DE2335606B2 - Vorrichtung zum Erkennen der Position eines mobilen Objektes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen der Position eines mobilen Objektes, das entlang mindestens einer vorbestimmten Bahn bcvegbar ist, mit einer Tasteinrichtung, die mit dem Objekt gekoppelt ist und sich mit diesem entlang der Bahn verschiebt, und mit einem längs der Bahn verlaufenden Informationsträger, auf dem Weginformarionen zur Bestimmung der jeweiligen Position des Objektes aufgezeichnet sind und dessen Informationen während der Bewegung des Objektes von der Tasteinrichtung gelesen werden.

Derartige Vorrichtungen sind insbesondere auf dem Gebiet der Werkzeugmaschinen bekannt, wo verschiedene Elemente, wie Werkzeugträger oder Werkstückträger relativ zueinander mit hoher Genauigkeit bewegt werden müssen (W. Simon »Die numerische Steuerung von Werkzeugmaschinen« 1971, S. 42 bis 46 u. 86 bis 93). Entlang der Bewegungsbahn ist ein Informationsträger angeordnet, der optisch oder magnetisch lesbare Weginformationen trägt und von einer an dem mobilen Objekt angebrachten Tasteinrichtung abgetastet wird. Der Informationsträger kann zahlreiche Informationsspuren enthalten, die jeweils von einem Tastkopf der Tasteinrichtung abgetastet werden und deren Signale insgesamt einen Absolutwert der Position darstellen. Dieser Wert wird mit einem von einem Programmgeber erzeugten Sollwert verglichen, um den noch zu durchlaufenden Weg zu ermitteln (DE-AS 1270659).

Ferner ist es bekannt, die Tasteinrichtung mit mehreren Tastköpfen auszustatten, die dieselbe Informationsspur abtasten und verschiedene Geschwindigkeitszonen vorzusehen, um das bewegte Objekt vor Erreichen seiner Sollposition gezielt abzubremsen (DE-AS 1106399).

Bei Wegerkennungsvorrichtungen, die bei Werkzeugmaschinen verwandt werden, ist das bewegbare Objekt, dessen Position erkannt werden soll, längs eines Führungsweges verschiebbar. Das Objekt trägt eine Tasteinrichtung, die einen längs des Führungsweges aufgezeichneten Maßstab abtastet, auf dem die Weginformationen aufgezeichnet sind. Dieses System, das bei Werkzeugmaschinen ohne zusätzliche Maßnahmen einwandfrei arbeitet, ist für größere Lasten bzw. schwerere Objekte, die über größere Strecken bewegt werden müssen, nicht anwendbar. Die von Hebezeugen zu transportierenden Massen liegen häufig in der Größenordnunf mehrerer Tonnen, so daß das bewegbare Objekt während seiner Bewegung entlang der Bahn zusätzliche Störbewegungen verursacht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Schienen, auf denen das Objekt läuft, sich durchbiegen können, und daß Massen der genannten Größenord-

~> nung auf der Bahn ein gewisses seitliches Spiel haben müssen, um störungsfrei bewegt werden zu können. Hierdurch wird aber die Genauigkeit und die Sicherheit der Wegmessung beeinträchtigt. Insbesondere wenn die Schienen, auf denen z. B. eine Kranbrücke

ι» läuft, auf im Abstand voneinander angeordneten Stützen montiert sind, können, wenn eine schwere Last an dem Kranhaken hängt, Durchbiegungen und auch seitliche Verschiebungen auftreten, die in der Größenordnung von mehreren Zentimetern liegen.

ι ϊ Durch diese Verformungen darf aber die Wegmessung nicht gestört werden. Eine Störung der Wegmessung tritt insbesondereein.wenn auf dem lärigsderBahnverlaufenden Informationsträger mehrere Spuren aufgezeichnet sind. Bei relativ geringen seitlichen Verschie-

2ii bungen des Objektes kann die Tasteir richtung auf die falsche Spur gelangen und dann völfig falsche Wegangaben liefern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sie zur

.'"> Positionierung größerer Massen geeignet ist bzw. die Positionierung mit relativ hoher Geschwindigkeit durchführen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Tasteinrichtung ar dem Objekt

«ι quer zu der Bahn verschiebbar angebracht und mit einem Fühler verbunden ist, der von einem elastischen Element seitlich gegen die Bahn gedrückt wird.

Die Erkennungsvorrichtung liefert selbst in Verbindung mit extrem großen und schweren Objekten

Γι Positionsdaten mit großer Genauigkeit. Sie eignet sich insbesondere bei Hebezeugen, wie Portalkranen für Fabriken, Umschlagplätze, Hafenanlagen od. dgl. Die Massen, die dabei zu bewegen sind, stellen hohe Anforderungen nicht nur an die Tragstruktur, sondern

hi auch an das Positioniersystem. Dadurch, daß der Fühler un.i somit auch die Tasteinrichtung in fester seitlicher Zuordnung zu der Bahn und zu dem Informationsträger gehalten werden, liegt die Abtasteinrichtung stets in der richtigen Lage an der die

η Aufzeichnungsspuren tragenden Fläche des Informationsträgers. Die Vorrichtung arbeitet daher auch bei Störbewegungen und Durchbiegungen von Schienen bzw. seitlichen Abweichungen des Objektes von der Idealspur der Bahn einwandfrei.

-,(ι Das Verfahren des Objektes kann wegen der Exaktheit der Wegermittlung mit großer Schnelligkeit durchgeführt werden und die Vorrichtung ist praktisch unempfindlich gegenüber Schwingungen, Bahndeforniationen, Stößen u. dgl.

,-, Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Schema einer Positioniervorrichtung nach der Erfindung, die eine Vorrich-

Mi tung zur Positionserkennung enthält;

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, eines auf einer bestimmten Bahn verfahrbaren mobilen Objektes mit einer Erkennungsvorrichtung nach einer zweiten

_h-, Ausführungsform der Erfindung, die eine Positionstasteinrichtung und einen Informationsträger enthält; Fig. 3 zeigt schematisch in Seitenansicht in verkleinertem Maßstab das verfahrbare Objekt, den In-

formationsträger und die Positionstasteinrichtung der Fig. 1;

Fig 4 ist ein Schnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 2;

Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht einer Positionstasteinrichtung, die einem Informationsträger zugeordnet ist, wobei diese Teile Bestandteile einer dritten Ausführungsform der Erfindung sind;

Fig. 6 zeigt in perspektivischer Darstellung und in verkleinertem Maßstab die Positionstasteinrichtung nach Fig. 5 und eine spezielle Ausführungsform des in Fig. 5 dargestellten Informationsträgers;

Fig. 7 zeigt anhand eines Diagrammes den Kode, mit dem bei der Ausführungsform der Fig. 5 und 6 der Informationsträger beschriftet ist, und

Fig. 8 zeigt ein vereinfachtes Schema einer logischen Schaltung, die in der Positioniervorrichtung nach der dritten Ausführungform verwendet wird.

Eine erste Ausführungsform einer Detektorvorrichtung und einer Positioniereinrichtung nach der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert:

Mit Hilfe eines Fadens, Riemens od. dgl., der im vorliegenden Fall als Lochriemen AA ausgebildet ist, welcher an beiden Enden, evtl. mittels zweier an zwei Festpunkten CC angebrachten Federn BB befestigt ist, wird eine Rolle DD angetrieben. Die Rolle kann eine Nutrolle sein oder sie kann eine umlaufende Reibfläche haben oder als Zahnrolle ausgebildet sein. Sie wird gedreht, wenn das mobile Objekt sich entlang der Bahn x-x verschiebt. Die Rolle kann jedoch auch direkt durch Reibung angetrieben sein, indem sie an einer Fläche oder an dem Laufweg anliegt, und somit zum Antrieb eines Riemens, Fadens oder einer anderen Hilfseinrichtung benutzt werden. Der Riemen DD ist drehbar an einem Kasten befestigt, der an dem mobilen Objekt O angebracht ist.

Es ist klar, daß die Rotation der Rolle proportional zur Axialverschiebung des mobilen Objektes ist.

Die Rolle DD kann auch entweder direkt oder unter Zwischenschaltung eines Reduktionsgetriebes EE mit einem Rotationskodierer FF gekuppelt sein, der beispielsweise aus einem Potentiometer mit mehreren Umdrehungen, einem optischen Kodierer, einem magnetischen Kodierer, einem Kontaktkodierer od. dgl. besteht.

Das Kodierorgan kann mit einer Spannungsquelle GG verbunden sein, die eine zur Rotation der Rolle und daher zur Verschiebung proportionale Spannung Vl liefert; sie kann auch, wie dies bei einer anderen Ausführungsforni der Erfindung der Fall ist, kodierte oder nicht-kodierte Impulse liefern.

Zur Erzielung eines guten Reibschlusses und einer ordnungsgemäßen Verschiebung des Fadens oder Riemens AA können zwei kleine Führungsrollen HH vorgesehen sein.

Die reguläre Verschiebung des Riemens AA in bezug auf die Rolle DD erlaubt es, in unmittelbarer Nähe des Riemens eine Vorrichtung zur Kodierung oder Dekodierung II anzubringen, die beispielsweise mit Mikroschaltern, Elektrolumineszenzdioden, fotoelektrischen Zellen, Kontakten, magnetischen Näherungsschaltern, Permanentmagneten od. dgl. bestückt ist. Der Riemen AA ist entsprechend dieser Kodiermöglichkeit ausgebildet und kann entweder Löcher, reflektierende Flächen, abwechselnd leitende und isolierte Zonen, durchscheinende und lichtundurchlässige Bereiche, metallische Massen, Nocken oder Permanentmagnete, oder eine stellenweise Magnetisierung aufweisen, die moduliert oder nicht-moduliert ist.

Die erhaltenen Informationen können mit Hilfe einer Vorrichtung JJ angezeigt werden, die beispielsweise ein Frequenzmesser, ein Nadelvoltmeter, ein numerisches Voltmeter, eine Anzeigevorrichtung oder eine Leuchttafel ist. Diese Information kann direkt oder als das kodierte Ausgangssignal des numerischen Voltmeters JJ mit einer anderen Information Vl verglichen werden, die von einer Steuerstelle KK geliefert wird, welche beispielsweise als Befehlstafel, Steuerpult oder Programmiermatrix ausgebildet sein kann, oder auch von einem Rechner.

Die von den Vorrichtungen JJ und LL gelieferten Informationen können mit Hilfe einer logischen Schaltung MM verglichen werden, die ein sequentielles Programm enthält und die Befehle für das mobile Objekt ausgibt. Diese Befehle sind beispielsweise die Laufrichtung, die Regelung der Geschwindigkeit, die Verzögerung, die Bremsung, der Stillstand u. dgl. Im Falle einer Werkzeugmaschine kann man auch Befehle bezüglich der durchzuführenden Operationen geben, im Falle von Fördermaschinen Befehle bezüglich der Zirkulation von zu lagernden Waren. In beiden Fällen können die Identifizierung und Kodierung entweder von Arbeitsvorgängen oder von Waren betreffenuen Informationen auf den gleichen Riemen aufgeschrieben werden.

Der Riemen AA kann noch einen oder mehrere leitende Drähte oder Fäden oder magnetische Bänder enthalten, um zusätzliche Informationen und Befehle, beispielsweise mit Trägerströmen, zu erzeugen. Man kann auch die Rolle und ein Magnetband-Lesegerät miteinander kuppeln, um Toninformationen zu übertragen. Diese Vorrichtung ist kompatibel mit analog oder numerisch arbeitenden Steuer- und Programmeinrichtungen.

Mit Hilfe dieser Vorrichtung kann man ein mobiles Objekt sowohl einfache als auch komplexe Operationen durchführen lassen, wie beispielsweise:

die Verschiebung zwischen verschiedenen vorbestimmten Positionen entweder auf einer Achse, in einer durch zwei Achsen definierten Ebene oder in einem durch drei Achsen definierten Raum,

die automatische oder programmierte Förderung und Lagerung,

die Ausführung eines Arbeitsprogrammes oder ι eines sequentiellen Programmes in Fördcein-

richtungen und in Werkzeugmaschinen.
Fig. i bis 3 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung zur Positionserkennung wird im folgenden in Verbindung mit einer RoII-3 brücke beschrieben, die beispielsweise dazu dient, eine mechanische Montagehalle od. dgl. zu bedienen, obwohl sie sich zur Verwendung bei beliebigen mobilen Objekten eignet. Außerdem bewegt sich das mobile Objekt bei den hier beschriebenen Ausführungs-) beispielen nur auf einer geradlinigen Bahn, während die Erkennungsvorrichtung allgemein dazu verwendet werden kann, die Bewegungen des mobilen Objektes auf einer beliebig geformten Bahn, beispielsweise auf einer Sinusbahn zu steuern und sogar auf mehreren ; Bahnen, die in drei rechtwinklig aufeinanderstellenden Richtungen zueinander orientiert sind. Aus den Fig. 2 bis 4 erkennt man, daß das mobile Objekt O eine Rollbrücke ist, die auf zwei entlang der

Wände M, beispielsweise einer Montagehalle, angeordneten Rollschienen verfahrbar ist.

Diesem mobilen Objekt O ist eine Positionstasteinrichtung 1 zugeordnet, die in folgender Weise an dem Objekt befestigt ist. Vier Führungsstangen 2 erstrecken sich parallel und horizontal von der Seite des Objektps O in Richtung auf die Wand M. Diese Stangen 2 sind in Durchgänge 3 eingeführt, welche in an einem Gehäuse 4 der Positionstasteinrichtung befestigten Lagerblöcken vorgesehen sind. Zwischen den betreffenden Flächen 5 und 6 des Gehäuses 4 und des mobilen Objektes O sind zwei Kniehebelgelenke 7 und 8 angeordnet, von denen jedes zwei gelenkig mit der Tasteinrichtung und mit dem mobilen Objekt verbundene Schwingarme enthält. Die Mittel-Gelenkpunkte 9 und 10 der Kniehebelgelenke 7 und 8 sind über ein elastisches Element, beispielsweise eine Zugfeder 11, miteinander verbunden. Die Zugfeder ist ständig bestrebt, die Kniehebelgelenke zu öffnen, oder anders ausgedrückt, die Positionstasteinrichtung 1 von dem mobilen Objekt O wegzudrücken.

Eine Stützstange 12 erstreckt sich vertikal nach unten und trägt an ihrem freien Ende einen Fühler 13, der aus einer Rolle bestellt, die an einer Seitenfläche 14 der Rollschiene C, über der sich die Positionstasteinrichtung bewegt, abläuft. Die Positionstasteinrichtung wird ständig in bezug auf die Rollschienc C in einer bestimmten Seitenposition gehalten und hat daher eine bestimmte Entfernung von der Wand M des Bauwerks.

Insbesondere aus den Fig. 3 und 4 sieht man, daß die Positioniervorrichiung einen langgestreckten Informationsträger 15 enthält, der zwischen zwei Festpunkten 16 und 17 die jeweils ein Ende der Bahn, entlang der sich das mobile Objekt O verschieben kann, bilden, gehalten wird. Bei der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsform besteht dieser Informationsträger aus einem geschmeidigen Riemen, der praktisch die gleiche Länge hat, wie die Rollschicnen C und frei auf Stützen 18 aufliegt, die in Abstünden in die Wand Mdes Bauwerks eingesetzt sind. Der Informationsträger 15 wird von zwei Federn 19. die zwischen den Festpunkten und den äußeren Enden des Informationsträgers 15 befestigt sind, gehalten.

Durch das Gehäuse 4 der Positionstasteinrichtung 1 führen vier parallele und horizontale Achsen 20 hindurch, die in dem Gehäuse rotieren und auf denen die Rollen 21 befestigt sind. Diese Rollen sind paarweise in der Nähe der jeweils an der Vorderwand und der Rückwand 24 und 25 des Gehäuses 4 vorgesehenen Schlitze 22 und 23 angeordnet. Der Informationsträger 15 durchläuft das Gehäuse 4 durch die Schlitze 22 und 23 hindurch und passiert anschließend die Rollen 21 derart, daß er sich zwischen den beiden Datenlesern 26 und 27, die im Inneren des Gehäuses 4 oberhalb und unterhalb der Durchlaufbahn des Riemens 15 angeordnet sind, in der richtigen Position befindet. Diese Datenleser 26 und 27 lesen die auf die beiden Seiten ASA und 155 des Riemens 15 aufgezeichneten Informationen.

In Fig. 4 sind weiterhin zwei vor jedem Schlitz angeordnete Dichtlippen 28 und ein Reinigungsstopfen 29 dargestellt, der in dem Schlitz angeordnet ist und durch den der Riemen 15 derart hindurchläuft, daß er von diesem ständig gereinigt wird. Aufgrund dieser Anordnung ist das Innere des Gehäuses 4 gegen Staub geschätzt. Bei einer Bewegung des Objektes O entlang der Rollschienen C läuft der Riemen 15, der parallel zur Wand M des Bauwerks bleibt, in die Positionstasteinrichtung 1 derart hinein, daß die Datenleser 26 und 27 die auf dem Band enthaltene Information lesen können. Während dieser Bewegung wird derjenige Abschnitt des Bandes, vor dem sich das mobile Objekt O befindet, leicht von den jeweiligen Stützen 18 abgehoben und gelangt lagerichtig vor die Datenleser 26 und 27.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionserkennung ist in den Fig. 5 und 6dargestellt. Sie enthält eine Positionstasteinrichtung 30, die mit vier Laschen 31 an einem (nicht dargestellten) mobilen Objekt befestigt ist. Die Laschen 31 sind starr an einer Seitenwand des Gehäuses 32 der Tasteinrichtung angebracht. Dieses Gehäuse hat im Schnitt eine im wesentlichen rechtwinklige Form und besitzt in seinem Boden einen Längsschlitz 33, der von zwei nach innen umgebogenen in Längsrichtung verlaufenden Umschlagkanten begrenzt wird.

Die Positionstasteinrichtung 30 wirkt mit einem festen Informationsträger 34 zusammen, der die Form eines im wesentlichen quadratischen Balkens hat. Dieser Balken ist auf festen Stützen 35 montiert, die abschnittsweise entlang der Bahn des mobilen Objektes angeordnet sind.

Der Informationsträger 34 besitzt drei Informationsflächen 34a. Mb und 34r. die jeweils seine Oberseite und seine beiden Seitenflächen bilden, sowie eine Stützfläche 34i/. die die Unterseite darstellt

In Fig. 6 sieht man insbesondere, daß der Balken 34 aus Abschnitten 34' besteht, die in Hohe der Stutzen 35 mit einem Verbindungselement 36 verbunden sind. Die Verbindungsstücke haben quadratischen Querschnitt, wobei ihre Außenabmessungen den Innenabmessungen des Querschnittes des Balkens 34 exakt angepaßt sind. Jedes Verbindungsstück 36 ist auf der jeweiligen Halterung 35 mit einer Schraube 37 befestigt, die einerseits durch ein Langloch 35a der Halterung 35 und andererseits ein in der Unterseite des Abschnittes 36 vorgesehenes Loch 36a hindurchnigt. Auf die Schraube 37 sind Blockiermuttern 37ο aufgeschraubt. Man erhält so eine bequeme und schnelle Befestigung iler Abschnitte 34' nach der Montage der Verbindungsstücke 36.

Der Haiken 34 kann ;>us einem geeigneten Material bestehen, das in Abhängig!«···: \ι-··,ι »lei auf ilie Machen 34a. 34/) unit 34c auf/uschirilvtulcn lnt\>iin;\t\oii ausgewählt wird. Drei linippen .V*. 40 υη<1 4\ :ui> jeweils vier Datenlcscrn 39ii bis .W.j. 40.) Im*. 40.: und 41a bis A\d sind im Hinblick :>nl ihc Λ\τ\ In formationsflächen 34a, 34/' und 34< des Kälken*. Λ4 in der Tasteinrichtung 30 montiert. Hei iici in l-'ig ^s und 6 dargestellten Ausf ührungsforni entsprechen <Mc vier Datenleser jeder Gruppe vier Informations*]·«! ren, die jeweils auf die Informationsflächcn 34n. 34/- und 34c aufgeschrieben sind. Die Spuren werden de tailliert unter Bezugnahme auf Fig. 7 erläutert.

Die Längskanten des Gehäuses 32 werden von vici Schrägflächenbereichen 42 gebildet, von denen aus Stützteile 43 mit vier Rollen 44 in das Innere hineinragen. Die Stützteile 43 enthalten jeweils eine Gabel 43a und eine jede Rolle 44 gegen die jeweiligen Längskanten 45 des Balkens 34 belastende Feder 346. Daraus folgt, daß unabhängig von den Toleranzen des Balkens 34, dem die Tasteinrichtung 30 zugeordnet ist, die Datenleser der Gruppen 39, 40 und 41 exakt flächig an ihrer zugehörigen Informationsspur anlie-

gen, während sich das mobile Objekt bewegt.

Der Informationsträger 15 der Fig. 2 bis 4 und de:· Balken 34 der Fig. 5 und 6 tragen Informationen, die: es erlauben, das mobile Objekt an einer beliebigen Stelle seiner Bahn zu positionieren. Diese Informationen liegen in kodierter Form vor und können beispielsweise dezimal, binär, in dezimal kodierter Binärform oder in einer anderen geeigneten Form vorliegen. Die Wahl hängt im einzelnen von dem beabsichtigten Anwendungsgebiet ab. Die Beschriftung des Kodes kann auf verschiedene Arten erfolgen, insbesondere auf die folgenden Arten:

Man kann eine elektrische Beschriftung durch alternativ isolierende und leitende Zonen vornehmen. Die Datenleser 26, 27 und die Gruppen von Datenlesern 39, 40 und 41 enthalten in diesem Fall Kontaktschleifer, die in Berührung mit den Zonen stehen, um einen elektrischen Stromkreis tm Rhythmus der auf diese Weise kodierten Informationen zu öffnen oder zu schließen.
Man kann eine optische Beschriftung vornehmen, indem man an dem Informationsträger im Abstand voneinander Löcher oder Schlitze anbringt, die einen Lichtstrahl unterbrechen oder hindurchlassen, der daraufhin die in der Tasteinrichtung vorgesehenen optischen Leser erregt, oder indem man auf dem Datenträger helle und dunkle Flächen anbringt oder Flächen, die reflektieren bzw. nicht reflektieren.
Man kann Information in kapazitiver oder magnetischer Form aufzeichnen, indem man entsprechende Datenleser verwendet.
Schließlich ist es möglich, piezoelektrische Detektorsysteme oder Systeme mit Mikrokontakten zu verwenden.

Die auf den Informationsträger aufgezeichnete Information bildet in ihrer einfachsten Form einen Bezug zu der Entfernung auf der Bahn des mobilen Objektes bezogen auf eines der Bahnenden. Jeder Punkt der Bahn ist durch einen bestimmten Kode, beispielsweise eine Binärchiffrierung, definiert.

In der Praxis ist es schwierig, eine Definition durch Punkte zu erhalten. Die Bahn wird in eine bestimmte Anzahl kleiner Abschnitte unterteilt, deren Länge von dem Feinheitsgrad der Positionierung, den man zu erhalten wünscht, abhängt. Wenn die Information in Binärform kodiert ist, kann man auf dem Informationsträger mehrere parallele Spuren vorsehen, die sich in Längsrichtung der Bahn des mobilen Objektes erstrecken. Jede Spur kann einem Rang in der Binärzahl entsprechen, die einen Punkt der Bahn in bezug auf das eine Bahnende definiert.

Es ist auch möglich, mehrere Gruppen von Spuren vorzusehen, die parallel verlaufen und von denen jede eine spezielle Definition hat. Eine solche Informationskodierung eignet sich insbesondere dann, wenn das zu positionierende Objekt eine beträchtliche Masse hat. In diesem Fall kann man durch eine vernünftige Informationsabtastung zunächst eine Grobpositionierung des Objektes vornehmen, indem man dieses beispielsweise mit erhöhter Geschwindigkeit verschiebt. Anschließend erfolgt eine immer feinere Positionierung, indem man auf eine Gruppe von Informationsspuren mit feinerer Unterteilung übergeht und das Objekt mit geringerer Geschwindigkeit verschiebt. Den Vorgang des Anhaltern des mobilen Objektes kann man so vorsehen, daß man den Haltpunkt auf einer Spurengruppe bestimmt, die die feinste Unterteilung hat. Ir diesem Fall ist die Erkennungsvorrichtung mit einer logischen Schaltung verbunden, die es gestattet, die notwendigen Umwandlungen durchzuführen und die Verschiebungen des Objektes entsprechend den unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen zu steuern, und zwar ausgehend von den von der Tasteinrichtung ermittelten Entfernungsinformationen. Der Aufbau bildet so eine komplette Vorrichtung zur Positionierung.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel der Informationskodierung auf drei parallelen Bändern, die sich über die gesamte Länge der Bahn des Objektes erstrecken. Jedes der Bänder enthält vier Spuren, von denen jede eine unterschiedliche Enlfcrnungsdefinition hat. Die dargestellten Informationsbänder werden zweckmäßigerweise in Verbindung mit dem Balken 34 der Fig. U und 6 verwandt. Jedes Band entspricht einer Informationsfläche 34a, 34b oder 34c des Balkens und enthält vier parallele Spuren, die jeweils einer Gruppe von Datenlesern 39, 40 oder 41 aus Fig. 5 entsprechen.

Das Band A der Fig. 7, das beispielsweise der Fläche 34a des Balkens 34 von Fig. 5 entspricht, enthält vier Spuren A, bis A₄ und ist in eine bestimmte Anzahl von Querzonen z, unterteilt. In jede dieser Zonen ist ein Entfernungskode eingeschrieben, der einer bestimmten Binärzahl entspricht. Die Abwesenheit von Information entspricht dem Bit 0 und die Anwesenheit von Information entspricht dem Bit 1.

In Fig. 7 sind die in die aufeinanderfolgenden Zonendes Bandes A eingeschriebenen Binärzahlen, von links nach rechts steigend, dargestellt. Die erste Zone des Bandes A, die demnach der Zahl 0 entspricht, trägt keine Information. Die zweite Zone trägt ein einziges Bit auf der Spur A₄, was der Binärzahl 1 entspricht. Die dritte Zone trägt ein Bit auf der Spur /I₃ unter Ausschluß der übrigen Spuren, was der Binärzahl 10 entspricht usw.

Das Informationsband ß enthält vier Spuren B₁ bis B₄ und für jede der Zonen Z₁ des Bandes A einen Informationsbereich p, von dem man in Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung in bezug auf die Zonen z, des Bandes A sieht. Jeder Bereich ρ ist in Querrichtung in eine bestimmte Anzahl Zonen z₂ unterteilt, die ebenfalls mit Binärzahlen übereinstimmen und in gleicher Weise bestimmt werden, wie unter Bezugnahme auf Band A oben schon erläutert wurde. Alle Abschnitte ρ sind identisch und sie wiederholen sich so oft, wie es Zonen Z₁ auf dem Band A gibt.

Das Informationsband C enthält seinerseits Informationsbereiche r, von denen jeder in eine bestimmte Anzahl von Querzonen z₃ unterteilt ist, die Binärzahlen darstellen. Jede Zone Z₃ entspricht einer Zone z₂ des Bandes B. Es muß angemerkt werden, daß die Abschnitte der Bänder A, B und C aus Gründen der Klarheit in F i g. 7 progressiv wachsend dargestellt sind.

Hieraus folgt, daß die Definition der Entfernung immer feiner wird, wenn man vom Band A zum Band B und vom Band B zum Band C übergeht. Mit vier Spuren auf jedem Band kann man bei dem Beispiel der Fig. 7 sechzehn Auflösungszonen pro Band erhalten. Dies entspricht insgesamt 16³ = 4096 Positionspunkten, die gleichmäßig entlang der Bahn verteilt sind.

Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel hat man die folgenden Längen für die Zonen z,, z₂ und z₃ gewählt, wobei die Gesamtlänge der Bahn des mobilen Objektes 204,8 Meter betrug.

Informations- Zone
band

Tabelle I

Zonenlänge

Gesamtzahl der Zonen

«ι

Z₂

12,80 16 pro Band 0,80 16 pro Abschnitt 0,05 16 pro Bereich

Jeder Datenleser 39α bis 39d, 40a bis 4Od oder 41a bis 41d (Fig. 5) tastet eine entsprechende Spur ab, auf der er sich nach vorn bewegt, wenn das mobile Objekt entlang seiner Bahn angetrieben wird. Man erhält auf diese Weise an den Ausgängen der Gruppen von Datenlcseri elektrische Signale, die den Binärzahlen entsprechen, welche den Ort, an dem sich das Objekt in einem bestimmten Augenblick aufhält, darstellen.

Die von den Datenlesern gelieferten elektrischen Signale werden zu einer Anschlußeinrichtung 46 (dargestellt in den Fig. 5 und 6) übertragen, die mit einer logischen Verarbeitungsschaltung CL, die schematisch in Fig. 8 dargestellt ist, verbunden ist.

Der soeben erläuterte Entfernungskode kann, wenn man dies wünscht, durch andere Informationen vervollständigt werden, die sich auf verschiedene Befehle beziehen, die von dem mobilen Objekt ausgeführt werden müssen, wie beispielsweise Wägebefehle, Befehle zum Ergreifen von Objekten, Befehle zum Laden oder Entladen, zum Messen od. dgl. entsprechend der Natur des betreffenden mobilen Objektes. Diese Informationen können von den verschiedenen vor den auf dem Datenträger vorgesehenen Spuren aufgereihten Datenlesern gelesen werden. Außerdem kann man auf dem Datenträger Signalspuren zum Auslösen von Warnsignalen, Beleuchtungen usw. vorsehen.

In dem Schema der Fig. 8 sind nur diejenigen Logikeinrichtungen, die zum Verschieben des mobilen Objektes, das im vorliegenden Fall eine Rollbrücke ist, dargestellt. Die logische Schaltung CL kann der Rollbrücke vier verschiedene Geschwindigkeitsbereiche mitteilen:

einen Bereich großer Geschwindigkeit einen Bereich kleiner Geschwindigkeit einen Bereich der Vorbremsung, und einen Bereich der Bremsung und des Stillstandes. Diese vier Bereiche können bei der Brücke sowohl für den Vorwärtslauf als auch für den Rückwärtslauf angewandt werden. Die logische Schaltung CL erzeugt Ausgangssignale nach der folgenden Tabelle II.

Tabelle II

Signal

Symbol

Leitung in Schaltung CL

Signal großer

Geschwindigkeit 5GF 50

Signal kleiner

Geschwindigkeit SPV 50

Vorbrems-Signal SPF 51

Signal für Bremsung

und Stillstand SFA 52

Signal für Vorlauf SA V 53

Signal für Rücklauf SAR 54

Die Signalgruppe wird an eine Steuerschaltung 55 angelegt, die sie für die Steuerung der aktiven Organe (Motor, Bremse, Richtungsumschalter) der Brücke verarbeitet. Die Realisierung dieser Steuerschaltung 55 erfolgt in herkömmlicher Weise und kann von entsprechenden Spezialisten leicht durchgeführt werden, soweit sie nicht in der vorliegenden Beschreibung erläutert ist.

Die Leitungen 50 bis 54 können selektiv dia logischen Niveaus 1 und 0 führen, wobei das Niveau 1 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Einschaltung des betreffenden aktiven Organes der Brücke entspricht, mit Ausnahme desjenigen Orga-" nes, das für die große Geschwindigkeit vorgesehen ist, dessen Einschaltsignal SGV auf dem logischen Null-Niveau liegen muß.

Die für die Informationsspuren erzeugten Binärsigiiale A₁ bis A₄, B_x bis B₄ und C₁ bis C₄ werden jeweils an drei Komparatorschaltungen 56, 57 und 58 angelegt, von denen jede zwei Gruppen von Eingängen 56a, 566, 57a, 576 und 58a, 586 aufweist. Jede Gruppe enthält vier Eingänge. Die mit dem Zusatz a versehenen Gruppen erhalten die von den entspre-" chenden Spuren des Informationsträgers 34 kommenden Binärsignale. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel entspricht der Komparator 56 der kleinen Geschwindigkeit, der Komparator 57 der Vorbremsung und der Komparator 58 der Bremsung und dem Stillstand der Rollbrücke.

Die Eingangsgruppen 566, 576 und 586 der Komparatoren 56, 57 und 58 sind mit einer Vorrichtung 59, an der die Soll-Signale eingestellt werden, verbunden. Diese Vorrichtung wird im folgenden als »Einiii Stellvorrichtung« bezeichnet. Sie erlaubt es, entweder manuell oder automatisch mit Hilfe eines bestimmten Programmes den Kode des Standorts einzugeben, auf dem die Rollbrücke positioniert werden soll. Das Eingeben der Soll-Position kann mit Lochkarten oder ;. analog in Kodeform, beispielsweise in binärkodierter Form erfolgen. Der Kode erscheint für jeden Komparator 56, 57 oder 58 jeweils an drei Gruppen 60, 61 und 62 von vier Ausgängen, die die direkt mit den entsprechenden Eingangsgn.ppen 566, 576 und 586 in der entsprechenden Komparatoren verbunden sind. Mit anderen Worten, die Ausgangsgruppen 60,61 und 62 können entweder eine Zone des Bandes A (Fig. 7) oder einen Abschnitt des Bandes B oder eine. Bereich des Bandes Cdarstellen, in Abhängigkeit davon, :. ob es sich um Gruppen 60, 61 oder 62 handelt.

Jede Komparatorschaltung 56, 57 oder 58 ermittelt in jedem Augenblick den Unterschied zwischen dem von den Gruppen 39,40 und 41 der Datenleser kommenden Positionssignal und dem. von den drei Grup- -.Ii pen 60, 61 und 62 kommenden Soll-Signal. Die so erzeugten Differenzwerte erscheinen an den Gruppen 56c,57c und 58c dsr vier Ausgänge der entsprechenden Komparatoren. Jeder Komparatorausgang 56,57 und 58 ist mit einem ersten Eingang α einer ODER- -.-> Schaltung verbunden, die an einem anderen Eingang 6 über Leitungen 70 ein Signal auf dem logischen Nullniveau erhält.

Die Ausgänge c der ODER-Tore sind in Vierergruppen mit den ODER-Toren 71,72 und 73 verbunnii den, die in der in Tabelle II angegebenen Weise jeweisl Signale SGV, SPV, SPF und SFA bilden.

Die Leitungen 50, 51 und 52 führen daher »!«-Signal, wenn die vier entsprechenden ODER-Tore 69 alle »0«-Signal an Ausgang c liefern. Dies ist der Fall, _hj wenn alle ersten Eingänge α der ODER-Tore 69 auf logischem »0«-Niveau liegen oder anders ausgedrückt, wenn durch Verschiebung der Rollbrücke zur Soilposition der Unterschied zwischen dem Positions-

signal (Eingänge 56α, 57α oder 58α) und dem Soll-Signal (Eingänge 56f>, 576 oder 586) verschwindet.

Jeder Komparator 56, 57 oder 58 enthält ferner einen Übertrag-Eingang 56d, 57 d oder 58 d und einen Übertrag-Ausgang 56c, 57e oder 58e. Wie man aus Fig. 8 ersieht, sind die Übertrag-Ausgänge mit den Übertrag-Eingängen der benachbarten Komparatoren über Leitungen 74, 75 bzw. 76 verbunden.

Der Übertrageingang 58 d und der Übertragausgang 56c sind einerseits an Leitung 54 und andererseits über einen Inverter 77 an Leitung 53 angeschlossen, um die Signale S/i K und 5AR (s. Tabelle II) zu liefern. Die Komparatoren 56, 57 und 58 bestehen vorteilhaft aus logischen Schaltungen, die von der Firma Societe Delle Equipements Automatiques unter der Bezeichnung 6710-29 hergestellt werden.

Die in den Fig. 7 und 8 dargestellte logische Schaltung arbeitet folgendermaßen:

Wenn durch die Einstellvorrichtung 59 ein Soll-Wert vorgegeben ist, der einem aus drei Binärziffern bestehenden Binärkode entspricht, wird er unmittelbar mit den Positionssignalen verglichen, die von den Datenlesern der Gruppe 39, 40 und 41 der Tasteinrichtung 30 (Fig. 5 und 6) geliefert werden. Die drei Binärzahlen entsprechen jeweils den drei Entfernungsdefinitionen oder -maßstäben der Bänder A, B und C von Fig. 7. Ist die ermittelte Differenz positiv oder negativ, erscheint an Leitung 53 oder 54 ein Signal SA V oder SAR. Das Signai SAR, das einem »O«-Niveau entspricht, wird durch den Inverter 77 invertiert. Die Leitungen 53 oder 54 führen auf diese Weise abwechselnd logisches »1 «-Niveau, wodurch der Umkehrschalter der Rollbrücke geschaltet wird, um die Brücke in dem jeweiligen Sinne anzufahren. Gleichzeitig wird das Antriebsorgan der Brücke erregt, um die Brücke mit großer Geschwindigkeit anzufahren. Das Signal auf Leitung 50 liegt auf logischem »1«-Niveau, denn das Positionssignal ist in seinem Absolutwert größer als das an dem Eingang 566 des Komparators 56 anliegende Soll-Signal.

Sobald die Rollbrücke in die Zone Z₁ des Bandes A eintritt, dessen Binärkode ausgewertet werden soll, liefert der Komparator 56 an seinen Ausgängen logisches »Oc-Signal, derart, daß die entsprechenden ODER-Tore 69 sämtlich »0»-Signal an ihren Ausgängen führen. Hieraus folgt eine Absenkung des Logikniveaus an Leitung 50, die von nun an das Signal

ϊ SPKerzeugt. Das Antriebsorgan der Brücke wird nun von großer Geschwindigkeit auf kleine Geschwindigkeit umgeschaltet und der Komparator 57 tritt in Aktion.

Sobald der von dem Band B über die Datenleser-

in gruppe 40 gelieferte Positionswert den Wert des an den Eingängen 576 des Komparators 57 anliegenden Soll-Signales erreicht, durchläuft das Signal an Leitung 51 das logische »0«-Niveau, so daß ein Vorgang eingeleitet wird, der dem schon beschriebenen Vor-

i"' gang gleicht, jedoch dieses Mal über die entsprechenden ODER-Tore 69 und das ODER-Tor 72. Nun wird das Signal SPF ausgelöst und das Vorbrems-Orgar der Brücke wird betätigt.

Die Rollbrücke vermindert auf diese Weise ein

¹Ii weiteres Mal ihre Geschwindigkeit und der Komparator 58 beginnt die von den Datenlesern der Gruppe 41, die dem Band C des Informationsträgers zugeordnet ist, gelieferten Signale auszuwerten. Sobald dei an den Eingängen 586 des Komparators 58 anste-

r> hende Wert dem Positionssignal der Brücke entspricht, wird das Signal zum Bremsen und Anhalter SFA ausgelöst und das Bremsorgan der Rollbrücke wird betätigt. Der Stillstand setzt auf diese Weise exakt in der Zone z₃ ein, deren Binärkode an dem Komin parator 58 ansteht.

Wenn das mobile Objekt dazu bestimmt ist, siel· entlang mehrerer Bahnen zu verschieben, die beispielsweise rechtwinklig zueinander verlaufen, ist e: möglich, für jede der Bahnen eine Entfernungstast-

r. einrichtung vorzusehen. In diesem Fall enthält die logische Schaltung CL mehrere gleich aufgebaute Gruppen, von denen jede einer besonderen Tasteinrichtung zugeordnet ist, und die Verschiebung de; Objektes auf einer der Bahnen steuert. In der logi

m sehen Schaltung CL müssen dabei Mittel vorgeseher sein, um die Bewegungen des mobilen Objektes derar zu koordinieren, daß sie in einer bestimmten Reihenfolge erzeugt werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (19)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erkennen der Position eines mobilen Objektes, das entlang mindestens einer vorbestimmten Bahn bewegbar ist, mit einer Tasteinrichtung, die mit dem Objekt gekoppelt ist und sich mit diesem entlang der Bahn verschiebt, und mit einem längs der Bahn verlaufenden Informationsträger, auf dem Weginformationen zur Bestimmung der jeweiligen Position des Objektes aufgezeichnet sind und dessen Informationen während der Bewegung des Objektes von der Tasteinrichtung gelesen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasteinrichtung (II; 1; 30) an dem Objekt (O) quer zu der Bahn (14) verschiebbar angebracht und mit einem Fühler (13) verbunden ist, der von einem elastischen Element (11) seitlich gegen die Bahn (Q gedrückt wird.

2. Vorrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsträger aus einem zwischen zwei den Anfang und das Ende der Bahn darstellenden Festpunkten (CC; 16,17) gehaltenen geschmeidigen Element (AA; 15) besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmeidige Element (AA; 15) ein Riemen, Band, Kabel, eine Kette od. dgl. ist, die unter Zwischenschaltung eines federnden Teiles ⁽BB; 19) zwischen den Festpunkten (CC; 16, 17) gehalten ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der InfonYiatio-Tsträger (15) ein zwischen den Enden (16,17) der rJahn (C) gehaltener weicher Riemen ist, und daß Informationsbander (ISA, ISB) sich an beiden Seiten des Riemens (15) befinden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsträger (AA) mit einer drehbar an der Tasteinrichtung montierten Rolle (DD) zusammenwirkt, und daß die Rolle (DD) mechanisch mit einem Umsetzer (FF) gekuppelt ist, der ein elektrisches Signal (Vl) als Funktion des Drehwinkels der Rolle (DD) und daher der von dem mobilen Objekt (O) durchlaufenen Entfernung erzeugt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmeidige Element (AA) in der Tasteinrichtung eine Schleife bildet und um zwei Führungsrollen (HH) läuft die vor und hinter der Rolle (DD) angeordnet sind, um den Berührungswinkel zwischen dem geschmeidigen Element (AA) und der Rolle (DD) zu vergrößern.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmeidige Element (AA; 15) einen Informationsträger für die von dem mobilen Objekt (O) auszuführenden Bewegungen bildet, und daß die Tasteinrichtung eine Lesevorrichtung (II; 26, 27) zum Lesen der auf das geschmeidige Element aufgeschriebenen Informationen enthält.

H. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Informationsträger (15, 34) die Distanzinformation auf eines oder mehrere parallele Informationsbänder (ISA, ISB, 34a, 34b, 34c) aufgezeichnet ist, und daß die parallelen Informationsbänder unterschiedliche Entfernungseinteilungen aufweisen und selektiv von der Tasteinrichtung (1, 30) abtastbar sind,

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzinformation auf den Informationsträger (15, 34) in binärkodierter Form, dezimalkodierter Form, dezimalkodierter Binärform oder einer analog kodierten Form aufgezeichnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsträger (34) die Form eines im Querschnitt polygonalen Balkens aufweist, auf dem an inindestens zwei Längsflächen die Informationsbänder (34a, 34b, 34c) aufgezeichnet sind, und daß der Balken in bezug auf die Bahn des mobilen Objektes fest angebracht ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Inforrnationsbänder (ISA, ISB oder 34a, 34b, 34 c) in eine bestimmte Anzahl von Querzonen (Z₁, Z₂, Z₃) unterteilt sind, und daß die Querzonen für jedes Band die gleiche Länge haben.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9 in Verbindung mit einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß für jede der Zonen (z,, Z₂, ζ,) ein numerisches Zeichen aufgezeichnet ist, das die Entfernung der betreffenden Zone in bezug auf einen Referenzpunkt des Informationsträgers (15, 34) angibt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zone (Z₁ oder Z₂) eines ersten Informationsbandes (A oder B) einer gegebenen Entfernungsdefinition einer Gruppe (p oder r) von Zonen (z₂) eines zweiten Informationsbandes (B oder C) entspricht, das eine feinere Entfernungseinteilung aufweist, und daß die Gruppen (μ oder r) der Zonen (z₂ oder z₃) des zweiten Informationsbandes (B oder C) sich so oft wiederholen, wie Zonen (z, oder Z₂) auf dem ersten Band (A oder B) vorhanden sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Informationsband (ISA, 155, 34a, 346, 34c) in Längsrichtung in eine bestimmte Anzahl von parallelen Spuren (/I₁ bis /I₄, B₁ bis B₄, C₁ bis C₄) unterteilt ist, auf denen Informationsmittel, die entweder die Anwesenheit oder die Abwesenheit von Information darstellen, angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationsmittel in elektrischer, magnetischer, optischer oder ähnlieher Form vorliegen.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsträger (AA; 15, 34) unter anderem andere Informationen enthält als diejenigen, die sich auf die Entfernung beziehen, wie beispielsweise Signal- oder Alarminformationen od. dgl.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasteinrichtung (1,30) für jedes Informationsband (ISA, 15B oder 34a, 34b, 34c) einen oder mehrere Leser (26, 27 oder 39, 40, 41) zur Erzeugung der Entfernungssignale enthält, und daß jeder Leser derjenigen Art der Informationsaufzeichnung an-

gepaßt ist, for die er bestimmt ist,

18, Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasteinrichtung (1 oder 30) Mittel (2 bis 14 oder 34, 34a, 34b) zur Gewährleistung einer konstanten seitlichen Positionierung in bezug auf den Informationsträger, unabhängig von seitlichen Ungenauigkeiten der Bahn (Q enthält.

19. Vorrichtung nach den Ansprächen 10 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasteinrichtung (30) im wesentlichen die Form eines an seinen Enden offenen Kastens (32) aufweist, durch den der Balken hindurchfühlt und mit Rolleinrichtungen (43) versehen ist, die sich elastisch auf den vier Kanten (45) des Balkens (34) abstützen.