DE2850455C2 - Sicherheitsvorrichtung für einen im Raum bewegten gegliederten Arm - Google Patents

Sicherheitsvorrichtung für einen im Raum bewegten gegliederten Arm

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Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für einen im Raum bewegten, gegliederten Arm nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.
Eine derartige Sicherheitsvorrichtung ist aus der DE-OS 26 49 490 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sicherheitsvorrichtung der genannten Art derart weiterzubilden, daß für das die abgespeicherten Grenzen des Arbeitsraumes mit verschiedenen Geschwindigkeiten überschreitende Ende des Armes eine Grenze angebbar ist. die anzeigt, wie weit sich das Ende des Armes nach Überschreiten der abgespeicherten Grenzen jeweils noch bewegen kann, ohne daß die Gefahr von Beschädigungen besteht.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Eine bevorzugte und zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung geht ;ius dem Ansoruch 2 hervor.
Vorteilhafterweise besteht bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Anspruch 3 das Rechengerät aus einem Mikroprozessor.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugt gemäß Anspruch 4 das Rechengerät ein Betriabseinstellungssignal, das einen Betriebseinstellvorgang auslöst, wenn das Ende des Armes die Grenze des erweiterten Arbeitsraums überschreitet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung prüft die Winkelposition des Armes beispielsweise einmal in jeder Sekunde, vergleicht die Position des äußeren Endes des Armes mit den abgespeicherten Grenzen des Arbeitsraumes und liefert ein Warnsignal, wenn der Arm sich außerhalb der Grenzen des Arbeitsraumes befindet. Wenn sich das Ende des Armes weiter vom Arbeitsraum fortbewegt, ermittelt die Vorrichtung die Geschwindigkeit des Endes des Armes und setzt in Abhängigkeit davon die Grenze fest, bei welcher der Arm außer Betrieb gesetzt und/oder abgetrennt werden muß, damit Beschädigungen verhindert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch für mehrere Arme verwendet werden, wobei sie dann das Vorstehende für jeden einzelnen Arm gesondert ausführt.
Die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung ist zur Steuerung mehrerer 3chiffsladcarme geeignet, die unterschiedliche Längen und unterschiedliche Arbeitsräume aufweisen. Die Längen der einzelnen Arme und die Grenzen der verschiedenen Arbeitsräume können wie bei einem einzelnen Arm gespeichert werden, und die tatsächliche Position jedes Armes kann mit den entsprechenden gespeicherten Grenzen des Arbeilsraumes des betreffenden Armes verglichen werden, wobei ein y, Alarmsignal erzeugt werden kann, wenn irgendein Arm sich aus seinem Arbeitsraum herausbewegt.
Die Erfindung wird beispielhaft an Hand der Figuren in der folgenden Beschreibung ausführlich erläutert. Von den Figuren zeigt
F i g. 1 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht eines gelenkigen Armes für Flüssigkeiten, der an einer Mole befestigt ist. wobei in Phantomlinien der Arm in mehreren Betriebsstellungen dargestellt ist und der Arbeitsraum des Armes von der Seite gezeigt ist. F i g. 2 eine Draufsicht auf den Arm und den Arbeiüraum nach F i g. I in schematischer Darstellung.
Fig. J eine Seitenansicht des Armes nach F i g. 1 in schematischer Darstellung, wobei die Geometrie des Armes dargestellt ist, aus welcher die Lage des äußeren ■so Endes des Armes abgeleitet werden kann.
Fig. 4 eine Draufsicht auf den Arm nach Fig. 1 in srhematischer Darstellung, in welcher die Geometrie des Armes in einer horizontalen Ebene dargestellt ist.
F i g. 5 ein grundlegendes Blockschaltbild, welches die Alarmschaltung für den Arm wiedergibt,
F i g. 6A und 6B ein Blockschaltbild eines Mikrorechners, welcher dazu benutzt wird, die verschiedenen Positionen des Endes des Armes zu berechnen und diese Positionen mit den Sicherheitsgrenzen zu vergleichen. M) welche in dem Speicher des Mikrorechners abgespeichert sind,
Fi g. bC ein Blockschaltbild einer elektronischen Einrichtung zum Abtasten der Lage des inneren und äußeren Gliedes,
t>ri F i g. 7 eine schcmalische dreidimensionale Darstellung des Armes nach F i g. I und 2. wobei die Lage des äußeren Endes des Armes bezüglich der verschiedenen ablasibiimi Winkel dargestellt ist.
Fig.8 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen Armgeschwindigkeit und der Lage der Grenzen des erweiterten Arbeitsraumes,
Fig.9 bis 13 Flußdiagramme, die zum Verständnis der Arbeitsweise des Mikrorechners dienen, und
Fig. 14 eine perspektivische Darstellung eines Teils eines Arms, der mit einer anderen Ausführungsform eines Abtastvorrichtungssystems zum Abtasten der Lage des ersten und zweiten Gliedes des Armes ausgerüstet ist.
In den F i g. 1 bis 4 ist ein gelenkiger Arm dargestellt, der ein inneres erstes Glied 10 enthält, das bei 12 mit einer Steigleitung oder einer anderen festen Leitung 14 verbunden und um eine horizontale Achse drehbar ist. Der gelenkige Arm enthält auch ein äußeres zweites Glied 15, das mit dem ersten Glied 10 verbunden und um eine weitere horizontale Achse 17 drehbar ist sowie eine das äußere Ende 18 des Armes bildende Verbindungsvorrichtung, beispielsweise ein Rohrflansch oder eine Kupplung, am äußeren Ende des zweiten Gliedes 15. die zum Verbinden des Armes mit einem Tankerverteiler vorgesehen ist. Am inneren Ende des zweiten Gl;edes 15 ist eine Seilscheibe 19a fest angebracht, die um die horizontale Achse 17 am äußeren Ende des ersten Gliedes 10 drehbar ist. Die Seilscheibe 19a ist durch ein Paar Seile 20a, 206 mit einer inneren Seilscheibe 196 verbunden, die um die horizontale Achse 12 am oberen Ende der Steigleitung 14 drehbar ist. Die innere Seilscheibe 196 kann um die horizontale Achse 12 durch eine nicht dargestellte Vorrichtung gedreht werden, die üblicherweise zum Heben und Absenken des äußeren Endes des zweiten Gliedes 15 benutzt wird. Ein mit dem ersten Glied 10 verbundenes Gegengewicht 22 gleicht das Gewicht des Armes aus oder vermindert es erheblich. Der ganze Arm ist auf einer Mole 23 montiert, die mit einem nachgiebigen Fender 24 versehen ist.
Der mittlere Wasserspiegel ist in der F i g. 1 durch die horizontale durchgezogene Linie 26 dargestellt und die Hoch- bzw. Niedrigwasserlinien durch die strichpunktierten Linier 26a bzw. 266 ober- bzw. unterhalb der Linie 26.
Die Anlage ist so konstruiert, daß sie einer Vielfalt von Tankern und Tankerbewegungen während des Ladevorganges angepaßt ist. Der Arbeitsraum des Armes ist nach F i g. 1 und 2 durch die vertikalen Ebenen 27,28, 29 und 30 scwie durch die horizontalen Ebenen 33, 34 begrenzt. Mit einem Mikrorechner, der das Rechengerät 41 enthält, kann ein Arbeitsraum mit beliebigem Umriß festgelegt werden und die tatsächliche Armstellung kann mit einem solchen Arbeitsraum verglichen werden. Dazu müssen lediglich die Koordinatenwerte der Grenzer: eines solchen Arbeitsraumes im Speicher des Mikrorechners gespeichert und die tatsächlichen Armstellungen damit verglichen werden. Gekrümmte Arbeitsräume können durch kurze ebene Flächenstücke gut approximiert werden.
Nach den F i g. 1 und 2 ist die Bewegungsfreiheit zwischen den Ebenen 27 und 28 in der horizontalen Richtung von der Mole 23 weg erklärt durch einen Bereich L 1, welcher die Veränderung des Abstandes zwischen dem Verteiler und der Reling verschiedener Tanker repräsentiert, und einen Bereich L 2, welcher die zulässige Bewegung eines Tankers zur Mole 23 hin oder von dieser fort darstellt.
Die Bewegungsfreiheit zwischen den Ebenen 33 und 34 in der vertikalen Richtung (F i g. 1) ist erklärt durch Veränderungen des Wasserspiegels 26. Veränderungen in der Höhe des Tankers und Veränderungen der 1 lohe eines Tankervcrteilers über dem Wasserspiegel 26 beim Laden des Tankers. Die Bewegungsfreiheit zwischen den Ebenen 29 und 30 (F i g. 2) ist erklärt durch zulässige Bewegungen des Tankers parallel zur Mole 23. Um die-
se Bewegungen auszugleichen, muß es für das äußere Ende 18 des Armes möglich sein, einen irgendwo innerhalb des durch die vertikalen Ebenen 27, 28, 29 und 30 und die horizontalen Ebenen 33 und 34 bestimmten dreidimensionalen Arbeilsraumes angeordneten Verteiler zu erreichen.
Die Phaniomdarstellungen des Armes in Fig. 1 zeigen die Orientierung der Glieder 10 und 15, wenn der Arm in einer vertikalen Ebene durch die Steigleitung 14 und senkrecht zur Molenkante angeordnet ist und wenn das äußere Ende 18 des Armes in jeder der vier Ecken des durch die Ebenen 27, 28, 33 und 34 bestimmten Rechteckes sich befindet. Wenn angezeigt werden soll, wann sich das Ende 18 des Armes aus dem Arbeitsraum, beispielsweise über die Ebene 28 hinausbewegt, ist es notwendig, btide in Fig.3 gezeigten Winkel £·und dzu überwachen. Würde nur einer dieser W.-ikel überwacht, wäre es nicht möglich, die Ebene 28 festzulegen und zu bestimmen, wann sich das Ende 18 des Armes über sie hinausbewegt. Wie es leicht einleuchtend sein dürfte, wächst, wenn der Arm mit dem Tankerverteiler verbunden ist, d.- Belastung am Verteiler, wenn die Verbindungsvorrichtung sich von der Mole 23 wegbewegt.
Fig. 2 zeigt die horizontalen Orientierungen der Glieder 10 und 15, wenn sich das Ende 18 des Armes jeweils in einer Schnittlinie zwischen den ebenen 27,28, 29 und 30 befindet. Wenn sich beispielsweise das Ende 18 des Armes in der Schnittlinie zwischen den Ebenen 28 und 30 befindet, würde jede Zunahme des Drehwinkels fm F i g. 2 ohne eine Kontraktion des Armes dessen Ende 18 über die Ebene 30 hinausnehmen. Obwohl die vertikalen Belastungskomponenten am Tankerverteiler außerhalb der Ebene 30 nicht größer wären als bei der Schnittlinie zwischen den Ebenen 28 und 30, würde die seitliche Belastungskomponente parallel zur vertikalen Oberfläche der Mole 23 größer und deshalb wäre die totale Kombination der Belastungen nicht akzeptabel. Da der Tankerverteiler in Richtung Tankerreling schaut, erzeugt diese seitliche Belastungskomponente eine Scherkraft und ein Biegemoment, welche den Verteiler beschädigen können.
Um anzuzeigen, wann sich das Ende 18 außerhalb des durch die Ebenen 27, 28, 29, 30, 33 und 34 festgelegten dreidimensionalen Arbeitsraumes bewegt, sind Abtastvorrichtungen PI, P2, P3 vorgesehen, zur Überwachung eines Winkels c/(Fig. 3 und 7), der die vertikale Orientierung des ersten Gliedes 10 relativ zur Steigleitung 14 anzeigt, zur Überwachung eines Winkels g, der die vertikale Orientierung des zweiten Gliedes 15 relativ zur Steigleitung 14 anzeigt und zur Überwachung des Drehwinkels f(¥ i g. 2 und 7). Die Abtastvorrichtungen Pl, P2. P3 können eine Vielzahl von Wandlern enthalten: beispielsweise können Potentiometer, absolute Schiebecodierer oder andere bekannte Vorrichtungen zur Erzeugung analoger Ausgangssignale benutzt werden, um die Winkel d, g und /"abzufühlen. Die Winkel dund £ können auch durch Abtastvorrichtungen P1, Pl in Form von Pendelpotentiometern erhal'.sn werden, welche an die Glieder 10 bzw. 15 (F i g. 3) montiert sind. Als Pendelpotentiometer kann das von der Firma
b5 Humphrey Inc, San D,ego, Kalifornien hergestellte Modell CP 17-ObOl -1 verwendet werden.
Da die Seilscheiben 19a und 196 in einer festen Relation zur Stellung des zweiten Gliedes 15 positioniert
sind, kann das äußere Potentiometer Pl an der Seilrolle 196 bei Position P2' (Fi g. 3) montiert sein, wo es Hohenwinkelablesungen erzeugt, die mit den Ablesungen identisch sind, die von einem Potentiometer erhalten werden, das am äußeren Glied befestigt ist. Die elektrische Verdrahtung kann vereinfacht werden, wenn das Potentiometer an der Seilrolle 19b befestigt ist. Das Potentiometer P 1 kann, wenn gewünscht, am Gegengewicht 22 befestigt werden, um den Höhenwinkel des Gegengewichts und des ersten Gliedes 10 zu erhalten. Der Drehwinkel f wird durch eine Abtastvorrichtung P3 in Form eines Richtungspotentiometcrs oder eines Winkelcodierers erhalten, die zwischen der Steigleitung
14 und dem ersten Glied 10 angeordnet ist. Als Winkelcodierer kann das von der genannten Firma hergestellte Modell CP 17-0646-1 verwendet werden.
Die Analogsignale, welche von den verschiedenen Abtastvorrichtungen P1, P2, P3 erhalten werden, werden in digitale Signs'c umgewandelt, die von dem M; krorechner zur Berechnung der genauen räumlichen Position des äußeren Endes 18 des Armes benutzt werden können. Die Grenzen des Arbeitsraumes, die durch die Ebenen 27, 28, 29,30,33 und 34 bestimmt sind, sind im Speicher des Mikrorechners abgespeichert und diese Grenzen werden fortlaufend mit der tatsächlichen Position des Endes 18 des Armes verglichen. Wenn die tatsächliche Position des Endes 18 des Armes eine der Grenzen des Arbeitsraumes erreicht, liefert der Mikrorechner ein Warnsignal an eine Alarmvorrichtung. Wenn das Ende 18 fortfährt, sich vom Arbeitsraum fortzubewegen, liefen der Mikrorechner ein Betriebseinstellungssignal, welches ein Warnsignal an den Abnehmer auf dem Tanker und an die Bedienungsperson des Armes liefert, so daß die Kraftstoffpumpen abgeschaltet, die Sicherheitsventile geschlossen und das Ende 18 des Armes vom Tankerverteiler abgetrennt werden kann. Das BetriebseinsteUungssignal kann auch dazu benutzt werden, die Pumpen abzuschalten und den Arm außer Betrieb zu setzen. Der Abstand, in dem sich das Ende 18 des Armes außerhalb des Arbeitsraumes bewegt, bevor das Warnsignal erzeugt wird und der Arm außer Betrieb gesetzt ist, wird durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit welcher das Ende 18 des Armes seine Position wechselt.
Zusätzlich zu den zu messenden Winkelwerten müssen die Längen des ersten und zweiten Gliedes 10 und
15 des Armes dazu benutzt werden, die räumliche Position des äußeren Endes 18 des Armes zu berechnen. Diese Längen, die einen Wert A bzw. B haben, sind in dem Speicherteil des Mikrorechners abgespeichert, welcher die Berechnungen ausführt. Die verschiedenen benutzten Winkel und Längen sind in den F i g. 3 und 7 gezeigt, wobei die F i g. 7 eine schematische Darstellung eines der Schiffsladearme ist und in dreidimensionaler Geometrie die Lage des inneren und äußeren Gliedes bezüglich der verschiedenen Winkel d, e, f. die von den Abtastvorrichtungen Pl. P2, P3 gemessen werden können, veranschaulicht. F i g. 7 zeigt auch die Lage dieser Winkel und die Koordinatenwerte X. Y. Zder Glieder relativ zur X-, Y- und Z-Richtung im Raum, welche von den Signalen aus den Abtastvorrichtungen berechnet werden können.
Die Lage des äußeren Endes 18 des Armes wird in zwei Schritten berechnet. Zuerst wird die Lage des Endes 18 in der Ebene des Armes berechnet, wobei der Ursprung O des Koordinatenkrcuzes in die höchste Stelle der Steigleitung gelegt ist und wobei ein Punkt erhalten wird, der die polaren Koordinatenwerte Vn. Zn als Lage des Endes 18 des Armes besitzt. Die Lage des Endes 18 wird errechnet, indem die folgenden Beziehungen benutzt werden:
Vn = A sin d + Bs'mg
Zn = A cos d + B cos g
Dann wird die Lage des Endes 18 auf die A"-. V-, Z-Achse projiziert, wobei die rechtwinkligen Koordinaten der Lage des Endes 18 durch Benutzung der folgenden Beziehungen berechnet werden kann:
X Y Z
Vnsin F Vn cos f Zn
Die Koordinatenwerte X. Y und Z werden berechnet und als Istwerte mit den Koordinatenwerten der Gren-7c?t des ArbcitsrSuiTtSs verglichen, und ein Alärrn prtnnt wenn eine Grenze überschritten wird.
Wenn sich das Ende 18 des Armes aus dem Arbeitsraum um einen vorgegebenen Betrag herausbewegt, wird ein Betriebseinstellungsvorgang ausgelöst, um eine Beschädigung des Armes und/oder des Tankervcrteilers zu verhindern. Der Abstand vom Arbeitsraum, bei welchem der Abstellvorgang ausgelöst wird, wird durch die Geschwindigkeit des Endes 18 des Armes bestimmt. Die Lage dt: Grenzen des Arbeitsraumes kann auch von der Geschwindigkeit des Endes 18 des Armes abhängig
jo gemacht werden. Es kann eine innere Grenze festgelegt und im Speicher des Mikrorechners abgespeichert werden, wobei ein Warnsignal abgegeben wird, wenn das mit maximaler Geschwindigkeit sich bewegende Ende 18 des Armes die innere Grenze erreicht. Wenn sich das
J5 Ende 18 des Armes mit einer Geschwindigkeit kleiner als das Maximum bewegt, liefert eine im Speicher abgespeicherte Wertetabelle einen Zusatzwert, der zur inneren Grenze hinzuzufügen ist. Diese Ablesetabelle ähnelt der graphischen Darstellung nach Fig.8 und wird in Verbindung mit den Grenzen in der oben diskutierten Weise benutzt.
Die Anzahl der Schritte beim Betriebscinstellungsvorgang und die Handlungen, die bei jedem dieser Schritte auszuführen sind, können anwenderbedingt variiercn. In einigen Fällen kann der Abstellvorgang nur darin bestehen, ein Betriebseinstellungssignal an den Anwender zu liefern, während in anderen Fällen ein differenzierteres Verfahren erforderlich ist. In jedem Fall kann der Mikrorechner so programmiert werden, daß ^.r ein gewünschtes Signal oder eine Folge von Signalen an den Anwender liefert. Einzelheiten da, Mikrorechners, welcher diese Operationen durchführt, werden im einzelnen unten beschrieben.
F i g. 5 stellt ein Blockschaltbild der Grundschaltung des programmierbaren Alarmsystems für die Arme dar. Einzelheiten des Schaltkreises können aus den F i g. 6A und 6B entnommen werden, wobei Fig.6A den Rechnerabschnitt der Schaltung und F i g. 6B den Eingangs-Ausgangs- und Analog/Digital-Wandler-Abschnitt des Schaltkreises enthält. Die Leitungen in den F i g. 5, 6A und 6B stellen einzelne Drähte dar, wenn diese Leitungen Ecken aufweisen, und Kabel mit einer Vielzahl von Drähten, wenn sie Rundungen aufweisen.
In der hier schematisch dargestellten Ausführungsform speichert ein Programmspeicher 37 (Fig.5. 6A) die Länge eines jeden der Glieder 10, 15, die A'-. V-, Z-Koordinatenwerte aller Grenzen des Arbeitsraumes für das Ende 18 des Armes und auch ein durch das
Rechengerät 41 auszuführendes Programm. Mehrere Winkelabtasivorrichtungen P\ bis PN (F i g. 5, 6B) liefern Höhen- und Winkeltnforniation an das Rechengerät 41 (F i g. 5, 6A) in F'orin eines Mikroprozessors, welcher diese Information in einem Datenspeicher 42 speichert, und mehrere Status-Eingangsschalter 38 liefern .Statusdaten, die in den Datenspeicher 42 einzugehen sind.
Der Mikroprozessor 41 enthält einen kleinen Aufzeichnungsspeicher, welcher dazu benutzt werden kann, zu verarbeitende Daten vorübergehend zj speichern, einen Akkumulator, welcher die Operationen der Datenmanipulation ausführt und einen Programmzähler, welcher die Adressen der Schritte des Rechnerprogramms, das ausgeführt wird, speichert. Als Mikroprozessor 41 kann der von der Intel Corporation, Santa Clara, Kalifornien hergestellte Prozessor des Typs 8035 verwendet werden, von dem Einzelheiten aus dem »MCS-4S M|rrocornn|Jtcr User's Msnuäli'., !976 von Intel entnommen werden können.
Der Programmspeicher 37 kann ein programmierbarer Nur-Lesespeicher (PROM) sein. Eine Reihe von Instruktionen, welche das Programm und die Längen der Glieder enthalten, kann in den Programmspeicher 37 vom Hersteller des PROM's abgespeichert werden, oder der PROM kann durch einen PROM-Programmierer geladen werden. Der Inhalt des Programmspeichers 37 kann vom Mikroprozessor 41 nicht verändert werden. Der Speicherinhalt kann nur durch Entfernen des PROM's aus dem Schaltkreis nach F i g. 6A und Einführen dieselben in den PROM-Programmierer verändert werden, wo die Daten aus dem Speicher entfernt und neue Daten in den Speicher abgespeichert werden können. Als PROM kann der Speicher 2708 von Intel Corporation verwendet werden, der im Intel 1976 Data-Katalog beschrieben ist.
Die allgemeinen Speicherfelder des PROM 37. können aus Fig.9 entnommen werden. Relativ kleine Anteile des PROM's werden zum Abspeichern von Instruktionen zum Einleiten und Programmieren der Operation des Mikrorechners benutzt. Ein anderer Abschnitt wird zum Speichern einer Routine gebraucht, welche benutzt wird, wenn der Betrieb unterbrochen werden soil. Der größte Anteil des PROM's ist für das Programm reserviert, welches die verschiedenen Abtastvorrichtungen auf einem regulären Schema überwacht, die Positionen der Glieder 10, 15 berechnet und, wenn notwendig, ein Alarmsignal erzeugt und/oder ein selbsttätiges Einstellen und Abtrennen des Armes herbeiführt. Ein relativ kleines Diagnostikprogramm und Systemkonstanten, wie die Längen der Glieder 10, 15, sind ebenfalls im PROM abgespeichert. Die Einzelheiten der Benutzung des PROM-Inhalts werden im folgenden erläutert.
Eine Information, die im PROM 37 abgespeichert ist. wird durch Anlegen eines Speicheradressensignals an die Adreßeingänge AO-AiO wieder erhallen. Die niedrigwertigen 8 Bits der Adresse sind in einem 8-Bit selbsthaltenden Schalter 43 festgelegt und an die Eingänge AO-A 7 des PROM's angeschlossen, während die verbleibenden Bits der Adresse andauernd vom Mikroprozessor 41 versorgt werden und nicht festgelegt zu werden brauchen. Die niedrigwertigen 8 Bits an den Eingängen /1 bis /8 werden in dem selbsthaltenden Schalter 43 gespeichert, wenn vom Mikroprozessor 41 über die ALE-Leitung zum DS2-Eingang des selbsthaltenden Schalters 43 ein Auswerteimpuls geleitet wird. Diese Signale werden in dem selbsthaltenden Schalter 43 beibehalten und sind an den Ausgangsleitungen 0I-O8 des selbsthaltendcn Schalters 43 andauernd verfügbar. Als selbsthaltender Schalter kann der Schalter 8212 von Intel Corporation verwendet werden. Einzelheiten dieses selbsthallenden Schalters können dem
s vorstehend erwähnten MCS-48 Microcomputer User's Manual, 1976 von Intel Corporation entnommen werden.
Das Datenspeicher-Chip 42 kann einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RA M) enthalten, der diskrete adressierbarc Stellen aufweist, wovon jede einen Speicherplatz für ein Wort bildet. Das Wort kann für Daten stehen und kann spezifische Felder enthalten, die in verschiedenen Operationen brauchbar sind. Normalerweise, wenn der Prozessor Daten oder Instruktionen benötigt, erzeugt er einen Speicherzyklus und liefert eine Adresse an den Programmspeicher oder an den Datenspeicher. Die Daten oder Wörter, die bei den adressierten Stellen abgespeichert sind, werden aufeinanderfolgend ausgelesen und an den mikroprozcSSui 41 gegeben. Das Datenspeicher-Chip 42 enthält auch einen I/O-Verzweigungsabschnitt (Eingangs-Ausgangs-Verzweigungsabschnitt), welcher die Zahl der Eingangs/Ausgangs-Pforten, die dem Mikroprozessor 41 für die Benutzung zur Verfügung stehen, erhöht. Der I/O-Anteil des Chips 42 erzeugt Kontrollsignale für andere Teile der Rechnerschaltung. Ein solcher Datenspeicher und |/O-Verzweiger, der benutzt werden kann, ist der Speicher 8156, der von der vorstehend erwähnten Intel Corporation gefertigt wird.
Um die Anzahl der Ausgangsvorrichtungen, wie beispielsweise Alarmleuchten und Abstellvorrichtungen, welche vom Mikroprozessor 41 einzeln gesteuert werden können, zu erhöhen, ist ein I/O-Verzweiger 46 mit dem Mikroprozessor 41 verbunden. Der Verzweiger enthält einen 4-Bit-Eingangsanschiuß. welcher mit den entsprechenden Leitungen P20 bis P23 im Prozessor verbunden ist. Der I/O-Verzweiger 46 enthält insgesamt 16 EingangS'/Ausgangsleitungcn, welche dazu benutzt werden können, einzelne Signale zu oder von insgesamt 16 EingangS'/Ausgangsvorrichtungen zu führen. Der I/ O-Verzweiger 46 kann relativ große Werte von Ausgangsströmen an diese Ausgangsvorrichtungen liefern. Deshalb kann der I/O-Verzweiger 46 zusätzlich zu der Erhöhung der Anzahl von Anschlußgeräten, welche vom Mikroprozessor 41 gesteuert werden können, Geräte betreiben, welche Signalströme erfordern, die größer als der Strom sind, der direkt vom Mikroprozessor 41 erhältlich ist. Als I/O-Verzweiger kann der Verzweiger 8243 benutzt werden, der ebenfalls von der vorstehend erwähnten Intel Corporation gebaut wird. Einzelheiten des I/O-Verzweigers 8243 können dem bereits erwähnten MCS-48 Mikroprozessor User's Manual entnommen werden.
Signale von den Winkelabtastvorrichtungen Pl bis PN und aus der Versorgungsspannung 45 werden über eine Vielzahl von Eingangsleitungen auf einen Multiplex-Schalter 49 gegeben. Diese Signale werden einzeln durch den Multiplex-Schalter 49 geleitet und an einen Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 50 gegeben, welcher die Analogsignale in 8-Bit-Digitalsignale, die für den Mikroprozessor 41 geeignet sind, umwandelt. Der Multiplex-Schalter 49 enthält ein Paar Analogschalter 49a, 496 (Fig.6B), wovon jeder eine Anzahl von Eingangsleitungen und eine einzige Ausgangsleitung besitzt. Die Auswahl des Einganssignals, das auf die Ausgangsleitung zu leiten ist. wird durch Steuersignale bewerkstelligt, die auf die Auswahlsteuerleitungen A. B, C, D und / eines jeden der Anaiogschalter gegeben wer-
Z.U
den. Als Analogsehaltcr kann der Schalter CD 4067 BE von der RCA-Corporation verwendet werden, und Einzelheiten dieses Schalters können dem RCA CMOS Manual entnommen werden.
Der A/D-Wandler 50 enthält eine einzige Eingangsleitung, welche die Analogsignale erhält, und eine Anzahl von Ausgangsleitungen, welche entsprechende e-Bit-Binärsignr'e liefern. Der A/D-Wandler 50 beginnt den Wandlungsvorgang, wenn ein Signal an der IC- oder »Wandlungsbeginn«-Leitung erhalten wird. Während der Zeit, in der die Umwandlung gerade abläuft, erzeugt der A/D-Wandler 50 ein »Belegt«-Signal, welches zum Mikroprozessor 41 geleitet wird. Wenn das Belegt-Signal verschwindet, sendet der Mikroprozessor 41 ein Holsignal an einen Eingang eines UND-Gliedes is 71 (Fig.6A) und ein fl75-Signal (Ausgangsauswertcsignal) durch einen Inverter 72 an den anderen Eingang des UND-Gliedes 71. Diese Signale werden verknüpft, um ein O£-Signal (Ausgangsöffnungssignal) zu erzeugen, welches die binären Datensignal auf die Ausgänge B0-B7 des A/D-Wandlers 50 überträgt. Ein A/D-Wandler, welcher in der Erfindung benutzt werden kann, ist der Wandler 8703, der von der Teledyne Semiconductor Company, Mountain View, Kalifornien, hergestellt wird, und Einzelheiten dieses Wandlers können den Datenblättern entnommen werden, die von dieser Firma erhältlich sind.
Die Einzelheiten der Winkelabtastvorrichtungen, beispielsweise der Abtastvorrichtung Pl, können der Fig.6C entnommen werden. Die Abtastvorrichtung enthält ein Potentiometer, bei dem ein Ende 54 an eine positive Spannungsquelle, beispielsweise +12 Volt, angeschlossen ist und das andere Ende an eine Bezugsspannung. Ein Arm 55 ist längs des Potentiometers gleitend angeordnet, wobei die Lage des Arms durch die Stellung des ersten Gliedes 10 des Armes, an welches das Potentiometer angebracht ist. bestimmt wird. Die Spannung an einem Ausgangsanschluß 53 wird durch die Lage des Armes 55 bestimmt. Diese Spannung wird an den Mikroprozessor 41 gegeben, welcher den Spannungswert benutzt, um die Stellung des Ladearmgliedes, an welchem das Potentiometer befestigt ist, zu berechnen. Wenn die Spannung am Anschluß 54 des Potentiometers sich ändert, wird der Mikroprozessor 41 einen falschen Wert für die Position des ersten Gliedes 10 erhalten. Um dies zu vermeiden, wird die Spannung vom Anschluß 54 auf den Mikroprozessor 41 gegeben und mit einem Standardwert verglichen, so daß durch den Mikroprozessor 41 eine Korrektur errechnet werden kann, wenn der Wert der Versorgungsspannung beim Anschluß 54 sich ändern sollte und diese Korrektur oder Verbindung wird dazu benutzt, den Wert aus dem Anschluß 53 zu korrigieren.
Ein Signalpegeiregler 58 kann dazu benutzt werden, den Wert des Analogsignais am Eingang des A/D-Wandlers einzustellen und auf diese Weise jede Änderung in den Betriebseigenschaften der Schaltung nach den F i g. 6A, 6B und/oder Änderungen in der Versorgungsspannung auszugleichen. Diese Einsteilung wird gewöhnlich bald nachdem die Einschaltung eingeschaltet ist, durchgeführt, aber sie kann auch zu einem anderen Zeitpunkt durchgeführt werden. Die Einstellung wird durchgeführt, indem eine Spannung, beispielsweise + 12VoIt aus der Versorgungsspannungsquelle (Fig. 5. 6B) durch den Analogschalter 49a an det. Ein- ^ gang des A/D-Wandlers 50 angelegt und die Signalpegelsteuerung 58 eingestellt wird, bis der Prozessor ein vorhestimmtes Standardsignal erhält, beispielsweise
lauter binäre Einsen aus dem Wandler. Wenn das Signal aus dem A/D-Waidler 50 um einen vorbestimmten Betrag kleiner als der Standardwert ist, bewirkt der Mikroprozessor 41, daß der I/O-Abschnitt des Datenspeicher-Chips 42 ein Warnsignal zum Erregen einer Licht emittierenden Diode oder LED 59 erzeugt. Der Signalpegelrcgler 58 wird dann eingestellt, bis die LED 59 nicht mehr angeregt ist.
Als nächstes wird der Null- oder Massenbezugswert der Spannung bei einem Eingang des Analogschalters 496 an den Eingang des A/D-Wandlers 50 gegeben und in ein Digitalsignal umgewandelt, welches lauter binäre Nullen aufweisen sollte oder zumindest einen niedrigen Wert. Wenn das Signal aus dem A/D-Wandler 50 um einen vorbestimmten Betrag größer als der Null-Wert ist. bewirkt der Mikroprozessor 41, daß der Datenspeicher ein Warnsignal zum Anregen einer anderen LED 60 erzeugt. Der Signalpegelregler 58 kann eingestellt werden, bis LED 59 und zugleich LED 60 nicht mehr angeregt sind, um jede Änderung beim Betrieb der Schaltung nach F i g. 6A, 6B auszugleichen.
Der Mikrorechner enthält einen Kristall 64 (F i g. 6A), welcher dazu benutzt wird, den Takt und andere Synchronisationssignale zu erzeugen. Diese Syiichronisationssignale werden laufend von einem Zeitüberwacher 65 überwacht, welcher ein Warnsignal an der Ausgangsleitung 3 erzeugt, wenn Synchronisationssignale nicht mit der richtigen Frequenz erhalten werden. In der Erfindung erzeugen der Kristall 64 und der Mikroprozessor 41 Synchronisat'ionsimpulse mit einer Frequenz von einem pro Sekunde und tasten jeden der Sensoren ab, um einmal in der Sekunde Winkelablesungen zu erhalten. Die Synchronisationsimpulse werden auf den Zeitmesser 65 und den Transistor Q 1 gegeben, wobei die Zeit zwischen den Impulsen annähernd eine Sekunde beträgt. Während der Zeit zwischen den Impulsen fließt Strom aus einer Quelle mit dem Potential + V durch einen Widerstand Ri, um einen Kondensator CX mit der in Fig.6A dargestellten Polarität aufzuladen. Der Wert der Spannung am Kondensator C1 wird durch die Zeit bestimmt, in welcher der Kondensator geladen wird, welche gleich der Zeit zwischen den Impulsen ist. Zu jedem Zeitpunkt, bei dem ein positiver Synchronisationsimpuls auf die Basis des Transistors Q 1 gegeben wird, entlädt sich der Kondensator C1 durch den Transistor. Wenn sich jedoch der Kondensator für mehr als eine Sekunde lädt, wächst die Spannung am Kondensator C1 auf einen hohen Wert, wodurch bewirkt wird, daß der Zeitmesser 65 einen niedrigen Spannungswert an die Ausgangsleitung 3 liefert. Der niedrige Wert der Ausgangsspannung bei der Kathode einer LED 61 und die positive Spannung bei einem Anschluß 68 bewirken, daß die LED 61 angeregt wird und die Bedienungsperson warnt, daß der Mikroprozessor 41 nicht die richtigen Synchronisationsimpulse erzeugt Als Zeitmesser kann der Zeitmesser N E 555 benutzt werden, welcher von mehreren Herstellern erhältlich ist
Eine Anzahl von Schaltern Sl bis S 4 (Fig.6A) erzeugt Prüfsignale, um an verschiedenen Teilen des Mikrorechners und an den Abfühlgeräten diagnostische Prüfungen vorzunehmen. Diese Schalter werden in Verbindung mit einem Diagnoseprogramm benutzt, welches im PROM 37 abgespeichert ist. Der Prüfschalter S1 wird zum Prüfen des Versorgiiingsspannungswertes für das System und zum Einstellen des Signalausgangspegels des A/D-Wandlers 50 (Fig.6B) benutzt. Wenn der Prüfschalter S1 geschlossen ist wird die Spannung aus der Versorgungsspannungsquelle 45 an den Mikro-
prozessor 41 gelegt und der Signalpegelregler 58 eingestellt, wie es vorstehend beschrieben ist, um ein Standardsignal aus dem Ausgang des A/D-Wandlcrs 50 zu :rhalten.
Wenn der Prüfschalter 52 geschlossen wird, liefert ein Prüfprogramm im PROM 37 (Fi g. 6A) Prüfsignale an die Alarmleuchten A 1 bis .4/V(F i g. 6B). Diese Prüfsignale können nacheinander an die Alarmleuchten angelegt und von anderen gewünschten Kombinationen der Prüfsignale an verschiedene Alarmleuchten gefolgt werden. Der PROM 37 kann so programmiert werden, daß er jede beliebige, von der Bedienungsperson des Alarmsystems gewünschte Kombination von Prüfungen liefert.
Wenn der Prüfschalter 53 geschlossen wird, bewirk! ein Prüfprogramm im PROM 37, daß der Verzweiger 46 (Fig.5. 6B) Prüfsignale an die Einstellschaltkreise Dl bis DN liefert, wobei die gewünschte Kombination der Prüfsignale in das Prüfprogramm eingeschrieben ist. Wenn der Prüfschalter 54 geschlossen wird, prüft der Mikroprozessor 41 die Stellungen der Ereignisschalter 57 bis 514 (Fig.6B) und stellt den offenen oder geschlossenen Zustand eines jeden dieser Schalter an den Alarmleuchten Λ 1 bis AN dar.
Nun wird die Betriebsweise des Mikroprozessors 41 in Verbindung mit dem Schaltkreis nach den F i g. 6A, 6B. dem PROM-Speicherplan nach F i g. 9 und den Flußdiagrammen nach den F i g. 10 bis 13 beschrieben. Wenn zu Beginn Spannung an dem Mikroprozessor 41 nach F i g. 6A, 6B angelegt wird, oder wenn als Drucktaste ausgebildeter Rücksetzschalter R (F ι g. 6A) geschlossen wird, löscht der niedrige Spannungswert aus dem Mikroprozessor 41 oder aus dem Schalter R, der an die tücksetz-Leitungen des Mikroprozessors 41 und den erhalten, sendet der Mikroprozessor ein /C-Signal (Umwandlung.sbeginn-Signal) an den A/D-Wandler 50 (F i g. 0, 6Ii) und sendet Auswahlsignale durch den Speicher und I/O-Verzweiger 42 (F i g. 6Λ) an die Auswahlleitungen 27 bis 32 der Analogschalter 49,i, 49b. Die Auswahlsignale bewirken, daß eine der Abtastvornchtungen durch den Multiplex-Schalier 49 an die Eingangsleiiung des A/D-Wandlcrs gelegt wird. Der A/D-Wandler 50 antwortet auf das /C-Signal mit einem Bein setzt-Signal und startet den Prozeß zum Umwandeln des analogen Datensignals in ein 8-Bit-Bitiarsignal. Wenn die Umwandlung vollendet ist, verschwindet das Besetzt-Signal und der Mikroprozessor 41 richtet ein OE-Signal (Ausgangs-Bereitsignal) an den A/D-Wandler 50. Der A/D-Wandler 50 antwortet darauf, indem er die 8-Bit-Binärdatensignale an den Mikroprozessor 4* liefert, und der Mikroprozessor 41 speichert die Datensignale im Datenspeicher 42 (F i g. 5, 6A), um sie später bei der Berechnung der Armsiellung zn benutzen. Dieser Vorgang wird für jede der Abtastvorrichtungen wiederholt, wobei die ersten Datensignale von der Versorgungsspannungsquelle beim Beginn eines jeden Lesezyklus erhalten werden.
Der Wert der Versorgungsspannung aus dem Anschluß 54 (Fig.6B, 6C) wird vom Mikroprozessor 41 aufgefrischt und der Binärwert mit einem Binärwert verglichen, der dem Standardwert der Versorgungsspannung entspricht. Jede Veränderung von diesem Standardwert wird im Datenspeicher 42 gespeichert jo und vom Mikroprozessor 41 dazu benutzt, die Ablesungen aus jeder der Winkelabtastvorrichtungen Pl bis PN zu korrigieren. Nach F i g. 6C ändert sich bei einer Abweichung der Versorgungsspannung am Anschluß 54 vom Standardwert die Signalspannung am Sensoraus-
Speicher 42 angelegt wird, alle Daten aus dem Daten- 35 gangsanschluß 53 um einen entsprechenden Betrag und
speicher 42 und aus dem Notizspeicher des Mikroprozessors 41, setzt den Programmzähler des Mikroprozessors 41 auf Null und löscht den Programmzählerstapel. Ein Alarm-Ein-Schalter 55 wird dann geschlossen, um das Alarmsystem einzuschalten, so daß das Alarmgerät angeregt wird, wenn irgendeine der Verbindungsvorrichtungen in einem Satz von Armen sich aus den Betriebsssicherheitsgrenzen bewegt. Der Taktgenerator im Mikroprozessor 41 erzeugt könnte einen falschen Winkelwert anzeigen. Jedoch sichert die vom Mikroprozessor 41 erzeugte Korrektur, daß trotz Versorgungsspannungsänderungen die Winkel richtig berechnet werden.
Nachdem die richtigen Winkelwerte erhalten worden sind, erhält der Mikroprozessor 41 die Werte der Gliederlängen aus dem PROM 37 und richtige Winkelpositionsdaten aus dem Datenspeicher 42 wieder und fährt fort, die X-, Y- und Z-Positionen eines jeden der nrme
Taktimpulse, welche bewirken, daß der Mikroprozessor 45 zu berechnen. Die Einstellung eines jeden der Arme
sich durch die Programmfolge bewegt, wobei er mit dem Schritt $ 1 beginnt. Das Programm, welches im Programmspeicher 37 enthalten ist. wird zum Mikroprozessor 41 bewegt, indem der Mikroprozessor 41 einen Holbefehl über die Leitungen Wl bis W15 zum PROM 37 sendet. Der PROM sendet nacheinander und mit der Instruktion $ 1 beginnend die Programminstruktionen aus dem Programmspeicher an den Mikroprozessor, wo sie abgeführt werden.
Die Instruktionen im Programm rufen nach dem Mikroprozessor, um die Daten aufzufrischen und zu speichern, welche von den Schaltern 55 bis 514 (F i g. 6B), von der Versorgungsspannung 45 und von den Winkelabtastvorrichtungen P1 bis PN geliefert werde»-. Um
50
55 wird nacheinander mit den Sicherheitsgrenzen für den entsprechenden Arm verglichen. Wenn irgendein Arm außerhalb irgendeiner Grenze der entsprechenden Arbeitsräume ist, wird ein Alarmsignal an den Verzweiger 46 (F i g. 6B) gegeben, das bewirkt, daß das Horn Hund eine geeignete Alarmleuchte angeregt werden.
Wenn der Ladearm über eine Grenze des Arbeitsraumes hinausragt, nimmt der Mikroprozessor eine zusätzliche Ablesung an jeder der Abtastvorrichtungen vor, berechnet eine neue Armposition und benutzt die neue Armposition und die vorhergehende Armposition dazu, den Abstand zu berechnen, um den der Arm sich bewegt hat. Da Ablesungen in Intervallen von einer Sekunde genommen werden, ist der bewegte Abstand zwischen
diese Daten aufzufrischen, sendet der Mikroprozessor ω den Ablesungen auch die Geschwindigkeit des Arms im 41 ein Datenanforderungssignal und die Adresse von bewegten Abstand pro Sekunde. Der Mikroprozessor einer der Eingangssleilen in dem Mikroprozessor 41
aus, zu welcher die Daten zu senden sind. Wenn die
Daten von einem der Schalter 55 bis 514 erhalten werden sollen, wird das Signal von einer der Eingangsstellen 65
P10 bis P 23 (F i g. 6A) gesendet.
Um Daten von irgendeiner der Winkelabtastvorrichtungen P1 bis PN oder von der Spannungsquelle 45 zu vergleicht dann die Armgeschwindigkeit mit einer Datentabelle im PROM 37, um zu bestimmen, wie weit außerhalb der Sicherheitsgrenze der Arm herausstehen kann, bevor ein Einstellen ausgelöst wird. Ein Teil der Datentabelle im PROM 37 ist in graphischer Form in Fig.8 wiedergegeben. Wenn zum Beispiel die Geschwindigkeit des Armendes 8 χ 2,54 cm pro Sekunde
betragt kann der Arm sich 6 χ 30,48 cm von der Grenze nach außen erstrecken, bevor der Arm. eingestellt wird Solange sich der Arm außerhalb der Sicherheitsgrenze befindet, ertönt andauernd der Alarm H und die entsprechende Warnleuchte A 1 bis AN bleibt angeregt Die verschiedenen Schritte zum Ablesen der Abtastvorrichtungen, zum Berechnen der Positionen der Armglieder und zum Ertönen des Alarms können aus dem Flußdiagramm nach den F i g. 10 bis 12 entnommen werden.
Wie vorstehend festgestellt wurde, kann der Betriebseinstellvorgang anwenderseitig variiert werden. Beispielsweise kann ein solcher Vorgang folgendermaßen sein:
1. Erzeugung eines Schließkontrollsignals für den Anwender, das ihn anweist, die Kraftstoffpumpen durch brzeugung eines Schließsignals an den Einstellschaltkreis D1 nach F i g. 6B abzuschalten.
2. Der Anwender schließt Schalter S 7, um das Abschalten der Kraftstoffpumpen zu signalisieren.
3. Der geschlossene Schauer S 7 bewirkt daß der Mikrorechner das Hydrauliksystem anregt, so daß die Arme betätigt werden können.
4. Der Mikrorechner erzeugt ein Steuersignal, welches die Kugelventile am äußeren Ende eines jeden Arms schließt um zu verhindern, daß öl ausfließt
5. Beim Schließen des Kugelventils wird auch der Schalter 58 geschlossen, um dem Mikrorechner zu signalisieren, daß das Kugelventil geschlossen ist.
6. Der Mikrorechner erzeugt ein Steuersignal, welches die Kuppler an allen Armen öffnet
7. Eine Bedienungsperson bewegt alle Arme vom Tanker weg und in die eingezogene Position neben den Steigleitungen. Es ist auch möglich, den Mikrorechner so zu programmieren, daß die Arme in die gespeicherte Position durch Steuersignale aus dem Mikrorechner bewegt werden, so daß eine Steuerung durch die Bedienungsperson nicht erforderlich ist.
Mehrere dieser Schritte können durch Schließen anderer der Schalter S9 bis S14 überwacht werden. Wenn mehr Eingangszustand-Sehalter benötigt werden, können sie zum Schalter 38 hinzugefügt werden und zusätzliche I/O-Verzweiger 46 können mit dem Mikroprozessor verbunden werden, um zusätzliche Einstellschaltkreise zu steuern, wenn solche Schaltkreise benötigt werden.
Eine andere Ausführungsform des Winkelabtastvorrichtungssystems ist in der Fig. 14 veranschaulicht, wo alle Winkelabtastvorrichtungen in Form von Winkelcodierern an der Steigleitung 14 befestigt sind und wo nur der obere Teil der Steigleitung 14 und das innere Ende des ersten Gliedes 10 des Arms gezeigt sind. Alle übrigen Teile dieser Ausführungsform sind zur Ausführungsform, die in den Fig. 1 bis 13gezeigt ist.identisch. Die grundlegenden Einzelheiten der Mittel zur Befestigung des Arms an die Steigleitung 14 sind in der F i g. 14 gezeigt.
In der Ausführungsform nach Fig. 14 enthält das innere Ende des Gliedes 10 einen Rohrkrümmer 10a, welcher an ein Drehgelenk 75 geschweißt oder anderweitig damit verbunden ist Ein Flansch 75a des Gelenkes 75 ist am Rohrkrümmer 10a fixiert, wobei der Flansch 75a um das äußere Ende eines Rohrkrümmers 14a frei rotieren kann. Das untere Ende des Rohrkrümmers 14a ist drehbar mit dem oberen Ende der Steigleitung 14 durch ein Steigleitungsdrehgelenk 76 verbunden. Folglich dreht sich der Flansch 75a um die horizontale Achse 12, wenn das äußere Ende des ersten Gliedes 10 angehoben oder abgesenkt wird. Das Steigleitungsdrehgelenk 76 ist mit seiner Achse zur vertikalen Achse 13 fluchtend befestigt, so daß das untere Ende des Rohrkrümmers 14a um die Achse 13 drehbar ist Die Seilscheibe 19ö ist um die Achse 12 unabhängig von dem inneren Glied 10 und seinem Rohrkrümmer 10a drehbar befestigt
Ein Ende eines Codierer-Tragbügels 79 ist mit der ίο Seilscheibe 19f> verbunden und das andere Ende trägt einen Absolut-Winkelcodierer P2a, welcher koaxial zur horizontalen Achse 12 ausgerichtet ist Ein anderer Tragbügel 80, der am Flansch 75a befestigt ist trägt einen Absolutwinkelcodierer Pia, welcher ebenfalls koaxial zur Achse 12 ausgerichtet ist Ein dritter Tragbügel 81 erstreckt sich von seiner Befestigung am äußeren Teil des Steigleitungsdrehgelenks 76 nach oben und trägt einen Absolut-Winkelcodierer P 3a, welcher koaxial zur vertikalen Achse 13 der Steigleitung ausgerichtet ist Ein Magnetträger 82, der am Rohrkrümmer 14a befestigt ist trägt ein Paar Magnete S3, SSb, welche unmittelbar unterhalb und neben den Winkelcodierern P2a bzw. P la angeordnet sind. Ein anderer Magnetträger 83, in gleicher Weise an den Rohrkrümmer 14a des Steigrohres befestigt, trägt einen Magneten 85c, welcher neben dem Winkelcodierer P 3a angeordnet ist
Die Absolut-Winkelcodierer Pia, P2a, P3a und die Magnete 85a, 856, 85c arbeiten in der folgenden Weise. Ein innerer Ferritteil eines Winkelcodierers ist stets zum Magneten ausgerichtet welcher neben dem Winkelcodierer befestigt ist so daß, wenn der Winkelcodierer um eine Mittelachse gedreht wird, er ein Ausgangssignal erzeugt, welches für die Größe der Verdrehung aus einer festen Position repräsentativ ist. Wenn beispielsweise das innere erste Glied 10 (F i g. 14) des Armes waagerecht ausgerichtet ist, ist der innere Teil des Winkelcodierers Pia in einer »Null-Stellung« und erzeugt ein Signal, welches dieser Stellung entspricht Wenn das äußere Ende des ersten Gliedes 10 angehoben wird, drehen sich der Rohrkrümmer 10a, der Flansch 75a und der Winkelcodierer Pia, wie es dargestellt ist, im Uhrzeigersinn von links in F i g. 14, wodurch bewirkt wird, daß der Winkelcodierer ein Signal liefert, welches kontinuierlich die Lage des ersten Gliedes 10 angibt Solche Winkelcodierer sind von mehreren Herstellern erhältlich und es kann beispielsweise das Modell GCC-43-13H30 benutzt werden, das von Litton Industries, Chatsworth, Kalifornien, hergestellt wird.
Wenn die innere Seilscheibe 19i> (Fig. 3. 14) durch so nicht dargestellte Mittel gedreht wird, um das äußere Ende des zweiten Gliedes 15 (F i g. 3) anzuheben oder abzusenken, drehen sich der Bügel 79 und folglich der Winkelcodierer P 2a um die horizontale Achse 12, wodurch ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches der Lage des äußeren zweiten Gliedes 15 entspricht. Wenn der Arm in einer horizontalen Richtung um die vertikale Achse 13 (Fig.4, 14) gedreht wird (um die eigene Achse), dreht sich der Magnet 85c relativ zum Winkelcodierer P3a, wodurch bewirkt wird, daß der Winkelcodierer bo P 3a ein Signal erzeugt, welches der horizontalen Orientierung des inneren ersten Gliedes 10 und folglich des ganzen Armes entspricht.
Die vorstehend beschriebene Sicherheitsvorrichtung überprüft die Winkelposition eines jeden Armes einmal h5 in jeder Sekunde, vergleicht die Position des äußeren Endes eines jeden Armes mit jeder abgespeicherten Grenze des dreidimensionalen Arbeitsraumes und liefert ein Warnsignal, wenn irgendein Arm sich außerhalb
15
der abgespeicherten Grenzen befindet Wenn der Arm fortfährt, sich vom Arbeitsraum fortzubewegen, prüft die Vorrichtung die Geschwindigkeit des Armes außerhalb der Grenzen und bestimmt, wann der Arm außer Betrieb gesetzt und/oder abgetrennt werden muß. um Beschädigungen zu verhindern.
Die Sicherheitsvorrichtung kann auch dazu benutzt werden, eine Anzahl von Schiffsladearmen zu steuern, wovon jeder eine unterschiedliche Länge und ein unterschiedliches Volumen im Arbeitsraum aufweist. Die Längen dieser einzelnen Arme und die abgespeicherten Grenzen eines jeden Arbeitsraumes kann im PROM 37 gespeichert werden und die tatsächliche Position eines jeden Armes kann mit den entsprechenden abgespeicherten Grenzen für diesen besonderen Arm verglichen werden, und wenn irgendeiner der Arme sich aus irgendeiner der abgespeicherten Grenzen für diesen Arm herausbewegt, kann ein Alarmsignal erzeugt werden.
Hierzu 12 Blatt Zeichnungen
25
JO
35
55

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Sicherheitsvorrichtung für einen ein erstes und zweites Glied aufweisenden, im Raum bewegten Arm, dessen erstes Glied (10) an einem festen Träger drehbar befestigt ist. und dessen zweites Glied (15) drehbar mit dem ersten Glied (10) verbunden ist, mit einer ersten (Pi), einer zweiten (P2) und dritten Abtastvorrichtung (P 3) zum Abtasten dreier, die räumliche Orientierung der Glieder (10, 15) bestimmender Winkel (d, g. I), mit einem Rechengerät (41), welches aus den von den Abtastvorrichtungen (Pi, PI. P3) erfaßten Winkeln (d.g, f) Koordinatenwerte (X, Y. Z) der räumlichen lstposiiion eines Endes (18) des Armes ermittelt, mit einer in dem Rechengerät (41) enthaltenen Vergleichseinrichtung, welche die Koordinaten-Istwerte (X, Y, Z) des Endes (18) laufend mit in einer Speichereinrichtung (38) abgespeicherten Koo-.dinatenwerten der Grenzen (27,28,29, 30, 33, 34) eines vorgegebenen Arbeitsraumes vergleicht, und mit einer Alarmeinrichtung (H), welche ein Alarmsignal erzeugt, wenn der Vergleich der Koordinatenwerte ergibt, daß das Ende (18) des Armes die Grenzen des Arbeitsraumes überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechengerät (41) zusätzlich so ausgebildet ist, daß es die Geschwindigkeit des Endes (18) des Armes berechnet und so die Grenzen des Arbeitsraumes um einen von der Armgeschwindigkeit abhängigen Betrag erweitert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. da3 das Rechengerät (41) die Grenzen des Arbeitsraumes um einen zu;·' berechneten Arbeitsgeschwindigkeit umgekehrt propo. tionalen Betrag erweitert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Rechengerät (41) aus einem Mikroprozessor besteht.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechengerät (41) ein Betriebseinstellungssignal erzeugt, das einen Betriebseinstellvorgang auslöst, wenn das Ende (18)des Armes die Grenze des erweiterten Arbcitsraunis überschreitet.
DE2850455A 1977-11-21 1978-11-21 Sicherheitsvorrichtung für einen im Raum bewegten gegliederten Arm Expired DE2850455C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

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DE2850455A1 DE2850455A1 (de) 1979-07-12
DE2850455C2 true DE2850455C2 (de) 1984-05-24

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ID=25316945

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