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Dokumentenidentifikation DE69719699T2 29.01.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000847958
Titel Frachtforderungsvorrichtung und Verfahren zur Wegeinstellung eines Krans
Anmelder Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Miyata, Noriaki, Nishi-ku, Hiroshima, JP;
Toyohara, Takashi, Nishi-ku, Hiroshima, JP
Vertreter Meissner, Bolte & Partner GbR, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69719699
Vertragsstaaten DE, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 08.12.1997
EP-Aktenzeichen 973098700
EP-Offenlegungsdatum 17.06.1998
EP date of grant 12.03.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.01.2004
IPC-Hauptklasse B66C 13/48

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung. zum Einstellen einer Güterhandhabungsbahn für einen Kran, die bei Anwendung zur effizienten Güterhandhabung nützlich sind, indem ein sogenannter gleichzeitiger Förder-/Verfahrbetrieb einer hängenden Last durchgeführt wird, wobei die hängende Last gleichzeitig gehoben oder gesenkt und verfahren wird.

11 ist eine erläuternde Darstellung, die ein herkömmliches Verfahren zum Betrieb eines Krans zeigt. Wie in dieser Darstellung gezeigt, ist ein Träger 2 von Schenkeln 1 abgestützt und horizontal vorgesehen. Der Träger 2 ist mit einer Laufkatze 3 versehen. Die Laufkatze 3 ist entlang dem Träger 2 in Rechts- und Linksrichtung der Darstellung verfahrbar und hat ein Drahtseil 4 zum Aufhängen einer Last und eine (nicht gezeigte) Seiltrommel. Durch das Antreiben der Seiltrommel mit einer Drehbewegung wird eine hängende Last gehoben und gesenkt.

Wenn eine Last n an einer Stelle (a) in 11 über in der Bahn liegende gestapelte Lasten n hinweg zu einer Stelle (b) transportiert werden soll, wird bei diesem Kran die Last n an der Stelle (a) an dem Drahtseil 4 aufgehängt. Dann wird die Last n von der Seiltrommel gehoben und gemeinsam mit der Laufkatze verfahren. Ferner wird die Last n von der Seiltrommel gesenkt und an der Stelle (b) auf dem Boden abgestellt.

Für den automatischen Betrieb des Krans steht ein sogenannter Rechtwinkelbetrieb zur Verfügung, bei dem das Heben der hängenden Last n, das Verfahren der Laufkatze 3 (d. h. das Verfahren der hängenden Last n) und das Senken der hängenden Last n sequentiell mit Einzelvorgängen durchgeführt werden. Dieser Betriebstyp wird im allgemeinen als ein einfaches Verfahren angewandt.

12 zeigt ein Hebegeschwindigkeitsmuster, ein Verfahrgeschwindigkeitsmuster und ein Senkgeschwindigkeitsmuster im Rechtwinkelbetrieb. Wie diese Darstellung zeigt, wird die Geschwindigkeitssteuerung in Abhängigkeit von trapezförmigen Hebe- und Senkgeschwindigkeitsmustern während Hebe- und Senkvorgängen durchgeführt, wogegen die Stabilisier-/Positioniersteuerung in Abhängigkeit von einem nahezu trapezförmigen Verfahrgeschwindigkeitsmuster (Stabilisier-/Positioniersteuerungsmuster) während eines Verfahrvorgangs durchgeführt wird.

Im Rechtwinkelbetrieb wird der Verfahrvorgang nach Beendigung des Hebevorgangs gestartet, und der Senkvorgang wird nach Beendigung des Verfahrvorgangs gestartet. Wie 11 zeigt, hat daher eine Güterhandhabungsbahn ID für die hängende Last n eine rechtwinklige Form. Wie 12 zeigt, ist die erforderliche Gesamtzeitdauer Ta die Summe der zum Heben erforderlichen Zeitdauer T1, der zum Verfahren erforderlichen Zeitdauer T2 und der zum Senken erforderlichen Zeitdauer T3. Die Güterhandhabungsarbeit dauert also sehr lang.

Um diesen Nachteil des Rechtwinkelbetriebs auszugleichen, kann ein sogenannter gleichzeitiger Förder-/Verfahrbetrieb durchgeführt werden, in dem der Hebe- oder Senkvorgang und der Verfahrvorgang gleichzeitig ausgeführt werden. Der herkömmliche gleichzeitige Förder-/Verfahrbetrieb geht jedoch nicht über einen zu erwartenden Betrieb hinaus, der nur auf Erfahrungen aus der Vergangenheit beruht. Der herkömmliche gleichzeitige Förder-/Verfahrbetrieb war daher hinsichtlich Zeitersparnis minimal effektiv, und in manchen Fällen bestand die Gefahr einer Kollision der hängenden Last mit Hindernissen, die in der Güterhandhabungsbahn lagen.

Das Dokument DE-A-44 05 525 beschreibt eine verwandte Technik, bei der eine Schwingsteuerung und eine Positioniereinrichtung verwendet werden, die von einem Lastschwingsensor kontinuierlich Eingangssignale empfängt, um das Schwingen während des Gütertransports zu steuern und abzuschwächen. Diese Technik hängt von dem Vorhandensein der Schwingsteuerung und der Positioniereinrichtung ab und ermöglicht es nicht, daß Steuerungsparameter berechnet und vor Beginn des Transports so eingestellt werden, daß keine Kollisionen auftreten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung hebt sich vom Hintergrund gemäß den oben beschriebenen früheren Technologien ab. Ihre Aufgabe ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen einer Güterhandhabungsbahn für einen Kran anzugeben, die eine optimale Güterhandhabungsbahn einstellen, in der eine hängende Last innerhalb der kürzest möglichen Zeitdauer, die für den gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb erforderlich ist, ohne Kollision der hängenden Last mit Hindernissen zu einem vorbestimmten Patz transportiert werden kann.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Einstellen einer Güterhandhabungsbahn für einen Kran anzugeben, das so ausgebildet ist, daß eine optimale Güterhandhabungsbahn für den gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb einer hängenden Last mit einem Kran eingestellt wird, der die hängende Last mittels einer Hebe-/Senkkonstruktion hebt, die hängende Last mittels einer Verfahrkonstruktion verfährt und die hängende Last mittels einer Hebe-/Senkkonstruktion senkt, um die hängende Last zu einem vorbestimmten Platz zu transportieren,

wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bestimm

en von beliebigen Hebe- und Senkgeschwindigkeiten der hängenden Last und der Zeitdauern, die zum Heben und Senken erforderlich sind, um Hebe- und Senkgeschwindigkeitsmuster einzustellen;

Bestimmen einer beliebigen Verfahrgeschwindigkeit der hängenden Last und der Zeitdauer, die zum Verfahren erforderlich ist, um ein Verfahrgeschwindigkeitsmuster einzustellen;

Einstellen der Positionen und Höhen von Hindernissen, die um die Güterhandhabungsbahn herum vorhanden sind, auf der Basis von Daten von Sensoren; und

anschließendes Einstellen einer beliebigen Wartezeit zum Verfahren und einer beliebigen Wartezeit zum Senken; und

anschließendes Durchführen eines theoretischen Simulationstests auf der Basis dieser eingestellten Bedingungen, um eine Güterhandhabungsbahn zu berechnen, und wenn bestimmt wird, daß die hängende Last, die sich entlang der Güterhandhabungsbahn bewegt, mit den Hindernissen kollidieren würde, Wiederholen des Vorgangs der Korrektur der eingestellten Bedingungen und erneutes Durchführen eines theoretischen Simulationstests;

so daß eine optimale Güterhandhabungsbahn eingestellt wird, mittels welcher die hängende Last innerhalb der kürzest möglichen erforderlichen Zeitdauer ohne Kollision der hängenden Last mit den Hindernissen zu einem vorbestimmten Platz transportiert werden kann.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Vorrichtung zum Einstellen einer Güterhandhabungsbahn für einen Kran angegeben, wobei die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß eine optimale Güterhandhabungsbahn für den gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb einer hängenden Last mit einem Kran eingestellt wird, der die hängende Last mittels einer Hebe-/Senkkonstruktion hebt, die hängende Last mittels einer Verfahrkonstruktion verfährt und die hängende Last mittels der Hebe-/Senkkonstruktion senkt, um die hängende Last zu einem vorbestimmten Platz zu transportieren,

wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

eine Bedingungseinstelleinrichtung zum Bestimmen von beliebigen Hebe- und Senkgeschwindigkeiten der hängenden Last und der Zeitdauern, die zum Heben und Senken erforderlich sind, um Hebe- und Senkgeschwindigkeitsmuster einzustellen, zum Bestimmen einer beliebigen Verfahrgeschwindigkeit der hängenden Last und der Zeitdauer, die zum Verfahren erforderlich ist, um ein Verfahrgeschwindigkeitsmuster einzustellen, zum Einstellen der Positionen und Höhen von Hindernissen, die um die Güterhandhabungsbahn herum vorhanden sind, auf der Basis von Daten von Sensoren, und ferner zum Einstellen einer beliebigen Wartezeit zum Verfahren und einer beliebigen Wartezeit zum Senken; und eine Recheneinrichtung zum Durchführen eines theoretischen Simulationstests auf der Basis dieser eingestellten Bedingungen, um eine Güterhandhabungsbahn zu berechnen, und wenn bestimmt wird, daß die hängende Last, die sich entlang der Güterhandhabungsbahn bewegt, mit den Hindernissen kollidieren würde, Wiederholen des Vorgangs der Korrektur der eingestellten Bedingungen und erneutes Durchführen eines theoretischen Simulationstests, so daß eine optimale Güterhandhabungsbahn eingestellt wird, mittels welcher die hängende Last innerhalb der kürzest möglichen erforderlichen Zeitdauer ohne Kollision der hängenden Last mit den Hindernissen zu einem vorbestimmten Platz transportiert werden kann.

Das vorstehend angegebene Verfahren und die vorstehend angegebene Vorrichtung zum Einstellen einer Güterhandhabungsbahn für einen Kran bestimmen also beliebige Hebe- und Senkgeschwindigkeiten der hängenden Last und die Zeitdauern, die zum Heben und Senken erforderlich sind, um Hebe- und Senkgeschwindigkeitsmuster einzustellen; bestimmen eine beliebige Verfahrgeschwindigkeit der hängenden Last und die Zeitdauer, die zum Verfahren erforderlich ist, um ein Verfahrgeschwindigkeitsmuster einzustellen; stellen die Positionen und Höhen von Hindernissen, die um die Güterhandhabungsbahn herum vorhanden sind, auf der Basis von Daten von Sensoren ein; und stellen ferner eine beliebige Wartezeit zum Verfahren und eine beliebige Wartezeit zum Senken ein; führen anschließend einen theoretischen Simulationstest auf der Basis dieser eingestellten Bedingungen durch, um eine Güterhandhabungsbahn zu berechnen; und wiederholen, wenn bestimmt wird, daß die hängende Last, die sich entlang der Güterhandhabungsbahn bewegt, mit den Hindernissen kollidieren würde, den Vorgang der Korrektur der eingestellten Bedingungen und des erneuten Durchführens eines theoretischen Simulationstest; so daß eine optimale Güterhandhabungsbahn eingestellt wird, mittels welcher die hängende Last innerhalb der kürzest möglichen erforderlichen Zeitdauer ohne Kollision der hängenden Last mit den Hindernissen zu einem vorbestimmten Platz transportiert werden kann.

Durch Anwendung dieser optimalen Güterhandhabungsbahn bei einem tatsächlichen Betrieb kann eine hängende Last innerhalb der kürzest möglichen Zeitdauer, die für den gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb erforderlich ist, ohne Kollision der hängenden Last mit Hindernissen zu einem vorbestimmten Platz transportiert werden. Die Güterhandhabung kann also sicher und effizient durchgeführt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine erläuternde Darstellung, die ein Beispiel eines gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetriebszustands eines Krans zeigt, wobei ein Verfahren (eine Vorrichtung) zum Einstellen einer Güterhandhabungsbahn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird (Betriebsart 1);

2 ist eine erläuternde Darstellung jedes Geschwindigkeitsmusters in dem gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb der in 1 gezeigten Betriebsart 1;

3 ist eine erläuternde Darstellung, die ein anderes Beispiel eines gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetriebszustands eines Krans zeigt, wobei ein Verfahren (eine Vorrichtung) zum Einstellen einer Güterhandhabungsbahn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angewandt wird (Betriebsart 2);

4 ist eine erläuternde Darstellung jedes Geschwindigkeitsmusters in dem gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb der in 3 gezeigten Betriebsart 2;

5 ist eine erläuternde Darstellung, die noch ein weiteres Beispiel eines gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetriebszustands eines Krans zeigt, wobei ein Verfahren (eine Vorrichtung) zum Einstellen einer Güterhandhabungsbahn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angewandt wird (Betriebsart 3);

6 ist eine erläuternde Darstellung jedes Geschwindigkeitsmusters in dem gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb der in 5 gezeigten Betriebsart 3;

7 ist ein Flußdiagramm, das den Ablauf für das Verfahren zum Einstellen einer Güterhandhabungsbahn für einen Kran gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;

8 ist ein Blockbild, das den Aufbau einer Vorrichtung zeigt, die ein Verfahren gemäß der Erfindung zum Einstellen einer Güterhandhabungsbahn verwendet;

9 ist eine erläuternde Darstellung, die ein Modell eines Krans in Verbindung mit einem theoretischen Simulationstest zeigt;

10 ist ein Flußdiagramm, das die Verarbeitungsinhalte in dem theoretischen Simulationstest zeigt;

11 ist eine erläuternde Darstellung eines herkömmlichen Verfahrens zum Betrieb eines Krans; und

12 ist eine erläuternde Darstellung jedes Geschwindigkeitsmusters bei dem in 11 gezeigten herkömmlichen Verfahren zum Betrieb eines Krans.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die gleichen Teile wie im verwandten Stand der Technik sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und von sich überlappenden Einzelbeschreibungen wird abgesehen.

1 ist eine erläuternde Darstellung, die ein Beispiel eines gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetriebszustands eines Krans zeigt, wobei ein Verfahren (eine Vorrichtung) zum Einstellen einer Güterhandhabungsbahn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird (Betriebsart 1). 2 ist eine erläuternde Darstellung jedes Geschwindigkeitsmusters in dem gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb der in 1 gezeigten Betriebsart 1.

Wie 1 zeigt, hat ein Kran wie im verwandten Stand der Technik (11) einen Träger 2, Schenkel 1 und eine Laufkatze 3, die eine Seiltrommel und ein Drahtseil 4 hat. An der Unterseite des Trägers 2 ist eine Vielzahl von Stapellastsensoren 100 mit einem Zwischenraum von ungefähr 2,8 m geeignet installiert.

Wenn eine hängende Last n von einer Stelle (a) in 1 über gestapelte Lasten n hinweg zu einer Stelle (b) transportiert wird, wird bei diesem Kran ein sogenannter gleichzeitiger Förder-/Verfahrbetrieb durchgeführt, in dem ein Teil eines Hebevorgangs für die hängende Last n und ein Teil eines Verfahrvorgangs für die Laufkatze 3 (d. h. ein Verfahrvorgang für die hängende Last n) gleichzeitig durchgeführt werden und ferner ein Teil eines Verfahrvorgangs für die Laufkatze 3 und ein Teil eines Senkvorgangs für die hängende Last n gleichzeitig durchgeführt werden. Eine Bahnkurve I1 in 1 bezeichnet die Güterhandhabungsbahn der hängenden Last n in dieser Situation.

2 zeigt das Hebegeschwindigkeitsmuster und das Senkgeschwindigkeitsmuster der hängenden Last n (untere Hälfte der Darstellung) und das Verfahrgeschwindigkeitsmuster (Stabilisier-/Positioniersteuerungsmuster) der Laufkatze 3 (hängende Last n) (obere Hälfte der Darstellung) in dem gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb der vorliegenden Betriebsart 1.

Wie diese Darstellung zeigt, wird bei dem gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb der Betriebsart 1 ein Hebevorgang für die hängende Last n gestartet, und zu einem Zeitpunkt t1 (eine Verfahrwartezeit T1') während dieses Hebevorgangs wird ein Verfahrvorgang für die Laufkatze 3 (hängende Last n) gestartet. Dann wird zu einem Zeitpunkt t2 nach Ablauf der Zeitdauer T1'' der Hebevorgang abgeschlossen.

Danach wird zu einem Zeitpunkt t3 (eine Senkwartezeit T2') während des Verfahrvorgangs ein Senkvorgang für die hängende Last n gestartet. Danach wird zu einem Zeitpunkt t4 nach Ablauf der Zeitdauer T3' der Verfahrvorgang abgeschlossen. Ferner wird zu einem Zeitpunkt t5 nach Ablauf der Zeitdauer T3'' der Senkvorgang abgeschlossen. Auf diese Weise wird ein Zyklus von Vorgängen zum Transport der hängenden Last n abgeschlossen.

Die Zeitdauer Tb, die für diesen Zyklus von Vorgängen zum Transport der hängenden Last n in dem gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb der Betriebsart 1 erforderlich ist, ist also die Summe der zum Heben erforderlichen Zeitdauer T1, der Wartezeit T2' zum Senken und der zum Senken erforderlichen Zeitdauer T3. Ein Vergleich der Zeitdauer Tb mit der für den Rechtwinkelbetrieb erforderlichen Zeitdauer Ta (siehe 12) zeigt, daß Tb um die Summe der Zeitdauer T1'', während der der Hebevorgang und der Verfahrvorgang gleichzeitig durchgeführt werden, und der Zeitdauer T3', während der der Verfahrvorgang und der Senkvorgang gleichzeitig durchgeführt werden, kürzer als Ta ist.

3 ist eine erläuternde Darstellung, die ein anderes Beispiel eines gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetriebszustands eines Krans zeigt, wobei ein Verfahren (eine Vorrichtung) zum Einstellen einer Güterhandhabungsbahn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angewandt wird (Betriebsart 2). 4 ist eine erläuternde Darstellung jedes Geschwindigkeitsmusters in dem gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb der in 3 gezeigten Betriebsart 2.

Der gleichzeitige Förder-/Verfahrbetrieb der in 3 gezeigten Betriebsart 2 zeigt einen Fall, in dem dann, wenn eine hängende Last n von einer Stelle (a) in 3 über gestapelte Lasten n hinweg zu einer Stelle (b) transportiert wird, die gestapelten Lasten n während des Transports der hängenden Last n näher an der Stelle (a) hoch gestapelt sind, als dies bei den in 1 gezeigten gestapelten Lasten n der Fall ist.

Wenn die gestapelten Lasten n näher an der Stelle (a) hoch gestapelt sind, wie 3 zeigt, wird davon ausgegangen, daß sich die hängende Last n entlang der gleichen Güterhandhabungsbahn I1 bewegt, die bereits erwähnt wurde (siehe 1). Während des gleichzeitigen Durchführens eines Hebevorgangs und eines Verfahrvorgangs (zu diesem Zeitpunkt wird die hängende Last n in Abhängigkeit von dem Verfahrvorgang in Schwingung versetzt) oder bei einem plötzlichen Stopp, schwingt in diesem Fall die hängende Last n und kollidiert mit irgendwelchen der gestapelten Lasten n, die auf der Seite der Stelle (a) liegen.

Wie 4 zeigt, wird im Vergleich mit jedem Geschwindigkeitsmuster im Fall der Güterhandhabungsbahn I1 (siehe 2) deshalb der Verfahr-Startzeitpunkt für die Laufkatze 3 (hängende Last n) von t1 zu t1' verzögert, um die Wartezeit T1' zum Verfahren etwas zu verlängern. Gleichermaßen wird der Senk-Startzeitpunkt für die hängende Last n von t3 zu t3' verzögert, um die Wartezeit T2' zum Senken etwas zu verlängern. Durch diese Maßnahme wird bewirkt, daß die hängende Last n einer Güterhandhabungsbahn mit einer Bahnkurve I2 folgt, wie in 3 gezeigt ist.

In dem gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb dieser Betriebsart 2 ist die Zeitdauer Tc, die für einen Zyklus von Vorgängen zum Transport der hängenden Last n erforderlich ist, länger als die Zeitdauer Tb, die in dem gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb der Betriebsart 1 erforderlich ist, da die Wartezeit T2' zum Senken etwas länger wird. Die Zeitdauer Tc ist jedoch ausreichend kürzer als die erforderliche Zeitdauer Ta für den Rechtwinkelbetrieb (siehe 12).

5 ist eine erläuternde Darstellung, die noch ein weiteres Beispiel eines gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetriebszustands eines Krans zeigt, wobei ein Verfahren (eine Vorrichtung) zum Einstellen einer Güterhandhabungsbahn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird (Betriebsart 3). 6 ist eine erläuternde Darstellung jedes Geschwindigkeitsmusters in dem gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb der in 5 gezeigten Betriebsart 3.

Der gleichzeitige Förder-/Verfahrbetrieb der in 5 dargestellten Betriebsart 3 zeigt einen Fall, in dem dann, wenn eine hängende Last n von einer Stelle (a) in 5 über gestapelte Lasten n hinweg zu einer Stelle (b) transportiert wird, die gestapelten Lasten n während des Transports der hängenden Last n näher an der Stelle (b) hoch gestapelt sind, als dies bei den in 1 gezeigten gestapelten Lasten n ist.

Wenn die gestapelten Lasten n näher an der Stelle (b) hoch gestapelt sind, wie 5 zeigt, wird davon ausgegangen, daß sich die hängende Last n entlang der gleichen Güterhandhabungsbahn I1 bewegt, die bereits erwähnt wurde (siehe 1). Während des gleichzeitigen Ausführens eines Verfahrvorgangs und eines Senkvorgangs oder bei einem plötzlichen Stopp schwingt in diesem Fall die hängende Last n und kollidiert mit irgendwelchen der gestapelten Lasten n, die auf der Seite der Stelle (b) liegen.

Wie 5 zeigt, bleibt daher im Vergleich mit jedem Geschwindigkeitsmuster im Fall der Güterhandhabungsbahn I1 (siehe 2) der Verfahr-Startzeitpunkt für die Laufkatze 3 (hängende Last n) t1, so daß die Wartezeit zum Verfahren bei T1' gehalten wird. Der Senk-Startzeitpunkt für die hängende Last n wird jedoch wie im Fall der Güterhandhabungsbahn I2 (siehe die 3 und 4) von t3 zu t3' verzögert, so daß die Wartezeit T2' zum Senken etwas länger gemacht wird als für die Güterhandhabungsbahn I1. Durch diese Maßnahme wird bewirkt, daß die hängende Last n einer Güterhandhabungsbahn mit einer Bahnkurve I3 folgt, wie 5 zeigt.

Die Zeitdauer Td, die für einen Zyklus von Vorgängen zum Transport der hängenden Last n in dem gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb dieser Betriebsart 3 erforderlich ist, ist auch länger als die Zeitdauer Tb, die in dem gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb der Betriebsart 1 erforderlich ist, da die Wartezeit T2' zum Senken etwas länger wird. Die Zeitdauer Td ist jedoch ausreichend kürzer als die erforderliche Zeitdauer Ta für den Rechtwinkelbetrieb (siehe 12).

Wie vorstehend beschrieben, macht es der gleichzeitige Förder-/Verfahrbetrieb eines Krans zu einer Vorbedingung, daß die Wartezeit zum Verfahren, die Wartezeit zum Senken usw. geeignet eingestellt werden (nämlich, daß die optimale Güterhandhabungsbahn für eine hängende Last eingestellt wird), und zwar in Abhängigkeit von dem Zustand von Hindernissen, die in der Bahn während des Transports vorhanden sind, um eine hängende Last n innerhalb einer kurzen Zeitdauer zu einem vorbestimmten Platz zu transportieren, ohne ihre Kollision mit den Hindernissen zu verursachen. Diese optimale Güterhandhabungsbahn für die hängende Last wird mittels eines theoretischen Simulationstests vor einem tatsächlichen Betrieb eingestellt.

7 ist ein Flußdiagramm, das den Ablauf für ein Verfahren zum Einstellen einer Güterhandhabungsbahn für einen Kran gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt (wobei den jeweiligen Schritten die Symbole S1, S2 usw. zugeordnet sind).

Wie in dieser Darstellung gezeigt ist, wird ein gleichzeitiges Förder-/Verfahrbetriebsmuster als ein Bahnkurvenmuster für eine hängende Last n gewählt (siehe S1, S2 und S3).

Dann werden provisorische Einstellwerte für ein bestimmtes beliebiges Güterhandhabungsbahnmodell bestimmt (beispielsweise die in 1 gezeigte Güterhandhabungsbahn I1). Das heißt, es werden die folgenden Einstellschritte (1) bis (5) durchgeführt (siehe Schritte S4 bis S8):

  • (1) Bestimmen der Hebegeschwindigkeit v1 für die hängende Last n und der zum Heben erforderlichen Zeitdauer T1, um ein Hebegeschwindigkeitsmuster einzustellen.
  • (2) Bestimmen der Senkgeschwindigkeit v1' für die hängende Last n und der zum Senken erforderlichen Zeitdauer T3, um ein ,Senkgeschwindigkeitsmuster einzustellen.
  • (3) Bestimmen der Verfahrgeschwindigkeit v2 für die Laufkatze 3 (hängende Last n) und der zum Verfahren erforderlichen Zeitdauer T2, um ein Verfahrgeschwindigkeitsmuster (Stabilisier-/Positioniersteuerungsmuster) einzustellen).
  • (4) Einstellen der Positionen und Höhen von Hindernissen wie etwa der um die Güterhandhabungsbahn herum vorhandenen gestapelten Lasten n und derjenigen der Schenkel 1 auf der Basis von Daten, die unter Verwendung der Stapellastsensoren 100 erhalten werden.
  • (5) Einstellen der Wartezeit zum Verfahren und der Wartezeit zum Senken.

Dann wird ein theoretischer Simulationstest (Berechnung) auf der Basis der obigen eingestellten Bedingungen durchgeführt, um eine Güterhandhabungsbahn für die hängende Last und das Ausmaß des Schwingens der hängenden Last (einschließlich desjenigen im Fall des Auftretens einer Abnormalität und eines abrupten Stoppens der Laufkatze 3) zu berechnen.

Es wird davon ausgegangen, daß diese Berechnung zeigt, daß die hängende Last n, die sich entlang dieser Güterhandhabungsbahn bewegt, beispielsweise während des gleichzeitigen Ausführens eines Hebevorgangs und eines Verfahrvorgangs, wie in 3 gezeigt ist, oder bei einem plötzlichen Stopp schwingt, woraufhin die hängende Last n mit den gestapelten Lasten n kollidiert, die auf der Seite der Stelle (a) abgestellt sind. In diesem Fall werden der Verfahr-Startzeitpunkt und der Senk-Startzeitpunkt geringfügig verzögert, oder andere Einstellwerte werden angemessen korrigiert, und es wird erneut ein theoretischer Simulationstest durchgeführt.

Dieser Ablauf wird wiederholt, um eine optimale Güterhandhabungsbahn für den Zustand der Hindernisse einzustellen, die während des Transports in der Bahn vorhanden sind, d. h. die optimale Güterhandhabungsbahn, mittels welcher die hängende Last innerhalb der kürzest möglichen erforderlichen Zeitdauer ohne Kollision der hängenden Last mit den Hindernissen zu einem vorbestimmten Platz transportiert werden kann (beispielsweise die in 3 gezeigte Güterhandhabungsbahn I2) (siehe S9 und 510).

Durch Anwendung der wie oben eingestellten optimalen Güterhandhabungsbahn bei einem tatsächlichen Betrieb kann die hängende Last n innerhalb der kürzest möglichen für den gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb erforderlichen Zeitdauer ohne Kollision der hängenden Last n mit den Hindernissen zu einem vorbestimmten Platz transportiert werden. Es kann also eine sichere und effiziente Güterhandhabung durchgeführt werden.

8 ist ein Blockbild, das den Aufbau einer Vorrichtung zeigt, die das Verfahren gemäß der Erfindung zum Einstellen einer Güterhandhabungsbahn verwendet. Wie diese Darstellung zeigt, besteht diese Vorrichtung aus einer Laufkatzenkamera 5 zum Detektieren der Position von gestapelten Lasten n, einem Fördercodierer 7, der an einer Seiltrommel angebracht ist, um die Höhe der gestapelten Lasten n zu detektieren, einem Stapellastsensor 100 und einer Steuereinheit 6, die eine Güterhandhabungsbahn für die hängende Last n und das Ausmaß des Schwingens der hängenden Last n auf der Basis der Detektierwerte von diesen Einrichtungen und der jeweiligen Einstellwerte 8 berechnet, um zu beurteilen und anzuzeigen, ob die hängende Last n mit den Hindernissen kollidieren würde, eine optimale Güterhandhabungsbahn einstellt und die Bewegung der Laufkatze 3 auf der Basis ihres Ausgangssignals während eines tatsächlichen Betriebs steuert.

Die Verarbeitungsinhalte in dem theoretischen Simulationstest werden unter Bezugnahme auf die 9 und 10 im einzelnen beschrieben. 9 ist eine erläuternde Darstellung, die ein Modell eines Krans zeigt, der bei dem theoretischen Simulationstest verwendet wird. 10 ist ein Flußdiagramm, das die Verarbeitungsinhalte in dem theoretischen Simulationstest zeigt. Der theoretische Simulationstest wird in der Reihenfolge der in 10 gezeigten Schritte 1 bis 6 durchgeführt.

[Schritt 1]

Die Ausgangsbedingungen in dem theoretischen Simulationstest werden eingestellt.

  • (1) Rücksetzen eines Zählers für die Berechnungsperiode.
  • (2) Einstellen des Ausgangswerts der Förderhöhe einer hängenden Last.
[Schritt 2]

Die Förderhöhe in jeder Berechnungsperiode wird auf der Grundlage der integralen Berechnung der vorgegebenen Hebe- und Senkgeschwindigkeitsmuster und des Ausgangswerts der Förderhöhe berechnet.

[Schritt 3]

Es wird eine Berechnung zur Rückführungssteuerung durchgeführt. Die Laufkatzengeschwindigkeit uk als die Stellgröße wird berechnet. K ist eine Rückführungsverstärkung, und xk ist ein Zustandsvektor, der die Laufkatzenposition, die Laufkatzengeschwindigkeit, die Schwingverlagerung und die Schwinggeschwindigkeit als die Zustandsgrößen umfaßt.

uk = Kxk

[Schritt 4]

Auf der Basis eines Bewegungsmodells des Krans wird eine Simulation an der Laufkatze und dem Pendel durchgeführt. Das Bewegungsmodell verwendet ein Zustandsraummodell, das aus der Bewegungsgleichung abgeleitet ist.

xk+1 = Axk + Buk

A ist eine Übergangsmatrix, während B eine Antriebsmatrix ist. A und B sind derart, daß die Parameter mit der Förderhöhe veränderbar sind, um Reaktionen auf Änderungen in dem Modell durch Änderungen der Seillänge zu gestatten.

[Schritt 5]

Der Zähler zum Messen der Berechungszeitdauer wird fortgeschaltet.

[Schritt 6]

Es wird bestimmt, ob die Berechnungszeitdauer die planmäßige Zeit überschritten hat. Wenn die planmäßige Zeit überschritten worden ist, ist die Simulation abgeschlossen.

Nachstehend wird ein Beispiel des Ableitens des Zustandsraummodells in Schritt 4 gezeigt. Wie aus 9 ersichtlich, wird der Kran als ein Bewegungsmodell angesehen, das eine Laufkatze und ein einfaches Pendel aufweist. Die Bewegungsgleichungen werden mit den folgenden zwei Gleichungen geschrieben:

Mẍ = mg&thgr; + f

l

= g&thgr; – x

Aus diesen Bewegungsgleichungen und der nachfolgenden Gleichung, die zeigt, daß ein Geschwindigkeitssteuersystem für die Laufkatze ein PI-Steuersystem ist,



soll das Integral der Abweichung zwischen dem Laufkatzengeschwindigkeits-Führungswert und der Laufkatzengeschwindigkeit wie folgt

e = ∫(u – ẋ)dt

sein und der Zustandsvektor wie folgt

X=[x, ẋ, d, ḋ, ei)

sein.

Die Zustandsgleichung ist also wie folgt gegeben:

Um die Berechung durch sequentielle Berechnung zu ermöglichen, wird die Zustandsgleichung wie folgt diskret gemacht

xk+1 = Axk + Buk

Die in Schritt 3 angegebene Steuerungsregel kann die Zustandsrückführung durch Optimalregulatoren nutzen, die aus diesem Zustandsraummodell abgeleitet werden können. Die Steuerungsregel kann in diesem Fall wie folgt geschrieben werden:

uk = Kxk

Wie vorstehend in Verbindung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konkret beschrieben, bestimmen das Verfahren und die Vorrichtung zum Einstellen einer Güterhandhabungsbahn beliebige Hebe- und Senkgeschwindigkeiten der hängenden Last und die zum Heben und Senken erforderlichen Zeitdauern, um Hebe- und Senkgeschwindigkeitsmuster einzustellen; bestimmen eine beliebige Verfahrgeschwindigkeit der hängenden Last und die zum Verfahren erforderliche Zeitdauer, um ein Verfahrgeschwindigkeitsmuster einzustellen; stellen die Positionen und Höhen von Hindernissen, die um die Güterhandhabungsbahn herum vorhanden sind, auf der Basis von Daten von Sensoren ein und stellen ferner eine beliebige Wartezeit zum Verfahren und eine beliebige Wartezeit zum Senken ein;

führen dann einen theoretischen Simulationstest auf der Basis dieser eingestellten Bedingungen durch, um eine Güterhandhabungsbahn zu berechnen, und wiederholen, wenn bestimmt wird, daß die hängende Last, die sich entlang der Güterhandhabungsbahn bewegt, mit den Hindernissen kollidieren würde, den Vorgang der Korrektur der eingestellten Bedingungen und des erneuten Durchführens eines theoretischen Simulationstests;

so daß eine optimale Güterhandhabungsbahn eingestellt wird, mittels welcher die hängende Last innerhalb der kürzest möglichen erforderlichen Zeitdauer ohne Kollision der hängenden Last mit den Hindernissen zu einem vorbestimmten Platz transportiert werden kann.

Durch Anwendung der wie oben eingestellten optimalen Güterhandhabungsbahn bei einem tatsächlichen Betrieb kann die hängende Last innerhalb der kürzest möglichen für den gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb erforderlichen Zeitdauer ohne Kollision der hängenden Last mit den Hindernissen zu einem vorbestimmten Platz transportiert werden. Es kann also eine sichere und effiziente Güterhandhabung durchgeführt werden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Einstellen einer Güterhandhabungsbahn für einen Kran, das so ausgebildet ist, daß eine optimale Güterhandhabungsbahn für den gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb einer hängenden Last mit einem Kran eingestellt wird, der die hängende Last mittels einer Hebe-/Senkkonstruktion hebt, die hängende Last mittels einer Verfahrkonstruktion verfährt und die hängende Last mittels der Hebe-/Senkkonstruktion senkt, um die hängende Last zu einem vorbestimmten Platz zu transportieren, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

    –Bestimmen von beliebigen Hebe- und Senkgeschwindigkeiten der hängenden Last und der Zeitdauern, die zum Heben und Senken erforderlich sind, um Hebe- und Senkgeschwindigkeitsmuster einzustellen,

    – Bestimmen einer beliebigen Verfahrgeschwindigkeit der hängenden Last und der Zeitdauer, die zum Verfahren erforderlich ist, um ein Verfahrgeschwindigkeitsmuster einzustellen,

    – Einstellen der Positionen und Höhen von Hindernissen, die um die Güterhandhabungsbahn herum vorhanden sind, auf der Basis von Daten von Sensoren,

    – und anschließendes Einstellen einer beliebigen Wartezeit zum Verfahren und einer beliebigen Wartezeit zum Senken;

    – anschließendes Durchführen eines theoretischen Simulationstests auf der Basis dieser eingestellten Bedingungen, um eine Güterhandhabungsbahn zu berechnen, und wenn bestimmt wird, daß die hängende Last, die sich entlang der Güterhandhabungsbahn bewegt, mit den Hindernissen kollidieren würde, Wiederholen des Vorgangs der Korrektur der eingestellten Bedingungen und erneutes Durchführen eines theoretischen Simulationstests;

    – so daß eine optimale Güterhandhabungsbahn eingestellt wird, mittels welcher die hängende Last innerhalb der kürzest möglichen erforderlichen Zeitdauer ohne Kollision der hängenden Last mit den Hindernissen zu einem vorbestimmten Platz transportiert werden kann.
  2. Vorrichtung zum Einstellen einer Güterhandhabungsbahn für einen Kran, wobei die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß eine optimale Güterhandhabungsbahn für den gleichzeitigen Förder-/Verfahrbetrieb einer hängenden Last mit einem Kran eingestellt wird, der die hängende Last mittels einer Hebe-/Senkkonstruktion hebt, die hängende Last mittels einer Verfahrkonstruktion verfährt und die hängende Last mittels der Hebe-/Senkkonstruktion senkt, um die hängende Last zu einem vorbestimmten Platz zu transportieren, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

    – eine Bedingungseinstelleinrichtung zum Bestimmen von beliebigen Hebe- und Senkgeschwindigkeiten der hängenden Last und der Zeitdauern, die zum Heben und Senken erforderlich sind, um Hebe- und Senkgeschwindigkeitsmuster einzustellen, zum Bestimmen einer beliebigen Verfahrgeschwindigkeit der hängenden Last und der Zeitdauer, die zum Verfahren erforderlich ist, um ein Verfahrgeschwindigkeitsmuster einzustellen, zum Einstellen der Positionen und Höhen von Hindernissen, die um die Güterhandhabungsbahn herum vorhanden sind, auf der Basis von Daten von Sensoren, und ferner zum Einstellen einer beliebigen Wartezeit zum Verfahren und einer beliebigen Wartezeit zum Senken; und

    – eine Recheneinrichtung zum Durchführen eines theoretischen Simulationstests auf der Basis dieser eingestellten Bedingungen, um eine Güterhandhabungsbahn zu berechnen, und wenn bestimmt wird, daß die hängende Last, die sich entlang der Güterhandhabungsbahn bewegt, mit den Hindernissen kollidieren würde, Wiederholen des Vorgangs der Korrektur der eingestellten Bedingungen und erneutes Durchführen eines theoretischen Simulationstests, so daß eine optimale Güterhandhabungsbahn eingestellt wird, mittels welcher die hängende Last innerhalb der kürzest möglichen erforderlichen Zeitdauer ohne Kollision der hängenden Last mit den Hindernissen zu einem vorbestimmten Platz transportiert werden kann.
Es folgen 10 Blatt Zeichnungen






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