DE102014215172A1

DE102014215172A1 - Optical data transmission via a slip ring of a crane

Info

Publication number: DE102014215172A1
Application number: DE201410215172
Authority: DE
Inventors: David Pluntze
Original assignee: Hirschmann Automation and Control GmbH
Current assignee: Hirschmann Automation and Control GmbH
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2014-08-01
Publication date: 2015-02-05
Also published as: WO2015014983A1

Abstract

Verfahren zur Datenübertragung zwischen einer feststehenden Stelle (2) und einer beweglichen Stelle (1) (und/oder umgekehrt), dadurch gekennzeichnet, dass die Daten im Bereich der Stelle optisch übertragen werden.Method for data transmission between a fixed point (2) and a moving point (1) (and / or vice versa), characterized in that the data are optically transmitted in the region of the point.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Datenübertragung von einer feststehenden Basis zu einer beweglichen Stelle (und umgekehrt), gemäß den Merkmalen des jeweiligen Oberbegriffes der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a device and a method for data transmission from a fixed base to a moving point (and vice versa), according to the features of the respective preamble of the independent claims.

Bei beweglichen Stellen, die an einer festen Basis beweglich angeordnet sind, besteht immer wieder das Problem, wie zwischen diesen beiden Teilen Daten übertragen werden können. Beispiele solcher Anordnungen sind die Lenkradsäule bei Fahrzeugen, an denen drehbewegbar das Lenkrad angeordnet ist. Auch bei Arbeitsfahrzeugen besteht das Problem, wie Daten, die an einer Basis (z. B. einem Unterwagen eines Kranes) entstehen oder empfangen werden sollen, an eine bewegliche Stelle, z. B. einen Oberwagen, übertragen werden können.For moving bodies, which are arranged on a fixed base movable, there is always the problem of how data can be transmitted between these two parts. Examples of such arrangements are the steering wheel column in vehicles on which the steering wheel is rotatably mounted. Also in the case of work vehicles, there is the problem of how data to be formed or received at a base (eg, an undercarriage of a crane) is sent to a moving location, e.g. B. a superstructure, can be transferred.

Bisher erfolgte die Datenübertragung über sogenannte Schleifringe. Ein Schleifring war feststehend montiert und konnte von einem bewegbaren, insbesondere drehbewegbaren Abnehmer überstrichen werden, wobei zwischen diesen beiden Teilen elektrische Kontakt besteht. Aufgrund dieses elektrischen Kontaktes konnten die Daten oder auch Energie übertragen werden.So far, the data transmission via so-called slip rings. A slip ring was mounted fixed and could be swept by a movable, in particular rotatable customer, with electrical contact between these two parts. Due to this electrical contact, the data or energy could be transmitted.

Allerdings besteht bei dieser Schleifring-Methode das Problem, dass sie nicht nur verschleißanfällig ist, sondern auch hinsichtlich der Datenübertragung störanfällig ist. Insbesondere bei Digitalsignalen, die übertragen werden sollen, können sich Störimpulse bei der Abnahme des Abnehmers auf dem Schleifring negativ auswirken. Insbesondere unter Sicherheitsaspekten stellt dies ein hohes Sicherheitsrisiko dar, da das eigentliche Datensignal durch diese Störsignale verfälscht wird und es dadurch zu ungewollten, sogar gefährlichen Reaktionen kommen kann.However, there is the problem with this slip ring method that it is not only susceptible to wear, but is also prone to failure in terms of data transmission. Particularly in the case of digital signals which are to be transmitted, interference pulses may have a negative effect on the acceptance of the pickup on the slip ring. In particular, from a safety point of view, this represents a high security risk because the actual data signal is corrupted by these interference signals and this can lead to unwanted, even dangerous reactions.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Datenübertragung zwischen einem feststehenden und einem beweglichen Teil anzugeben, mit dem die eingangs geschilderten Nachteile vermieden werden.The invention is therefore based on the object to provide a method and apparatus for data transmission between a fixed and a movable part, with which the above-described disadvantages are avoided.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This object is solved by the features of the independent claims.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Datenübertragung in dem Punkt, in dem das feststehende Teil und das bewegliche Teil miteinander in Verbindung stehen, optisch übertragen werden.According to the invention, the data transmission is optically transmitted at the point where the fixed part and the movable part are in communication with each other.

Dies hat den Vorteil, dass diejenigen Mittel, mit denen die Daten zwischen den feststehenden und den beweglichen Teilen übertragen werden, keinem Verschleiß ausgesetzt sind. Es muss lediglich sichergestellt werden, dass auf der Übertragungsstrecke zwischen dem aussendenden und dem empfangenden Teil dieser Mitte keine Beeinträchtigungen, wie zum Beispiel Verschmutzungen, Teile oder dergleichen, sich befinden.This has the advantage that those means, with which the data between the fixed and the moving parts are transferred, are exposed to no wear. It only has to be ensured that there are no impairments, such as soiling, parts or the like, on the transmission path between the emitting and the receiving part of this center.

In Weiterbildung der Erfindung werden die Daten redundant übertragen. Dies hat den Vorteil, dass für den Fall, dass ein Übertragungskanal zwischen der feststehenden Stelle und der beweglichen Stelle (und/oder umgekehrt) gestört sein sollte, über zumindest eine weitere Übertragungsstrecke, bzw. über genau zwei Übertragungsstrecken die Datenübertragung sichergestellt ist.In a further development of the invention, the data is transmitted redundantly. This has the advantage that in the event that a transmission channel between the fixed point and the moving point (and / or vice versa) should be disturbed, the data transmission is ensured via at least one further transmission link, or over exactly two transmission links.

In Weiterbildung der Erfindung wird mit der Übertragung der Daten auch Energie übertragen. Dies hat den entscheidenden Vorteil, dass zum Beispiel an der beweglichen Stelle keine Energieversorgung vorhanden sein muss, um dort vorhandene Sensoren, Aktoren, Steuereinrichtungen oder dergleichen mit Energie zu versorgen. Dies erfolgt über die erfindungsgemäße Datenübertragung, sodass an der beweglichen Stellt in vorteilhafter Weise eine Energieversorgung entfallen kann. Gleiches gilt auch umgekehrt für den Fall, dass eine Energieversorgung an der beweglichen Stelle zur Verfügung steht, eine solche jedoch nicht im Bereich der feststehenden Stelle vorhanden ist.In a further development of the invention, energy is also transmitted with the transmission of the data. This has the decisive advantage that, for example, no power supply has to be present at the moving point in order to supply energy there to existing sensors, actuators, control devices or the like. This takes place via the data transmission according to the invention, so that a power supply can advantageously be dispensed with at the movable position. The same applies vice versa in the event that a power supply is available at the moving point, but such is not available in the fixed area.

In Weiterbildung der Erfindung wird das Verfahren bei Arbeitsfahrzeugen, insbesondere bei Kranen, angewandt. Solche Arbeitsfahrzeuge wie Krane, Baumaschinen oder dergleichen unterliegen einer sehr starken Arbeitsbeanspruchung und damit auch einem sehr starken Verschleiß. Der Ersatz der Datenübertragung über Schleifringe oder dergleichen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, in diesem Fall über eine optische Übertragung hat den ganz entscheidenden Vorteil, dass nicht nur der Verschleiß reduziert bzw. ganz beseitigt wird, sondern dass auch die Datenübertragung wesentlich zuverlässiger wird. Dies kann zum einen dadurch erfolgen, dass die Daten redundant übertragen werden. Ergänzend oder alternativ dazu können auch entsprechende Übertragungsprotokolle genutzt werden, mit denen Fehler erkannt und sogar Fehler behoben werden können.In a development of the invention, the method is used in work vehicles, in particular in cranes. Such work vehicles such as cranes, construction machinery or the like are subject to a very heavy work load and thus a very heavy wear. The replacement of the data transmission via slip rings or the like, as known from the prior art, in this case via an optical transmission has the very decisive advantage that not only the wear is reduced or completely eliminated, but that also the data transmission essential becomes more reliable. This can be done by the fact that the data is transmitted redundantly. Additionally or alternatively, corresponding transmission protocols can be used with which errors can be detected and even errors can be eliminated.

In den Figuren ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand einer beispielhaften Vorrichtung prinzipiell dargestellt.In the figures, the application of the method according to the invention is illustrated in principle with reference to an exemplary device.

Es ist einerseits gemäß 1, soweit im Einzelnen dargestellt, ein bewegliches Teil 1 vorhanden, welches bewegbar, insbesondere rotatorisch, zu einem feststehenden Teil angeordnet ist. Zwischen diesen beiden Teilen 1, 2 erfolgt eine Datenübertragung, die schematisch dadurch dargestellt ist, dass das bewegliche Teil 1 eine Steuereinrichtung 3 und das feststehende Teil eine Steuereinrichtung 4 umfasst. Diesen beiden Steuereinrichtungen 3, 4 können einzeln oder beiden gemeinsam Aktoren, Sensoren oder dergleichen zugeordnet sein. Wichtig ist, dass Daten zwischen dem beweglichen Teil 1 und dem feststehenden Teil 2 ausgetauscht werden müssen. Dies erfolgt dadurch, dass das bewegliche Teil 1 Mittel 5 und das feststehende Teil 2 Mittel 6 umfasst, mit denen die Daten im Bereich der Stelle, an der die beiden Teile 1, 2 bewegbar zueinander angeordnet sind, optisch übertragen werden. Diese Mittel 5, 6 sind als Lichtaussender 7, bzw. Lichtempfänger 8 ausgebildet. Zwecks der in 1 dargestellten möglichen redundanten Datenübertragung weisen die Mittel 5, 6 zusätzlich noch Lichtempfänger 9 und Lichtaussender 10 auf. Es ist auch denkbar, in den Mitteln 5 nur Lichtaussender bzw. in den Mitteln 6 nur Lichtempfänger vorzusehen, mit denen dann eine unidirektionale redundante Datenübertragung realisiert ist. Diese unidirektionale Datenübertragung erfolgt dann nur von dem einen auf das andere Teil 1, 2, wobei auch weitere Lichtaussender und Lichtempfänger vorgesehen werden können, damit redundant eine bidirektionale Datenübertragung realisiert werden kann. Daneben ist es auch möglich, nur einen Lichtaussender 7 und nur einen Lichtempfänger 8 zu verwenden und das übertragene Licht zu modulieren, sodass dadurch verschiedene Informationen über die Übertragungsstrecke übertragen werden können.It is on the one hand according to 1 as far as shown in detail, a moving part 1 present, which is arranged to be movable, in particular rotational, to a fixed part. Between these two parts 1 . 2 there is a data transmission, which is schematically represented by the fact that the movable part 1 a control device 3 and the stationary part is a controller 4 includes. These two control devices 3 . 4 can be assigned individually or both together actuators, sensors or the like. Importantly, data is between the moving part 1 and the fixed part 2 need to be replaced. This is done by moving the part 1 medium 5 and the fixed part 2 medium 6 includes, with which the data in the area of the place, at which the two parts 1 . 2 are movably arranged to each other, are optically transmitted. These funds 5 . 6 are as light emitters 7 , or light receiver 8th educated. For the purpose of in 1 shown possible redundant data transmission, the means 5 . 6 additionally light receiver 9 and light emitters 10 on. It is also possible in the means 5 only light emitter or in the funds 6 only provide light receiver with which then a unidirectional redundant data transmission is realized. This unidirectional data transmission then takes place only from one to the other part 1 . 2 , wherein also further Lichtaussender and light receiver can be provided so that a redundant bidirectional data transmission can be realized. In addition, it is also possible, only a light emitter 7 and only one light receiver 8th and to modulate the transmitted light so that various information can be transmitted over the transmission link.

2 zeigt beispielhaft einen Lichtaussender 7 in Form einer lichtemittierenden Diode 11. Daneben sind selbstverständlich auch andere Lichtaussender (= Lichtquellen), wie zum Beispiel Laser oder dergleichen, einsetzbar. Gleiches gilt für den Lichtempfänger 8, der als Phototransistor 12 ausgebildet sein kann. Andere Ausführungsformen von Lichtempfängern sind selbstverständlich auch denkbar. 2 shows an example of a light emitter 7 in the form of a light emitting diode 11 , In addition, of course, other light emitters (= light sources), such as lasers or the like, can be used. The same applies to the light receiver 8th acting as a phototransistor 12 can be trained. Other embodiments of light receivers are of course also conceivable.

In den 1, 2 nicht gezeigt, aber vorstellbar, sind Ausführungsformen, bei denen das zu übertragende Licht, welches beispielsweise von der LED 11 ausgesendet wird, gebündelt oder gestreut in Richtung des Lichtempfängers 8 gesendet wird. Dort kann das von der LED abgegebene Licht 11 entweder gebündelt oder weiter gestreut auf den Phototransistor 12 werden, wozu entsprechende Blenden, Linsen oder dergleichen vorgesehen werden können.In the 1 . 2 not shown, but conceivable, are embodiments in which the light to be transmitted, for example, from the LED 11 is emitted, bundled or scattered in the direction of the light receiver 8th is sent. There, the light emitted by the LED 11 either bundled or further scattered on the phototransistor 12 be, for which corresponding apertures, lenses or the like can be provided.

Eine besonders wirkungsvolle Ausführung der Erfindung ist darin zu sehen, dass die beiden Teile 1, 2 im Bereich ihrer Drehachse nah beieinander angeordnet sind und in diesem Bereich eine Blende angeordnet ist, die als Übertragungsmedium für das ausgestrahlte Licht in Richtung des Lichtempfängers eingesetzt wird. Eine solche Blende hat den Vorteil, dass sie dazu ausgebildet werden kann, um das durch sie hindurchgeführte Licht zu bündeln oder zu streuen. Dadurch kann gegebenenfalls der zwischen den beiden Teilen 1, 2 geführte Lichtstrahl geführt, aufgeweitet bzw. gebündelt werden. Außerdem hat eine solche Blende den Vorteil, dass sie Verunreinigungen abhält, weil sie in optimaler Weise den Bauraum zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Teil 1, 2 um die Drehachse herum ausfüllt.A particularly effective embodiment of the invention is to be seen in that the two parts 1 . 2 are arranged close to each other in the region of its axis of rotation and in this area a diaphragm is arranged, which is used as a transmission medium for the emitted light in the direction of the light receiver. Such a shutter has the advantage that it can be made to focus or diffuse the light passed through it. As a result, if necessary, the between the two parts 1 . 2 guided light beam out, be expanded or bundled. In addition, such a diaphragm has the advantage that it prevents contamination, because they optimally the space between the fixed and the movable part 1 . 2 fills around the axis of rotation.

Diese Vorrichtung und das Verfahren wird im Folgenden anhand eines Beispiels bei der Anwendung eines Kranes nach einmal mit anderen Worten wiedergegeben.This device and the method will be given below by way of example in the application of a crane after once in other words.

Ein Kran weist einen Unterwagen (feststehendes Teil) auf, an dem ein drehbewegbarer Oberwagen (bewegliches Teil) angeordnet ist. Zwischen dem Unterwagen und dem Oberwagen muss eine Datenübertragung (und gegebenenfalls eine Energieübertragung stattfinden). Beispielsweise befindet sich an dem Unterwagen eine Steuereinrichtung, dessen Steuersignale an Aktoren abgegeben werden sollen, die sich an dem Oberwagen befindet. Gleiches kann für den Oberwagen gelten, wenn dieser Sensoren aufweist, wobei die von den Sensoren zur Verfügung gestellten Signale an den Unterwagen und an dessen Steuereinrichtung abgegeben werden soll. In dem Punkt, in dem der Oberwagen bewegbar, insbesondere drehbewegbar an dem Unterwagen gelagert ist, erfolgt in erfindungsgemäßer Weise die optische Datenübertragung. Diese optische Datenübertragung hat den Vorteil, dass sie verschleißfrei arbeitet und in Folge dessen keine Störsignale die optische Datenübertragung stören kann. Bis zu der Stelle, in der die optische Datenübertragung stattfindet, werden dieser Stelle die Signale in elektrischer, insbesondere kabelgebundener Form zugeführt und auch von dieser abgeführt. Hierzu sind entsprechende Signalwandler vorgesehen, die die zugeführten Signale von elektrisch in optisch wandeln, damit sie von der optischen Übertragungsvorrichtung überfragen werden können. Sind sie übertragen worden, erfolgt wiederum eine Wandlung von optisch in elektrisch, so dass sie an die nachfolgenden Einrichtungen (wie z. B. Steuereinrichtung, Sensor, Aktor, oder dergleichen) abgegeben werden kann.A crane has an undercarriage (fixed part) on which a rotatable superstructure (movable part) is arranged. Between the undercarriage and the superstructure a data transmission (and possibly an energy transfer must take place). For example, located on the undercarriage, a control device whose control signals are to be delivered to actuators, which is located on the superstructure. The same applies to the superstructure, if it has sensors, the signals provided by the sensors to be delivered to the undercarriage and to its control device. In the point in which the superstructure is mounted movable, in particular rotatably mounted on the undercarriage, the optical data transmission takes place in accordance with the invention. This optical data transmission has the advantage that it works wear-free and as a result no interference signals can interfere with the optical data transmission. Up to the point in which the optical data transmission takes place, the signals are supplied to this point in electrical, in particular wired, form and also removed therefrom. For this purpose, corresponding signal transducers are provided, which convert the supplied signals from electrical to optical, so that they can be transmitted by the optical transmission device. Once they have been transmitted, a conversion from optical into electrical takes place again so that it can be delivered to the following devices (such as control device, sensor, actuator, or the like).

Claims

Method for data transmission between a fixed position ( 2 ) and a moving body ( 1 ) (and / or vice versa), characterized in that the data are transmitted optically in the region of the location.

A method according to claim 1, characterized in that the data is transmitted redundantly.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that with the transmission of data and energy is transmitted.

A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the method is used in work vehicles, in particular in cranes.

Device for data transmission between a fixed point ( 2 ) and a moving body ( 1 ) (and / or vice versa), characterized in that means are provided with which the data are optically transmitted in the region of the location.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the means are designed as Lichtaussender and as a light receiver.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the device is used in work vehicles, in particular in cranes.