DE2425390C3

DE2425390C3 - Steuerung für die Bewegung von Arbeitsgliedern

Info

Publication number: DE2425390C3
Application number: DE19742425390
Authority: DE
Inventors: Julius Dipl.-Ing. 4800 Bielefeld Bode; Hans-Ulrich 4985 Kirchlengern Mueller; Klaus 4811 Leopoldshoehe Nuesse
Original assignee: WESERHUETTE AG 4970 BAD OEYNHAUSEN
Current assignee: PHB WESERHUETTE AG 5000 KOELN DE
Priority date: 1974-05-25
Filing date: 1974-05-25
Publication date: 1980-04-17
Also published as: DE2425390B2; DE2425390A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für Manipulatoren, Bagger, Auslegerkrane und Schreitwerke, wie im Oberbegriff des Anspruches I im einzelnen dargelegt. Derartige Steuerungen sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt.

Aus der DE-OS 20 12 858 ist z. B. eine Steuerung für Manipulatoren bekannt, die Mittel aufweist, um die Bewegungen von gelenkig oder drehbar miteinander verbundenen starren bzw. längenveränderlichen Arbeitsgliedern derart zu regeln, daß die maximalen, für das Gerät verträglichen Beschleunigungen und Verzögerungen nicht überschritten werden.

Aus »Werkstattstechnik, Zeitschrift für industrielle Fertigung« 61 (1971) Nr. 2, Seiten 75 bis 79, ist es bekannt, bei Nachformsystemen die Posilionsregelabweichungen als Sollwerte für die Geschwindigkeiten der Verstellglieder zu verarbeiten.

Der Nachteil der bekannten Steuerungen dieser Art ist. daß der Bedienende kein Gefühl für die Voreilung der Sollwerte gegenüber den Istwerten hat. Deshalb ist nicht gewährleistet, daß sich die Arbeitsglieder auf den vorgegebenen Bahnen bewegen, weil nicht sichergestellt ist, daß die Verstellgeschwindigkeiten den möglichen Arbeitsgeschwindigkeiten entsprechen. Die Nachvollziehung eines vorgegebenen Bewegungsablaufes ist nämlich nur dann gegeben, wenn die Änderung der vorgegebenen Werte nicht schneller erfolgt, als von den Arbeitsgliedern nachvollzogen werden kann

Es wird zwar durch die bekannten Einrichtungen die Endstellung eines für die Arbeitsglieder vorgegebenen

ίο Bewegungsablaufes zumindest in etwa erreicht, aber nicht unbedingt auf dem vorgegebenen Wege.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Steuerungen so weiter zu entwickeln, daß die Bewegungen der Arbeitsglieder bei Geräten der genannten Art mit den vorgegebenen Bewegungen übereinstimmen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst
Wenn von den Regelabweichungen gesteuerte Anpassungsgiieder auf die Verstellgeschwindigkeiten begrenzend einwirken, und die maximale Voreilung der Sollwerte gegenüber den Istwerten auf ein einstellbares Maß begrenzt wird, wird erreicht, daß die Bewegungsabläufe mit den vorgegebenen Bewegungen zwangswei-

se in Übereinstimmung gebracht werden, so daß mit beliebiger, durch die Regeltechnik bedingter Annäherung, die vorgegebenen Bahnen eingehalten werden.

Durch die Anpassungsglieder bekommt der Bedienende ein Maß für die Voreilung der Soll-Wert-Geber

jo gegenüber dem Ist-Zustand der Arbeitsglieder. Außerdem ist gewährleistet, daß durch die Begrenzung der Voreilung der Sollwerte gegenüber den Istwerten vorgegebene Bahnen mit beliebiger Annäherung nachvollzogen werden können.

r, Zur Begrenzung der Verstellgeschwindigkeiten ist

u. a. vorgesehen, daß als Anpassungsglieder Bremsen angeordnet sind, die auf die Soll-VVert-Geber einwirken.

Die mit der Erfindung ergehen Vorteile bestehen

insbesondere darin, daß die Geschwindigkeit der Arbeitsgeräte proportional der Regelabweichung (Voreilung) ist, die aufgrund einer Anpassung begrenzt wird. Durch das Anpassungsglied hat der Bedienende ein Maß für die Voreilung des Soll-Wert-Gebers gegenüber dem Arbeitsgerät. Außerdem wird gewährleistet, daß

j-, durch die Begrenzung der Voreilung des Sollwertes gegenüber dem Istwert vorgegebene Bahnen mit beliebiger Annäherung nachvollzogen werden können. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 bis 4 an dem Fall eines Hydraulikbaggers beschrieben.

■30 Es zeigen:

Fig. 1 Ansteuerung des Stielzylinders mit Soll-/Istwert-Vergleichsschaltung.

Die Sollwertgabe geschieht durch Potentiometer 2 (2a bis 2c), die an den Drehpunkten der kinematischer!

-,<; Nachbildung der Arbeitsglieder ta und \b angebracht sind. Die Istwertgabe geschieht durch Potentiometer 3 (3a bis ic), die an den Drehpunkten der Arbeitsglieder 4a und 4b befestigt sind. Die Betätigung der kinematischen Nachbildung erfolgt mittels eines am

(,o Anlenkpunkt 5 gelagerten Drehgriffes. Die Drehachsen der Potentiometer 2 dienen als Gelenkwellen der Nachbildung la und ib. Die Drehachsen der Potentiometer 3 sind starr mit den Gelenkwellen der Arbeitsglieder verbunden. Ein Verkleinern des Winkels

_h-, la, \b an der Nachbildung hat eine Vergrößerung des Widerstandes des Potentiometers 2b zur Folge, und es fließt ein Differenzstrom durch Verstärker 7a. Der verstärkte Differenzstrom bewirkt eine Verstellung des

Regelventils 8a und somit auch eine Verstellung des 4/2 Wegeventils 9 so, daß ßund P verbunden wird. Dieses hat zur Folge, daß öl in die Bodenseite des Zylinders 10 gedruckt wird und der Stiel 4a sich nach unten bewegt. Durch Bewegen des Stiels nach unten vergrößert sich auch der Widerstand des Potentiometers 3/>. Sind Widerstand von 2b und 3b gleich, ist der Differenzstrom gleich Null, und der Regelmagnet Ha fällt ab, was bedeutet, daß das Wegeventil 9 in seine Nullstellung zurückgeht Die Höhe derSoll-/Istwert-Differenz ist ein Maß für den Hub des Ventils 9. Steigt die Differenz über ein bestimmtes Maß an, d.h. eilt die Änderung des Winkels la, 16 der Nachbildung dem Winkel 4a, 4b der Arbeitsglieder zu weit vor, spricht der Regelmagnet 126 an und bremst die weitere Versteilung des Winkels la, \b der Nachbildung entsprechend der Höhe der Differenz. Das bedeutet, je größer die Voreilung ist, um so schwerer wird der Winkel la, \b zu verstellen sein. Überschreitet die Voreilung einen festgelegten Winkel, wird eine weitere Verstellung so lange verhindert bis sich dieser Winkel wieder verkleinert hat.

Wird der Winkel la, \b vergrößert, spricht der Verstärker Tb an und hat eine Druckbeaufschlagung der Stangenseite des Zylinders 10 zur Folge, was den Stiel 4a nach oben bewegt

Diese beispielsweise beschriebene Schaltung ist für alle drei Drehpunkte der Arbeitsglieder anzuwenden. Um ein ruckfreies Arbeiten des Gerätes zu gewährleisten, können zusätzlich Dämpfungsmittel zwecks Anpassung der Geschwindigkeitsveränderung z. B.

D-Glieder (sprechen nur bei -^- an), verwendet werden.

Fig.2 und 3 Führungsschienen mit Schlitten und Sollwertgeber.

Auf den Führungsschienen 16 gleitet die Führungsschiene 21 mittels Führungen 22. Die Drehachse des Potentiometer 2 ist in einem mit der Führung 23 fest verbundenen Flansch 24 drehbar gelagert Der Griff 6 ist auf die Drehachse des Potentiometer 2c geschraubt. Die durch einen Druckknopf im Griff 6 zu betätigende Sicherheitsraste 25 rastet in eine Lochplatte 26 ein, wenn der Griff 6 losgelassen wird.

F i g. 4 und 5 Sollwertgebergehäuse.

In dem Gehäuse 14 befinden sich der Sollwertgeber 15 und das Führungssystem 13. Die horizontalen Führungsschienen 16 sind an den Seitenwänden des Gehäuses 14 verschraubt. Als Deckplatte 17 wird ein Blech verwendet, an dem die Nachbildung la, \b im Fußpunkt 18 fest verschraubt wird.

Der Arbeitsbereich 19 der Arbeitsglieder 4a, Ab wird, bezogen cuf Punkt 18, aus der Deckplatte ausgeschnitten.

Im Bereich dieser Schablone 19 kann der Drehgriff 6 jetzt bewegt werden. Die Schlitze 20 dienen dazu, Schablonen für wiederkehrende Arbeitsabläufe anzuschrauben.

Fig.6 Regelkreis der Schaltung im Blockschaltbild dargestellt.

Istwert 27 und Sollwert 28 werden im Vergleichglied ίο 29 verglichen und je nach Richtung des Stromes auf Verstärker 30 oder 31 gegeben.

Der verstärkte Strom bewirkt

a) ein Verstellen des Regelmagneten 34 oder 33 und
. b) eine Beeinflussung der Verstellmöglichkeit des Sollwertes 28 durch das Dämpfungs- bzw. Anpassungsglied 32.

Spricht Regelmagnet 34 oder 33 an, wird das

dazugehörige Ventil 35 verstellt unc. reaufschlagt somit auch den z.yiinder 36, der wiederum ein Verändern des Istwertes 27 zur Folge hat Das Oder-Glied 37 deutet auf ein Wegeventil mit 2-Schaltstellungen hin.

Die Vorgabe der Arbeitsbewegungen mit oder ohne

Modellsteuerung kann mittels eines oder mehrerer Bedienungsgriffe erfolgen, von denen mindestens einer als Drehgriff ausgebildet und zur Betätigung eines zusätzlichen Arbeitswerkzeuges dienen kann.

Dabei kann es zweckmäßig sein, daß der bzw. die Griffe mit lösbaren Sperren zur Positionierung versejo hen sind.

Bei einer Steuerung mittels kinematischer Nachbildung wird es zur Vereinfachung der Bedienung zweckmäßig sein, den Bereich innerhalb dessen der Bedienungsgriffe geführt werden kann, durch eine Schablone zu begrenzen, wobei der Bereich durch die Bewegungsmöglichkeiten der Arbeitsglieder gegeben ist.

Bei der Modellsteuerung kann es weiterhin zweckmäßig sein, daß der Bedienungsgriff durch ein oder mthrere Führungsschlitten gehalten wird.

Falls sich bestimmte Bewegungsvorgänge in gleicher Weise immer wieder wiederholen, können diese durch weitere anzubringende Schablonen vorgegeben werden, die von Hand oder automatisch befahren werden können.

Es ist auch möglich, die Bewegungsabläufe bzw. die Schablone überhaupt zu programmieren.

Von besonderem Vorteil ist, daß das Modell und die Steuerung transportabel und von dem Standort des Arbeitsgerätes unabhängig sein können.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuerung für Manipulatoren, Bagger, Auslegerkrane und Schreitwerke mit gelenkig oder drehbar miteinander verbundenen starren bzw. längenveränderlichen Arbeitsgliedern, mit den Gelenk- bzw. Verschiebungspunkten zugeordneten Verstellorganen zum Bewegen der Arbeitsglieder, mit den Winkelwert zweier gelenkig miteinander verbundenen Arbeitsglieder anzeigenden Ist-Wert-Gebern und den jeweils den Ist-Wert-Gebern zugeordneten Soll-Wert-Gebern, wobei jeweils ein Ist-Wert und der zugehörige Soll-Wert in einer Vergleichsschaltung zusammengefaßt werden und die bestehende Regelabweichung über einen Signalverstärker die Ansteuerung des zugehörigen Verstellorganes mit die Regelabweichung verringernder bzw. beseitigender Tendenz bewirkt, wobei die Soll-Wert-Geber entweder unabhängig voneinander betätigt werden können, oder in den entsprechenden Gelenkpunkten einer kinematischen Nachbildung der Arbeitsglieder so angeordnet sind, daß die Arbeitsglieder die Bewegungsvorgänge der kinematischen Nachbildung nachvollziehen, dadurch gekennzeichnet, daß von den Regelabweichungen gesteuerte Anpassungsglieder (126/32) auf die Verstellgeschwindigkeiten der Soll-Wert-Geber (\al\bl2b) begrenzend einwirken und die maximalen Regelabweichungen uuf ein einstellbares Maß begrenzen, wobei die dem SigmlverstS ker (7a/7b—30/31) entnommenen Signale d°.r Regelabweichungen auf die mit dem Soll-Wert-Geber {2b) verbundenen Anpassungsglieder (\2b) einwirken und die Anpassungsglieder mit steigender Regelabweichung die mögliche Verstellgeschwindigkeit der Soll-Weri-Geber stärker begrenzen bzw. bei das eingestellte Maß überschreitender Regelabweichung die Bewegungsmöglichkeit des Soll-Wert-Gebers blockieren.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Anpassungsglieder Bremsen o. dgl. angeordnet sind, die auf die Soll-Wert-Geber wirken.