DE10338593B4

DE10338593B4 - Verfahren sowie System zur Überwachung und/oder Steuerung des Nachlaufweges eines Fahrantriebs oder einer Verfahrachse

Info

Publication number: DE10338593B4
Application number: DE10338593.2A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Bauer; Wolfgang Bodensteiner
Original assignee: STEUERUNGSTECHNIK BBH GmbH
Current assignee: STEUERUNGSTECHNIK BBH GmbH
Priority date: 2003-03-21
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2023-08-23
Also published as: DE10338593A8; DE10338593A1

Abstract

Verfahren zur Überwachung des Nachlaufweges wenigstens eines Fahrantriebs oder wenigstens einer Verfahrachse (1a, 1b, 1c) bei Annäherung an eine Ziel- oder Fahrbereichsgrenzposition, wobei eine Steuereinrichtung bei dieser Annäherung die Geschwindigkeit des Fahrantriebs oder der Verfahrachse (1a, 1b, 1c) reduziert und den Fahrantrieb oder die Verfahrachse (1a, 1b, 1c) bei Erreichen der Ziel- oder Fahrbereichsgrenzposition zum Stillstand bringt, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Überwachungs- und Steuersystem (6) der Geschwindigkeit/Wegverlauf der durch die Steuereinrichtung bewirkten Geschwindigkeitsänderung unter Berücksichtigung einer aus wenigstens zwei Bewegungsparametern generierten und das Nachlaufverhalten des Fahrantriebes charakterisierenden Grenzkurve oder aus diese Grenzkurve definierenden Daten und unter Berücksichtigung der von einer Positionsmesseinrichtung (7) in Verbindung mit dem dazugehörigen Überwachungs- und Steuersystem (6) gelieferten Istposition und/oder Istgeschwindigkeit überwacht wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 und auf ein System gemäß Oberbegriff Patentanspruch 12.
Bekannt sind Verfahren sowie Systeme zur Steuerung von Elektromotoren ( US 4 651 073 ) oder von Zustellantrieben von Werkzeugen bei der maschinellen Gewindeherstellung ( DE 283 710 ) unter Verwendung einer Steuereinrichtung, wobei der jeweilige Nachlaufweg des Motors oder des Zustellantrieben als kompensierende Steuer- oder Regelgröße in der Steuereinrichtung verwendet wird.
Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zur Auffahrsicherung bei Schleifmaschinen ( DE 31 18 065 A1 ), die eine Steuerung zum Steuern der Zustellgeschwindigkeit der Schleifmaschine zum Werkzeug aufweisen. Bei diesem bekannten Verfahren werden in der Steuerung Daten aus der die Zustellung der Schleifscheibe steuernden Steuereinrichtung als Sollwert mit aus dem Schleifprozess gewonnenen Istwerten verglichen und der Zustellvorgang wird dann abgebrochen, wenn die Istwerte außerhalb einer Toleranz der Sollwerte liegen.
Bekannt ist weiterhin ein Verfahren sowie ein System zur Überwachung der Bewegung eines Maschinenbauteils relativ zu einem zweiten Maschinenbauteil ( EP 0 716 362 A2 ). Bei diesem Verfahren wird mit einer den Abstand zwischen den beiden Maschinenteilen überbrückenden Messeinrichtung der relative Abstand zwischen beiden Maschinenteilen ermittelt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie ein System aufzuzeigen, mit dem eine Überwachung des Nachlaufweges eines von einer Steuereinrichtung gesteuerten Fahrantriebs oder einer von der Steuereinrichtung gesteuerten Verfahrachse möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein System zur Durchführung dieses Verfahrens ist entsprechend dem Patentanspruch 12 ausgeführt.
Die Begriffe ”Fahrantrieb” bzw. ”Verfahrachse” sind im Sinne der Erfindung sehr umfassend zu verstehen, d. h. ein derartiger Fahrantrieb ist jeder beliebige Antrieb oder jede beliebige Verfahrachse, bei dem bzw. bei der die Überwachung von Nachlaufwegen notwendig oder sinnvoll ist, beispielsweise auch Verfahrachsen von Einfach- und Mehrachsrobotern, Montage- oder Fertigungsanlagen, Pressen- oder Pressenstempel usw.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
1 in vereinfachter schematischer Darstellung einen Fahrantrieb mit einem von Sicherheitsschaltern gebildeten Überwachungssystem gemäß dem Stand der Technik;
2 ein Diagramm, welches die Grenzkurve der Geschwindigkeit in Abhängigkeit vom Fahrweg für den Fahrantrieb der 1 wiedergibt;
3 einen Fahrantrieb, mit einem Überwachungssystem gemäß der Erfindung;
4 in vereinfachter Darstellung ein Diagramm, welches die Grenzkurve der Geschwindigkeit in Abhängigkeit vom Fahrweg bei dem Fahrantrieb der 3 bei Bewegung aus einer Ausgangsposition in eine Endposition wiedergibt;
5–7 jeweils Diagramme des Positionsverlaufes (4), der Geschwindigkeit (5) und der Beschleunigung (6) des Fahrantriebes in Abhängigkeit von der Zeit bei einem angenommenen trapezförmigen Beschleunigungsprofil entsprechend der 3;
8 in einer graphischen Darstellung und jeweils in Abhängigkeit von der Zeit verschiedene aktuelle Geschwindigkeiten und die zugehörigen Positionsverläufe bei einer angenommenen trapezförmigen und durch die Parameter des Fahrantriebes vorgegebenen negativen Beschleunigung des Fahrantriebes;
9 in sehr vereinfachter schematischer Darstellung ein System mit zwei zumindest auf einer gemeinsamen Raumachse sich bewegenden Fahrantrieben, zusammen mit einem Kollisionsüberwachungssystem gem. der Erfindung:
10 in vereinfachter Darstellung ein System mit einem mehrere Verfahrachsen aufweisenden Mehrachsroboter.
In den 1 und 2 ist mit 1 allgemein ein Fahrantrieb bezeichnet, der unterschiedlichster Art sein kann, beispielsweise eine Hebemaschine oder -einrichtung. In den Figuren ist weiterhin davon ausgegangen, dass sich das mit dem Fahrantrieb bewegte Element 2 (z. B. die Laufkatze der Hebemaschine) in einer Achsrichtung, nämlich beispielsweise in einer horizontalen Achsrichtung und dabei auf einer entsprechenden Führung 3 zwischen eine Ausgangsposition X1 und einer Endposition X2 und umgekehrt bewegbar ist, wie dies mit dem Doppelpfeil angedeutet ist.
Die 1 und 2 geben den bekannten Stand der Technik wieder. An jeder Position X1 und X2 ist ein Überwachungs- oder Sicherheitsschalter 4 bzw. 5 vorgesehen, der im normalen Fahrbetrieb nicht überfahren werden darf und bei einem Überfahren einen Notstopp, beispielsweise eine Notbremsung des Fahrantriebs veranlasst. An Stelle dieser Sicherheitsschalter oder aber zusätzlich zu diesen, können auch mechanische, die Bewegung des Fahrantriebs zwangsweise stoppende Elemente, beispielsweise Puffer oder dergleichen vorgesehen sein.
Jedem Sicherheitsschalter 4 bzw. 5 ist innerhalb des zwischen diesen Sicherheitsschaltern 4 und 5 gebildeten erlaubten Fahrbereichs ein Endschalter 4.1 bzw. 5.1 zugeordnet, an dem ein Abschalten des Fahrantriebes bei Annäherung der Position X1 bzw. X2 erfolgt, sofern der Fahrantrieb nicht bereits vorher gestoppt wurde. Der räumliche Abstand zwischen dem jeweiligen Sicherheitsschalter 4 bzw. 5 und dem zugehörigen Endschalter 4.1 und 5.1 ist dabei so gewählt, dass beispielsweise bei einer Annäherung an die Endposition X2 und bei einem Überfahren des Endschalters 5.1 und bei dem dabei erfolgendem Abschalten des Fahrantriebes 1 der maximal mögliche Nachlaufweg des Fahrantriebes auf jeden Fall höchstens gleich, in der Regel aber kleiner ist als der Abstand zwischen dem Endschalter 5.1 und dem Sicherheitsschalter 5. Dies gilt sinngemäß auch für die Ausgangsposition X1, d. h. auch dort ist der Abstand zwischen dem Sicherheitsschalter 4 und dem zugeordneten Endschalter 4.1 so gewählt, dass in keinem Fall der Nachlaufweg größer ist als der räumliche Abstand zwischen dem Sicherheitsschalter 4 und dem Endschalter 4.1. Die Position der Endschalter 4.1 und 5.1 ist jeweils als Überwachungs- oder Grenzposition XA1 bzw. XA2 bezeichnet. Die Endschalter 4.1 und 5.1 können auch durch eine Softwarefunktion auf Basis einer Positionserfassung realisiert sein.
Der Nachlaufweg des Fahrantriebes 1 bzw. des beweglichen Elementes 2 dieses Antriebs ist unter anderem bestimmt durch für den Fahrantrieb spezifische Parameter wie z. B. maximale Beschleunigung, Änderung der Beschleunigung, Form und Art der Beschleunigungsänderung usw. sowie insbesondere auch durch die Geschwindigkeit der Fahrantriebe bei Überfahren der jeweiligen Abschaltposition XI und X2 ab, wobei aus Sicherheitsgründen hier von der max. möglichen Geschwindigkeit des Fahrantriebes auszugehen ist. Dies bedeutet, dass die den Abschaltpositionen X1 und X2 nachgeordneten mechanischen Nachlaufwege derart vorgesehen werden müssen, dass diese insbesondere für das Überfahren mit max. Geschwindigkeit ausreichend bemessen sind und die Kollision mit einer mechanischen Begrenzung vermieden wird. Dies bedeutet ferner auch, dass die jeweilige von dem Fahrantrieb tatsächlich eingenommene Endstellung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrantriebes unterschiedlich von der Endposition X1 bzw. X2 ist und bei vorgegebenem Abstand der Endpositionen X1 und X2 der zulässige Fahrbereich eingeschränkt ist.
Die 3 zeigt einen Fahrantrieb 1a gemäß der Erfindung zusammen mit einem Überwachungs- und Steuersystem 6 für diesen Fahrantrieb. Die Besonderheit des Fahrantriebes la besteht darin, dass keinerlei mechanische Endschalter vorgesehen sind, und dass außerdem eine Sensoreinrichtung 7 vorhanden ist, die die Position des Fahrantriebes bzw. des beweglichen Elementes 2 dieses Fahrantriebes ständig erfasst und an das Überwachungssystem 6 übermittelt. Die Sensoreinrichtung 7 ist beispielsweise eine absolut wirkende Positionsmesseinrichtung.
Das Überwachungs- und Steuersystem 6 weist bei der dargestellten Ausführungsform unter anderem als zentrale Komponente eine Überwachungs- und Steuerelektronik 8 auf, der unter anderem wenigstens ein Speicher 9 zum Speichern von Daten, auch der für den Fahrantrieb typischen Maschinenparameter sowie aktueller durch Verarbeitung der Positionsmessung erhaltener Parameter sowie zum Speichern von Programmen, eine Datenschnittstelle 11 zur Vorgabe von Parameterdaten, sowie Schnittstellen 12 für das Anschließen von peripheren Geräten und das Einlesen und Auslesen von Daten in bzw. aus der Überwachungs- und Steuerelektronik 8 zugeordnet sind. Die Überwachungs- und Steuerelektronik 8 ist beispielsweise ein Rechner.
Zusätzlich zu den vorgenannten Komponenten können auch noch weitere Komponenten und/oder periphere Geräte z. B. für Datenübertragung und/oder Aufbereitung usw. vorgesehen sein. Die Positionsmess-Sensor Einrichtung 7 ist über eine Schnittstelle 12 mit dem Überwachungs- und Steuersystem verbunden. Weiterhin ist über eine Schnittstelle 12 auch eine externe Steuerung 13 an das Überwachungs- und Steuersystem 6 angeschlossen, über die die Antriebs- und/oder Brems-Komponenten des Fahrantriebs 1a angesteuert werden, und zwar in Abhängigkeit von den von dem Überwachungs- und Steuersystem 6 gelieferten Signalen.
Mit dem Fahrantrieb la und dem zugehörigen Überwachungs- und Steuersystem sind unter anderem folgende Betriebs- oder Arbeitsweisen jeweils einzeln, aber auch kombiniert möglich.
Betriebsweise I:
Bei dieser Arbeitsweise wird anhand der Maschinenparameter des Fahrantriebs 1a jeweils für jede der beiden Endpositionen X1 und X2 eine Geschwindigkeits/Positionsgrenzkurve generiert und diese Grenzkurven bzw. die diese Grenzkurven definierenden Daten als Datensatz im Speicher 9 abgespeichert.
Es wird weiter zu Grunde gelegt, dass bei dieser Arbeitsweise eine Steuereinrichtung bei Annäherung einer Endposition X1 bzw. X2 die Geschwindigkeit des Fahrantriebes jeweils auf Basis der vorgegebenen Maschinenparameter und eines entsprechenden Signals aus der Positionsmesssensoreinrichtung reduziert bzw. den Antrieb bei Erreichen der Position XA1 oder XA2 zum Stillstand bringt. Die Überwachungs- und Steuerelektronik 8 überwacht diesen Vorgang unter Berücksichtigung der von der Positionsmesssensoreinrichtung 7 gelieferten Positionsdaten und der im System abgelegten Geschwindigkeit/Positionsgrenzkurve. Es wird hier insbesondere überwacht, ob die aktuelle Geschwindigkeit bezogen auf die aktuelle Distanz zur Position XA1/XA2 innerhalb der Grenzwerte liegt. Es kann hierdurch bereits frühzeitig erkannt werden, ob der Fahrantrieb la bei Erreichen der Abschaltposition XA1 bzw. XA2 korrekt zum Stillstand kommen wird.
Hierbei ist es grundsätzlich auch möglich, dass Überwachungs- und Steuersystem so auszubilden, dass unter Berücksichtigung des aktuellen Betriebszustandes die abgelegte Geschwindigkeits-Positionsgrenzkurve aktualisiert wird, beispielsweise hinsichtlich Größe und Änderung der tatsächlich in der Nachlaufphase auftretenden negativen Beschleunigung, um so beispielsweise auch Änderungen der Parameter des Fahrantriebes, die z. B. durch unterschiedliche Belastungen oder auch Regelvorgänge bedingt sind, bei der Überwachung zu erfassen und eine mögliche Überschreitung des zulässigen Nachlaufweges frühzeitig zu erkennen und dadurch erforderliche Gegenmaßnahmen einzuleiten.
Die 5–7 zeigen den typischen zeitlichen Verlauf der Position, der Geschwindigkeit und der Beschleunigung bei einem angenommenen trapezartigen Beschleunigungsprofil (Beschleunigung in Abhängigkeit der Zeit bzw. des zurückgelegten Weges des Fahrantriebes), wie es (Geschwindigkeitsprofil) beispielsweise bei einer Bewegung des Fahrantriebs von dem Endpunkt XA1 an den Endpunkt XA2 zweckmäßig sein kann und zwar zunächst mit linear ansteigender Beschleunigung, dann mit einer konstanten Beschleunigung und anschließend mit einer linear abfallenden Beschleunigung und dem umgekehrten Vorgang im negativen Bereich der Beschleunigung bei Annäherung an den Endpunkt XA2.
In den 5–7 sind mit der Kurve 14 der Positionsverlauf, mit der Kurve 15 der Geschwindigkeitsverlauf und mit der Kurve 16 der Verlauf der Beschleunigung wiedergegeben, und zwar jeweils in Abhängigkeit von der Zeit.
Die 8 zeigt unter Berücksichtigung der nach dem Abschalten des Fahrantriebes erhaltenen Beschleunigung (Kurve 16 der 7) jeweils mehrere Kurven 14 für den Positionsverlauf bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten (Kurven 15), wobei zum Zeitpunkt T_Absch ein Abschalten des Fahrantriebes erfolgt. Mit S_SD ist in dieser Figur jeweils die für die aktuelle Geschwindigkeit ermittelte Stoppdistanz wieder gegeben. Eine weitere mögliche Betriebs- oder Arbeitsweise des Überwachungs- und Steuersystems 6 besteht entsprechend der 8 auch darin, die zu einem beliebigen Zeitpunkt T sich aus dem aktuellen Betriebszustand des Antriebes, wie Geschwindigkeit, Beschleunigung etc. zu erwartende Stoppdistanz zu errechnen und damit jeweils aktuelle theoretische Stoppposition zu ermitteln.
Betriebsweise II:
Eine weitere mögliche Betriebs- oder Arbeitsweise des Überwachungs- und Steuersystems 6 besteht entsprechend der 8 auch darin, zu einem beliebigen Zeitpunkt ”T” aus den aktuellen und vom Überwachungs- und Steuersystem 6 ermittelten Parametern Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung, die zu erwartende Stoppdistanz zu errechnen und damit die jeweils aktuelle theoretische Stopp-Position zu ermitteln, sowie durch nachfolgenden Vergleich dieser theoretischen Stopp-Position mit einer Abschaltposition XA1 oder XA2 die Nachlaufphase bzw. den Nachlaufweg zu überwachen.
Das im Zusammenhang mit den 3–8 beschriebene System kann bei entsprechender Modifizierung auch als Kollisionsüberwachung zweier Antriebe 1b und 1c verwendet werden, die sich zumindest in einer gemeinsamen Achse aufeinander zu und voneinander weg bewegen können, wie dies in der 9 schematisch dargestellt ist. Die beiden Fahrantriebe 1b und 1c sind beispielsweise Regalbediengeräte oder Flurförderfahrzeuge einer mehrere Kräne aufweisenden Krananlage, beispielsweise auch Portalkräne einer Containerverladeeinrichtung. Die Überwachung erfolgt mit Hilfe zweier Steuer- und Überwachungseinheiten 6a und 6b, denen von Positionsmeldern 7a und 7b jeweils die aktuellen Positionen jedes Fahrantriebes 1b bzw. 1c mitgeteilt wird. Hieraus ermitteln die beiden Steuer- und Überwachungseinheiten die jeweils aktuelle Position, die Bewegungsgeschwindigkeit und die Beschleunigung der Fahrantriebe. Nach dem vor beschriebenen Verfahren wird in den Steuer- und Überwachungseinheiten 6a und 6b die erwartete Stoppdistanz ermittelt und hieraus jeweils der theoretische Haltepunkt errechnet. Nach kreuzweisen Austausch dieser ermittelten theoretischen Haltepunkte zwischen den Steuer- und Überwachungseinheiten 6a und 6b werden diese Haltepunkte gegenseitig auf Überschneidung überwacht.
Die Kollisionsüberwachung erfolgt also durch zwei Überwachungs- und Steuersysteme 6a und 6b mit zugeordneten Positionsmeldern 7a und 7b, und zwar wiederum auf der Basis einer Geschwindigkeitsgrenzkurve, d. h. aus dem aktuellen Status beispielsweise des Fahrantriebs 1b. Aus der aktuellen Geschwindigkeit und der aktuellen Beschleunigung dieses Antriebs wird der Worst-Case-Nachlaufweg ermittelt. Die Addition der aktuellen Position des Fahrantriebes 1b und des Worst-Case-Halteweges ergibt dann die aktuelle Fahrbereichsgrenze für den Antrieb 1c. Die Überwachungs- und Steuersysteme 6a und 6b überwachen, ob bei der aktuellen Position dieses Fahrantriebs und bei dem Worst-Case-Halteweg des Fahrantriebs 1c, der unter Berücksichtigung der aktuellen Betriebsparameter (aktuelle Geschwindigkeit und aktuelle Beschleunigung) des Fahrantriebs 1c ermittelt wird, die Fahrbereichsgrenze eingehalten werden kann.
Mit diesem Verfahren werden dann ebenfalls fehlerhafte Betriebszustände für die Fahrantriebe lb und 1c, die (Zustände) zu Kollisionen führen könnten, frühzeitig erkannt, und zwar noch bevor die aus der jeweiligen Position des Fahrantriebs und des Worst-Case-Halteweges ermittelten Fahrbereichgrenzen sich überschneiden. Gegebenenfalls erfolgt eine entsprechende Steuerung der Fahrantriebe z. B. durch Aktivieren einer Notstoppfunktion oder Abbremsung mittels mechanischer Bremsen zur Einhaltung der Fahrbereichsgrenzen.
Durch entsprechende Steuerung der Fahrantriebe 1b und 1c können die Halte- oder Nachlaufwege wesentlich minimiert und dadurch die Mindestabstände zwischen den beiden Antrieben deutlich reduziert werden, und zwar beispielsweise dadurch, dass bei einer Annäherung an den Fahrantrieb 1b der Fahrantrieb 1c unter Berücksichtigung der Fahrbereichsgrenze mit einer dieser Fahrbereichsgrenze entsprechenden Geschwindigkeit betrieben wird.
Das erfindungsgemäße System kann auch auf Überwachung mehrerer Achsen erweitert werden. Ein derartiges, erweitertes System ist in 10 dargestellt. Hier ist jeder Verfahrachse A1 bis A5 eine Steuer- und Überwachungseinrichtung 21a bis 21e zugeordnet. Mittels Sensorsysteme S1 bis S5 werden jeweils die aktuellen Positionen erfasst und hieraus in den Steuer- und Überwachungseinrichtungen der aktuelle Status, Position und Geschwindigkeit und Beschleunigung ermittelt. Nach den vor beschriebenem Verfahren und auf der Basis des vorgegebenen Maschinenparameters wird in jeder Steuerungs- und Überwachungseinrichtung 21a bis 21e die auf den aktuellen Betriebszustand bezogene theoretische Fahrbereichsgrenze ermittelt und an eine zentrale Steuer- und Überwachungseinrichtung 22 weitergeleitet. In der zentralen Steuer- und Überwachungseinrichtung 22 werden aus den Einzeldaten der Bewegungsachsen A1 und A5 die aktuelle theoretische Fahrbereichsgrenze auf Basis spezifischer kinematischer Maschinendaten in Form einer Hüllfläche ermittelt, welche die theoretische Bewegungsgrenze des Gesamtsystems ergibt. Bei der Ermittlung dieser Hüllfläche wird weiter ein konfigurierbarer Sicherheitsabstand berücksichtigt, entsprechend dem Abstand zwischen dem theoretischen Endpunkt einer Bewegung XA1 und der Überwachungsgrenze X1.
Diese zu diskreten Zeitpunkten T entsprechend der Zykluszeit der Überwachungssysteme 21a bis 21e bzw. 22 ermittelte Hüllfläche wird auf Überschneidung mit einer räumlichen Grenzfläche, welche frei definiert werden kann, überwacht. Bei Auftreten einer Verschneidung der ermittelten theoretischen Bewegungsgrenzfläche mit der den zulässigen Bewegungsraum definierenden Grenzflächen wird eine Sicherheitsabschaltung des Antriebes oder eine ähnliche Stillsetzungsmaßnahme eingeleitet.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Anwandlungen möglich sind, ohne das dadurch der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste

1, 1a, 1b, 1c: Fahrantrieb
2: bewegtes Element des Fahrantriebes
3: Führung
4, 5: Sicherheitsschalter
4.1, 5.1: Endschalter
6, 6a, 6b: Überwachungs- und Steuersystem
7, 7a, 7b: Positionssensoreinheit
8: Steuerelektronik
9: Speicher
11: Datenschnittstelle
12: Schnittstelle
13: Steuereinrichtung
14: Positionsverlauf
15: Geschwindigkeitsverlauf
16: Verlauf der Beschleunigung
21a–21e: Steuer- und Überwachungseinrichtung
22: zentrale Steuer- und Überwachungseinrichtung
A: Bewegungsrichtung
A1–A5: Verfahrachse
S1–S5: Sensor
T_Absch: Zeitpunkt des Abschaltens des Fahrantriebs
S_SD: Stoppdistanz
X1, X2: Endposition
XA1, XA2: Abschaltposotion

Claims

Verfahren zur Überwachung des Nachlaufweges wenigstens eines Fahrantriebs oder wenigstens einer Verfahrachse (1a, 1b, 1c) bei Annäherung an eine Ziel- oder Fahrbereichsgrenzposition, wobei eine Steuereinrichtung bei dieser Annäherung die Geschwindigkeit des Fahrantriebs oder der Verfahrachse (1a, 1b, 1c) reduziert und den Fahrantrieb oder die Verfahrachse (1a, 1b, 1c) bei Erreichen der Ziel- oder Fahrbereichsgrenzposition zum Stillstand bringt, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Überwachungs- und Steuersystem (6) der Geschwindigkeit/Wegverlauf der durch die Steuereinrichtung bewirkten Geschwindigkeitsänderung unter Berücksichtigung einer aus wenigstens zwei Bewegungsparametern generierten und das Nachlaufverhalten des Fahrantriebes charakterisierenden Grenzkurve oder aus diese Grenzkurve definierenden Daten und unter Berücksichtigung der von einer Positionsmesseinrichtung (7) in Verbindung mit dem dazugehörigen Überwachungs- und Steuersystem (6) gelieferten Istposition und/oder Istgeschwindigkeit überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziel- oder Fahrbereichsgrenzposition des Fahrantriebs oder der Verfahrachse fest vorgegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziel- oder Fahrbereichsgrenzposition unter Berücksichtigung fester Parameter der Bewegung des Fahrantriebs oder der Verfahrachse und/oder unter Berücksichtigung der aktuellen Bewegungsparametern des Fahrantriebes dynamisch ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter der Grenzkurve aus der maximalen Geschwindigkeit, der maximalen Beschleunigung, der maximalen Änderung der Beschleunigung und/oder der Form der Beschleunigungsänderung ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzkurve durch den Antrieb charakterisierende Parameter sowie unter Berücksichtigung des aktuellen Status des Fahrantriebs oder der Verfahrachse dynamisch generiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzkurve durch eine Rechenvorschrift ersetzt ist und die Grenzwerte dynamisch zu diskreten Zeitpunkten T, entsprechend der Zykluszeit einer Steuer- und Überwachungseinrichtung ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens zwei sich in einem gemeinsamen Fahrbereich bewegenden Fahrantrieben oder Verfahrachsen (1b, 1c) der aktuelle Halte- oder Nachlaufweg jedes Fahrantriebs oder jeder Verfahrachse unter Berücksichtigung wenigstens zweier Parameter des jeweiligen Antriebs ermittelt wird, nämlich unter Berücksichtigung der aus diesen Parametern generierten, das Nachlaufverhalten des Fahrantriebs oder der Verfahrachse charakterisierenden Grenzkurve oder der dieser Grenzkurve entsprechenden Daten sowie auch unter Berücksichtigung der Daten, die aus der jeweiligen Istposition jedes Fahrantriebs oder der Verfahrachse im Fahrbereich gewonnen werden, und dass dann aufgrund des so ermittelten aktuellen Halte- oder Nachlaufweges und der aktuellen Position für jeden Fahrantrieb oder jede Verfahrachse eine Fahrbereichsgrenze generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbereichsgrenzen auf eine mögliche Überschneidung überwacht werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ermittlung der Fahrbereichsgrenze eines ersten Fahrantriebs oder einer ersten Verfahrachse die Geschwindigkeit eines anderen Fahrantriebs oder einer anderen Verfahrachse derart gesteuert wird, dass die Fahrbereichsgrenze, die durch die aktuelle Position und durch den Nachlaufweg des anderen Fahrantriebs oder der anderen Verfahrachse bestimmt ist, die Fahrbereichsgrenze des ersten Fahrantriebs oder der ersten Verfahrachse nicht überschneidet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens drei in einem festen kinematischen Bezug zueinander stehenden Verfahrachsen (A1–A5) die aktuelle theoretische Halteposition jedes Verfahrantriebes unter Berücksichtigung wenigstens zweier Bewegungsparameter ermittelt wird und an eine zentrale Einheit (22) weitergeleitet wird, in der aus den theoretischen Haltepositionen und kinematischen Kopplungsparametern eine theoretische Bewegungsgrenzfläche ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ermittlung der theoretischen Bewegungsgrenzfläche diese auf eine mögliche Überschneidung mit einer den zulässigen Bewegungsbereich begrenzenden räumlichen Fläche überwacht wird.
System zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, die bei Annäherung des Fahrantriebs oder der Verfahrachse (1a, 1b, 1c) an eine Ziel- oder Fahrbereichsgrenzposition die Geschwindigkeit des Fahrantriebs oder der Verfahrachse (1a, 1b, 1c) reduziert und den Fahrantrieb oder die Verfahrachse (1a, 1b, 1c) bei Erreichen der Ziel- oder Fahrbereichsgrenzposition zum Stillstand bringt, und durch ein Überwachungs- und Steuersystem (6), mit dem der Geschwindigkeit/Wegverlauf der durch die Steuereinrichtung bewirkten Geschwindigkeitsänderung unter Berücksichtigung einer aus wenigstens zwei Bewegungsparametern generierten und das Nachlaufverhalten des Fahrantriebes charakterisierenden Grenzkurve oder aus diese Grenzkurve definierenden Daten und unter Berücksichtigung der von einer Positionsmesseinrichtung (7) in Verbindung mit dem dazugehörigen Überwachungs- und Steuersystem (6) gelieferten Istposition und/oder Istgeschwindigkeit überwacht wird.
System nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Speicher (9), in dem die Zielposition oder Fahrbereichsgrenzposition des Fahrantriebs oder der Verfahrachse abgelegt sind.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsmesseinrichtung (7) in Verbindung mit dem dazugehörigen Überwachungs- und Steuersystem (6) die Zielposition oder Fahrbereichsgrenzposition unter Berücksichtigung fester Parameter der Bewegung des Fahrantriebs oder der Verfahrachse und/oder unter Berücksichtigung der aktuellen Bewegungsparametern des Fahrantriebes dynamisch ermittelt.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungs- und Steuersystem (6) die Parameter der Grenzkurve aus der maximalen Geschwindigkeit, der maximalen Beschleunigung, der maximalen Änderung der Beschleunigung und/oder der Form der Beschleunigungsänderung ermittelt.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungs- und Steuersystem (6) in Verbindung mit der Positionsmesseinrichtung (7) die Grenzkurve durch den Antrieb charakterisierende Parameter sowie unter Berücksichtigung des aktuellen Status des Fahrantriebs oder der Verfahrachse dynamisch generiert.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzkurve durch eine Rechenvorschrift ersetzt ist und dass das Überwachungs- und Steuersystem (6) in Verbindung mit der Positionsmesseinrichtung (7) die Grenzwerte dynamisch zu diskreten Zeitpunkten T, entsprechend der Zykluszeit einer Steuer- und Überwachungseinrichtung ermittelt.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens zwei, sich in einem gemeinsamen Fahrbereich bewegenden Fahrantrieben oder Verfahrachsen (1b, 1c) der aktuelle Halteweg jedes Fahrantriebs unter Berücksichtigung wenigstens zweier Bewegungsparameter des jeweiligen Antriebs ermittelt wird, dass für jeden Fahrantrieb oder jede Verfahrachse unter Berücksichtigung des ermittelten Halte- oder Nachlaufweges und seiner aktuellen Position eine Fahrbereichsgrenze generiert wird.
System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Überwachungs- und Steuersysteme (6) jeweils in Verbindung mit einer Positionsmesseinrichtung (7) die Fahrbereichsgrenzen auf eine mögliche Überschneidung überwachen.
System nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungs- und Steuersystem (6) in Verbindung mit einer Positionsmesseinrichtung (7) nach Ermittlung der Fahrbereichsgrenze zumindest eines ersten Fahrantriebs oder einer ersten Verfahrachse die Geschwindigkeit des zumindest einen weiteren Fahrantriebs oder der zumindest einen weiteren Verfahrachse derart steuert, dass die Fahrbereichsgrenze, die durch die aktuelle Position dieses zumindest einen weiteren Fahrantriebs oder der zumindest einen weiteren Verfahrachse und durch den Nachlaufweg bestimmt ist, die Fahrbereichsgrenze des ersten Fahrantriebs oder der ersten Verfahrachse nicht überschneidet.
System nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens drei in einem festen kinematischen Bezug zueinander stehenden Verfahrachsen (A1–A5), die aktuelle theoretische Halteposition jedes Verfahrantriebes von einem eigenen Überwachungs- und Steuersystem (6) unter Berücksichtigung wenigstens zweier Bewegungsparameter ermittelt wird und an eine zentrale Einheit (22) weitergeleitet wird, in der aus den theoretischen Haltepositionen und den kinematischen Kopplungsparameter eine theoretische Bewegungsgrenzfläche ermittelt wird.
System nach Anspruch 21 dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungs- und Steuersysteme (6) in Verbindung mit Positionsmesseinrichtungen (7) nach Ermittlung der theoretischen Bewegungsgrenzfläche diese auf eine mögliche Überschneidung mit einer den zulässigen Bewegungsbereich begrenzenden räumlichen Fläche überwachen.