DE2346421A1

DE2346421A1 - Positionierungseinrichtung fuer schienengebundene transportfahrzeuge mit linearmotorantrieb

Info

Publication number: DE2346421A1
Application number: DE19732346421
Authority: DE
Inventors: Herwig Dipl Ing Guentner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-09-14
Filing date: 1973-09-14
Publication date: 1975-04-24
Also published as: DE2346421B2; JPS5055814A; US3937431A; FR2243836A1; FR2243836B3

Description

Positionierungseinrichtung für schienengebundene Transportfahrzeuge mit Linearmotorantrieb

Die Erfindung betrifft eine Positionierungseinrichtung für schienengebundene Transportfahrzeuge mit Linearmotorantrieb, bei der jeder Positionierungsstelle ein ortsfestes Linearmotorteil und an jedem Transportfahrzeug ein zugehöriges Linearmotorteil angeordnet ist und jedem ortsfesten Linearmotorteil in Fahrtrichtung hintereinander fahrzeugstellungsabhängige Schaltmittel einer logischen Erregerauswahlschaltung zugeordnet sind, die bei Annäherung des Transportfahrzeuges an einen Positionierungsbereich eine Änderung der Erregungsart im Sinne eines Stillstandes des Transportfahrzeuges in einem Positionierungspunkt herbeiführt, wozu das unbewickelte Sekundärteil des Linearmotors im Polteilungsabstand des induzierenden Primärteils des Linearmotors magnetisch inhomogen ausgebildet ist. Eine Positionierungseinrichtung dieser Art ist aus der Zeitschrift "Elektrie" Jahrgang 24 (1970, Heft 10, Seiten 358 bis 361) bekanntgeworden. Danach sind zum Antrieb schienengebundener innerbetrieblich eingesetzter Transportfahrzeuge in beiden Fahrtrichtungen Linearmotoren der Asynchronbauart verwendet. Die induzierenden Primärteile der Linearmotoren sind längs des Transportweges an verschiedenen Stellen stationär zum impulsweisen Beschleunigen, Zwischenbeschleunigen und Positionieren der Transportfahrzeuge angeordnet, die hierzu jeweils ein Sekundärteil in Form eines Induktorblecheβ tragen, das aus Schichten hoher elektrischer und magnetischer Leitfähigkeit mit im Polteilungsabstand des Primärteiles vorhandener magnetischer

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Inhomogenität gebildet sind. An den Positionierungsstellen, an denen ein Transportfahrzeug mit vorgegebener Genauigkeit zum Stillstand gebracht werd.en soll, sind jeweils ein Primärteil und vier unterschiedliche Fahrzeuglagen zum Primärteil erfassende, fahrtrichtungsabhängig in ihrer Reihenfolge betätigte Schaltmittel vorgesehen, die mit einer Logikschaltung so gekoppelt sind, daß beim Einlaufen in den Positionierungsbereich und Betätigen der jeweils ersten beiden Schaltmittel eine Richtungsinformation gespeichert und bei zusätzlicher Betätigung des dritten Schalters eine impulsweise gegengerichtete Wanderfelderregung (Gegenstrombremsung) ausgelöst wird, die einen Teil der Dauer des Startimpulses beträgt, um mit Sicherheit eine Fahrtrichtungsumkehr des Transportfahrzeuges vor Erreichen des Positionierungspunktes zu vermeiden. Vielmehr muß die Bewegungsenergie des mit kleinster Fahrgeschwindigkeit in den Positionierungsbereich einlaufenden Transportfahrzeuges (Transportfahrzeug mit größter Masse und Reibung) ausreichen, um auch das vierte Schaltmittel zu betätigen und eine Gleichfeldbremsung herbeizuführen, die im günstigsten Falle aperiodisch den Positionierungspunkt erreichen läßt. Da die einzelnen Fahrzeuge wegen unterschiedlicher Beladung, d.h. Masse, und unterschiedlichen Streckenverhältnissen die einzelnen Positionierungsbereiche in der Praxis mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten erreichen werden, ist wegen der vorgenannten Begrenzung der impulsweisen Gegenstrombremsung eine aperiodische Annäherung kaum möglich. Vielmehr werden die Transportfahrzeuge mit mehr oder minder großer Restgeschwindigkeit über den Positionierungspunkt hinaus fahren und den ersten Schalter wieder freigeben, wodurch an Stelle der Gleichfeldbremsung erneut eine gegengerichtete Wanderfelderregung eintritt, solange bis sich die Bewegungsrichtung des Transportfahrzeugeβ umkehrt und wieder alle vier Schaltmittel betätigt sind, was zur erneuten Gleichfelderregung führt. Sollte trotzdem das Transportfahrzeug in Gegenrichtung den Poeitionierungspunkt überlaufen und dabei das vierte Schaltmittel freigeben, dann erfolgt eine Wanderfelderregung

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im ursprünglichen Fahrtrichtungssinn. Der Wechsel von Wanderfelderregung im Fahrtrichtungssinn mit Gleichfelderregung und Wanderfelderregung im Gegensinn erfolgt, bis die oszillierende Bewegung des Transportfahrzeuges im Positionierungspunkt zu Ende kommt. Die Zahl der Einschwingvorgänge und damit auch die Einschwingdauer hängt dabei sehr von der bewegten Masse und Reibung des jeweiligen Transportfahrzeuges ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Einsparung an Schaltmitteln eine Verringerung der Zahl der Erregungswechsel und Einschwingvorgänge auch bei sehr unterschiedlichen bewegten Massen und Reibungskräften der einzelnen Transportfahrzeuge zu erreichen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß dem ortsfesten Linearmotorteil zwei Schaltmittel sowie eine die Fahrzeuggeschwindigkeit erfassende Meßeinrichtung zugeordnet und mit der Erregerauswahlschaltung verbunden sind, so daß während der Betätigung eines der beiden Schaltmittel je nach der Fahrgeschwindigkeit eine beschleunigende, bremsende oder keine Wanderfelderregung erfolgt und daß während der gleichzeitigen Betätigung beider Schaltmittel unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit eine Gleichfelderregung erfolgt.

Die angestrebte Wirkung wird im besonderen Maße dadurch erreicht, daß die Wanderfelderregung nach Erreichen des Positionierungsbereiches nach Größe und/oder Dauer der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit angepaßt wird.

Die Linearmotoren können von asynchroner oder synchroner Bauart mit zum induzierten Sekundärteil einseitigen bzw. beidseitigen Primärteilen sein, wobei die Priniärteile stationär (Ständer) oder am Transportfahrzeug angeordnet sein können. Dementsprechend sind die Sekundärteile am Transportfahrzeug als Induktorblech bzw. als sprossenförmiger Teil oder als

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ununterbrochene Induktorbahn mit inhomogenem Zwischenstück im Positionierungsbereich oder durchgehend als Sprossenbahn längs des Transportweges auszubilden.

An Stelle der mit Gleichstrom erfolgenden Gleichfelderregung kann auch eine einphasige Wechselstromspeisung vorgesehen sein, wenn das Sekundärteil geblecht ausgeführt wird.

Weitere Einzelheiten sind nachfolgend anhand eines Dlagrammes in Fig. 1 und eines Details in Fig. 2 für ein Ausführungsbeiepiel der Erfindung näher erläutert.

Jedes Transportfahrzeug ist mit einem induzierenden Primärteil gekuppelt, das unter Einhaltung eines bestimmten Luftspaltes auf einem längs des Transportweges ununterbrochen verlegten Sekundärteiles läuft. Das in bekannter Weise magnetisch gut leitendes Material aufweisende Sekundärteil ist in den Positionierungsbereichen in bekannter Weise entsprechend der Polweite des Primärteiles inhomogen gestaltet, um eine Stabilisierung des Transportfahrzeuges im Positionierungspunkt P bei Gleichfelderregung des Primärteiles herbeizuführen.

Beiderseits des Positionierungspunktes P ist je ein Schaltmittel 1 bzw. 2 als Lageindukator für das Transportfahrzeug in gleichen Abständen stationär angeordnet und in Abhängigkeit von diesem gebracht. In Deckung mit dem Positionierungspunkt P ist eine stationäre Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 3 vorgesehen, die die Fahrzeuggeschwindigkeit mißt, solange sich das betreffende Transportfahrzeug in dem Positionierungsbereich zwischen a und d befindet. Auf diese Weise kann ein Transportfahrzeug, gleichgültig in welcher Fahrtrichtung es jeweils betrieben wird, im Positionierungspunkt zum Stillstand gebracht werden. Die hierzu erforderliche Festhaltekraft F des gleichfeiderregten Primärteiles steht zu der jeweils im Abstand 1/2 'Z vom Stationierungspunkt P zulässigen Fahrzeuggeschwindigkeit v₀ in folgender Beziehung:

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ν < ) F ds und daraus

ο . j χ- ds

worin m die Masse des Transportfahrzeuges einschließlich eventueller Ladung bedeutet.

Wenn ein Transportfahrzeug mit der maximalen Fahrgeschwindigkeit Vj die linke Grenze a des Positionierungsbereiches erreicht und dabei das Schaltmittel 1 betätigt und die Meßeinrichtung 3 beeinflußt, so wird durch die nicht dargestellte abhängige Auswerteschaltung die Wanderfelderregung umgepolt und eine von der Geschwindigkeit abhängige Gegenstrombremsung herbeigeführt, bis die Fahrgeschwindigkeit auf den Wert ν abgesunken ist innerhalb des Bereiches ab. Danach wird die Erregung vollständig weggenommen, so daß die Geschwindigkeit innerhalb a b auf den unteren Wert ν abnimmt. Bei Unterschreiten von ν erfolgt eine beschleunigende Wanderfelderregung bis zum Überschreiten der Geschwindigkeit ν . Das kurzzeitig beschleunigte Fahrzeug erreicht mit einer z.B. geringfügig über ν liegenden Geschwindigkeit den Bereich b c, in dem beide Schaltmittel 1,2 vom Transportfahrzeug betätigt werden, was die Auswahlschaltung zu einer Gleichfelderregung des Primärteils veranlaßt, die das Transportfahrzeug geringfügig oszillierend im Positionierungspunkt P festhält.

Falls das Transportfahrzeug mit einer geringeren Fahrgeschwindigkeit V₁₁ in den Positionierungsbereich a b einläuft, erfolgt eine entsprechend geringere Gegenstrombremsung bis zur Fahrgeschwindigkeit ν . Der weitere Verlauf entsprechend dem vorgeschilderten Fall.

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Der untere Grenzfall ist für die minmale Fahrgeschwindigkeit ^VIII ^darS^es^^ell'^t· Hierbei liegt V₁₁₁ unter τ , was zur Folge hat, daß die Auswerteschaltung eine entsprechend große beschleunigende Wanderfelderregung bei Betätigung des Schaltmittels. 1 herbeiführt, bis die Geschwindigkeit v_u erreicht ist, sodann wird die Erregung abgeschaltet. Der Vorgang kann sich bei Unterschreiten von ν wiederholen. Das Transportfahrzeug erreicht den Positionierungspunkt P unter Gleichfelderregung des Primärteiles. Wenn durch äußere Störeinflüsse die Geschwindigkeit Vjy im Bereich b c über v_Q ansteigt, kann das Transportfahrzeug über den Bereich b c hinaus gelangen und das Schaltmittel 1 freigeben. Dabei wird dann eine der Fahrtrichtung gegenwirkende Wanderfelderregung vorübergehend eingeschaltet, bis wiederum beide Schaltmittel 1 und 2 betätigt sind und das Transportfahrzeug mit Gleichfelderregung im Positionierungspunkt P anhält.

Für die entgegengesetzte allgemeine Fahrtrichtung gilt das gleiche für die Bereiche d e, c b und b a. Im Bereich zwischen ν ' und ν ' ist ebenfalls wie im Bereich zwischen ν und ν die Erregung abgeschaltet.

Durch die Bemessung der Breite der Bereiche a b und c d und der Größe der beschleunigenden bzw. bremsenden Wanderfelderregung, abhängig von der Geschwindigkeit im Positionierungsbereich, kann die Zahl und Größe der Einschwingvorgänge klein gehalten werden oder vielfach eine aperiodische Bremsung eintreten. Eine Verringerung der Zahl der Nebenmaxima der Festhaltekraft F und deren Amplituden kann dadurch erreicht werden, daß entweder eine gesonderte Gleichstromwicklung mit größerer Polteilung als die Wanderfeldwicklung des Primärteiles im Primärteil angeordnet ist oder daß die Polteilung des Primärteiles T , d.h. seiner Wanderfeldwicklung, ganzzahlig vielfach (n) zur Polteilung des Sekundärteiles ?!-_„ ausgeführt wird.

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Eine große Festhaltekraft bezüglich seines Hauptmaximums kann dadurch erreicht werden, daß die Breite der beispielsweise

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kupfergefüllten Zwischenräume 4 zwischen den Polzähnen 5 des Sekundärteils 6 größer als die 1
teiles 7 gemacht wird (Fig. 2).

Sekundärteils 6 größer als die halte Polteilung Z' des Primär-

Bei der beschriebenen Anordnung der Primärteile an den Fahrzeugen ist zwischen den einzelnen Positionierungsstellen ein kontinuierlicher Antrieb der Transportfahrzeuge vorhanden, der zu krasse Unterschiede der Einfahrgeschwindigkeiten in die einzelnen Positionierungsbereiche bei unterschiedlichen Strecken und Transportbedingungen verhindert, wie dies bei dem impulsweisen bekannten Betrieb unvermeidlich ist.

Die Schaltmittel und Meßeinrichtungen sämtlicher Positionierungsstellen eines Transportfahrzeuges können parallel mit einer gemeinsamen Erregerauswahlschaltung verbunden sein. Als Schaltmittel können mechanisch betätigte Schalter (Endschalter) oder berührungslose Schalter dienen. Als Meßeinrichtung kann eine Tachomaschine vorgesehen sein. Die Geschwindigkeitserfassung kann aber auch induktiv durch Fotozelle oder Hallsonde erfolgen. Bei Ausbildung des stationären Sekundärteiles als bewegliches Reibglied und Anordnung eines Bremsbelages am Primärteil kann bei Gleichstrombremsung ein zusätzlicher mechanischer Bremseffekt erreicht werden.

7 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

Pa t ent ans prüche

/ 1.1 Positionierungseinrichtung für schienengebundene Transportfahrzeuge mit Linearmotorantrieb, bei der jeder Positionierungsstelle ein ortsfestes Linearmotorteil und an jedem Transportfahrzeug ein zugehöriges Linearmotorteil angeordnet ist und jedem ortsfesten Linearmotorteil in Fahrtrichtung hintereinander fahrzeugstellungsabhangige Schaltmittel einer logischen Erregerauswahlschaltung zugeordnet sind, die bei Annäherung des Transportfahrzeuges an einen Positionierungsbereich eine Änderung der Erregungsart im Sinne eines Stillstandes des Transportfahrzeuges in einem Positionierungspunkt herbeiführt, wozu das unbewickelte Sekundärteil des Linearmotors im Polteilungsabs tand des induzierenden Primärteiles des Linearmotors magnetisch inhomogen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem ortsfesten Linearmotorteil zwei Schaltmittel (1, 2) sowie eine die Fahrzeuggesehwindigkeit erfassende Meßeinrichtung (3) zugeordnet und mit der Erregerauswahlschaltung verbunden sind, so daß während der Betätigung eines der beiden Schaltmittel (1, 2) je nach der Fahrgeschwindigkeit eine beschleunigende, bremsende oder keine Wanderfelderregung erfolgt und daß während der gleichzeitigen Betätigung beider Schaltmittel (1, 2) unabhängig von der Fahrzeuggesehwindigkeit eine Gleichfelderregung erfolgt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärteil des Linearmotors eine gesonderte Gleichstromwicklung mit größerer Polteilung als die Wanderfeldwicklung besitzt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polteilung des Primärteiles zur Polteilung des Sekundärteils in einem ganzzahligen Verhältnis steht ( t :

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4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Zwischenräume (4) zwischen den Polzähnen (5) des Sekundärteils (6) größer als die halbe Polteilung des Primärteils (7) "bemessen is

t.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden 'Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärteil am Transportfahrzeug angeordnet und das Sekundärteil längs des gesamten Schienenweges ununterbrochen angeordnet und bei einem Linearmotor für Asynchronbetrieb nur im Positionierungsbereich magnetisch inhomogen ausgebildet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (1, 2) und Meßeinrichtungen (3) sämtlicher Positionierungsstellen eines Fahrzeuges parallel mit der gemeinsamen Erregerauswahlschaltung verbunden sind.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärteil beweglich und das Primärteil mit einem Bremsbelag versehen ist.

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