NL193537C - Inrichting voor het in een gewenste hoekstand oriënteren van een kraanlast. - Google Patents

Description

1 193537

Inrichting voor het in een gewenste hoekstand oriënteren van een kraanlast

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het in een gewenste hoekstand oriënteren van een kraanlast, omvattende: een huis, middelen om het huis scharnierbaar aan een kraankabel of -arm op te 5 hangen, middelen om een last m vaste oriëntatie ten opzichte van het huis aan het huis op te hangen, een in het huis gelagerd vliegwiel en een motor om het vliegwiel in ten minste één draairichting te roteren.

In de bouw wordt veel gebruik gemaakt van pakketten bakstenen bestaande uit vier of acht elk uit vijftig stenen samengestelde happen. Een dergelijk pakket wordt door een kraan naar een plaats op een steiger gevoerd. Gewoonlijk is de beschikbare ruimte tussen de steigerpijpen smal en kan het bakstenenpakket 10 slechts de gewenste plaats bereiken door het in een bepaalde richting te oriënteren, waarbij de lengterichting van het pakket samenvalt met de breedte van de beschikbare ruimte. Als dit oriënteren met de hand gebeurt, wat nog steeds gebruikelijk is, is dit een gevaarlijk en zwaar karwei. Het probleem doet zich ook voor bij het oriënteren van andere voorwerpen zoals betonmolens, wapeningsmatten en dergelijke.

Een inrichting van het In de aanhef genoemde soort is beschreven in het Oostduitse octrooischrift 15 133 315.

Met de uitvinding wordt beoogd bij een dergelijke inrichting een hulpmiddel te verschaffen waarmee het in een gewenste hoekstand oriënteren van kraanlasten geheel automatisch kan plaats vinden.

Volgens de uitvinding is de inrichting hiertoe gekenmerkt, door middelen om de hoekstand van het huis in het horizontale vlak ten opzichte van een vastgestelde richting vast te stellen, geheugenmiddelen om een 20 ingestelde hoekstand van het huis te onthouden, en een microprocessor die zodanig is geprogrammeerd dat op basis van de gegevens uit het geheugen de ingestelde hoekstand van het huis door bediening van de motor kan worden teruggevonden.

Zowel de hoekstand van de startpositie als de hoekstand van de gewenste eindpositie worden in het geheugen opgenomen.

25 In feite worden steeds gemeten de actuele hoekstand van het huis ten opzichte van een referentie-richting (bijvoorbeeld het magnetische noorden, een vaste gyroscooprichting of een elektromagnetisch signaal), de stroomsterkte door de rotorwikkelingen van de motor, het actuele toerental van het vliegwiel en de actuele accuspanning. Indien lasten van verschillende massa moeten worden verplaatst, kan het voor het op de gewenste wijze presenteren van de kraanlast nodig zijn om het massatraagheidsmoment van de 30 kraanlast vast te stellen (bijvoorbeeld uit het uitgeoefende moment en de daaruit voortvloeiende versnelling).

De uitvinding zal nu aan de hand van de tekening nader worden toegelicht.

Hierin toont: - figuur 1 een zijaanzicht van de inrichting volgens de uitvinding, en 35 - figuur 2 een bovenaanzicht van die inrichting.

De weergegeven inrichting omvat een huis 1 dat via een axiaal lager 2 aan een kraanarm of kraankabel 3 is opgehangen. Een zogenaamde steenklem 4 (of ander orgaan om een last op te pakken) is om een horizontale as scharnierbaar maar voorts in vaste oriëntatie ten opzichte van het huis 1 met het huis 1 40 verbonden. Met behulp van deze steenklem kan een pakket stenen 5 worden opgetild.

in het huis 1 bevinden zich een elektromotor 6, een accu 7 en een door de motor 6 aan te drijven vliegwiel 8.

De kraanarm 3 kan worden verplaatst tussen een op de grond liggende voorraad stenen 9 en een smalle plek op een bouwsteiger 10. Een door de steenklem 4 van de voorraad 9 opgepikt pakket stenen dient in 45 een bepaalde oriëntatie op de steiger 10 te worden geplaatst.

De hoekoriëntatie van het huis 1 met steenklem 4 kan worden gewijzigd door versnelling of vertraging van de rotatie van het vliegwiel 8. Deze versnelling en vertraging doet een reactie ontstaan waardoor bij versnelling het huis tegengesteld aan het vliegwiel gaat roteren en bij vertraging de rotatiebeweging van het huis wordt afgeremd.

50 Van belang is dat de inrichting is voorzien van middelen die de hoekstand van het huis 1 met steenklem 4 ten opzichte van een vastgestelde richting, bijvoorbeeld het magnetische noorden of een gyroscooprichting, kan bepalen. Voorts zijn aanwezig een geheugen, middelen voor het in het geheugen invoeren van gegevens zoals de hoekstand bij starten van de positioneerprocedure en de gewenste hoekstand, en een microprocessor die zodanig is geprogrammeerd dat op basis van de gegevens in het geheugen de 55 elektromotor kan worden geregeld opdat door versnelling en vertraging van het vliegwiel het huis 1 met steenklem 4 vanaf de startoriëntatie bij het oppikken van een pakket stenen kan worden gedraaid in de gewenste oriëntatie bij het op een steiger zetten van dat pakket stenen.

193537 2

De eerste maal worden de hoekoriëntaties bij starten en bij het op de steiger zetten door de kraanmachinist in het geheugen gebracht. Daarna vindt de inrichting steeds zijn startoriëntatie en gewenste oriëntatie terug.

Om het toerental van de door de accu 7 gevoede motor 6 te kunnen instellen moet de voedingspanning 5 aan de klemmen van de motor te variëren zijn.

Om het systeem te stabiliseren moet een algoritme worden geïmplementeerd.

Behalve de bovengenoemde hoekoriëntaties van het huis moeten de stroomsterkte door de rotor-wikkelingen van de rotor, de hoeksnelheid van het vliegwiel, de actuele accuspanning, de hoek die het huis met de verticaal maakt en het start- en stopsignaal kunnen worden gemeten.

10 Wanneer door versnellen of vertragen van het vliegwiel op de last een nettomoment wordt uitgeoefend zal het huis met steenklem en last gaan draaien en niet de staalkabel. Dit is het gevolg van de wijze van lagering van het huis aan de staalkabel.

De grootte en de richting van de klemspanning die wordt aangeboden aan de klemmen van de motor kan via een digitale driver ingesteld worden. De aansturing van deze driver geschiedt vanuit de micropro-15 cessor. Om een hoog rendement van de driver te behalen, is gekozen voor pulse wide modulation. Het aansturen van de motor geschiedt met een vaste frequentie. De tijd dat de motor aanblijft, de pulsbreedte, varieert. Bij voldoend hoge schakelfrequentie wordt variatie in de pulsbreedte door de motor ervaren als een variatie in de aangeboden klemspanning. Door de pulsbreedte te variëren kan zo het aangeboden vermogen gestuurd worden.

20 Het activeren van de inrichting zal geschieden vanaf de grond. Een 40 MHz afstandsbediening is voldoende om alle verschillende functies te activeren. Het signaal afkomstig van de afstandsbediening wordt serieel in de microprocessor ingelezen.

De actuele hoek van de belasting moet constant gemeten worden. Daar er geen vaste referentie in de behuizing aanwezig is moet een referentiepunt buiten de oriëntator gebruikt worden. Zoals gezegd kan 25 gebruik worden gemaakt van het magnetische noorden doch ook een gyroscooprichting en een elektromagnetisch signaal behoren tot de mogelijkheden. In geval van toepassing van het magnetische noorden als referentierichting zal de positie van de te draaien last gerelateerd zijn aan dat magnetische noorden. Deze positie is te detecteren met behulp van een ronddraaiende spoel. De lengteas van de spoel ligt in hetzelfde vlak als het aardmagnetische veld. Wanneer de spoel verdraaid wordt verandert de door de spoel omvatte 30 flux en daarmee de in de spoel opgewekte inductiespanning. Op een nuldoorgang van de inductiespanning wordt de maximale hoeveelheid flux omvat. Op dat moment ligt de breedte-as van de spoel loodrecht op een krachtlijn van het aardmagnetische veld. Hiermee is dan het noorden vastgeiegd en kan de oriëntatie van de last bepaald worden.

De stroomsterkte door de rotorwikkelingen van de motor is rechtevenredig met het afgegeven elektrische 35 koppel van de motor. Van belang is dat dit signaal nauwkeurig moet worden gemeten. Dit wordt gerealiseerd door een laag-ohmige precisieweerstand in de rotorleiding. Het spanningverschil over deze weerstand, gemeten met een analoge digitaalconvertor, is rechtevenredig met de te meten stroomsterkte. De meting wordt bijvoorbeeld elke 0,25 seconde tien maal uitgevoerd. Om storingsinvloeden te minimaliseren wordt de grootste en de kleinste gemeten stroomsterkte genegeerd. Van de overige afmetingen wordt het 40 gemiddelde genomen. Deze waarde wordt als samplewaarde aangehouden.

Het actuele toerental van het vliegwiel (dat is ook het toerental van de motor) wordt gemeten door een tandwiel dat gemonteerd is op het vliegwiel. Middels een optisch systeem kan gedetecteerd worden of er een tand van een tandwiel gepasseerd is. Door eenvoudigweg binnen een vastgesteld tijdsinterval te tellen hoeveel tanden van het tandwiel gepasseerd zijn, kan het toerental berekend worden. Om storingsinvloeden 45 te minimaliseren wordt het signaal, afkomstig van het optische detectiesysteem, dertig keer per sample-periode gemeten (sampleperiode is 0,125 sec).

De accuspanning wordt in zowel de actieve toestand (waarbij de inrichting in gebruik is) als in de passieve toestand (waarbij de accu wordt geladen) gemeten via de genoemde analoog/digitaalconvertor. De meting wordt op een zelfde manier uitgemiddeld als bij de stroommeting.

50 Middels een cardanische constructie in het huis van de inrichting kan gedetecteerd worden of de verticale hoek groter is dan een bepaalde hoek, bijvoorbeeld 10°. Middels een druksensor kan worden gedetecteerd of de inrichting belast is. Dit gegeven is van belang indien de inrichting in de veiligheids-toestand gestuurd moet worden.

Bij de regelingen moet onderscheid gemaakt worden tussen de actieve en de passieve toestand. In de 55 passieve toestand, het laden van de accu, heeft de microprocessor tot taak dat de accu volgens de door de leverancier gegeven specificaties opgeladen wordt. In de actieve toestand heeft de microprocessor tot doel de inrichting naar een gewenste oriëntatie te sturen en deze oriëntatie vast te houden.

Claims (2)

3 193537 ln de passieve toestand wordt de accu geladen met een spanningsbron. Het laden geschiedt in twee toestanden: continu laden en druppel laden. Er wordt gestopt met continu laden indien aan één van de volgende voorwaarden voldaan wordt: er is acht uur continu geladen, er is geen continu stijgende accu-spanning en de maximale klemspanning per cel is bereikt. 5 Na het continue laden wordt overgegaan op druppel laden. In deze toestand wordt om de vijf minuten gedurende één minuut de accu opgeladen. Dit dient om de accu op conditie te houden. De regeling in de actieve toestand is in drie subregelingen te onderscheiden: Primaire regeling: deze beïnvloedt de dynamica van de inrichting. De regeling is zodanig gedimensioneerd dat afhankelijk van de aangeboden spanning na een bepaalde tijdsperiode een bepaald constant 10 elektrische koppel afgegeven wordt. Deze tijdsperiode - de settling time - is veel kleiner dan de settling time van het gehele systeem, hierdoor is een snellere reactietijd van het gehele systeem te realiseren. Er kan een constant koppel afgegeven worden totdat het maximaal toelaatbare toerental van het vliegwiel bereikt is. Op dat moment moet het koppel tot nul worden gereduceerd. Secundaire regeling: deze heeft tot taak de last zo snel mogelijk in de gewenste hoekoriëntatie te 15 positioneren. Eenmaal in de gewenste oriëntatie aangekomen, moet de last in die oriëntatie blijven totdat de opdracht gegeven wordt dat de inrichting terug moet keren naar de startpositie. Overkoepelende regeling: deze regeling bepaalt of de oriëntator zich niet in een alarmerende toestand bevindt. De volgende toestanden zijn gedefinieerd: werkgebied: accuspanning groter dan 22 volt; bijna leeg: accuspanning gelegen tussen 20 en 22 volt; leeg: accuspanning kleiner dan 20 volt; de bewegingen van de 20 inrichting zijn niet meer te controleren indien bij een te grote verticale hoek het vliegwiel nog draait. Vanwege deze voor de gebruiker onveilige toestand is het noodzakelijk om het vliegwiel op tijd af te remmen. Er kan geremd worden indien de inrichting niet meer belast wordt. In dat geval steunt de steenklem op de grond. Het reactiekoppel, nodig om af te remmen wordt dan geleverd door de wrijvings-kracht tussen het vliegwiel en de bodem waarop de haak staat. 25

1. Inrichting voor het in een gewenste hoekstand oriënteren van een kraanlast, omvattende: een huis, 30 middelen om het huis schamierbaar aan een kraankabel of -arm op te hangen, middelen om een last in vaste oriëntatie ten opzichte van het huis aan het huis op te hangen, een in het huis gelagerd vliegwiel en een motor om het vliegwiel in ten minste één draairichting te roteren, gekenmerkt door middelen om de hoekstand van het huis in het horizontale vlak ten opzichte van een vastgestelde richting vast te stellen, geheugenmiddelen om een ingestelde hoekstand van het huis te onthouden, en een microprocessor die 35 zodanig is geprogrammeerd dat op basis van de gegevens uit het geheugen de ingestelde hoekstand van het huis door bediening van de motor kan worden teruggevonden.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van middelen voor het vaststellen van het massatraagheidsmoment van de kraanlast. Hierbij 2 bladen tekening