DE68905385T2 - Automatische ladevorrichtung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine automatische Ladevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Heutzutage wird vielerorts, z.B. bei Elektrolyseanlagen, die Positionierung einer Ladung auf folgende Weise bewerkstelligt: Ein Kranbediener positioniert den Kran zuerst nach Sicht und danach präziser durch Handzeichen von unten stehenden Personen. Die letzte exakte Positionierung der Ladung wird dadurch erreicht, daß die frei in den Drahtseilen des Krans hängende Ladung oder das Lastteil durch Ziehen und Drücken der unten stehenden Person beim Herablassen in der horizontalen Ebene bewegt wird. Die Nachteile dieses Verfahrens sind die geringe Geschwindigkeit, mangelnde Genauigkeit, schwere und gefährliche physische Arbeit und ein hoher Bedarf an Arbeitern.
• Aus der DE-A 35 08 195 ist eine Einrichtung bekannt, bei der in der Zielposition mechanische Justierbolzen angeordnet sind, die eine präzise Positionierung bewerkstelligen, wenn die Greifanordnung abgesenkt wird. Diese Justierbolzen sind teuer, benötigen viel Platz und erlauben nicht im vernünftigen Rahmen eine größere Abweichung bei der Positionierung des Lastteils.
• In der Einrichtung gemäß dem obigen Dokument erfolgt die präzise Positionierbewegung auf Gleit- und Rollflächen, die auch die Ladung und die Greifeinrichtung tragen. Bei der Verwendung von Gleit- und Rollflächen ist es jedoch unmöglich, mit vernünftigen äußeren Abmessungen größere Trajektorien zu erzielen, und weiterhin bringt die Abstützung der Last bzw. Ladung eine starke Beanspruchung mit sich, die eine große Dimensionierung und einen hohen Wartungsaufwand erfordern, die diese Einrichtung teuer machen. Die Konstruktion für das Hebezeug des Lastteils bedingt eine beträchtlich größere Hebelast als die Last bzw. Ladung allein mit der Greifeinrichtung.
• In der Vorrichtung der FI-Patentanmeldung 87 02 85 ist in dem Lastteil eine feste Verbindung angeordnet, entlang der sich ein von dem Hebezeug getragener separater Rahmen entlang bewegt. In diesem Rahmen ist die Greifeinrichtung mit Spannschrauben aufgehängt und die Greifeinrichtung wird relativ zu dem Rahmen bewegt, um eine präzise Positionierung zu erzielen. Der separate Rahmen beaufschlagt das Hebezeug jedoch wiederum mit einer zusätzlichen Last. Die Spannschrauben sind bei der Abstützung der Ladung und Greifeinrichtung beteiligt und müssen daher wesentlich stärker ausgelegt werden. Wegen ihrer Lage sind die Spannschrauben kurz und wenn die Spannschrauben gekürzt werden, werden die Höhenänderungen und Neigungen, die durch Positionsbewegungen in Verbindung mit der Aufhängung der Spannschrauben verursacht werden, unannehmbar. In der Vorrichtung der FI-Patentanmeldung 87 02 85 wirken sich diese Höhenänderung und Neigung direkt auf die Greifeinrichtung und die Ladung aus und so bleiben die Positionswege wesentlich kürzer und das Lastteil muß mit einer wesentlich höheren Genauigkeit positioniert werden.
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine automatische Ladevorrichtung zu schaffen, die eine hohe Flexibilität aufweist, wobei die Belastung des Steuerrahmens und die Last des Hebezeugs des Lastteils reduziert ist.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.
• In der Ladevorrichtung gemäß der Erfindung ist die Greifeinrichtung in dem Hebezeug des Lastteils angeordnet.
• Somit ist zwischen der Ladung und dem Hebezeug kein Bewegungsteil in lateraler Richtung, wie z.B. eine Gleit- oder Rollfläche, angeordnet. Es verbleiben daher als Last des Hebezeugs des Lastteils lediglich die Ladung und die Greifeinrichtung.
• Gemäß der Erfindung ist in dem Kranwagen oder dergleichen des Lastteils, in dem auch das Hebezeug normalerweise angeordnet ist, ein Steuerrahmen mittels mindestens vier Tragegliedern aufgehängt. Die Trageglieder tragen lediglich das Gewicht des Steuerrahmens. Die Trageglieder sind vorzugsweise sehr lang, und daher kann der Steuerrahmen große Positionierungsbewegungen ausführen, ohne daß die Planheit oder die senkrechte Ausrichtung des Steuerrahmens nennenswert verändert wird. Weil zumindest vier Trageglieder vorgesehen sind, ist die Konstruktion auch dann steif, wenn Belastungen in lateraler Richtung auftreten, wie sie z.B. beim Beschleunigen oder Abbremsen des Lastteils verursacht werden. An den Enden der Trageglieder befinden sich eine Gelenkverbindung, so daß es für den Steuerrahmen möglich ist, im wesentlichen frei um seine Hauptposition bewegt zu werden. Weiterhin sind zwischen dem Steuerrahmen und dem Lastteil Aktuatoren bzw.
• Betätigungsglieder angeordnet, durch die der Steuerrahmen relativ zur Ladevorrichtung bewegt werden kann.
• In der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zwischen der Greifeinrichtung und dem Steuerrahmen Steuerteile angeordnet, die eine freie Auf- und Ab-Bewegung der Greifeinrichtung erlauben, jedoch dessen Bewegung in seitlicher Richtung mittels des Steuerrahmens festlegen. So bewegt sich die Greifeinrichtung in seitlicher Richtung mit dem Steuerrahmen und kann durch Übertragung der Bewegung des Steuerrahmens transferiert oder gedreht werden, für dessen Bewegung wiederum die Aktuatoren verwendet werden. Die Steuerung zwischen der Greifeinrichtung und dem Steuerrahmen wird vorzugsweise derart ausgebildet, daß sie Änderungen in der relativen Winkelstellung der beiden Teile zueinander erlaubt. In diesem Fall werden die bei kombinierten Transfer- und Drehbewegungen durch die Trageglieder verursachten Neigungen des Steuerrahmens nicht auf die Greifeinrichtung und die Ladung übertragen. Die Position der Greifeinrichtung kann auch, falls dies benötigt wird, eingestellt werden, z.B. durch Verändern der Länge der Trageglieder relativ zueinander. So kann z.B. der Einfluß des Lastteils oder Verwerfungen seiner Schienen als auch anderer Faktoren eliminiert werden, die die Position der Greifeinrichtung negativ beeinflussen.
• Erfindungsgemäß wird die Greifeinrichtung auf das Ziel im wesentlichen automatisch positioniert. In der Greifeinrichtung sind vorzugsweise zwei Positionsdetektoren angeordnet, die in einer Matrix eine Videokamera und eine Lichtquelle aufweisen. Wenn eine Drehbewegung der mit dem Steuerrahmen verbundenen Greifeinrichtung nicht benötigt wird, kann lediglich eine Kamera verwendet werden. Weil die Positionsdetektoren in der Greifanordnung angeordnet sind, spielen weder Toleranzen der Greifeinrichtung und des Steuerrahmens noch Toleranzen der dazwischen angeordneten Steuereinrichtung eine wesentliche Rolle für die erzielte Positioniergenauigkeit.
• In dem Positionsziel der Ladevorrichtung gemäß der Erfindung sind Positionszeichen vorgesehen, deren Lage relativ zur Lage der Positionsdetektoren für die Positionierung wichtig ist. Die Positionszeichen haben die Form herkömmlicher Figuren, wie Kreise, Ovale und/oder runde oder ovale Ringe. Die Positionszeichen sind vorzugsweise aus einem Material, wie einem für Verkehrszeichen verwendeten Reflexionsfilm hergestellt, der das Licht wesentlich besser als andere Materialien in der unmittelbaren Umgebung in seine Abstrahlrichtung zurück reflektiert. Wenn die Lichtquelle des Positionsdetektors ein Positionszeichen beleuchtet, wird das Licht von dem Zeichen mit einer hohen Intensität zu dem Detektor zurück reflektiert und der Detektor kann vorzugsweise so herunter geregelt werden, daß er in seinem Sichtbereich keine anderen Teile mehr sieht. In dem Bild des Positionsdetektors ist somit ein helles Zeichen vor einem dunklen Hintergrund vorhanden. Dieses Bild wird mittels eines Computers oder einer speziellen Elektronik ausgewertet, um die Position des Positionszeichens zu bestimmen. Die Auswertung des Bildes des Detektors wird derart durchgeführt, daß die Begrenzungslinie des Positionszeichens vorzugsweise in zumindest 20 Punkten identifiziert wird, und daß die Information aus dieser Identifizierung statistisch in einem Computer ausgewertet wird, wenn ein beträchtlicher Teil der Fläche und der Grenze des Zeichens zerstört oder mit Schmutz überdeckt ist, ohne daß in der Positionsmessung ein Fehler verursacht wird. Die statistische Bildauswertung bringt überdies den Vorteil, daß die Form des Zeichens identifiziert werden kann, wodurch eine Fläche mit einer anderen Form in dem Bild des Detektors keinen Fehler verursacht. Die Positionsmessung erfolgt vorzugsweise so schnell, daß aufgrund der Information aus der Positionsmessung die Aktuatoren des Steuerrahmens automatisch kontrolliert bzw. gesteuert werden können, so daß die Greifeinrichtung während des Anhebens und Absenkens der Ladung mit einer hinreichenden Genauigkeit über dem Ziel gehalten wird.
• Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung sind eine automatische Betriebsweise, eine hohe Präzision und Geschwindigkeit und insbesondere die Abkömmlichkeit einer mechanischen Leitkonstruktion und die sehr vorteilhaften großen Positionswege. Wenn beim Verwenden eines Positionsziels, wie z.B. in Elektrolyseanlagen, Hunderte von Positionszielen existieren und wenn die Ziele außerdem relativ dicht nebeneinander liegen, werden mechanische Leiteinrichtungen auf das Zielgebiet teuer. Zudem ist oft kein Raum für derartige Einrichtungen vorhanden. Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung ist wegen der Länge ihrer Trajektorien bzw. Positionswege geeignet für eine automatisch und präzise als auch für eine manuell und ungenau positionierende Ladevorrichtung. Die von dem Lastteil erwartete Positioniergenauigkeit liegt im Bereich zwischen +/- 150 bis +/- 200 mm. Dies stellt eine wesentlich leichter zu erfüllende Anforderung als in anderen bekannten Konstruktionen dar, die üblicherweise eine Positioniergenauigkeit des Lastteils von besser als +/- 50 mm erfordern.
• Nachfolgend ist die Erfindung detaillierter mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die eine schematische Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt.
• Gemäß der Zeichnung ist ein Steuerrahmen 3 mit Spannschrauben 2 an dem Lastteil 1 eines Krans befestigt. Die Spannschrauben 2 sind derart geformt, daß an beiden Enden der Spannschrauben Kugelgelenke 4,5 angeordnet sind, die eine im wesentlichen freie Bewegung des Steuerrahmens 3 bezüglich seiner Hauptposition sicherstellen. Zwischen dem Lastteil 1 und dem Steuerrahmen 3 sind Aktuatoren bzw. Betätigungsglieder 6 angeordnet, durch die der Steuerrahmen 3, falls nötig, relativ zur Ladevorrichtung 1 bewegt werden kann. Weiterhin ist an dem Steuerrahmen 3 eine Greifeinrichtung 8 derart angeordnet, daß die Greifeinrichtung 8 frei mittels Drahthebeseilen 9 auf und ab bewegt werden kann. Die Bewegung der Greifeinrichtung 8 in lateraler Richtung ist jedoch durch Führungselemente 7 ausgeschlossen.
• An der Greifeinrichtung 8 ist eine Positionskamera 10 angeordnet, deren Bilder von Positionszeichen 11 in einem Speicher eines Computers 12 gespeichert werden. Der Computer 12 analysiert die empfangenen Bilder und steuert aufgrund dieser Analyse die Aktuatoren 6 zum Bewegen des Steuerrahmens automatisch, so daß die Ladung in der Greifeinrichtung 8 präzise auf ein Zielgebiet positioniert werden kann.

Claims (4)

1. Automatische Ladevorrichtung für die Positionierung schwerer Ladungen, vorzugsweise von plattenförmigen Objekten, wie Anoden oder Kathoden in Elektrolysetanks, welche Ladevorrichtung ein Lastteil (1) zum Tragen der Ladung und eine Greifeinrichtung (8) zum Greifen der Ladung aufweist, wobei zwischen dem Lastteil (1) und der Greifeinrichtung (8) ein Steuerrahmen (3) zur Positionierung der Greifeinrichtung (8) angeordnet ist, gekennzeichnet durch

mindestens einen Positionsdetektor (10), dessen Ausgangssignal Informationen über die Position enthält, und

durch mindestens vier Trageglieder (2), die ausschließlich das Gewicht des Steuerrahmens (3) tragen, so daß auf der Basis der vom Positionsdetektor (10) erhaltenen Information die Positionierung der Greifeinrichtung (8) durch die Bewegung des Steuerrahmens (3) ausführbar ist.

2. Ladevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerrahmen (3) und die Greifeinrichtung (8) durch separate Trageglieder (2, 9) von dem Lastteil (1) getragen werden.

3. Ladevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsdetektoren (10) an der Greifeinrichtung (8) angeordnet sind.

4. Ladevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Positionsdetektoren (10) verbundene Computer (12) mit einer Betätigungsvorrichtung der Aktuatoren (6) zur Übertragung von Bewegungen auf den Steuerrahmen (3) verbunden ist, um die Greifeinrichtung (8) zu positionieren.