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Lageregelung eines auf einer vorgeschriebenen Bahn beweglichen Fahrwerkes
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Lageregelung von Fahrwerken,
insbesondere von Deckenkränen mit Laufkatze. Hierbei wird die jeweils gewünschte
Position meist in Form elektrischer Signale vorgegeben und die Einstellung der Laufkatze
automatisch -durchgeführt. Hierbei muß die Ist-Position der Laufkatze an die Stellwarte
zurückgemeldet werden. Zu diesem Zweck sind verschiedenartige Methoden bekanntgeworden.
So hat man beispielsweise mechanisch oder elektrisch Ansätze abgetastet, die in
gleichmäßigen Abständen parallel zur Fahrbahn angebracht sind.
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Bei einer anderen bekannten Anlage kämmt ein mit der Laufkatze verbundenes
Zahnrad mit einer parallel zur Laufschiene angebrachten Zahnstange und treibt einen
rotierenden Impulsgeber an, dessen Ausgangsimpulse dann ein Maß für die Position
der Laufkatze ist. Die mit solchen Anlagen erreichbare Genauigkeit ist jedoch begrenzt.
Sie können daher: nicht eingesetzt werden, wenn die Katze mit sehr hoher Genauigkeit
in der Größenordnung von einigen Promille in die Zielposition gesteuert werden muß.
Solche Verhältnisse _ sind beispielsweise gegeben, wenn die Laufkatze die Lademaschine
zum Auswechseln der Brennelemente in Atomreaktoranlagen trägt. Um ein Brennelement
eines Reaktors während dessen Betrieb auswechseln zu können, ist es erforderlich,
die Beladeschienen genau über dem auszuwechselnden Brennelement abzusetzen. Eine
manuelle Steuerung kommt dabei nicht in Frage, da sich die gesamte Krananlage in
einem unzugänglichen Raum intensiver radioaktiver Strahlung befindet. Die Krananlage
muß daher ferngesteuert werden. Hierzu ist eine Einrichtung erforderlich, die die
jeweilige Stellung der Beschickungsmaschine in dem unzugänglichen Raum mit der erforderlichen
Genauigkeit an eine Steuerwarte meldet. Da die Belademaschxne mit den Brennelementen
einen Aktionsradius von mehreren Metern hat, für die Positionierung der Maschirre
aber nur eine Toleranz von wenigen Millimetern zulässig ist, wird eine sehr hohe
relative Genauigkeit gefordert.
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Um bei solchen und ähnlichen Anwendungsfällen die Laufkatze mit ausreichender
Genauigkeit zum gewünschten Zielort steuern zu können, hatte man bereits ein Analog-Regelverfahren
vorgeschlagen, bei dem jedem Koordinatenwert ein Widerstandswert zugeordnet wurde.
Dieser Wert wurde an einem Widerstand einer Brücke eingestellt, die ein Potentiometer
enthält, dessen Abgriff, proportional zu dem zurückgelegten Weg der Katze verstellt
wird. Die Ausgangsspannung der Brücke dient dabei als Regelspannung, die dann Null
ist, wenn sich die Katze an dem durch den eingegebenen Widerstandswert charakterisierten
Punkt befindet. Mit derartigen Anlagen läßt sich die geforderte Genauigkeit in vielen
Fällen nicht erreichen. Es wurde auch schon ein kombiniertes Grob-Fein-Regelsystem
vorgeschlagen, bei dem die vorerwähnte Ausführung durch eine Feinregelung auf digitaler
Grundlage ergänzt wurde. Die Analog-Regelung dient dabei nur dazu, die Laufkatze
in die nähere Umgebung des gewünschten Zielortes zu bringen. Sobald sich die Laufkatze
dort befindet, wird ein digitaler Regelkreis wirksam, durch den die Katze mit der
geforderten Genauigkeit in die gewünschte Position gesteuert wird.
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Derartige Regelsysteme mit Widerstandsmessung und mechanischen Kontakten
lassen sich aber für die Positionierung der Beschickungsmaschine in Reaktoranlagen
nur schwer in einer Form ausführen, die den hohen Anforderungen Rechnung trägt,
die hinsichtlich der Sicherheit gestellt werden, zumal die-Krananlage bei Temperaturen
zwischen 50 und 200° C und zum Teil in Dampfatmosphäre zu arbeiten hat. .
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Man könnte nun daran denken, ein bekanntes Grob-Fein-Regelsystem zu
verwenden, bei dem parallel zur Bewegungsrichtung des zu steuernden Supportes Schienen
mit .einer binären Codierung angebracht sind, die ,mechanisch, magnetisch oder optisch
abgetastet werden können. Dieses System dient dort lediglich der Grobregelung; obwohl
man im Prinzip jede beliebige Genauigkeit dadurch erreichen könnte. Mit Rücksicht
auf den Aufwand arbeitet die bekannte Anordnung mit einer geringen Anzahl von Schienen
und nimmt ein entsprechend geringes Auflösungsvermögen
in Kauf.
Für die genaue Positionierung ist dafür ein zweites System vorgesehen; das im Prinzip
ebenso aufgebaut ist wie das für die Grobeinstellung benutzte. Der bei der Grobeinstellung
auftretende Toleranzbereich wird nämlich ebenfalls binär codiert. In diesem Bereich
wird -der Support durch einen zweiten Stellmotor über eine Mikrometerschraube angetrieben,
die mit einer mit dem Binärcode versehenen Scheibe gekoppelt ist.
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Bei dieser bekannten Anordnung ist der Aufwand sowohl für die Codierung
wie auch für die Auswertung der Ist-Stellung verhältnismäßig groß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnte Genauigkeit
mit einem kombinierten Grob-Fein-Regelsystem zu erreichen, das, verglichen mit,
gleichwertigen . bekannten Anordnungen, mit einem wesentlich geringeren Aufwand,
insbesondere für die Auswertung auskommt und bei dem alle mechanischen Kontakte
-und -Untersetzungsgetriebe, die zur Meldung der Ist-Position bei üblichen Anordnungen
erforderlich waren, entfallen können. Ferner soll die Ist Position durch-eine-kontaktlose
und wartungsfreie Abtasteinrichtung erfaßt werden. Wegen der rauhen Betriebsbedingungen
sind in derartigen Anlagen für diesen Zweckinduktiv arbeitende Infor_-mätionswandler
besonders vorteilhaft.
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Die Erfindung betrifft demgemäß eine Lagerregelung eines auf einer
vorgeschriebenen Bahn, insbesondere auf Schienen beweglichen Fahrwerkes durch Vergleich
zweier die Ist- und Soll-Position des Fahrwerkes markierender, binärcodierter elektrischer
Größen (Istwert, Sollwert) unter Verwendung von mehreren parallel zur Bahn verlaufenden
Signalspuren, die aus verschieden langen, die gesamte Bahn nach einem Binärcode
einteilenden Codeelementen bestehen und die vorzugsweise elektromagnetisch abgetastet
sind: Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stellenzahl des die Ist-Position
markierenden Codes so gewählt ist, daß das Äuflösungsvermögen gerade dem Abstand
zweier aufeinanderfolgender Positionen entspricht und daß jeder Zielposition ein
in einer getrennten Feinspur liegendes zusätzliches Element zugeordnet ist, das
der-genauen Steuerung des Fahrwerkes in die Zielposition dient.
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Die zusätzlichen Elemente sind gleich groß und ün gleichen Abstand
voneinander so angeordnet, daß die Mitte jedes Elementes mit der Koordinate einer
gewünschten Zielposition zusammenfällt. Diese Feinspur wird ebenfalls magnetisch
abgetastet, und zwar mittels zweier in Fahrtrichtung hintereinanderliegender, um
die Länge eines Codeelementes versetzter Spulen. Diese Abtastspulen sind ebenfalls
in dem von dem Fahrwerk mitgeführten Fühler untergebracht.
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Bei der Bewegung- des Fühlers über die Signalspuren ergeben sich Impedanzänderungen
der Abtastspulen. Diese werden in entsprechend sich ändernde Spannungen umgesetzt
und diese dann phasenrichtig demoduliert, so daß sich am Ausgang des Demodulators
eine Spannung mit trapezförmigem Verlauf ergibt. Die Feinspuren des Abtastsystems
werden dabei vorzugsweise so ausgelegt, daß die vom Demodulator gelieferte. Spannung
im Unschärfebereich des Grobortungssystems nur einmal Null wird und daß durch diese
Nullstelle die genaue Lage des Fahrwerkes markiert wird. Als Unschärfebereich wird
dabei diejenige Strecke bezeichnet, die das Fahrwerk durchlaufen kann, ohne daß
sich dabei das vom Grobortungssystem gelieferte Ausgangssignal ändert.
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Da sich die Spannung des Feinortungssystems in der Umgebung einer
Zielpösitiön sehr stark ändert, wird weiter -vorgeschlagen,- abhängig von, der-Größe
der vom Demodulator gelieferten Spannung verschiedene Steuerbefehle für das Fahrwerk
abzuleiten. So kann. man z. B. die Ausgangsspannung des Demodulators zwei Schmitt-Triggerstufen
mit verschieden hohen Ansprechwerten zuführen. Diese liefern dann in genau definiertem
Abstand vor der Zielposition einen Steuerbefehl. Die Lage dieses Steuerbefehls vor
der Zielposition läßt sich durch Veränderung der An= Sprechschwellen der Triggerstufen
verändern. Ist beispielsweise das Fahrwerk mit einem Kriechgang versehen, dann kann
dieser durch eine Triggerstufe mit einem größeren Schwellwert eingeschaltet werden.
Eine zweite Triggerstufe mit kleinerem, beispielsweise nahe bei Null liegendem Schwellwert
kann mit Vorteil zur -Steuerung der Bremsen des Fahrwerkes herangezogen werden.
Wird das Fahrwerk mit Wechselstrommotoren angetrieben, dann läßt sich ein Kriechgang
beispielsweise sehr einfach dadurch realisieren, daß die z. B. normalerweise mit
einer Wechselspannung von 50 Hz gespeisten Motoren an ein Wechselspannungsnetz niederer
Frequenz, beispielsweise von 6IIz, geschaltet werden.
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Im Rahmen der bisher beschriebenen Erfindung gibt es für die Zuordnung
des Grob-Fein-Systems zwei Möglichkeiten: Entweder kann man eine einzige Feinspur
vorsehen und den Code des Grobortungssystems so wählen, daß durch dessen Signale
außer den durch die Codeelemente der Feinspur gekennzeichneten Zielpositionen jeweils
auch eine in der Mitte zwischen zwei Zielpositionen liegende Zwischenposition markiert
wird. Da hierbei zur Markierung einer bestimmten n Anzahl von Zielpositionen das
Codesignal doppelt so viele Stellen 2 n aufweist-wie bei einem System ohne Zwischenpositionen,
erfordert hier die Signalverarbeitung einen sehr großen Aufwand.
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Dieser läßt sich nach einer Weiterbildung der Erfindung wesentlich
dadurch vermindern, -daß durch das Grobortungssystem nur die Zielpositionen markiert
werden und die Codeelemente des Feinortungssystems in zwei Feinspuren angeordnet
sind, und zwar so, daß die Codeelemente, die geradzahlig bezeichneten Zielpositionen
zugeordnet sind, in der einen Feinspur und die den übrigen Zielpositionen (ungeradzahlig)
zugeordneten Codeelemente in der anderen Feinspur liegen. Diese zweite Möglichkeit,
die Codeelemente in zwei getrennten Feinspuren anzuordnen, gestattet es, die Länge
dieser Elemente größer zu wählen, als der Abstand zweier Elemente der, gleichen
Spur beträgt, so daß. sich die einzelnen Elemente der beiden Spuren etwas überlappen.
Durch eine derartige Dimensionierung der Elemente der Feinspuren wird sichergestellt,
daß im Unschärfebereich einer durch eine bestimmte Signalkombination markierten
Positionen die Spannung des Feinortungssystems nur eine einzige Nullstelle aufweist,
so daß eine eindeutige Positionierung durch das Feinsteuersystem möglich ist.
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Die beiden Signalspuren werden - wie bereits beschrieben - elektromagnetisch
abgetastet. Die von den beiden Feinspuren abgeleiteten Signale werden dann nach
Formung und phasenrichtiger Demodulation
der Fahrwerksteuerung
über einen Umschalter zugeführt. Dieser Umschalter- wird -abhängig von dem Ausgangssignal
des Grobortungssystems gesteuert, und zwar so, daß er seine Stellung immer dann
wechselt, wenn die Signalkombination des Grobortungssystem sich ändert.
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Die von dem Fühler gelieferten, in Impulsformern in sprunghaft sich
ändernde Spannungen umgesetzten Signale werden vor ihrer weiteren Verarbeitung zweckmäßig
einer Decodiereinrichtung zugeführt, die ebenso viele n Ausgänge besitzt, wie Zielpositionen
angesteuert werden sollen. Diese Decodiereinrichtung liefert jeweils nur an einem
ihrer n Ausgänge ein Signal, und zwar an dem Ausgang, der der Stellung des Fahrwerkes
zugeordnet ist. Außerdem ist ein Sollwertgeber- mit ebenfalls n Ausgängen vorgesehen,
von denen auch immer nur ein, der gewünschten Zielposition zugeordneter Ausgang
Signal liefert. Die Ausgänge des Sollwertgebers und der Decodiereinrichtung sind
an eine Vergleichseinrichtung angeschlossen. Diese veranlaßt die Umschaltung von
Grobortung auf Feinortung, sobald sich das Fahrwerk im Unschärfebereich des Grobortungssystems
befindet, d. h. sobald Decodiereinrichtung und Sollwertgeber an einem gleich bezeichneten
Ausgang Signal liefern. Wenn die Soll- und Istwerte, geliefert von dem Sollwertgeber
und der Decodiereinrichtung, nicht übereinstimmen, veranlaßt die Vergleichseinrichtung
durch ein zweites Signal eine Fahrtrichtungsfeststellung. Durch dieses Signal wird
einerseits an einem überwachungspult "die ermittelte Fahrtrichtung angezeigt und.
zweitens eine Vorwahl der Drehrichtung der Antriebsmotoren vorgenommen, so daß dann
beim Einlegen eines Hauptschalters die Antriebsmotoren in der richtigen Richtung
laufen. Abgeschaltet werden sie wiederum von der Vergleichseinrichtung, sobald Soll-
und Istwert übereinstimmen und die Feinsteuereinrichtung eingeschaltet wird.
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Zur Bestimmung der Fahrtrichtung dient ein Schieberegister, durch
daß jeweils gleich bezeichnete Ausgänge der Decodiereinrichtung und des Sollwertgebers
der Reihe nach abgefragt werden.
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Bisher wurde die Anwendung der Erfindung zur Steuerung eines Fahrwerkes
in einer einzigen Bewegungsrichtung beschrieben. Wie an Hand eines Ausführungsbeispiels
noch gezeigt werden soll, lassen sich diese Vorschläge auch ohne weiteres zur Steuerung
des Fahrwerkes in mehrere, z. B. zueinander senkrechte Richtungen verwenden. Die
beschriebenen Einrichtungen sind dann eben jeder Bewegungsrichtung zuzuordnen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die einzelnen Codeelemente
vorzugsweise der Feinspur(en) verschiebbar angeordnet, so daß die gesamte Anlage
leicht an Ort und Stelle justiert werden kann. Diese Einstellung kann aber nur vorgenommen
werden, wenn der Reaktor außer Betrieb ist, praktisch nur vor der Inbetriebnahme.
Es ist daher noch eine Korrekturmöglichkeit erwünscht, die auch während des Betriebes
jederzeit einsatzfähig ist. Dies läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß
der Ausgangsspannung des Demodulators des Feinortungssystems eine einstellbare Gleichspannung
überlagert wird. Man kann dann jeder Position eine Korrekturspannung zuordnen, die
jeweils bei der Feinortung dieser Position z. B. zusammen mit dem gesamten Feinortungssystem
eingeschaltet wird. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand
der Zeichnungen beschrieben. Es handelt sich dabei um die Positionierung der Belademaschine
eines Atomreaktors. Unter Belademaschine versteht man dabei ein Gerät, mit dessen
Hilfe die abgebrannten Brennelemente während des Betriebes des Reaktors ausgewechselt
werden können. Sämtliche Bewegungen dieser Maschine werden wegen der hohen Radioaktivität
des Raumes über dem Reaktor ferngesteuert. Die Belademaschine wird von einer Laufkatze
getragen, mit deren Hilfe sie über den einzelnen Brennelementpositionen auf dem
Reaktordeckel abgesetzt werden kann. In F i g. 1 ist der Reaktordeckel mit den Bohrungen
für die Brennelemente schematisiert dargestellt. Dem gesamten Aktionsbereich der
Laufkatze ist ein Koordinatensystem x-y zugeordnet, so daß sich jede Bohrung durch
Angabe zweier Koordinaten eindeutig festlegen läßt. Zum Wechseln .der Brennelemente
wird die Belademaschine über die Position y =16 und x = 14 gefahren.
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Die gesamte Steuerung ist so eingerichtet, daß eine Positionsänderung
in x-Richtung grundsätzlich nur auf der Koordinate y =16 vorgenommen werden kann
(Ausfahrlinie). Soll beispielsweise die Beladet' maschine von Position 5,12 nach
Position 12,6 gebracht werden, dann wird zunächst die Katze auf dem angedeuteten
Wege zu Position 5,16, dann 12,16 und schließlich in die Zielposition 12,6 gesteuert
werden. Diese drei Bewegungsvorgänge können von einem Steuersystem selbsttätig ermittelt
werden, das diese Bewegungen automatisch nacheinander ablaufen läßt, wenn einmal
ein Startbefehl gegeben wurde. Um die Sicherheit zu erhöhen, ist es jedoch zu empfehlen,
die Automatik jedesmal beim Wechsel der Bewegungsrichtung abzuschalten. Die Maschine
kann dann nur mit dem ausdrücklichen Willen eines Operateurs in die neue Richtung
weitergefahren werden. Da die von der Automatik voreingestellte Bewegungsrichtung
der Laufkatze sowie ihre jeweilige Stellung der Zielort optisch angezeigt werden,
ist jederzeit eine Funktionskontrolle der Steuerung möglich.
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In F i g. 2 und 3 sind die entlang den Laufschienen der Katze angebrachten
Signalspuren schematisch dargestellt. Die Schienen sind durch schwarze Felder symbolisiert.
In F i g. 2 sind die in Gray-Code angeordneten Signalspuren mit I mit VI bezeichnet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine einzige Feinspur vorgesehen, die mit VII
bezeichnet ist. Über den Elementen der Feinspur ist die Koordinate der jedem Element
zugeordneten Bohrung angegeben. Außerdem ist in F i g. 2 unter der Position y =11
der Unschärfebereich des Grobsystems angedeutet und mit b bezeichnet. Als Unschärfebereich
wird dabei - wie erwähnt - der Bewegungsspielraum der Laufkatze bezeichnet, innerhalb
dessen sich das Signal des. Grobabtastsystems nicht ändert.
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In F i g. 3 ist die Verteilung der Signalschienen entlang der in x-Richtung
liegenden Laufschienen dargestellt.
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F i g. 4 zeigt die Anordnung der Magnetspulen auf dem vom Fahrwerk
bzw. von der Laufkatze mitgeführten Fühler sowie die bei der Bewegung des Schlittens
über die Schienenelemente nach entsprechender Umformung abgegebenen Signalspannungen.
Mit L1 und L2 sind zwei in Bewegungsrichtung hintereinanderliegende Spulen
-,zur Abtastung einer Feinspur
bezeichnet, Bei der Bewegung
dieser Spulen über das Feinelement F ändert sich der induktive Widerstand der beiden
Spulen L1 und L2 gegenläufig. Die .beiden Spulen sind mit zwei weiteren Widerständen
zu einer mit Wechselspannung gespeisten Brücke vereinigt, deren Ausgangsspannung
in einem bekannten Demodulator phasenrichtig - gleichgerichtet wird, Dieser Demodulator
liefert dann eine Spannung, deren Verlauf, in F i g. 4 abhängig von der jeweiligen
Stellung des Abtastschlittens dargestellt und mit Ui bezeichnet ist. Die Spule L3
dient zur Abtastung einer Spur des Groboxtungssystems. Sie ist in der Mitte zwischen
den beiden der Feinspur zugeordneten Spulen Li und L2 angeordnet: -Der Verlauf ihres
--induktiven- Widerstandes abhängig von dem Ort des Abtutsehlittens über- dem Element
G ist mit X bezeichnet: Bei der Bewegung des Fühlers über ein Element ergibt sich
somit eine Widerstands-Änderung, die in eine entsprechende Spannungsänderung umgesetzt
wird. Die so gewonnene Spannung wird dem Feinortungssystem und vorzugsweise zwei
Triggerstufen 'mit verschieden großen Anspxechschwellenzugeführt, Zn F i g, 5 ist
das Blockschaltbild der gesamten Regelanordnung dargestellt. Sie besteht im wesentlichem
aus zwei gleich- aufgebauten Teilen, die der Steuerung der Motoren für den Antrieb
in der x- und y -Richtung zugeordnet sind. Es wird deshalb nur der Aufbau und die
Funktion des der'x-Richtung zageordneten Steuerteiles näher - beschrieben, wobei
die Bezeichnungen der entsprechenden Geräte der Steuereng für die y-Richtung in
Klammern angegeben sind.
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Die in der vorliegenden Anordnung verwendeten acht Signalspuren werden
von einem Fühler 57L1(521) in der beschriebenen Weise elektromagnetisch abgetastet.
Die sechs mit bis VZ bezeichneten Ausgänge des Grobabtastsystems des Fühlers sind
mit den sechs Eingängen einer Decodiereinrichtung 512 (5Z2) verbunden. -Diese Decodiereinrchtung
besitzt genau so viel Ausgänge, wie in x-Richtung mögliche ansteuerbare Positionen
vorhanden sind. Um die Übersicht zu erleichtern, ist von diesen n Ausgängen, die
nur angedeutet sind, nur der Ausgang 5 (12) gezeichnet. An diesem Ausgang liefert
die Decodiereiurichtung ein Signal, wenn sich der Fühler im Bereich der mit 5 bezeichneten
x-Koordinate befindet. Sämtliche n Ausgänge der Decodiereinrichtung 512 sind mit
ebenso vielen Eingängen einer Vergleichseinrichtung 514 (524) verbunden. Diese Vergleichseinrichtung
besitzt -weitere n Eingänge die mit den n Ausgängen eines Sollwertgebers
516 (526) verbunden sind. Dieser Sollwertgeber liefert ebenfalls immer nur an einem
der Ausgänge-ein Signal und markiert so die gewünschte x-Koordinate, z: B. 12. Die
Vergleichseinrichtung 514 (524) besitzt zwei Ausgänge, an denen komplementäre Signale
abgegeben werden. Der eine Ausgang ist mit der Feinregeleinrichtung 513 '(523),
der aridere Ausgang mit einem der Eingänge eines Schieberregisters 515 -(525) verbunden.
Solange der Vergleichseinrichtung 514 an verschieden benannten Eingängen = im gezeichneten
Fall, also an den Eingängen 5 bzw; 12 - ein Signal zugeführt wird, bleibt die Feinregeleinrichtung
513 abgeschaltet, während das Schieberregister durch- das Signal des anderen Ausganges-
der Vergleichseinrichtung -angesteuert wird und zu laufen beginnt, vorausgesetzt,
daß die Antriebsmotoren der anderen Bewegungsrichtung (y) sich in Ruhe befinden.
Diese Voraussetzung wird durch ein Signal überwacht; das dem Schieberregister 515
(525) vom y-Antrieb (x-Antrieb) über die Leitung 501 (502) zugeführt wird. Jedes
Schieberregister besitzt mehrere Ausgänge; deren Anzahl der der möglichen Positionen,
d. h. der Zahl der Ausgänge der Decodiereinrichtung und des Sollwertgebers entspricht:
Jedem Ausgang der Decodiereinrichtung (512, 522) ist ein Und-Gatter 561 (563) mit
zwei Eingängen zugeordnet. Der eine Eingang ist an einen Ausgang der Decodiereinrichtung,
der andere an den entsprechenden Ausgang des Schiaberregisters angeschlossen. Der
Ausgang jedes Und-Gatters ist an einem der n Eingänge eines Oder-Gatters 551-(553).
angeschlossen. In F i g. 5- sind diese Verbindungen für die Ist-Koordinate x --_
5 dargestellt: Die Ausgänge 5 der Decodiereinrichtung 512 und des Registers -515
sind über das Und-Gatter 561 an den Eingang 5 des Oder-Gatters 551 angeschlossen.
` Eine gleichartige Anordnung bilden der Sollwertgeber 516 mit dem Register 515,
dem Und-Gatter 562 und dem Oder-Gatter 552. Die Verdrahtung ist dargestellt-für
eine Sollwertposition x .12. Dementsprechend sind die Ausgänge 12 des Sollwertgebers
516 und des Registers 515 über das Und-Gatter 562 an den zwölften der n Eingänge
des Oder-Gatters 552 angeschlossen.
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Da der Vergleichseinrichtung 514 über die verschieden bezeichneten
Eingänge 5 und 12 Signale zugeführt werden, beginrft das Register 515 die Ausgänge
der Decodiereinrichtung 512 und des Sollwertgebers 516 der Reihe nach abzufragen.
Das geschieht dadurch, daß das Register an allen seinen n Ausgängen nacheinander
einen Impuls abgibt. Die Oder-Gatter 551, 552 bekommen erst dann über einen der
n Eingänge ein Signal, wenn das Register einen Abfrageimpuls an dasjenige der ri
Und-Gatter liefert, an dessen anderen, mit einem der Ausgänge der Decodiereinrichtung
verbundenen Eingängen bereits ein Signal liegt. In dem gezeichneten Beispiel, in
dem angenommen wurde, daß sich die Laufkatze auf der Position x = 5 befindet, wird
also dem Oder-Gatter 551. über den fünften Eingang nur dann ein Signal zugeführt,
wenn dem zugehörigen Gatter 561 über den fünften Ausgang des Registers
515 ein Abfrageirnpuls zugeführt wird. Nur dann-ist die Koinzidenzbedingitng
für dieses Gatter erfüllt.- Der von diesem Gatter gelieferte Impuls wird dann über
das Oder-Gatter 551 an ein Richtungsanzeigegerät 517 und an die Antriebssteuerung
510 für die x-Richtung geliefert; Durch einen vom Oder-Gatter 562 gelieferten
Impuls wird die Antriebseinrichtung 510 für die umgelehrte Antriebsrichtung vorbereitet.
über dieses Oder-Gatter kann jedoch bei den - in F i g. 5 dargestellten Verhältnissen
ein Impuls erst nach dem über das Gatter 551 gelieferten Impuls kommen, da die Koinzidenz
für das Und-Gatter 562 erst erfüllt ist, wenn das Schieberregister 515 an seinem
zwölften Ausgang einen Abfxageimpuls liefert. Da das Register die Eingänge 1 bis
n immer in der gleichen Reihenfolge abfragt, läßt sich auf diese Weise eindeutig
die Richtung bestimmen, in der die Laufkatze bewegt werden muß, um den gewünschten
Zielort (hier x = 12) zu erreichen und die hierzu erforderliche Antriebsrichtung
- der Motoren einzustellen.
Abhängig von dem Ausgangssignal der
Vergleichseinrichtung 514 wird noch eine Schalteinrichtung 54 betätigt, durch die
die vom y-Sollwertgeber 526 markierte Position (7) unwirksam gemacht und eine feste
Position y = 16 eingestellt wird, wenn der Soll-Ist-Vergleich der x-Koordinaten
- durchgeführt mit der Einrichtung 514 - ergibt, daß die x-Koordinaten nicht gleich
sind (wie gezeichnet). Die starre Koordinate y =16 entspricht der Beladeposition
(Ausfahrlinie), die in F i g. 1 durch die Koordinaten x =14 und y = 16 bestimmt
ist. Soll eine Bewegung in x-Richtung durchgeführt werden, dann wird die Katze immer
erst in die Position y =16 gebracht. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß eine
Veränderung der Lage der Laufkatze in x-Richtung stets nur auf der Geraden y =16
durchgeführt werden kann. Mit Hilfe des Schieberregisters 525 wird daraufhin der
Istwert (12) mit diesem neuen Sollwert (16) verglichen und die Fahrtrichtung bestimmt.
Diese wird in dem Gerät 527 angezeigt. Nach einer Überprüfung dieser angezeigten
Fahrtrichtung kann die Fahrt in y-Richtung freigegeben werden. Die Katze bewegt
sich dann auf der Geraden x = 5 in dem in F i g. 1 gezeigten Koordinatensystem,
bis der sechzehnte Eingang der Decodiereinrichtung 522 Signal liefert. Dann wird
nämlich die Feinregeleinrichtung 523 eingeschaltet, da die der Vergleichseinrichtung
524 zugeführten Soll- und Istwerte gleich sind. Mit Hilfe der Feinregeleinrichtung
523 wird dann die Laufkatze genau auf die Position y =16 gesteuert. In einem einstellbaren
Abstand vor dieser Position wird Kriechfahrt und unmittelbar vor der Soll-Position
werden die Bremsen eingeschaltet. Dies kann - wie erwähnt -mit Hilfe zweier Schmitt-Triggerstufen
mit verschiedenen Ansprechschwellen geschehen, denen als Steuerspannung die Ausgangsspannung
eines Phasendetektors zugeführt wird, der seinerseits an die Abtastspulen der Feinspuren
angeschlossen ist.
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Sobald die Fahrmotoren der y-Richtung wieder stillstehen, wird das
Register 515 für die Bestimmung der Istwert-Sollwertdiferenz in x-Richtung freigegeben.
Das Anzeigegerät 517 zeigt Rechtsfahrt an (vgl. F i g. 1), für die die Antriebsmotoren
durch das von dem Oder-Gatter 551 gelieferte Signal vorbereitet sind. Wird jetzt
die Fahrt freigegeben, dann bewegt sich die Laufkatze auf der Geraden y =16, bis
der zwölfte Ausgang der Decodiereinrichtung 512 Signal liefert. Dann wird durch
die Vergleichseinrichtung 514 die Feinregeleinrichtung 513 eingeschaltet und durch
diese nachfolgend wieder Kriechfahrt und ; Bremsen. Ist die Position x =12, y =16
erreicht, dann wird der x-Antrieb abgeschaltet und dadurch über die Leitung 502
das Register 525 für die y-Richtung wieder angesteuert, um erneut die Fahrtrichtung
in y-Richtung zu ermitteln. Da jetzt die gewünschte; x-Koordinate (12) bereits erreicht
ist, befindet sich die Schalteinrichtung 54 in der anderen Lage, so daß der Sollwertgeber
526 wirksam wird, dessen Ausgang 7 markiert ist. Da der siebente Ausgang vor dem
zwölften liegt, wird also jetzt zuerst das Oder- c Gatter 554 über das Und-Gatter
564 ein Signal liefern, durch das die Antriebsmotoren für die y-Richtung für eine
Fahrt nach »unten« vorbereitet werden (vgl. wieder F i g. 1). Diese Fahrtrichtung
wird auch auf dem Gerät 527 angezeigt. Beispielsweise durch Betätigung eines Druckkontaktes
können dann die Antriebsmotoren eingeschaltet werden. Die Laufkatze bewegt sich
dann auf einer Geraden x =12 bis zur Koordinate y = 7. Dann wird durch die Vergleichseinrichtung
524 die Feinregeleinrichtung 523 und durch diese wiederum Kriechfahrt und dann die
Bremsen eingeschaltet; wenn die Soll-Position erreicht ist.
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Durch einen geringfügigen zusätzlichen Aufwand läßt sich auch eine
optische Anzeige des Regelablaufs erreichen.
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Die jeweilge Position der Laufkatze kann an einem Lampenfeld 53 überwacht
werden. Jeder möglichen Position ist dort eine Lampe zugeordnet, wobei die Lampen
genau so angeordnet sind wie die Bohrungen für die Brennelemente im Reaktordeckel
(vgl. F i g. 1). Die einzelnen Lampen werden von den von den Ausgängen der Decodiereinrichtungen
512, 522 gelieferten Signale über eine Schaltmatrix betätigt. In gleicher Weise
wird eine zweite Lampe betätigt abhängig von den von den Sollwertgebern 516,
526 ge-
lieferten Signale. Um diese, die Sollposition anzeigende Lampe von
der die Ist-Position anzeigenden unterscheiden zu können, kann diese beispielsweise
periodisch ein- und ausgeschaltet werden. Dieses Lampenfeld ermöglicht zusammen
mit den Richtungsanzeigegeräten 517, 527 jederzeit eine Kontrolle der Bewegung der
Laufkatze.-In F i g. 6 ist noch gezeigt, wie sich die im Gray-Code anfallende, von
dem Abtastschlitten gelieferte Information in einfacher Weise decodieren läßt. Die
in F i g. 5 mit 512 bzw. 522 bezeichnete Decodiereinrichtung besteht bei sechs Signalspuren
aus sechs Impulsformerstufen 621 bis 626, von denen jede Stufe zwei Ausgänge 11,
10; 21, 20 usw. besitzt. An diesen Ausgängen liefern die einzelnen Impulsformer
komplementäre Signale. Die Decodiereinrichtung besitzt insgesamt n Ausgänge,
wenn h mögliche Positionen eingestellt werden sollen. Drei dieser Ausgänge 6, 7,
S sind in F i g. 6 dargestellt. Einen jeden dieser Ausgänge ist ein vorzugsweise
als NOR-Gatter ausgebildetes logisches Element 66, 67; 68 zugeordnet. Der Ausgang
dieses Elementes bildet zugleich einen der Ausgänge der Decodiereinrichtung. Soll
ein sechs Signalspuren enthaltendes Signal decodiert werden, dann müssen Gatter
mit je sechs Eingängen vorgesehen werden. Die Eingänge eines einer bestimmten Position,
z. B. 7, zugeordneten Gatters 67 sind an die sechs Impulsformer 621 bis 626 angeschlossen
und zwar so, daß nur bei dieser Position 7 alle Eingänge des Gatters ein Signal
(0) führen und somit am Ausgang 7 der Decodiereinrichtung ein Signal (0) abgegeben
wird. Hierzu werden zunächst die ersten Ausgänge der Stufen 623, 625, 626 an die
Eingänge des Gatters 67 angeschlossen, die bei der Position 7 ein Signal liefern.
Die übrigen Eingänge des Gatters sind an die komplementären Ausgänge der übrigen
Impulsformerstufen 621, 622, 624 -denen dann kein Signal zugeführt wird - angeschlossen.
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In F i g. 7 ist eine weitere Anordnung zur Bestimmung der Fahrtrichtung
dargestellt. Mit 512 ist wieder die Decodiereinrichtung, mit 516 der Sollwertgeber
und mit 514 das Schieberregister bezeichnet. Von den jeweils h angedeuteten Ausgängen
ist nur der fünfte gezeichnet. Jeder der n Positionen sind je zwei Und-Gatter 73,
74 mit je drei Eingängen zugeordnet. Der fünfte Ausgang der Decodiereinrichtung
512 ist an einem der Eingänge des Gatters 73 direkt, der fünfte Ausgang des Sollwertgebers
516 über ein Umkehrgatter 75 an einen - zweiten Eingang angeschlossen.
An
die Eingänge des Gatters 74 ist dagegen der fünfte Ausgang .der Decodiereinrichtung
,-5512 über ein Umkehrgatter 76 und der fünfte Ausgang des Sollwertgebers 516. direkt
angeschlossen. Ein dritter Eingang beider Gatter ist mit dem fünften Ausgang des
Schieberregisters 514 verbunden. Eine derartige Anordnung von zwei Und-Gattern und
zwei Umkehrgattern ist für jede der n möglichen Zielpositionen vorgesehen. Die Ausgänge
aller n Und-Gatter 73 werden an dien Eingänge eines Oder-Gatters 71 und die Ausgänge
aller Und-Gatter 74 an die n Eingänge eines Oder-Gatters 72 angeschlossen. Fragt
das Register 514 die 2 n Und-Gatter 73, 74 der Reihe nach ab, dann liefert entweder
das Oder-Gatter 71 oder das -Oder-Gatter 72 zuerst ein Ausgangssignal. Dabei bedeutet
beispielsweise ein Signal am Ausgang des Gatters 71 Fahrt nach rechts, ein
Signal am Ausgang des Gatters 72 Fahrt nach links.