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Steuerungsverfahren zur Herbeiführung der Pendelfreiheit der Last
bei Fahrantrieben von Laufkatzen Für das Entladen und Umschlagen von Massengütern
werden vorzugsweise Verladebrücken mit Greifern verwendet. Derartige Verladebrücken
enthalten in bekannter Weise eine Laufkatze, die mittels eines besonderen Antriebes
zwischen Entladeort (z. B. Schiff) und Beladeort (z. B. Landbunker) gefahren wird.
Beide Orte können auf verschiedenen Höhen liegen. Um kurze Entladezeiten zu erhalten,
soll der Weg des Greifers zwischen Schiffsluke und Bunker in kürzester Zeit zurückgelegt
werden, d. h., die Bewegungen von Greifer und Katze finden häufig gleichzeitig statt.
Die hohen Beschleunigungen der Laufkatzenantriebe haben zur Folge, daß der Greifer
am Entladeort nicht ruhig bleibt, sondern auf Grund der Beschleunigungskräfte Pendelungen
ausführt. Solche Pendelungen sind an großflächigen Bunkern ohne Bedeutung. Über
der Schiffsluke wirkt sich das Pendeln des Greifers jedoch störend aus, da das Einfahren
des Greifers in die relativ enge Luke nur möglich ist, wenn der Greifer weitgehend
zur Ruhe gekommen ist. Da die Schiffsluke meist niedriger liegt als der Beladeort
(Bunker) an Land, ist dort die Pendelung größer, was zusätzlich zu langen Schwingungszeiten
führt. Die Pendelungen des Greifers erhöhen die Entladezeiten und machten bisher
den automatischen Betrieb derartiger Anlagen unmöglich.
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Es ist eine Anordnung zur Dämpfung von Pendelungen einer mittels Laufkatze
bewegten Last bekannt (USA.-Patent 2 806 610), bei der eine vom Hubseil betätigte
Meßeinrichtung benutzt wird. Diese Meßeinrichtung stellt die Pendelausschläge als
elektrische Spannungen dar, welche als Korrekturgröße dem Regler für den Kranantrieb
zugeführt «-erden. Die bekannte Anordnung unterdrückt jede Pendelung sofort bei
der Entstehung durch entsprechende Änderung der Antriebsgeschwindigkeit. Eine derartige
Steuerung des Antriebes bedingt naturgemäß eine Verringerung der mittleren Fördergeschwindigkeit
und damit eine Einbuße an Förderkapazität. Andererseits ist eine stiindige Pendeldämpfung
während des ganzen Förderablaufs unnötig, da die Pendelungen die Kranbewegungen
an sich nicht behindern. Erst über dem Zielort, beispielsweise über eine Schiffsluke,
soll die Last ruhig hängen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die obenerwähnten Nachteile zu vermeiden.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerungsverfahren zur Herbeifiihrung der Pendelfreiheit
der Last bei Fahrantrieben von Laufkatzen, insbesondere für Greiferhebezeuge, durch
Beeinflussung des Be«-egungsablaufs beim Bremsvorgang und ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Laufkatze bei Annäherung an den Zielort mit einer veränderlichen Beschleunigung
gebremst wird, die im Zeitpunkt der maximalen, auf den Zielort gerichteten (positiven)
Greiferauslenkung beginnt und deren Zeitabhängigkeit durch die Beziehung
bestimmt wird (n = Pendelausschlag).
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In der Zeichnung ist ein Schema des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens
dargestellt.
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Dieses Steuerungsverfahren beruht auf der Erkenntnis, daß eine Pendelung
des Greifers unterdrückt wird, wenn im Moment der maximalen Greiferauslenkung die
Bremsung der Laufkatze einsetzt. Die Bremsung darf allerdings nicht mit konstanter
Beschleunigung erfolgen, sondern muß so gesteuert werden, daß die Bremsbeschleunigung
gemäß der Zeitfunktion
abnimmt. Durch diesen Verlauf der Bremsbeschleunigung wird erreicht, daß das mit
abnehmender Geschwindigkeit zurückschwingende Greiferpendel am Zielort gleichzeitig
mit der Laufkatze zur Ruhe kommt. Da die Greifergeschwindigkeit und -beschleunigung
über dem Zielort Null ist, tritt kein Rückschwingen des Pendels ein. Die Steuerung
des Laufkatzenantriebes während des Bremsvorganges gemäß der BeschleunigunCsgleichung
I ist die entscheidende Voraussetzung für eine pendelfreie Bewegung des Greifers
über dem Zielort.
Die erfindungsgemäße Abbremsung der Laufkatze
mit abnehmender Bremsbeschleunigung erforderteinen ganz bestimmten Bremsweg, der
zur Durchführung der gesteuerten Bremsung zur Verfügung stehen muß. Dieser Bremsweg
hängt naturgemäß sowohl von der Fahrgeschwindigkeit der Laufkatze als auch von der
maximalen Auslenkung des Greifers ab. Er errechnet sich aus der Bestimmungsgleichung
Zur Feststellung, ob der erforderliche Bremsweg überhaupt zur Verfügung steht bzw.
zur Feststellung des Ortes der Laufkatze, wo der gesteuerte Bremsablauf einsetzen
muß, sind gemäß der Erfindung besondere Verfahrensschritte vorgesehen. Der erste
Schritt besteht darin, daß mittels spezieller Meßvorrichtungen die Geschwindigkeit
der Laufkatze, der zurückgelegte Weg, die Auslenkung des Greifers und die Geschwindigkeit
der Greiferauslenkung fortlaufend gemessen werden. Diese Meßwerte werden einem elektronischen
Rechengerät zugeführt, das aus der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit der Laufkatze
und der momentanen Auslenkung des Greifers in jedem Zeitpunkt den Bremsweg errechnet,
der unter Zugrundelegung des Bremsablaufs gemäß der Beschleunigungsgleichung I erforderlich
ist.
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Die maximale Greiferauslenkung, bei der die gesteuerte Bremsung einsetzt,
liegt vor, wenn die Geschwindigkeit dieser Auslenkung Null ist. Der Ausgang des
Rechengerätes wird demgemäß über eine Torschaltung geführt, die gesperrt ist, solange
die Auslenkungsgeschwindigkeit einen von Null verschiedenen Wert aufweist. Sobald
diese Geschwindigkeit zu Null geworden ist, der Greifer also seine maximale Auslenkung
besitzt, öffnet die Torschaltung und veranlaßt einen Vergleich des zu diesem Zeitpunkt
erforderlichen Bremsweges mit dem tatsächlich vorhandenen Bremsweg. Stimmen beide
Werte überein, dann wird mit Hilfe eines logischen Bauelementes eine Ja-Entscheidung
herbeigeführt, die den gesteuerten Bremsvorgang gemäß der Beschleunigungsgleichung
I auslöst. Ist der tatsächlich vorhandene Bremsweg kleiner als der zu diesem Zeitpunkt
erforderliche, dann wird von dem logischen Bauelement eine Nein-Entscheidung abgegeben.
Durch diese Entscheidung wird eine Abbremsung der Laufkatze mit höchstmöglicher
Beschleunigung ausgelöst. Dadurch ändert sich sowohl die Laufkatzengeschwindigkeit
als auch die Greiferauslenkung, bis der Momentanwert des vorhandenen Bremsweges
mit dem durch das Rechengerät fortlaufend ermittelten Bremsweg übereinstimmt. In
diesem Moment trifft das logische Element die Ja-Entscheidung und veranlaßt die
Steuerung des Laufkatzenantriebes zur Durchführung der Laufkatzenbremsung gemäß
Beschleunigungsgleichung I. Ist der tatsächlich vorhandene Bremsweg größer als der
nach Gleichung II notwendige, so wird die Bremsung nach Gleichung I durchgeführt,
aber vor Erreichung des Stillstandes der Laufkatze abgebrochen und mit geringer
Geschwindigkeit der Zielort angefahren. Die dann noch auftretenden Pendelausschläge
können innerhalb des praktisch zulässigen Bereiches gehalten werden.
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Die Beschleunigungsgleichung I hat naturgemäß nur dann Gültigkeit,
wenn die Pendellänge des Greifers sich während des Bremsvorganges nicht ändert.
Die Absenkung des Greifers in den Bunkerraum beginnt dann, wenn die Laufkatze und
damit auch der Greifer zur Ruhe gekommen sind. Diese Bedingung ist nicht während
des Anfahrens des Greifers zu beachten. Wird der Greifer aus dem tiefer liegenden
Schiffsladeraum gehoben, so kann noch während des Hubvorganges der Antrieb der Laufkatze
in Bewegung gesetzt werden, sobald der Greifer die Gefahrenzone des Schiffes verlassen
hat. Die Aufwärtsbewegung des Greifers überlagert sich also der Laufkatzenbewegung.
Durch die Anfahrbeschleunigung der Laufkatze erfährt der Greifer infolge seiner
Trägheit eine Nacheilung (negative Auslenkung). Sobald die Laufkatze sich mit konstanter
Endgeschwindigkeit bewegt, setzt die Vorwärtsschwingung des Greifers ein, der schließlich
seine maximale vorauseilende (positive) Auslenkung erreicht. In diesem Moment wird
gemäß der Erfindung die Bremsung der Laufkatze gemäß Beschleunigungsgleichung I
ausgelöst. Um bei einem gegebenen Laufkatzenfahrweg den erforderlichen Bremsweg
gemäß Gleichung II zur Verfügung zu haben, darf die Laufkatzengeschwindigkeit einen
gewissen oberen Grenzwert nicht überschreiten. Dieser Grenzwert v"z" ist durch Gleichung
II bestimmt.
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Ergeben sich auf Grund der Gleichung 1I für die maximale Laufkatzengeschwindigkeit
unzulässige Werte, so müssen während der Laufkatzenbewegung drei oder mehrere ungeradzahlige
Halbperioden der Greiferpendelung durchschwingen. Die Zahl dieser Pendelungen steht
mit der maximalen Laufkatzengeschwindigkeit bei einem gegebenen Gesamtfahrweg in
einem ableitbaren Zusammenhang. In der Torschaltung kann ein Zählwerk vorgesehen
werden, das die Durchschaltung des Rechenwerkausganges erst bei jedem ersten oder
höheren Maximalwert der positiven Greiferauslenkung sicherstellt.
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Die praktische Durchführung des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens
kann noch dahin gehend abgeändert werden, daß die Abbremsung der Laufkatze gemäß
der Beschleunigungsgleichung I nicht bis zum völligen Stillstand erfolgt, sondern
bereits bei einer gewissen Restgeschwindigkeit der Laufkatze aussetzt. Die Laufkatze
fährt mit dieser Restgeschwindigkeit bis zum Zielort weiter, wobei der Greifer noch
geringe Pendelungen vollführt. Diese stören aber nicht und sind demgemäß zulässig.
Durch diese Näherungslösung der vorliegenden Aufgabe ist es möglich, den Gesamtaufwand
der Steuerungs- und Rechenmittel beträchtlich zu verringern und die Anlage zu vereinfachen.
Vor allem ist es möglich, bereits vor Erreichen des Zielortes die Absenkung des
Greifers vorzunehmen, wodurch eine Verkürzung der gesamten Förderzeit erreicht wird.
Ohne die näherungsweise Pendelunterdrückung muß in diesem Falle der Einfluß der
sich ändernden Pendellänge des Greifers durch ein zusätzliches Rechenwerk berücksichtigt
werden.