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Anordnung zur berührungslosen Positionserfassung insbesondere von
Kokereifahrzeugen In der Technik tritt häufig der Fall ein, daß bewegte Gegenstände
z.B. Fahrkörbe von Aufzügen, Eisenbahnfahrzeuge, insbesondere aber auch Kokereofahrzeuge,
an bestimmten Stellen angehalten werden müssen, damit an diesen Stellen bestimmte
Vorgänge und Arbeiten von automatischer.
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Verfahrensabläufen ausgeführt werden können. Insbesondere ist einen
genaue Positionierung das bewegten Gegenstandes, wie eines Fahrkorbes oder eines
Kokereifahrzeuges dann an einer bestimmten Stelle erforderlich, wenn eine Übereinstimmung
der Lage des bewegten Gegenstandes mit ortsfesten Teilen der Anlage erforderlich
ist. Gans besonders ist dies der Fall bei Kokereifahrzeugen, welche gegenüber den
Offenkammern zentimetergenau verfahren werden müssen.
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Dies ist erforderlich um beim automatischen Betrieb d.h.
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beim automatischen Verfahren der Kokereimaschinen Beschädigungen an
den Teilen zu vermeiden, welche nach der gegenseitigen positioniert und betätigt
werden müssen.
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Es sind bereits die verschiedesten Arten von Einrichtungen zur Ausführung
von Positionsierungen bekannt geworden. So sind Initiatoren auf der Grundlage der
induktiven Beeinflussung bekannt geworden. Sie weisen aber bei größeren Abständen
nicht den hohen Grad der Genauigkeit auf, der beo bestimmten Anwendungszwecken z.B.
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beim Betrieb von Fahrkörben, der Positionierung der Maschinen im Kokerbetrieb
und dgl. erforderlich ist.
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Weiterhin ist die Störungsbeeinflussung dieser Initiatoren im rauhen
Betrieb nicht unerheblich.
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Es ist auch bekannt, Näherungsschalter einzusetzen, welche ebenfalls
keine hohe Genauigkeit über größere Abstände ergeben.
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Es ist auch bereits bekannt, für diese Zwecke Magnetschalter anzuwenden,
jedoch ist auch hier, infolge der magnetischen Streuung, die Genauigkeit nicht ausreichend.
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Außerdem besteht eine Geschwindigkeitsabhängigkeit des Schaltpunktes.
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Eine höhere Genauigkeit wird zwar mit dem Prinzip der digitalen Wegerfassung
erzielt, jedoch ist hierbei ein starres Verhältnis zu dem bewegten Gegenstand erforderlich,
auch ist der Aufwand hoch und es muß, um eine hohe Genauigkeit bei geringen Abweichungen
zu erzielen, eine verhältnismäßig hohe Frequenz angewendet werden, welche wieder
einen hohen Geräteaufwand nach sich zieht.
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Bei den bekannten Positioniereinrichtungen ist gewöhnlich ein geringer
Abstand zwischen dem Initiator und dem bewegten Gegenstand, insbesondere einem Fahrzeug,
erforderlich, der sich oft nur in der Größenordnung von Millimetern bewegt. In gewissen
Anlagen, z.B. bei solchen, bei denen hohe Temperaturen auftreten, wie Kokereien,
sind solche Initiatoren nachteilig, weil sie entsprechend den auftretenden
Betriebstemperaturen
ausgebildet sein müssen.
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Es liegt daher ein Bedürfnis vor, solche Positionieraufgaben durch
Geräte zu lösen, lçelche gegenüber dem zu positionierenden1 bewegten Gegenstand
einen größeren Abstand z.B. in der Größenordnung von Dezi-metern, aufweisen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe der Schaffung einer
berührungslosen Positionserfassung zugrunde, mit welcher eine hohe Positioniergenauigkeit
erzielt wird1 wobei außerdem ein verhältnismäßig großer Abstand gegenüber dein bewegten
Gegenstand, insbesondere dem Fahrzeug, möglich ist und Störeinflüsse praktisch ausgeschlossen
sind.
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Ausgehend von einer Anordnung zur berührungslosen Positionserfassung,insbesondere
von Kokereifahrzeugen zum Zwecke der Stillsetzung an einer vorgegebenen Stelle,
wobei eine Positionserfassung das Signal zur Stillsetzung des Fahrzeuges abgibt
und eine andere Positionserfassung die vorgegebene Stillsetzungsposition überwacht,
besteht Gie Erfindung darin, daß zur Positionserfassung Ultraschallwellen angelfendet
werden. Vorteilhaft pferden gebündelte Ultraschallwellen eingesetzt. Die Ausbildung
kann derart sein, daß den anzufahrenden Positionen ortsfeste Sender zugeordnet sind.
Vorteilhaft weisen die Positionen etwa gleiche Abstände auf.
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Das für die Zwecke der Erfindung benutzte Ultraschallstrahlenbündel
kann von einem orstfesten, einer Position zugeordneten Sender abgestrahlt und von
einem am Fahrzeug angebrachten Empfänger aufgenommen pferden. Die Anordnung kann
aber auch derart sein, daß das Ultraschallstrahlenbündel auf einem am Fahrzeug angeordneten
Sender abgestrahlt und von einem ortsfesten, einer Position zugeordnetell
Empfänger
aufgenommen wird. Der Stillsetzungsbefehl des Fahrzeuges kann an einer Position
abgegeben werden, die der Halteposition voraus geht. Der Stillsetzungsbefehl des
Fahrzeuges kann aber auch an- einer Position abgegeben werden, die mehrere Haltepositionen
voraus-angeordnet ist, um ein Bremsprüfsignal von einer danach folgenden Position
zu erhalten, bevor das Fahrzeug die Halteposition erreicht.
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Vorteilhaft ist die Anordnung derart, daß die Positionen den Haltestellen
der Maschinen zugeordnet sind.
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Um eine-scharfe Bündelung der Ultraschallstrahlung zu erzielen, mit
der die Genauigkeit erhöht wird, wird die Ultraschallstrahlung durch eine, Blende
geführt. Hierdurch wird eine.wirksame Einengung des Ansprechbereiches erzielt.
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Zum Zwecke des automatischen Ablaufes des Betriebes des so gesteuerten
bzw. beeinflußten Fahrzeuges, kann die Anordnung so-getroffen pferden, daß beim
Ein- bzw und Durchfahren des Einflußbereiches eines Ultraschall-Steuerstrahlenbündels
der Empfänger ein analoges Signal abgibt, welches unmittelbar zur Positionsbestimmung
des Fahrzeuges Verwendet wird.
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Anstelle der unmittelbaren Positionsbest,immung des -Fahrzeuges kann
auch der Empfänger des Ultraschall-Steuerstrahlenbündels ein analoges Signal abgegeben,
welches eine einen Kontaktausgang ausweisende ,Auswerteinri chtung beeinflußt.
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Durch das Ultraschall-Steuerstrahlenbündel können vom Ultraschallempfänger
auf dem Fahrzeug in Abhängigkeit von der Position des Fahrzeuges Steuer- und/oder
Signalisierbefehle ausgelöst werden. Die Anordnung kann aber auch derart
sein,
daß das Ultraschall-Steuerstrahlenbündel vom Fahrzeug ausgeht, in Abhängigkeit von
der Position des Fahrzeuges auf ortsfeste Geräte einwirkt und an diesen Steuer-
und/oder Signalisierbefehele auslöst.
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Die Erfindung ist in den Fig. 1 bis 7 beispielsweise dargestellt.
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In der Fig. 1 ist mit 10 eine Koksofenbatterie bezeichnend, we-lche
eine Anzahl' Kokosofenkammern '12 besitzt. Die Beschickung der Koksofenkmmern 12
mit Kohle erfolgt aus dem Kohlenturm 1,4 über den Koksofenfüllwagen 16', der auf
Schienen 18 verfahrbar ist. Die Schienen sind gewöhnlich auf der Koksofenbatterie
10 angeordnet.
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Nach der Verkokung des Kohleinhaltes einer Kokskammer 12 wird die
Koksausdrückmaschine 20, welche auf den Schienen 22 verfahrbar ist, zu der entsprechenden
zu entleerenden Ofenkammer 12 geführt. Zur gleichen Ofenkammer wird auch der Kokskuchenführungswagen
24 geführt, der auf den Schienen 26 verfahrbar ist. Bei genauer Ubereinstimmung
der Positionen der Koksausdrückmascliine 20 und des Eokskuchenführungswagen 24 gegenüber
der betreffenden Koksofenkammer und nachdem der Löschwagen 28 ein seine Position
vor den Kokskuchenführungswagen 24 gebracht worden ist, wird die betreffende Koksofenkammer
(12) zum Entlerren d.h.
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zum Ausstoßen des Kokskuchens freigegeben. Die in Position gefahren
Koksausdrückmaschine 20 drückt jetzt den Koks in den Löschwagen 28, der auf den
Schienen 30 verfahrbar ist. Nach der Löschung des Kokskuchens im Löschturm 29 wird
der Koks durch weiteres V'erfahren des Löschwagens 28 zur Rampe 32 gebracht, von
der aus er seinen Verwendungszweck zugeführt wird.
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Um ein genaues Verfahren der beweglichen Fahrzeuge insbesondere der
Koksausdrückmaschine 20, des Roksofenfüllwagens, des Kokskuchenführungswagens 24
und des Löschwagens 28 zu gewährleisten, wird die in der i"ig. 2 Schematisch
dargestellte
Anordnung am Beispiel der Koksausdrück- und maschine 20 erläutert. Zur besseren
Übersicht sind nur 3 Kokskammern ll, 12, 13 dargestellt.
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Außerhalb der Mauer 15 der Kokskammern ll, 12,. 13 d.h.
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an der äußersten Stirnseite der Mauer 15 sind je Kammern ein Ultraschallsender
34, 36, 38 vorgesehen, ,deren Schall-.
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wellenkeulen mit 40, 42, 44 bezeichnet sind.
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An der Koksausdrückmaschine 20 ist ein Empfänger 46 angebracht. Um
zu gewährleisten, daß das Ultraschall-Steuerstrahlenbündel in seiner Ausdehnung
stark begrenzt auf den Empfänger 46 auftritt, sind Ble-nden 48, 50-, 52 vorgesehen.
Es ist auf diese Weise möglich, zu erreichen, daß die Koksausdrückmaschine 20 an
einer ganz bestimmten engbegrenzten Stelle vor dem Ultraschall-Steuerstrahlenbündel
getroffen wird.
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Es sei angenommen, daß die Koksofenausdrückmaschine sich in der durch
den Pfeil 54 gekennzeichnenden Richtung bewegt. Durch die Beaufschlagung von der
Energie des Senders 38 wird beispielsweise der Fahrwerkantrieb der Koksofenausdrückmaschine
20.so beeinflußt, d.h., der Bremsvorgang wird ausgelöst, derart, daß die Koksofenausdrückmaschine
20 vor der gewünschten Koksofenkammer 11 zum Stillstand kommt.
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Zur Überwachung des Abbremsvorganges wird der Empfänger 46 außerdem
von dem Sender 36 beeinflußt. Insbesondere wird festgestellt, bzw., überwachte daß
die Abbremsung der Koksofenausdrückmaschine 20 bereits soweit stattgefunden hat,
daß der weitere Ablauf der Koksofenausdrückmaschine 20 soweit stattgefunden hat,
daß die Koksofenausdrückmaschine 20 die Position vor der Kammer 11 erreichen wird.
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Zur Feststellung der genauen Lage der Kokosofenausdrücksmaschine 20
vor der Kammer 11 wird der Empfänger 46 der Koksofenausdrückmaschine 20 von dem
-Sender 34 der Koksofenkammer 11 beaufschlagt. Erst wenn diese Beaufschlagung stattgefunden
hat und nachdem der Kokskuchenführungswagen 24 und der Löschwagen 28 ihre Betriebsstellungen
eingenommen haben, kann die betreffende Kammer 11 entleert werden.
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Hat die Koksofenausdrücktnaschine 20 die Endstellung vor der Koksofenkammer
11 nicht erreicht, dann fehlt das durch den Sender 34 gegebene Signal und es erfolgt
das weitere Verfahren der Koksofenausdrückmaschine 20 bis das Signal des Senders
34 erscheint.
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Ist hingegen die(Okok) Koksofenausdrückmaschine 20 über die Ausdrückstellung
gegenüber der betreffenden Koksofenkammer 11 hinweggefahren, dann bewirkt das vom
Sender 34 kurzseitig empfangene Signal eine Rückführung des Kokskuchenführungswagens
in die richtige Stellung zum Ausdrücken des Kokskuchens.
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In der Fig. 3 ist dargestellt, wie eine Signalübertragung von einem
beweglichen Fahrzeug zu einer ortsfesten Stelle vollzogen wird. Mit 28 ist in der
Fig. 3 ein Löschwagen bezeichnet, welcher gegenüber des Löschturm 29 in eine genaue
Position gebracht werden muß. Der Löschwagen 28 der z.B. den ausgedrückten Kokskuchen
einer Koksofenkammer enthält, wird, wie insbesondere aus der Fig. 1 hervorgeht,
in die Richtung des Pfeiles 64 zum Löschturm gefahren. Stehen sich der auf dem Löschwagen
befindliche Sender 56 und der ortsfest angeordnete Empfänger 58 gegenüber,dann befindet
sich der Löschwagen in seine.r richtigen Lage gegenüber dem Löschturm 29 und der
Vorgang des Löschens kann beginnen.
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Ist der Löschwagen 28 über seine Löschstellung im Löschturm 29 hinweggefahren,
dann hat der Empfänger 58, ähnlich wie der Empfänger 46 der Ausführung 6 der Fig.
2, einen Impuls erhalten, durch den veranlaßt wird, das der Löschwagen in sein richtige
Stellung zum Löschturm 29 zurückgeführt wird.
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Hat der Löschwagen 28 hingegen seine Betriebsstellung bezüglich des
Löschturmes 29 nicht erreicht, dann wird in folge des Ausbleibens des vom Sender
auszulöschenden Signals veranlaßt, daß der Löschwagen 28 in seine Betriebsstellung
bezüglich des Löschturmes 29 weiter gefahren wird.
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Zur Erzielung des Einsatzes des Bremssignal für den Löschwagen 28,
der in Richtung des Pfeiles 64 bewegt wird, ist ein ortsfester Sender-66 vorgesehen,
während danach ein Sender 68 folgt, der feststellt, ob der Löschwagen 28 seine Geschwindigkeit
derart verringert hat, daß er in der richtige Betriebslage gegenüber dem Löschturm
29 zum Stillstand kämmt. Auf dem Löschwagen 28 ist hierfür ein Empfänger 69 angebracht.
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Zur Erzielung eines engbegrenzten Strahlbündels werden vorteilhaft
Blenden angewendet. tWie Fig. 4 zeigt, kann eine solche Blende aus einem Auffangtrichter
70 mit einem Rohrfortsatz 92 bestehen. Die keulenartige Strahlung 71 des Senders
74 wird in dem Rohrstück 72 gebündelt und triit aus diesem in stark- konzentrierter,
engbegrenzter Form aus.
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Es ist aber auch möglich, wie Fig. 5 zeigt, den Sender 76 unmittelbar
mit einem das Strahlenbündel abgehenden Führungsrohr 78 zu versehen, wobei das aus
dem Führungsrohr 78 aus tretende Strahlenbündel 73 weitgehend gebündelt bleibt und
von dem mit dem Empfänger 75 verbundenen Führungsrohr 77 aufgenommen wird.
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Einc weitere Ausführungsform zeigt Fig 6. Hier sind der Sender 8o
und der Empfänger 82 ortsfest angeordnet, während auf dem Fahrzeug 84 ein gekrümmtes
Ultraschallführungsrohr 86 vorgeäehen ist. Die Krümmung des Rohres 86 bewirkt, dan
der Strahl 88, der vom Sender 80 ausgeht, gekrümmt wird und die Richtung einnimmt,
welche detii Strahl-Aufnahmerohr 90 entspricht. Ist der Wangen 84 an der in der
Fig. 6 dargestellten Stelle angelangt, dann wird das vom Sender 80 ausgehende Strahlenbündel
88 zum Empfänger 82 geleitet und es werden die erforderlichen Signale zur Ausführung
des Löschvorganges ausgelöst.
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Die Führungsrohre 90 und 94 werden angewendet, um zu erreichen, daß
Reflexionen von der Wandung 92 kein Signal im Empfänger 82 auslösen und das praktisch
nur ausreichend Engerie zum Empfänger 82 gelangt, wenn die Führungsrohre 90 und
94 den entsprechenden Enden des Führungsrohres 86 gegenüber stehen.
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kino weitere Möglichkeit der selektiven Erfassung des vom Sender ausgehende
Signal bei Vermeidung der Entstehung von Störsignalen, wird wie Fig. 7 zeigt, die
Anordnung des Führungsrohres 96 und die Anordnung von Sender 98 und Empfänger 100
derart unsymetrisch zur Seitenwand 102 des Fahrzeuges 104 anbeordnet, daß Störreflexion
des vom Sender 98 ausgehenden Strahlenbündel 106 von der Wandung 102 derart reflexiert
rverden, daß sie den Empfänger 100 nicht erreichen können.
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Dic Erfindung ermöglicht es, somit bei verhältnismäßig geringem Geräteaufwand
in Kostenparender Weise einen selbsttätigen Bctrieb von -Kokerein zu erzielen, bei
dem ein praktisch wartungsfreier Betrieb ermöglicht wird, bei einem rauhen und Verschmutzungen
ausgestetzen Betrieb
mit aggressiven chemischen Einflüssen ein
auch von Staub und Rauch unbeeinflußter, einwandfreier und sicheren Betrieb über
einen langen Zeitraum gewährleistet wird.