DD275035A1 - DEVICE FOR MEASURING THE PENDULUM ANGLE - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Pendelwinkels von Seil und Last eines Krans fuer die automatisch geregelte Minimierung des Lastpendelns oder zur Gewaehrleistung der dynamischen Kippsicherheit von Kranen oder zur Ausschaltung bzw. Verminderung der Kollisionsgefahr zwischen der Last und Hindernissen. Die erfindungsgemaesse Aufgabe wird dadurch geloest, dass (unter Verwendung zweier rotatorischer Winkelgeber zwischen der letzten Seilrolle und einer dem Seil zugeordneten Fuehrung) der erste rotatorische Winkelgeber an der Tragkonstruktion befestigt ist, seine Achse zur Achse der letzten Seilrolle fluchtet und die Achse des zweiten rotatorischen Winkelgebers die Achse des ersten unter einem rechten Winkel schneidet. Es konnte nachgewiesen werden, dass der Fehler des mit einer derartigen Anordnung im online-Betrieb ermittelten Pendelwinkels praktisch in der Groessenordnung der Messfehler der einzelnen Geber liegt und die Loesung damit die fuer die Automatisierung der pendelwinkelabhaengigen Steuerungen von Kranen erforderliche Messgenauigkeit aufweist. Fig. 1The invention relates to a device for measuring the pendulum angle of rope and load of a crane for automatically controlled minimization of load swinging or to ensure the dynamic tilting safety of cranes or to eliminate or reduce the risk of collision between the load and obstacles. The object of the invention is achieved in that (using two rotary angle encoder between the last pulley and the rope associated leadership) of the first rotary angle sensor is attached to the support structure, its axis aligned with the axis of the last pulley and the axis of the second rotary angle sensor the axis of the first intersects at a right angle. It could be proven that the error of the pendulum angle determined with such an arrangement in the online mode is practically in the order of magnitude of the measuring errors of the individual encoders and the solution thus has the measuring accuracy required for the automation of the pendulum-angle-dependent control systems of cranes. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Pendelwinkels von Seil und Last eines Krans für die automatisch geregelte Minimierung des 1 Rstpendolns oder zur Gewährleistung der dynamischen Kippsicherheit von Kranen oder zur Ausschaltung bzw. Verminderung der Kollisionsgefahr zwischen der Last und Hindernissen.The invention relates to a device for measuring the pendulum angle of rope and load of a crane for automatically controlled minimization of 1 Rstpendolns or to ensure the dynamic tilting safety of cranes or to eliminate or reduce the risk of collision between the load and obstacles.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Vorrichtungen zur Messung des Pendelwinkels sind bereits bekannt.Devices for measuring the pendulum angle are already known.

Nach DE-PS 1806281 werden Druckmeßdosen cder Dehnungsmeßstreifen zur Messung des Pendelwinkels verwendet. Die Meßgenauigkeit dieser Anordnungen ist absolut und schon gar fur eine automatisch gesteuorto Minimierung des Pendeins der Last unzureichend. Außerdem erfordert ihre Realisierung einen hohen Aufwand.According to DE-PS 1806281 Druckmeßdosen cder strain gauges are used to measure the pendulum angle. The measuring accuracy of these arrangements is absolute and even for an automatically gesteuorto minimizing the pendulum of the load insufficient. In addition, their implementation requires a lot of effort.

Aus dem Stand der Technik ist allgemein zur Lösung von Wihkelmessungen die Verwendung von Gctrieberesolvern, inkrementalen Gebern und/oder Potentiometern, d.h., rotato/ischen Winkelgebern, bekannt. Eine im praktischen Kranbetrieb einsetzbare einfach, nachrüstbare Anordnung derartiger Gebsr an Kranen zur Messung des Pendelwinkdls mit einer hohen Genauigkeit ist bisher nicht bekannt geworden.From the prior art, the use of gyrometer solvers, incremental encoders, and / or potentiometers, i.e., rotary encoders, is generally known for solving architectural measurements. A usable in practical crane operation easy, retrofittable arrangement of such Gebsr of cranes for measuring the Pendelwinkdls with high accuracy has not been known.

In der SU-PS 216204 wird eine Lösung mit rotatorischen Winkelgebern gezeigt. Der letzten Seilrollen des Auslegers eines K^ans ist ein Pendelwinkelgebsr, bestehend aus zwei rotatorischen Winkelgebern zugeordnet. Er ist um die Achse der Seilrolle drehbar und hängt im Stillstand des Kranes unter seinem Eigengewicht senkrecht nach unten. Die Achsen der beiden rotatorischen Winkelgeber liegen parallel zueinander. Der zweite Geber ist mit dem Seil über eine Seilroilenführung verbunden. Auch dieses Meßsystem arbeitet ungenau. Pendelschwingungen des Gebers in der Auslegcrebene sind unvermeidlich. Sie werden durch das dem Geber zugeordnete Dämpfungselement nur verringert, nicht aber ausgeschaltet. Außerdem entsteht durch die Geometrie der Aufhängung der Winkelgeber, selbst bei absolut vertikaler Meßposition, ein systematischer Meßfehler, der sich nichtlinear mit der Seilauslenkung ändert und demzufolge nur aufwendig kompensierbar ist.In SU-PS 216204 a solution with rotary encoders is shown. The last pulley of the boom of a crane is assigned a pendulum angle, consisting of two rotary encoders. It is rotatable about the axis of the pulley and hangs down vertically at standstill of the crane under its own weight. The axes of the two rotary angle encoders are parallel to each other. The second donor is connected to the rope via a cable guide. Also, this measuring system works inaccurate. Pendulum oscillations of the encoder in the Auslegcrebene are inevitable. They are only reduced by the encoder assigned to the damping element, but not turned off. In addition, due to the geometry of the suspension of the angle sensor, even at absolutely vertical measuring position, a systematic measurement error that varies non-linearly with the Seilauslenkung and therefore can only be compensated consuming.

Es wird versucht, das Lastpendeln mit adaptiver Regelung, d. h., ohne Winkelmessung, zu minimieren. Bei derartigen Lösungen wird vorausgesetzt, daß die Last zu Beginn des Spiels nicht pendelt und Windstille herscht. In der Praxis sind diese Idealbedingungen aber nur selten anzutreffen.Attempts are made to load swing with adaptive control, i. h., without angle measurement, to minimize. In such solutions, it is assumed that the load does not oscillate at the beginning of the game and calms down. In practice, these ideal conditions are rarely encountered.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist eine einfache und gegebenenfalls nachrüs'.bare Vorrichtung zur Messung des Pendelwinkels von Seil und Last eines Krans, insbesondere für die automatisch geregelte Minimierung des l.astpendelns.The aim of the invention is a simple and optionally nachrüs'.bare device for measuring the pendulum angle of rope and load a crane, especially for automatically controlled minimization of l.astpendelns.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Anordnung von rotatorischen Winkelgebern zur Messung des Pendelwinkels zu finden, deren Gesamtfehler im wesentlichen allein durch die spezifische Meßgentuigkeit der einzelnen Geber bestimmt ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß (unter Verwendung zweier rotatorischer Winkelgeber zwischen der letzten Seilrolle und einer dem Seil zugeordneten Führung) der erste rotatorische Winkelgeber an der Tragkonstruktion befestigt ist, seine Achse zur Achse der letzten Seilrolle fluchtet und die Achse des zweiten rotatorischen Winkelgebers die Achse des ersten unter einem rechten Winkel sJineidet.The object of the invention is to find a simple arrangement of rotary encoders for measuring the pendulum angle, the total error is determined essentially solely by the specific Meßgentuigkeit the individual donors. According to the invention, this object is achieved in that (using two rotary angle encoder between the last pulley and a rope associated with the guide), the first rotary angle sensor is attached to the support structure, its axis is aligned with the axis of the last pulley and the axis of the second rotary angle sensor the axis of the first at a right angle sJinidet.

Es konnte nachgewiesen werden, daß der Fehler des mit einer derartigen Anordnung im o.. .ins-Betrieb ermittelten Pendelwinkels praktisch in der Größenordnung der Meßfehler der einzelnen Geber liegt und die Lösung damit dio für die Automatisierung der pendelwinkelabhängigen Steuerungen von Kranen erforderliche Meßgenauigkeit aufweist.It has been demonstrated that the error of the pendulum angle determined with such an arrangement in the o. .In operation is practically of the order of magnitude of the measuring errors of the individual encoders and the solution thus has the measuring accuracy required for the automation of pendulum-dependent control systems of cranes.

Die Vorrichtung ist auch ohne Abänderung zur Minimierung des Lastpendels von Auslegerkranen einsetzbar. In diesem Fall wird vorzugsweise die zi-r Regelung ohnehin erforderliche Information über die momentane Winkelstellung des Auslegers rechentechnisch mit dem Signal des ersten rotatorischen Winkelgebers verarbeitet.The device can also be used without modification to minimize the load pendulum of jib cranes. In this case, preferably the zi-r control anyway required information about the instantaneous angular position of the boom computationally processed with the signal of the first rotary angle sensor.

Die Geber können sehr oinfach nachgerüstet werden, indem die Achse des ersten rotatorischen Winkelgebers direkt auf der wohl immer zugänglichen Stirnseite der Achse der letzten Seilrolle befestigt wird.The encoders can be retrofitted very oinfach by the axis of the first rotary angle encoder is mounted directly on the probably always accessible front side of the axis of the last pulley.

Durch die vorzugsweise Befestigung zweier derartiger Anordnungen an der Seilrollenachse ist es möglich, ein unterschiedliches Pendeln zweier ablaufender Seile, die beispielsweise eir.en Greifer tragen, zu messen und dadurch Verdrehungen und Pendelbewegungen zu unterscheiden.By preferably fixing two such arrangements on the pulley axis, it is possible to measure a different oscillation of two running ropes, for example, carry eir.en gripper, and thereby distinguish twists and pendulum movements.

Ausführungsbeispielembodiment

Eine erste Anwendung der Erfindung wird an einem Kran mit einem Ausleger, z. B. einem Doppellenker-Wippdrehkran, dargestellt.A first application of the invention is on a crane with a boom, z. B. a double-articulated luffing crane shown.

In den Zeichnungen zeigenIn the drawings show

Fig. 1: die Anordnung einer erfindungsgemäßen Ausführung an der letzten Seilrolle 7 mit Blic'< auf die Seilrolle, Fig. 2: eine Draufsicht auf eine Anordnung mit zwei Seilrollen.Fig. 1: the arrangement of an embodiment of the invention on the last pulley 7 with Blic '<on the pulley, Fig. 2: a plan view of an arrangement with two pulleys.

In Fig. 1 ist die ei findungsgemäße Vorrichtung der letzten Seilrolle 7 eines weiter nicht dargestellten Auslegers 6 zugeordnet. Mit „letzter Seilrolle" ist dabei die an der Spitze des Auslegers 6 befindliche Seilrolle 7, von der das Seil 8 abläuft, gemeint. Während der Bewegung des Auslegers 6 und gegebenenfalls des gesamten Krans ist der momentane Pendelwinkel als Winkel zwischen der Verbindungslinie zwischen Seilablaufpunkt und Last einerseits urd der Senkrechten zu messen.In Fig. 1, the egg device according to the invention the last pulley 7 is associated with a further boom 6, not shown. By "last pulley" is meant the pulley 7 located at the tip of the boom 6, from which the rope 8 runs, and during the movement of the boom 6 and optionally of the entire crane, the instantaneous pendulum angle is the angle between the line of connection between the rope outlet point and On the one hand to measure the vertical.

Verwendet werden zwei Getrieberesolver 1 und 2 mit umlaufendem Gehäuse. Die Achse des ersten Resolvers 2 ist fest mit der Achse 3 der Sdilroüc 7 -jnd damit zugleich fest mit der Tragkonstruktion verbunden, und zwar so, daß Seilrollen- und Winkelgeberachse zueinander fluchten (s. Fig. 2). Die Achse des zweiten Resolver 2 ist am Gehäuse des ersten befestigt. Beide Resolverachsen schneiden sich unter einem rechten Winkel. Die Achse des zweiten Resolvers 2 liegt bei nicht ausgelenktem Seil 8 waagerecht. Am Gehäuse des ersten Resolvers 1 ist eine Stai ge 4 befestigt, die an ihrem unteren Ende eine um das Seil 8 greifende Führung 5 aufweist.Two gear solver 1 and 2 with surrounding housing are used. The axis of the first resolver 2 is fixedly connected to the axis 3 of the Sdilroüc 7 -and thus at the same time firmly connected to the support structure, in such a way that pulley and angle encoder axis are aligned (see Fig. 2). The axis of the second resolver 2 is attached to the housing of the first. Both resolver axes intersect at a right angle. The axis of the second resolver 2 is horizontal when not deflected rope. On the housing of the first resolver 1 Stai ge 4 is fixed, which has at its lower end a cross-rope 8 guide 5.

Mit der Anordnung de: Resolver werden d'd Komponenten des Pondelwinkels in den Projektionen des Seils auf die Auslegerebene (mit Rest IverD und auf die Tangentialebene (mit Resolver 2) gemessen. Während die Winkelkomponente in der Tangentialebene direkt au.' den Winkel des Seils gegenüber der Senkrechten in dieser Ebene repräsentiert., ist bei dem im Ausführungsbeispiel angenommenen Wippkran die in der Auslegerebene gemessene Winkolkomponente auch vom Stellungswinkel des Auslegers abhängig. Die lineare Überlagerung beider Winkel ergibt die Winkelkomponente gegenüber der Senkrechten in der Auslegerebene. Sie erfolgt in einer nicht näher dargestellten Schaltung zur automatisch geregelten Minimierung des Lastpendeins.With the arrangement of the resolver, the components of the pitch angle in the projections of the rope are measured on the cantilever plane (with the remainder IverD and on the tangential plane (with resolver 2), while the angular component in the tangential plane is directly outside the angle of the rope In the tilting crane assumed in the exemplary embodiment, the angle component measured in the cantilever plane also depends on the attitude angle of the cantilever The linear superposition of the two angles yields the angular component with respect to the perpendicular in the cantilever plane illustrated circuit for automatically controlled minimization of load load.

Mit dem Doppelanbau der Geberanordnung gemäß Firj.2 ist es möglich, die dem Pendeln und dem Drehpendeln der Last zugeordneten Winkel getrennt voneinander zu trmittt'n.With the double mounting of the encoder arrangement according to Firj.2, it is possible to separate the angles associated with the oscillation and the rotational oscillation of the load separately from each other.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Messung c'es Pendelwinkels von Seii und Last eines Kranes unter Verwendung zweier rotatorischer Winkelgeber zwischen der letzten Seilrolle und einer dem Seil zugeordneten Führung, gekennzeichne', dadurch, daß der erste rotatorische Winkelgeber (2) an der Tragkonstruktion befestigt ist, seine Achse zur Achse der letzten Seilrolle (7) fluchtet und die Achse des zweiten rotatorischen Winkelgebers (1) die Achse des ersten unter einem rechten Winkel schneidet.1. A device for measuring the pendulum angle of the rope and the load of a crane using two rotary angle transmitters between the last pulley and a guide associated with the rope 'marked', characterized in that the first rotary angle sensor (2) is fastened to the supporting structure, its axis to the axis of the last pulley (7) is aligned and the axis of the second rotary angle sensor (1) intersects the axis of the first at a right angle. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Achse des ersteh rotatorischen Winkelgebers (2) auf der Achse der letzten Seilrolle (7) befestigt und die Achse des zweiten rotatorischen Winkelg )bers fest mit dem Gehäuse des ersten verbunden ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the axis of the ersteh rotary angular encoder (2) on the axis of the last pulley (7) attached and the axis of the second rotary Winkelg) bers is firmly connected to the housing of the first. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß dem elektrischen Signal des ersten, an der Tragkonstruktion eines Auslegers befestigten, rotatorischen Winkeigebers ein den Ausleger-Stellungswinkel repräsentierendes elektrisches Signal zugeordnet ist.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the electrical signal of the first, attached to the support structure of a boom, rotary Winkeigebers a boom-angle representative electrical signal is assigned. 4. Vorrichtung nfich Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß auf jeder Seite einer Achse mit zwei letzten Seilrollen (7) und zwei ablaufenden Seilen (8) jeweils ein erster rotatorischer Winkelgeber (1) befestigt ist.4. Device nfich claim 1, characterized in that on each side of an axle with two last pulleys (7) and two outgoing ropes (8) each have a first rotary angle sensor (1) is fixed.