DE2366136B1

DE2366136B1 - Regelvorrichtung zur Positionierung eines mobilen Objekts

Info

Publication number: DE2366136B1
Application number: DE19732366136
Authority: DE
Inventors: Gabriel Selam
Original assignee: PRODUCTION D APP DE LEVAGE SEP
Current assignee: PRODUCTION D APP DE LEVAGE SEP
Priority date: 1972-07-31
Filing date: 1973-07-13
Publication date: 1981-01-08
Also published as: DE2335606C3; DE2335606B2; DE2335606A1; DE2366136C3; GB1444955A

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung zur Positionierung 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, 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, mit einer Eingabevorrichtung zur Eingabe eines Sollwertes, der von dem mobilen Objekt einzunehmenden Position und mit einem Komparator, der den von der Tasteinrichtung ermittelten Istwert mit dem Sollwert vergleicht und ein Fehlersignal erzeugt, das die Antriebseinrichtung des mobilen Objektes steuert.

Für das Verfahren von Hebezeugen, Rollbrücken, Förderwagen usw. mit großen Abmessungen und Massen verwendet man Drehmeßfühler, die mit einem der Räder des mobilen Objektes gekoppelt sind und eine Strichkodierung aufweisen, die an einem oder mehreren Sensoren vorbeibewegt wird. Solche Winkelkodierer führen zu Fehlmessungen, wenn das mobile Objekt beispielsweise während einer Beschleunigung oder Abbremsung rutscht.

Bei Werkzeugmaschinen ist eine Lageregelung bekannt (DE-AS 12 70 659), bei der entlang der Bahn, auf der das Objekt bewegt werden kann, ein Informationsträger mit einer oder mehreren Spuren angeordnet ist, die Kodierungsmarken tragen. Jede Spur wird von einem Abtastorgan abgetastet, um durch die Ausgaiigssignale der Abtastorgane den Absolutwert der jeweiligen Position des Objektes auf der Bahn zu ermitteln. Dieser Istwert wird in einem Komparator mit einem von einer Programmsteuerung zugeführten Sollwert verglichen. Die dabei ermittelte Differenz zwischen Sollwert und Istwert bildet den Fehler oder die Abweichung, die von einer Regelschaltung ausgeglichen wird, um das mobile Objekt stets auf diejenige Position zu bringen, die von der Programmsteuerung vorgeschrieben wird.

Bei Regelvorrichtungen, die bei Werkzeugmaschinen verwandt werden, ist das bewegbare Objekt, dessen Position erkannt und gesteuert werden soll, relativ leichtgewichtig, so daß eine exakte Seitenführung entlang der Bahn und darnit eine exakte Führung der Abtastköpfe entlang der abzutastenden Markierungsspuren auf Schwierigkeiten stößt. Die von Hebezeugen zu transportierenden Lasten liegen häufig in der Größenordnung mehrerer Tonnen so daß das bewegbare Objekt während seiner Bewegung entlang der Bahn zusätzliche Verformungen verursacht, die zur Folge haben können, daß die Tasteinrichtung ihre Lage relativ zu dem Informationsträger verändert. So können sich Schienen, auf denen das Objekt läuft, durchbiegen, wobei eine Vertikalverschiebung zwischen Tasteinrichtung und Informationsträger erfolgt. Außerdem müssen Massen der genannten Größenordnung auf der Bahn ein gewisses seitliches Spiel haben, um störungsfrei bewegt werden zu können. Hierdurch wird die Genauigkeit und die Sicherheit der Wegmessung beeinträchtigt. Die Durchbiegungen und seitlichen Verschiebungen können in der Größenordnung von mehreren Zentimetern liegen.

Ferner ist eine Regelvorrichtung der eingangs genannten Art für eine Laufkatze zum Auswechseln der Brennelemente in Atomreaktoranlagen bekannt (DE-AS 12 15 246). Die Positionsregelung der Laufkatze erfolgt mit einem Regelkreis, dessen Stellgröße in binärer Form von einem Informationsträger abgenommen wird. Für die Grobeinstellung der Laufkatze ist ein erstes Informationsband mit vier Spuren und für die Feineinstellung ein weiteres Informationsband mit einer zusätzlichen Spur vorgesehen. Die Markierungen des weiteren Informationsbandes kennzeichnen die genaue Lage der aufzusuchenden Arbeitspositionen. Bei dem genannten Anwendungsgebiet ist davon auszugehen, daß die Schienen, auf denen die Laufkatze läuft, sich praktisch nicht durchbiegen, und daß die Laufkatze auch so exakt geführt ist» daß sie auf den Schienen kein seitliches Spiel hat. Würden dagegen Durchbiegungen und/oder seitliches Spiel auftreten, so wäre eine genaue Positionierung auch bei dem größten Auflösungsvermögen des Informationsträgers nicht möglich.

Schließlich ist ein Steuermechanismus für schienengeführte Transportfahrzeuge bekannt (DE-OS 19 49494), der eine Rolle aufweist, die drehbar an dem Fahrzeug befestigt ist und mit einer Schiene in reibungsschlüssigern schlupffreiem Kontakt steht. Hierbei wird der zurückgelegte Fahrweg an Hand der Drehungen der Rolle ermittelt, ohne daß ein zusätzlicher Informationsträger vorhanden wäre.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Regelvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, 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 an dem Objekt quer zu der Bahn verschiebbar angebracht und mit einem Fühler verbunden ist, der von einem elastischen Element seitlich gegen die Bahn gedrückt wird.

Der Fühler und somit auch die Tasteinrichtung werden in fester seitlicher Zuordnung zu der Bahn und zu dem Informationsträger gehalten, so daß die Abtasteinrichtung stets in der richtigen Lage an der die Aufzeichnungsspuren tragenden Fläche des Informa-

INSPECTED

tionsträgers anliegt. Die Abtasteinrichtung wird zwar von dem mobilen Objekt getragen, ist aber quer zur Bewegungsrichtung des Objektes auf den Informationsträger einstellbar und wird in Querrichtung zwangsge führt. Auf diese Weise ist eine sichere und genaue Positionsbestimmung möglich und bei Schwerlastbetrieb das Zusammenwirken von Tasteinrichtung und Informationsträger an jedem Punkt der Bahn sichergestellt.

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

F i g. 1 zeigt ein vereinfachtes Schema einer Positioniervorrichtung nach der Erfindung, die eine Vorrichtung 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 Ausführungsform der Erfindung, die eine Positionstasteinrichtung und einen Informationsträger enthält,

F i g. 3 zeigt schematisch in Seitenansicht in verkleinertem Maßstab das verfahrbare Objekt, den Informationsträgerund die Positionstasteinrichtung der F i g. 1, F i g. 4 ist ein Schnitt entlang der Linie 4-4 der F i g. 2,

F i g. 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 F i g. 5 und eine spezielle Ausführungsform des in F i g. 5 dargestellten Informationsträgers,

Fig.7 zeigt an Hand eines Diagrammes den Kode, mit dem bei der Ausführungsform der F i g. 5 und 6 der Informationsträger beschriftet ist, und

F i g. 8 zeigt ein vereinfachtes Schema einer logischen Schaltung, die in der Positioniervorrichtung nach der dritten Ausführungsform verwendet wird.

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

Mit Hilfe eines Fadens, Riemens o. 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 Zahnwelle 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 Kbdierer, einem magnetischen Kodierer, einem Kontaktkodierer o. dgl. besteht. ' . -" ' .

Das Kodierorgan kann mit einer Spannungsquelle GG verbunden sein, die eine zur Rotation der Rolle und daher zur Verschiebung proportionale Spannung VX liefert; sie kann auch, wie dies bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung der Fall ist, kodierte 5 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.

ίο 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 o. 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 eine stellenweise Magnetisierung aufweisen, die moduliert oder nicht-moduliert ist.

Die erhaltenen Informationen können mit Hilfe einer Vorrichtung //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 // mit einer anderen Information V2 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 betreffenden 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

eines sequentiellen Programmes in Fördereinrichtungen und in Werkzeugmaschinen.

F i g. 1 bis 3 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung zur Positionserkennung wird im folgenden in Verbindung mit einer Rollbrücke beschrieben, die beispielsweise dazu dient, eine mechanische Montagehalle o. dgl. zu bedienen, obwohl sie sich zur Verwendung bei beliebigen mobilen Objekten eignet. Außerdem bewegt sich das mobile Objekt bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen 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 aufeinanderstehenden Richtungen zueinander orientiert sind. Aus den F i g. 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 Objektes 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 besteht, die an einer Seitenfläche 14 der Rollschiene C, über der sich die Positionstasteinrichtung bewegt, abläuft. Die Positionstasteinrichtung wird ständig in bezug auf die Rollschiene C in einer bestimmten Seitenposition gehalten und hat daher eine bestimmte Entfernung von der Wand Mdes Bauwerks.

Insbesondere aus den F i g. 3 und 4 sieht man, daß die Positioniervorrichtung 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 Rollschienen C und frei auf Stützen 18 aufliegt, die in Abständen in die Wand M des Bauwerks eingesetzt sind. Der Informationsträger 15 wird von :zw.ei Federn 19, die zwischen den Festpunkten und den -äußeren Enden des Informationsträgers ί5 befestigt sind, gehalten.

Iätarch ,das Gehäuse 4 der Positionstastetnrichtung 1 führen vier parallele und horizontale Achsen 20 hindurch, die in dem Gehäuse rotieren und auf jdenendie Rollen 21 .befestigt sand. 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 15Λ 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 geschützt. 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 F i g. 5 und 6 dargestellt. 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, 346 und 34c, die jeweils seine Oberseite und seine beiden Seitenflächen bilden, sowie eine Stützfläche 344 die die Unterseite darstellt.

In Fi g. 6 sieht man insbesondere, daß der Balken 34 aus Abschnitten 34' besteht, die in Höhe der Stützen 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 hindurchragt. Auf die Schraube 37 sind Bloßkiermuttern 37a aufgeschraubt. Man erhält so eine bequeme und schnelle Befestigung der Abschnitte 34' naeh der Montage der Verbindungsstükke36.

Der Balken 34 kann aus einem ,geeigneten Material bestehen, das in Abhängigkeit von der auf die Flächen 34a, 34£ und 34c aufzuschreibende Information ausgewählt wird. D-¹Ci Gruppen 39,40 und 41 aus jeweils vier Datenlesern 39a:bis 394 40a bis40c/und 41a bis Aid sind im Hinblick auf die drei äriformationsflächen 34a, 346 und 34e des Balkens 34 in der Tasteinrichtung 30

montiert. Bei der in Fig.5 und 6 dargestellten Ausfiihrungsform entsprechen die vier Datenleser jeder Gruppe vier Informationsspuren, die jeweils auf die Informationsflächen 34a, 346 und 34c aufgeschrieben sind. Die Spuren werden detailliert unter Bezugnahme auf F i g. 7 erläutert.

Die Längskanten des Gehäuses 32 werden von vier 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 34b. 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 anliegen, während sich das mobile Objekt bewegt.

Der Informationsträger 15 der F i g. 2 bis 4 und der Balken 34 der F i g. 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 im 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 Informationen 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 Binärehiffrierung, 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 erstrekken. Jede Spur kann einem Rang in der Binärzahl entsprechen, die einen Punkt der Bahn in bezug auf das eine Bahnende definiert. '

Es ist auch möglieh, 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 ίο 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 Anhalt tens des mobilen Objektes kann man so vorsehen, daß man den Haltpunkt auf einer Spurengruppe bestimmt, die die feinste Unterteilung hat. In 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.

F i g. 7 zeigt ein Beispiel der Informationskodierung auf drei parallelen Bändern, die sich über die gesamte Länge der Bahn des Objektes erstrecken. Jedes der jo Bänder enthält vier Spuren, von denen jede eine unterschiedliche Entfernungsdefinition hat. Die dargestellten Informationsbänder werden zweckmäßigerweise in Verbindung mit dem Balken 34 der F i g. 5 und 6 verwandt. Jedes Band entspricht einer Informatiansfläehe 34a, 346 oder 34c des Balkens und enthält vier parallele Spuren, die jeweils einer Gruppe von Datenlesern 39,40 oder 41 aus F i g· 5 entsprechen.

Das Band A der F i g. 7, das beispielsweise der Fläche

34a des Balkens 34 von F i g. 5 entspricht, enthält vier Spuren A\ bis /4₄ und ist in eine bestimmte Anzahlvon Querzonen Z₁ 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 F i g. 7 sind die in die aufeinanderfolgenden Zonen des Bandes A eingeschriebenen Binärzahlen, von links nach rechts steigend, dargestellt. Die erste Zone des Bandes A, die demnach der Zahl 0 entspricht, trägt keine so 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 A₃ unter Ausschluß der übrigen Spuren, was der Binärzahl 10 entspricht usw.

Das Informätionsband B enthält vier Spuren B\ bis fit und für jede der Zonen z\ 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 z_? 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 Z\ 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

030 162/121

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 ßzum Band Cübergeht. Mit vier Spuren auf jedem Band kann man bei dem Beispiel der Fig.? 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 zj gewählt, wobei die Gesamtlänge der Bahn des mobilen Objektes 204,8 Meter betrug.

Tabelle 1

Informa- Zone
tionsband

Zonenlänge

Gesamtzahl der
Zonen

12,80 16 pro Band

0,80 16 pro Abschnitt

0,05 16 pro Bereich

20

25

Jeder Datenleser 39a bis 39d, 40a bis 4Ododer 41a bis 41c?(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 Datenlesern 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 F i g. 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 Wägebefehie, Befehle zum Ergreifen von Objekten, Befehle zum Laden oder Entladen, zum Messen o. 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, notwendig sind, dargestellt. Die logische-Schaltung CL kann der Rollbrücke vier verschiedene Geschwindigkeitsbereiche mitteilen:

einen Bereich großer Geschwindigkeit, to

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 &s den Vorwärtslauf als auch für den Rückwärtslauf angewandt werden. Die logische Schaltung CL erzeugt Ausgangssignale nach der folgenden Tabelle IL

Tabelle II

Signa)

Symbol Leitung in

Schaltung CL

10

15

Signal großer Geschwin	SGV	50
digkeit
Signal kleiner Geschwin	SPV	50
digkeit
Vorbrems-Signal	SPF	51
Signal für Bremsung und	SFA	52
Stillstand
Signal für Vorlauf	SAV	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 die 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 Organes, das für die große Geschwindigkeit vorgesehen ist, dessen Einschaitsignal SG Vauf dem logischen Null-Niveau liegen muß.

Die für die Informationsspuren erzeugten Binärsignale Ai bis A4, B\ bis B4 und Q bis Q 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 entsprechenden 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 »Einstellvorrichtung« 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 und 58 jeweils an drei Gruppen 60,61 und 62 von vier Ausgängen, die die direkt mit den entsprechenden Eingangsgruppen 566,576 und 586 der entsprechenden Komparatoren verbunden sind. Mit anderen Worten, die Ausgangsgruppen 60, 61 und 62 können entweder eine Zone des Bandes A (F i g. 7) oder einen Abschnitt des Bandes B oder einen Bereich des Bandes C darstellen, 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 Gruppen 60, 61

1 1

und 62 kommenden Soll-Signal. Die so erzeugten Differenzwerte erscheinen an den Gruppen 56c, 57c und 58c der vier Ausgänge der entsprechenden Komparatoren. Jeder Komparatorausgang 56, 57 und 58 ist mit einem ersten Eingang a einer ODER-Schaltung verbunden, die an einem anderen Eingang b über Leitungen 70 ein Signal auf dem logischen Nullniveau erhält.

Die Ausgänge cder ODER-Tore sind in Vierergruppen mit den ODER-Toren 71, 72 und 73 verbunden, die in der in Tabelle II angegebenen Weise jeweils Signale SGV₁SPV, SPFund SFA bilden.

Die Leitungen 50,5t und 52 führen daher »1 «-Signal, wenn die vier entsprechenden ODER-Tore 69 alle »O«-Signal an Ausgang c liefern. Dies ist der Fall, wenn alle ersten Eingänge a der ODER-Tore 69 auf logischem »O«-Niveau liegen oder anders ausgedrückt, wenn durch Verschiebung der Rollbrücke zur Sollposition der Unterschied zwischen dem Positionssignal (Eingänge 56a, 57a oder 58a,} und dem Soll-Signal (Eingänge 56b, 57 b oder 58b) verschwindet.

Jeder Komparator 56,57 oder 58 enthält ferner einen Übertrag-Eingang 56c/, 57d oder 58c/ und einen Übertrag-Ausgang 56e, 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 58c/ und der Übertragausgang 56e sind einerseits an Leitung 54 und andererseits über einen Inverter 77 an Leitung 53 angeschlossen, um die Signale SAV und SAR (s. Tabelle II) zu liefern. Die Komparatoren 56, 57 und 58 bestehen vorteilhaft aus logischen Schaltungen, die von der Firma Societe Delle Equipments 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 F i g. 7. Ist die ermittelte Differenz positiv oder negativ, erscheint an Leitung 53 oder 54 ein Signal SA V oder SAR. Das Signal SAR, das einem »0«-Niveau entspricht, wird durch den Inverter 77 invertiert. Die Leitungen 53 oder 54 führen auf diese Weise abwechselnd logisches »!«-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 56b des Komparator 56 anliegende Soll-Signal.
Sobald die Rollbrücke in die Zone z\ des Bandes A eintritt, dessen Binärkode ausgewertet werden soll, liefert der Komparator 56 an seinen Ausgängen logisches »0«-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 SPV erzeugt. 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 Datenlesergruppe 40 gelieferte Positionswert den Wert des an den Eingängen 57b des Komparators 57 anliegenden Soll-Signals erreicht, durchläuft das Signal an Leitung 51 das logische »0«-Niveau, so daß ein Vorgang eingeleitet wird, der dem schon beschriebenen Vorgang gleicht, jedoch dieses Mal über die entsprechenden ODER-Tore 69 und das ODER-Tor 72. Nun wird das Signal SPF ausgelöst und das Vorbremsorgan der Brücke wird betätigt.

Die Rollbrücke vermindert auf diese Weise ein

jo 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 der an den Eingängen 58Z> des Komparators 58 anstehende Wert dem Positionssignal der Brücke entspricht, wird das Signal zum Bremsen und Anhalten 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 Komparator 58 ansteht.

Wenn das mobile Objekt dazu bestimmt ist, sich entlang mehrerer Bahnen zu verschieben, die beispielsweise rechtwinklig zueinander verlaufen, ist es möglich, für jede der Bahnen eine Entfernungstasteinrichtung vorzusehen. In diesem Fall enthält die logische Schaltung CL mehrere gleich aufgebaute Gruppen, von denen jede einer besonderen Tasteinrichtung zugeordnet ist, und die Verschiebung des Objektes auf einer der Bahnen steuert. In der logischen Schaltung CL müssen dabei Mittel vorgesehen sein, um die Bewegungen des mobilen Objektes derart zu koordinieren, daß sie in einer bestimmten Reihenfolge erzeugt werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regelvorrichtung zur Positionierung 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, 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, mit einer Eingabevorrichtung zur Eingabe eines Sollwertes der von dem mobilen Objekt einzunehmenden Position und mit einem Komparator, der den von der Tasteinrichtung ermittelten Istwert mit dem Sollwert vergleicht und ein Fehlersignal erzeugt, das die Antriebseinrichtung des mobilen Objektes steuert, 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 (C) gedrückt wird.