Control de grúa, grúa y procedimiento.

Control de grúa para la activación de los mecanismos de regulación de una grúa que tiene al menos unos ramales de cable primero y segundo para elevar la carga (10),

con una amortiguación de oscilaciones de carga para amortiguar oscilaciones pendulares esféricas de la carga (10), estando previstas unas unidades de sensor primera y segunda que están asignadas a los ramales de cable primero y segundo para la determinación de los respectivos ángulos de cable y/o velocidades de ángulo de cable, caracterizado porque la amortiguación de oscilaciones de carga tiene una regulación no lineal en la que entran los ángulos de cable y/o las velocidades de ángulo de cable determinados por las unidades de sensor primera y segunda, y basándose la regulación no lineal en la inversión de un modelo físico no lineal del movimiento de la carga (10) en función de los movimientos de los mecanismos de regulación, sirviendo mediante la inversión el movimiento de la carga como magnitud de entrada para activar los mecanismos de regulación.

Control de grúa, grúa y procedimiento

La presente invención se refiere a un control de grúa de una grúa que tiene al menos unos ramales de cable primero y segundo para elevar una carga según el preámbulo de la reivindicación 1. La presente invención se refiere también 5 a un procedimiento para activar los mecanismos de regulación de una grúa según el preámbulo de la reivindicación 10. El control de grúa activa a este respecto los mecanismos de regulación de la grúa. En particular, en el caso de la grúa se trata de una grúa de pluma que tiene una pluma que se puede hacer pivotar con respecto a un eje horizontal que está articulada en una torre que puede girar alrededor de un eje vertical. Para ello están previstos como mecanismos de regulación un mecanismo basculante y un mecanismo de giro. El cable para elevar la carga discurre 10 a este respecto por la punta de la pluma, en particular por una o varias poleas de desviación dispuestas en la

misma, de modo que la carga se puede mover en la dirección tangencial mediante un giro de la torre y en la dirección radial mediante una basculación de la pluma. En la realización de la invención, ambos ramales de cable discurren desde la punta de la pluma hacia un elemento de recepción, como, por ejemplo, un gancho. La longitud del cable se puede ajustar a este respecto mediante un accionamiento correspondiente para mover la carga en la 15 dirección vertical. En particular, el control de grúa según la invención se refiere a este respecto en general a grúas

giratorias así como a grúas móviles para puertos, grúas de barco, grúas offshore, grúas de automóvil y grúas sobre orugas.

Por los documentos DE 100 64 182 y DE 103 24 692, cuyo contenido total constituye una parte de la presente invención, son conocidos a este respecto controles de grúa cuyos conceptos de control y automatización evitan el 20 movimiento pendular de la carga en el cable en caso de un movimiento de la grúa.

Por los documentos DE 100 29 579 y DE 10 2006 033 277, cuyo contenido también constituye una parte de la presente solicitud, son conocidos además controles de grúa que evitan una oscilación giratoria de la carga en el cable.

El documento FR 2 445 299 A1 da a conocer un control de grúa para la activación de los mecanismos de regulación 25 de una grúa, que tiene al menos unos ramales de cable primero y segundo para elevar la carga, con una amortiguación de oscilaciones de carga que es adecuada para amortiguar oscilaciones pendulares esféricas de la carga. Están previstas unas unidades de sensor primera y segunda que están asignadas a los ramales de cable primero y segundo para determinar los respectivos ángulos de cable. La amortiguación de oscilaciones de carga tiene una regulación en la que entran los ángulos de cable determinados por las unidades de sensor primera y 30 segunda.

En los controles de grúa anteriormente mencionados se emplean a este respecto para la determinación de la oscilación de carga unidades de giroscopio que están dispuestas en el gancho de grúa y que determinan la velocidad angular del cable. El ángulo de cable se determina a este respecto mediante un circuito observador que integra el movimiento del cable. Para poder compensar el desplazamiento que se produce a este respecto se parte 35 de un péndulo que oscila libremente cuya posición de descanso corresponde a un ángulo de cable perpendicular. Un procedimiento de este tipo es muy adecuado para la amortiguación pendular de cable, ya que para ello se tienen que vigilar sobre todo los movimientos del cable en caso de una oscilación libre de la carga en el cable. Sin embargo, una determinación de la orientación absoluta del cable, en particular antes de que la carga pueda oscilar libremente, ni está prevista ni es posible con los controles de grúa conocidos. Además, disposiciones de sensor y 40 controles de grúa conocidos tenían el inconveniente de que no se tenían en cuenta influencias perturbadoras como el giro del campo de cable en la amortiguación de oscilaciones de carga para amortiguar las oscilaciones pendulares esféricas de la carga.

Sin embargo, sistemas conocidos tal como se utilizan, por ejemplo, en grúas con un carro de grúa que se puede mover sólo en la dirección horizontal, y que emplean sistemas de cámara de medición para determinar el ángulo de 45 cable absoluto, no se pueden emplear en particular en grúas de pluma. Sistemas de cámara de medición siempre tienen que estar dispuestos directamente detrás del punto fijo de cable para poder determinar el ángulo de cable. Sin embargo, en grúas de pluma en las que el cable está guiado de manera móvil a través de una polea dispuesta en el cabezal de pluma no existe un punto fijo de cable, ya que también cambia el punto de salida de cable con el ángulo de cable. Sensores de valores medidos que determinan mecánicamente el ángulo de cable con respecto a la pluma 50 tampoco son adecuados para medir el ángulo de cable absoluto, ya que, en primer lugar, éstos funcionan de manera imprecisa y, además, llevan a resultados incorrectos en caso de una deformación de la grúa. Además, todos estos sistemas determinan siempre sólo el ángulo de cable con respecto a la pluma, y, con ello, sólo serían adecuados de forma indirecta para determinar el ángulo de cable absoluto, de modo que hasta ahora se ha prescindido completamente de soluciones de este tipo.

Por tanto, el maquinista de grúa debe seguir orientando la grúa manualmente y a la vista antes de la elevación o al inicio de la elevación de modo que el cable queda orientado fundamentalmente de manera perpendicular. Sin embargo, precisamente en el caso de la gran distancia con respecto a la carga, esto es posible a menudo sólo con

dificultades extremas, de modo que resultan desviaciones del ángulo de cable con respecto a la perpendicular que en caso de una elevación de la carga llevan a oscilaciones no deseadas. La misma problemática resulta cuando el cable está orientado de manera perpendicular antes de la elevación debido a un desequilibrio de la carga pero se cambia el ángulo de cable en la elevación de la carga debido al movimiento del centro de gravedad de la carga por debajo del punto de absorción de carga. Asimismo, el hecho de que la estructura de grúa ceda bajo la carga en la elevación de la carga puede cambiar de manera no deseada el ángulo de cable. En grúas offshore se produce adicionalmente el problema de que se puede cambiar el ángulo de cable debido a un movimiento relativo de un barco que soporta la carga con respecto a la grúa offshore.

Se proporciona un control de grúa mediante el que se posibilita una orientación más sencilla y más segura de la grúa en particular antes y durante la elevación de la carga. Además, el objetivo de la presente invención es posibilitar una amortiguación mejorada de las oscilaciones pendulares esféricas de la carga.

Según la invención, este objetivo se consigue mediante un control de grúa según la reivindicación 1. Éste tiene preferiblemente una unidad de sensor para determinar un ángulo de cable con respecto a la dirección de la fuerza de gravedad. Mediante esta unidad de sensor se puede determinar directamente el ángulo de cable con respecto a la dirección de la fuerza de gravedad de modo que se simplifica considerablemente la orientación perpendicular del cable. De este modo se aumenta además la seguridad en la elevación.

La unidad de sensor tiene a este respecto habitualmente un elemento que se orienta bajo la influencia de la fuerza de gravedad y mediante el que se puede determinar el ángulo del cable con respecto a la dirección de la fuerza de gravedad. En particular se puede emplear a este respecto cualquier tipo de nivel de burbuja eléctrico. En la realización más sencilla, la unidad de sensor puede determinar a este respecto sólo si el cable está orientado de manera perpendicular o no. En realizaciones más complicadas se puede determinar además la dirección de la desviación con respecto a la perpendicular y en realizaciones adicionales se puede determinar el valor de la desviación con respecto a la perpendicular.

Mediante la unidad de sensor se puede determinar a este respecto el ángulo de cable en al menos una dirección con respecto a la dirección de gravedad, por ejemplo, en la dirección radial o en la dirección tangencial, para poder determinar y, dado el caso, compensar una desviación del ángulo de cable con respecto a la perpendicular en esta dirección. De manera ventajosa, el ángulo de cable se determina a este respecto tanto en la dirección tangencial como en la dirección radial, ya que sólo así es posible una orientación realmente perpendicular del cable. Para ello, la unidad de sensor puede tener al menos... [Seguir leyendo]

1. Control de grúa para la activación de los mecanismos de regulación de una grúa que tiene al menos unos ramales de cable primero y segundo para elevar la carga (10), con una amortiguación de oscilaciones de carga para amortiguar oscilaciones pendulares esféricas de la carga (10), estando previstas unas unidades de sensor primera y segunda que están asignadas a los ramales de cable primero y segundo para la determinación de los respectivos ángulos de cable y/o velocidades de ángulo de cable, caracterizado porque la amortiguación de oscilaciones de carga tiene una regulación no lineal en la que entran los ángulos de cable y/o las velocidades de ángulo de cable determinados por las unidades de sensor primera y segunda, y basándose la regulación no lineal en la inversión de un modelo físico no lineal del movimiento de la carga (10) en función de los movimientos de los mecanismos de regulación, sirviendo mediante la inversión el movimiento de la carga como magnitud de entrada para activar los mecanismos de regulación.

2. Control de grúa según la reivindicación 1, caracterizado porque las unidades de sensor primera y segunda comprenden respectivamente una unidad de giroscopio.

3. Control de grúa según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque las unidades de sensor primera y segunda están dispuestas respectivamente en un elemento de seguimiento de cable (41, 42), en el que los elementos de seguimiento de cable (41, 42) están conectados preferiblemente en cada caso a través de una articulación cardán con la pluma (1) de la grúa y siguen al movimiento del ramal de cable al que están asignados.

4. Control de grúa según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los datos medidos por las unidades de sensor primera y segunda se evalúan por unos circuitos observadores primero y segundo, realizándose preferiblemente una compensación de los datos medidos por las unidades de sensor primera y segunda con respecto al ángulo de instalación de las unidades de sensor y con respecto al ángulo de giro de la grúa y detectándose errores de sensor de manera especialmente preferible mediante una comparación de los datos medidos por las unidades de sensor primera y segunda.

5. Control de grúa según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la amortiguación de oscilaciones de carga se tiene en cuenta la oscilación de torsión del campo de cable mediante una promediación de los ángulos de cable y/o de las velocidades de ángulo de cable determinados por las unidades de sensor primera y segunda.

6. Control de grúa según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la amortiguación de oscilaciones de carga comprende un módulo de planificación de trayecto que establece trayectorias deseadas para la regulación, entrando preferiblemente el estado de sistema actual de la grúa, en particular la posición de la pluma (1) y/o los ángulos de cable y/o velocidades de ángulo de cable determinados por las unidades de sensor primera y segunda como magnitud de entrada en el módulo de planificación de trayecto, en el que, de manera especialmente preferible, el módulo de planificación de trayecto tiene en cuenta limitaciones del sistema en la generación de trayectorias deseadas y en el que, de manera especialmente ventajosa, el módulo de planificación de trayecto comprende un control óptimo para la generación de las trayectorias deseadas, y en el que, además preferiblemente, el módulo de planificación de trayecto funciona con una longitud creciente de los intervalos de cálculo en la predicción dentro del horizonte de tiempo.

7. Control de grúa según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la posición y la velocidad del cabezal de pluma (30) entran en la regulación de la amortiguación de oscilaciones de carga.

8. Grúa para elevar una carga (10), con mecanismos de regulación para mover la grúa y una carga (10), teniendo la grúa al menos dos ramales de cable para elevar la carga (10), y estando previstas dos unidades de sensor que están asignadas a los dos ramales de cable para determinar los respectivos ángulos de cable y/o velocidades de ángulo de cable, teniendo la grúa un control de grúa para activar los mecanismos de regulación según una de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Grúa según la reivindicación 8, teniendo ésta preferiblemente un mecanismo de giro para girar la grúa y/o un mecanismo basculante para bascular una pluma (1) que se activan por el control de grúa.

10. Procedimiento para activar los mecanismos de regulación de una grúa que tiene al menos unos ramales de cable primero y segundo para elevar la carga (10), amortiguándose oscilaciones pendulares esféricas de la carga (10) mediante una amortiguación de oscilaciones de carga, determinándose los ángulos de cable y/o las velocidades de ángulo de cable de los ramales de cable primero y segundo mediante unas unidades de sensor primera y segunda que están asignadas a los ramales de cable primero y segundo, caracterizado porque la amortiguación de oscilaciones de carga tiene una regulación no lineal en la que entran los ángulos de cable y/o las velocidades de ángulo de cable determinados por las unidades de sensor primera y segunda, y basándose la regulación no lineal en la inversión de un modelo físico no lineal del movimiento de la carga (10) en función de los movimientos de los

mecanismos de regulación, sirviendo mediante la inversión el movimiento de la carga como magnitud de entrada para activar los mecanismos de regulación.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque se realiza una compensación de los datos medidos por las unidades de sensor primera y segunda con respecto al ángulo de instalación de las unidades de

sensor y con respecto al ángulo de giro de la grúa.

12. Procedimiento según la reivindicación 9 o 10, caracterizado porque se detectan errores de sensor mediante una comparación de los datos medidos por las unidades de sensor primera y segunda.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque en la amortiguación de oscilaciones de carga se tiene en cuenta la oscilación de torsión del campo de cable mediante una promediación de

los ángulos de cable y/o de las velocidades de ángulo de cable determinados por las unidades de sensor primera y segunda.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 10 a 13 con un control de grúa según una de las reivindicaciones 1 a 7.