NL2021143B1

NL2021143B1 - Werkwijze en inrichting voor het richten van een last die door hijskabels aan een kraan opgehangen is

Info

Publication number: NL2021143B1
Application number: NL2021143A
Authority: NL
Inventors: Stinis Cornelis
Original assignee: Stinis Beheer Bv
Priority date: 2018-06-18
Filing date: 2018-06-18
Publication date: 2020-01-06
Also published as: WO2019245361A1

Abstract

1 Uittreksel De uitvinding betreft een werkwijze voor het richten van een last die door hij skabels aan een kraan opgehangen is, omvattende de stappen van het door middel van een detector waarnemen 5 van een verdraaiing van de last in een horizontaal vlak; het door middel van een besturingseenheid bepalen van een gewenste correctie; en het door middel van een actuator verplaatsen van een aangrijpingspunt van een hij skabel op de last om de gewenste correctie tot stand te brengen. Daarbij kan het aangrijpingspunt verplaatst worden terwijl de last door de kraan van een eerste naar een tweede locatie overgebracht wordt. 10 De uitvinding betreft verder een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze, een kraan waarin een dergelijke inrichting is toegepast en een hijsframe dat is voorzien van de inrichting.

Description

Θ 2021143 ©B1 OCTROOI (2?) Aanvraagnummer: 2021143 (22) Aanvraag ingediend: 18 juni 2018 (51) Int. Cl.:

B66C 13/08 (2018.01) B66C 1/10 (2019.01) B66C

1/66 (2019.01) B66C 13/06 (2019.01) (30) Voorrang:

(44) Aanvraag ingeschreven:

januari 2020 (43) Aanvraag gepubliceerd:

(73) Octrooihouder(s):

Stinis Beheer B.V. te KRIMPEN AAN DE LEK (72) Uitvinder(s):

Cornells Stinis te KRIMPEN AAN DE LEK (74) Gemachtigde:

ir. P.J. Hylarides c.s. te Den Haag

Octrooi verleend:

januari 2020 (45) Octrooischrift uitgegeven:

januari 2020 (54) Werkwijze en inrichting voor het richten van een last die door hijskabels aan een kraan opgehangen is (57) De uitvinding betreft een werkwijze voor het richten van een last die door hijskabels aan een kraan opgehangen is, omvattende de stappen van het door middel van een detector waarnemen van een verdraaiing van de last in een horizontaal vlak; het door middel van een besturingseenheid bepalen van een gewenste correctie; en het door middel van een actuator verplaatsen van een aangrijpingspunt van een hijskabel op de last om de gewenste correctie tot stand te brengen. Daarbij kan het aangrijpingspunt verplaatst worden terwijl de last door de kraan van een eerste naar een tweede locatie overgebracht wordt.

De uitvinding betreft verder een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze, een kraan waarin een dergelijke inrichting is toegepast en een hijsframe dat is voorzien van de inrichting.

NLB1 2021143

Dit octrooi is verleend ongeacht het bijgevoegde resultaat van het onderzoek naar de stand van de techniek en schriftelijke opinie. Het octrooischrift komt overeen met de oorspronkelijk ingediende stukken.

Werkwijze en inrichting voor het richten van een last die door hijskabels aan een kraan opgehangen is

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het richten van een last die door hijskabels aan een kraan opgehangen is, omvattende de stappen van het door middel van ten minste één detector waarnemen van een verdraaiing van de last in een horizontaal vlak; en het door middel van een besturingseenheid bepalen van een gewenste correctie. Een dergelijke werkwijze is bekend uit EP 1 894 881 A2.

Bij de overslag van lasten, met name intermodulaire lasten zoals containers, is snelheid van groot belang. Containers worden veelal wereldwijd vervoerd op containerschepen met een laadvermogen van duizenden of tienduizenden TEU (Twenty-foot Equivalent Units), die een zeer grote waarde vertegenwoordigen. De tijd die dergelijke containerschepen stilliggen om containers te laden en/of lossen dient dus zoveel mogelijk beperkt te worden. Daarom worden in containerhavens steeds grotere en snellere kranen gebruikt voor de overslag van schip naar kade (Ship To Shore - STS). Ook de hijsframes (spreaders) die gebruikt worden voor het oppakken van de containers en de hoofdframes (headblocks) waarmee de spreaders opgehangen zijn aan de hijskabels van de kraan worden steeds groter en sterker. Bekend zijn al spreaders die naar keuze twee 20-voets containers of een 40-voets container kunnen oppakken - door aanvraagster op de markt gebracht onder de merknaam Long-Twin® - en hoofdframes die naar keuze een of twee spreaders kunnen dragen - door aanvraagster op de markt gebracht onder de merknaam SplitHeadblock®.

Een probleem dat een snelle overslag vaak hindert is dat de spreaders met de containers, die aan lange en flexibele hijskabels onder een verplaatsbare wagen van de kraan hangen, ongewenste bewegingen kunnen vertonen. Zo leiden de versnellingen in horizontale richting als gevolg van de verplaatsing van de wagen van schip naar kade of omgekeerd tot slingerbewegingen van de spreaders en containers. Daarnaast kunnen ongelijkmatig beladen containers of het gelijktijdig transporteren van meerdere containers met verschillende gewichten leiden tot ongewenste bewegingen van de spreaders met containers. Tenslotte kunnen ook weersinvloeden, met name sterke winden ongewenste bewegingen veroorzaken.

Door deze ongewenste bewegingen kost het relatief meer moeite en duurt het langer om containers nauwkeurig op hun plaats van bestemming af te zetten. Enerzijds speelt dit aan de waterzijde, waar containers vaak neergelaten moeten worden in cellen in het ruim van een containerschip, maar ook aan de landzijde kan dit een probleem zijn, wanneer containers nauwkeurig op gereedstaande vrachtwagens geplaatst moeten worden. Een beweging die voor veel vertraging zorgt is een draai beweging van de spreader met container in het horizontale vlak, dus om een verticale as. Deze beweging wordt aangeduid als “skew” en heeft tot gevolg dat een container scheef boven een cel of boven een vrachtwagen komt te hangen. Om de container in de cel of op de vrachtwagen neer te kunnen laten moet eerst de verdraaiing ongedaan gemaakt worden zodat de container weer evenwijdig aan een langsas van de cel of de vrachtwagen gericht is.

Het ongedaan maken van de verdraaiing (skew) en het richten van de container wordt nu door een kraanmachinist handmatig verzorgd, door het manipuleren van de verschillende hijskabels waarmee de last aan de kraan bevestigd is. Daarbij werkt de kraanmachinist op het oog, en moet hij vanaf een hoogte van enkele tientallen meters de container proberen uit te lijnen met de cel of vrachtwagen. Dit kost vaak 10-15 seconden, waardoor de totale duur van een cyclus oppakken van een container, vlucht van schip naar kade of omgekeerd, neerzetten van de container en vlucht van lege spreader van kade naar schip of omgekeerd - wel 10 procent verlengd wordt.

In het bovengenoemde document EP 1 894 881 A2 wordt een systeem beschreven voor het richten van een container die aan vier hijskabels onder een kraan hangt. Daarbij wordt gebruik gemaakt van een in de kraan gemonteerde, naar beneden gerichte CCD-camera voor het waarnemen van een verdraaiing van de container. De uiteinden van de vier hijskabels in de kraan zijn elk verbonden met een actuator, waarmee de betreffende hijskabel als het ware wordt verlengd of ingekort, zodat een aangrijpingspunt van de betreffende hijskabel op de last omhoog of omlaag wordt bewogen. Hierdoor kan de verdraaiing ongedaan gemaakt worden. Dit bekende systeem heeft het nadeel dat de correcties worden uitgevoerd aan de einden van de hijskabels, waardoor de effecten daarvan ter plaatse van de container worden beïnvloed door de eigenschappen van de hijskabels, zoals hun rek of veerkracht. Hierdoor bereiken de uitgevoerde correcties niet volledig of niet snel genoeg het gewenste resultaat.

De uitvinding heeft tot doel een werkwijze te verschaffen waarmee de genoemde problemen worden opgelost of althans verkleind. Volgens de uitvinding wordt dit bij een werkwijze van de hiervoor beschreven soort bereikt door de stap van het door middel van ten minste één actuator verplaatsen van ten minste één aangrijpingspunt van een hijskabel op de last om de gewenste correctie tot stand te brengen.

Door de correctie uit te voeren ter plaatse van het aangrijpingspunt van de hijskabel op de last, in plaats van bovenin de kraan, wordt de ongewenste verdraaiing snel en effectief ongedaan gemaakt.

Bij voorkeur wordt het ten minste ene aangrijpingspunt verplaatst terwijl de last door de kraan van een eerste naar een tweede locatie overgebracht wordt. Zo hangt de last reeds in de juiste stand wanneer deze aankomt op de plaats van bestemming, en kan deze direct worden neergezet.

Teneinde de last snel te kunnen richten verdient het de voorkeur dat ten minste twee aangrijpingspunten van hijskabels op de last in hoofdzaak in tegengestelde richting verplaatst worden. Wanneer de last door vier nabij hoekpunten daarop aangrijpende hijskabels aan de kraan opgehangen is, worden met voordeel twee diagonaal ten opzichte van elkaar gelegen aangrijpingspunten van hijskabels op de last in tegengestelde richting verplaatst.

Omdat de verplaatsing uitgevoerd wordt onder belasting, wordt bij voorkeur het ten minste ene aangrijpingspunt in hoofdzaak in horizontale richting verplaatst. Hierdoor is het, in tegenstelling tot de verticale verplaatsing die in EP 1 894 881 A2 beschreven is, niet nodig de last lokaal verder op te hijsen, waardoor de correctie aanzienlijk minder kracht vergt. Door het aangrijpingspunt in horizontale richting te verplaatsen verandert de hoek waaronder de hijskabel van de kraan naar de last loopt, en daarmee de horizontale component van de spankracht in de hijskabel. De resulterende horizontale kracht op de last kan gebruikt worden om de ongewenste verdraaiing te corrigeren.

Teneinde te kunnen vaststellen wanneer de gewenste correctie is bereikt kan een verplaatsing van het ten minste ene aangrijpingspunt door ten minste één sensor worden waargenomen en doorgegeven aan de besturingseenheid.

De last kan ten minste één hijsframe omvatten. Het hijsframe kan een spreader zijn, die rechtstreeks aan de hijskabels opgehangen is, of een headblock waaraan de spreader bevestigd is. Ook wanneer het hijsframe zonder container wordt verplaatst, bijvoorbeeld om een volgende container te gaan ophalen, kan ongewenste verdraaiing optreden en kan het van belang zijn die te corrigeren. Daarnaast kan de last ten minste één aan het ten minste ene hijsframe bevestigde container omvatten.

De uitvinding heeft ook betrekking op een inrichting voor het richten van een last die door hijskabels aan een kraan opgehangen is, omvattende ten minste één detector voor het waarnemen van een verdraaiing van de last in een horizontaal vlak, en een met de ten minste ene detector verbonden besturingseenheid voor het bepalen van een gewenste correctie. Ook een dergelijke inrichting is bekend uit EP 1 894 881 A2. De uitvinding heeft tot doel een verbeterde inrichting van deze soort te verschaffen. Dit wordt volgens de uitvinding bereikt door de inrichting te voorzien van ten minste één met de besturingseenheid verbonden actuator voor het verplaatsen van ten minste één aangrijpingspunt van een hijskabel op de last.

Daarbij kan het ten minste ene aangrijpingspunt van de hijskabel op de last een roteerbare kabelschijf omvatten, die verschuifbaar gelagerd is. Een dergelijke verschuifbare kabelschijf kan relatief snel en eenvoudig worden verplaatst.

Meer in het bijzonder kan de last een frame omvatten waarop een aantal kabelschijven verschuifbaar gelagerd zijn. Door meerdere kabelschijven verschuifbaar uit te voeren worden verschillende correctiemogelijkheden gecreëerd. Het frame kan een spreader zijn of een headblock waaraan een spreader is bevestigd. In het bijzonder kan het headblock een tweedelig headblock zijn, zoals aanvraagsters Spiit-Headblock®.

Wanneer althans de besturingseenheid en de ten minste ene actuator op het frame zijn aangebracht, kan de inrichting snel reageren op waargenomen verdraaiingen. Wanneer daarnaast ook de ten minste ene detector op het frame is aangebracht, hoeven er geen aanpassingen aan de kraan te worden uitgevoerd, en kan de inrichting in zijn geheel op het frame worden ondergebracht.

Om relatief snel en effectief een correctie te kunnen uitvoeren, kunnen de besturingseenheid en de ten minste ene actuator ingericht zijn voor het in hoofdzaak in tegengestelde richting verplaatsen van ten minste twee kabelschijven. Daarbij kan het frame vier nabij hoeken daarvan geplaatste kabelschijven omvatten, en kunnen de besturingseenheid en de ten minste ene actuator ingericht zijn voor het in hoofdzaak in tegengestelde richting verplaatsen van twee diagonaal ten opzichte van elkaar geplaatste kabelschijven. Bij voorkeur zijn alle kabelschijven onder invloed van de besturingseenheid verplaatsbaar.

Wanneer de ten minste ene kabelschijf in horizontale richting verschuifbaar gelagerd is, kunnen de correcties plaatsvinden zonder dat de last in verticale richting verplaatst hoeft te worden, waardoor de inrichting relatief weinig energie zal verbruiken. Daarbij kan de ten minste ene kabelschijf in langsrichting of in dwarsrichting van de last verschuifbaar zijn, of in beide richtingen. Wanneer de ten minste ene kabelschijf in dwarsrichting verplaatsbaar is kan volstaan worden met relatief kleine verplaatsingen om een verdraaiing te corrigeren.

De ten minste ene detector kan een camera of een gyroscoop omvatten. Een camera, die op de kraan gemonteerd zou kunnen zijn en op een herkenningsteken op de bovenzijde van de last gericht zou kunnen zijn, heeft het voordeel dat de waarneming rechtstreeks is. Er is geen sprake van mogelijk verloop in de tijd, zoals bij een gyroscoop. Daarentegen heeft een gyroscoop het voordeel dat die rechtstreeks op de last gemonteerd kan worden, zodat geen aanpassing aan de kraan nodig is. Het mogelijke verloop zou gecompenseerd kunnen worden door de draaiboek van de gyroscoop iedere keer bij het oppakken of neerzetten van een container op nul te zetten.

De ten minste ene actuator kan een hydraulische zuiger/cilindercombinatie omvatten. Een dergelijke hydraulische actuator kan compact zijn en een grote kracht uitoefenen.

De inrichting kan verder ten minste één met de besturingseenheid verbonden sensor omvatten voor het waarnemen van een verplaatsing van het ten minste ene aangrijpingspunt. Zo kan de uitgevoerde correctie worden gemeten en teruggekoppeld.

De besturingseenheid kan zijn ingericht voor het uitvoeren van een besturingsprogramma, bijvoorbeeld op basis van een PID-algoritme. Ook andere wijzen van besturing zijn denkbaar, bijvoorbeeld op basis van toestandterugkoppeling (“state feedback control”) of op basis van “fuzzy logic”.

De ten minste ene sensor kan een laserafstandmeter of een inductieve sensor omvatten. Een laserafstandsmeter kan tot op relatief grote afstand nauwkeurig de verplaatsing bepalen, maar is relatief kwetsbaarder en kostbaarder dan een inductieve sensor. Een inductieve sensor heelt een relatief klein meetbereik, maar zou gecombineerd kunnen worden met een getande rail, waarvan dan het aantal tanden geteld kan worden om de verplaatsing te meten. Een tweede sensor kan gebruikt worden om een middenstand te meten en na elke meting een nieuwe nulstand in te stellen.

Wanneer de besturingseenheid en de ten minste ene actuator ingericht zijn voor het verplaatsen van het ten minste ene aangrijpingspunt terwijl de last door de kraan van een eerste naar een tweede locatie overgebracht wordt kan belangrijke tijdwinst geboekt worden tijdens de overslag.

De uitvinding betreft ook een kraan die een aantal hijskabels en een daaraan opgehangen frame omvat, en die verder voorzien is van een inrichting als hiervoor beschreven.

En tenslotte betreft de uitvinding een frame dat ten minste twee roteerbare kabelschijven omvat voor ophanging aan hijskabels van een kraan, en dat verder voorzien is van een inrichting van de hiervoor beschreven soort.

De uitvinding wordt nu toegelicht aan de hand van een voorbeeld, waarbij wordt verwezen naar de bijgevoegde tekeningen, waarin:

Fig. 1 een kraan toont met een daaraan opgehangen last,

Fig. 2 schematisch de mogelijke bewegingen van een onder een kraan hangende last weergeeft,

Fig. 3 een vooraanzicht toont van een aan hijskabels opgehangen last die een headblock, een spreader en een container omvat,

Fig. 4 een zijaanzicht toont van een kabelschijf een de daarop werkende krachten,

Fig. 5 een schematisch bovenaanzicht is van een frame met vier kabelschijven, waarin is aangegeven hoe door verplaatsing van de kabelschijven een ongewenste verdraaiing in het horizontale vlak (“skew”) kan worden gecorrigeerd,

Fig. 6 een perspectivisch aanzicht is van een tweedelig headblock dat is voorzien van de inrichting volgens de uitvinding, waarbij schematisch verplaatsingen van kabelschijven zijn aangegeven,

Fig. 7 schematisch de belangrijkste stappen toont van de werkwijze volgens de uitvinding, en

Fig. 8 een aantal grafieken toont waarin te zien is hoe een ongewenste hoekverdraaiing gecorrigeerd wordt bij verschillende lasten.

Een kraan 1 (Fig. 1) omvat aan de landzijde een over een kade K verrijdbaar portaal 2 en een daarin opgehangen ligger 3, waarvan een uiteinde 8 aan de waterzijde uitsteekt boven het water W voor de kade. Langs de ligger is een wagen 4 verrijdbaar, waaraan een last 5 is opgehangen door middel van hijskabels 6. Door het inhalen of uitvieren van de hijskabels 6 kan de last 5 omhoog of omlaag bewogen worden. Aan de wagen 4 is ook een cabine 7 bevestigd van waaruit een operator de kraan 1 kan bedienen.

De aan de hijskabels 6 opgehangen last 5 heeft zes graden van vrijheid. (Fig. 2) De last 5 kan translatiebewegingen uitvoeren langs de X-as (vanaf het water naar de kade), langs de Y-as (evenwijdig aan de kade) en langs de Z-as (het hijsen en neerlaten van de last). Daarnaast kan de last 5 roteren rond de X-as (aangeduid als “list”, hoek Θ), rond de Y-as (aangeduid als “trim”, hoek φ) en rond de Z-as (aangeduid als “skew”, hoek ψ). De gewenste bewegingen van de last 5 worden tot stand gebracht door het verrijden van de wagen 4 en het inhalen of uitvieren van de hijskabels

6. Daarnaast ondergaat de last 5 ongewenste bewegingen omdat de hijskabels 6 niet star zijn. Deze ongewenste bewegingen zijn bijvoorbeeld het gevolg van het versnellen en vertragen van de wagen 4, van ongelijkmatige belading en van weersinvloeden. Zo zal de last 5 niet altijd recht onder de wagen 4 hangen, maar kan de last 5 achterblijven wanneer de wagen 4 begint te bewegen of juist doorschieten wanneer de wagen 4 tot stilstand komt. Dit wordt aangeduid als schommelen (“sway”, hoek γ).

De last 5 kan gevormd worden door een of meer hijsframes 9, 10 en een of meer daaraan bevestigde containers 11 (Fig. 3). In het getoonde voorbeeld omvat de last 5 een headblock 10, waarop vier kabelschijven 12 zijn aangebracht (slechts twee getoond) waarover de hijskabels 6 zijn geleid. Aan het headblock 10, dat in dit voorbeeld een deelbaar headblock (bijvoorbeeld aanvraagsters Split-Headblock®) is met twee delen 10A, 10B, zijn twee spreaders 9A, 9B bevestigd. De delen 10A, 10B zijn door armen 13 met daarin een scharnier 14 beweegbaar met elkaar verbonden, om containers 1 IA, 1 IB die niet precies naast elkaar staan te kunnen oppakken. Vooral bij dit soort lasten, met twee naast elkaar aan de hijskabels 6 hangende containers 1 IA, 11B, kan ongewenste verdraaiing om de verticale as optreden als gevolg van verschillen in het gewicht van de beide containers 11A, 11B.

De uitvinding heeft betrekking op het corrigeren van een dergelijke ongewenste verdraaiing om de Z-as (“skew”). Daartoe kan gebruik gemaakt worden van een horizontaal gerichte component Fcab,hor van de spankracht Fcab in een hijskabel 6 wanneer die hijskabel 6 een hoek insluit met de verticale as (Fig. 4). Deze horizontale component Fcab,hor kan worden vergroot of verkleind door het aangrijpingspunt van de hijskabel 6 op de last 5 te verplaatsen. Door het aangrijpingspunt te verplaatsen ten opzichte van het (vaste) zwaartepunt CG van de last 5 wordt de verdeling van de last over de hijskabels 6 veranderd. Daardoor wordt de betreffende hijskabel sterker belast of juist gedeeltelijk ontlast, waardoor de spankracht Fcab toe- of afneemt, en daarmee ook de horizontale component Fcab,hor van die kracht. Daarnaast verandert door het verplaatsen van het aangrijpingspunt ook de hoek van de hijskabel 6 met de verticale as, hetgeen eveneens leidt tot een verandering van de horizontale component Fcab,hor.

Het effect van de verplaatsing van een aangrijpingspunt op het draaimoment rond de verticale as hangt af van de verhouding tussen de onderlinge afstand van de aangrijpingspunten op de last 5 enerzijds en de onderlinge afstand van de hijskabels 6 ter plaatse van de wagen 4 anderzijds. Wanneer de wagen 4 breder is dan de last 5 (beschouwd in de richting van de korte zijde van een container 11), zullen de hijskabels 6 vanaf de wagen 4 naar de last 5 convergeren, maar wanneer de last 5 breder is dan de wagen 4 zullen de hijskabels 6 vanaf de wagen 4 naar de last 5 divergeren. Deze laatste situatie kan zich voordoen bij het uit twee delen bestaande headblock 10 van Fig. 3, wanneer de delen 10A, 10B uit elkaar bewogen zijn en het headblock 10 twee spreaders 9A, 9B draagt (aangeduid als “ tandem lift”). Wanneer daarentegen het headblock 10 gesloten is en een enkele spreader 9 draagt (“single lift”, hier niet getoond) doet de eerste situatie zich voor. Om te kunnen berekenen welk effect een verplaatsing van een aangrijpingspunt zal hebben is het van belang om te weten hoe de breedte van de last 5 zich verhoudt tot de breedte van de wagen 4. Een hierna te bespreken besturingseenheid 15 moet daartoe informatie ontvangen over de eigenschappen van de last 5, en in het geval van een uit twee delen bestaand headblock 10 moet de besturingseenheid 15 op ieder moment informatie ontvangen over de stand van het headblock 10.

De aangrijpingspunten, in het algemeen dus de punten waar de kabelschijven 12 aan de last 5 bevestigd zijn, kunnen in beginsel zowel in langsrichting van de last (in het assenstelsel van de kraan is dat de Y-richting) als in dwarsrichting van de last (de X-richting) verplaatst worden. Zoals in Fig. 5 te zien zijn verplaatsingen in de X-richting erg effectief, aangezien de kabelschijven 12 in de Y-richting relatief verder van het zwaartepunt CG verwijderd zijn, en de momentarm A van de horizontale kracht dan dus relatief groot is. Daarbij is het effectief wanneer twee kabelschijven 12 aan tegenovergelegen zijden van de last 5 in tegengestelde richting verplaatst worden, zoals getoond in Fig. 6. De maximale momentarm wordt verkregen wanneer twee diagonaal tegenover elkaar gelegen kabelschijven 12 in tegengestelde richting worden verplaatst.

De kabelschijven kunnen worden verplaatst door middel van actuatoren 16 in de vorm van hydraulische zuiger/cilindercombinaties, die gevoed kunnen worden door een pomp 17 die wordt aangedreven door een elektromotor 18. Elektriciteit is op een hijsframe zoals een spreader 9 of headblock 10 altijd voorhanden. De hydraulische actuatoren worden aangestuurd door een besturingseenheid 15, die op zijn beurt foutsignalen ontvangt van een of meer detectors 19. De detector(s) kan/kunnen een op de kraan gemonteerde, omlaag gerichte camera omvatten, die een of meer merktekens op de last waarneemt. In het getoonde voorbeeld is de detector 19 een gyroscoop, die op het hijsframe gemonteerd is.

Met elke actuator 16 of elke kabelschijf 12 is in dit voorbeeld een sensor 20 verbonden, die de verplaatsing van de betreffende kabelschijf 12 waarneemt en doorgeeft aan de besturingseenheid 15. De sensor 20 kan een optische sensor zijn, zoals bijvoorbeeld een laserafstandsmeter, of een inductieve sensor. In het geval van een inductieve sensor is nog een overbrenging nodig, aangezien het waarnemingsbereik van een dergelijke sensor veel kleiner is dan de vereiste verplaatsing van de kabelschijf 12. Als overbrenging kan bijvoorbeeld gekozen worden voor een met de kabelschijf 12 of de actuator 16 verbonden meetorgaan met regelmatig verdeelde punten die voor de inductieve sensor waarneembaar zijn, zoals een getande rail.

In het getoonde voorbeeld is ervoor gekozen om de kabelschij ven 12 in dwarsrichting van de last 5 (de X-richting) verschuifbaar uit te voeren. Elke kabelschijf 12 is roteerbaar om een as 21 gelagerd in een huis 22, dat op zijn beurt verschuifbaar gelagerd is langs een glijstang 23 die een vast onderdeel vormt van de last 5 (Fig. 4, 6). Het huis 22 vertoont daartoe twee oren 24 waarin openingen 25 zijn gevormd waarin de glijstang 23 nauw passend is opgenomen. De hydraulische actuator 16 verbindt het huis 22 met een vast deel van de last 5, hier het headblock 10.

Hoewel hiervoor gesproken is over het verplaatsen van de aangrijpingspunten in horizontale richting, is het ook denkbaar dat deze punten in verticale richting worden verplaatst. Op die wijze wordt een plaatselijke verlenging of inkorting van de hijskabels bereikt, die eveneens leidt tot een draaimoment om de verticale as. Dit draaimoment kan weer gebruikt worden om de ongewenste verdraaiing tegen te gaan. Hoewel een verticale verplaatsing van de aangrijpingspunten meer energie vraagt dan een horizontale verplaatsing, kunnen er andere omstandigheden zijn waardoor in een specifieke situatie een verticale verplaatsing een betere optie is.

En hoewel de voorbeelden tot nu toe vooral betrekking hebben op een deelbaar hijsframe, zal duidelijk zijn dat de uitvinding evenzeer van toepassing is op een enkel, ondeelbaar hijsframe.

De werkwijze volgens de uitvinding begint met het oppakken en ophijsen van een last 5, bijvoorbeeld het oppakken en uit cel van een containerschip hijsen van een container 11 die overgebracht moet worden naar het onderstel van een vrachtwagen op de kade K (Fig. 7, stap 30). Vervolgens wordt, wanneer de last 5, die dan bestaat uit headblock 10, spreader 9 en container 11 eenmaal vrij hangt, de stand van de last waargenomen door middel van een of meer detectors 19 (stap 31). Daarna beoordeelt een besturingseenheid 15 door vergelijking van de waargenomen stand met een gewenste stand of zich een ongewenste verdraaiing in het horizontale vlak (“skew”) voordoet (stap 32). Wanneer dat het geval is bepaalt de besturingseenheid 15 een benodigde correctie (stap 33) en stuurt dan een of meer actuatoren 16 aan om een of meer aangrijpingspunten van de hijskabels op de last 5 te verplaatsen, zodanig dat de ongewenste verdraaiing zo goed mogelijk wordt opgeheven (stap 34). Daarna wordt de last 5 verder getransporteerd (stap 35) en op de plaats van bestemming neergelaten en gelost (stap 36). Zoals in Fig. 7 met stippellijnen aangegeven kan het verplaatsen van de aangrijpingspunten in stap 34 plaatsvinden tijdens het transport (de vlucht) van de container in stap 35, zodat geen vertraging optreedt en de totale cyclustijd bekort wordt.

Uit simulaties van een inrichting volgens de uitvinding in combinatie met een deelbaar headblock en afhankelijk van de belading een of twee spreaders is gebleken dat met gebruikmaking van conventionele hydraulica en normaal op een hijsframe geïnstalleerde vermogensbronnen (“power packs”) ongewenste verdraaiingen veelal binnen 10 seconden gecorrigeerd kunnen worden. Dit is te zien in Fig. 8, waar uitgegaan is van een hijsframe dat uitgerust is met twee hydraulische pompen met een maximaal debiet van ongeveer 110 1/min en een elektrisch “power pack” met een nominaal vermogen van ongeveer 20 kW. Als uitgangssituatie is daarbij gerekend met een ongewenste hoekverdraaiing van 2D. Een dergelijke kleine hoek leidt bij een 40-voets container al tot een zijdelingse uitwijking van meer dan 40 cm, waardoor plaatsing van een container op een vrachtwagenonderstel of in een cel onmogelijk wordt.

Bij de simulatie die in Fig. 8 getoond is werd uitgegaan van een hijshoogte van 30 m en vier verschillende beladingstoestanden. De bovenste grafiek geeft het gedrag in onbeladen toestand weer, waarbij slechts het deelbaar headblock en twee spreaders (met een gezamenlijke massa van 40 ton) aan de hijskabels 6 hangen. In de tweede grafiek is de situatie getoond waarbij vier lege containers 11 aan de twee spreaders hangen, waarmee de totale massa van de last 5 op 50 ton uitkomt. In de derde en vierde grafiek zijn de containers respectievelijk half beladen (totale massa 110 ton) en geheel beladen (totale massa 160 ton). Zoals te zien wordt in alle gevallen binnen 10 seconden een draaihoek van minder dan 0,5 □ bereikt. Deze waarde is aanvaardbaar, omdat daarmee de maximale zijdelingse uitwijking op 10 cm uitkomt, waardoor de container op een vrachtwagenonderstel geplaatst kan worden of in een cel neergelaten kan worden. Na ongeveer 25 seconden is de hoekverdraaiing geheel geëlimineerd. Aangezien de totale cyclus van oppakken, ophijsen, transporteren, neerlaten, lossen en terugkeren voor een volgende container in de praktijk 120-150 seconden duurt, kan het richten plaatsvinden tijdens de vlucht. Zo w'ordt in vergelijking met de situatie waarin het richten door de operator “op het oog” wordt uitgevoerd zodra de container boven de plaats van bestemming hangt een tijdwinst in de orde van 10 procent bereikt.

De besturingseenheid 15 kan voor het bepalen van een benodigde correctie en het aansturen van de verschillende actuatoren 16 overigens gebruik maken van elk gewenst algoritme. In het getoonde voorbeeld is uitgegaan van een PID-besturingsalgoritme, maar ook andere algoritmen als “state feedback control” of “fuzzy logic control” zijn denkbaar.

Zo maakt de uitvinding het dus mogelijk om met relatief eenvoudige middelen de overslagsnelheid van containers aanzienlijk te verhogen.

Hoewel de uitvinding hiervoor beschreven is aan de hand van een voorbeeld, zal het duidelijk zijn dat deze daartoe niet beperkt is, maar op velerlei wijze kan worden gevarieerd binnen het kader van de nu volgende conclusies.

Claims

Conclusies

1. Werkwijze voor het richten van een last die door hijskabels aan een kraan opgehangen is, omvattende de stappen van:

het door middel van ten minste één detector waarnemen van een verdraaiing van de last in een horizontaal vlak; en het door middel van een besturingseenheid bepalen van een gewenste correctie; gekenmerkt door het door middel van ten minste één actuator verplaatsen van ten minste één aangrijpingspunt van een hijskabel op de last om de gewenste correctie tot stand te brengen.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het ten minste ene aangrijpingspunt verplaatst wordt terwijl de last door de kraan van een eerste naar een tweede locatie overgebracht wordt.
3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij ten minste twee aangrijpingspunten van hijskabels op de last in hoofdzaak in tegengestelde richting verplaatst worden.
4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij de last door vier nabij hoekpunten daarop aangrijpende hijskabels aan de kraan opgehangen is, en twee diagonaal ten opzichte van elkaar gelegen aangrijpingspunten van hijskabels op de last in tegengestelde richting verplaatst worden.
5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het ten minste ene aangrijpingspunt in hoofdzaak in horizontale richting verplaatst wordt.
6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij een verplaatsing van het ten minste ene aangrijpingspunt door ten minste één sensor wordt waargenomen en doorgegeven aan de besturingseenheid.
7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de last ten minste één hijsframe omvat.
8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarbij de last ten minste één aan het ten minste ene hijsframe bevestigde container omvat.
9. Inrichting voor het richten van een last die door hijskabels aan een kraan opgehangen is, omvattende:

ten minste één detector voor het waarnemen van een verdraaiing van de last in een horizontaal vlak; en een met de ten minste ene detector verbonden besturingseenheid voor het bepalen van een gewenste correctie;

gekenmerkt door ten minste één met de besturingseenheid verbonden actuator voor het verplaatsen van ten minste één aangrijpingspunt van een hijskabel op de last.
10. Inrichting volgens conclusie 9, waarbij het ten minste ene aangrijpingspunt van de hijskabel op de last een roteerbare kabelschijf omvat, die verschuifbaar gelagerd is.
11. Inrichting volgens conclusie 10, waarbij de last een frame omvat waarop een aantal kabelschijven verschuifbaar gelagerd zijn.
12. Inrichting volgens conclusie 11, waarbij althans de besturingseenheid en de ten minste ene actuator op het frame zijn aangebracht.
13. Inrichting volgens conclusie 11 of 12, waarbij de ten minste ene detector op het frame is aangebracht.
14. Inrichting volgens één der conclusies 11-13, waarbij de besturingseenheid en de ten minste ene actuator ingericht zijn voor het in hoofdzaak in tegengestelde richting verplaatsen van ten minste twee kabelschijven.
15. Inrichting volgens conclusie 14, waarbij het frame vier nabij hoeken daarvan geplaatste kabelschijven omvat, en de besturingseenheid en de ten minste ene actuator ingericht zijn voor het in hoofdzaak in tegengestelde richting verplaatsen van twee diagonaal ten opzichte van elkaar geplaatste kabelschijven.
16. Inrichting volgens één der conclusies 10-15, waarbij de ten minste ene kabelschijf in horizontale richting verschuifbaar gelagerd is.
17. Inrichting volgens één der conclusies 9-16, waarbij de ten minste ene detector een camera of een gyroscoop omvat.
18. Inrichting volgens één der conclusies 9-17, waarbij de ten minste ene actuator een hydraulische zuiger/cilindercombinatie omvat.
19. Inrichting volgens één der conclusies 9-18, verder omvattende ten minste één met de besturingseenheid verbonden sensor voor het waarnemen van een verplaatsing van het ten minste ene aangrijpingspunt.
20. Inrichting volgens conclusie 19, waarbij de ten minste ene sensor een laserafstandmeter of een inductieve sensor omvat.
21. Inrichting volgens één der conclusies 9-20, waarbij de besturingseenheid en de ten minste ene actuator ingericht zijn voor het verplaatsen van het ten minste ene aangrijpingspunt terwijl de last door de kraan van een eerste naar een tweede locatie overgebracht wordt.
22. Kraan, omvattende een aantal hijskabels en een daaraan opgehangen frame, en verder voorzien van een inrichting volgens één der conclusies 9-21.
23. Frame, omvattende ten minste twee roteerbare kabelschijven voor ophanging aan hijskabels van een kraan, en verder voorzien van een inrichting volgens één der conclusies 9-21.

Flf“ Λ lb. z

3/9

it/<3