EP1328461A2

System and device for controlling a load lifting device

Abstract

The invention relates to a system for controlling a load lifting device ( 1 ) with a controllable drive ( 2 ) and a lifting element ( 5 ) which is linked with the drive ( 2 ) and which is-at least in a non-operational position due to the gravitational force-vertically (Z-Z) aligned. A load receiving element ( 7 ) is linked with the lifting element ( 5 ). The system further comprises a control circuit for balancing the loads. Said control circuit encompasses a device for producing a path-dependent signal which corresponds to a substantially vertical (Z-Z) movement of the lifting element ( 5 ) and which represents the input signal for the control of the drive ( 2 ).

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Term ended

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3 claims: 3 independent, 0 dependent

  1. 1
    Claims of equivalent WO 0047512 A2 Translation of claims of equivalent WO 0047512 A2 Ansprüche 1. System zum Steuern einer Lasthebevorrichtung (1), mit einem steuerbaren Antrieb (2) , mit einem mit dem Antrieb (2) verbundenen, - zumindest in einer Ruhelage schwerkraftbedingt - vertikal (Z-Z) ausgerichteten Tragelement (5) , mit einer mit dem Tragelement (5) verbundenen Lastaufnahmeeinrichtung (7) und mit einem Regelkreis zur Lastbalancierung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Regelkreis zur Lastbalancierung eine Einrichtung (11) zur Erzeugung eines wegabhängigen Signals (S) umfaßt, das einer im wesentlichen vertikalen (Z-Z) Bewegung des Tragelementes (5) entspricht und als Eingangssignal für die Steuerung des Antriebs (2) dient. Claims 1. System for controlling a load lifting device (1), with a controllable drive (2), with one connected to the drive (2), - At least in a rest position due to gravity - vertically (ZZ) aligned support member (5), with a load-receiving device (7) connected to the support element (5) and with a load-balancing control circuit, characterized, in that the control circuit for load balancing comprises means (11) for generating a path-dependent signal (S), which corresponds to a substantially vertical (ZZ) movement of the support element (5) and serves as an input signal for the control of the drive (2).
  2. 2
    System nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Antrieb (2) ein Elektromotor ist und die Einrichtung (11) zur Erzeugung des wegabhängigen Signals (S) aufweist, und insbesondere als ein elektrischer Servomotor ausgebildet ist. Second System according to claim 1, characterized in that the drive (2) is an electric motor and the means (11) for generating the path-dependent signal (S), and in particular is designed as an electric servomotor.
  3. 3
    System nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n e i c h n e t , daß der Antrieb (2) eine fluidisch wirkende Antriebseinrichtung, wie eine pneumatische Kolben-Zylinder-Anordnung oder eine pneumatisch beaufschlagte Kugelrollspindel, ist . Third System according to claim 1, characterized in that the drive (2) is a fluidically acting drive device, such as a pneumatic piston-cylinder arrangement or a pneumatically actuated ball screw. System according to one of claims 1 to 3, characterized in that the support element (5), at least partially, rigid, for example as a rack, is formed. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Tragelement (5), zumindest teilweis, starr, z.B. als Zahnstange, ausgebildet ist. System according to one of claims 1 to 4, characterized in that the support element (5) comprises a supporting parallelogram in which four sub-arms are interconnected in joints with a horizontal pivot axis, preferably the angular position and the lengths of the sub-arms of the supporting parallelogram within a vertical plane lying are changeable. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Tragelement (5) ein Tragparallelogramm umfaßt, in dem vier Teilarme in Gelenken mit einer horizontalen Schwenkachse miteinander verbunden sind, wobei vorzugsweise die Winkelstellung und die Längen der Teilarme des Tragparallelogramms innerhalb einer vertikalen Ebene liegend veränderbar sind. System according to one of claims 1 to 3, characterized in that the support element (5) is flexible and wound on a drum (6). System nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Tragelement (5) flexibel und auf einer Trommel (6) aufwickelbar ist. System according to one of claims 1 to 6, characterized in that the path-dependent signal (S) a rotation angle (), in particular a rotation angle of the drum (6) or an angle by which two mutually connected via a hinge arms of the supporting parallelogram move against each other , corresponds. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das wegabhängige Signal (S) einem Drehwinkel ( ) , insbesondere einem Drehwinkel der Trommel (6) oder einem Winkel, um den sich jeweils zwei über ein Gelenk miteinander verbundene Teilarme des Tragparallelogramms gegeneinander bewegen, entspricht. A system according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the means (11) for generating the path-dependent signal (S) is an incremental angle measuring disc coaxial to the drum (6), to the drive shaft of the drive (2) as the drive shaft of a Electric motor, or to a deflection plate or to a pivot axis of joints of a supporting parallelogram is arranged. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einrichtung (11) zur Erzeugung des wegabhängigen Signals (S) eine inkrementale Drehwinkelmeßscheibe ist, die koaxial zur Trommel (6) , zur Antriebswelle des Antriebs (2) , wie der Antriebswelle eines Elektromotors, oder zu einer Umlenkscheibe oder zu einer Schwenkachse von Gelenken eines Tragparallelogramms angeordnet ist. 9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Regelkreis ein Regelglied (12) umfaßt, das derart ausgelegt ist, daß es in Abhängigkeit von einer Abweichung (ΔS) des wegabhängigen Signals (S) von einem Sollwert (W) an ein Stellglied (13) für den Antrieb (2) ein Regelsignal (R) für die vertikale (Z-Z) Bewegung des Tragelementes (5) abgibt. 9th System according to one of claims 1 to 8, characterized in that the control circuit comprises a control element (12) which is designed such that it depends on a deviation (ΔS) of the path-dependent signal (S) from a desired value (W) to a Actuator (13) for the drive (2) emits a control signal (R) for the vertical (ZZ) movement of the support element (5). 10. System, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Steuerung für die vertikale (Z-Z) Bewegung des Tragelementes (5) , umfassend ein Steuerglied (14) , eine Handhabungseinrichtung (10) für die/eine Lastaufnahmeeinrichtung (7) und eine Einrichtung (15) zur Erzeugung eines kraftabhängigen Signals (P) , das einer die Handhabungseinrichtung (10) im wesentlichen vertikal (Z-Z) beaufschlagenden Manipulationskraft (F) entspricht, wobei das Steuerglied (14) derart ausgelegt ist, daß es in Abhängigkeit von einer Abweichung (ΔP) des kraftabhängigen Signals (P) von einem Sollwert (V) ein Steuersignal (T) für den/einen Antrieb (2) zur Auslösung einer vertikalen (Z-Z) Bewegung des Tragelementes (5) abgibt, welche der Richtung und Vorzugs- weise auch der Größe der Manipulationskraft (F) entspricht . 10th System, in particular according to one of claims 1 to 9, characterized by a control for the vertical (ZZ) movement of the support element (5), comprising a control member (14), a handling device (10) for the / a load-receiving device (7) and a device (15) for generating a force-dependent signal (P), that corresponds to a manipulation force (F) acting on the handling device (10) substantially vertically (ZZ), wherein the control member (14) is designed such that it outputs a control signal (T) for the / a drive (2) for triggering a vertical (ZZ) movement of the support element (5) as a function of a deviation (ΔP) of the force-dependent signal (P) from a desired value (V), which corresponds to the direction and preferably also the size of the manipulation force (F). 11. System nach Anspruch 1.0, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Handhabungseinrichtung (10) zumindest aus zwei Haupt - teilen (101, 102) besteht, von denen das erste Teil (101) einerseits fest mit dem Tragelement (5) und andererseits fest mit der Lastaufnahmeeinrichtung (7) verbunden ist und das zweite, dem Angriff der Manipulationskraft (F) dienende Teil (102) relativbeweglich zu dem ersten Teil (101) angeordnet ist, wobei als Einrichtung (15) zur Erzeugung des kraftabhängigen Signals (P) in oder an der Handhabungseinrichtung (10) mindestens ein, vorzugsweise induktiver, Wegaufnehmer zur Erfassung der unter der Wirkung der Manipulationskraft (F) auftretenden relativen LageVeränderung (ΔH) der beiden Teile (101, 102) angeordnet ist. 11th System according to claim 1.0, characterized , the handling device (10) comprises at least two main parts (101, 102), of which the first part (101) on the one hand firmly connected to the support element (5) and on the other hand fixed to the load-receiving device (7) and the second, the part (102) serving to attack the manipulation force (F) is arranged to be movable relative to the first part (101), wherein as means (15) for generating the force-dependent signal (P) in or on the handling device (10) at least one, preferably inductive, Position transducer for detecting the relative position change (ΔH) of the two parts (101, 101) occurring under the effect of the manipulation force (F) 102) is arranged. 12. System, insbesondere nach Anspruch 10 oder 11, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein insbesondere mit dem/einem Antrieb (2) oder dessen Stellglied (13) verbundenes Einstellglied (16), das in Abhängigkeit von einem einer Last (9) entsprechenden Signal (I, Q) und/oder von dem/einem wegabhängigen Signal (S) , das einer im wesentlichen vertikalen (Z-Z) Bewegung des/eines Tragelementes (5) entspricht, den/ einen Sollwert (V) für das/ein Kraftsignal (P) verändert, das der/einer die/eine Handhabungseinrichtung (10) vertikal (Z-Z) beaufschlagenden Manipulationskraft (F) entspricht, und/oder das Übertragungsverhalten des/eines Steuergliedes (14) verändert, welches in Abhängigkeit von der/einer Abweichung (ΔP) des Kraft- Signals (P) von dem Sollwert (V) das/ein Steuersignal (T) für den/einen Antrieb (2) zur Auslösung einer vertikalen (Z-Z) Bewegung des Tragelementes (5) abgibt . 12th System, in particular according to claim 10 or 11, characterized by an adjusting member (16) connected in particular to the drive (2) or its actuator (13), that in response to a load (9) corresponding signal (I, Q) and / or the path-dependent signal (S), which corresponds to a substantially vertical (ZZ) movement of the / a support element (5), changes the setpoint (V) for the / a force signal (P), that corresponds to the handling force (F) acting vertically (ZZ) on a handling device (10), and / or the transmission behavior of the / a control member (14) changes, which depends on the deviation (ΔP) of the force signal (P) from the desired value (V) the / a control signal (T) for the / a drive (2) for triggering a vertical (ZZ) movement of the support element ( 5). 13. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h mindestens eine fluidisch, insbesondere pneumatisch, wirkende Bremse (20) für das Tragelement (5) , mit einem zylinderartigen Gehäuse (21) , mit einem das Gehäuse (21) oberseitig verschließenden Deckel (22) und einer das Gehäuse (21) unterseitig verschließenden Fußplatte (23) sowie mit einem im Gehäuse (21) längsbeweglich geführten, das Gehäuse (21) in eine abgedichtete Druckkammer (25) für ein druckerzeugendes Fluid und in eine Federkammer (26) unterteilenden Kolben (24) , wobei Deckel (22) , Fußplatte (23) und Kolben (24) jeweils eine Durchführungsöffnung für das Tragelement (5) aufweisen, wobei in der Federkammer (26) um das Tragelement (5) mindestens zwei Sperrelemente (27) , insbesondere Kugeln, angeordnet sind, die einerseits durch Federn (28) und andererseits durch den unter der Druckwirkung des Fluids stehenden Kolben (24) beaufschlagt sind, wobei die Federkammer (26) einen derart sich in Richtung des Kolbens (24) verjüngenden Bereich (29) aufweist, daß die Sperrelemente (27) , wenn sie sich bei vorhandener Druckwirkung des Fluids in einem federseitigen Teil des Bereiches (29) befinden, das Tragelement (5) freigeben, und wenn sie bei fehlender Druckwirkung des Fluids unter der Wirkung der Federn (28) in einen kolbenseitigen Teil des Bereiches (29) bewegt werden, das Tragelement (5) im Gehäuse (21) verklemmen. 13th System according to one or more of claims 1 to 12, characterized by at least one fluidic, in particular pneumatically, acting brake (20) for the support element (5), with a cylinder-like housing (21), with a cover (22) closing the upper side of the housing (21) and a foot plate (23) closing the housing (21) on the underside and with a longitudinally movably guided housing (21), the housing (21) in a sealed pressure chamber (25) for a pressure-generating fluid and in a spring chamber (26) dividing piston (24), wherein lid (22), Foot plate (23) and piston (24) each have a passage opening for the support element (5), wherein in the spring chamber (26) around the support element (5) at least two locking elements (27), especially bullets, are arranged on the one hand acted upon by springs (28) and on the other hand by the under the pressure effect of the fluid piston (24), wherein the spring chamber (26) has a region (29) tapering in the direction of the piston (24), that the blocking elements (27), if they are located in a spring-side part of the area (29) when there is a pressure effect of the fluid, release the support element (5), and when, under the action of the springs (28), they are moved into a piston-side part of the region (29) in the absence of pressure effect of the fluid, the support element (5) in the housing (21) jam. 14. System nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das wegabhängige Signal (S) , das einer im wesentlichen vertikalen (Z-Z) Bewegung des Tragelementes (5) entspricht, als Eingangssignal zur Steuerung der Bremse (20) , insbesondere zum Öffnen eines Druckentlastungsventils für die Druckkammer (25), dient. 14th System according to claim 13, characterized in that the path-dependent signal (S), which corresponds to a substantially vertical (ZZ) movement of the support element (5), as an input signal for controlling the brake (20), in particular for opening a pressure relief valve for the pressure chamber ( 25), serves. 15. System nach Anspruch 13 oder 14, g e k e n n z e i c h n e t d u r ch zwei in um 180° gegeneinander verdrehten Positionen montierte Bremsen (20) . 15th A system according to claim 13 or 14, characterized by two brakes (20) mounted in positions rotated 180 ° from each other. 16. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Sicherheitssteuerung für den Antrieb (2) und/oder zur Blockierung der vertikalen (Z-Z) Bewegung des Tragelementes (5) , die einen Sensor (18) , insbesondere eine Lichtschranke, zur Registrierung der Benutzung der Handhabungseinrichtung (10) und ein Schaltglied (19) aufweist, das den Antrieb (2) abschaltet bzw. die vertikale (Z-Z) Bewegung des Tragelementes (5) blok- kiert und nur dann anschaltet bzw. freigibt (Signal U) , wenn der Sensor (19) die Benutzung der Handhabungseinrichtung (10) signalisiert (Signal A) . 16th System according to one or more of claims 1 to 15, characterized by a safety control for the drive (2) and / or blocking the vertical (ZZ) movement of the support element (5), the sensor (18), in particular a light barrier, for registration the use of the handling device (10) and a switching member (19) which switches off the drive (2) or the vertical (ZZ) movement of the support element (5) is blocked and only then switched on or releases (signal U) when the sensor (19) signals the use of the handling device (10) (signal A). 17. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 16, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Sicherheitssteuerung für einen manuell bedienbaren Lastaufnahmemechanismus , insbesondere für einen Spannoder Greifmechanismus, der Lastaufnahmeeinrichtung (10) , wobei die Sicherheitssteuerung ein mit der Einrichtung (11) zur Erzeugung des wegabhängigen Signals (S) und mit der Einrichtung (15) zur Erzeugung des kraftabhängigen Signals (P) verbundenes Sicher- heits-Steuerglied (17) aufweist, das die manuelle Bedienung des Lastaufnahmemechanismus sperrt und nur dann freigibt (Signal B) , wenn bei vorhandenem kraft - abhängigen Signal (P) kein wegabhängiges Signal (S) vorliegt . 17th System according to one or more of claims 10 to 16, characterized by a safety control for a manually operable load-bearing mechanism, in particular for a clamping or gripping mechanism, the load receiving device (10), wherein the safety controller has a safety control element (17) connected to the device (11) for generating the path-dependent signal (S) and to the device (15) for generating the force-dependent signal (P), which locks the manual operation of the load-bearing mechanism and releases it only (signal B), if there is no path-dependent signal (S) in the presence of a force-dependent signal (P). 18. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Regelglied (12) des Regelkreises zur Lastbalancierung und/oder das Steuerglied (14) der Steuerung für die vertikale (Z-Z) Bewegung des Tragelementes (5) und/ oder das Einstellglied (16) für den Sollwert (V) dieser Steuerung und/oder das Schaltglied (19) der Sicherheitssteuerung für den Antrieb (2) bzw. zur Blockierung des Tragelementes (5) und/oder das Sicher- heits-Steuerglied (17) der Sicherheitssteuerung Bestandteil (e) einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) ist/sind. 18th System according to one or more of claims 9 to 17, characterized in that the control element (12) of the control circuit for load balancing and / or the control member (14) of the control for the vertical (ZZ) movement of the support element (5) and / or the adjusting member (16) for the desired value (V) of this control and / or the switching element (19) of the safety controller for the drive (2) or for blocking the support element (5) and / or the safety control element (17) of the safety control component (s) of a programmable logic controller (PLC) is / are. 19. System nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) in der Nähe des Antriebs (2) , insbesondere in einem den Antrieb (2) aufnehmenden Hubaggregat (3), angeordnet ist. 19th System according to claim 18, characterized in that the programmable logic controller (PLC) in the vicinity of the drive (2), in particular in a drive (2) receiving the lifting unit (3) is arranged. 20. System nach einem od^r mehreren der Ansprüche 1 bis 19, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen austauschbaren Akkumulator zur Stromversorgung des Regelkreises zur Lastbalancierung, der Steuerung für die vertikale (Z-Z) Bewegung des Tragelementes (5) , der Sicherheitssteuerung (en) und/oder der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) , insbesondere beim Vorhandensein einer fluidisch wirkenden Antriebseinrichtung. 20th System according to one or more of claims 1 to 19, characterized by an exchangeable accumulator for supplying power to the control circuit for load balancing, the control for the vertical (ZZ) movement of the support element (5), the safety control (s) and / or the programmable logic controller (SPS), in particular in the presence of a fluidic drive device. 21. System nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Akkumulator an oder in der Handhabungseinrichtung (10) angeordnet ist. 21st System according to claim 20, characterized in that the accumulator is arranged on or in the handling device (10). 22. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine an einer LaufSchienenkonstruktion (4) in mindestens einer horizontalen (X-X) Richtung geführte Kran-Laufkatze. 22nd System according to one or more of claims 1 to 21, characterized by a crane trolley guided on a running track structure (4) in at least one horizontal (XX) direction. 23. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lasthebevorrichtung (1) für ihre Bewegungen in horizontaler Richtung (X-X und/oder Y-Y) mindestens eine Antriebseinrichtung zugeordnet ist, die in Abhängigkeit von einer - ausgehend von der sich schwerkraftbedingt in Ruhelage selbstätig einstellenden vertikalen Ausrichtung (Z-Z) - aufgezwungenen Auslenkung des Tragelementes (5) ansteuerbar ist. 23rd System according to one or more of claims 1 to 22, characterized in that the lifting device (1) for its movements in the horizontal direction (XX and / or YY) is associated with at least one drive means which, depending on a - based on the gravitational Resting position selbstätig adjusting vertical orientation (ZZ) - forced deflection of the support element (5) can be controlled. 24. Verfahren zum Steuern einer Lasthebevorrichtung (1) , insbesondere mittels eines Systems nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß nach Aufnahme einer Last (9) eine von einem/dem Antrieb (2) aufgebrachte Kraft oder ein entsprechendes Moment automatisch zügig erhöht wird, bis diese (s) dem Gewicht der Last (9) entspricht, wobei zur Ermittlung der Einstellung eines erreichten Balancezustandes für die Last (9) ein wegabhängiges Signal (S) für eine im wesentlichen vertikale (Z-Z) Bewegung eines/des Tragelementes (5) ermittelt wird. 24th Method for controlling a load lifting device (1), in particular by means of a system according to one or more of claims 1 to 23, characterized , that after receiving a load (9), a force applied by a drive (2) or a corresponding moment is automatically increased rapidly, until it corresponds to the weight of the load (9), wherein a path-dependent signal (S) for a substantially vertical (ZZ) movement of a / of the support element (5) is determined for determining the setting of a reached balance state for the load (9). 25. Verfahren nach Anspruch 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das wegabhängige Signal (S) mit einem Sollwert (W) verglichen wird und, wenn Übereinstimmung von Signal (S) und Sollwert (W) vorliegt (ΔS=0) , die vom Antrieb (2) aufgebrachte Kraft bzw. das Moment auf einem erreichten Wert konstant gehalten wird. 25th Method according to Claim 24, characterized in that the path-dependent signal (S) is compared with a desired value (W) and, if the signal (S) and the desired value (W) match (ΔS = 0), applied by the drive (2) Force or the moment is kept constant at a value achieved.