DE4025749A1 - Automatic operation of revolving crane without load swings - involves controlled timing of grab acceleration and retardation adjusted to period of natural frequency of oscillation - Google Patents

Abstract

The crane is mounted on a travelling platform (2) at the quayside (3) and deploys a grab (10) for transferring loose material (7) between a floating vessel (8) and an onshore container (9). The arm (5) pivoted on a rotary support (4) is raised and lowered by a short cable (6), while a longer cable (11) raises and lowers the grab (10). The automatic programmable controller (14) adjusts the durations of acceleration and retardation of the load in accordance with its eigenfrequency of oscillation in a vertical plane. ADVANTAGE - Mechanical overloading of crane components and risk of injury to persons or property are avoided.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Betreiben eines mit weggeregelten Antrieben versehenen Drehkrans, insbe­ sondere eines Drehkrans mit anstellbarem Kranarm.The invention relates to a method for automatic operation of a slewing crane with controlled drives, esp special of a slewing crane with adjustable crane arm.

Derzeit übliche Drehkrane weisen normalerweise drehzahlgeregelte Antriebe auf und werden von Hand gesteuert. Der Grund für die Nichtautomatisierung von Drehkranen ist das durch die Dreh­ und Kranarm- bzw. Katzbewegung des Krans verursachte Lastpen­ deln, für das wegen der Komplexität der Pendelung bis heute noch keine Dämpfungsverfahren bekannt sind. Durch die manuelle Steuerung des Krans wird der Kranführer ständig belastet. Die dauernde Belastung führt zu nachlassender Konzentrationsfähig­ keit des Kranführers und erhöht dadurch das Risiko von Sach­ und/oder Personenschäden. Weiterhin werden durch die Lastpen­ deln die mechanischen Teile des Krans übermäßig belastet. In der Folge treten vorzeitiger Verschleiß durch Materialermüdung mit erhöhten Reparaturkosten bzw. Folgeschäden auf.Rotary cranes currently common usually have speed-controlled Drives open and are controlled by hand. The reason for that The non-automation of slewing cranes is due to the slewing and crane arm or trolley movement of the crane caused load pen for that because of the complexity of commuting to this day damping methods are not yet known. By manual Control of the crane is constantly charged to the crane operator. The continuous stress leads to a decrease in the ability to concentrate of the crane operator, thereby increasing the risk of property and / or personal injury. Furthermore, the load pen the mechanical parts of the crane are unduly stressed. In As a result, premature wear occurs due to material fatigue with increased repair costs or consequential damage.

Für Katzantriebe, die nicht eine kreisförmige, sondern eine lineare Bewegung ausführen, ist die Lastpendeldämpfung seit langem bekannt, z. B. aus der Siemens-Zeitschrift, Jahrgang 49 (1975), Heft 2, Seiten 93-98 oder der Siemens-Zeitschrift, Jahrgang 45 (1971), Heft 10, Seiten 750-753.For trolley drives that are not circular but one Perform linear motion has been the load sway damping long known, e.g. B. from the Siemens magazine, year 49 (1975), No. 2, pages 93-98 or the Siemens magazine, Volume 45 (1971), No. 10, pages 750-753.

Weiterhin ist aus der DE-PS 22 31 997 bekannt, bei einem Kran mit anstellbarem Kranarm das Hubwerk bei einer Veränderung des Anstellwinkels des Kranarms derart zu regeln, daß die Hubhöhe der Last konstant bleibt.Furthermore, it is known from DE-PS 22 31 997 for a crane with adjustable crane arm the hoist when changing the Adjust the angle of attack of the crane arm in such a way that the lifting height the load remains constant.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zum automatischen Betreiben eines Drehkrans anzugeben, das ein Lastpendeln vermeidet. Insbesondere wird dadurch erst­ mals ein halb-, unter Umständen sogar ein vollautomatischer Betrieb eines Drehkrans ermöglicht.The present invention has for its object a Ver drive to automatically operate a slewing crane,  that avoids a load swing. In particular, this will only sometimes a semi-automatic, possibly even a fully automatic one Operation of a slewing crane enables.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Antriebe des Dreh­ krans weggeregelt sind und die von den Antrieben bewirkten Kranbewegungen derart aufeinander abgestimmt werden, daß die Last in einer lotrechten Ebene bewegt wird, wobei die Zeiten, in denen die Last beschleunigt bzw. verzögert wird, zur Ver­ meidung von Lastpendelungen dem Eigenschwingungsverhalten der Last angepaßt sind, z. B. gleich der Periodendauer einer Eigen­ schwingung der Last sind.The object is achieved in that the drives of the rotation cranes are regulated away and those caused by the drives Crane movements are coordinated so that the Load is moved in a vertical plane, with the times in which the load is accelerated or decelerated to ver avoidance of load oscillations the natural vibration behavior of the Load are adjusted, e.g. B. equal to the period of a Eigen vibration of the load.

Durch das Bewegen in einer lotrechten Ebene wird erreicht, daß die Lastpendelung nur in einer Schwingungsebene anregbar ist. Dadurch werden die bei Katzfahrwerken bekannten Lastpendel­ dämpfungsmethoden anwendbar. Durch das Anpassen der Beschleu­ nigungs- bzw. der Verzögerungszeiten an das Eigenschwingungs­ verhalten der Last wird auch ein Lastpendeln in der einzig noch möglichen Schwingungsebene vermieden. Durch die Kombination der Maßnahmen wird der Betrieb des Drehkrans automatisierbar.By moving in a vertical plane it is achieved that the load oscillation can only be excited in one vibration level. As a result, the load pendulums known in trolleys damping methods applicable. By adapting the acceleration cleaning or delay times to the natural vibration behavior of the load is also a load swing in the only one possible vibration level avoided. By combining the Measures make the operation of the slewing crane automatable.

Da die Last auf dem kürzesten Weg, nämlich ohne Richtungsände­ rung, befördert wird, erfolgt der Umschlag darüber hinaus auch zeitoptimal.Because the load is on the shortest path, namely without directional changes transshipment is also carried out time-optimal.

Mit Vorteil wird die Last entlang einer Geraden, insbesondere entlang einer Horizontalen, bewegt, da hierdurch ein gleich­ mäßiges Heben bzw. Senken der Last erreicht wird, die Antriebe die Last also unnötig anheben und absenken.The load is advantageously along a straight line, in particular along a horizontal, because this makes it the same moderate lifting or lowering of the load is achieved, the drives raise and lower the load unnecessarily.

Falls die Last nicht in einem Bewegungsvorgang zum Zielort ge­ bracht werden kann, kann das Verfahren dahingehend abgeändert werden, daß die Last nacheinander in mehreren, aneinander an­ schließenden Abschnitten von lotrechten Ebenen bewegt wird. Auch hier ist es von Vorteil, durch entsprechende Regelung des Hub­ werks dafür zu sorgen, daß die Last entlang des Verfahrweges möglichst gleichmäßig angehoben wird, d. h., daß die Last nach­ einander entlang mehrerer, aneinander anschließender Geraden­ stücke bewegt wird.If the load is not in one movement to the destination can be brought, the procedure can be modified be that the load in several, one after the other closing sections of vertical planes is moved. Also here it is advantageous to regulate the stroke accordingly  factory to ensure that the load along the travel path is raised as evenly as possible, d. that is, the load after each other along several straight lines that are connected to each other pieces is moved.

Um eine lineare Bewegung der Last zu erreichen, können sowohl Drehwerk und Fahrwerk als auch Drehwerk und Anstellwerk zu­ sammenwirken. In machen Fällen ist es auch nötig, daß alle drei Antriebe zusammenwirken.To achieve a linear movement of the load, both Slewing gear and running gear as well as slewing gear and adjusting gear too work together. In some cases it is also necessary that everyone three drives work together.

Das Hubwerk wird dabei mit Vorteil derart geregelt, daß sich die Hubhöhe der Last im wesentlichen linear mit dem Lastweg ändert, insbesondere konstant bleibt.The hoist is advantageously controlled in such a way that the lifting height of the load is essentially linear with the load path changes, in particular remains constant.

Die Abstimmung der Antriebe aufeinander ist dann besonders einfach, wenn aus dem Drehwinkel des Krans Sollwerte für die anderen Regelungen, z. B. die Auslegeranstellung und/oder die Fahrposition des Krans, bestimmt werden.The coordination of the drives is then special simply if from the angle of rotation of the crane setpoints for the other regulations, e.g. B. the boom position and / or the Driving position of the crane can be determined.

Eine vorteilhafte Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist Wegregelungen für die Antriebe, den Antrieben zugeordnete Wegmesser und eine Automatisiereinheit auf, wobei die Wegmesser zur Übermittlung der Wegistwerte mit der Automatisiereinheit verbunden sind und die Automatisiereinheit zur Vorgabe von ge­ führten Wegsollwerten mit den Wegregelungen verbunden ist.An advantageous device for performing the method assigns path controls for the drives assigned to the drives Odometer and an automation unit, the odometer for transmitting the actual travel values with the automation unit are connected and the automation unit for specifying ge guidance setpoints is linked to the route controls.

Die Wegregelungen sind dabei mit Vorteil in der Automatisierein­ heit virtuell ausgebildet.The path controls are advantageous in automation virtually trained.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, anhand der Zeichnungen und in Verbindung mit den weiteren Unteransprüchen. Es zeigen: Further advantages and details emerge from the following description of an embodiment, using the Drawings and in connection with the further subclaims. Show it:  

Fig. 1 einen Drehkran mit anstellbarem Kranarm, Fig. 1 is a crane with a crane arm anstellbarem,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Bedienbereich eines Drehkrans mit anstellbarem Kranarm, Fig. 2 is a plan view of the operating area of a crane with crane arm anstellbarem,

Fig. 3 eine Regelung für die Antriebe eines Drehkran mit an­ stellbarem Kranarm. Fig. 3 is a control for the drives of a slewing crane with an adjustable crane arm.

Gemäß Fig. 1 besteht ein Drehkran 1 im wesentlichen aus einem Fahrgestell 2, mit dem der Drehkran 1 z. B. entlang einer Kai­ mauer 3 verfahrbar ist, und aus einem auf dem Fahrgestell 2 befestigten Drehgestell 4. Das Drehgestell 4 weist einen Kran­ arm 5 der Länge l′ auf, dessen Anstellwinkel α und damit auch die effektive Armlänge l′ über das Anstellseil 6 geregelt ein­ stellbar ist. Die effektive Armlänge l kann dadurch jeden Wert zwischen der minimalen Armlänge l_min und der maximalen Armlänge l_max annehmen.Referring to FIG. 1, a crane 1 essentially comprises a chassis 2 with which the crane 1 z. B. can be moved along a quay wall 3 , and from a bogie 4 attached to the chassis 2 . The bogie 4 has a crane arm 5 of length l ', the angle of attack α and thus the effective arm length l' regulated by the rope 6 is adjustable. The effective arm length l can therefore assume any value between the minimum arm length l _min and the maximum arm length l _max .

Der Drehkran 1 dient beispielsweise dem Umschlag von Schüttgut 7 aus dem Schiff 8 zu einem Sammelbehälter 9 bzw. einer Lager­ fläche oder umgekehrt. Der Drehkran 1 weist hierzu einen Grei­ fer 10 auf, der über Greiferseile 11 bedient wird. Die Seile 6, 11 werden über Seilwinden 12 eingeholt bzw. nachgelassen. Weiterhin besitzt der Drehkran 1 einen Steuerstand 13, von dem aus die Bewegung des Drehkrans 1 über die Automatisiereinheit 14 gesteuert wird. Nicht dargestellt in Fig. 1 sind die Antriebe für das Fahrwerk des Krans 1 und für das Drehwerk des Drehge­ stells 4.The rotating crane 1 is used, for example, for the handling of bulk material 7 from the ship 8 to a collecting container 9 or a storage area or vice versa. For this purpose, the rotating crane 1 has a gripper 10 which is operated via gripper ropes 11 . The ropes 6 , 11 are hauled in or let down by winches 12 . Furthermore, the slewing crane 1 has a control station 13 , from which the movement of the slewing crane 1 is controlled via the automation unit 14 . Not shown in Fig. 1, the drives for the chassis of the crane 1 and for the slewing gear of the Drehge stells 4th

Alle Antriebe des Krans 1 sind weggeregelt. Die Istwegerfassung kenn z. B. durch den Antrieben zugeordnete Impulsgeber erfolgen, deren Signale ausgewertet und in Verbindung mit den bekannten Getriebeübersetzungen und den geometrischen Abmessungen des Drehkrans 1 in Weg- bzw. Winkelistwerte für Verfahrweg p, effektive Armlänge l, Hubhöhe z und Drehwinkel β umgerechnet werden. All drives of crane 1 are regulated away. The actual path detection knows z. B. by the drives assigned pulse generator, whose signals are evaluated and converted in conjunction with the known gear ratios and the geometric dimensions of the crane 1 in distance or actual angle values for travel p, effective arm length l, lifting height z and angle of rotation β.

Anstelle des anstellbaren Kranarms 5 könnte auch ein waagrech­ ter Ausleger verwendet werden, der als Führung für eine Lauf­ katze dient. In diesem Fall ist die effektive Auslegerlänge l durch die Verfahrposition der Laufkatze bestimmt. Ebenso kann ein Drehkran mit Gelenkarm Verwendung finden, d. h. ein Kran, bei dem ein zweiter Arm an die Spitze 15 des ersten Arms 5 an­ gesetzt ist. Die Berechnung der effektiven Auslegerlänge l wird dadurch zwar etwas komplizierter, das Prinzip der Berechnung aus Armlängen und Anstellwinkeln bleibt jedoch erhalten. Der Kran 1 muß auch nicht unbedingt dem Umschlag von Schüttgut 7 dienen, ebenso kann Stückgut umgeschlagen werden.Instead of the adjustable crane arm 5 , a horizontal boom could also be used, which serves as a guide for a trolley. In this case, the effective boom length l is determined by the travel position of the trolley. Likewise, a slewing crane with an articulated arm can be used, ie a crane in which a second arm is placed at the tip 15 of the first arm 5 . This makes the calculation of the effective boom length l somewhat more complicated, but the principle of calculation from arm lengths and angles of attack is retained. The crane 1 also does not necessarily have to serve the handling of bulk goods 7 , and general cargo can also be handled.

Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Koordina­ tensystem eingeführt. In diesem Koordinatensystem bedeutet x den Abstand der gehobenen Last, in diesem Falle des Greifers 10, in der durch den Pfeil A angezeigten Richtung und z die Hubhöhe der Last. Der Ursprung des Koordinatensystems ist durch den gedachten Auftreffpunkt der Drehachse des Krans 1 auf den Kai 16 gegeben und mit dem Symbol 17 bezeichnet. y bezeichnet die Richtung entlang des Verfahrweges des Krans 1.To explain the invention, a coordinate system is introduced below. In this coordinate system, x means the distance of the lifted load, in this case the gripper 10 , in the direction indicated by arrow A and z the lifting height of the load. The origin of the coordinate system is given by the imaginary point of impact of the axis of rotation of the crane 1 on the quay 16 and designated by the symbol 17 . y denotes the direction along the travel path of the crane 1 .

Fig. 2 zeigt eine Darstellung des Bedienbereichs des Drehkrans 1. Wie oben erwähnt, kann die effektive Auslegerlänge 1 zwi­ schen dem Minimalwert l_min und dem Maximalwert l_max variiert werden. Die konzentrischen Kreise 19 und 20 besitzen die Radien l_max und l_min. Wenn der Kran 1 nicht längs der y-Achse verfah­ ren wird, kann die Last 10 nur an Orte zwischen den Kreisen 19, 20 gebracht werden. In das Innere des Kreises 20 kann die Lest 10 gebracht werden, wenn der Kran 1 entlang der y-Achse verfahren wird. Ebenso kann die Last 10 durch ein Verfahren des Krans 1 an Punkte außerhalb des Kreises 19 gebracht werden, die zwischen den schraffierten Bereichen 21, 21′ liegen. Die schraf­ fierten Bereiche 21, 21′ liegen außerhalb der Reichweite des Krans 1. Sie können vom Kran 1 nicht bedient werden. Fig. 2 is a diagram showing the operating range of the crane. 1 As mentioned above, the effective boom length 1 can be varied between the minimum value l _min and the maximum value l _max . The concentric circles 19 and 20 have the radii l _max and l _min . If the crane 1 is not moved along the y axis, the load 10 can only be brought to locations between the circles 19 , 20 . The read 10 can be brought into the interior of the circle 20 if the crane 1 is moved along the y-axis. Likewise, the load 10 can be brought by a method of the crane 1 to points outside the circle 19 , which are between the hatched areas 21 , 21 '. The hatched areas 21 , 21 'are outside the reach of the crane 1st They cannot be operated by crane 1 .

Der Greifer 10 soll von seiner momentanen Position S aus, die beispielsweise einer Position im Schiff 8 entspricht, an der der Greifer 10 soeben gefüllt wurde, bewegt werden. Der Kran­ führer im Steuerstand 13 gibt nun entweder direkt über Koordi­ nateneingabe oder aber indirekt, z. B. durch Vorgabe eines be­ stimmten Sammelbehälters, eine Position P₁ an, zu der der Grei­ fer 10 gebracht werden soll. Da die Antriebe des Krans wegge­ regelt sind, sind die momentane Armlänge l_s und der momentane Drehwinkel β_s bekannt. Von der - in Fig. 2 nicht dargestellten - Automatisiereinheit 14 werden die Antriebe des Krans 1 derart aufeinander abgestimmt, daß die Bewegung der Last entlang der mit 18 bezeichneten Linie erfolgt. Die Bereichnung des Last­ weges 18 erfolgt dabei nach folgendem Schema:
Aus den bekannten Werten für die Anfangsarmlänge l_s und dem Anfangsdrehwinkel β_s werden bezüglich des momentanen Standortes 17 des Krans 1 Koordinaten x_s und y_s gemäßThe gripper 10 is to be moved from its current position S, which corresponds, for example, to a position in the ship 8 at which the gripper 10 has just been filled. The crane leader in control station 13 is now either directly via coordinate input or indirectly, e.g. B. by specifying a be certain collection container, a position P ₁ to which the Grei fer 10 is to be brought. Since the drives of the crane are wegge regulated, the current arm length l _s and the current angle of rotation β _{s are} known. The drives of the crane 1 are coordinated with one another by the automation unit 14 (not shown in FIG. 2 ) in such a way that the movement of the load takes place along the line denoted by 18 . The range of the load path 18 is carried out according to the following scheme:
From the known values for the initial arm length l _s and the initial angle of rotation β _s , coordinates x _s and y _s are corresponding to the current location 17 of the crane 1

x_s = l cos β_s und y_s = l sin β_s x _s = l cos β _s and y _s = l sin β _s

berechnet. Weiterhin sind wegen der Vorgabe der Position P₁ die Koordinaten x₁ und y₁ der anzufahrenden Position P₁ bekannt. An dieser Stelle sei bemerkt, daß alle Winkel von der x-Achse aus gegen den Uhrzeigersinn bestimmt werden.calculated. Furthermore, because of the specification of the position P _1, the coordinates x ₁ and y _{1 of} the position P _{1 to be} approached are known. At this point it should be noted that all angles are determined counter-clockwise from the x-axis.

Aus den gegebenen Positionen S und P₁ wird zunächst der Last­ fahrweg 18 bestimmt. Sodann wird der Winkel γ bestimmt, bei dem der Abstand l′′ des Verfahrweges 18 zum Drehpunkt 17 des Krans 1 minimal wird. Der Winkel γ ist gegeben durchFrom the given positions S and P ₁ , the load path 18 is first determined. Then the angle γ is determined at which the distance l '' of the travel path 18 to the pivot point 17 of the crane 1 is minimal. The angle γ is given by

Falls der Winkel γ nicht im zu überstreichenden Winkelbereich von β_s bis β₁ liegt, wird der Abstand l′′ gleich der Armlänge l₁ gesetzt. If the angle γ is not in the angular range to be covered from β _s to β ₁ , the distance l '' is set equal to the arm length l 1.

Sodann wird überprüft, ob der Abstand l′′ größer ist als die minimal mögliche Armlänge l_min. Wenn dies der Fall ist und weiterhin die Armlänge l_l kleiner als die maximal mögliche Arm­ länge l_max ist, kann die Position P₁ von der Position S aus direkt angefahren werden. Hierzu wird die Drehwerkregelung als übergeordnete Regelung benutzt und die Armanstellregelung und dieser untergeordnet die Hubwerksregelung entsprechend nachge­ führt. Das Drehwerk wird vom Winkel β_s zum Winkel β₁ verfahren, wobei der Verfahrweg derart gewählt wird, daß der zu überstrei­ chende Drehwinkel nicht größer als 180° ist. Der Winkel β₁ ist dabei durch die BedingungThen it is checked whether the distance l '' is greater than the minimum possible arm length l _min. If this is the case and the arm length l _{l is} smaller than the maximum possible arm length l _max , the position P 1 can be approached directly from the position S. For this purpose, the slewing gear control is used as a higher-level control and the arm adjustment control and this subordinate the hoist control are adjusted accordingly. The slewing gear is moved from the angle β _s to the angle β 1, the travel path being selected such that the rotational angle to be covered is not greater than 180 °. The angle β₁ is due to the condition

(unter Berücksichtigung der Vorzeichen von y_l und x_l) bestimmt. Für jeden Winkel β im Intervall von β_s bis β₁ ist die zuge­ hörige Armlänge l durch die Bedingung(taking into account the signs of y _l and x _l ). For each angle β in the interval from β _s to β₁ the associated arm length l is by the condition

bestimmt. Weiterhin wird die Hubhöhe z der Last 10 durch die in der DE-PS 22 31 997 beschriebene Hubhöhenausgleichsregelung konstant gehalten bzw. linear entlang des Weges 18 gehoben, falls die Sollhubhöhe z₁ der Last 10 über der Position P₁ von der Hubhöhe z_s der Last 10 an der Position S abweicht.certainly. Furthermore, the lifting height z of the load 10 is kept constant by the lifting height compensation control described in DE-PS 22 31 997 or raised linearly along the path 18 if the desired lifting height z 1 of the load 10 above the position P 1 from the lifting height z _{s of} the load 10 deviates at position S.

Die Änderungen der Drehgeschwindigkeit beim Anfahren bzw. Ab­ stoppen der Last 10 werden derart bestimmt, deß die Last 10 mit konstanter Beschleunigung bzw. Verzögerung beschleunigt bzw. verzögert wird. Die Beschleunigungs- bzw. Verzögerungszeiten T_s bzw. T₁ sind dem Eigenschwingungsverhalten der Last 10 ange­ paßt. Die Zeiten T_s bzw. T₁ sind z. B. gleich der Periodendauer einer Eigenschwingung der Last 10. In diesem Fall sind T_s, T₁ bestimmt durch die FormelnThe changes in the rotational speed when starting or stopping the load 10 are determined such that the load 10 is accelerated or decelerated with constant acceleration or deceleration. The acceleration and deceleration times T _s and T ₁ are the natural vibration behavior of the load 10 is adjusted. The times T _s and T₁ are z. B. equal to the period of a natural oscillation of the load 10 . In this case, T _s , T₁ are determined by the formulas

wobei h_s bzw. h₁ der Abstand der Last 10 von der Spitze 15 des Kranarms 5 an den Positionen S bzw. P₁ ist und g die Erdbeschleu­ nigung ist.where h _s and h₁ is the distance of the load 10 from the tip 15 of the crane arm 5 at positions S and P₁ and g is the acceleration of the earth.

Wenn die Last 10 von der Startposition S nicht zur Zielposition P₁, sondern zur Zielposition P₂ verfahren werden soll, muß zu­ sätzlich zur Drehung des Krans 1 und zur Armanstellung der Kran 1 verfahren werden. Gemäß oben beschriebener Methode wird der minimale Abstand der gestrichelt eingezeichneten Linie 22 zum momentanen Koordinatenursprung 17 berechnet, die Koordinaten des Punktes der Linie 22, an der der Abstand der Linie 22 zum Ursprung 17 minimal ist, berechnet, und aus dem Vorzeichen der y-Koordinate dieses Punktes auf die optimale Verfahrrichtung des Krans 1 geschlossen. Die optimale Verfahrrichtung des Krans 1 ist dadurch gegeben, daß der Kran möglichst wenig verfahren werden muß, um die Last 10 entlang der Linie 22 zu bewegen. Der Kran 1 sollte daher möglichst in die positive y-Richtung ver­ fahren werden, wenn die y-Koordinate obengenannten Punktes ne­ gativ ist, und umgekehrt.When the load 10 is not to be moved to the target position P _1, but to the target position P ₂ from the start position S, must be moved to additionally for rotating the crane arm 1 and the position of the crane. 1 According to the method described above, the minimum distance of the line 22 shown in dashed lines to the current coordinate origin 17 is calculated, the coordinates of the point of the line 22 at which the distance of the line 22 to the origin 17 is minimal are calculated, and from the sign of the y coordinate this point to the optimal direction of travel of the crane 1 . The optimal direction of travel of the crane 1 is given by the fact that the crane has to be moved as little as possible in order to move the load 10 along the line 22 . The crane 1 should therefore be moved as far as possible in the positive y direction if the y coordinate of the above point is negative, and vice versa.

Alternativ zum Verfahren des Krans 1 ist es möglich, daß die Last 10 z. B. entlang zweier Geradenabschnitte 23, 23′ bewegt wird, wobei die Geradenabschnitte 23, 23′ z. B. derart bestimmt werden, daß sie den inneren Kreis 20 berühren, der minimale Abstand der Last 10 vom Drehpunkt 17 des Krans 1 also den Wert l_min annimmt. Damit beim Wechsel von der Geraden 23 auf die Gerade 23′ nicht eine Lastpendelung induziert wird, muß die Last 10 unmittelbar vor dem Richtungswechsel abgestoppt werden.Alternatively to moving the crane 1 , it is possible that the load 10 z. B. is moved along two straight sections 23 , 23 ', the straight sections 23 , 23 ' z. B. be determined such that they touch the inner circle 20 , the minimum distance of the load 10 from the fulcrum 17 of the crane 1 thus assumes the value l _min . So that when changing from the straight line 23 to the straight line 23 'a load oscillation is not induced, the load 10 must be stopped immediately before the change of direction.

Wenn die Last 10 von der Position S zur Position P₃ verfahren werden soll, muß ebenfalls der gesamte Kran 1 verfahren werden. In diesem Fall wird, gegebenenfalls erst nach dem Kreuzen der y-Achse, der Kran 1 in Richtung des Punktes P₃ verfahren, bis der Punkt P₃ im Bedienbereich des Drehkrans 1 liegt. If the load 10 is to be moved from position S to position P ₃ , the entire crane 1 must also be moved. In this case, the crane 1 is moved in the direction of the point P ₃ , if necessary only after crossing the y axis, until the point P ₃ lies in the operating range of the rotating crane 1 .

Allgemein ist festzustellen, daß die Regelung des Krans 1 der­ art erfolgen sollte, daß die Verfahrbewegungen des Krans 1 längs der y-Achse auf ein Minimum beschränkt werden, da beim Verfahren des gesamten Krans 1 erheblich größere träge Massen bewegt werden müssen als beim Drehen des Drehgestells 4 bzw. beim Anstellen des Arms 5. Weiterhin muß das Verfahren des Krans 1 selbstverständlich bei der Berechnung der Sollwerte β*, l* für Drehwerk und Armanstellung berücksichtigt werden. Die Lastwege und die Lastgeschwindigkeiten müssen auch den erreich­ baren Werten für Dreh-, Anstell- und Verfahrgeschwindigkeit, evtl. auch der Hubgeschwindigkeit, angepaßt sein. Die (lineare) Geschwindigkeit entlang des Verfahrweges 18 ist bestimmt durch die Beschleunigungszeit T_s und die (lineare) Beschleunigung während dieser Zeit T_s. Die maximale erreichbare Beschleunigung ist dabei begrenzt durch die Dimensionierung der Antriebe und die Last 10. Mit Vorteil wird daher die Pendellänge h_s derart eingestellt, daß das Produkt aus Periodendauer und maximal er­ reichbarer Beschleunigung größer oder gleich der maximalen er­ reichbaren Geschwindigkeit ist. Analoge Beziehungen gelten für die Verzögerungszeit T₁ und die Pendellänge h₁.In general, it should be noted that the regulation of the crane 1 should be such that the travel movements of the crane 1 along the y-axis are limited to a minimum, since when moving the entire crane 1 considerably larger inert masses have to be moved than when the crane is rotated Bogie 4 or when turning the arm 5 . Furthermore, the method of crane 1 must of course be taken into account when calculating the target values β *, l * for the slewing gear and arm adjustment. The load paths and the load speeds must also be adapted to the achievable values for the speed of rotation, approach and travel, and possibly also the lifting speed. The (linear) speed along the travel path 18 is determined by the acceleration time T _s and the (linear) acceleration during this time T _s . The maximum achievable acceleration is limited by the dimensioning of the drives and the load 10 . The pendulum length h _s is therefore advantageously _set such that the product of the period and the maximum acceleration that can be achieved is greater than or equal to the maximum speed that can be achieved. Analogous relationships apply to the delay time T₁ and the pendulum length h₁.

Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau der Automatisiereinheit 14. Die Steuereinheit 140 erhält laufend von nicht dargestellten, den ebenfalls nicht dargestellten Antrieben zugeordneten Weg­ messern, z. B. von Impulsgebern, Wegistwerte für Verfahrposition p des Krans 1 längs der y-Achse, Hubhöhe z der Last 10, Arm­ länge l und Drehwinkel β. Ferner erhält die Steuereinheit 140 zu einem bestimmten Zeitpunkt zusammen mit einem Startsignal "init", das einen automatischen Umschlagvorgang startet, die Koordinaten x₁ und y₁ der anzufahrenden Sollposition, in diesem Fall der Position P₁. Wenn die Steuereinheit 140 das Signal "init" erhält, werden die momentanen Istwerte p, z, l und β als Startwerte p_s, z_s, l_s und β_s in die Steuereinheit 140 übernom­ men, zusammen mit den Daten x₁ und y₁ abgespeichert und die bei der Beschreibung von Fig. 2 erwähnten Berechnungen durchgeführt. Von der Steuereinheit 140 werden geführte Sollwerte β*, l*, z* und p* an die Wegregler 141-144 vorgegeben, die als weitere Eingangsgröße den zugehörigen Istwert β, l, z bzw. p erhalten. Die Wegregler 141-144 errechnen Drehzahl-Sollwerte n_β*, n_l*, n_z* und n_p* für Drehwerk, Anstellwerk, Hubwerk und Fahrwerk und übermitteln diese Drehzahlsollwerte an die zugehörigen, nicht dargestellten Antriebe. Die geführten Sollwerte l*, z* sowie gegebenenfalls p* werden dabei in Abhängigkeit von Drehwinkel- Istwert β bzw. Drehwinkel-Sollwert β* errechnet. Der Sollwert z* für das Hubwerk ist darüber hinaus von einem der Anstellwerte l, l* abhängig. Fig. 3 shows schematically the structure of the Automatisiereinheit fourteenth The control unit 140 continuously receives from knives, not shown, which are also associated with drives not shown, for. B. of pulse generators, actual travel values for travel position p of the crane 1 along the y-axis, lifting height z of the load 10 , arm length l and angle of rotation β. Furthermore, the control unit 140 receives the coordinates x ₁ and y _{1 of} the desired position to be approached, in this case the position P _1, together with a start signal “init” that starts an automatic transfer process. When the control unit 140 receives the "init" signal, the current actual values p, z, l and β are taken into the control unit 140 as start values p _s , z _s , l _s and β _s , together with the data x ₁ and y ₁ and the calculations mentioned in the description of FIG. 2 are carried out. From the control unit 140 guided setpoints are β *, l *, z * and p * to the travel controller 141-144 predetermined, the β, as further input quantity the corresponding actual value, L, Z or received p. The travel controller 141-144 calculate speed setpoints n _β *, n _l *, _for n * and n _p * for turning, Anstellwerk, linkage and suspension and forward this speed setpoints to the corresponding, not shown, drives. The guided setpoints l *, z * and possibly p * are calculated as a function of the actual angle of rotation value β or the desired angle of rotation value β *. The setpoint z * for the hoist also depends on one of the setting values l, l *.

Die Automatisiereinheit 14 ist mit Vorteil eine speicherpro­ grammierbare Steuerung, z. B. eine Siemens Simatic-S5, in der die Regler 141-144 virtuell vorhanden sind.The automation unit 14 is advantageously a programmable logic controller, z. B. a Siemens Simatic-S5, in which the controllers 141-144 are virtually available.

Obenstehend wurde ein halbautomatischer Betrieb des Krans 1 beschrieben. Wenn die anzufahrenden Positionen bekannt sind, z. B. immer wieder von S nach P_l und zurück, ist aber ebenso auch ein vollautomatischer Betrieb möglich. Die anzufahrenden Positionen können dabei entweder in der Recheneinheit 140 ab­ gespeichert sein oder z. B. programmgesteuert der Recheneinheit 140 von einer übergeordneten, nicht dargestellten Recheneinheit vorgegeben werden.A semi-automatic operation of the crane 1 has been described above. If the positions to be reached are known, e.g. B. again and again from S to P _l and back, but also fully automatic operation is also possible. The positions to be approached can either be stored in the computing unit 140 or z. B. the program-controlled computing unit 140 can be specified by a higher-level computing unit, not shown.

Claims (11)

1. Verfahren zum automatischen Betreiben eines mit weggeregelten Antrieben versehenen Drehkrans (1), insbesondere eines Drehkrans (1) mit anstellbarem Kranarm (5), wobei die von den Antrieben be­ wirkten Kranbewegungen derart aufeinander abgestimmt werden, daß die Last (10) in einer lotrechten Ebene bewegt wird, wobei die Zeiten (T_s, T₁), in denen die Last (10) beschleunigt bzw. verzö­ gert wird, zur Vermeidung von Lastpendelungen dem Eigenschwin­ gungsverhalten der Last (10) angepaßt sind, z. B. gleich der Periodendauer einer Eigenschwingung der Last (10) sind.1. A method for the automatic operation of a rotary crane provided with position-controlled drives ( 1 ), in particular a rotary crane ( 1 ) with an adjustable crane arm ( 5 ), the crane movements acting from the drives being coordinated with one another such that the load ( 10 ) in one vertical plane is moved, the times (T _s , T ₁ ), in which the load ( 10 ) is accelerated or decelerated, to avoid load oscillations the Eigenschwwin supply behavior of the load ( 10 ) are adapted, for. B. are equal to the period of a natural oscillation of the load ( 10 ). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Last (10) entlang einer Geraden (18), insbesondere entlang einer Horizontalen (18), bewegt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the load ( 10 ) along a straight line ( 18 ), in particular along a horizontal ( 18 ), is moved. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Last (10) nacheinander in mehreren, aneinander anschließenden Abschnitten (23, 23′) von lotrechten Ebenen bewegt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the load ( 10 ) is moved successively in a plurality of adjacent sections ( 23 , 23 ') of vertical planes. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Last (10) nacheinander ent­ lang mehrerer, aneinander anschließender Geradenstücke (23, 23′) bewegt wird.4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the load ( 10 ) is moved consecutively ent long several, adjacent straight pieces ( 23 , 23 '). 5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewegung der Last (10) in einer lotrechten Ebene bzw. entlang einer Geraden (18) Dreh­ werk und Fahrwerk des Krans (1) zusammenwirken.5. The method according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that for moving the load ( 10 ) in a vertical plane or along a straight line ( 18 ) rotating mechanism and chassis of the crane ( 1 ) cooperate. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewe­ gung der Last (10) in einer lotrechten Ebene bzw. entlang einer Geraden (18) Drehwerk und Anstellwerk des Krans (1) zusammen­ wirken. 6. The method according to one or more of the above claims, characterized in that for moving the load ( 10 ) in a vertical plane or along a straight line ( 18 ) slewing gear and jack of the crane ( 1 ) cooperate. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubwerk derart geregelt wird, daß sich die Hubhöhe (z) der Last (10) im wesentlichen linear mit dem Lastweg (18) ändert, insbesondere konstant bleibt.7. The method according to one or more of the above claims, characterized in that the lifting mechanism is regulated such that the lifting height (z) of the load ( 10 ) changes substantially linearly with the load path ( 18 ), in particular remains constant. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Drehwinkel (β bzw. β*) des Krans (1) Sollwerte (l*, p*) für die anderen Regelungen, z. B. die Armlänge (1) und/oder die Fahr­ position (p) des Krans (l), bestimmt werden.8. The method according to one or more of the above claims, characterized in that from the angle of rotation (β or β *) of the crane ( 1 ) setpoints (l *, p *) for the other regulations, for. B. the arm length ( 1 ) and / or the driving position (p) of the crane (l) can be determined. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pen­ dellänge (h_s, h₁) der Last (10) lastabhängig ist.9. The method according to one or more of the above claims, characterized in that the pen length (h _s , h ₁ ) of the load ( 10 ) is load-dependent. 10. Einrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch q e kennzeichnet, daß sie Wegregelungen (141-144) für die Antriebe, den Antrieben zugeordnete Wegmesser und eine Automatisiereinheit (14), z. B. eine speicherprogrammierbare Steuerung (14), aufweist, wobei die Wegmesser zur Übermittlung der Wegistwerte (β, l, z, p) mit der Automatisiereinheit (14) ver­ bunden sind und die Automatisiereinheit (14) zur Vorgabe von geführten Wegsollwerten (β*, l*, z*, p*) mit den Wegregelungen (141-144) verbunden ist.10. A device, in particular for performing the method according to one or more of the above claims, characterized qe that it has path controls ( 141-144 ) for the drives, the drives associated travel meters and an automation unit ( 14 ), z. B. has a programmable logic controller ( 14 ), the distance sensors for transmitting the actual position values (β, l, z, p) being connected to the automation unit ( 14 ) and the automation unit ( 14 ) for specifying guided path setpoints (β * , l *, z *, p *) is connected to the path regulations ( 141-144 ). 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die in der Automatisiereinheit (14) vor­ handenen Wegregelungen (141-144) virtuell ausgebildet sind.11. The device according to claim 10, characterized in that the existing in the automation unit ( 14 ) existing controls ( 141-144 ) are virtually formed.