EP2987759B1 - Crane with defined oscillating motion when a destination is reached - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Verfahren einer Last mittels eines Krans, wobei die Last über ein Seilsystem des Krans an einem Lastaufhängepunkt des Krans aufgehängt ist,

• wobei eine Steuereinrichtung des Krans durch Ansteuern eines Antriebs den Lastaufhängepunkt zu einem Zielort verfährt,
• wobei die Steuereinrichtung während des Verfahrens des Lastaufhängepunkts durch Ansteuern eines Hubwerks eine Seillänge des Seilsystems einstellt.

The present invention is based on a method for moving a load by means of a crane, wherein the load is suspended via a cable system of the crane at a load suspension point of the crane,

• wherein a control device of the crane by driving a drive moves the load suspension point to a destination,
• wherein the control device sets a rope length of the cable system during the process of the load suspension point by driving a hoist.

Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Computerprogramm, wobei das Computerprogramm Maschinencode umfasst, der von einer Steuereinrichtung für einen Kran abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung den Kran gemäß einem derartigen Verfahren betreibt.The present invention is further based on a computer program, the computer program comprising machine code which can be processed by a control device for a crane, wherein the execution of the machine code by the control device causes the control device to operate the crane according to such a method.

Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steuereinrichtung für einen Kran, wobei die Steuereinrichtung mit einem derartigen Computerprogramm programmiert ist.The present invention is further based on a control device for a crane, wherein the control device is programmed with such a computer program.

Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Kran,

• wobei der Kran einen Lastaufhängepunkt aufweist, an dem über ein Seilsystem des Krans eine Last aufgehängt ist,
• wobei der Kran mindestens einen Antrieb aufweist, mittels dessen der Lastaufhängepunkt in einer Verfahrrichtung verfahrbar ist,
• wobei der Kran ein Hubwerk aufweist, mittels dessen eine Seillänge des Seilsystems einstellbar ist,
• wobei der Kran eine derartige Steuereinrichtung aufweist.

The present invention is further based on a crane,

• the crane having a load suspension point on which a load is suspended via a cable system of the crane,
• wherein the crane has at least one drive, by means of which the load suspension point can be moved in a travel direction,
• the crane having a hoist by means of which a cable length of the cable system is adjustable,
• the crane having such a control device.

Die genannten Gegenstände sind allgemein bekannt.The mentioned objects are well known.

Zum Umschlagen von Lasten - beispielsweise zwischen zwei der Komponenten Schiff, Lastkraftwagen, Eisenbahnwaggon, Container- oder sonstiges Lager usw. werden oftmals Krane eingesetzt.For handling loads - for example, between two of the components ship, truck, railway wagon, container or other warehouse etc., cranes are often used.

Krane weisen oftmals einen im Wesentlichen horizontal orientierten Ausleger auf, auf dem eine Laufkatze linear verfahrbare ist. Die Laufkatze entspricht in diesem Fall dem Lastaufhängepunkt der vorliegenden Erfindung. Es kann ferner oftmals der Kran als Ganzes ebenfalls verfahrbar sein. Die Verfahrrichtung des Kranes als Ganzes verläuft in diesem Fall in der Regel ebenfalls horizontal, jedoch orthogonal zur Verfahrrichtung der Laufkatze. Derartige Krane können insbesondere als Containerbrücken ausgebildet sein.Cranes often have a substantially horizontally oriented boom on which a trolley is linearly movable. The trolley in this case corresponds to the load suspension point of the present invention. Furthermore, often the crane as a whole can also be moved. The direction of travel of the crane as a whole in this case usually also runs horizontally, but orthogonally to the direction of travel of the trolley. Such cranes can be designed in particular as container bridges.

Beim Umschlagen der Last treten oftmals Pendelbewegungen der Last auf, deren (vertikale) Pendelebene parallel zur Verfahrrichtung der Laufkatze verläuft. Im Stand der Technik ist bekannt, die Auslenkung der Last (Pendelwinkel) beispielsweise mittels eines Kamerasystems zu erfassen und durch eine geeignete Bewegung des Lastaufhängepunkts (= Laufkatze) dämpfend zu beeinflussen. Eine derartige Vorgehensweise ist eine echte Regelung, welche sowohl Schwingungen aufgrund aktiver Verfahrbewegungen des Krans oder der Laufkatze und als auch Schwingungen aufgrund von einer äußeren Anregung wie beispielsweise Wind dämpft. Sie ist im Stand der Technik als sogenannte sway control bekannt.When turning over the load, pendulum movements of the load often occur whose (vertical) pendulum plane runs parallel to the direction of travel of the trolley. In the prior art, it is known to detect the deflection of the load (pendulum angle), for example by means of a camera system and to dampen it by a suitable movement of the load suspension point (= trolley). Such an approach is a true control that dampens both vibrations due to active movements of the crane or trolley and vibrations due to external stimuli such as wind. It is known in the art as so-called sway control.

Im Stand der Technik ist weiterhin bekannt, durch eine geeignete Profilgebung von Führungsgrößen insbesondere der Laufkatze die Anregung von Pendelbewegungen zu vermeiden bzw. zumindest zu minimieren. Diese Vorgehensweise ist im Stand der Technik als sogenanntes input shaping bekannt. Eine derartige Vorgehensweise ist eine Steuerung, mittels derer Schwingungen aufgrund aktiver Verfahrbewegungen der Laufkatze gedämpft werden können, nicht aber Schwingungen aufgrund von äußeren Anregungen.In the prior art it is also known to avoid or at least minimize the excitation of pendulum movements by suitable profiling of reference variables, in particular of the trolley. This procedure is known in the art as so-called input shaping. Such a procedure is a control by means of which vibrations due to active travel movements of the trolley can be damped, but not vibrations due to external excitations.

Eine Pendelbewegung der Last wirkt sich insbesondere dann negativ aus, wenn die Last am Zielort, an dem die Last abgesetzt werden soll, noch pendelt. Denn in diesem Fall muss oftmals abgewartet werden, bis die Pendelbewegung abgeklungen ist. Alternativ muss die Pendelbewegung beispielsweise durch manuelles Eingreifen des Kranführers im Handsteuerbetrieb gedämpft werden. Beides benötigt Zeit und wirkt sich daher negativ auf die Umschlagleistung aus.A pendulum movement of the load has a negative effect, in particular, when the load still oscillates at the destination where the load is to be set down. Because in this case often has to wait until the pendulum movement has subsided. Alternatively, the pendulum movement must be damped, for example by manual intervention of the crane operator in manual control mode. Both take time and therefore have a negative effect on the handling capacity.

Aus der US 2012/0 234 787 A1 ist ein spezielles Verfahren des Input shaping bekannt. Bei diesem Verfahren wird in Abhängigkeit von der Seillänge und deren Änderung in Verbindung mit einem Auslenkwinkel einer Pendelbewegung der Last und den zeitlichen Ableitungen der Pendelbewegung ein Beschleunigungsverlauf während einer Beschleunigungs- oder Verzögerungsphase ermittelt. Die Ermittlung erfolgt derart, dass am Ende der jeweiligen Beschleunigungs- oder Verzögerungsphase der Auslenkwinkel der Pendelbewegung zu null wird. Bei diesem Verfahren wird implizit vorausgesetzt, dass zu Beginn der jeweiligen Beschleunigungs- oder Verzögerungsphase die Last noch keine Pendelbewegung relativ zum Lastaufhängepunkt ausführt. Bei der US 2012/0 234 787 A1 wird somit insbesondere vorausgesetzt, dass die Last während der Phasen, während derer der Lastaufhängepunkt steht oder mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird, nicht pendelt.From the US 2012/0 234 787 A1 is a special method of input shaping known. In this method, depending on the rope length and its change in conjunction with a deflection angle of a pendulum motion of the load and the time derivatives of the pendulum motion, an acceleration profile during an acceleration or deceleration phase is determined. The determination takes place in such a way that at the end of the respective acceleration or deceleration phase the deflection angle of the pendulum movement becomes zero. This method implicitly assumes that at the beginning of the respective acceleration or deceleration phase, the load is not yet executing a pendulum motion relative to the load suspension point. In the US 2012/0 234 787 A1 In particular, it is therefore assumed that the load does not oscillate during the phases during which the load suspension point is stationary or is moved at a constant speed.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer auf zeitoptimale Weise ein Umschlagen von Lasten möglich ist.The object of the present invention is to provide means by which a time-optimal way a handling of loads is possible.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 10.The object is achieved by a method having the features of claim 1. Advantageous embodiments of the method according to the invention are the subject of the dependent claims 2 to 10.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet,

• dass der Steuereinrichtung eine anfängliche Seillänge, eine am Zielort zu erreichende Ziel-Seillänge sowie ein anfänglicher Auslenkwinkel einer Pendelbewegung, welche die Last während des Verfahrens des Lastaufhängepunkts zum Zielort in einer den Lastaufhängepunkt enthaltenden vertikalen Ebene um den Lastaufhängepunkt ausführt, und/oder eine anfängliche Ableitung des Auslenkwinkels der Pendelbewegung gegeben sind und
• dass die Steuereinrichtung bei gegebenem zeitlichem Verlauf der Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts einen zeitlichen Verlauf der Seillänge derart ermittelt und einstellt, dass am Zielort ein Auslenkwinkel der Pendelbewegung und/oder eine zeitliche Ableitung des Auslenkwinkels der Pendelbewegung einen definierten Endwert annehmen.

According to the invention, a method of the type mentioned is configured by

• in that the control means has an initial rope length, a target rope length to be reached at the target location, and an initial deflection angle of a pendulum movement which exerts the load during the process of the load suspension point to the destination in a vertical plane containing the load suspension point about the load suspension point, and / or an initial derivative the deflection angle of the pendulum motion are given and
• that the control device for a given time course of the movement of the load suspension point determines a time course of the cable length and adjusts that assume a deflection angle of the pendulum motion and / or a time derivative of the deflection angle of the pendulum movement a defined final value at the destination.

Erfindungsgemäß wird also weder die Anregung einer Pendelbewegung unterdrückt noch während des Verfahrens der Last zu ihrem Zielort eine angeregte Pendelbewegung gedämpft. Stattdessen wird dafür gesorgt, dass die Last ihren Zielort mit einem definierten Pendelzustand (= definierter Endwert des Auslenkwinkels und/oder der zeitlichen Ableitung des Auslenkwinkels) erreicht.According to the invention, therefore, neither the excitation of a pendulum motion is suppressed nor attenuated during the process of the load to its destination an excited pendulum motion. Instead, it is ensured that the load reaches its destination with a defined pendulum state (= defined end value of the deflection angle and / or the time derivative of the deflection angle).

Der definierte Pendelzustand kann nach Bedarf bestimmt sein. In der Regel ist der definierte Endwert des Auslenkwinkels der Pendelbewegung Null. Alternativ oder zusätzlich ist in der Regel der definierte Endwert der zeitlichen Ableitung des Auslenkwinkels der Pendelbewegung Null oder maximal.The defined pendulum state can be determined as needed. As a rule, the defined end value of the deflection angle of the pendulum motion is zero. Alternatively or additionally, as a rule, the defined end value of the time derivative of the deflection angle of the oscillating movement is zero or maximum.

Beim Verfahren des Lastaufhängepunkts wird in der Regel, ausgehend von einem Anfangsort, der Lastaufhängepunkt mit einer definierten (meist der maximal möglichen) Beschleunigung beschleunigt, bis der Lastaufhängepunkt eine definierte (meist die maximal mögliche) Geschwindigkeit erreicht. Zu Beginn des Beschleunigungsvorgangs ruht die Last, pendelt also nicht. Das Abbremsen des Lastaufhängepunkts am Zielort erfolgt auf inverse Weise. Insbesondere in dem Fall, dass sowohl der definierte Endwert des Auslenkwinkels als auch der definierte Endwert der zeitlichen Ableitung des Auslenkwinkels Null sind, wird daher in diesem Fall dafür gesorgt, dass der Pendelzustand der Last zu Beginn des Abbremsens invers zu demjenigen Pendelzustand ist, den die Last am Ende des Beschleunigungsvorgangs erreicht hat. Dies ist ohne weiteres möglich, da der Zeitpunkt, zu dem mit dem Abbremsen begonnen wird, ohne weiteres vorher berechnet werden kann und weiterhin durch Variieren der Seillänge während des Verfahrens zu einem Grenzort, an dem mit dem Bremsvorgang begonnen wird, die Phasenlage der Pendelbewegung eingestellt werden kann.When moving the load suspension point, starting from an initial location, the load suspension point is usually accelerated with a defined (usually the maximum possible) acceleration until the load suspension point reaches a defined (usually the maximum possible) speed. At the beginning of the acceleration process, the load rests, so does not oscillate. The braking of the load suspension point at the destination takes place in an inverse manner. In particular, in the case that both the defined final value of the deflection angle and the defined End value of the time derivative of the deflection angle are zero, therefore, in this case, it is ensured that the pendulum state of the load at the beginning of deceleration is inverse to that pendulum state, which has reached the load at the end of the acceleration process. This is readily possible because the time point at which deceleration begins can be easily calculated beforehand, and further adjusted by varying the rope length during the process to a boundary location at which the braking operation is started, the phase position of the oscillating motion can be.

Eine mögliche Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin,

• dass der Steuereinrichtung zusätzlich eine Seilgeschwindigkeit, mit der die Seillänge vor dem Zielort erhöht werden soll, gegeben ist,
• dass die Steuereinrichtung anhand des zeitlichen Verlaufs der Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts, der anfänglichen Seillänge, der Ziel-Seillänge und der Seilgeschwindigkeit einen Grenzort bestimmt,
• dass die Steuereinrichtung ab dem Erreichen des Grenzorts die Seillänge mit der Seilgeschwindigkeit auf die Ziel-Seillänge erhöht,
• dass die Steuereinrichtung anhand des zeitlichen Verlaufs der Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts vom Grenzort zum Zielpunkt, der Seilgeschwindigkeit, der Ziel-Seillänge und des definierten Endwerts des Auslenkwinkels und/oder des definierten Endwerts der zeitlichen Ableitung des Auslenkwinkels für den Grenzort einen Zwischenwert des Auslenkwinkels und/oder der zeitlichen Ableitung des Auslenkwinkels ermittelt und
• dass die Steuereinrichtung anhand des zeitlichen Verlaufs der Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts bis zum Grenzort, der anfänglichen Seillänge, des anfänglichen Auslenkwinkels der Pendelbewegung und/oder der anfänglichen Ableitung des Auslenkwinkels der Pendelbewegung den zeitlichen Verlauf der Seillänge bis zum Erreichen des Grenzorts derart bestimmt, dass am Grenzort der Auslenkwinkel der Pendelbewegung und/oder die zeitliche Ableitung des Auslenkwinkels der Pendelbewegung den ermittelten Zwischenwert annehmen.

A possible embodiment of the present invention is

• in that the control device is additionally given a cable speed with which the cable length is to be increased before the destination,
• the control device determines a border location on the basis of the time course of the movement of the load suspension point, the initial rope length, the target rope length and the rope speed,
• that the control device increases the rope length with the rope speed to the target rope length from reaching the border location,
• that the control device on the basis of the time course of the movement of the load suspension point from the border to the target point, the rope speed, the target rope length and the defined end value of the deflection angle and / or the defined final value of the time derivative of the deflection angle for the border location an intermediate value of the deflection angle and / or the time derivative of the deflection angle determined and
• that the control device based on the time course of the movement of the load suspension point to the border location, the initial pitch, the initial deflection angle of the pendulum motion and / or the initial derivative of the deflection angle of the pendulum movement determines the time course of the rope length until reaching the border location such that at the border location the deflection angle of the pendulum movement and / or the time derivative of the deflection angle of the pendulum movement assume the intermediate value determined.

Eine alternative Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin,

• dass die Steuereinrichtung anhand des zeitlichen Verlaufs der Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts, der anfänglichen Seillänge, der Ziel-Seillänge, des anfänglichen Auslenkwinkels der Pendelbewegung und/oder der anfänglichen zeitlichen Ableitung des Auslenkwinkels der Pendelbewegung einen Grenzort ermittelt,
• dass die Steuereinrichtung ab dem Grenzort die Seillänge entweder mit einer mittleren Seilgeschwindigkeit oder mit einer um die mittlere Seilgeschwindigkeit oszillierenden Seilgeschwindigkeit erhöht,
• dass die mittlere Seilgeschwindigkeit durch die Differenz der Ziel-Seillänge und der anfänglichen Seillänge, dividiert durch die zum Verfahren des Lastaufhängepunkts vom Grenzort zum Zielort benötigte Zeit, gegeben ist und
• dass die Steuereinrichtung den Grenzort derart ermittelt, dass am Zielort der Auslenkwinkel der Pendelbewegung und/oder die zeitliche Ableitung des Auslenkwinkels der Pendelbewegung den definierten Endwert annehmen.

An alternative embodiment of the present invention is

• that the control device determines a border location based on the time course of the movement of the load suspension point, the initial rope length, the target rope length, the initial deflection angle of the pendulum movement and / or the initial time derivative of the deflection angle of the pendulum movement,
• that the control device increases the cable length from the border location either with an average cable speed or with a rope speed oscillating around the average cable speed,
• that the average rope speed is given by the difference of the target rope length and the initial rope length divided by the time required to move the load suspension point from the border town to the destination, and
• the control device determines the border location such that the deflection angle of the pendulum movement and / or the time derivative of the deflection angle of the pendulum movement assume the defined final value at the destination.

Wie bereits erwähnt, hängt die Last oftmals zunächst an einem Anfangsort der Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts ohne Pendeln unter dem Lastaufhängepunkt, wobei weiterhin die Steuereinrichtung den Lastaufhängepunkt durch Ansteuern des Antriebs ausgehend vom Anfangsort mit einer vorbestimmten Beschleunigung auf den Zielort zu beschleunigt, bis der Lastaufhängepunkt mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit verfahren wird, und die Steuereinrichtung sodann die Beschleunigung auf Null reduziert. In diesem Fall ist es insbesondere möglich, dass die Steuereinrichtung den anfänglichen Auslenkwinkel der Pendelbewegung und/oder die anfängliche Ableitung des Auslenkwinkels der Pendelbewegung anhand der vorbestimmten Beschleunigung und der vorbestimmten Geschwindigkeit sowie der Seillänge während der Beschleunigung ermittelt.As already mentioned, the load often first depends on an initial location of the travel movement of the load suspension point without oscillation under the load suspension point, wherein the control further accelerates the load suspension point by driving the drive from the initial location with a predetermined acceleration to the destination until the load suspension point with a predetermined speed, and the controller then reduces the acceleration to zero. In this case, it is possible, in particular, for the control device to determine the initial deflection angle of the pendulum movement and / or the initial derivation of the deflection angle of the pendulum movement on the basis of the predetermined acceleration and the predetermined speed as well as the cable length during the acceleration.

Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung während des Beschleunigens des Lastaufhängepunkts durch Ansteuern des Hubwerks die Seillänge auf die anfängliche Seillänge reduziert in diesem Fall berücksichtigt die Steuereinrichtung die Reduzierung der Seillänge bei der Ermittlung des anfänglichen Auslenkwinkels der Pendelbewegung und/oder der anfänglichen Ableitung des Auslenkwinkels der Pendelbewegung.It is possible that during the acceleration of the load suspension point by driving the hoist, the control device reduces the rope length to the initial rope length, in which case the control device takes into account the reduction the rope length in determining the initial deflection angle of the pendulum motion and / or the initial derivative of the deflection angle of the pendulum motion.

Es ist möglich, das erfindungsgemäße Verfahren rein gesteuert auszuführen. Vorzugsweise jedoch ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung während des Verfahrens des Lastaufhängepunkts kontinuierlich den Auslenkwinkel der Pendelbewegung und/oder die zeitliche Ableitung des Auslenkwinkels der Pendelbewegung erfasst und den zeitlichen Verlauf der Seillänge kontinuierlich bestimmt.It is possible to carry out the inventive method purely controlled. Preferably, however, it is provided that during the process of the load suspension point the control device continuously detects the deflection angle of the pendulum movement and / or the time derivative of the deflection angle of the pendulum movement and continuously determines the time course of the cable length.

In der Regel ist der Lastaufhängepunkt auf einem Ausleger des Krans mittels einer Laufkatze in einer Verfahrrichtung verfahrbar. Die vertikale Ebene, auf welche die Pendelbewegung der Last bezogen ist, kann daher insbesondere parallel zur Verfahrrichtung verlaufen. Falls es zusätzlich zum Verfahren der Laufkatze in Verfahrrichtung möglich ist, den Kran als Ganzes orthogonal zur Verfahrrichtung der Laufkatze zu verfahren, kann alternativ die vertikale Ebene, auf welche die Pendelbewegung der Last bezogen ist, orthogonal zur Verfahrrichtung verlaufen.In general, the load suspension point on a boom of the crane by means of a trolley in a travel direction is movable. The vertical plane to which the pendulum movement of the load is related, therefore, can in particular be parallel to the direction of travel. If it is possible in addition to the method of the trolley in the direction of travel to move the crane as a whole orthogonal to the direction of travel of the trolley, alternatively, the vertical plane to which the pendulum movement of the load is related, orthogonal to the direction of travel.

Es ist möglich, dass der zeitliche Verlauf der Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts während des Verfahrens des Lastaufhängepunkts geändert wird. In diesem Fall bestimmt die Steuereinrichtung den zeitlichen Verlauf der Seillänge unter Berücksichtigung der geänderten Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts neu.It is possible that the time course of the movement of the load suspension point during the process of Lastaufhängepunkt is changed. In this case, the control device determines the time course of the cable length, taking into account the changed movement of the load suspension point.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Computerprogramms, dass die Steuereinrichtung den Kran gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren betreibt.The object is further achieved by a computer program having the features of claim 11. According to the invention, the execution of the computer program causes the control device to operate the crane in accordance with a method according to the invention.

Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung für einen Kran mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Computerprogramm programmiert.The object is further achieved by a control device for a crane having the features of claim 12. According to the invention, the control device is programmed with a computer program according to the invention.

Die Aufgabe wird weiterhin durch einen Kran mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung des Krans erfindungsgemäß ausgebildet.The object is further achieved by a crane having the features of claim 13. According to the invention, the control device of the crane is designed according to the invention.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:

FIG 1

einen Kran von der Seite,

FIG 2

den Kran von FIG 1 von vorne,

FIG 3

den Kran der FIG 1 und 2 schematisch von der Seite,

FIG 4

eine Steuereinrichtung,

FIG 5

eine weitere Steuereinrichtung und

FIG 6 bis 10

Beispiele von Verfahrbewegungen einer Last.

The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in more detail in conjunction with the drawings. Here are shown in a schematic representation:

FIG. 1

a crane from the side,

FIG. 2

the crane of FIG. 1 from the front,

FIG. 3

the crane the 1 and 2 schematically from the side,

FIG. 4

a control device,

FIG. 5

another control device and

FIGS. 6 to 10

Examples of movements of a load.

Gemäß den FIG 1 und 2 weist ein Kran 1 einen Lastaufhängepunkt 2 auf. Der Lastaufhängepunkt 2 kann beispielsweise entsprechend der Darstellung in den FIG 1 und 2 an einer Laufkatze 3 angeordnet sein, die auf einem Ausleger 4 des Krans 1 in einer Verfahrrichtung verfahrbar ist. Das Verfahren der Laufkatze 3 erfolgt mittels eines Katzantriebs 3'. Ausgehend vom Lastaufhängepunkt 2 verläuft ein Seilsystem 5 zu einer Last 6. Die Last 6 ist über das Seilsystem 5 am Lastaufhängepunkt 2 aufgehängt. Durch Einstellen einer Seillänge L des Seilsystems 5 kann die Last 6 angehoben und abgesenkt werden. Das Einstellen der Seillänge L erfolgt mittels eines Hubwerks 5'. In vielen Fällen ist weiterhin der Kran 1 als Ganzes orthogonal zur Verfahrrichtung der Laufkatze 3 verfahrbar.According to the 1 and 2 a crane 1 has a load suspension point 2. The load suspension point 2, for example, as shown in the 1 and 2 be arranged on a trolley 3, which is movable on a boom 4 of the crane 1 in a direction of travel. The method of the trolley 3 by means of a Katzantriebs 3 '. Starting from the load suspension point 2, a cable system 5 runs to a load 6. The load 6 is suspended via the cable system 5 at the load suspension point 2. By adjusting a rope length L of the cable system 5, the load 6 can be raised and lowered. The adjustment of the rope length L by means of a hoist 5 '. In many cases, furthermore, the crane 1 as a whole is movable orthogonally to the direction of travel of the trolley 3.

Das Verfahren des Krans 1 als Ganzes erfolgt mittels eines Kranantriebs 1'.The method of the crane 1 as a whole is done by means of a crane drive 1 '.

Der Kran 1 wird von einer Steuereinrichtung 7 gesteuert. Die Steuereinrichtung 7 ist in der Regel als softwareprogrammierbare Steuereinrichtung ausgebildet. Die Ausbildung der Steuereinrichtung 7 wird in diesem Fall durch ein Computerprogramm 8 bewirkt, mit dem die Steuereinrichtung 7 programmiert ist. Das Computerprogramm 8 umfasst Maschinencode 9, der von der Steuereinrichtung 7 abarbeitbar ist. Die Abarbeitung des Maschinencodes 9 durch die Steuereinrichtung 7 bewirkt, dass die Steuereinrichtung 7 den Kran 1 betreibt.The crane 1 is controlled by a control device 7. The control device 7 is generally designed as a software programmable control device. The design of the control device 7 is effected in this case by a computer program 8, with which the control device 7 is programmed. The computer program 8 comprises machine code 9, which can be processed by the control device 7. The execution of the machine code 9 by the control device 7 causes the control device 7 operates the crane 1.

Die Abarbeitung des Maschinencodes 9 durch die Steuereinrichtung 7 bewirkt zunächst den normalen Umschlag der Last 6 bzw. den normalen Betrieb des Krans 1, wie im Stand der Technik auch. Weiterhin bewirkt die Abarbeitung des Maschinencodes 9 durch die Steuereinrichtung 7 jedoch zusätzlich, dass die Steuereinrichtung 7 den Kran 1 während des Umschlagens der Last 6 gemäß einem Verfahren zur Beeinflussung einer Pendelbewegung der Last 6 betreibt, das nachstehend näher erläutert wird.The processing of the machine code 9 by the control device 7 initially causes the normal handling of the load 6 or the normal operation of the crane 1, as in the prior art also. In addition, however, the processing of the machine code 9 by the control device 7 additionally causes the control device 7 to operate the crane 1 during the loading of the load 6 according to a method for influencing a pendulum movement of the load 6, which will be explained in more detail below.

Das Computerprogramm 8 kann der Steuereinrichtung 7 auf beliebige Weise zugeführt werden. Gemäß der Darstellung in den FIG 1 und 2 erfolgt die Zuführung des Computerprogramms 8 über einen Datenträger 10, auf dem das Computerprogramm 8 in maschinenlesbarer Form - beispielsweise in elektronischer Form - hinterlegt ist. Der Datenträger 10 kann entsprechend der Darstellung in den FIG 1 und 2 beispielsweise als USB-Memorystick ausgebildet sein. Es sind jedoch ebenso andere Ausgestaltungen möglich.The computer program 8 can be supplied to the control device 7 in any desired manner. As shown in the 1 and 2 the supply of the computer program 8 via a data carrier 10, on which the computer program 8 in machine-readable form - for example, in electronic form - is deposited. The data carrier 10 can as shown in the 1 and 2 be designed for example as a USB memory stick. However, other embodiments are possible as well.

Bevor auf die vorliegende Erfindung als solche näher eingegangen wird, werden nachstehend zunächst in Verbindung mit FIG 3 die physikalischen Grundlagen näher erläutert. Hierbei wird, soweit es die Bewegung des Lastaufhängepunkts 2 betrifft, der Fall betrachtet, dass die Laufkatze 3 in ihrer Verfahrrichtung verfahren wird und der Kran 1 als Ganzes in seiner Verfahrrichtung nicht verfahren wird. Die entsprechenden Ausführungen sind jedoch in analoger Weise auch auf ein Verfahren des Krans 1 als Ganzes in seiner Verfahrrichtung übertragbar.Before going into the present invention as such will be discussed in more detail below, first in conjunction with FIG. 3 explains the physical principles in more detail. Here, as far as the movement of the load suspension point 2 is concerned, the case is considered that the trolley 3 in its Moving direction is moved and the crane 1 is not moved as a whole in its direction of travel. However, the corresponding embodiments can be transferred analogously to a method of the crane 1 as a whole in its direction of travel.

Zur näheren Erläuterung wird zunächst ein Koordinatensystem eingeführt, wobei die Richtung x mit der Verfahrrichtung der Laufkatze 3 übereinstimmt und die Richtung z die Vertikalrichtung ist.For a more detailed explanation, first of all a coordinate system is introduced, the direction x coinciding with the travel direction of the trolley 3 and the direction z being the vertical direction.

Wenn in diesem Fall die Verfahrbewegung der Laufkatze 3 - bzw. allgemein die Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts 2 - mit xK(t) gegeben ist und weiterhin die Seillänge L als Funktion der Zeit t durch die Beziehung L(t) gegeben ist und weiterhin mit m die Masse der Last 6 und mit g die Endbeschleunigung bezeichnet sind, so gelten im Falle einer Pendelbewegung der Last 6 um den Lastaufhängepunkt 2 für die Koordinaten x, z der Last 6 die Beziehungen $$x=\mathit{xK}-L\sin \varphi$$

$$\dot{x}=\mathit{xK}-L\sin \varphi -L\dot{\varphi }\cos \varphi$$

$$z=L\cos \varphi$$

$$\dot{z}=L\dot{\varphi }\sin \varphi -L\cos \varphi$$

In this case, when the traversing movement of the trolley 3 - or generally the movement of the load suspension point 2 - xK (t) is given and continue the rope length L as a function of time t by the relationship L (t) is given and further with m the Mass of the load 6 and g the final acceleration are designated, so apply in the case of a pendulum movement of the load 6 to the load suspension point 2 for the coordinates x, z of the load 6, the relationships $$x=\mathit{xK}-L\sin \phi$$

$$\dot{x}=\mathit{xK}-L\sin \phi -L\dot{\phi }\cos \phi$$

$$z=L\cos \phi$$

$$\dot{z}=L\dot{\phi }\sin \phi -L\cos \phi$$

ϕ bezeichnet den Auslenkwinkel der Last 6 aus einer vertikalen Ebene 11, die den Lastaufhängepunkt 2 enthält und innerhalb derer die Last 6 pendelt. Die vertikale Ebene 11 verläuft im skizzierten Fall, in dem die Laufkatze 3 verfahren wird, parallel zur Verfahrrichtung der Laufkatze 3. Diese Ebene ist in FIG 2 gestrichelt eingezeichnet. Alternativ könnte die vertikale Ebene 11 orthogonal zu der Verfahrrichtung der Laufkatze 3 verlaufen. Diese Ebene ist in FIG 1 gestrichelt eingezeichnet.φ denotes the deflection angle of the load 6 from a vertical plane 11 which contains the load suspension point 2 and within which the load 6 oscillates. The vertical plane 11 runs in the case outlined, in which the trolley 3 is moved, parallel to the direction of travel of the trolley 3. This plane is in FIG. 2 dashed lines. Alternatively, the vertical plane 11 could be orthogonal to the travel direction of the trolley 3. This level is in FIG. 1 dashed lines.

Diese Gleichungen lassen sich unter Berücksichtigung des Lagrange-Funktionals F $$F=\frac{m}{2}\left({\dot{L}}^2+L^2{\dot{\varphi }}^2+\dot{x}{K}^2-2\dot{L}\dot{x}\sin \varphi -2L\dot{x}K\dot{\varphi }\cos \varphi \right)+\mathit{mgL}\cos \varphi$$

und der Lagrange-Gleichung $$\frac{d}{\mathit{dt}}\frac{\partial F}{\partial \dot{\varphi }}-\frac{\partial F}{\partial \varphi }=0$$

zu einer einzelnen Differenzialgleichung zusammenfassen, welche die Pendelbewegung der Last 6 beschreibt. Diese Gleichung - nachfolgend auch als Bewegungsgleichung bezeichnet - lautet exakt $$L\ddot{\varphi }-\ddot{x}K\cos \varphi +g\sin \varphi +2\dot{L}\dot{\varphi }=0$$

These equations can be calculated taking into account the Lagrangian function F $$F=\frac{m}{2}\left({\dot{L}}^2+{\mathrm{<figure-callout\; id="2"\; label="L"\; filenames="imgf0001.png,imgf0003.png"\; state="\{\{state\}\}">L</figure-callout>}}^2{\dot{\phi }}^2+\dot{x}{K}^2-2\dot{L}\dot{x}\sin \phi -2L\dot{x}K\dot{\phi }\cos \phi \right)+\mathit{mgL}\cos \phi$$

and the Lagrangian equation $$\frac{d}{\mathit{dt}}\frac{\partial F}{\partial \dot{\phi }}-\frac{\partial F}{\partial \phi }=0$$

to summarize a single differential equation which describes the pendulum movement of the load 6. This equation - also referred to as the equation of motion below - is exact $$L\ddot{\phi }-\ddot{x}K\cos \phi +G\sin \phi +2\dot{L}\dot{\phi }=0$$

Für kleine Winkel ϕ kann diese Gleichung durch die Beziehung $$L\ddot{\varphi }-\ddot{x}K+\mathit{g\varphi }+2\dot{L}\dot{\varphi }=0$$

angenähert werden.For small angles φ, this equation can be given by the relationship $$L\ddot{\phi }-\ddot{x}K+\mathit{g\phi }+2\dot{L}\dot{\phi }=0$$

be approximated.

Anhand der Gleichungen 7 und 8 erkennt man zunächst den charakteristischen Eigenwert der Pendelschwingung, also die Pendelfrequenz f. Denn ohne äußere Anregung, d.h. bei unbeschleunigter Bewegung des Lastaufhängepunkts 2 und unveränderter Seillänge L, vereinfacht sich beispielsweise die Gleichung 7 zu $$L\ddot{\varphi }+g\sin \varphi =0$$

Equations 7 and 8 first show the characteristic eigenvalue of the pendulum oscillation, that is, the oscillation frequency f. For without external excitation, ie with unaccelerated movement of the load suspension point 2 and unchanged cable length L, for example, simplifies equation 7 to $$L\ddot{\phi }+G\sin \phi =0$$

Für die Pendelfrequenz f gilt daher die Beziehung $${\left(2\mathit{\pi f}\right)}^2={}^g{/}_L$$

For the pendulum frequency f, therefore, the relationship applies $${\left(2\mathit{<figure-callout\; id="2"\; label="\pi f"\; filenames="imgf0001.png,imgf0003.png"\; state="\{\{state\}\}">\pi f</figure-callout>}\right)}^2={}^G{/}_L$$

Weiterhin erkennt man die prinzipiellen Möglichkeiten, die Pendelschwingung der Last 6 zu beeinflussen, nämlich durch eine Beschleunigung der Laufkatze 3 bzw. allgemein des Lastaufhängepunkts 2 und durch Einstellen der Seillänge L zu Zeiten, zu denen die Last 6 nicht ruht, die erste zeitliche Ableitung ϕ̇ des Pendelwinkels ϕ also einen von Null verschiedenen Wert aufweist.Furthermore, one recognizes the basic possibilities to influence the pendulum oscillation of the load 6, namely by an acceleration of the trolley 3 or in general of the load suspension point 2 and by adjusting the rope length L at times, to which the load 6 does not rest, the first time derivative φ̇ of the pendulum angle φ thus has a value different from zero.

Unabhängig davon, welche Vorgehensweise zur Beeinflussung der Pendelbewegung im Stand der Technik ergriffen wird, besteht das Ziel der Vorgehensweisen des Standes der Technik stets darin, Pendelbewegungen zu unterdrücken bzw. zu dämpfen. Vorliegend wurde jedoch erkannt, dass es auf die Pendelbewegung während des Verfahrens des Lastaufhängepunkts 2 nicht ankommt. Die Last 6 kann also während des Verfahrens des Lastaufhängepunkts 2 durchaus pendeln. Entscheidend ist lediglich, dass an einem Zielort, zu dem die Steuereinrichtung 7 den Lastaufhängepunkt 2 und damit auch (soweit es die horizontale Lage betrifft) die Last 6 verfährt, die Pendelbewegung wieder zum Stillstand kommt.Regardless of which approach is used to affect the pendulum motion in the prior art, the goal of the prior art approaches is always to suppress or dampen oscillations. In the present case, however, it has been recognized that the pendulum movement during the process of the load suspension point 2 does not matter. The load 6 can therefore oscillate throughout the process of the load suspension point 2. All that is decisive is that at a destination to which the control device 7 the load suspension point 2 and thus (as far as the horizontal position is concerned) moves the load 6, the pendulum motion comes to a standstill again.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung verfährt also - wie im Stand der Technik auch - die Steuereinrichtung 7 durch Ansteuern des Katzantriebs 3' die Laufkatze 3 zu einem Zielort. Während des Verfahrens des Lastaufhängepunkts 2 stellt die Steuereinrichtung 7 - wie im Stand der Technik auch - durch Ansteuern des Hubwerks 5' die Seillänge L des Seilsystems 5 ein. Im Einzelfall kann dies bedeuten, dass die Steuereinrichtung 7 die einmal eingestellte Seillänge L beibehält. In der Regel wird die Seillänge L von der Steuereinrichtung 7 jedoch während des Verfahrens des Lastaufhängepunkts 2 variiert. Neuartig und Kern der Erfindung ist jedoch die Art und Weise, auf welche das Verfahren der Laufkatze 3 und das Einstellen der Seillänge L aufeinander abgestimmt werden.In the context of the present invention, therefore - as in the prior art - the control device 7 by driving the Katzantriebs 3 'the trolley 3 to a destination. During the process of the load suspension point 2, the control device 7 - as in the prior art - by driving the hoist 5 ', the rope length L of the cable system 5 a. In individual cases, this may mean that the control device 7 retains the once set rope length L. As a rule, however, the cable length L is varied by the control device 7 during the process of the load suspension point 2. Novel and core of the invention, however, is the manner in which the method of the trolley 3 and the adjustment of the rope length L are coordinated.

Im Rahmen des Verfahrens sind der Steuereinrichtung 7 gemäß den FIG 4 und 5 eine anfängliche Seillänge L0, eine am Zielort zu erreichende Ziel-Seillänge L1 sowie ein anfänglicher Auslenkwinkel ϕ0 der Pendelbewegung der Last 6 und/oder eine anfängliche Ableitung ϕ̇0 des Auslenkwinkels ϕ der Pendelbewegung gegeben. Die anfänglichen Werte ϕ0 und ϕ̇0 können als absolute Werte gegeben sein. In der Regel sind sie als relative Größen, also bezogen auf Amplituden, gegeben.In the context of the method, the control device 7 according to the FIG. 4 and 5 an initial cable length L0, a target cable length L1 to be reached at the destination and an initial deflection angle φ0 of the pendulum movement of the load 6 and / or an initial derivative φ0 of the deflection angle φ of the pendulum motion. The initial values φ0 and φ̇ 0 can be used as be given absolute values. As a rule, they are given as relative quantities, ie in terms of amplitudes.

Weiterhin ist der Steuereinrichtung 7 gemäß den FIG 4 und 5 ein Endwert ϕ1 bekannt, welchen der Auslenkwinkel ϕ am Zielort annehmen soll. Alternativ oder zusätzlich - in der Regel zusätzlich - ist der Steuereinrichtung 7 ein Endwert ϕ̇1 bekannt, welchen die zeitliche Ableitung ϕ̇ des Auslenkwinkels ϕ am Zielort annehmen soll. Die Endwerte ϕ1, ϕ̇1 können der Steuereinrichtung 7 beispielsweise aufgrund des Computerprogramms 8 als solche bekannt sein. Alternativ können die Endwerte ϕ1, ϕ̇1 der Steuereinrichtung 7 beispielsweise von einem Benutzer 12 des Krans 1 (siehe FIG 1 und 2) vorgegeben werden. Die Endwerte ϕ1 und ϕ̇1 können als absolute Werte gegeben sein. In der Regel sind sie analog zu den anfänglichen Werten ϕ0 und ϕ̇0 als relative Größen, also bezogen auf Amplituden, gegeben.Furthermore, the control device 7 according to the FIG. 4 and 5 a final value φ1 is known, which the deflection angle φ should assume at the destination. Alternatively or additionally-as a rule in addition-the controller 7 is aware of a final value φ̇ 1, which the time derivative φ̇ of the deflection angle φ is to assume at the destination. The end values φ1, φ̇ 1 can be known to the control device 7 as such, for example on the basis of the computer program 8. Alternatively, the end values φ1, φ̇ 1 of the control device 7 can be obtained, for example, from a user 12 of the crane 1 (see FIG 1 and 2 ). The final values φ1 and φ̇ 1 can be given as absolute values. As a rule, analogous to the initial values φ0 and φ̇ 0, they are given as relative quantities, ie in terms of amplitudes.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung gemäß FIG 4 ist der Steuereinrichtung 7 weiterhin der zeitliche Verlauf der Verfahrbewegung xK des Lastaufhängepunkts 2 vorgegeben. In diesem Fall ermittelt die Steuereinrichtung 7 den zeitlichen Verlauf der Seillänge L derart, dass am Zielort der Auslenkwinkel ϕ der Pendelbewegung den definierten Endwert ϕ1 annimmt und/oder die zeitliche Ableitung ϕ̇ des Auslenkwinkels ϕ den definierten Endwert ϕ̇1 annimmt. Die Steuereinrichtung 7 stellt in diesem Fall während des Verfahrens des Lastaufhängepunkts 2 die Seillänge L entsprechend dem ermittelten zeitlichen Verlauf der Seillänge L ein.In the embodiment according to the invention according to FIG. 4 the control device 7 is further given the time course of the movement xK of the load suspension point 2. In this case, the control device 7 determines the time profile of the rope length L such that at the destination of the deflection angle φ of the pendulum movement takes the defined final value φ1 and / or the time derivative φ̇ of the deflection angle φ the defined final value φ̇ 1 assumes. In this case, during the process of the load suspension point 2, the control device 7 sets the cable length L in accordance with the determined time profile of the cable length L.

Bei der Ausgestaltung gemäß FIG 5 ist der Steuereinrichtung 7 der zeitliche Verlauf der Verfahrbewegung xK des Lastaufhängepunkts 2 nicht vorgegeben. Auch in diesem Fall ermittelt die Steuereinrichtung 7 den zeitlichen Verlauf der Seillänge L. Zusätzlich ermittelt die Steuereinrichtung 7 jedoch auch den zeitlichen Verlauf der Verfahrbewegung xK des Lastaufhängepunkts 2. Die Steuereinrichtung 7 stimmt die beiden zeitlichen Verläufe derart aufeinander ab, dass am Zielort der Auslenkwinkel ϕ der Pendelbewegung den definierten Endwert ϕ1 annimmt und/oder die zeitliche Ableitung ϕ̇ des Auslenkwinkels ϕ den definierten Endwert ϕ̇1 annimmt. Die Steuereinrichtung 7 verfährt in diesem Fall den Lastaufhängepunkt 2 entsprechend dem für den Lastaufhängepunkt 2 ermittelten zeitlichen Verlauf und stellt weiterhin während des Verfahrens des Lastaufhängepunkts 2 die Seillänge L entsprechend dem ermittelten für die Seillänge L zeitlichen Verlauf ein.In the embodiment according to FIG. 5 is the controller 7, the time course of the movement xK of the load suspension point 2 is not specified. The control device 7 also determines the time course of the movement xK of the load suspension point 2 φ of the pendulum movement assumes the defined final value φ1 and / or the time derivative φ̇ of the deflection angle φ assumes the defined final value φ̇1 . In this case, the control device 7 moves the load suspension point 2 in accordance with the time course determined for the load suspension point 2 and continues to adjust the cable length L during the process of the load suspension point 2 in accordance with the time profile determined for the cable length L.

Konkrete Vorgehensweisen werden nachfolgend anhand mehrerer Beispiele erläutert. Die Beispiele werden in Verbindung damit erläutert, dass die Laufkatze 3 in ihrer Verfahrrichtung verfahren wird. In diesem Fall verläuft die vertikale Ebene 11, auf welche die Pendelbewegung der Last 6 bezogen ist, parallel zur Verfahrrichtung der Laufkatze 3. Es wäre jedoch ebenso möglich, den Kran 1 als Ganzes zu verfahren. In diesem Fall verläuft die vertikale Ebene 11, auf welche die Pendelbewegung der Last 6 bezogen ist, orthogonal zur Verfahrrichtung der Laufkatze 3.Specific procedures are explained below using several examples. The examples are explained in connection with the fact that the trolley 3 is moved in its direction of travel. In this case, the vertical plane 11, to which the pendulum movement of the load 6 is related, runs parallel to the direction of travel of the trolley 3. However, it would also be possible to move the crane 1 as a whole. In this case, the vertical plane 11, to which the pendulum movement of the load 6 is related, is orthogonal to the direction of travel of the trolley 3.

Weiterhin wird die vorliegende Erfindung unter der Annahme erläutert, dass der definierte Endwert ϕ1 des Auslenkwinkels ϕ der Pendelbewegung Null ist und auch der definierte Endwert ϕ̇1 der zeitlichen Ableitung ϕ̇ des Auslenkwinkels ϕ der Pendelbewegung Null ist. Die definierten Endwerte ϕ1, ϕ̇1 könnten jedoch ebenso andere Größen aufweisen. Beispielsweise könnte der definierte Endwert ϕ1 des Auslenkwinkels ϕ der Pendelbewegung Null sein und der definierte Endwert ϕ̇1 der zeitlichen Ableitung ϕ̇ des Auslenkwinkels ϕ der Pendelbewegung maximal sein, d.h. ihren maximalen Wert aufweisen und in die gleiche Richtung zeigen, in welche die Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts 2 gerichtet ist. Auch andere Werte sind möglich.Furthermore, the present invention is explained on the assumption that the defined final value φ1 of the deflection angle φ of the pendulum motion is zero and also the defined final value φ̇ 1 of the time derivative φ̇ of the deflection angle φ of the pendulum motion is zero. However, the defined final values φ1, φ̇ 1 could also have other sizes. For example, the defined final value φ1 of the deflection angle φ of the pendulum motion could be zero and the defined final value φ̇ 1 of the time derivative φ̇ of the deflection angle φ of the pendulum motion could be maximal, ie have its maximum value and point in the same direction as that in which the travel movement of the load suspension point 2 is directed. Other values are possible.

Die Last 6 kann nach Bedarf ausgebildet sein. Beispielsweise kann es sich bei der Last 6 um einen Spreader mit oder ohne vom Spreader aufgenommenen Container handeln. Alternativ kann es sich beispielsweise um einen vollen oder leeren Greifer zum Umschlagen von Schüttgut handeln. Auch andere Ausgestaltungen der Last 6 sind möglich.The load 6 may be formed as needed. For example, the load 6 may be a spreader with or without a container received by the spreader. Alternatively, it may be, for example, a full or empty gripper act for handling bulk goods. Other embodiments of the load 6 are possible.

Beispiel 1 (FIG 6)Example 1 (FIG. 6)

Gemäß Beispiel 1 befindet sich der Lastaufhängepunkt 2 zu dem Zeitpunkt, zu dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird, an einem Anfangsort x0. Der Lastaufhängepunkt 2 wird bereits mit einer konstanten Geschwindigkeit v verfahren. Die Geschwindigkeit v soll beibehalten werden, bis der Lastaufhängepunkt 2 einen Ort x1 (nachfolgend als Grenzort bezeichnet) erreicht. Danach soll der Lastaufhängepunkt 2 mit konstanter Verzögerung in den Stillstand abgebremst werden. Bis der Lastaufhängepunkt 2 zum Stillstand gekommen ist, wird er weiter bis zum Zielort x2 verfahren. Als gewünschte Endwerte ϕ1, ϕ̇1 für den Auslenkwinkel ϕ und die zeitliche Ableitung ϕ̇ des Auslenkwinkels ϕ sei jeweils Null vorgegeben. Am Anfangsort x0 weist die Pendelbewegung der Last 6 einen anfänglichen Auslenkwinkel ϕ0 und eine anfängliche zeitliche Ableitung ϕ̇0 des Auslenkwinkels ϕ auf. Die anfängliche Seillänge L0 am Anfangsort x0 soll auch am Grenzort x1 und am Zielort x2 gegeben sein.According to example 1, the load suspension point 2 is at an initial location x0 at the time when the method according to the invention is carried out. The load suspension point 2 is already moved at a constant speed v. The speed v should be maintained until the load suspension point 2 reaches a location x1 (hereinafter referred to as a boundary location). Thereafter, the load suspension point 2 is to be decelerated to a standstill with a constant delay. Until the load suspension point 2 has come to a standstill, it will continue to travel to the destination x2. As desired end values φ1, φ̇ 1 for the deflection angle φ and the time derivative φ̇ of the deflection angle φ, zero is given in each case. At the initial location x0, the pendulum movement of the load 6 has an initial deflection angle φ0 and an initial time derivative φ̇0 of the deflection angle φ. The initial rope length L0 at the initial location x0 shall also be given at the border location x1 and at the destination x2.

Aufgrund der Bewegungsgleichung kann zurückgerechnet werden, welche Zwischenwerte der Phasenwinkel ϕ und die zeitliche Ableitung ϕ̇ des Phasenwinkels ϕ am Grenzort x1 aufweisen müssen. Aufgrund des Abstands zwischen dem Anfangsort x0 und dem Grenzort x1 sowie der konstanten Geschwindigkeit v ist weiterhin bekannt, in welcher Zeit der Lastaufhängepunkt 2 vom Anfangsort x0 zum Grenzort x1 verfahren wird. Durch zeitliche Fortschreibung der Pendelbewegung gemäß der Bewegungsgleichung ab dem Anfangsort x0 kann somit weiterhin ohne weiteres ermittelt werden, welche Werte der Auslenkwinkel ϕ und die zeitliche Ableitung ϕ̇ des Auslenkwinkels ϕ aufweisen, wenn zwischen dem Anfangsort x0 und dem Grenzort x1 die Seillänge L nicht geändert wird.Due to the equation of motion, it can be recalculated which intermediate values the phase angle φ and the time derivative φ̇ of the phase angle φ must have at the boundary location x1. Due to the distance between the initial location x0 and the border location x1 and the constant speed v is also known, in which time the load suspension point 2 is moved from the initial location x0 to the border location x1. By temporally updating the pendulum motion in accordance with the equation of motion from the initial location x0, it is thus further possible to readily determine which values the deflection angle φ and the time derivative φ̇ of the deflection angle φ have if the cable length L is not changed between the initial location x0 and the boundary location x1 ,

Im Einzelfall kann es geschehen, dass die sich ergebenden Werte des Auslenkwinkels ϕ und der zeitlichen Ableitung ϕ̇ des Auslenkwinkels ϕ mit den zurückgerechneten Zwischenwerten übereinstimmen. In diesem Fall kann die Seillänge L unverändert beibehalten werden. In der Regel wird sich jedoch eine Abweichung ergeben. Je nach Betrag und Vorzeichen der Abweichung kann daher beispielsweise an einem Änderungsort x3 die Seillänge L von der anfänglichen Seillänge L0 auf einen Zwischenwert verkürzt werden oder auf einen anderen Zwischenwert verlängert werden, so dass die Last 6 mit größerer oder kleinerer Frequenz als zuvor pendelt. An einem weiteren Änderungsort x4 wird dann die Seillänge L wieder auf die anfängliche Seillänge L0 eingestellt. Die Last 6 pendelt ab dem weiteren Änderungsort x4 wieder mit der gleichen Frequenz wie vor dem Änderungsort x3. Aufgrund der geänderten Seillänge L zwischen den Änderungsorten x3 und x4 hat sich jedoch die Phasenlage der Pendelbewegung geändert. Durch die Änderung der Seillänge L zwischen den Änderungsorten x3 und x4 kann somit erreicht werden, dass am Grenzort x1 die zurückgerechneten Zwischenwerte und somit am Zielort x2 die definierten Endwerte ϕ1, ϕ̇1 erreicht werden.In individual cases, it may happen that the resulting values of the deflection angle φ and the time derivative φ̇ of the deflection angle φ coincide with the recalculated intermediate values. In this case, the rope length L can be kept unchanged. As a rule, however, a deviation will result. Depending on the magnitude and sign of the deviation, the cable length L can therefore be shortened from the initial cable length L0 to an intermediate value or extended to another intermediate value at a change location x3, for example, so that the load 6 oscillates at a frequency which is greater or less than before. At a further point of change x4, the rope length L is then set back to the initial rope length L0. The load 6 shuttles from the further change location x4 again with the same frequency as before the change location x3. Due to the changed rope length L between the points of change x3 and x4, however, the phase position of the pendulum movement has changed. By changing the rope length L between the points of change x3 and x4, it can thus be achieved that at the border location x1 the back-calculated intermediate values and thus at the destination x2 the defined final values φ1, φ̇1 are achieved.

Die Änderungsorte x3 und x4 und die Änderung der Seillänge L können nach Bedarf gewählt werden. In der Regel kommt es nur darauf an, die Phasenlage der Pendelbewegung entsprechend einzustellen. Vorzugsweise werden, soweit möglich, die Änderungsorte x3 und x4 so gelegt, dass ein Verringern der Seillänge L erfolgt, während die Last 6 sich in einem Extremum ihrer Pendelbewegung befindet, und dass ein Vergrößern der Seillänge L erfolgt, während die Last 6 sich in einem Nulldurchgang ihrer Pendelbewegung befindet.The change locations x3 and x4 and the change of the rope length L can be selected as required. As a rule, it is only important to set the phase position of the pendulum motion accordingly. Preferably, as far as possible, the change locations x3 and x4 are set so that the rope length L is reduced while the load 6 is at an extreme of its pendulum motion and the rope length L is increased while the load 6 is in one Zero crossing of their pendulum motion is located.

Beispiel 2 (FIG 6)Example 2 (FIG. 6)

Beispiel 2 baut auf Beispiel 1 auf. Der Unterschied besteht darin, dass gemäß Beispiel 2 die Last 6 zunächst ohne Pendeln unter dem stillstehenden Lastaufhängepunkt 2 hängt. Sodann soll die Last 6 von der Steuereinrichtung 7 durch Ansteuern des Katzantriebs 3' mit einer vorbestimmten Beschleunigung auf den Zielort x2 zu beschleunigt werden, bis er die konstante Geschwindigkeit v erreicht. Sodann reduziert die Steuereinrichtung 7 die Beschleunigung des Lastaufhängepunkts 2 auf Null.Example 2 is based on Example 1. The difference is that according to Example 2, the load 6 initially hangs without swinging under the stationary load suspension point 2. Then, the load 6 from the control device 7 by driving of the cat drive 3 'with a predetermined acceleration to the destination x2 to be accelerated until it reaches the constant speed v. Then, the controller 7 reduces the acceleration of the load suspension point 2 to zero.

Die Lösung ist völlig analog Beispiel 1. Es müssen lediglich anhand der Bewegungsgleichung der anfängliche Auslenkwinkel ϕ0 der Pendelbewegung und die anfängliche zeitliche Ableitung ϕ̇0 des Auslenkwinkels ϕ der Pendelbewegung ermittelt werden, welche die Last 6 aufweist, wenn die Beschleunigung des Lastaufhängepunkts 2 auf Null reduziert wird. Ferner muss der zugehörige Anfangsort x0 ermittelt werden.The solution is completely analogous to Example 1. It only need to be determined by the equation of motion of the initial deflection angle φ0 the pendulum motion and the initial time derivative φ̇ 0 of the deflection angle φ of the pendulum movement, which has the load 6, when the acceleration of the load suspension point 2 reduces to zero becomes. Furthermore, the associated initial location x0 must be determined.

Beispiel 3 (FIG 7)Example 3 (FIG. 7)

Auch Beispiel 3 baut auf Beispiel 1 auf. Der Unterschied besteht darin, dass gemäß Beispiel 3 der Steuereinrichtung 7 zusätzlich eine Seilgeschwindigkeit gegeben ist, mit der die Seillänge L vor dem Zielort x2 - beispielsweise ab dem Grenzort x1 - auf eine Ziel-Seillänge L1 erhöht werden soll (die Last 6 also abgesenkt werden soll).Example 3 is based on Example 1. The difference is that according to Example 3, the control device 7 is additionally given a rope speed with which the rope length L before the destination x2 - for example, from the border location x1 - is to be increased to a target rope length L1 (the load 6 are thus lowered should).

Auch hier ist die Lösung völlig analog Beispiel 1. Denn die Bewegungsgleichung ist universell und deckt auch den Fall mit ab, dass die Seillänge L sich ändert. Insbesondere bestimmt die Steuereinrichtung 7 anhand des zeitlichen Verlaufs der Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts 2, der anfänglichen Seillänge L0 und der Ziel-Seillänge L1 einen weiteren Grenzort x1'. Ab dem Erreichen des weiteren Grenzorts x1' erhöht die Steuereinrichtung 7 die Seillänge L mit der Seilgeschwindigkeit auf die Ziel-Seillänge L1.Again, the solution is completely analogous to Example 1. For the equation of motion is universal and also covers the case that the rope length L changes. In particular, the control device 7 determines on the basis of the time course of the movement of the load suspension point 2, the initial rope length L0 and the target rope length L1 another border location x1 '. From reaching the further border location x1 ', the control device 7 increases the rope length L with the rope speed to the target rope length L1.

Aufgrund der Bewegungsgleichung kann zurückgerechnet werden, welche Zwischenwerte der Phasenwinkel ϕ und die zeitliche Ableitung ϕ̇ des Phasenwinkels ϕ am Grenzort x1 und am weiteren Grenzort x1' aufweisen müssen. Vor dem zuerst erreichten der beiden Grenzorte x1, x1' erfolgt eine gleichförmige Bewegung des Lastaufhängepunkts 2 mit der Geschwindigkeit v und freier Pendelung der Last 6. Ab dem zuerst erreichten der beiden Grenzorte x1, x1' werden der Lastaufhängepunkt 2 beschleunigt und/oder die Seillänge L geändert, so dass auf die Pendelbewegung Einfluss genommen wird.Due to the equation of motion, it can be recalculated which intermediate values the phase angle φ and the time derivative φ̇ of the phase angle φ must have at the boundary location x1 and at the further boundary location x1 '. Before the first reached the two border locations x1, x1 'takes place a uniform movement of the load suspension point 2 at the speed v and free oscillation of the load 6. From the first reached of the two boundary locations x1, x1 'the load suspension point 2 are accelerated and / or the rope length L changed, so that the pendulum motion is influenced.

Analog zu Beispiel 1 kann daher aufgrund des Abstands zwischen dem Anfangsort x0, dem zuerst erreichten der beiden Grenzorte x1, x1' und der konstanten Geschwindigkeit v ermittelt werden, in welcher Zeit der Lastaufhängepunkt 2 vom Anfangsort x0 zum zuerst erreichten Grenzort x1, x1' verfahren wird. Durch zeitliche Fortschreibung der Pendelbewegung gemäß der Bewegungsgleichung ab dem Anfangsort x0 kann somit weiterhin ohne weiteres ermittelt werden, welche Werte der Auslenkwinkel ϕ und die zeitliche Ableitung ϕ̇ des Auslenkwinkels ϕ aufweisen, wenn zwischen dem Anfangsort x0 und dem zuerst erreichten der beiden Grenzorte x1, x1' die Seillänge L nicht geändert wird. Die Kompensation der Phasenlage der Pendelbewegung kann wie zuvor in Beispiel 1 erfolgen.Analogously to Example 1, therefore, based on the distance between the initial location x0, the first reached of the two border locations x1, x1 'and the constant velocity v can be determined, in which time the load suspension point 2 from the initial location x0 to the first reached border location x1, x1' proceed becomes. By temporally updating the pendulum motion in accordance with the equation of motion from the initial location x0, it is thus further possible to readily determine which values the deflection angle φ and the time derivative φ̇ of the deflection angle φ have, if between the initial location x0 and the first one of the two boundary locations x1, x1 'the rope length L is not changed. The compensation of the phase position of the pendulum movement can be done as previously in Example 1.

Beispiel 4 (FIG 7)Example 4 (FIG. 7)

Beispiel 4 baut auf Beispiel 2 auf. Der Unterschied besteht darin, dass gemäß Beispiel 4 die Steuereinrichtung 7 während des Beschleunigens des Lastaufhängepunkts 2 durch Ansteuern des Hubwerks 5' die Seillänge L auf die anfängliche Seillänge L0 reduziert. In diesem Fall berücksichtigt die Steuereinrichtung 7 die Reduzierung der Seillänge L bei der Ermittlung des anfänglichen Auslenkwinkels ϕ0 der Pendelbewegung und/ oder der anfänglichen Ableitung ϕ̇0 des Auslenkwinkels ϕ der Pendelbewegung. Auch hier ist die Berücksichtigung ohne weiteres möglich, weil die Bewegungsgleichung universell ist.Example 4 is based on Example 2. The difference is that according to example 4, during the acceleration of the load suspension point 2 by driving the hoist 5 ', the control device 7 reduces the rope length L to the initial rope length L0. In this case, the control device 7 takes into account the reduction of the rope length L in the determination of the initial deflection angle φ0 of the pendulum movement and / or the initial derivative φ̇ 0 of the deflection angle φ of the pendulum movement. Again, the consideration is readily possible because the equation of motion is universal.

Selbstverständlich sind auch Kombinationen der Beispiele 1 bis 4 möglich.Of course, combinations of Examples 1 to 4 are possible.

Beispiel 5 (FIG 8)Example 5 (FIG. 8)

Gemäß Beispiel 5 befindet sich der Lastaufhängepunkt 2 zu dem Zeitpunkt, zu dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird, am Anfangsort x0. Der Lastaufhängepunkt 2 wird bereits mit der konstanten Geschwindigkeit v verfahren. Die Geschwindigkeit v soll beibehalten werden, bis der Lastaufhängepunkt 2 einen noch zu bestimmenden Ort x1 (nachfolgend wieder als Grenzort bezeichnet) erreicht. Danach soll der Lastaufhängepunkt 2 mit konstanter Verzögerung in den Stillstand abgebremst werden. Bis der Lastaufhängepunkt 2 zum Stillstand gekommen ist, wird er weiter bis zum Zielort x2 verfahren. Solange der Lastaufhängepunkt 2 mit konstanter Geschwindigkeit v verfahren wird, soll die Seillänge L auf ihrem ursprünglichen Wert L0 beibehalten werden. Ab dem Grenzort x1 soll die Seillänge L von ihrem ursprünglichen Wert L0 auf eine Ziel-Seillänge L1 vergrößert werden. Das Verlängern der Seillänge L soll zwischen dem Grenzort x1 und dem Zielort x2 mit einer konstanten Seilgeschwindigkeit erfolgen.According to example 5, the load suspension point 2 is at the starting point x0 at the time when the method according to the invention is carried out. The load suspension point 2 is already moved at the constant speed v. The speed v should be maintained until the load suspension point 2 reaches a location x1 to be determined (hereinafter referred to again as a boundary location). Thereafter, the load suspension point 2 is to be decelerated to a standstill with a constant delay. Until the load suspension point 2 has come to a standstill, it will continue to travel to the destination x2. As long as the load suspension point 2 is moved at a constant speed v, the rope length L should be maintained at its original value L0. From the limit location x1, the rope length L is to be increased from its original value L0 to a target rope length L1. The lengthening of the rope length L should take place between the border location x1 and the destination x2 with a constant rope speed.

Die Steuereinrichtung 7 ist daher in der Lage, vorläufig den Grenzort x1 festzulegen und ausgehend von dem Anfangsort x0 und dem dort gegebenen Pendelzustand den Pendelzustand am Grenzort x1 zu ermitteln. Die vorläufige Festlegung des Grenzorts x1 kann mehr oder minder willkürlich sein. Beispielsweise kann beim Ansetzen des Grenzorts x1 davon ausgegangen werden, dass die Verzögerung des Lastaufhängepunkts 2 und/oder die Seilgeschwindigkeit vL ihre Maximalwerte annehmen.The control device 7 is therefore able to provisionally determine the border location x1 and to determine the pendulum state at the border location x1, starting from the initial location x0 and the pendulum state given there. The provisional determination of the border town x1 can be more or less arbitrary. For example, when setting the boundary location x1, it can be assumed that the deceleration of the load suspension point 2 and / or the cable speed vL assume their maximum values.

Sodann kann die Steuereinrichtung 7, ausgehend vom Grenzort x1 unter Berücksichtigung der (negativen) Beschleunigung des Lastaufhängepunkts 2 und der (positiven) Änderung der Seillänge L den Pendelzustand am Zielort x2 zu ermitteln.Then, the control device 7, starting from the boundary location x1 taking into account the (negative) acceleration of the load suspension point 2 and the (positive) change of the rope length L to determine the pendulum state at the destination x2.

In der Regel wird der sich ergebende Pendelzustand der Last 6 - also dessen Auslenkwinkel ϕ und dessen zeitliche Änderung ϕ̇ - am Zielort x2 von den vorgegebenen, definierten Endwerten ϕ1, ϕ̇1 verschieden sein. Die Steuereinrichtung 7 kann daher aufgrund der sich ergebenden Abweichungen den Grenzort x1 neu bestimmen und für den neu bestimmten Grenzort x1 erneut ermitteln, welcher Pendelzustand der Last 6 sich am Zielort x2 ergibt. Dadurch kann durch einige wenige Iterationen schnell der korrekte Grenzort x1 ermittelt werden.In general, the resulting pendulum state of the load 6 - ie its deflection angle φ and its temporal change φ̇ - at the destination x2 of the predetermined, defined end values φ1, φ̇ 1 will be different. The control device 7 can therefore due to the resulting deviations the border location redetermine x1 and determine again for the newly determined border location x1 which pendulum state of the load 6 results at the destination x2. As a result, the correct border location x1 can be quickly determined by a few iterations.

Beispiel 6 (FIG 8)Example 6 (FIG. 8)

Beispiel 6 baut auf Beispiel 5 auf. Der Unterschied besteht darin, dass gemäß Beispiel 6 die Last 6 zunächst ohne Pendeln unter dem stillstehenden Lastaufhängepunkt 2 hängt. Sodann soll die Last 6 von der Steuereinrichtung 7 durch Ansteuern des Katzantriebs 3' mit einer vorbestimmten Beschleunigung auf den Zielort x2 zu beschleunigt werden, bis er die konstante Geschwindigkeit v erreicht. Sodann reduziert die Steuereinrichtung 7 die Beschleunigung des Lastaufhängepunkts 2 auf Null.Example 6 is based on Example 5. The difference is that, according to example 6, the load 6 initially hangs below the stationary load suspension point 2 without oscillation. Then, the load 6 is to be accelerated by the control device 7 by driving the Katzantriebs 3 'with a predetermined acceleration to the destination x2 until it reaches the constant speed v. Then, the controller 7 reduces the acceleration of the load suspension point 2 to zero.

Die Lösung ist völlig analog Beispiel 5. Es müssen lediglich anhand der Bewegungsgleichung der anfängliche Auslenkwinkel ϕ der Pendelbewegung und die anfängliche zeitliche Ableitung ϕ̇ des Auslenkwinkels ϕ der Pendelbewegung ermittelt werden, welche die Last 6 aufweist, wenn die Beschleunigung des Lastaufhängepunkts 2 auf Null reduziert wird. Ferner muss der zugehörige Anfangsort x0 ermittelt werden.The solution is completely analogous to Example 5. It is only necessary to determine from the equation of motion the initial deflection angle φ of the pendulum motion and the initial time derivative φ̇ of the deflection angle φ of the pendulum movement which the load 6 has when the acceleration of the load suspension point 2 is reduced to zero , Furthermore, the associated initial location x0 must be determined.

Beispiel 7 (FIG 9)Example 7 (FIG. 9)

Beispiel 7 baut auf Beispiel 6 auf. Der Unterschied zu Beispiel 6 besteht darin, dass gemäß Beispiel 7 die Steuereinrichtung 7 während des Beschleunigens des Lastaufhängepunkts 2 durch Ansteuern des Hubwerks 5' die Seillänge L auf die anfängliche Seillänge L0 reduziert. In diesem Fall berücksichtigt die Steuereinrichtung 7 die Reduzierung der Seillänge L bei der Ermittlung des anfänglichen Auslenkwinkels ϕ0 der Pendelbewegung und/oder der anfänglichen Ableitung ϕ̇0 des Auslenkwinkels ϕ der Pendelbewegung. Auch hier ist die Berücksichtigung ohne weiteres möglich, weil die Bewegungsgleichung universell ist.Example 7 is based on Example 6. The difference with example 6 is that according to example 7 the control device 7 reduces the rope length L to the initial rope length L0 during the acceleration of the load suspension point 2 by activating the hoist 5 '. In this case, the control device 7 takes into account the reduction of the rope length L in the determination of the initial deflection angle φ0 of the pendulum movement and / or the initial derivative φ̇ 0 of the deflection angle φ of the pendulum movement. Again, the consideration is readily possible because the equation of motion is universal.

Selbstverständlich sind auch Variationen der Beispiele 5 bis 7 möglich. Insbesondere (Beispiele 8 bis 10 - FIG 10) ist es möglich, dass die Seilgeschwindigkeit zwischen dem Grenzort x1 und dem Zielort x2 nicht konstant gehalten wird, sondern um eine mittlere Seilgeschwindigkeit oszilliert. Die zugehörige Oszillationsfrequenz sollte jedoch derart bestimmt sein, dass in dem Zeitraum, welchen der Lastaufhängepunkt 2 zum Verfahren vom Grenzort x1 zum Zielort x2 benötigt, mindestens drei vollständige Oszillationen der Seilgeschwindigkeit ausgeführt werden.Of course, variations of Examples 5 to 7 are possible. In particular (Examples 8 to 10) FIG. 10 ), it is possible that the rope speed between the border location x1 and the destination x2 is not kept constant, but oscillates by an average rope speed. However, the associated oscillation frequency should be determined so that at least three complete oscillations of the cable speed are performed in the period required by the load suspension point 2 to move from the boundary location x1 to the destination x2.

Es ist möglich, die erfindungsgemäße Vorgehensweise rein gesteuert auszuführen. Beispielsweise kann in manchen Fällen (beispielsweise beim Umschlagen von Containern) ohne weiteres davon ausgegangen werden, dass beim Aufnehmen eines Containers mittels eines Spreaders (in diesem Fall ist die Last 6 der Spreader mit dem Container) und beim Abheben des Spreaders von einem abgesetzten Container (in diesem Fall ist die Last 6 der Spreader allein) der Pendelzustand zunächst ruhend ist. Alternativ zu einer Steuerung ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 7 eine Regelung realisiert. In diesem Fall erfasst die Steuereinrichtung 7 während des Verfahrens des Lastaufhängepunkts 2 kontinuierlich den Auslenkwinkel ϕ der Pendelbewegung und/oder die zeitliche Ableitung ϕ̇ des Auslenkwinkels ϕ der Pendelbewegung. Dadurch ist die Steuereinrichtung 7 in der Lage, in dem Fall, dass der zeitliche Verlauf der Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts 2 gegeben ist, den zeitlichen Verlauf der Seillänge L kontinuierlich - also in Echtzeit - zu bestimmen. Ebenso ist die Steuereinrichtung 7 in dem Fall, dass der zeitliche Verlauf der Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts 2 nicht gegeben ist, in der Lage den zeitlichen Verlauf der Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts 2 und den zeitlichen Verlauf der Seillänge L kontinuierlich - also in Echtzeit - zu bestimmen. Eine Regelung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn das Anfahren des Lastaufhängepunkts 2 aus dem Stillstand manuell erfolgt und sodann in ein automatisiertes Verfahren zum Zielort x2 übergegangen wird.It is possible to carry out the procedure according to the invention in a purely controlled manner. For example, in some cases (for example, when handling containers) it can readily be assumed that when picking up a container by means of a spreader (in this case, the load 6 of the spreader with the container) and lifting the spreader from a remote container ( in this case, the load 6 of the spreader alone), the pendulum state is initially at rest. As an alternative to a control, it is possible that the control device 7 realizes a control. In this case, during the process of the load suspension point 2, the control device 7 continuously detects the deflection angle φ of the pendulum movement and / or the time derivative φ̇ of the deflection angle φ of the pendulum movement. Thereby, the control device 7 is able, in the case that the time course of the movement of the load suspension point 2 is given to determine the time course of the rope length L continuously - ie in real time. Likewise, the control device 7 in the case that the time course of the movement of the load suspension point 2 is not given, able to determine the time course of the movement of the load suspension point 2 and the time course of the rope length L continuously - ie in real time. A regulation is particularly useful if the start of the load suspension point 2 takes place manually from standstill and then transferred to an automated process to destination x2.

Die Verfahrbewegungen des Lastaufhängepunkts 2 und die Bestimmung der Seillänge L können unter Verwendung der Bewegungsgleichung ebenso mittels Verfahren der mathematischen Optimierung berechnet werden. In diesem Fall sucht ein numerischer Algorithmus nach einem vorgegebenen Optimierungskriterium (beispielsweise zeitoptimal oder energieoptimal) und unter Berücksichtigung von Randbedingungen wie beispielsweise maximal möglichen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen, zu umfahrenden Hindernissen und dergleichen mehr die beste Lösung.The traversing movements of the load suspension point 2 and the determination of the rope length L can also be calculated using the equation of motion using mathematical optimization methods. In this case, a numerical algorithm searches for the best solution according to a predetermined optimization criterion (for example, time-optimal or energy-optimal) and taking into account boundary conditions such as maximum possible speeds and accelerations, obstacles to be avoided, and the like.

Die entsprechende Erfassungseinrichtung 13 zur Erfassung des Pendelzustands der Last 6, also von Daten, die für den Auslenkwinkel ϕ des Seilsystems 5 und/oder mindestens eine zeitliche Ableitung ϕ̇ des Auslenkwinkels ϕ - beispielsweise die Winkelgeschwindigkeit oder die Winkelbeschleunigung - charakteristisch sind, kann nach Bedarf ausgebildet sein. Beispielsweise können gemäß der Darstellung in den FIG 1 und 2 mittels ortsfester Kameras Bilder erfasst werden, durch deren Auswertung der Auslenkwinkel ϕ und/oder dessen zeitliche Ableitung ϕ̇ ermittelt werden können. Alternativ ist es möglich, mittels einer auf der Laufkatze 3 angeordneten Kamera ein nach unten gerichtetes Bild zu erfassen und durch dessen Auswertung den Auslenkwinkel ϕ und/oder dessen zeitliche Ableitung ϕ̇ zu ermitteln. Weiterhin ist es möglich, eine Kraft zu erfassen, die auf die Laufkatze 3 wirkt, und diese Kraft im Sinne einer entsprechenden Auswertung zu verarbeiten. Die letztgenannte Vorgehensweise ist insbesondere dann möglich, wenn die vertikale Ebene 11 parallel zur Verfahrrichtung der Laufkatze 3 verläuft. Welche Vorgehensweise konkret ergriffen wird, ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung von untergeordneter Bedeutung. Entscheidend ist lediglich, dass anhand der erfassten Daten der Auslenkwinkel ϕ und/oder dessen zeitliche Ableitung ϕ̇ ermittelt werden können.The corresponding detection device 13 for detecting the pendulum state of the load 6, that is, data that is characteristic of the deflection angle φ of the cable system 5 and / or at least a time derivative φ̇ of the deflection angle φ - for example, the angular velocity or the angular acceleration - can be formed as needed be. For example, as shown in FIGS 1 and 2 By means of stationary cameras, images are acquired, by the evaluation of which the deflection angle φ and / or its time derivative φ̇ can be determined. Alternatively, it is possible to detect a downwardly directed image by means of a camera arranged on the trolley 3 and to determine the deflection angle φ and / or its time derivative φ̇ by its evaluation. Furthermore, it is possible to detect a force acting on the trolley 3, and to process this force in the sense of a corresponding evaluation. The last-mentioned approach is possible in particular when the vertical plane 11 runs parallel to the direction of travel of the trolley 3. Which procedure is taken concretely is of minor importance in the context of the present invention. It is only decisive that the deflection angle φ and / or its time derivative φ̇ can be determined on the basis of the acquired data.

In dem Fall, dass der Steuereinrichtung 7 der zeitliche Verlauf der Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts 2 vorgegeben ist, ist es möglich, dass ein einmal vorgegebener zeitlicher Verlauf nicht mehr geändert werden kann. Alternativ ist es möglich, dass der zeitliche Verlauf - beispielsweise aufgrund einer entsprechenden Eingabe durch den Benutzer 12 (siehe ebenfalls FIG 1 und 2) - während des Verfahrens des Lastaufhängepunkts 2 geändert wird. In diesem Fall bestimmt die Steuereinrichtung 7 den zeitlichen Verlauf der Seillänge L unter Berücksichtigung der geänderten Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts 2 neu.In the event that the control device 7, the temporal course of the movement of the load suspension point 2 is predetermined, it is possible that a once predetermined timing can not be changed. Alternatively, it is possible that the time course - for example, due to a corresponding input by the user 12 (see also 1 and 2 ) - is changed during the process of the load suspension point 2. In this case, the control device 7 determines the time course of the rope length L, taking into account the changed movement of the load suspension point 2 new.

Je nach Zeitpunkt und Ausmaß einer Änderung der Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts 2 kann es im Einzelfall geschehen, dass im Rahmen der Möglichkeiten (beispielsweise der maximal möglichen Seilgeschwindigkeit und der verbleibenden Zeit) das erfindungsgemäße Verfahren nicht mehr ausgeführt werden kann. In diesem Fall bestimmt die Steuereinrichtung 7 den zeitlichen Verlauf der Seillänge L derart, dass der definierte Endwert ϕ1, ϕ̇1 des Auslenkwinkel ϕ und der zeitlichen Ableitung ϕ̇ des Auslenkwinkels ϕ so weit wie möglich angenähert werden. Insbesondere für den Fall, dass sowohl der definierte Endwert ϕ1 des Auslenkwinkels ϕ als auch der definierte Endwert ϕ̇1 der zeitlichen Ableitung ϕ̇ des Auslenkwinkels ϕ Null sind, bestimmt die Steuereinrichtung 7 in einem derartigen Fall den zeitlichen Verlauf der Seillänge L derart, dass die Energie der nicht mehr zu vermeidenden Restpendelbewegung möglichst gering ist.Depending on the time and extent of a change in the movement of the load suspension point 2, it may happen in individual cases that the method according to the invention can no longer be carried out within the scope of the possibilities (for example the maximum possible cable speed and the remaining time). In this case, the control device 7 determines the time profile of the cable length L such that the defined final value φ1, φ̇ 1 of the deflection angle φ and the time derivative φ̇ of the deflection angle φ are approximated as far as possible. In particular, in the event that both the defined final value φ1 of the deflection angle φ and the defined final value φ̇ 1 of the time derivative φ̇ of the deflection angle φ are zero, the control device 7 determines in such a case, the time course of the rope length L such that the energy the unavoidable residual pendulum movement is as low as possible.

Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung somit folgenden Sachverhalt:

• Eine Last 6 ist über ein Seilsystem 5 eines Krans 1 an einem Lastaufhängepunkt 2 aufgehängt. Eine Steuereinrichtung 7 verfährt durch Ansteuern eines Antriebs 3', 5' den Lastaufhängepunkt 2 zu einem Zielort x2. Die Steuereinrichtung 7 stellt während des Verfahrens des Lastaufhängepunkts 2 durch Ansteuern eines Hubwerks 5' eine Seillänge L des Seilsystems 5 ein.

In summary, the present invention thus relates to the following facts:

• A load 6 is suspended via a cable system 5 of a crane 1 at a load suspension point 2. A control device 7 moves by driving a drive 3 ', 5' the load suspension point 2 to a destination x2. The control device 7 sets during the process of the load suspension point 2 by driving a hoist 5 'a rope length L of the cable system 5 a.

Der Steuereinrichtung 7 sind eine anfängliche Seillänge L0, eine am Zielort x2 zu erreichende Ziel-Seillänge L1 sowie ein anfänglicher Auslenkwinkel ϕ0 einer Pendelbewegung, welche die Last 6 während des Verfahrens des Lastaufhängepunkts 2 zum Zielort x2 in einer den Lastaufhängepunkt 2 enthaltenden vertikalen Ebene 11 um den Lastaufhängepunkt 2 ausführt, und/oder eine anfängliche Ableitung ϕ̇ des Auslenkwinkels ϕ der Pendelbewegung gegeben. Die Steuereinrichtung 7 ermittelt bei gegebenem zeitlichem Verlauf der Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts 2 einen zeitlichen Verlauf der Seillänge L und stellt die Seillänge L entsprechend dem ermittelten zeitlichen Verlauf ein. Die Ermittlung erfolgt derart, dass am Zielort x2 der Auslenkwinkel ϕ der Pendelbewegung und/oder die zeitliche Ableitung ϕ̇ des Auslenkwinkels ϕ der Pendelbewegung einen definierten Endwert ϕ1, ϕ̇1 annehmen.The control means 7 are an initial rope length L0, a target rope length L1 to be reached at the destination x2 and an initial deflection angle φ0 of a pendulum movement which the load 6 moves during the process of the load suspension point 2 to the destination x2 in a vertical plane 11 containing the load suspension point 2 performs the load suspension point 2, and / or given an initial derivative φ̇ of the deflection angle φ of the pendulum motion. The control device 7 determines at a given time course of the movement of the load suspension point 2 a time course of the rope length L and adjusts the rope length L according to the determined time course. The determination is made such that at the destination x2 the deflection angle φ of the pendulum movement and / or the time derivative φ̇ of the deflection angle φ of the pendulum motion assume a defined final value φ1, φ̇1 .

Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren direkt in die Kransteuerung integriert werden. In der Kransteuerung sind alle erforderlichen Anlagenparameter und Sensorinformationen bekannt. Vor allem aber kann die Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts 2 in erheblichem Umfang unabhängig von einer dadurch bewirkten Pendelbewegung der Last 6 bestimmt werden. Ein Pendeln der Last 6 während des Verfahrens des Lastaufhängepunkts 2 kann hingenommen werden. Es muss lediglich dafür gesorgt werden, dass am Endpunkt der Verfahrbewegung des Lastaufhängepunkts 2, also am Zielort x2, der gewünschte Pendelzustand erreicht wird. Dies kann durch Einstellen der Seillänge L während des Verfahrens des Lastaufhängepunkts 2 erreicht werden.The present invention has many advantages. In particular, the method according to the invention can be integrated directly into the crane control. All required system parameters and sensor information are known in the crane control. Above all, however, the traversing movement of the load suspension point 2 can be determined to a considerable extent independently of a pendulum movement of the load 6 caused thereby. An oscillation of the load 6 during the process of the load suspension point 2 can be accepted. It only has to be ensured that the desired pendulum state is reached at the end point of the movement of the load suspension point 2, that is to say at the destination x2. This can be achieved by adjusting the rope length L during the process of the load suspension point 2.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, gemäß den Ansprüchen, zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be made by those skilled in the art can be derived without departing from the scope of the invention, as claimed.

Claims (13)

1. Method of moving a load (6) by means of a crane (1), wherein the load (6) is suspended at a load suspension point (2) of the crane (1) via a cable system (5) of the crane (1),

   - wherein a control device (7) of the crane (1) moves the load suspension point (2) to a destination (x2) by actuating a drive (3', 1'),

   - wherein during the travel of the load suspension point (2) the control device (7) adjusts a cable length (L) of the cable system (5) by actuating a hoisting mechanism (5'),

   - wherein the control device (7) is given an initial cable length (L0), a target cable length (L1) to be achieved at the destination (x2) and an initial deflection angle (ϕ0) of an oscillating motion which the load (6) executes about the load suspension point (2) during the travel of the load suspension point (2) to the destination (x2) on a vertical plane (11) containing the load suspension point (2), and/or an initial derivative (ϕ̇0) of the deflection angle (ϕ) of the oscillating motion and

   - wherein for a given time characteristic of the travel of the load suspension point (2) the control device (7) determines and adjusts a time characteristic of the cable length (L) such that at the destination (x2) the deflection angle (ϕ) of the oscillating motion and/or a time derivative (ϕ̇) of the deflection angle (ϕ) of the oscillating motion assume a defined final value (ϕ1, ϕ̇1).
2. Method according to claim 1,
   characterised in that
   the defined final value (ϕ1) of the deflection angle (ϕ) of the oscillating motion is zero and/or the defined final value (ϕ̇1) of the time derivative (ϕ̇) of the deflection angle (ϕ) of the oscillating motion is zero or the maximum.
3. Method according to claim 1 or 2,
   characterised in that

   - the control device (7) is additionally given a cable velocity at which the cable length (L) is to be increased upstream of the destination (x2),

   - on the basis of the time characteristic of the travel of the load suspension point (2), the initial cable length (L0), the target cable length (L1) and the cable velocity the control device (7) determines a limit point (x1),

   - on reaching the limit point (x1) the control device (7) increases the cable length (L) at the cable velocity to the target cable length (L1),

   - on the basis of the time characteristic of the travel of the load suspension point (2) from the limit point (x1) to the destination (x2), the cable velocity, the target cable length (L1) and the defined final value (ϕ1) of the deflection angle (ϕ) and/or of the defined final value (ϕ̇1) of the time derivative (ϕ̇) of the deflection angle (ϕ) for the limit point (x1) the control device (7) determines an intermediate value of the deflection angle (ϕ) and/or the time derivative (ϕ̇) of the deflection angle (ϕ) and

   - on the basis of the time characteristic of the travel of the load suspension point (2) up to the limit point (x1), the initial cable length (L0), the initial deflection angle (ϕ0) of the oscillating motion and/or the initial derivative (ϕ̇0) of the deflection angle (ϕ) of the oscillating motion the control device (7) determines the time characteristic of the cable length (L) until reaching the limit point (x1), such that at the limit point (x1) the deflection angle (ϕ) of the oscillating motion and/or the time derivative (ϕ̇) of the deflection angle (ϕ) of the oscillating motion assume the intermediate value determined.
4. Method according to claim 1 or 2,
   characterised in that

   - on the basis of the time characteristic of the travel of the load suspension point (2), the initial cable length (L0), the target cable length (L1), the initial deflection angle (ϕ0) of the oscillating motion and/or the initial time derivative (ϕ̇0) of the deflection angle (ϕ) of the oscillating motion the control device (7) determines a limit point (x1),

   - the control device (7), as from the limit point (x1), increases the cable length (L) either at an average cable velocity or at a cable velocity oscillating around the average cable velocity,

   - the average cable velocity is given by the difference between the target cable length (L1) and the initial cable length (L0), divided by the time required to move the load suspension point (2) from the limit point (x1) to the destination (x2) and

   - the control device (7) determines the limit point (x1) such that at the destination (x2) the deflection angle (ϕ) of the oscillating motion and/or the time derivative (ϕ̇) of the deflection angle (ϕ) of the oscillating motion assume the defined final value (ϕ1, ϕ̇1).
5. Method according to one of the above claims,
   characterised in that
   the load (6) initially hangs beneath the load suspension point (2) at an initial location (x0) of the travel of the load suspension point (2) without oscillation, the control device (7) accelerates the load suspension point (2) by actuating the drive (3', 1') starting from the initial location (x0) at a predetermined acceleration to the destination (x2) until the load suspension point (2) is travelling at a predetermined velocity (v), the control device (7) then reduces the acceleration to zero, and the control device (7) determines the initial deflection angle (ϕ0) of the oscillating motion and/or the initial derivative (ϕ̇0) of the deflection angle (ϕ) of the oscillating motion on the basis of the predetermined acceleration and the predetermined velocity as well as the cable length (L) during the acceleration.
6. Method according to claim 5,
   characterised in that
   the control device (7) reduces the cable length (L) to the initial cable length (L0) during the acceleration of the load suspension point (2) by actuating the hoisting mechanism (5'), and the control device (7) takes account of the reduction of the cable length (L) when determining the initial deflection angle (ϕ0) of the oscillating motion and/or the initial derivative (ϕ̇0) of the deflection angle (ϕ) of the oscillating motion.
7. Method according to one of the above claims,
   characterised in that
   the control device (7) continuously records, during the travel of the load suspension point (2), the deflection angle (ϕ) of the oscillating motion and/or the time derivative (ϕ̇) of the deflection angle (ϕ) of the oscillating motion, and the control device (7) continuously determines the time characteristic of the cable length (L).
8. Method according to one of claims 1 to 7,
   characterised in that
   the load suspension point (2) can travel in a direction of travel on a jib (4) of the crane (1) by means of a trolley (3), and the vertical plane (11) to which the oscillating motion of the load (6) relates extends parallel to the direction of travel.
9. Method according to one of claims 1 to 7,
   characterised in that
   the load suspension point (2) can travel in a direction of travel on a jib (4) of the crane (1) by means of a trolley (3), in addition the crane (1) as a whole can travel orthogonally to the direction of travel of the trolley (3), and the vertical plane (11) to which the oscillating motion of the load (6) relates extends orthogonally to the direction of travel.
10. Method according to one of the above claims,
    characterised in that
    the time characteristic of the travel of the load suspension point (2) is modified during the travel of the load suspension point (2), and the control device (7) determines the time characteristic of the cable length (L) afresh, taking into account the modified travel of the load suspension point (2).
11. Computer program, wherein the computer program comprises machine code (9) which can be executed by a control device (7) for a crane (1), wherein the execution of the machine code (9) by the control device (7) causes the control device (7) to operate the crane (1) in accordance with a method according to one of the above claims.
12. Control device for a crane (1), wherein the control device is programmed with a computer program (8) according to claim 11.
13. Crane,

    - wherein the crane has a load suspension point (2) at which a load (6) is suspended via a cable system (5) of the crane,

    - wherein the crane has at least one drive (3', 1'), by means of which the load suspension point (2) can travel in a direction of travel,

    - wherein the crane has a hoisting mechanism (5'), by means of which a cable length (L) of the cable system (5) can be adjusted,

    - wherein the crane has a control device (7) which is embodied in accordance with claim 12.

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