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Dokumentenidentifikation DE3131254C2 20.10.1988
Titel Steuereinrichtung zum Vermeiden eines Seilstraffungszustands bei einer Schleppseilanlage
Anmelder General Electric Co., Schenectady, N.Y., US
Erfinder McCoy jun., Charles Edward, Erie, Pa., US;
Crowgey, James Lawrence, Roanoke, Va., US
Vertreter Schüler, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 6000 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 07.08.1981
DE-Aktenzeichen 3131254
Offenlegungstag 05.08.1982
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 20.10.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.10.1988
IPC-Hauptklasse E02F 3/46
IPC-Nebenklasse E02F 3/48   
Zusammenfassung Das Antiseilstraffungssteuersystem und -verfahren überwachen die Aufwickellänge des Hubseils (14) und des Schleppseils (15) einer Schleppseilanlage (11) und, wenn gewisse voreingestellte Werte überschritten werden, verlangsamt das Steuersystem die Hub- und Schleppseilantriebe, warnt die Bedienungsperson der Schleppseilanlage und stoppt bei Bedarf die Hub- und Schleppseilantriebe. Bei der Ausführung dieser Funktionen vergleicht das Antiseilstraffungssteuersystem das Gesamtausmaß der Hub- und Schleppseilaufwickellänge mit einem voreingestellten Wert der zulässigen Gesamtseilaufwicklung, um eine elliptische Seilstraffungsgrenze unter dem Ausleger der Schleppseilanlage festzusetzen. Die Hub- und Schleppseilaufwickellängensignale (21, 22) werden algebraisch summiert, dann differenziert (23), um eine zeitliche Änderung der Gesamtseilaufwicklung zu gewinnen, die dann benutzt wird, um eine dynamische Seilstraffungsgrenze bereitzustellen, die weiter weg von dem Ausleger ist als es sonst erforderlich ist, wenn die Hub- und Schleppseilgesamtgeschwindigkeit den Wert null hat.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 23 64 194 ist eine derartige Steuereinrichtung bekannt, bei der der Arbeitsbetrieb des Schürfkübels eines Schürfkübelbaggers nach vorhergehender manueller Eingabe bestimmter Sollwerte automatisch durchführbar sein soll. Hierbei sind um den Ausleger Sicherheitsbereiche vorgesehen, die beim Betrieb des Schürfkübelbaggers eingehalten werden und einen Seilstraffungszustand verhindern sollen. Diese Schutzfunktion wird von Schutzgruppen überwacht, die bei Annäherung des Schürfkübels an den Ausleger die Führung des Betriebs des Schürfkübelbaggers in nicht näher erläuterter Weise übernehmen sollen. Bei den Seilstraffungszuständen, die sich beim Betrieb des Schürfkübelbaggers einstellen können, kann grundsätzlich zwischen einem statischen Seilstraffungszustand und einem dynamischen Seilstraffungszustand unterschieden werden. Der statische Seilstraffungszustand tritt auf, wenn das Hubseil und das Schleppseil mit geringer Geschwindigkeit soweit aufgewickelt werden, daß das Werkzeug der Schleppseilanlage durch die Seile mit im wesentlichen entgegengesetzt gerichteten Kräften beaufschlagt wird, was zu erheblichen Biegebeanspruchungen des Auslegers führt. Demgegenüber tritt der dynamische Seilstraffungszustand bei höheren Aufwickelgeschwindigkeiten des Hub- und des Schleppseils auf, bei denen das Werkzeug eine derartige kinetische Energie erhalten kann, daß es auch bei Abbremsung der Hub- und Schleppseilantriebseinrichtungen noch gegen den Auslegerarm schwingen und diesen schwer beschädigen kann. Sowohl der statische als auch der dynamische Seilstraffungszustand können somit zu erheblichen Beschädigungen der Schleppseilanlage führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das sich durch einen sicheren und zuverlässigen Schleppseilanlagenbetrieb auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, mit denen ein statischer Seilstraffungszustand vermieden wird.

Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 2 wird zusätzlich noch ein dynamischer Seilstraffungszustand ausgeschlossen.

In den weiteren Unteransprüchen 3 bis 6 sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 schematische Funktionsdarstellungen einer Schleppseilanlage, bei der die Erfindung anwendbar ist, in Form einer Schleppschaufelbaggeranlage,

Fig. 3 eine Schar von Grenzkurven für verschiedene Hub- und Schleppseilgeschwindigkeiten fünf Sekunden vor einer Auslegerkollision,

Fig. 4 ein Funktionsblockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Steuereinrichtung,

Fig. 5 ein Funktionsblockschaltbild einer Abwandlung der in Fig. 4 gezeigten Steuereinrichtung für gewisse spezielle Arten von Schleppseilanlagen erforderlich ist,

Fig. 6 ein Funktionsblockschaltbild eines gesamten Regelsystems für die Hub- und Schleppseilbewegungssteuerung einer Schleppseilanlage,

Fig. 7, 7a, 7b und 7c ein ausführliches Schaltbild, das die wesentlichen Bestandteile der bevorzugten Ausführungsform der beschriebenen Steuereinrichtung zeigt,

Fig. 8 ein ausführliches Schaltbild einer Seilstraffungsalarm- und -auslöseschaltung sowie einer Hub- und Schleppseilgrenzwertalarm- und -auslöseschaltung, die in Verbindung mit der Steuereinrichtung gemäß Fig. 7 bis 7c benutzt wird,

Fig. 9 ein ausführliches Schaltbild einer Funktionsgeneratorschaltung, die in Verbindung mit der Schaltung gemäß Fig. 7 bis 7c benutzt werden kann und zur Verwendung bei gewissen speziellen Arten von Schleppseilanlagen dient, deren Seilstraffungskennlinien nichtelliptisch sind,

Fig. 9A eine spezielle Seilstraffungskennlinie einer als Beispiel gewählten Schleppseilanlage, die in die Übergangsfunktion des in Fig. 9 gezeigten Funktionsgenerators eingebaut werden kann,

Fig. 10 ein Schaltbild eines Führungsgrößengebers für eine durch eine Bedienungsperson eingestellte Bewegungssteuerung, der bei der Steuereinrichtung verwendbar ist,

Fig. 11 ein ausführliches Schaltbild einer Umwandlungsschaltung zum Umwandeln des Ausgangssignals der Steuereinrichtung gemäß Fig. 7 bis 7c in ein Stromsignal, das bei mit Magnetverstärkern ausgerüsteten Reglern verwendbar ist, und

Fig. 12 ein Diagramm, das typische Ausgangsspannungen von Verstärkern in den Alarm- und Begrenzungsschaltungen während gewisser Antiseilstraffungszustände zeigt.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch eine typische Schleppseilanlage in Form einer Schleppschaufelbaggeranlage sowie die Umgebung, in der diese Anlage benutzt wird. Die Schleppseilanlage besteht aus einer Kabine 11&min;, die auf Schienen oder anderweitig gelagert ist, so daß sie beim Ausbaggern oder bei der Ausführung einer anderen ähnlichen Arbeit von einer Stelle zur anderen über den Boden bewegt werden kann. An dem Grundrahmen der Kabine 11&min; ist ein langer Ausleger 12 befestigt, der beispielsweise Längen bis zu 90 m und darüber haben kann. An einem Ende des Auslegers 12 ist eine Schleppschaufel 13 aufgehängt, die in der vertikalen Richtung durch ein Hubseil 14 angehoben oder abgesenkt werden kann, das sich von der Schaufel 13 aus nach oben, über die Länge des Auslegers 12 und zu einer drehbaren Winde oder Trommel erstreckt, die in der Kabine 11&min; angeordnet ist. Die Trommel wird durch einen Motor angetrieben, um das Hubseil 14 abzuwickeln oder aufzuwickeln und so die Schleppschaufel 13 abzusenken oder anzuheben. Außerdem ist an der Schleppschaufel 13 ein Schleppseil 15 befestigt, das sich ebenfalls zu einer drehbaren Winde oder Trommel in der Kabine 11&min; erstreckt, die durch einen Elektromotor angetrieben wird, so daß das Schleppseil 15 abgewickelt oder aufgewickelt und dadurch die Schleppschaufel 13 von der Kabine 11&min; weg- oder zu der Kabine hinbewegt werden kann.

Das Ausbaggern eines Lochs oder einer Grube erfolgt durch Drehen der Kabine 11&min; und damit des Auslegers 12 bis zu dem gewünschten Winkel und Abwerfen der Schaufel 13 auf den Boden des Loches oder der Grube, das bzw. die auszubaggern ist, anschließendes Einziehen des Schleppseils 15 unter Füllung der Schaufel 13 bis zu einem gewünschten Grad und nachfolgendes Anheben der Schaufel mittels des Hubseils unter Drehung der Kabine zu einer gewünschten Kippstelle. Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnung ist die Schleppseilanlage an einem hohen Punkt auf Bodenniveau neben der Grube, die ausgebaggert wird, angeordnet (der hohe Punkt wird als Böschungsabsatz bezeichnet). In dem oben kurz beschriebenen Zyklus wird die Schleppschaufel 13 abgesenkt, geschleppt, angehoben, zum Entleeren gedreht und dann wieder zurückgedreht. Andere Bewegungsabläufe sind vorstellbar, wenn sich der Schleppschaufelbagger z. B. auf einem Böschungsabsatz unterhalb einer zu entfernenden Bank befindet. Die Anordnung gemäß Fig. 1 dient zur Veranschaulichung einer typischen Situation, in der sich ein Seilstraffungszustand, auf dessen Vermeidung die Erfindung gerichtet ist, einstellen könnte.

Anstelle der in Fig. 1 und 2 gezeigten Schleppseilanlage in Form eines Schleppschaufelbaggers, bei dem eine Schleppschaufel bewegt wird, um Erde oder andere ähnliche Materialien wegzubaggern, kommen auch weitere Arten von Anlagen wie beispielsweise Stückgutkräne oder dergleichen, bei denen ein großer Haltemagnet, ein Klauengreifer, eine Plattform oder eine andere Vorrichtung zum Ausführen von Arbeit benutzt wird, in Betracht. Der Begriff "Schleppseilanlage" soll alle diejenigen Anlagen bezeichnen, bei denen es zu einem Seilstraffungsproblem kommen kann. Der Begriff "Werkzeug" dient dazu, alle Vorrichtungen, wie eine Schleppschaufel, einen Schürfkübel, einen Magnet, eine Stückgutplattform, usw., zu kennzeichnen. Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Hub- und Schleppseile können auch durch Hub- und Schlepptaue, Hub- und Schleppketten, Hub- und Schleppleinen oder andere ähnliche Vorrichtungen gebildet sein.

Aus Fig. 1 ergibt sich, daß das Ausmaß der Hubseilaufwicklung auf die Hubseilwindentrommel einer bestimmten Schaufelhöhe gemessen ab der Spitze 12&min; des Auslegers 12 entspricht, wenn die Schaufel vertikal hängt. Wenn die Schaufel aus der mit ausgezogenen Linien dargestellten Stellung in die in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellte Stellung bewegt wird, tritt ein entsprechendes Ausmaß an Schleppseilaufwicklung auf. Dieses Einziehen der Schaufel verursacht eine Zunahme der Druckspannung und eine Erhöhung des Biegemoments an dem Ausleger 12. Wenn anschließend die Hubseilwinde und/oder die Schleppseilwinde weiter in der Aufwickelrichtung angetrieben werden, können die auftretenden Beanspruchungen die Entwurfgrenzwerte überschreiten, die durch einen Hersteller der Schleppschaufelbaggeranlage für den Ausleger festgesetzt worden sind, so daß Beschädigungen der Anlage die Folge sein können. Dieser nachteilige Zustand wird als Seilstraffungszustand bezeichnet.

Zusätzlich zu dem vorstehend mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Seilstraffungszustand, der im folgenden als statischer Seilstraffungszustand bezeichnet wird, kann sich ein weiterer Zustand einstellen, der zur Folge hat, daß die Schleppschaufel 13 mit dem Ausleger 12 kollidiert. Dieser Zustand, bei dem es zum Anstoßen an dem Ausleger kommt, wird als dynamischer Seilstraffungszustand bezeichnet. Ein dynamischer Seilstraffungszustand kann auftreten, wenn die Schleppschaufelgeschwindigkeit so groß ist, daß die Schleppschaufel praktisch gegen den Ausleger "geworfen" wird. Dazu kann es kommen, wenn der in Fig. 2 gezeigte Winkel Φ, zwischen dem Hubseil und dem Schleppseil sich 180° nähert oder diesen Wert überschreitet. Mit Hilfe der beschriebenen Steuereinrichtung ist es möglich, festzustellen, daß eine Auslegerkollision bevorsteht, indem Schleppseil- und Hubseillängen und -geschwindigkeiten benutzt werden. Ein solcher erkannter Zustand kann dann benutzt werden, um jede weitere Tätigkeit der Bedienungsperson, die diesen Zustand forcieren könnte, zu verhindern oder vor einer solchen Tätigkeit zu warnen. Dies wird als dynamischer Seilstraffungsschutz bezeichnet. Wenn zusätzlich die Schleppschaufelposition erfaßt und begrenzt wird, so daß ein statischer Seilstraffungszustand, wie er oben mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben worden ist, vermieden wird, lassen sich sowohl statische als auch dynamische Seilstraffungszustände vermeiden.

In Fig. 3 ist eine Schar von Grenzkurven für verschiedene Hub- und Schleppseilgeschwindigkeiten fünf Sekunden vor einer Auslegerkollision gezeigt. In Fig. 3 ist der Ausleger 12, der eine Länge von 91,4 m besitzt, unter einem Winkel von 30° gegen die Horizontale angeordnet. Auf der Ordinate sind die gemessenen vertikalen Strecken oberhalb und unterhalb des Böschungsabsatzes angegeben. Die fünf elliptisch geformten Grenzkurven gelten für verschiedene kombinierte Längen des Hub- und des Schleppseils unter der Bedingung, daß jeweils entweder das Hubseil oder das Schleppseil oder beide mit den angegebenen Geschwindigkeiten aufgewickelt werden. Die Geschwindigkeiten sind als normierte Werte angegeben, wobei eine Geschwindigkeit von 1,0 gleich 4,57 m/s ist. Somit entspricht eine Geschwindigkeit von 0,5 einer Geschwindigkeit von 2,29 m/s.

Bei der Betrachtung von Fig. 3 sollte das praktische Problem beachtet werden, dem sich Bedienungspersonen von Schleppseilanlagen gegenübersehen. In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Situation muß die Schleppschaufel 13, wenn sie beladen ist, über den Böschungsabsatz angehoben werden, die Kabine und der Ausleger müssen zur Kippstelle gedreht und anschließend zurückgedreht werden und die Schleppschaufel muß dann abgeworfen werden, um einen Ausbaggerzyklus zu vervollständigen. Zur Erzielung maximaler Arbeitsgeschwindigkeit ist es nicht ungewöhnlich, daß die Bedienungsperson, wenn sich die Schleppschaufel auf der Sohle der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Grube befindet, die Schleppschaufel mit maximaler Geschwindigkeit bis zu dem Punkt oberhalb des Böschungsabsatzes anhebt, an dem der Ausleger 12 zu der Kippstelle gedreht werden kann. Eine Betrachtung von Fig. 3 zeigt, daß, wenn sowohl das Hub- als auch das Schleppseil mit einer Geschwindigkeit von 1,0 aufgewickelt werden, die Grenzkurve 5 Sekunden vor der Auslegerkollision an einem Punkt erreicht wird, an welchem noch 140,21 m an kombinierter Hub- und Schleppseillänge abgewickelt sind. Wenn nur das Hubseil oder nur das Schleppseil mit einer Geschwindigkeit von 1,0 aufgewickelt wird, dann liegt die Grenze bei 115, 82 m für das kombinierte Hub- und Schleppseil. Solche Situationen sind sogar für eine erfahrene Bedienungsperson sehr schwierig einschätzbar und es fällt schwer, darauf angemessen zu reagieren, selbst wenn Eingangsmeßsignale geliefert werden, die die Bedienungsperson mit der erwähnten Information versorgen.

Aus der vorstehenden kurzen Beschreibung ist zu erkennen, daß nicht sämtliche Betriebsphasen der Schleppseilanlage zu entweder einem statischen oder einem dynamischen Seilstraffungsbetriebszustand führen können. Die Situationen, in denen es zur Seilstraffung kommen kann, sind in der folgenden Tabelle aufgeführt, und zwar zusammen mit einer Angabe darüber, welche Aktionen eine richtig ausgelegte Seilstraffungsschutz-Steuereinrichtung ergeben sollte.

Tabelle


Die nun beschriebene Steuereinrichtung bietet die Möglichkeit, die Schaufelposition zu erkennen und zu begrenzen, um einen statischen Seilstraffungszustand zu vermeiden, wie er mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben worden ist, und außerdem die Möglichkeit, die Schaufelposition und die Geschwindigkeit zu erkennen und zu begrenzen, um eine Auslegerkollision (dynamischer Seilstraffungszustand) gemäß Fig. 2 zu vermeiden. Die Begrenzungsfunktion beschränkt sich nicht nur auf ein Warn- und Ausschaltsystem, sondern beinhaltet auch die funktionalen Einrichtungen, die das Auftreten einer Steuerungsaktion veranlassen. Die Steuerungsaktion übernimmt die Steuerung der Schleppseilanlage und verlangsamt oder stoppt schließlich die Schleppseil- und/oder Hubseilmotoren bei logischen Bedingungen, wie sie in der obigen Logiktabelle unter den Ziffern 5, 6 oder 8 angegeben sind. Bei den logischen Bedingungen 3 und 4 verringert die Steuerfunktion die Erregung des Schlepp- oder Hubseilantriebsmotors bis auf "Null". Im Falle des Abwickelns des Schleppseils und/oder des Absenkens des Hubseils werden diese Abläufe nicht beeinflußt, da keine von ihnen zu einem Seilstraffungsbetriebszustand führen kann. Sämtliche oben vorgeschlagenen Begrenzungsaktionen führen dazu, daß die Schleppschaufel sich längs der dynamischen Seilstraffungsgrenzkurve bewegt, auch wenn die Signale der Bedienungsperson eigentlich dazu führen würden, daß es zu einem Seilstraffungszustand kommt. Das in der obigen Logiktabelle sowie im folgenden benutzte Wort "Seilstraffung" soll sowohl die statische als auch die dynamische Seilstraffung umfassen, wenn nichts anderes angegeben ist.

Bei der beschriebenen Steuereinrichtung wird ein Seilstraffungsschutz- Steuersignal zum automatischen Übersteuern der Betriebseinstellungen bei drohenden Seilstraffungszuständen und zum Regeln des weiteren Aufwickelns des Hub- und des Schleppseils gewonnen, so daß ein Seilstraffungszustand zuverlässig vermieden und gleichzeitig ein fortgesetzter Betrieb der Schleppseilanlage aufrechterhalten wird. Dies wird erreicht durch Gewinnen eines elektrischen Hubseil- bzw. Schleppseilpositionssignals, die die Länge des abgewickelten oder aufgewickelten Hub- und Schleppseils zu jedem Zeitpunkt angeben. Ein Vorspannungssignal für die zulässige maximale Hub- plus Schleppseilaufwickellänge wird aus Berechnungen gewonnen, die auf Daten basieren, welche vom Hersteller der Schleppseilanlage bei der die Steuereinrichtung eingesetzt wird, stammen und sind in der Steuerung mit Hilfe eines Potentiometers oder eines anderen geeigneten elektrischen Signalgenerators voreingestellt. Das voreingestellte Signal repräsentiert die maximale Länge des Hub- plus Schleppseils, die aufgewickelt werden darf, ohne daß es zu einem Seilstraffungszustand kommt, wenn die Seilgeschwindigkeiten nahe bei null sind. Die elektrischen Signale für die kombinierte Hub- und Schleppseilposition werden dann mit dem voreingestellten Vorspannungssignal für die zulässige maximale Hub- plus Schleppseilaufwickellänge verglichen. Wenn die elektrischen Signale für die kombinierte Hub- und Schleppseilposition das Vorspannungssignal für die zulässige Aufwickellänge übersteigen, wird ein Ausgangssignal zum Steuern des weiteren Betriebes der Schleppseilanlage gewonnen, so daß ein Seilstraffungszustand während des fortgesetzten Betriebes der Anlage vermieden wird. In bevorzugten Ausführungsformen werden die Hubseil- und Schleppseilpositionssignale algebraisch summiert, und diese algebraische Summe wird differenziert, um ein Gesamtseilgeschwindigkeitssignal zu gewinnen, dessen Größe die Geschwindigkeit repräsentiert, mit der das Hub- und das Schleppseil abgewickelt oder aufgewickelt werden, und dessen Polarität angibt, ob die algebraische Summe der kombinierten Längen des Hub- und des Schleppseils aufgewickelt oder abgewickelt wird. Das Gesamtseilgeschwindigkeitssignal wird zu dem Vergleich der Hub- und Schleppseilpositionssignale mit dem Vorspannungssignal für die zulässige maximale Hub- plus Schleppseilaufwickellänge hinzugenommen, um den Absolutwert des Vorspannungssignals für die zulässige Seilaufwickellänge gemäß der Seilgesamtgeschwindigkeit dynamisch zu verändern, wobei der Wert der zulässigen maximalen kombinierten Seilaufwickellängen abnimmt, wenn sich die Seilaufwickelgeschwindigkeiten vergrößern.

Bei denjenigen Schleppseilanlagen die spezielle statische Seilstraffungszustand-Kennlinien haben, die nichtelliptisch sind, beinhaltet die Steuereinrichtung weiterhin die Umsetzung des elektrischen Hubseilpositionssignals in einem geeigneten Funktionsgenerator, dessen Übergangsfunktion den speziellen statischen Seilstraffungs- Kennlinien der Schleppseilanlage entspricht. Am Ausgang des Funktionsgenerators wird ein Schleppseilaufwickelverbotssignal gewonnen, das als modifiziertes Hubseilpositionssignals benutzt wird, um das Seilstraffungsschutz-Steuersignal zum Regeln und Steuern des fortgesetzten Betriebes der Schleppseilanlage zu gewinnen.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen Merkmalen beinhalten bevorzugte Ausführungsformen des Systems das Festklemmen des Seilstraffungsschutz-Steuersignals auf einen Bereich von Werten, der sich zwischen einem erlaubten ersten Wert, welcher einem Betrieb der Schleppseilanlage mit voller Geschwindigkeit entspricht, und einem zulässigen zweiten Wert erstreckt, welcher dem Abschalten der Anlage entspricht. Als zusätzlicher Schutz wird ein Warnsignal für die Bedienungsperson der Schleppseilanlage dann erzeugt, wenn der Wert des Steuersignals einen vorbestimmten ersten Grenzwert übersteigt, was anzeigt, daß sich die Schleppseilanlage einem Seilstraffungszustand nähert, und es wird ein Abschaltsignal geliefert, das den weiteren Betrieb der Schleppseilanlage in der Aufwickelrichtung dann ausschaltet oder anderweitig stoppt, wenn das Steuersignal den ersten Grenzwert um ein vorbestimmtes Maß übersteigt. Darüber hinaus werden die Warn- und Abschaltsignale gemäß der gesamten Schleppseil- und Hubseilgeschwindigkeit nachgeeicht, unmittelbar bevor das Regelsignal nachgeeicht wird, so daß die Warnung und das Abschalten schon bei geringerer Gesamthubseil- und -schleppseilaufwicklung bei größerer Gesamt-Aufwickelgeschwindigkeit erfolgen. Bei denjenigen Arten von Schleppseilanlagen, bei denen Reguliersteuerungen benutzt werden, die eine andere Form eines elektrischen Eingangssignals erfordern als diejenige, die gewöhnlich von der Steuereinrichtung nach der Erfindung geliefert wird, wird die Form des Seilstraffungsschutz-Steuersignals in eine andere Form umgewandelt, die mit der Form des Steuerungsregelsignals kompatibel ist, welche die besondere, durch eine Bedienungsperson gesteuerte Hub- und Schleppseilantriebsregeleinrichtung der bewußten Schleppseilanlage erfordert.

Vorstehende Beschreibung zeigt, daß es möglich ist, zu erkennen, wann die Schlepp- und Hubseillängen so sind, daß ein Seilstraffungszustand entweder droht oder vorhanden ist. Ein solcher erkannter Zustand kann dann benutzt werden, um jede weitere Aktion der Bedienungsperson, die den Zustand verschlimmern würde, zu verhindern oder vor ihr zu warnen. Die Steuereinrichtung zum Implementieren dieser Schutzaktion kann mit zwei möglichen Lösungen implementiert werden:

  • 1. Es wird ein Relaissignal immer dann erzeugt, wenn ein Seilstraffungszustand droht. Dieses Relaissignal wird benutzt, um der Bedienungsperson zu signalisieren, daß ein Seilstraffungszustand aufgetreten ist oder droht. Darüber hinaus wird ein Steuersignal erzeugt, wenn der drohende Seilstraffungszustand über die Anfangsseilstraffungsgrenze hinaus in einem vorbestimmten Ausmaß, beispielsweise 10-20%, fortgeschritten ist. Dieses Steuersignal wird benutzt, um eine Ausschaltung der Schlepp- und Hubseilfunktionen zu veranlassen. Diese Ausschaltung kann außerdem benutzt werden, um zu bewirken, daß Schlepp- und Hubseilbremsen angezogen werden, die eine weitere Annäherung an den Seilstraffungszustand verhindern. Um die Schleppschaufel wieder aus dieser Ausschaltungsposition herauszubringen, kann eine Rücksetzfunktion auf Seiten der Bedienungsperson erforderlich sein, wobei das Rücksetzen die Abwicklung des Hubseils und/oder des Schleppseils ermöglicht, bis das Steuersignal wieder abfällt, wonach der normale Betrieb der Anlage wiederhergestellt ist.
  • 2. Es kann ein Steuerungsablauf vorgesehen sein, bei dem die Schlepp- und/oder Hubseilmotoren bei den Logikzuständen 5, 6 und 8 der oben angegebenen Logiktabelle verlangsamt und schließlich gestoppt werden. In den Logikzuständen 3 und 4 verringert die Regelfunktion die Geschwindigkeit des Schlepp- und/oder des Hubseilmotors, so daß sich die Schleppschaufel längs der Seilstraffungsgrenzkurve bewegt. Diese Regelfunktion besitzt keine Alarmfunktion.


Zusätzlich zu den oben beschriebenen Alarm-, Ausschalt- und Regelmerkmalen ist festgestellt worden, daß die Randwertbereichs- oder -grenzkurve für dynamische Seilstraffungszustände (wie oben mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben) eng angenähert durch eine elliptisch geformte Kurve unter dem Ausleger dargestellt werden kann. Wenn die Seilgeschwindigkeiten gering sind, liegt die elliptische Kurve nahe bei dem Ausleger. Wenn die Seilgeschwindigkeiten groß sind, liegt die Kurve weiter ab von dem Ausleger, was anzeigt, daß eine größere kombinierte Hub- und Schleppseillänge im abgewickelten Zustand sein muß. Die Seilstraffungsrandwertkennlinien oder -kurven normaler Schleppseilanlagen sind durch elliptisch geformte Kurve unter dem Ausleger definiert, die dem geometrischen Ort von Punkten entsprechen, bei denen Längen des Schleppseils und des Hubseils, die von dem Ausleger ausgehen, konstant sind. Wegen dieser Beziehung ist bei der Auslegung der Steuereinrichtung für eine große Anzahl von, wenn nicht gar für die meisten, Schleppseilanlagen kein spezieller Funktionsgenerator erforderlich. Ein Schaltbild der Steuereinrichtung, die in der Lage ist, die unter Ziffer 1 und 2 in den vorangehenden Absätzen aufgelisteten Funktionen zu realisieren und auch einen dynamischen Seilstraffungsschutz für Schleppseilanlagen mit elliptischen Seilstraffungskennlinien zu schaffen, ist in Fig. 4 dargestellt. Eine Hubseilpositions-Kodiereinrichtung 21 erzeugt ein Hubseilpositionssignal, welches ein Maß für die Länge an Hubseil ist, die in dem Schleppschaufelbagger aufgewickelt ist. Eine Schleppseilpositions- Kodiereinrichtung 22 erzeugt ein Schleppseilpositionssignal, welches ein Maß für die Länge an in dem Schleppschaufelbagger aufgewickeltem Schleppseil ist. Bei diesen Kodiereinrichtungen kann es sich um irgendeine geeignete Vorrichtung handeln, beispielsweise um einen digitalen Drehgeber oder um ein Potentiometer, das durch die Trommeln, auf die das Hubseil/ Schleppseil während des Aufwickelns oder Abwickelns gewickelt werden, angetrieben oder in Synchronismus mit diesen angetrieben wird. Die beiden Seillängenpositionssignale, die durch die Kodiereinrichtungen 21 und 22 erzeugt werden, werden einer Summierschaltung 21 zugeführt, die sie miteinander addiert. Diese beiden Seillängenpositionssignale sind immer positiv, was durch das positive Vorzeichen an dem Eingang der Summierschaltung (Σ1) angegeben ist.

Ein Gesamtseilgeschwindigkeitssignal wird gewonnen, indem die beiden Seillängenpositionssignale der Kodiereinrichtungen 21 und 22 durch eine Summierschaltung 2) summiert werden und diese algebraische Summe mit Hilfe einer Differenzierschaltung 23 differenziert wird. Dieses Geschwindigkeitssignal kann entweder positive Polarität (+) oder negative Polarität (-) haben, je nach dem, ob das Seil aufgewickelt oder abgewickelt wird. Dieses Gesamtseilgeschwindigkeitssignal wird dann über eine Diode an die Summierschaltung 1) angelegt. Ein gesondert erzeugtes Vorspannungssignal für die zulässige Seilaufwickellänge in Form einer festen negativen Vorspannung wird von einem Potentiometer 25 für die zulässige Seilaufwickellänge (RIA) entnommen und ebenfalls an die Summierschaltung 1) angelegt. Diese feste negative Vorspannung ist so eingestellt, daß sie gleich der Summe der Hub- und Schleppseillängen ist, die zugelassen werden kann, wenn die Seilgeschwindigkeiten nahe bei null sind, bevor eine Antiseilstraffungsaktion beginnen muß. Das Gesamtgeschwindigkeitssignal bewirkt, daß ein zusätzliches positives Signal geliefert wird, welches zu den positiven Hub- und Schleppseilaufwicklungssignalen addiert wird. Hierdurch verringert sich die maximale zulässige Seilaufwicklungslänge bei Vergrößerung der Gesamtseilaufwickelgeschwindigkeit. Der Vergleich zwischen der Hubseilaufwickel- und Schleppseilaufwickellänge plus der Gesamtseilgeschwindigkeit mit der Vorspannung für die zulässige Seilaufwickellänge erfolgt in der Summierschaltung 1). Die Differenz wird für die gewünschte Skalierung durch einen Regelverstärker 26 verstärkt. Das Ausgangssignal des Regelverstärkers 26 wird an Relaisalarm- und Auslöseschaltungen angelegt, die weiter unten in Verbindung mit Fig. 8 ausführlicher beschrieben sind. Das Ausgangssignal des Regelverstärkers 26 wird durch einen weiteren Verstärker invertiert und dann an einen Ausgangsverstärker angelegt, der die maximale Führungsgröße für die Hub- und Schleppseilbewegungsregler während des Antiseilstraffungsbetriebes begrenzt.

Der Klarheit halber sollten die sich ändernden dynamischen Seilstraffungsgrenzkurven, die in Fig. 3 dargestellt sind, mit der folgenden Erläuterung betrachtet werden. Wenn eine Seillänge, beispielsweise die Hubseillänge, mit größerer Geschwindigkeit aufgewickelt wird als das Schleppseil abgewickelt wird, dann ist die Auswirkung auf die Minimumgrenzkurve proportional zu der Differenz der Seilgeschwindigkeiten. Deshalb wird die Minimumgrenze nicht so stark beeinflußt, wie sie beeinflußt würde, wenn nur das Hubseilaufwicklungssignal dem Summierpunkt 2) zugeführt würde. Das stimmt mit der verlangten Änderung der Minimumgrenze für verschiedene unterschiedliche Seilgeschwindigkeiten, wie sie in Fig. 3 gezeigt sind, überein. Es sei beispielsweise angenommen, daß das Hubseil mit einer Geschwindigkeit von 0,5 aufgewickelt wird. Diese normierte Geschwindigkeit ist so definiert, daß 1 Einheit dem Wert 4,57 m/s entspricht. Wenn nur das Hubseil oder nur das Schleppseil mit einer Geschwindigkeit von 0,5 aufgewickelt wird, dann wird gemäß Fig. 3 die kleinste Hub- und Schleppseilabwicklung gleich 103,63 m (340 feet) sein. Dies gilt auch dann, wenn die Differenz zwischen den Seilgeschwindigkeiten gleich 0,5 ist. Diese Differenz wird durch algebraisches Addieren der Seillängen ermittelt. Z. B. beträgt bei einer Hubseilgeschwindigkeit von 1,0 und einer Schleppseilgeschwindigkeit von -0,5 (wobei das Minuszeichen eine Abwicklung bedeutet) die Differenz +1,0-0,5=0,5.

In Fig. 12 ist die Ausgangsspannung des Regelverstärkers 26, der das Alarmausgangssignal TLAO liefert, und des Ausgangsverstärkers, der die Hub- und Schleppseilführungsgröße, die als Antiseilstraffungsmodulausgangssignal TLMO angegeben ist, während Antiseilstraffungszuständen begrenzt, verwiesen.

Die Schaltung ist so ausgelegt, daß, wenn das Ausgangssignal der Summierschaltung 1), das an den Regelverstärkerblock 26 angelegt ist, durch null geht und sich von negativer zu positiver Polarität bewegt, dann die Begrenzungsaktion beginnt. Das Ausgangssignal TLAO des Verstärkers 26 beginnt sich in negativer Richtung von einer normalen niedrigen positiven Spannung von ungefähr +1 V über 0 V zu einem Wert -15 V zu bewegen. Infolgedessen beginnt das Ausgangssignal TLMO des Ausgangsverstärkers, sich in negativer Richtung von einem normalen Wert von +15 V über 0 V zu einer niedrigen negativen Spannung von ungefähr -1 V zu bewegen. Die Geschwindigkeit, mit der diese Spannungsverringerungen auftreten, wenn das Ausgangssignals der Summierschaltung 1) in positiver Richtung ansteigt, wird durch die Verstärkung des Regelverstärkers 26 festgelegt. Immer dann, wenn das Ausgangssignal der Summierschaltung 1), das an den Regelverstärker 26 angelegt ist, negative Polarität hat, besitzt das Regelverstärkerausgangssignal ein Maximum von +1 V, und zwar wegen der Klemmschaltungen, die weiter unten in Verbindung mit Fig. 7 noch ausführlicher beschrieben sind.

Zum Berücksichtigen der verschiedenen Seilstraffungsgrenzkurven, die für jeden Schleppseilanlagenhersteller und für jede Maschine anders sein können, kann eine Funktionsgeneratorschaltung erforderlich sein, um die linearen Seillängen- oder Positionsmessungen in den erforderlichen Seilstraffungsgrenzwert umzusetzen, der als die Grenze zwischen dem optimalen Betriebsbereich für die Schleppseilanlage und dem nachteiligen Auslegerbeanspruchungsbereich definiert ist. Bezüglich Fig. 3 sei beachtet, daß, wenn die elliptisch geformten Kurven als Kurven dargestellt werden, die als Koordinaten die Hubseillänge aufgetragen über der Schleppseillänge haben, die sich ergebende Koordinatendarstellung im wesentlichen durch gerade Linien gebildet wird. Daher ist für eine Schleppseilanlage, deren Seilstraffungsgrenzkurven im wesentlichen elliptischer Natur sind, keine weitere Schaltungskomponente zusätzlich zu den in Fig. 4 dargestellten erforderlich. Für Verwendungszwecke jedoch, bei denen die statischen und dynamischen Seilstraffungsrandwertkurven beträchlich unterschiedlich sind, ist eine zusätzliche Schaltungsanordnung in Form eines Funktionsgenerators erforderlich, wie er in Fig. 5 dargestellt ist. Gemäß Fig. 5 wird das Hubseillängen- oder -positionssignal über eine Leitung 27 an eine Funktionsgeneratorschaltung 28 angelegt. Die Funktionsgeneratorschaltung 28 hat eine spezielle Übergangsfunktion, wie sie in dem Block 28 dargestellt ist, wobei für einen bestimmten Wert des Hubseilpositionssignals ein entsprechendes Ausmaß an abgewickelter Schleppseillänge verlangt wird. Dieses Signal für die erforderliche Schleppseilabwicklung wird dann als Ausgangssignal des Funktionsgenerators 28 an die Summierschaltung 1) angelegt, an der darüber hinaus das Schleppseilpositionssignal der Kodiereinrichtung 22 sowie ein durch ein Potentiometer 29 erzeugtes Vorspannungssignal für die zulässige Seilaufwicklung anliegen. Die Summierschaltung 1) summiert somit u. a. die Länge an Schleppseil und das Signal des Funktionsgenerators 28 und legt ihr Ausgangssignal an den Regelverstärker 26 an. Dabei steuert nur ein positives Signal der Summierschaltung 1) einen Regelvorgang des Verstärkers 26.

Vorstehender Beschreibung ist zu entnehmen, daß die Steuereinrichtung entweder die in Fig. 4 dargestellte Form oder die in Fig. 5 dargestellte Form haben kann, wobei letzterer diejenigen Bestandteile des Systems von Fig. 4, die in dem System in Fig. 5 nicht gezeigt sind, hinzugefügt sind. Fig. 6 zeigt ein Funktionsblockschaltbild der gesamten Steuereinrichtung für die Hub- und Schleppseilbewegungsregelung einer Schleppseilanlage mit der Seilstraffungsschutz-Steuereinrichtung 20 gemäß Fig. 4 oder Fig. 5. In Fig. 6 ist die gesteuerte Schleppseilanlage 11 zusammen mit dem Ausleger 12, der Schleppschaufel 13, dem Hubseil 14 und dem Schleppseil 15 dargestellt. Das Hubseil 14 wird durch eine Hubseiltrommel 14A aufgewickelt (gehoben) oder abgewickelt, und das Schleppseil 15 wird durch eine Schleppseiltrommel 15A aufgewickelt oder abgewickelt. Die Hubseilpositions-Kodiereinrichtung 21 ist mit der Hubseiltrommel 14A verbunden, wird durch diese mechanisch angetrieben und gibt ihr Ausgangssignal an die Steuereinrichtung 20 ab. Die Schleppseilpositions-Kodiereinrichtung 22 wird durch die Schleppseiltrommel 15A mechanisch angetrieben und gibt ihr Ausgangssignal ebenfalls an die Steuereinrichtung 20 ab. Die Hubseiltrommel 14A ist mit einem Hubseilantriebsmotor 34 mechanisch gekuppelt und wird durch diesen angetrieben, und die Schleppseiltrommel 15A ist mit einem Schleppseilantriebsmotor 35 mechanisch gekuppelt und wird durch diesen angetrieben. Der Hubseilantriebsmotor 34 ist Teil eines herkömmlichen Generator/Motor-Antriebssystems, in welchem die Feldwicklungen und/oder die Läuferwicklungen des Motors 34 durch einen veränderbar gesteuerten elektrischen Strom erregt werden, der von einem Generator 36 geliefert wird, dessen Feldwicklung 37 ihrerseits durch eine Hubseilbewegungsantriebsreglerschaltung 38 geregelt oder gesteuert wird. Ein Schleppseilantriebsmotor 35 wird ebenso durch einen Erregergenerator 39 angesteuert, dessen Feldwicklung 41 durch eine Schleppseilbewegungsantriebsreglerschaltung 42 veränderbar gesteuert wird. Der Hubseilbewegungsantriebsregler 38 und der Schleppseilbewegungsantriebsregler 42 werden ihrerseits durch Führungsgrößengeber 43 und 44 gesteuert, die den in Fig. 10 oder in Fig. 11 gezeigten Aufbau haben können, je nach Art der Bewegungsantriebsregler 38 und 42. Weiter unten ist mit Bezug auf die Fig. 10 und 11 noch ausführlicher beschrieben, daß die Führungsgrößengeber 43 und 44 durch eine Bedienungsperson der Anlage über Hub- und Schleppseilsteuertafeln 45 und 46 manuell gesteuert werden. Das Ausgangssignal der Steuereinrichtung 20 wird außerdem über Trenndioden 47 und 48 an die Führungsgrößengeber 43 bzw. 44 angelegt, um die durch die Bedienungsperson über die Hub- und Schleppseilsteuertafeln 45 und 46 vorgenommenen Einstellungen ggf. zu übersteuern. Weitere Ausgangssignale der Steuereinrichtung 20 werden an eine Antiseilstraffungsgrenzwertalarm- und -auslöseschaltung 50 sowie an eine Hub- und Schleppseillängengrenzwertalarm- und -auslöseschaltung 51 angelegt, was im folgenden mit Bezug auf Fig. 8 noch ausführlicher beschrieben ist. Zusätzlich zu den Bedienungsperson- und Seilstraffungsschutz- Steuersignalen werden an die Führungsgrößengeber 43 und 44 jeweils Spannungs- und Stromrückführungssignale angelegt, die aus den Motorsteuersystemen 34, 36 bzw. 35, 39 gewonnen werden, wodurch eine stabile und zuverlässige Bewegungsantriebsregelung der Hub- bzw. Schleppseilantriebssysteme erzielt werden kann.

Im Betrieb stellt eine Bedienungsperson der Schleppseilanlage die Führungsgröße ein, die von den Führungsgrößengebern 43 und 44 dem Hubseilbewegungsantriebsregler 38 bzw. dem Schleppseilbewegungsantriebsregler 42 zugeführt werden. Diese von der Bedienungsperson eingestellten Führungsgrößen bewirken, daß die Bewegungsantriebsregler einen gewissen Erregerstrom an die Feldwicklungen 37 bzw. 41 liefern, der wiederum zu einem Ausgangserregerstrom führt, welcher von den Generatoren 36 und 39 an die Hub- und Schleppseiltrommelantriebsmotoren 34 bzw. 35 abgegeben wird. Die Größe dieser Erregerspannungen stellt ihrerseits die Drehzahl ein, mit der die Hubseiltrommel und/oder die Schleppseiltrommel gedreht werden, und die Richtung der Erregung (festgelegt durch die Polarität der von der Bedienungsperson eingestellten Führungsgröße) legt fest, ob die Hub- und die Schleppseiltrommel in der Abwickel- oder Aufwickelrichtung gedreht werden. Wenn die durch die Bedienungsperson vorgenommenen Einstellungen so sind, daß es nicht möglich ist, daß es zu einem Seilstraffungszustand kommen kann, wie durch die Antiseilstraffungslogiktabelle festgesetzt, die weiter oben angegeben ist, dann hat das Ausgangssignal der Steuereinrichtung 20 einen derartigen Wert, daß es den Betrieb des Hub- oder Schleppseilbewegungsantriebsreglersystems nicht beeinflußt. Wenn dagegen die Führungsgrößen so sind, daß einer der logischen Zustände 3-6 oder 8 vorliegt, dann wird die Steuereinrichtung 20 bei drohendem Seilstraffungszustand die durch die Bedienungsperson vorgenommenen Einstellungen in den Führungsgrößengebern übersteuern und den Hub- und/oder den Schleppseilbewegungsantriebsregler 38 bzw. 42 in einer derartigen Richtung regeln, daß die Hub- oder Schleppseilgeschwindigkeit verringert oder die Anlage vollständig angehalten wird. Gleichzeitig kann der Antiseilstraffungsgrenzwertalarm zum Ertönen gebracht werden. Wird die Ausslöseschaltung aufgrund einer übermäßigen Seilstraffung betätigt, wird die Anlage abgeschaltet. Schließlich sei ein Betriebszustand betrachtet, bei dem die Bedienungsperson die Steuerung so eingestellt hat, daß beispielsweise beim Abwickeln des Schleppseils und Aufwickeln des Hubseils die Summe der Schlepp- und Hubseilabwicklung immer größer ist als der Wert, der benutzt wird, um die voreingestellte Minimalvorspannungseinstellung festzulegen. Unter diesen Umständen hat die Schleppschaufel ohne weiteres die Möglichkeit, in die Auslegerspitze 12&min; zu laufen. Zum Verhindern dieses Falles wird die Hub- und Schleppseilgrenzwertalarm- und -auslöseschaltung eine Warnung abgeben, wenn der Betrieb die Einstellung des ersten Wertes passiert, und schließlich die Motoren ausschalten, wie oben beschrieben.

Die Fig. 7, 7A, 7B und 7C bis 11 zeigen ausführliche Schaltbilder der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Fig. 7, 7A, 7B, 7C und 7D zeigen horizontal nebeneinander angeordnet ein ausführliches Gesamtschaltbild der Steuereinrichtung. Zunächst wird auf Fig. 7A Bezug genommen, in der das Hubseilaufwicklungspotentiometer (HRIP) an der Stelle 21 dargestellt ist, das mit der in Fig. 6 dargestellten Hubseiltrommel 14A gekuppelt ist, und das mit der Schleppseiltrommel 15A der Schleppseilanlage auf die in Fig. 6 gezeigte Weise gekuppelte Schleppseilaufwicklungspotentiometer (DRIP) an der Stelle 22 gezeigt ist. Diese Potentiometer liefern Analogausgangssignale, die zu der Hubseilaufwickellänge beziehungsweise Schleppseilaufwickellänge proportional sind. Die Steuereinrichtung 20 überwacht die Länge der Hub- und der Schleppseilaufwicklung, und verlangsamt der Modul die Hub- und Schleppseilantriebe wenn die voreingestellten Werte überschritten werden, und leitet eine Warnung an die Bedienungsperson ein. Bei Bedarf stoppt sie die Hub- und Schleppseiltrommelantriebsmotoren. Zu diesem Zweck erfüllen die Steuereinrichtung 20, die in den Fig. 7-7C gezeigt ist, und die zusätzlichen Schaltungen, die ihr zugeordnet und in den Fig. 8-11 dargestellt sind, die im folgenden angegebenen Funktionen:

  • 1. Sie vergleichen das Gesamtausmaß der Hubseilaufwickellänge plus der Schleppseilaufwickellänge mit einem voreingestellten Wert der zulässigen Seilaufwicklung, um eine elliptische Seilstraffungsgrenze oder -randwertkurve unter dem Ausleger festzulegen.
  • 2. Sie differenzieren die zeitliche Änderung der Seilaufwickellänge, um einen dynamischen Seilstraffungssrandwert weiter weg von dem Ausleger zu schaffen, der durch die Seilaufwickelgeschwindigkeiten festgelegt wird.
  • 3. Sie bilden eine Grenze für die Führungsgrößenspannungssignale der Hub- und Schleppseilhauptsteuerung der Bedienungsperson, die an den Hub- und Schleppseilspannungsregler unter statischen oder dynamischen Seilstraffungszuständen angelegt werden, um die Geschwindigkeit von beiden auf null zu verringern, wenn das Ausmaß der kombinierten Hub- und Schleppseilaufwickellänge zunimmt.
  • 4. Sie betätigen Kontakte, um eine Bedienungsperson der Anlage zu alarmieren, wenn die statischen oder dynamischen Seilstraffungsrandwerte in einem vorgewählten Ausmaß überschritten werden.
  • 5. Sie betätigen Kontakte, um sowohl die Hubseiltrommelantriebsmotor- als auch die Schleppseilantriebsmotorgeneratorerregung abzuschalten, damit beide Antriebe gestoppt werden, wenn entweder die statischen oder dynamischen Seilstraffungsrandwerte um ein größeres vorgewähltes Ausmaß als unter Ziffer 4 angegeben überschritten werden.
  • 6. Sie betätigen Kontakte, um die Bedienungsperson zu alarmieren, wenn das Ausmaß der Hubseilaufwickellänge oder der Schleppseilaufwickellänge einen voreingestellten maximal zulässigen Wert erreicht.
  • 7. Sie betätigen Kontakte, um die Hub- und Schleppseilantriebsmotorgeneratorerregung abzuschalten, damit beide Antriebsmotoren gestoppt werden, wenn das Ausmaß der Hubseilaufwickellänge oder der Schleppseilaufwickellänge einen voreingestellten kritischen Wert erreicht.
  • 8. Sie bilden eine isolierte Leistungsverstärkerschnittstelle zwischen der Steuereinrichtung und älteren, mit Magnetverstärkern (Amplistat) ausgerüsteten Hub- und Schleppseilreglern, um dieselbe Art von Regel- und Begrenzungsaktion für die Führungsgröße zu gestatten, die beim Betreiben des älteren, mit Magnetverstärkern ausgerüsteten Hub- und Schleppseilreglers benutzt wird, wie die, die oben unter Ziffer 3 für Führungsgrößenspannungssignale beschrieben worden ist, welche an neuere Modelle von Spannungsausgangsreglern angelegt werden, in denen Operationsverstärkerschaltungen benutzt werden.
  • 9. Sie bilden einen Funktionsgenerator, um eine speziell geformte Seilstraffungsrandwertgrenze festzusetzen, die bei denjenigen Schleppseilanlagen benutzt wird, deren Seilstraffungsgrenzen nicht elliptischer Art sind.
  • 10. Sie klemmen das Ausgangsregelsignal, das aus dem Antiseilstraffungssteuermodul gewonnen wird, zwischen einem Maximalwert, wodurch ein Betrieb mit voller Drehzahl der Hub- und Schleppseilantriebe erzielt werden kann, und einem Minimalwert fest, der zum Stoppen der Hub- und Schleppseilbewegungsantriebe führt.


Gemäß Fig. 7A wird das Ausgangssignal des Hubseilaufwicklungspotentiometers (HRIP)21 an eine Eingangsklemme eines Operationsverstärkers 1-1 angelegt, an den außerdem ein Vorspannungspotential von einem Hubseilaufwicklungsnullstellpotentiometer HRIZ angelegt wird. Die Potentiometer HRIP und HRIZ werden so eingestellt, daß das Potential, welches in einem Testpunkt HRIP.T.P. erscheint, 0,0667 V für jeweils 0,30 m an auf die Hubseiltrommel 14A aufgewickelter Hubseillänge beträgt. Der Operationsverstärker 1-1 ist ein herkömmlicher, im Handel erhältlicher Operationsverstärker, in dessen Rückkopplungskreis ein Hubseilaufwicklungsverstärkungseinstellpotentiometer HRIG geschaltet ist, das dazu dient, die Verstärkung des Verstärkers 1-1 auf einen derartigen Wert einzustellen, daß an einem Testpunkt HRI an dem Ausgang des Verstärkers 1-1 eine Ausgangsspannung von 1 V für jeweils 4,57 m an aufgewickelter Hubseillänge geliefert wird, wobei 0 V einer Länge 0 von auf die Hubseiltrommel aufgewickeltem Hubseil entspricht.

Das Schleppseilaufwicklungspotentiometer, das an der Stelle 22 gezeigt und außerdem mit DRIP bezeichnet ist, ist mit einer Eingangsklemme eines zweiten Operationsverstärkers 1-2 verbunden, der im Aufbau dem Operationsverstärker 1-1 gleicht und an dessen Eingang ebenfalls das Potential angelegt wird, das an einem Schleppseilaufwicklungsnullstellpotentiometer DRIZ erscheint. Der Rückkopplungskreis des Operationsverstärkers 1-2 enthält ein Schleppseilaufwicklungsverstärkungseinstellpotentiometer DRIG zum Einstellen der Verstärkung des Verstärkers derart, daß an einem Ausgangstestpunkt DRI ein Potential erzeugt wird, das einen Wert von 1 V für jeweils 4,57 m an aufgewickeltem Schleppseil und von 0 V für 0 Meter an auf die Schleppseiltrommel aufgewickeltem Schleppseil hat. An dem Testpunkt DRIP auf der Eingangsseite des Operationsverstärkers wird die Spannung von 0,0667 V pro 0,30 m für jeweils 0,30 m an auf die Schleppseiltrommel aufgewickeltem Schleppseil erzeugt.

Wenn die Steuereinrichtung für die Verwendung in einer Schleppseilanlage vorgesehen ist, deren Seilstraffungsrandwertkurve elliptischer Natur ist, wird die HRI-Ausgangsspannung, die an dem Testpunkt HRI erscheint, über einen Begrenzungswiderstand direkt an einen Summiereingang eines Summierverstärkers 3-1 (33) angelegt, der in Fig. 7C dargestellt ist. Diese direkte Verbindung ist durch die gestrichelte Linie dargestellt, die den Testpunkt HRI über einen in Fig. 7B gezeigten Begrenzungswiderstand mit der Eingangsklemme 16 des in Fig. 7C gezeigten Operationsverstärkers 3-1 verbindet. Das Schleppseilaufwicklungsausgangssignal, das an dem Testpunkt DRI erscheint, wird ebenfalls über einen Begrenzungsverstärker, der in Fig. 7B gezeigt ist, an die Eingangsklemme 16 des Operationsverstärkers 3-1 angelegt. Ein Vorspannungssignal für die zulässige Seilaufwicklung, das aus dem Potentiometer 25 für die zulässige Seilaufwicklung gewonnen und mit RIA bezeichnet und in Fig. 7B gezeigt ist, wird ebenfalls über einen Begrenzungswiderstand an die Eingangsklemme 16 des Operationsverstärkers 3-1 (33) angelegt, um zu den HRI- und DRI-Eingangsspannungen addiert oder mit diesen verglichen zu werden.

Zum Gewinnen von Seilgeschwindigkeitssignalen zur Verwendung beim Festsetzen eines dynamischen Seilstraffungsrandwerts unter Bedingungen, bei denen das Hubseil und/oder das Schleppseil bewegt werden, werden sowohl das Hubseilaufwicklungslängensignal, das an dem Testpunkt HRI erscheint, als auch das Schleppseilaufwicklungslängensignal, das an dem Testpunkt DRI erscheint, über geeignete Begrenzungswiderstände an eine Eingangsklemme 16 eines Operationsverstärkers 2-1 angelegt. Der Operationsverstärker 2-1 hat eine Differenzierschaltung, die in seinem Rückkopplungskreis liegt, so daß er als Differenzierschaltung arbeitet und an seinem Ausgang 46 ein Seilgeschwindigkeitssignal abgibt, das die gesamten Hub- und Schleppseilgeschwindigkeiten repräsentiert, wie oben dargelegt. Dieses Gesamtgeschwindigkeitssignal wird an eine weitere Verstärkerstufe angelegt, die aus einem Operationsverstärker 2-2 besteht, mit dessen Ausgang ein Potentiometer DTLG für die Verstärkung der dynamischen Seilstraffung verbunden ist. Das dynamische Seilstraffungsausgangspotential, das an dem Schleifer des Potentiometers DTLG und an einem Testpunkt DTLO erscheint, wird über eine Trenndiode 47 an die Summiereingangsklemme 16 des Summierverstärkers 33 angelegt. Dieses dynamische Seilstraffungsausgangspotential hat normalerweise positive Polarität für jede Gesamtbewegung des Hub- und des Schleppseils in der Aufwickelrichtung. Der Summierverstärker 33 ist ein herkömmlicher, im Handel erhältlicher Operationsverstärker, in dessen Rückkopplungskreis ein Potentiometer TLAG geschaltet ist, das dazu dient, die Verstärkung des Summierverstärkers 3-1 auf einen derartigen Wert einzustellen, daß an einem Testpunkt TLAO ein Ausgangssignal von +1 V keine begrenzende Regeleinwirkung auf den Betrieb der Schleppseilanlage ergibt, während ein Ausgangspotential von -15 V eine maximale Begrenzung ergibt. Dieses Ausgangsregelungspotential wird dann über einen invertierenden Verstärker 3-2 an einen Ausgangsverstärker 3-3 angelegt, dessen Ausgangssignal TLMO zu einer Spannung von +15 V für maximale Begrenzung verlagert wird und dessen Ausgangssignal auf ungefähr -1 V für maximale Begrenzung abnimmt. Dieses Ausgangssignal wird wiederum über Trenndioden 48 an den Hubseilführungsgrößengeber 43 des Hubseilbewegungsantriebsregelsystems der Schleppseilanlage angelegt, wobei ein Wert von +15 V eine maximale Hubseilgeschwindigkeitsführungsgröße ergibt. Das Ausgangssignal TLMO wird außerdem über Trenndioden 49 an den Schleppseilführungsgrößengeber 44 der Schleppseilanlage angelegt, wobei ein TLMO-Spannungswert von +15 V eine maximale Schleppseilführungsgröße ergibt.

Fig. 8 ist ein ausführliches Schaltbild der Seilstraffungsalarm- und -auslöseschaltung und einer Hub- und Schleppseilgrenzwertalarm- und -auslöseschaltung, die mit der in Fig. 7 gezeigten Seilstraffungssteuerschaltung verbunden ist. In der oberen linken Ecke von Fig. 8 empfängt eine Klemme TLATC das Seilstraffungssteuerschaltungsausgangssignal, das an dem Testpunkt TLAO an dem Ausgang des Summierverstärkers 3-1 in Fig. 7 erscheint. Dieses Seilstraffungssteuerschaltungsausgangssignal wird an eine Brückenschaltung angelegt, die aus Widerständen 51 und 52, welche mit einem Auslösegrenzwerteinstellpotentiometer TLT in Reihe geschaltet sind, und aus Widerständen 53 und 54 besteht, die mit einem Alarmgrenzwerteinstellpotentiometer TLA in Reihe geschaltet sind. Die Verbindungspunkte der Widerstände 51 und 52 bzw. der Widerstände 53 und 54 sind über Trenndioden mit einer Eingangsklemme eines Ausgangsverstärkers 5-1 verbunden, der als herkömmliche integrierte Schaltung ausgebildet ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers 5-1 betätigt die Spulen eines Signalrelais CP, dessen Kontakte CPC dazu dienen, die Spule eines Relais RTLA an eine Stromversorgungseinheit anzuschließen, die eine Gleichspannung von 125 V liefert. Die Ruhekontakte des Relais RTLA wiederum dienen zum Betätigen einer Alarmeinrichtung auf der Steuertafel der Bedienungsperson. Das Ausgangssignal des Verstärkers 5-1 betätigt außerdem beim Überschreiten des durch das Potentiometer TLT festgesetzten Grenzwertes die Wicklungen eines Signalrelais CP, dessen Arbeitskontakte CPC dann die Spule des Relais RTLT an die Gleichspannungsversorgungsklemmen anschließen. Die Betätigung des Relais RTLT bewirkt ein Schließen des Arbeitskontakts RTLT der Seilstraffungsgrenzwertauslöseschaltung, die in der Stromversorgungseinheit der Hub- und Schleppseilbewegungsregelsysteme enthalten ist.

Die Hub- und Schleppseilgrenzwertalarm- und -auslöseschaltung, die in Fig. 8 gezeigt ist, enthält eine Hubseilaufwickelgrenzwertschaltung, von der eine der Eingangsklemmen HDLC-1 mit der entsprechenden HDLC-1-Klemme verbunden ist, die in der Mitte oben in Fig. 7B gezeigt ist. An dieser Klemme HDLC-1 liegt das Hubseilaufwickellängssignal an, das an dem Testpunkt HRI auftritt. Das Schleppseilaufwickellängesignal, das an dem Testpunkt DRI in Fig. 7B erscheint, wird über den Klemmenpunkt HDLC-2 angelegt, so daß das Hubseilaufwickel- und Schleppseilaufwickellängesignal über Trenndioden an eine Widerstandsbrücke angelegt werden, die aus Widerständen 55, 56, 57 und 58 besteht. Die Widerstände 55 und 56 sind mit einem Potentiometer HDLA zum Einstellen des Hub- und Schleppseillängenalarmgrenzwertes in Reihe geschaltet. Die Widerstände 57 und 58 sind mit einem Potentiometer HDLT zum Einstellen der Hub- und Schleppseillängengrenzwertlösung in Reihe geschaltet. Der Verbindungspunkt der Widerstände 55 und 56 und der Verbindungspunkt der Widerstände 57 und 58 sind über Trenndioden mit einem Eingang eines Ausgangsverstärkers 5-2 verbunden, der im Aufbau dem oben beschriebenen Verstärker 5-1 gleicht. Der Ausgang des Verstärkers 5-2 ist mit der Spule eines Signalrelais CA verbunden, dessen Arbeitskontakte CAC beim Entregen des Signalrelais CA dazu dienen, die Spulen eines Relais RHDLA an den Gleichstromversorgungsklemmen zu öffnen. Die Entregung der Spulen des Relais RHDLA bewirkt, daß der Arbeitskontakt einer Hub- und Schleppseillängengrenzwertalarmeinrichtung geöffnet wird, die auf der Steuertafel der Bedienungsperson angeordnet ist. Falls das Ausgangssignal des Verstärkers 5-2 einen Alarmgrenzwert in einem vorbestimmten Ausmaß übersteigt, werden die Spulen eines zweiten Signalrelais CT erregt, welches seine Arbeitskontakte CTC schließen wird, um dadurch die Spulen eines Relais RHDLT an die Gleichstromversorgung anzuschließen. Das wiederum führt zum Öffnen der Ruhekontakte RHDLT einer Hub- und Schleppseilgrenzwertauslöseschaltung, um die Hub- und Schleppseilgeneratorfeldwicklungen zu entregen.

Es sei angemerkt, daß die Signalrelais CA und CT in der Hub- und Schleppseilgrenzwertalarm- und -auslöseschaltung und die Signalrelais CN und CP in der Seilstraffungsalarm- und -auslöseschaltung bei Entregen kleine Leuchtdioden (LED) zum Aufleuchten bringen, die ein Warnlicht aussenden, das anzeigt, daß die Grenzwerte, die durch die Schaltungen festgesetzt worden sind, überschritten worden sind. Diese Leuchtdioden sind auch bei der vorbereitenden Einstellung der Schaltungsanordnung von Nutzen, was im folgenden noch näher beschrieben ist.

Es gibt, wie weiter oben mit Bezug auf Fig. 5 bereits beschrieben, Schleppseilanlagen, die keine elliptische Seilstraffungsrandwertgrenzwertkurve besitzen. Fig. 9 zeigt ein ausführliches Schaltbild eines geeigneten Funktionsgenerators, der die Möglichkeit schafft, eine Seilstraffungsrandwertgrenzkurve mit bis zu drei unterschiedlichen Steigungen je nach Bedarf einzustellen, und der bei jeder derartigen Anlage verwendbar ist. Die in Fig. 9 gezeigte Schaltung ist so ausgelegt, daß sie ein Ausgangssignal PDRI für eine verbotene Schleppseilaufwickellänge auf ein Hubseilaufwickellängeneingangssignal HRI hin liefert. Wenn die Schleppseilanlage eine Funktionsgeneratorschaltung erfordert, weil es entweder notwendig oder anderweitig erwünscht ist, eine Seilstraffungsrandwertgrenzkennlinie nichtelliptischer Art bereitzustellen, dann wird, wie am besten in Fig. 7B ersichtlich, an Stelle der direkten Verbindung zwischen den Klemmenpunkten FGC-1 und FGC-2, die durch die gestrichelte Leitung in Fig. 7B dargestellt ist, eine Funktionsgeneratorschaltung der in Fig. 9 dargestellten Art eingefügt.

Die in Fig. 9 gezeigte Funktionsgeneratorschaltung besteht aus einer ersten Stufe mit einem Operationsverstärker 4-1, der aus diskreten Bauelementen aufgebaut oder als integrierte Schaltung ausgebildet ist und an dessen Eingangsklemme 16 über den Eingangsklemmenpunkt FGC-1 das Hubseilaufwickellängeneingangssignal HRI anliegt. Das Eingangssignal HRI wird an die Eingangsklemme 16 über eine Eingangsschaltung angelegt, die aus einem Begrenzungswiderstand besteht, der zu einer Einstellschaltung parallel geschaltet ist, die aus einem Funktionsgenerator- Knickpunkt-Nr.1-Potentiometer FGB-1, dessen Schleiferarm mit dem Schleiferarm eines Funktionsgenerator- Steigung-Nr.2-Potentiometer FGS-2 verbunden ist, und aus einem Begrenzungswiderstand und einer Diode an der Eingangsklemme 16 besteht. Darüber hinaus ist der Schleiferarm eines Funktionsgenerator- Offset-Potentiometers FGOS über einen Begrenzungswiderstand mit der Eingangsklemme 16 verbunden. Die Ausgangsklemme 46 des Operationsverstärkers 4-1 ist mit der Eingangsklemme 16 über eine Rückkopplungsschaltung verbunden, die aus einer Diode 61 und aus einer Diode 62 und einem Funktionsgeneratorsteigungseinstellpotentiometer FGS-1 in Reihe mit einer Diode 62 in einem Zweig, der zu der Diode 61 parallel geschaltet ist, besteht. Ein weiterer Zweig besteht aus einem Potentiometer FGB-2, einer Diode 63 und einem Potentiometer FGS-3, die alle in Reihe geschaltet sind, wobei diese Reihenschaltung zu der Diode 61 und zu dem die Diode 62 und das Potentiometer FGS-1 enthaltenden Zweig parallel geschaltet ist. Das Ausgangssignal der so aufgebauten Funktionsgeneratorschaltung wird über einen Begrenzungswiderstand an den Eingang eines Ausgangsoperationsverstärkers 4-2 abgegeben, der an seinem Ausgang das gewünschte Signal PDRI für die verbotene Schleppseilaufwickellänge zur Verwendung in der Steuereinrichtung gemäß Fig. 7 als modifiziertes Hubseilaufwickellängensignal HRI liefert. Das Signal PDRI wird in die Steuereinrichtung gemäß Fig. 7 an dem Anschlußpunkt FGC-2 (Fig. 7B) eingegeben.

Fig. 9A zeigt eine typische Betriebskennlinie für die in Fig. 9 gezeigte Funktionsgeneratorschaltung. In Fig. 9A ist das Hubseilaufwickellängensignal HRI auf der Abszisse aufgetragen, während das Signal PDRI für die verbotene Schleppseilaufwickellänge auf der Ordinate aufgetragen ist. Bei dieser als Beispiel gewählten Kennlinie ist angenommen, daß das Hubseil eine typische maximale Länge von 114,30 m hat, welcher Wert durch ein Potential von 25 V dargestellt wird. Null Volt stellen eine Hubseilaufwickellänge von null auf der Hubseiltrommel dar. Für die PDRI-Ordinate beträgt eine typische maximale Schleppseilaufwickellänge 91,44 m, was einer maximalen Spannung von 20 V entspricht, wobei 0 V eine Schleppseilaufwickellänge von null darstellt. Die Art und Weise, wie die verschiedenen Potentiometer FGS1, FGB1, FGS2, usw. eingestellt werden, um die Betriebskennlinie von Fig. 9A zu liefern, ist im folgenden noch ausführlicher beschrieben.

Gemäß der Darstellung in der oberen rechten Ecke von Fig. 7D wird das Steuerungsregelausgangssignal RLMO, das an dem Ausgang des Ausgangsverstärkers erzeugt wird, über eine Trenndiode 48 an den Hubseilführungsgrößengeber und über eine Trenndiode 49 an den Schleppseilführungsgrößengeber angelegt. Da der Hubseilführungsgrößengeber und der Schleppseilführungsgrößengeber im Aufbau und in der Betriebsweise gleich sind, wird der Einfachheit halber nur der Hubseilführungsgrößengeber ausführlich beschrieben. Gemäß Fig. 10 wird das Ausgangssignal TLMO des Ausgangsverstärkers von Fig. 7D über die Trenndiode 48 an einen Summierpunkt 71 zusammen mit einem von der Bedienungsperson eingestellten Schleppseilführungsgrößenpotential angelegt, das von einem Potentiometer OHRP abgenommen wird, welches durch die Bedienungsperson der Schleppseilanlage manuell betätigt wird. Der Summierpunkt 71 verknüpft die beiden Potentiale und liefert ein Steuerausgangsbezugspotential, das über einen Begrenzungswiderstand als ein Eingangssignal an einen zweiten Summierpunkt 72 angelegt wird. Der zweite Summierpunkt 72 verknüpft dieses steuernde, verknüpfte, von der Bedienungsperson eingestellte Hubseilbezugspotential und das Seilstraffungsverstärkerausgangsbezugspotential mit einem Stromrückführungssignal und einem Spannungsrückführungssignal und liefert an seinem Ausgang ein Hubseilbewegungsantriebsreglersteuersignal. Die Strom-/Spannungsrückführungssignale werden den Generator/Motor-Antriebssystemen entnommen, die den Betrieb der Hubseiltrommel steuern, wie mit Bezug auf Fig. 6 erläutert, und das Ausgangssignal der Summierschaltung 72 wird an den Hubseilbewegungsantriebsregler 38 von Fig. 6 angelegt. Die Schleppseilbewegungsantriebsregelung erfolgt, wie oben erwähnt, auf gleiche Weise.

Fig. 11 zeigt ein ausführliches Schaltbild einer anderen Ausführungsform eines Führungsgrößengebers für die Verwendung in Verbindung mit der Steuereinrichtung nach der Erfindung. Der in Fig. 11 gezeigte Führungsgrößengeber ist zur Verwendung mit älteren, mit Magnetverstärkern ausgerüsteten Reglern vorgesehen, die in manchen älteren Schleppseilanlagen benutzt werden. Diese Magnetverstärkerregler werden einfach als Magnetverstärker bezeichnet und arbeiten im allgemeinen in Abhängigkeit von Eingangsstromsteuersignalen. Der Hauptzweck des Führungsgrößengebers von Fig. 11 besteht darin, die Form des aus dem Ausgangsverstärker von Fig. 7D eingegebenen Ausgangssignals TLMO, das über die Klemme HDAR als ein Spannungssteuersignal angelegt wird, in ein entsprechendes Stromsteuersignal umzuwandeln. Für diesen Zweck wird das eingegebene Regelsteuersignal TLMO an den Eingang einer isolierten Leistungsverstärkerschaltung 81 angelegt, bei der es sich um eine herkömmliche, im Handel erhältliche integrierte Schaltung handelt, welche aber einen Ausgangstransformator für Trennzwecke enthält, der eine Ausgangssekundärwicklung 82 aufweist. Das Ausgangssteuersignal, das an der Sekundärwicklung 82 erscheint, wird an eine zweite Stufe mit einem als integrierte Schaltung ausgebildeten Leistungsverstärker 83 angelegt, wobei die beiden Verstärkerstufen 81 und 83 so ausgelegt sind, daß sie die Verstärkung 1 haben. Somit entspricht das Ausgangssignal der zweiten Stufe mit dem isolierten Leistungstransformator 83, das an dem Testpunkt TLHAO erscheint, im Spannungswert dem eingegebenen Signal TLAO des Summierverstärkers 33, wobei der Steuersignalwert von +14 V keinen Begrenzungsvorgang in dem Hub- oder Schleppseilregler hervorruft, während ein Eingangsspannungswert von -1 V eine maximale Begrenzung ergibt. Dieses Leistungsverstärkersteuerungssignal wird dann an den Führungsgrößengeber des herkömmlichen Magnetverstärkerreglers angelegt, der das Potentiometer HAR enthält, das eine Hubseil-Magnetverstärkerregler- Eingangsführungsgröße an die Magnetverstärkerbezugswicklungen FA und RA anlegt. Das eingegebene Seilstraffungssteuersignal TLHAO wird von dem Hubseil-Magnetverstärkerführungsgrößensignal subtrahiert, um dadurch den Regelbetrieb des Magnetverstärkers zu steuern. Da der Schleppseilführungsgrößengeber für den Schleppseil-Magnetverstärkerregler im Aufbau und im Betrieb dem Hubseilführungsgrößengeber gleicht und mit dem gleichen Eingangssignal von der Klemme HDAR versorgt wird, ist der Einfachheit halber der Schleppseilführungsgrößengeber für den Magnetverstärkerregler weder dargestellt noch beschrieben.

Nachdem der Aufbau der bevorzugten Ausführungsform der Steuereinrichtung nach der Erfindung mit Bezug auf die Fig. 7 bis 11 kurz beschrieben worden ist, wird im folgenden die Anfangseinstellung und Ausrichtung der Steuereinrichtung beschrieben, durch die sie funktionsfähig gemacht wird. Zuvor müssen die gewünschten statischen und dynamischen Seilstraffungsrandwertkurven unter dem Ausleger für die Schleppseilanlage festgelegt werden, um eine notwendige Hub- und Schleppseilreglerbezugsgrößenverringerung, Alarm und Auslösung sowie die Hub- und Schleppseilbewegungsgrenzwerte für den Alarm und die Auslösung zu erhalten. Diese müssen z. B. durch den Maschinenhersteller festgelegt werden. Nachdem diese Information vorliegt, die Steuereinrichtung eingebaut ist und sämtliche Verbindungen hergestellt sind, wird zuerst das Hubseilaufwickellängenpotentiometer HRIP von Fig. 7A eingestellt. Das geht folgendermaßen vor sich:

  • 1.1 Betätige den Hubseilantrieb, um die Schleppschaufel in die gewünschte minimale Entfernung von der Seilscheibe an der Spitze des Auslegers zu bringen. Es sei als Beispiel angenommen, daß diese Entfernung 15,24 m beträgt. Beachte die Drehung des Hubseils an der Welle des Potentiometers HRIP, wenn das Seil aufgewickelt wird.
  • 1.2 Löse die Kupplung und drehe die Potentiometerwelle in derselben Richtung, in der sie gedreht wurde, während das Seil aufgewickelt wurde. Drehe die Potentiometerwelle bis zur vollen Grenze ihrer Bewegungsbahn, die gewöhnlich durch zwei Anschläge angezeigt wird, welche gefühlt werden, und dann zurück zu dem ersten Anschlag, welcher die maximale Seilaufwickelposition des Potentiometers ist. Arretiere die Kupplung.
  • 1.3 Bestimme das Ausmaß der Seilabwicklung, die zwischen der Schaufel und der Auslegerspitze verbleibt, und dividiere diese als Mehrfaches von 0,30 m gemessene Länge durch 4,57 m/V. Das Ergebnis ist die Voltzahl, um die die Spannung an dem Hubseilaufwickeltestpunkt HRI verringert werden muß durch Verstellen des Hubseilaufwickelnullpotentiometers HRIZ, nachdem das Hubseilaufwickelverstärkungspotentiometer HRIG auf 1 V/4,57 m in dem nächsten Schritt eingestellt worden ist. Für dieses Beispiel ist 15,24 m dividiert durch 4,57 m/V gleich 3,33 V.
  • 1.4 Bestimme die Trommelumschlingungskonstante (d.h. den Umfang der Trommel in 0,30 m). Für dieses Beispiel wird ein Trommeldurchmesser von 3,05 m angenommen, der eine Trommelumschlingungskonstante von ungefährt 3,14 × 3,05 m=9,57 m ergibt. Deshalb stellen drei Umdrehungen der Trommel 28,71 m an Seil dar. Bringe eine Kreidemarkierung an der Trommel an, so daß es möglich ist, genau zu bestimmen, wann exakt drei Umdrehungen der Trommel im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn ausgeführt worden sind.
  • 1.5 Führe der Steuereinrichtung Steuerstrom zu, um das Einstellen des Hubseilaufwickelverstärkungspotentiometers auf 1 V/4,57 m vorzubereiten. Das Einstellen des Verstärkungspotentiometers wird mehrere Iterationen der folgenden Prozedur erfordern: Verstelle das Hubseilaufwickelnullpotentiometer HRIP voll im Gegenuhrzeigersinn für die Ausgangsspannung oV. Mache eine erste Ablesung der Spannung an dem Hubseilaufwickeltestpunkt HRI. Drehe dann die Trommel für drei Umdrehungen, was einer Änderung des Seils vom dreifachen der Trommelumschlingungskonstante entspricht. (Bei diesem Beispiel stellen drei Umdrehungen 9,57 m dar). Mache dann eine zweite Ablesung der Spannung an dem Hubseilaufwickeltestpunkt HRI. Bei der Seilaufwickeldrehung wird die zweite Ablesung höher sein, während für die Seilabwickeldrehung die zweite Ablesung kleiner sein wird. (Bei diesem Beispiel ist die erforderliche Änderung in der Spannung 9,57 m/ 4,57 m/V=2,09 V. Verstelle das Verstärkungspotentiometer HRIG im Uhrzeigersinn, wenn die Differenz zu niedrig ist, oder im Gegenuhrzeigersinn, wenn die Differenz zu groß ist. Wiederhole diese Prozedur bis die Verstärkung korrekt eingestellt ist auf 1 V Änderung im Punkt HRI bei einer Änderung von 4,57 m der Seillänge auf der Trommel.
  • 1.6 Zum Einstellen des Hubseilaufwicklung-null-Potentiometers HRIZ vergleiche die im Schritt 1.3 berechnete Zahl (in diesem Beispiel 3,33 V). Lies danach die Spannung an dem Hubseilaufwicklungstestpunkt HRI ab. Subtrahiere von dieser Zahl die in dem Schritt 1.2 berechnete Zahl. Verstelle dann das Potentiometer HRIZ im Uhrzeigersinn, bis die Spannung an dem Testpunkt HRI auf die oben berechnete Zahl verringert ist. Die Hubseilaufwicklungsschaltungen werden nun eingestellt, damit dieselbe effektive Eichung erzielt wird, die erzielt werden würde, wenn die Schleppschaufel bis zur Seilscheibe an der Auslegerspitze angehoben und das Hubseilaufwicklungspotentiometer HRIP in seine Endanschlagposition für maximale Hubseilaufwicklung mechanisch verstellt würde.

    BEACHTE: Der Widerstand des HRIP-Potentiometers ist über ungefährt 340° mechanischer Drehung verteilt. Das Potentiometer ist typischerweise so übersetzt, daß es 0,8° Drehung pro 0,30 m Seil ausführt. Bei einer typischen aktiven Hubseillänge von 121,92 m wird sich das Potentiometer um 121,92 m × 0,8°/0,3 m=320° drehen. Da die volle elektrische Meßspanne über den gesamten 340° des Potentiometers 50 V beträgt, ist die Spannung für 121,92 m Seil=320°/340° × 50 V=47 V, gemessen an dem Hubseilaufwicklungspotentiometertestpunkt HRIP. Deshalb ist die erforderliche elektrische Spannung an dem Hubseilaufwicklungstestpunkt HRI= 121,92 m/4,57 m/V=26,7 V. Deswegen wird die Verstärkungseinstellung des Potentiometers HRIG für dieses Beispiel 26,7/47=0,57 V/V sein. Die Spannung an dem Hubseilaufwickeltestpunkt HRI wird, wenn sämtliche 121,92 m des Seils aufgewickelt sind, 26,7 V betragen. Bei den aufgewickelten 106,68 m Hubseil (wobei die Schleppschaufel 15,24 m unterhalb der Seilrolle an der Spitze des Auslegers angeordnet ist) beträgt die Spannung an dem Punkt HRI 23,3 V.


Der nächste Schritt besteht darin, das Schleppseilaufwicklungspotentiometer DRIP einzustellen. In dem erläuterten Beispiel wird das folgendermaßen erreicht:

  • 2.1 Betätige den Schleppseilantrieb, um die Schleppschaufel in die gewünschte minimale Entfernung von den Leitrollen LR zu bringen. Für dieses Beispiel wird angenommen, daß diese Entfernung 15,24 m beträgt. Beachte die Drehung der Welle des Schleppseilaufwicklungspotentiometers DRIP, wenn das Seil aufgewickelt wird.
  • 2.2 Löse die Kupplung und drehe die Potentiometerwelle in derselben Richtung, in der sie sich drehte, während das Seil aufgewickelt wurde. Drehe die Potentiometerwelle an ihre volle Bewegungsgrenze, die gewöhnlich durch zwei Anschläge angezeigt wird, welche gefühlt werden, und dann zurück zu dem ersten Anschlag, welches die maximale Seilaufwicklungsposition des Potentiometers ist. Arretiere die Kupplung.
  • 2.3 Bestimme die Länge an abgewickeltem Seil zwischen der Schleppschaufel und den Leitrollen LR und dividiere diese Anzahl durch 0,30 und durch 4,57 m/V. Das Ergebnis ist die Voltzahl, um die die Spannung an dem Schleppseilaufwicklungstestpunkt DRI durch Verstellen des Schleppseilaufwicklung-null-Potentiometers DRIZ verringert werden muß, nachdem das Schleppseilaufwicklungsverstärkungspotentiometer DRIG auf 1 V/4,57 m in dem nächsten Schritt eingestellt worden ist. Für dieses Beispiel ist 15,24 m dividiert durch 4,57 m/V gleich 3,33 V.
  • 2.4 Die Trommelumschlingungskonstante für die Schleppseiltrommel sollte gleich der sein, die für die Hubseiltrommel in dem Schritt 1.4 berechnet worden ist. Für dieses Beispiel wird angenommen, daß drei Umdrehungen der Trommel 28,71 m an Seil darstellen.
  • 2.5 Führe der Steuereinrichtung Steuerstrom zu, um die Einstellung des Schleppseilaufwicklungsverstärkungspotentiometers auf 1 V/0,30 m vorzubereiten. Das Einstellen des Verstärkungspotentiometers wird mehrere Iterationen derselben Prozedur erfordern, wie sie im Schritt 1.5 angegeben ist. Stelle das Schleppseilaufwicklungsverstärkungspotentiometer DRIG auf 1 V Änderung an dem Punkt DRI für ein Änderung von 4,57 m an Seillänge auf der Trommel ein.
  • 2.6 Zum Einstellen des Schleppseilaufwicklungs-null-Potentiometers DRIZ vergleiche die im Schritt 1.6 angegebene Prozedur. Die Schleppseilaufwicklungsschaltungen sind nun eingestellt, so daß sich dieselbe effektive Eichung ergibt, die erzielt würde, wenn die Schleppschaufel gegen die Leitrollen LR gezogen und das Schleppseilaufwicklungspotentiometer DRIP in seine Endstellung für maximale Schleppseilaufwicklung eingestellt worden wäre.


Beachte: Der Widerstand des Potentiometers DRIP ist über ungefähr 340° mechanischer Drehung verteilt. Das Potentiometer ist typischerweise so durch ein Rädergetriebe gekuppelt, daß es um 0,8° pro 0,30 m Seil gedreht wird. Bei einer typischen aktiven Schleppseillänge von 91,44 m wird sich das Potentiometer um 91,44 m × 0,8°/0,30 m=240° drehen. Da die volle elektrische Meßspanne über den gesamten 340° des Potentiometers 50 V beträgt, ist die Spannungsmeßspanne für 91,44 m Seil: 240°/340° × 50 V=35,3 V, gemessen an dem Schleppseilaufwicklungspotentiometertestpunkt DRIP. Daher ist die erforderliche elektrische Meßspanne an dem Schleppseilaufwicklungstestpunkt DRI: 91,44 m/4,57 m/V=20 V. Deshalb ist die Verstärkungseinstellung des Potentiometers DRIG für dieses Beispiel 20/35,3=0,57 V/V. Die Spannung an dem Schleppseilaufwicklungstestpunkt DRI wird, wenn sämtliche 91,44 m Seil aufgewickelt sind, 20 V betragen. Bei 76,20 m an aufgewickeltem Schleppseil (wobei die Schleppschaufel 15,24 m vor den Leitrollen LR angeordnet ist) beträgt die Spannung an dem Punkt DRI 16,7 V.

Wenn die Steuereinrichtung in Verbindung mit einer Schleppseilanlage benutzt wird, die elliptische Seilstraffungsrandwertgrenzkurven unter dem Ausleger besitzt, ist die Summe der maximalen zulässigen Hubseilaufwicklung plus Schleppseilaufwicklung eine Konstante. Demgemäß kann eine voreingestellte Vorspannung benutzt werden, um den Maximalwert für die kombinierte Summe der Hubseilaufwicklung plus Schleppseilaufwicklung festzusetzen, bevor die Steuereinrichtung zu übernehmen beginnt und den Hub- und Schleppseilreglerbezugssignalwert verringert, der durch eine Bedienungsperson der Anlage festgesetzt wurde. Deshalb verringern jeweils 0,30 m an Hubseilaufwicklung effektiv die maximale zulässige Schleppseilaufwicklung um 0,30 m für jede Position der Schleppschaufel unter dem Ausleger. Bei einer Schleppseilanlage, die elliptische Seilstraffungsrandwertgrenzkurven unter dem Ausleger hat, ist die in Fig. 9 gezeigte Funktionsgeneratorschaltung nicht erforderlich, und demgemäß wird der an dem Testpunkt HRI von Fig. 7 erscheinende Schleppseilaufwicklungsspannungwert über einen Begrenzungswiderstand direkt der Eingangsklemme 16 des Summierverstärkers 3-1 (33) zugeführt.

Als nächstes ist es erforderlich, die Hub- und Schleppseilaufwicklung, ausgedrückt in Mehrfachen von 0,30 m, in zwei Punkten unter dem Ausleger auf der Seilstraffungsgrenze unter dem Ausleger zu bestimmen. Der erste Punkt, der zu bestimmen ist, ist der Punkt, wo die Seilstraffungsgrenze beginnen sollte, den maximalen Bezugswert oder die maximale Führungsgröße, die den Hub- und Schleppseilreglerschaltungen zugeführt wird, zu begrenzen. Der zweite Punkt ist dort, wo die Seilstraffungsgrenze den Bezugswert oder die Führungsgröße beider Regler auf null verringern sollte, um dadurch ein weiteres Hub- und Schleppseilaufwickeln effektiv zu stoppen. Als Beispiel sei angenommen, daß unter dem Ausleger nahe dem Mittelpunkt 76,20 m jeweils an Hubseilaufwicklung plus Schleppseilaufwicklung einen Punkt auf der Seilstraffungsgrenze festlegen, an dem die Seilstraffungsgrenze beginnen sollte, und daß 9,14 m mehr an Gesamthubseilaufwicklung zur Erzeugung eines Nullbezugssignals sowohl für den Hub- als auch für den Schleppseilbewegungsregler führen sollte, um beide Antriebe zu stoppen. Für dieses angenommene Beispiel würde die Spannung an den Testpunkten HRI und DRI, wo der Seilstraffungsbegrenzungsvorgang zu übernehmen beginnt, ungefähr +16,67 V Gleichspannung an jedem der Testpunkte betragen. Wenn die Spannung an einem Testpunkt um +2 V Gleichspannung auf einen Wert von +18,67 V erhöht wird, so würden die Bezugssignale oder Führungsgrößen sowohl an dem Hub- als auch an dem Schleppseilbewegungsregler auf den Wert null verringert und eine weitere Hub- oder Schleppbewegung in der Aufwickelrichtung würde gestoppt.

Mit den oben angenommenen Werten der Spannungen, bei denen die Antiseilstraffungssteuerung übernimmt und anschließend das Bezugssignal oder die Führungsgröße auf den Wert Null verringert, und unter Verwendung von gesonderten Eingangstestpotentiometern sollten Eingangsspannungen an die Testpunkte HRI und DRI angelegt werden, die Werte haben, bei denen die Seilstraffungsgrenze zu übernehmen beginnt. Das Potentiometer RIA für die zulässige Seilaufwicklung (auch als Potentiometer 25 bezeichnet) sollte dann auf eine Gleichspannung von 0 V am Ausgang des Seilstraffungssummierverstärkerausgangstestpunkts TLAO eingestellt sein. Der Eingangsspannungstestpunkt HRI sollte dann auf einen Wert erhöht werden, bei dem die Seilstraffungsgrenzwertsteuerung einen Wert hat, bei dem die Hub- und Schleppseilantriebe vollständig gestoppt werden. An diesem Punkt sollte das Seilstraffungsverstärkerverstärkungspotentiometer TLAG eingestellt werden, damit es eine Gleichspannung von ungefähr -15 V an dem Ausgangstestpunkt TLAO liefert. Das Ausgangssignal des Ausgangsverstärkers TLMO beträgt +14 V, wenn der Begrenzungsvorgang beginnt, und nimmt auf -1 V ab, wenn der maximale Begrenzungsvorgang zum vollständigen Stoppen der Hub- und Schleppseilantriebe führt.

Wenn die Steuereinrichtung teilweise eingestellt worden ist, wie es oben beschrieben ist, dann sollte die dynamische Seilstraffungsdifferenzierschaltung 30 eingestellt werden. Die dynamische Seilstraffungsdifferenzierschaltung 30 summiert algebraisch das Hubseilaufwicklungssignal HRI und das Schleppseilaufwicklungssignal DRI und bildet über eine Differenzierschaltung ein dynamisches Seilstraffungssignal, das der Geschwindigkeit der Gesamtseilaufwicklung proportional ist. Bei zunehmender Gesamtseilaufwicklung hat das Signal der Differenzierschaltung dieselbe positive Polarität wie die statischen Hub- und Schleppseilaufwicklungssignale und erzeugt dadurch eine dynamische Seilstraffungsgrenze, die weiter weg von dem Ausleger angeordnet ist als die anfänglich eingestellte statische Seilstraffungsgrenze. Zum Einstellen der Verstärkung der Differenzierschaltung sollte ein Testsignalgeneratorausgangssignal an den Testpunkt HRI angelegt werden, wobei der Testsignalgenerator so eingestellt wird, daß er eine linear ansteigende Spannung von +1 V/s liefert, was einer Gesamtseilaufwicklungsgeschwindigkeit von 4,57 m/s äquivalent ist. Mit diesem Testsignal wird das dynamische Seilstraffungsverstärkungspotentiometer DTLG eingestellt, damit eine Gleichspannung von +5 V an dem Ausgangstestpunkt DTLO für die dynamische Seilstraffungsgrenze erhalten wird. Das ergibt eine dynamische Seilstraffungsgrenze von 22,86 m Gesamtseilaufwicklung weiter weg von dem Ausleger als die statische Seilstraffungsgrenze, wenn die Gesamtseilaufwicklung mit einer Geschwindigkeit von 4,57 m/s zunimmt.

An diesem Punkt der Einstellungsprozedur ist es notwendig, die Seilstraffungsalarm- und -auslösegrenzwerte festzusetzen. Für diesen Zweck ist es notwendig, im voraus das Vielfache von 0,30 m an Hub- und Schleppseilaufwicklung zu bestimmen, bei dem der Seilstraffungsalarm und die Auslösung erfolgen sollten. Beispielsweise sei angenommen, daß die Seilstraffungsalarmeinstellung mit der Einstellung für die Übernahme an der Seilstraffungsgrenze übereinstimmen sollte und daß die Seilstraffungsauslösungseinstellung bei 8,53 m an zusätzlicher Gesamtseilaufwicklung auftreten sollte, was zusätzlichen +1,9 V Gleichspannung an Seilaufwicklungssignal äquivalent ist. Zum Erzielen dieser Einstellung sollte ein Testsignal von +16,7 V Gleichspannung als Eingangssignal an den Testpunkt DRI angelegt werden. Anschließend wird das Seilstraffungsalarmpotentiometer TLA, das in Fig. 8 gezeigt ist, so lange verstellt, bis die obere Leuchtdiode, die der Signalrelaisspule CN zugeordnet ist, aufleuchtet, um anzuzeigen, daß das Seilstraffungsalarmrelais RTLA abgefallen ist. Dadurch wird der Alarm auf den Gesamtseilaufwicklungswert eingestellt, bei dem die Seilstraffungsgrenze gerade zu übernehmen beginnt, und die Hub- und Schleppseilführungsgröße in der Seilaufwickelrichtung weiter begrenzt. Anschließend sollte ein gleiches Signal mit einer Gleichspannung von +16,7 V an den Testpunkt DRI angelegt werden, und die an den Testpunkt HRI angelegte Spannung sollte auf +18,6 V Gleichspannung erhöht werden. Wenn die beiden Eingangsspannungen so eingestellt sind, sollte das Seilstraffungsauslösepotentiometer TLT verstellt werden, bis die untere Leuchtdiode, welche dem Signalrelais CP zugeordnet ist, gerade erlischt und dadurch anzeigt, daß das Seilstraffungsauslöserelais TLT angezogen hat. Dadurch wird der Auslösewert auf die gewünschte Differenzstrecke an Seilaufwicklung, nachdem der Alarm ausgelöst worden ist, eingestellt.

Zum Einstellen der Hub- und Schleppseilgrenzwertalarm- und -auslöseschaltung wird dann die an den Testpunkt HRI angelegte Testeingangsspannung auf einen Wert erhöht (typischerweise +26,7 V Gleichspannung=121,92 m an Hubseilaufwicklung), der dem maximalen Ausmaß an Seilaufwicklung entspricht, bei dem die Hubseilgrenzwertauslösung folgen soll. Wenn dieser Eingangstestspannungswert an dem Testpunkt HRI vorhanden ist, wird das Hubseilaufwicklungsgrenzpotentiometer HRIL verstellt, um eine Spannung an dem Testpunkt HRIL zu erzeugen, die der Schleppseilaufwicklungsspannung DRI entspricht, bei der die Schleppseilgrenzwertauslösung erfolgen soll (typischerweise +20 V Gleichspannung). Dadurch wird das Hubseilaufwicklungsgrenzwertsignal skaliert, so daß es gleich dem Schleppseilaufwicklungsgrenzwertsignal ist, damit eine gemeinsame Alarm- und Auslöseschaltung benutzt werden kann. Danach wird das Hub-/Schleppseilauslösepotentiometer eingestellt, bis die obere Leuchtdiode, die dem Signalrelais CA zugeordnet ist, gerade erlischt, um anzuzeigen, daß das Hub-/Schleppseilgrenzwertauslöserelais RHDLT abgefallen ist. Wenn der Auslösegrenzwert eingestellt ist, wird das Eingangssignal an dem Testpunkt DRI verringert auf einen Wert von +20 V Gleichspannung, ebenso das Eingangstestsignal an dem Testpunkt HRI, so daß die Spannung an dem Testpunkt HRIL um ungefähr 15% auf einen Wert von beispielsweise +17 V Gleichspannung verringert wird. Bei diesen Eingangstestspannungswerten wird das Hub-/Schleppseilalarmpotentiometer HDLA verstellt, bis die untere Leuchtdiode, die dem Signalrelais CA zugeordnet ist, aufleuchtet, um anzuzeigen, daß das Hub-/Schleppseilalarmrelais RHDLA gerade angezogen hat. Schließlich werden dann bei einem verringerten Testeingangssignal von +17 V Gleichspannung, das an dem Testpunkt DRI anliegt, dieselben Schritte, die oben aufgeführt sind, wiederholt, und zwar mit einem Eingangssignal an dem Testpunkt DRI von +20 V Gleichspannung bzw. +17 V Gleichspannung. Die typischen Testpunktspannungswerte und -einstellungen, die oben beschrieben sind, führen zu einer Hub- und Schleppseiltrommelgrenzwertauslösung bei +20 V Gleichspannung an dem Testpunkt HRIL, was 121,92 m an Hubseilaufwicklung entspricht, und +20 V Gleichspannung an dem Punkt DRI, was 91,44 m an Schleppseilaufwicklung entspricht. Die Einstellungen werden außerdem einen Alarm bei +17 V Gleichspannung an HRIL verlangen, was 91,44 m an Hubseilaufwicklung entspricht, und +17 V Gleichspannung an dem Testpunkt DRI, was 77,72 m an Schleppseilaufwicklung entspricht.

Bei denjenigen Schleppseilanlagen, die einen Funktionsgenerator für die verbotene Schleppseilaufwicklung in Abhängigkeit von der Hubseilaufwicklung erfordern, wie er in Fig. 8 gezeigt ist, muß der Anlagenhersteller oder der Besitzer der Anlage dem Einbauer eine Seilstraffungsrandwertkennlinie für die Anlage liefern, die beispielweise der in Fig. 9A dargestellten gleichen kann. Bei einer solchen Anlage ist die Beziehung zwischen der zulässigen Gesamthub- und -schleppseilaufwicklung keine Konstante. Bei einer solchen Anlage muß die gewünschte Seilstraffungsgrenze unter dem Ausleger festgesetzt werden, und die Kennlinie für die verbotene Schleppseilaufwicklung über der Hubseilaufwicklung muß bestimmt werden. Wenn diese Information vorliegt, liefert eine Testspannungseingabe von einem Signalgenerator oder einem Potentiometer Eingangsspannungen an dem Testpunkt HRI. Die Prozedur zum Einstellen der typischen Funktionsgeneratorkennlinie, die in Fig. 9A dargestellt ist, ist in der folgenden Tabelle angegeben. Die Einstellungen sind typische Zahlen, die nur zu Erläuterungszwecken dienen und zu einer Funktionsgeneratorbetriebskennlinie führen, welche der in Fig. 9A gezeigten gleicht. Vor dem Beginn der in der unten angegebenen Tabelle aufgeführten Prozeduren sollten das Funktionsgeneratoroffsetpotentiometer FGOS und die Funktionsgeneratorsteigungspotentiometer FGS1, FGS2 und FGS3 alle in ihre volle Gegenuhrzeigersinnposition gedreht werden. Die Funktionsgeneratorknickpunktpotentiometer FGB1 und FGB2 sollten beide in ihre volle Uhrzeigersinnposition gedreht werden. Die Schaltung ist dann für die Einstellung gemäß der folgenden Tabelle bereit.



Nach dem Festsetzen der als Beispiel gewählten Spannungswerte an den Testpunkten, die in der obigen Tabelle angegeben sind, durch Einstellen der angegebenen Potentiometer sollte das gesamte Funktionsgeneratorkennlinienausgangssignal erneut überprüft werden, indem genug Spannungsablesungen in den Testpunkten HRI und PDRI benutzt werden, um die Betriebskennlinie des Funktionsgenerators aufzuzeichnen und zu bestätigen, daß sie mit der gewünschten Kennlinie der verbotenen Schleppseilaufwicklung über der Hubseilaufwicklung für die bewußte Schleppseilanlage übereinstimmt.

Die Führungsgrößen- oder Bezugsschaltungseinstellung für den Führungsgrößengeber oder die Bezugsschaltung in Fig. 10 erfolgt automatisch durch Einstellen der Steuereinrichtung, die mit Bezug auf die Einstellung der zulässigen Seilaufwicklung und die Seilstraffungsverstärkerverstärkungseinstellung oben beschrieben worden ist. Bei dem Führungsgrößengeber oder der Bezugsschaltung in Fig. 11 ist es jedoch notwendig, gewisse zusätzliche Einstellungen vorzunehmen, indem ein oder zwei Widerstände nach Bedarf in Reihe zu dem Hubseilmagnetverstärkerbezugsstellwiderstand HAR in Fig. 11 und dem entsprechenden Schleppseilmagnetverstärkerbezugsstellwiderstand DAR (der ebenfalls in demselben Modul vorgesehen, aber in Fig. 11 nicht gezeigt ist) vorgesehen werden, um ein Signal von +15 V Gleichspannung an den in Reihe geschalteten Widerständen, dem Stellwiderstand und den Magnetverstärkerbezugswicklungen von jedem der Hub- oder Schleppseilmagnetverstärkerreglerführungsgrößengeber dann zu erreichen, wenn die Hub- und Schleppseilhauptsteuerungen maximale Generatorspannungen für das Hub- bzw. Schleppseilbewegungsmotorgeneratorbetriebssystem verlangen. Es sei angemerkt, daß der Widerstandswert in dem vorhandenen Stellwiderstand des Magnetverstärkerreglerführungsgrößengebers um den Widerstandswert verringert werden muß, der in dem Modul hinzugefügt wird, um den korrekten Bezugswicklungsstrom für eine maximale Generatorspannung in den Antriebsreglern wiederherzustellen. Da die Spannungsverstärkung für die Trennschaltung 81 und den Leistungsverstärker 83 in der Schaltung von Fig. 11 "1" beträgt, kann genau die gleiche Einstellprozedur, wie sie oben ausführlich beschrieben ist, für die Magnetverstärkerregler sowie für die Spannungssteuerungsregler benutzt werden, da das Verringern der Bezugsspannung bei jedem Typ von Regler von einem Wert von +15 V Gleichspannung auf 0 V effektiv die zugeordnete Antriebsreglergeneratorspannung von einem Maximalwert auf einen Ausgangswert null verringert.

Vorstehende Beschreibung zeigt, daß die beschriebene Steuereinrichtung die Hub- und Schleppseilaufwicklungslängen der Schleppseilanlage überwachen und dann, wenn gewisse voreingestellte Werte überschritten werden, die Hub- und Schleppseilantriebe verlangsamen, die Bedienungsperson warnen und, falls erforderlich, die Hub- und Schleppseilantriebe anhalten kann. Um das zu erreichen, vergleicht das System die Gesamtlänge an Hub- und Schleppseilaufwicklung mit einem voreingestellten Wert an zulässiger Seilaufwicklung, um eine elliptische Seilstraffungsgrenze unter dem Ausleger der Schleppseilanlage festzusetzen. Die Steuereinrichtung differenziert außerdem die Änderungsgeschwindigkeit der Gesamtseilaufwicklung, um eine dynamische Seilstraffungsgrenze weiter weg von dem Ausleger bereitzustellen, wenn das Hub- und/oder Schleppseil aufgewickelt (gehoben oder eingezogen) werden. Die Steuereinrichtung betätigt Kontakte, um die Bedienungsperson zu alarmieren, wenn die statische oder die dynamische Seilstraffungsgrenze, die durch die voreingestellten Werte festgesetzt ist, um ein vorgewähltes Ausmaß überschritten wird, und betätigt zusätzliche Kontakte, um die Hub- und Schleppseilbewegungsantriebsgeneratorerregung abzuschalten und sowohl den Hub- als auch den Schleppseilantrieb zu stoppen, wenn die Randwerte oder Grenzen in einem größeren vorgewählten Ausmaß überschritten werden. Als ein zusätzliches Merkmal betätigt die Steuereinrichtung außerdem Kontakte zum Alarmieren der Bedienungsperson der Anlage, wenn das Ausmaß der Hubseilaufwicklung oder der Schleppseilaufwicklung einen voreingestellten maximal zulässigen Wert erreicht, und betätigt weitere Kontakte, um die Hub- und Schleppseilgeneratorerregung abzuschalten und sowohl den Hub- als auch den Schleppseilantrieb zu stoppen, falls das Ausmaß der Hubseilaufwicklung oder der Schleppseilaufwicklung einen anderen vorgewählten kritischen Wert erreicht. Insbesondere begrenzt die Steuereinrichtung den Wert der Spannungsbezugssignale oder -führungsgrößen, die von der Hub- und Schleppseilhauptsteuerung der Bedienungsperson den Hub- und Schleppseilbewegungsspannungsreglern zugeführt werden, unter statischen oder dynamischen Seilstraffungsbedingungen, um die Geschwindigkeit sowohl des Hub- als auch des Schleppseilantriebes auf null zu verringern, wenn das Gesamtausmaß an Seilaufwicklung zunimmt. Für diejenigen speziellen Schleppseilanlagen, die speziell geformte Seilstraffungsgrenzwertkennlinien haben, wird eine Funktionsgeneratorschaltung eingesetzt, die eine speziell geformte Seilstraffungsgrenze festsetzt und ein Ausgangssignal für die zulässige Seilaufwicklung liefert, das bei den Regel- und Steuervorgängen der Schleppseilanlage benutzt wird, wie oben beschrieben.


Anspruch[de]
  1. 1. Steuereinrichtung zum Vermeiden eines Seilstraffungszustands bei einer Schleppseilanlage, die ein Hubseil und ein Schleppseil aufweist, die zur Steuerung der Positionierung und des Betriebs des Werkzeugs der Schleppseilanlage über benutzergesteuerte entsprechende Hubseil- und Schleppseil-Abwickel- und Aufwickeleinrichtungen ab- oder aufwickelbar sind, mit einer Hubseilpositions- Kodiereinrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Hubseilpositionssignals und einer Schleppseilpositions- Kodiereinrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Schleppseilpositionssignals, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubseilpositions- und die Schleppseilpositions-Kodiereinrichtungen (21, 22) so ausgebildet sind, daß das elektrische Hubseilpositionssignal während der gesamten Betriebsdauer die Länge des durch die Hubseil-Abwickel- und Aufwickeleinrichtung (14A, 34) aufgewickelten oder abgewickelten Hubseils (14) und das elektrische Schleppseilpositionssignal während der gesamten Betriebsdauer die Länge des durch die Schleppseil-Abwickel- und Aufwickeleinrichtung (15A, 35) abgewickelten oder aufgewickelten Schleppseils (15) darstellen, daß eine Einrichtung (25) zum separaten Erzeugen eines Vorspannungssignals vorgesehen ist, das die unter Vermeidung eines Seilstraffungszustands bei Hub- und Schleppseilgeschwindigkeiten nahe null maximal zulässige Hub- und Schleppseil-Aufwickellänge darstellt, und daß eine auf die Ausgangssignale der Hubseilpositions- und der Schleppseilpositions- Kodiereinrichtung (21, 22) und das Vorspannungssignal ansprechende Summierschaltung 1) vorhanden ist, die die Hubseil- und Schleppseilpositionssignale mit dem Vorspannungssignal zusammenfaßt und ein Seilstraffungsschutz- Steuersignal erzeugt, das zur Steuerung des Betriebs der Hubseil- und Schleppseil-Abwickel- und -Aufwickeleinrichtung (14A, 34, 15A, 35) für die Vermeidung eines Seilstraffungszustands während des kontinuierlichen Betriebs der Schleppseilanlage dient und diese vor Erreichen des Seilstraffungszustands abschaltet.
  2. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Summierschaltung 2) zum algebraischen Summieren des Hubseil- und des Schleppseilpositionssignals, eine Differenzierschaltung (23), die auf das Ausgangssignal der zweiten Summierschaltung 2) zum Erzeugen eines Hubseil- und Schleppseil-Gesamtgeschwindigkeitssignals anspricht, dessen Größe die Gesamtgeschwindigkeit darstellt, mit der das Hubseil (14) und das Schleppseil (15) abgewickelt oder aufgewickelt werden, und dessen Polarität angibt, ob das Hubseil und das Schleppseil ab- oder aufgewickelt werden, und eine Einrichtung zum Zuführen des Ausgangssignals der Differenzierschaltung (23) zu einem Eingang der ersten Summierschaltung 1), die das Hubseil- und Schleppseil-Gesamtgeschwindigkeitssignal, die Hubseil- und Schleppseilpositionssignale und das Vorspannungssignal für die Erzeugung eines der Steuerung des Betriebs der Schleppseilanlage dienenden, einen statischen und dynamischen Seilstraffungszustand ausschließenden Steuersignals zusammenfaßt.
  3. 3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mit der ersten Summierschaltung 1) verbundene Klemmschaltungen (26) zum Begrenzen des Steuersignals auf einen Wertebereich, der sich von einem dem Maximalgeschwindigkeitsbetrieb der Schleppseilanlage entsprechenden zulässigen ersten Wert bis zu einem dem Abschalten der Schleppseilanlage entsprechenden zulässigen zweiten Wert erstreckt.
  4. 4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal der ersten Summmierschaltung 1) über einen Regelverstärker (26), einen invertierenden Verstärker und einen Ausgangsverstärker geführt ist.
  5. 5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Warneinrichtung (50), die in Abhängigkeit vom Steuersignal der ersten Summierschaltung 1) die Bedienungsperson vor dem baldigen Erreichen des zulässigen Ausmaßes an Hubseil- und/oder Schleppseilaufwicklung warnt.
  6. 6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Funktionsgeneratorschaltung (28), die eine Übergangsfunktion zum gesonderten Festlegen eines statischen Seilstraffungsgrenzzustands für eine spezielle Schleppseilanlage mit nicht elliptischer statischer Seilstraffungsbegrenzungskennlinie besitzt, und die an ihrem Eingang das Hubseilpositionssignal empfängt und daraus ein Ausgangssignal für die maximal zulässige Schleppseilaufwicklung zur Vermeidung einer statischen Seilstraffung gewinnt, das der ersten Summierschaltung 1) als modifiziertes Hubseilpositionssignal zugeführt wird.






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