SE464192B - System foer styrning av foeretraedesvis en bom i en hydraulisk lyftkran - Google Patents

Description

464 192 2 manöverorgan genom direkt reglering av manöverorganens ventilrörelser på bas av börvärdet för bommens hastighet och bommens belastningssignal, samt genom bortfiltrering av sådana börvärden för bommens hastighet, enligt vilka ventilrörelsehastigheten överskrider ett pâ förhand bestämt värde.

I styrsystemet enligt uppfinningen är de av lastens accelerationer förorsakade dynamiska belastningarna minskade, genom att för snabbt öppnande och stängande av styrventilerna förhindras samt genom att lyftkranens rörelsehastigheter minskas, i synnerhet vid stora belastningar. Filtrering av förarens styrrörelser minskar accelerationerna, dämpar skadlig inverkan av felaktiga rörelser och förbättrar styregenskaperna. Tack vare mindre dynamis- ka spänningssvängningar är det möjligt att öka lyftkranens lyftkapacitet, förbättra styregenskaperna, öka bomkonstruktionernas hållbarhet eller göra konstruktionerna lättare.

Hydraulventilerna styrs elektriskt. Den av föraren styrbara oljeströmmen regleras, genom att den elektriska styrningssignalen begränsas på bas av belastningsvärden. Härvid regleras oljans volymström med samma ventil, med vilken lyftkranen i övrigt styrs. Fördelen med detta arrangemang ligger i att antalet hydraulkomponenter inte behöver ökas från det nuvarande.

Lyftkranens hastighetsregleringssystem kan med fördel uppbyggas t ex pâ följande sätt.

Systemet omfattar en programmerbar digital regleringsenhet, som reglerar maximihastigheten på bas av information, som erhålles från belastningsgiva- ren. Regleringsenheten omfattar även en digital filterdel, som övervakar styrspakarnas rörelsehastigheter och filtrerar bort alltför stora frekvenser samt utför accelerationer och retardationer stegvis. Regleringsenhetens alla styr- och övervakningsfunktioner kan programmeras skilt för lyftkran och manöverorgan.

I det följande skall uppfinningen beskrivas i detalj under hänvisning till närslutna ritning.

Figur 1 visar en lyftkran sedd från sidan.

Figur 2 visar styrsystemets principschema.

Figur 3 visar ett blockdiagram av en elektronisk styrenhet.

Figur 4 visar ett blockdiagram av ett i styrenheten ingående, i program- minnet placerat fördelaktigt programexempel.

Figur 5 visar ett exempel på ett samband mellan tryck och hastighet.

Den som exempel visade lyftkranen enligt figur 1 uppvisar en bas 1, en pelare 2, en lyftbom 3, en förflyttningsbom 4 och dennas förlängning 5, en gripare 6, en lyftcylinder 7 och en förflyttningscylinder 8.

Lyftkranens börda belastar mest pelaren 2 och lyftcylindern 7, på grund 3 464 192 av viiket åtminstone en i systemet ingående beïastningsgivare med fördei piaceras antingen i samband med peiaren e11er iyftcyiindern. Beiastningsgiva- ren kan t ex mäta det i iyftcyiindern eiïer i dess matarsiang rådande trycket, e11er en mätgivare av spänning kan fästas i peiarens yta.

För ändamåiet iämpiiga givare finns det gott om; det är inte nödvändigt att i detaij beskriva deras konstruktion och funktion i detta sammanhang.

I figur 2 betecknar biocket 9 en eiektronisk regieringsenhet, bïocket 10 ett styrventiisystem och bïocket 11 styrbara manöverorgan (hydrauicyiindrar).

Pilen 12 visar en matariedning för en strömkäiia, piien 13 av föraren givna börvärden för hastigheterna, piien 14 belastningsdata, piien 15 en styrsignai för en ventii samt piiarna 16 och 17 oijeströmning.

I figur 3 betecknar hänvisningssiffran 18 en beïastningsgivare, från viika erhâiies en spänningssignai 19, som konverteras i en ana1og-digita1om- vandiare 20 ti11 digitaiform för en mikroprocessor 21. Hastighetsbörvärden 23, som erhåiies från en styrningspotentiometer 22 konverteras också i A/D-omvandiaren 20 ti11 digitaiform för ovannämnda mikroprocessor 21. Pâ bas av hastighetsbörvärdena och beiastningssignaien utför mikroprocessorn 21 en regierings- och fiitreringskaikyi av hastighetsbörvärdena i eniighet med ett i ett bestående minne 24 befintiigt styrprogram. De bearbetade hastighets- börvärdena 25 sänds ti11 styrventi1er 26 från en serieöverföringsstyrning 27. Ventiiens styrstorhet kan även vara en anaiog eiektrisk signai, varvid man istäiiet för en serieöverföringsstyrning använder en D/A-omvandïare.

I det föijande skaiï en fördeiaktig utföringsform beskrivas närmare.

Systemet uppvisar en digitait styrbar styrventii, styreiektronik, eiektriska styrspakar samt en trvckgivare.

Vid förarsitsen är två styrspakar fästa, av vilka man med vardera kan styra tre manöverorgan (hydraulcyïindrar) antingen samtidigt e11er skiit. I styrspaken har anordnats tre potentiometrar så, att då man svänger spaken bringas tvâ av potentiometrarna från sin meiianstäiining ti11 nâgondera sidan och då man trycker på i spaken pïacerade tryckknappar förskjutes den tredje potentiometern. A11a potentiometrarna är paralielikoppïade ti11 en 5 V iikspänning, varvid man erhålïer som utgångsspänning 2,5 V, då respektive potentiometer är i mittiäge. Härigenom erhåiier man aïitså sammaniagt sex stycken utgângsspänningar från styrspaken, viïka varierar meïian 0 V och 5 V beroende på styrspakarnas respektive ïäge. Då utgångsspänningen är mindre än 2,5 V, förskjuts hydrauïcyiindern inåt, och då spänningen är större än 2,5 V, förskjuts hydrauicyiindern utåt, d v s dess iängd växer. Då spänningen är 2,5 V, är cyiindern oröriig. Ju närmare 0 V e11er 5 V respektive utgångs- spänning är, desto större hastighetsbörvärde får ifrågavarande manöverorgan. 464 192 4 Ovannämnda styrspänningar är kopplade till styrenheten, i vilken upp- gifterna bearbetas och behandlas samt sänds vidare till styrventilen. Styren- heten omfattar bl a en mikroprocessor, en A/D-omvandlare, ett programminne, ett arbetsminne, en serieöverföringsstyrning och en oscillatorkristall.

Programminnet är ett läsminne (Read Only Memory), som programmeras med en separat programmeringsanordning. Programminnets data bevaras över elavbrott.

Styrprogrammet är en ändlös programslinga, som genomgås många gånger i sekun- den, då anordningen är i funktion.

Ett blockdiagram för ett i programminnet lagrat program visas i figur 4.

Då spänningen kopplas till styrenheten, börjar processorn utföra det i programminnet lagrade programmet. Först utförs för avbrottsstyrning och serieöverföringsstyrning nödvändiga inledande operationer, genom att vissa stavelser skrivs i de ovannämnda styrningarnas register 30. Registren är belägna i ett s k läs/skrivminne (Random Access Memory), vars data försvinner vid ett eventuellt elavbrott.

Utförandet av den egentliga programslingan börjar med läsning av styr- signalerna. Dessa styrsignaler är de från styrspakarna kommande styrspänning- arna (sex stycken) och den från tryckgivaren kommande spänningen. Som tryck- givare används en givare av trâdtöjningstyp, vars maximiutgång är 100 mV med en 10 V matarspänning, varvid trycksignalen förstärks före A/D-omvandlaren till en nivå 0 - 5 V. I A/D-omvandlaren omvandlas de styrsignalerna mot- svarande spänningarna till digital form (0-255 decimaler) 31. Efter detta filtreras trycksignalen så, att man erhåller den genomsnittliga trycknivân, som verkar i lyftcylindern, vilken nivå inte uppvisar av lastens svängningar orsakade trycktoppar. Medel st filtreringen förhindras styrsystemet att hamna i resonans med lastens svängningar 32, För filtreringen används en matematisk algoritm, i vilken ett nytt filtrerat värde erhålles genom att addera skill- naden mellan riktvärdet och det föregående filtrerade värdet till det föregå- ende filtrerade värdet, multiplicerat med en viss parameter, d v s enligt en formel X2 = X1 + a * (0-X1), vari X1 = det föregående filtrerade värdet, X2 = det nya filtrerade värdet, a = parametern, 0 = riktvärdet. Genom att ändra på parametern a åstadkommes den önskade filtreringsfunktionen. I praktiken åstadkommer filtreringen, att det nya filtrerade värdet X2 når riktvärdet 0 stegvis, d v s under en viss, för filtret specifik stigtid.

I det följande skedet filtreras även de från styrspakarna erhållna styrsignalerna med ovannämnda algoritm 33. Filtreringsparametrarna för de olika styrsignalerna kan väljas lämpliga för olika lyftkranar. Medelst filtrering av styrsignalerna minskar man de önskade styrventilernas öppnings- och slutningshastigheter och genom detta manöverorganens och lastens accele- 5 464 192 rationer och retardationer.

Reglering av ett separat manöverorgans rörelsehastighet utförs på bas av en trycksignal 34. Styrprogrammet ökar manöverorganets största tillåtna hastighet, då trycksignalen minskar, och minskar hastigheten, då trycksig- nalen växer, t ex i enlighet med den i figur 5 visade grafiska funktionen.

Trycksignalens inverkan på manöverorganens maximirörelsehastighet kan variera för olika manöverorgan.

Styrsignalerna, som i början mätts från styrspakarna, är på bas av lyftkranens styr- och belastningstillstånd bearbetade att sändas till styr- ventilerna. I slutet av programslingan sänds styrsignalerna via serieöver- föringsstyrningen till ventilerna 35. Som styrventil används en ventil, som kan styras med serieformad digitalstyrning. Styrsignalerna tolkas och ven- tilen regleras till önskat läge i själva ventilen. Lyftkranen omfattar vanligen flera ¿yrventiler för olika rörelser, vilka ventiler, för uppnâende av enkelhet, betecknats endast med punkter 25 i figur 3. Såsom framgår ur figur 3 kan alla de nödvändiga ventilernas funktion ändras till önskad funktion för olika manöverorgan och lyftkranar genom att ändra på styr- programmet.

Claims (4)

464 192 s Patentkrav

1. System för styrning av företrädesvis en bom i en hydraulisk lyftkran, varvid lyftkranen är försedd med åtminstone en belastningsgivare, pâ bas av vars mâtningsdata bommens hastighet regleras så, att bommens största tillåtna hastighet ökar, då belastningen minskar, och minskar då belastningen ökar, k ä n n e t e c k n a t därav, att för att minska lyftkranens dynamiska belastningar styrs oljeströmningen i kranens manöverorgan genom direkt reglering av manöverorganens ventilrörelser pâ bas av börvârdet för bommens hastighet (13) och bommens belastningssignal (14), samt genom bortfiltrering av sådana börvärden för bommens hastighet, enligt vilka ventilrörelse- hastigheten överskrider ett pâ förhand bestämt värde.

2. System enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att de hydrauliska ventilerna styrs elektriskt och att den av föraren styrbara oljeströmmen regleras genom att den elektriska styrsignalen begränsas pâ bas av belastningsvärden.

3. System enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att oljans volymström regleras med samma ventil, med vilken lyftkranen i övrigt styrs.

4. System enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att det omfattar en programmerbar, företrädesvis digital regleringsenhet för regle- rande av maximihastigheten, vilken regleringsenhet uppvisar en företrädesvis likaså digital filterdel för övervakning av styrspakarnas rörelsehastighet och för bortfiltrering av alltför stora frekvenser. w