aussenholms 11 im Schnittpunkt mit der Bezugslinie 9 liegt (gestrichelte Stellung in Fig. 2). Je nach Grösse des sich dabei er gebenden Startwinkels °0 ist dann der senkrechte Abstand y0 des Transportweges von der Achse des festen Drehgelenks 3 des Innenholms 4 festgelegt. Dieser Wert y0 kann von Hand mit dem Stellhebel 36 (Fig. 4) oder über eine elektrische Nachlaufschaltung abhängig vom Startwinkel ##o nach der Beziehung yO=2Rcos#o ....(3) automatisch in den Funktionsgenerator 30 eingegeben werden. Hierzu braucht lediglich der am Ausgang des Winkelgebers 8 in der Startposition anstehende Signalwert über eine Rechenschaltung und eine Nachlaufschaltung mit Stellmotor zur Verstellung des Potentiometer abgriffs 41 herangezogen zu werden. Nach der Einstellung des Abgriffs 41 des Potentiometers 40 bleibt der am Potentiometer eingestellte Wert für sich wiederholende Transportvorgänge erhalten. Der Kranführer fährt durch Betätigen des Steuerhebels 23 (Fig. 3) das Ladegut vom Aufnahmepunkt zum Absetzpunkt entlang einer Geraden. Ist am Ende des Aussenholms 11 für das Ladegeschirr 19 eine Drehscheibe 55 mit Drehwerksantrieb 56, 57, 58 angeordnet (Fig. 2), so ist es vorteilhaft, den Winkel der mit einem Drehgelenk 21 versehenen Drehscheibe 55 zur Linie s abhängig;Tom Drehwinkel zu und dem Winkel g zwischen Inneholm und Aussenholm nach der Beziehung EMI7.1 derart zu steuern, dass die Last 20 entlang des Trans- portweges s parallel zu ihrer Achse verschoben wird. Dadurch kann ein Stapelvorgang zeit- und personalsparend durchgeführt werden. Dies ist insbesondere bei automatischem Transportbetrieb, insbesondere bei Verladung durch eine Schiffsluke von Vorteil, da z.B. Container ihre parallele Lage zur Schiffslängsachse in Jeder Position des Transportweges beibehalten. Der Drehwerksantrieb für die Drehscheibe 55, bestehend aus Motor 56, Getriebe 57 und Winkelgeber 58 (Fig. 1 und 3) ist mit einem Regler 59 ausgerUstet, der einen Soll-Istwertvergleicher 60, einen Regelverstärker 61 und einen Steuersatz 62 enthält, welcher ein elektronisches Stellglied 63 für den Ankerstrom des Drehwerksmotors 56 beaufschlagt. Der Sollwert Z soll wird in einem Addierer 64 und einem Subtrahierer 65 gebildet. Gemäss der mathematischen Beziehung (4) wird der Addierer 64 von den Sollwerten und ±soll gespeist und der Subtrahierer 65 von einem Potentiometer 66, in dem der konstante Signalwert 4 gebildet wird. Es st zweckmässig, der Drehwinkelregelung eine G schwindigkeitsregelung derart zu unterlagern, dass eine vorgebbare Transportgeschwindigkeit, insbesondere eine ausserhalb des Anfahr- und Bremsbereiches zumindest annShernd konstante Transportgeschwindigkeit eingehalten wird. Hierzu sind - wie Fig. 6 zeigt - im Regler 25 für den Drehwerksantrieb 5, 6, 7 des Innenholms 4 zwischen den Soll-Istwertvergleicher 26 und dem Regelverstärker 27 ein Verstärker 110 mit nachgeordnetem Differenzierglied 111 und ein weiterer Soll-Istwertvergleicher 112 angeordnet. Im Differenzierglied 111 wird der Winkel sollwert ° soll differenziert und als Winkelgeschwindig-éitssollwert --- soll im Soll-Istwertvergleicher dt 112 mit dem in der Differenziereinrichtung 113 ge d rist bildeten Winkelgeschwindigkeits-Istwert ##ist ver glichen. Der Differenzwert wird dem Regelverstärker 27 zugeführt. Fermer werden im Regler 31 für den Drehwerksantrieb 13 14, 15 des Aussenholms 11 zwischen dem Soll-Istzert- vergleicher 32 und dem Regelverstärker 33 ein Verstärker 114 mit nachgeordnetem Differenzierglied 115 und ein weiterer Soll-Istwertvergleicher 116 angeordnet. Im Differenzierglied 115 wird der Winkelsollwert 6soll differenziert und als Winkelgeschwindig keitssollwert d# soll im Soll-Istwert-Vergleicher 116 mit dem in der Differenziereinrichtung 117 gebildeten d± ist Winkelgeschwindigkeits-Istwert dt s verglichen. dt Der Differenzwert wird dem Regelverstärker 33 zugeführt. Durch die dabei erzielte zumindest annähernd konstante Transportgeschwindigkeit kann bei einem frei wählbaren Transportweg eine optimale umscfilagleistung erzielt werden. 6 Figuren 4 Patentansprüche

Claims: Patentansprüche 1. Regelung für Drehwerks- oder Hubwerksantriebe eines Krans, insbesondere für Schiffe, bei dem am Ende eines um ein Drehgelenk drehbaren Innenholms ein um ein Drehgelenk drehbarer Aussenholm mit einem Ladegeschirr angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass die Antriebe des Innenholms (4) und des Aussenholms (11) mit einer Drehwinkelregeleinrichtung (22) ausgerüstet sind, die zur Vorgabe des Drehwinkels ( °) des Innenholms (4) gegenüber einer Bezugslinie (9) einen mit einem Steuerhebel (23) versehenen Sollwertgeber (24) besitzt, dessen Ausgangssignal ( f ll) einerseits zur Einstellung des Drehwinkels ( ## ) des Innenholms (4) einem Regler (25) für den Drehwerksantrieb (5, 6, 7) des Innenholms (4) und andererseits zur Einstellung des Winkels (6 ) des Aussenholms gegen über dem Innenholm einem Funktionsgenerator (30) zum Bilden eines vom Drehwinkel (f) ) und Verlauf des Transportweges abhängigen Winkelsollwertes ( ±SOll) zugeführt wird, der zur Vorgabe des Winkels zwischen Innenholm und Aussenholm einem weiteren Regler (31) für den Drehwerksantrieb (13,. 14, 15) des Aussenholms (11) zugeführt ist. 2. Regelung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , dass der Funktionsgenerator (30) mit einer Eingabevorrichtung, insbesondere einem Stellhebel (36), zur Änderung eines von der Geometrie des Krans abhängigen Parameterwertes, insbesondere des Abstandes (yO) des Transportweges (s) von der Drehachse des inneren Drehgelenks (3) des Innenholms besitzt. 3. Regelung nach Anspruch 1 oder 2 für einen Kran, bei dem am Ende des Aussenholms eine Drehscheibe mit Drehwerksantrieb gelagert ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Drehwerksantrieb (56, 57, 58) der Drehscheibe (55) abhängig vom Dreh winkel zur t ) des Innenholms und dem Winkel ( 6 ) zwi- schen Innenholm und Aussenholm derart gesteuert wird, dass die Last (20) entlang des Transportweges parallel zu ihrer Achse verschoben wird. 4. Regelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e 5 c h n e t , dass der: Drehwinkelregelung eine Geschwindigkeitsregelung derart unterlagert ist, dass eine vorgebbare Transportge- schwindigkeit, insbesondere eine ausserhalb des Anfahrund Bremsbereiches zumindest annähernd konstante Transportgeschwindigkeit eingehalten wird.

Inventors: BEHRENDT, VOLKMAR, ING.(GRAD), BERTLING, TONI, DIPL.-PHYS. DR.-ING.
Applicants: O & K, ORENSTEIN & KOPPEL AKTIENGESELLSCHAFT WERK LUBECK, SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1978
Main classification: B66C13
IPC codes: B66C13, G05D3