DE10338593B4

DE10338593B4 - Method and system for monitoring and / or controlling the trailing path of a traction drive or a traversing axis

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: DE10338593A1; DE10338593A8

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.Method for monitoring the caster path of at least one travel drive or at least one travel axis (1a, 1b, 1c) when approaching a target or travel area limit position, a control device reducing the speed of the travel drive or travel axis (1a, 1b, 1c) when approaching this brings the traction drive or the traversing axis (1a, 1b, 1c) to a standstill when the target or travel range limit position is reached, characterized in that a monitoring and control system (6) controls the speed / path of the speed change caused by the control device, taking into account a generated at least two movement parameters and characterizing the caster behavior of the traction drive or from this limit curve and taking into account the actual position delivered by a position measuring device (7) in connection with the associated monitoring and control system (6) / or actual speed is monitored.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 und auf ein System gemäß Oberbegriff Patentanspruch 12.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to a system according to the preamble of claim 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.Are known methods and systems for controlling electric motors ( US 4,651,073 ) or of feed drives of tools in the machine threading ( DE 283 710 ) using a control device, wherein the respective overtravel of the motor or the Zustellantrieben is used as compensating control or controlled variable in the control device.

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.Also known is a method for collision protection in grinding machines ( DE 31 18 065 A1 ) having a control for controlling the feed rate of the grinding machine to the tool. In this known method, data from the control device controlling the infeed of the grinding wheel are compared in the control system as desired value with actual values obtained from the grinding process and the delivery process is stopped when the actual values lie outside a tolerance of the setpoint values.

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.Also known is a method and a system for monitoring the movement of a machine component relative to a second machine component ( EP 0 716 362 A2 ). In this method, the distance between the two machine parts bridging measuring device, the relative distance between the two machine parts is determined.

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.The object of the invention is to provide a method and a system with which a monitoring of the follow-up path of a controlled by a control device traction drive or controlled by the control device traversing axis is possible.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein System zur Durchführung dieses Verfahrens ist entsprechend dem Patentanspruch 12 ausgeführt.To solve this problem, a method according to claim 1 is formed. A system for carrying out this method is designed according to the patent claim 12.

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.The terms "travel drive" or "travel axis" are to be understood in the context of the invention very comprehensive, d. H. Such a traction drive is any drive or any trajectory in which or in the monitoring of trailing paths is necessary or useful, for example, traverse axes of single and multi-axis robots, assembly or manufacturing equipment, press or press stamp, etc.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:Further developments of the invention are the subject of the dependent claims. The invention will be explained in more detail below with reference to the figures of an embodiment. Show it:

1 in vereinfachter schematischer Darstellung einen Fahrantrieb mit einem von Sicherheitsschaltern gebildeten Überwachungssystem gemäß dem Stand der Technik; 1 in a simplified schematic representation of a traction drive with a monitoring system formed by safety switches according to the prior art;

2 ein Diagramm, welches die Grenzkurve der Geschwindigkeit in Abhängigkeit vom Fahrweg für den Fahrantrieb der 1 wiedergibt; 2 a diagram showing the limit curve of the speed as a function of the travel path for the drive of 1 reproduces;

3 einen Fahrantrieb, mit einem Überwachungssystem gemäß der Erfindung; 3 a traction drive, with a monitoring system according to the invention;

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; 4 in a simplified representation of a diagram showing the limit curve of the speed as a function of the travel in the traction drive of 3 when moving from a home position to an end position;

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; 5 - 7 diagrams of the position profile ( 4 ), the speed ( 5 ) and acceleration ( 6 ) of the traction drive as a function of time with an assumed trapezoidal acceleration profile corresponding to 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; 8th in a graphical representation and in each case as a function of time different current speeds and the associated position curves in an assumed trapezoidal and predetermined by the parameters of the drive negative acceleration of the traction drive;

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: 9 in a very simplified schematic representation of a system with two moving at least on a common axis axis traction drives, together with a collision monitoring system acc. the invention:

10 in vereinfachter Darstellung ein System mit einem mehrere Verfahrachsen aufweisenden Mehrachsroboter. 10 in a simplified representation, a system with a multi-axis multi-axis robot.

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.In the 1 and 2 is generally designated 1 a travel drive, which may be of various kinds, such as a hoist or device. In the figures, it is further assumed that the moving element with the traction drive 2 (For example, the trolley of the hoist) in an axial direction, for example, in a horizontal axis direction and thereby on a corresponding guide 3 between an initial position X1 and an end position X2 and vice versa is movable, as indicated by the double arrow.

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.The 1 and 2 reflect the known state of the art. At every position X1 and X2 is a monitoring or safety switch 4 respectively. 5 provided, which must not be run over in normal driving and causes an emergency stop, for example, an emergency braking of the traction drive when driving over. Instead of these safety switches or in addition to these, mechanical, the movement of the traction drive forcibly stopping elements, such as buffers or the like may be provided.

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.Every safety switch 4 respectively. 5 is within the between these safety switches 4 and 5 allowed travel range formed a limit switch 4.1 respectively. 5.1 assigned, at which a shutdown of the traction drive takes place when approaching the position X1 or X2, unless the traction drive has been previously stopped. The spatial distance between the respective safety switch 4 respectively. 5 and the associated limit switch 4.1 and 5.1 is chosen so that, for example, when approaching the end position X2 and when driving over the limit switch 5.1 and while doing the shutdown of the traction drive 1 the maximum possible overtravel of the traction drive in any case at most equal, but usually smaller than the distance between the limit switch 5.1 and the safety switch 5 , This also applies mutatis mutandis to the starting position X1, ie there is the distance between the safety switch 4 and the associated limit switch 4.1 chosen so that in no case the overtravel is greater than the spatial distance between the safety switch 4 and the limit switch 4.1 , The position of the limit switches 4.1 and 5.1 is designated in each case as monitoring or limit position XA1 or XA2. The limit switches 4.1 and 5.1 can also be realized by a software function based on a position detection.

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.The overtravel of the traction drive 1 or the movable element 2 This drive is among other things determined by the drive for the specific parameters such. B. maximum acceleration, change in acceleration, shape and type of acceleration change, etc. and in particular by the speed of the traction drives when driving over the respective shutdown XI and X2 from, for safety reasons here from the max. possible speed of the traction drive is assumed. This means that the shutdown positions X1 and X2 downstream mechanical tracking paths must be provided in such a way that this particular for driving over with max. Speed are sufficient and the collision with a mechanical limitation is avoided. This also means that the respective end position actually assumed by the travel drive is different from the end position X1 or X2 as a function of the speed of the travel drive and the permissible travel range is restricted for a given distance of the end positions X1 and X2.

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.The 3 shows a traction drive 1a according to the invention together with a monitoring and control system 6 for this drive. The special feature of the traction drive la is that no mechanical limit switches are provided, and that also a sensor device 7 is present, the position of the traction drive or the movable element 2 This drive is constantly recorded and sent to the monitoring system 6 transmitted. The sensor device 7 is, for example, an absolute-acting position-measuring device.

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.The monitoring and control system 6 has in the illustrated embodiment, inter alia, as a central component monitoring and control electronics 8th on, among other things, at least one memory 9 for storing data, including the machine parameters typical for the travel drive, as well as current parameters obtained by processing the position measurement and for storing programs, a data interface 11 for the specification of parameter data, as well as interfaces 12 for connecting peripheral devices and reading and reading data to and from the monitoring and control electronics 8th assigned. The monitoring and control electronics 8th is for example a calculator.

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.In addition to the aforementioned components may also be other components and / or peripheral devices z. B. for data transmission and / or processing, etc. may be provided. The position measuring sensor device 7 is via an interface 12 connected to the monitoring and control system. Furthermore, via an interface 12 also an external control 13 to the monitoring and control system 6 connected via the drive and / or brake components of the traction drive 1a depending on the monitoring and control system 6 supplied signals.

Mit dem Fahrantrieb la und dem zugehörigen Überwachungs- und Steuersystem sind unter anderem folgende Betriebs- oder Arbeitsweisen jeweils einzeln, aber auch kombiniert möglich.With the traction drive la and the associated monitoring and control system, among other things, the following modes of operation or work are individually, but also combined possible.

Betriebsweise I:Operating mode 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.This procedure is based on the machine parameters of the traction drive 1a in each case a speed / position limit curve is generated for each of the two end positions X1 and X2, and these limit curves or the data defining these limit curves are generated as a data record in the memory 9 stored.

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. It is further assumed that, in this mode of operation, a control device, when approaching an end position X1 or X2, respectively reduces the speed of the travel drive on the basis of the predetermined machine parameters and a corresponding signal from the position measuring sensor device or the drive when the position XA1 or XA2 is reached brings to a halt. The monitoring and control electronics 8th monitors this process taking into account that of the position measuring sensor device 7 delivered position data and the speed / position limit curve stored in the system. In particular, it is monitored here whether the current speed in relation to the current distance to the position XA1 / XA2 is within the limit values. As a result, it can be detected early on whether the travel drive 1a will come to a standstill correctly when the switch-off position XA1 or XA2 is reached.

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.In this case, it is basically also possible for the monitoring and control system to be designed in such a way that, taking into account the current operating state, the stored speed position limit curve is updated, for example with regard to size and change of the negative acceleration actually occurring in the follow-up phase, such as changes in the parameters the traction drive, the z. B. due to different loads or control operations are to be detected in the monitoring and to detect a possible overshoot of the permissible follow-up path early and thereby initiate necessary countermeasures.

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.The 5 - 7 show the typical time course of the position, the speed and the acceleration at an assumed trapezoidal acceleration profile (acceleration depending on the time or the distance traveled by the traction drive), such as (speed profile), for example, with a movement of the traction drive from the end point XA1 to the End point XA2 may be appropriate, first with linearly increasing acceleration, then with a constant acceleration and then with a linear declining acceleration and the reverse process in the negative region of the acceleration when approaching the end point 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.In the 5 - 7 are with the curve 14 the position history, with the curve 15 the speed and the curve 16 the course of the acceleration reproduced, in each case depending on the time.

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.The 8th shows taking into account the obtained after switching off the traction drive acceleration (curve 16 of the 7 ) each several curves 14 for the position course at different speeds (curves 15 ), wherein at the time T _{Absch is} a shutdown of the _traction drive. With S _SD in this figure, in each case, the determined for the current speed stop distance is given again. Another possible operation or operation of the monitoring and control system 6 exists according to the 8th also in that at any time T to calculate from the current operating state of the drive, such as speed, acceleration, etc. expected stop distance and thus to determine each current theoretical stop position.

Betriebsweise II:Operation 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.Another possible operation or operation of the monitoring and control system 6 exists according to the 8th also in it, at any time "T" from the current and the monitoring and control system 6 Position, velocity and acceleration parameters to calculate the expected stop distance and thus to determine the current theoretical stop position, as well as by subsequent comparison of this theoretical stop position with a shutdown XA1 or XA2 to monitor the trailing phase or the trailing path.

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.That in connection with the 3 - 8th described system can with appropriate modification as collision monitoring of two drives 1b and 1c be used, which can move towards each other and away from each other at least in a common axis, as in the 9 is shown schematically. The two travel drives 1b and 1c For example, storage and retrieval equipment or industrial trucks of a cranes having multiple cranes, for example, gantry cranes a container loading device. The monitoring takes place with the help of two control and monitoring units 6a and 6b , those of position detectors 7a and 7b each the current positions of each traction drive 1b respectively. 1c is communicated. From this, the two control and monitoring units determine the current position, the movement speed and the acceleration of the travel drives. After the procedure described above is in the control and monitoring units 6a and 6b the expected stop distance is determined and from this in each case the theoretical breakpoint is calculated. After crosswise exchange of these determined theoretical breakpoints between the control and monitoring units 6a and 6b these breakpoints are mutually monitored for overlap.

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.The collision monitoring is thus carried out by two monitoring and control systems 6a and 6b with assigned position detectors 7a and 7b , again on the basis of a speed limit curve, ie from the current status, for example, the traction drive 1b , From the current speed and the current acceleration of this drive, the worst-case overtravel is determined. The addition of the current position of the travel drive 1b and the worst-case hold then gives the current drive range limit for the drive 1c , The monitoring and control systems 6a and 6b monitor whether at the current position of this traction drive and the worst case holding path of the traction drive 1c taking into account the current operating parameters (current speed and current acceleration) of the traction drive 1c is determined, the driving range limit can be met.

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.With this method then also faulty operating conditions for the travel drives lb and 1c that could cause (states) to collisions, detected early, and even before the determined from the respective position of the traction drive and the worst-case detention travel ranges overlap. Optionally, a corresponding control of the drives z. B. by activating an emergency stop function or deceleration by means of mechanical brakes to comply with the driving range limits.

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.By appropriate control of the travel drives 1b and 1c The holding or caster paths can be significantly minimized and thus the minimum distances between the two drives can be significantly reduced, for example by the fact that when approaching the traction drive 1b the traction drive 1c is operated at a speed corresponding to this driving range limit taking into account the driving range limit.

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.The system according to the invention can also be extended to monitoring several axes. Such an extended system is in 10 shown. Here, each travel axis A1 to A5 is a control and monitoring device 21a to 21e assigned. By means of sensor systems S1 to S5, the current positions are respectively recorded and from this the current status, position and speed and acceleration are determined in the control and monitoring devices. According to the method described above and based on the predetermined machine parameter is in each control and monitoring device 21a to 21e the calculated based on the current operating state theoretical driving range limit and to a central control and monitoring device 22 forwarded. In the central control and monitoring device 22 From the individual data of the movement axes A1 and A5, the current theoretical travel range limit is determined on the basis of specific kinematic machine data in the form of an envelope surface, which results in the theoretical movement limit of the overall system. In determining this envelope area, a configurable safety distance is taken into account, corresponding to the distance between the theoretical end point of a movement XA1 and the monitoring limit 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.These at discrete times T corresponding to the cycle time of the monitoring systems 21a to 21e respectively. 22 determined envelope surface is monitored for overlap with a spatial interface, which can be freely defined. When an intersection of the determined theoretical movement boundary surface with the boundary surfaces defining the permissible movement space occurs, a safety shutdown of the drive or a similar standstill measure is initiated.

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.The invention has been described above by means of exemplary embodiments. It is understood that numerous changes and adaptations are possible without departing from the inventive idea underlying the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 1a, 1b, 1c1, 1a, 1b, 1c: Fahrantriebtraction drive
22: bewegtes Element des Fahrantriebesmoving element of the traction drive
33: Führungguide
4, 54, 5: Sicherheitsschaltersafety switch
4.1, 5.14.1, 5.1: Endschalterlimit switch
6, 6a, 6b6, 6a, 6b: Überwachungs- und SteuersystemMonitoring and control system
7, 7a, 7b7, 7a, 7b: PositionssensoreinheitPosition sensor unit
88th: Steuerelektronikcontrol electronics
99: SpeicherStorage
1111: DatenschnittstelleData Interface
1212: Schnittstelleinterface
1313: Steuereinrichtungcontrol device
1414: Positionsverlaufposition curve
1515: Geschwindigkeitsverlaufspeed curve
1616: Verlauf der BeschleunigungCourse of the acceleration
21a–21e21a-21e: Steuer- und ÜberwachungseinrichtungControl and monitoring device
2222: zentrale Steuer- und Überwachungseinrichtungcentral control and monitoring device
AA: Bewegungsrichtungmovement direction
A1–A5A1-A5: Verfahrachsetraversing
S1–S5S1-S5: Sensorsensor
T_Absch T _Absch: Zeitpunkt des Abschaltens des FahrantriebsTime of shutdown of the traction drive
S_SD S _SD: Stoppdistanzstopping distance
X1, X2X1, X2: Endpositionend position
XA1, XA2XA1, XA2: AbschaltposotionAbschaltposotion

Claims

Method for monitoring the trailing path of at least one traction drive or at least one traversing axis ( 1a . 1b . 1c ) when approaching a target or driving range limit position, wherein a control device in this approach, the speed of the traction drive or the travel axis ( 1a . 1b . 1c ) and the traction drive or the travel axis ( 1a . 1b . 1c ) Brings upon reaching the target or travel limit position to a standstill, characterized in that (by a monitoring and control system 6 ) the speed / path profile of the speed change effected by the control device taking into account a generated from at least two motion parameters and the trailing behavior of the traction drive characterizing limit curve or from this limit curve defining data and taking into account of a position measuring device ( 7 ) in conjunction with the associated monitoring and control system ( 6 ) actual position and / or actual speed is monitored.

A method according to claim 1, characterized in that the target or driving range limit position of the travel drive or the travel axis is fixed.

A method according to claim 1, characterized in that the target or Fahrbereichsgrenzposition is dynamically determined taking into account fixed parameters of the movement of the traction drive or the traversing axis and / or taking into account the current motion parameters of the traction drive.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the parameters of the limit curve from the maximum speed, the maximum acceleration, the maximum change in the acceleration and / or the shape of the acceleration change is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the limit curve is dynamically generated by the drive characterizing parameters and taking into account the current status of the traction drive or the traversing axis.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the limit curve is replaced by a calculation rule and the limit values are determined dynamically at discrete times T, corresponding to the cycle time of a control and monitoring device.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in at least two traction drives or traversing axles ( 1b . 1c ) the current holding or follower path of each traction drive or each traversing axis is determined taking into account at least two parameters of the respective drive, namely taking into account generated from these parameters, the trailing behavior of the traction drive or the traversing characterizing limit curve or the data corresponding to this limit curve and also below Considering the data obtained from the respective actual position of each traction drive or the traversing axis in the driving range, and that then a driving range limit is generated for each traction drive or each traversing axis on the basis of the current holding or trailing path determined in this way and the current position.

A method according to claim 7, characterized in that the driving range limits are monitored for a possible overlap.

A method according to claim 7 or 8, characterized in that after determining the driving range limit of a first traction drive or a first traversing the speed of another traction drive or another traversing axis is controlled such that the driving range limit, by the current position and by the trailing path of the other Travel drive or the other travel axis is determined, the travel range limit of the first drive or the first travel axis does not overlap.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least three in a fixed kinematic relation to each other traverse axes (A1-A5) the current theoretical holding position of each traversing drive is determined taking into account at least two movement parameters and to a central unit ( 22 ), in which a theoretical motion boundary surface is determined from the theoretical stop positions and kinematic coupling parameters.

A method according to claim 10, characterized in that after determining the theoretical movement boundary surface, this is monitored for a possible overlap with the permissible range of motion limiting spatial area.

System for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized by a control device which, when approaching the travel drive or the travel axis ( 1a . 1b . 1c ) to a target or driving range limit position, the speed of the traction drive or the traversing axis ( 1a . 1b . 1c ) and the traction drive or the travel axis ( 1a . 1b . 1c ) stops when the target or travel limit position is reached, and by a monitoring and control system ( 6 ), with which the speed / path of the through the Control device caused speed change taking into account a generated from at least two motion parameters and the trailing behavior of the traction drive characterizing limit curve or from this limit curve defining data and taking into account of a position measuring device ( 7 ) in conjunction with the associated monitoring and control system ( 6 ) actual position and / or actual speed is monitored.

System according to claim 12, characterized by a memory ( 9 ), in which the target position or travel limit position of the travel drive or the travel axis are stored.

System according to claim 12, characterized in that the position measuring device ( 7 ) in conjunction with the associated monitoring and control system ( 6 ) Determines dynamically the target position or driving range limit position, taking into account fixed parameters of the movement of the traction drive or the traversing axis and / or taking into account the current motion parameters of the traction drive.

System according to one of claims 12 to 14, characterized in that the monitoring and control system ( 6 ) determines the parameters of the limit curve from the maximum speed, the maximum acceleration, the maximum change in the acceleration and / or the shape of the acceleration change.

System according to one of claims 12 to 15, characterized in that the monitoring and control system ( 6 ) in conjunction with the position measuring device ( 7 ) the limit curve is generated dynamically by the drive characterizing parameters and taking into account the current status of the traction drive or the traversing axis.

System according to one of claims 12 to 16, characterized in that the limit curve is replaced by a calculation rule and that the monitoring and control system ( 6 ) in conjunction with the position measuring device ( 7 ) determines the limits dynamically at discrete times T, corresponding to the cycle time of a control and monitoring device.

System according to one of claims 12 to 17, characterized in that at least two, in a common driving range moving traction drives or traversing axles ( 1b . 1c ) the current holding path of each traction drive is determined taking into account at least two movement parameters of the respective drive, that for each traction drive or each traversing axis taking into account the determined holding or trailing path and its current position, a driving range limit is generated.

System according to claim 18, characterized in that at least two monitoring and control systems ( 6 ) in each case in conjunction with a position measuring device ( 7 ) monitor the travel range limits for a possible overlap.

System according to claim 18 or 19, characterized in that the monitoring and control system ( 6 ) in conjunction with a position measuring device ( 7 ) determines the speed of the at least one further traction drive or the at least one further traversing axis such that the driving range limit determined by the current position of this at least one further traction drive or the at least one further traversing axis and is determined by the overtravel, the travel range limit of the first travel drive or the first travel axis does not overlap.

System according to one of claims 18 to 20, characterized in that at least three in a fixed kinematic relation to each other traverse axes (A1-A5), the current theoretical stop position of each traversing drive of its own monitoring and control system ( 6 ) is determined taking into account at least two movement parameters and to a central unit ( 22 ), in which a theoretical movement interface is determined from the theoretical stop positions and the kinematic coupling parameters.

System according to claim 21, characterized in that the monitoring and control systems ( 6 ) in conjunction with position measuring devices ( 7 ) after determining the theoretical movement interface, monitor them for a possible overlap with a spatial area delimiting the permissible range of motion.