DE69420248T2

DE69420248T2 - Schlupfkorrekturlastgreifsystem

Info

Publication number: DE69420248T2
Application number: DE69420248T
Authority: DE
Inventors: Richard D. Seaberg; Jeffrey R. Skinner
Original assignee: Cascade Corp
Current assignee: Cascade Corp
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1994-12-01
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2014-12-02
Also published as: FI110603B; EP0664272A3; EP0664272A2; DE69420248D1; FI945803A; FI945803A0; JP2610117B2; US5417464A; AU7594594A; EP0664272B1; AU673288B2; JPH07196298A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lastklemmsystem zum Ergreifen einer Last zwischen einem wahlweise zu schließenden und zu öffnenden Paar lastangreifender Flächen und insbesondere auf eine derartige Klemmvorrichtung, welche den Griff der lastangreifenden Flächen als Antwort auf das Erfassen eines Schlupfes zwischen der Last und den Flächen automatisch erhöht.
Zahlreiche Arten von Systemen zum automatischen Ändern einer Greifkraft sind bislang für lasttransportierende Klemmvorrichtungen, seien sie elektrisch angetrieben oder hydraulisch angetrieben, vorgeschlagen worden. Diese früheren Systeme können allgemein wie folgt aufgeteilt werden:
(1) Systeme, welche das Auftreten eines Schlupfes erfassen und automatisch durch allmähliches Erhöhen der auf die Last wirkenden Greifkraft durch festgelegte Kraftanstiege automatisch reagiert, bis der erfaßte Schlupf aufhört;
(2) Systeme, welche die Greifkraft entweder in Abhängigkeit des erfaßten Gewichtes oder des Widerstandes zum Greifen der Last allmählich ohne Rücksicht darauf ändern, ob ein Schlupf tatsächlich auftritt oder nicht; und
(3) Systeme, welche eine Kombination von (1) und (2) ausführen.
Die ersterwähnte Kategorie, bei welcher die Greifkraft in festgelegten Schritten automatisch als Antwort auf einen erfaßten Schlupf allmählich erhöht wird, bis der Schlupf aufhört, ist das am weitesten verbreitete System. Der primäre Zweck solcher Systeme besteht darin, die minimale Greifkraft aufzubringen, welche zum Verhindern eines Schlupfes notwendig ist, um eine übermäßige Deformation oder andere Beschädigung der Last zu vermeiden. Das Problem ist jedoch, daß solche Systeme daran scheitern können, dieses Ziel zu erreichen, da eine bloße Schlupferfassung, gefolgt durch allmähliches Erhöhen in bezug auf die Greifkraft, bis der Schlupf letztlich aufhört, eine Zunahme in bezug auf den Griff liefert, welche viel zu langsam sein kann, um die Last in Abhängigkeit von der Anwendung an einem beträchtlichen Durchschlupfen und einem Erreichen eines bedeutenden Schlupfmomentes zu hindern. In einem solchen Fall ist möglicherweise eine übermäßig große Zunahme der Greifkraft, begleitet durch eine sich ergebende übermäßige Lastdeformation und eine Oberflächenbeschädigung an der Last, erforderlich, um dem Schlupfmoment entgegenzuwirken. Auf diesem Prinzip arbeitende Systeme sind in den folgenden Veröffentlichungen angegeben:
· Europäische Patentveröffentlichung 0443998A1, 28. August 1991;
· Japanische Patentveröffentlichung 48-35559, 25. Mai 1973;
· Japanische Patentveröffentlichung 48-36849, 31. Mai 1973;
· Japanische Patentveröffentlichung 52-33253, 14. März 1977;
· Japanische Patentveröffentlichung 53-44744, Ol. Dezember 1978;
· M. Ueda et al., "Sensors in Systems Necessary for Industrial Robots in the Near Future", Abt. für Elektrotechnik, Universität Nagoya, Nagoya, Japan, November 1974, S. 79-88;
· R. Tomovic et al., "Multi-Functional Terminal Device with Adaptive Grasping Force", Automatica, Pergamon Press, Vol. 11, 1975, S. 567-570;
· J. Kailhammer, "Incipient Slip Detection Using a Tactile Sensor", Abt. für Elektrotechnik, Duke Universität, Durham, North Carolina, 1985;
· D. Brown et al. "Design and Implementation of a Computer-Controlled Sensor- Equipped Robot End Effector", North-Holland Computers in Industry, Vol. 11, 1988, S. 119-133;
· P. Merin, "How Mechatronic Engineering Led to 'Intelligent' Paper Roll Clamps", TAPPI Berichte, Bearbeitungs- und Umwandlungskonferenz 1993, 1993, S. 63-70. Systeme der zweiten, oben erwähnten Kategorie erhöhen automatisch allmählich die Greifkraft als Antwort auf andere als das gleichzeitige Erfassen eines Schlupfes bestimmende Faktoren, obgleich einige von diesen den Reibungskoeffizient zwischen der Last und den lastangreifenden Flächen mittels einstweiliger Schlupferfassung vor dem Anheben der Last erfassen und diesen Koeffizienten später als eine Einflußgröße bei der mengenmäßigen Erfassung der Greifkraftveränderungen verwenden. Keines dieser Systeme kann jedoch einen durch Stoß oder andere dynamische Belastung verursachten Schlupf genau genug vorhersagen, um diesen zu verhindern. Da sie außerdem auf das gleichzeitige Erfassen des Schlupfes, nachdem die Last angehoben worden ist, nicht reagieren, können sie diesen nicht korrigieren. Beispiele für Systeme dieser Art sind in den folgenden Veröffentlichungen angegeben:
Deutsche Patentveröffentlichung 2636473, 23. Februar 1978;
Deutsche Patentveröffentlichung 3245715, 01. September 1983;
US Patent 4 783 106, ausgegeben am 08. November 1988.
Systeme der dritten vorerwähnten Kategorie, welche die Greifkraft allmählich in bestimmten Stufen automatisch als Antwort sowohl auf das Auftreten eines Schlupfes als auch auf das erfaßte Gewicht der Last erhöhen, können nichtsdestoweniger einen durch Stoß oder andere dynamische Belastung verursachten Schlupf nicht genau genug vorhersagen, um diesen zu verhindern. Wenn ein Schlupf auftritt, können diese Systeme wie diejenigen der ersten Kategorie zu langsam für die besondere Anwendung auf Grund deren Vertrauen auf das Prinzip der schrittweisen, allmählichen Kraftkorrektur reagieren. Ein Beispiel für ein System dieser Art ist in dem US-Patent 4 621 331, ausgegeben am 04. November 1986, gezeigt.
In einem anderen, in der EP-A-0172666 offenbarten System ist ein Robotergreifersystem dazu bestimmt, einfach das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer rückfedernden Beschleunigung eines elastischen Greiferpolsters zu erfassen, um zu ermitteln, ob ein Schlupf in bezug auf den erfaßten Gegenstand vorliegt oder nicht. Es ist jedoch nicht dazu bestimmt, eine Zeitrate eines solchen Schlupfes zu messen, sondern dient lediglich dazu, das bloße Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Schlupfes zu erfassen, so daß auch nicht erwartet werden kann, daß es eine augenblickliche Bestimmung der Größe der Griffzunahme vornimmt, welche benötigt wird, um das Schlupfmoment der Last zu beseitigen. Im Betrieb scheint es, daß dieses System lediglich schrittweise irgendeinen Schlupf korrigieren kann, welcher in Abhängigkeit des Erhalts weiterer Information, nämlich, ob der Schlupf beseitigt worden ist oder nicht, erfaßt worden ist.
Frühere fluidbetriebene Schlupfkorrektursysteme haben mechanische Mängel, die diese ferner an einem schnellen Reagieren auf das Vorliegen eines Schlupfes hindern. Obgleich zum Beispiel das in der vorerwähnten europäischen Patentveröffentlichung 0443998A1 gezeigte System für den kommerziellen Gebrauch durch das Hinzufügen eines Speichers für das unter Druck stehende Fluid modifiziert worden ist, um dessen Antwort auf den Schlupf zu verbessern, mangelt es der Fluidsteuerschaltung des Systems noch immer an einer Fähigkeit, schnell auf den Schlupf zu reagieren. Dies ist auf mehrere Gründe zurückzuführen. Ein Grund liegt in der Verwendung eines in relativ geringem Maße ansprechenden, veränderlich gesteuerten Entlastungsventils zum Steuern der Greifkraft, welches Ventil das Energieniveau des Speichers verschwenderisch durch Ablassen eines Teils des Speicherfluids zum Reservoir hin entleert, sobald das Speicherfluid freigesetzt wird, um den Griff zu erhöhen. Andere Gründe umfassen das Nichtvorhandensein einer kontinuierlich automatischen Wiederauffüllung des Speichers, um dessen Energieniveau aufrechtzuerhalten, was für wiederholte Reaktionen auf ein wiederholtes Auftreten des Schlupfes erforderlich ist, und das Freigelegtsein des Speicherauslasses gegenüber dem Rest der Fluidsteuerschaltung, was einen Teil der Energie des Fluidauslasses des Speichers absorbiert, sobald der Speicher in Betrieb gesetzt ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung beseitigt die oben genannten Mängel früherer Lastklemmsysteme durch Anwenden andersartiger Basis-Betriebsgrundsätze.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird nicht nur das Auftreten eines Schlupfes sondern auch eine Größe des Schlupfes erfaßt, worauf durch sofortiges Bestimmen einer variablen Zunahme beim Griff reagiert wird, welche dazu ausreicht, wenigstens die erfaßte Größenordnung des Schlupfes zu verzögern und sofort eine solche variable Zunahme beim Griff zu bewirken, daß der Schlupf gestoppt wird, bevor die durchschlupfende Last ein Moment aufbringt.
Vorzugsweise wird eine solche Schlupfgröße durch Messen einer Größe der Relativbewegung zwischen der Last und den lastangreifenden Flächen erfaßt. Obgleich ein zeitlicher Verlauf einer solchen Relativbewegung, wie zum Beispiel der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung oder des Abstandes einer solchen Relativbewegung oder deren Moment, jeweils getrennt voneinander oder in Verbindung miteinander gemäß dem Umfang der vorliegenden Erfindung zum Ermitteln der Größe des Schlupfes erfaßt werden kann, ist die Beschleunigung der Relativbewegung der wünschenswerteste Indikator der Schlupfgröße, da deren Größe früher als die Größe der Schlupfbewegung oder Geschwindigkeit ermittelt werden kann, wodurch die zeitliche Verzögerung zwischen dem Schlupf und dem Beginn der variablen Schlupfkorrektur minimiert wird.
Eine bestimmte Zunahme beim Griff, welche von der Erfassung eines Schlupfes herrührt, kann innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung eine bestimmte Zunahme hinsichtlich der Greifkraft sein. Gemäß eines anderen, getrennten Aspektes der Erfindung ist eine solche vorbestimmte Zunahme beim Griff jedoch vielmehr vorzugsweise eine Zunahme in bezug auf die Nähe der lastangreifenden Oberflächen, welche durch einen vorbestimmen Maximalabstand begrenzt sind, ohne daß versucht wird, die Zunahme bei der Griffkraft vorzugeben. Solch eine vorbestimmte maximale Distanz, durch die die Nähe der lastangreifenden Flächen zunimmt, kann innerhalb des Umfangs der Erfindung ein feststehender Abstand sein, falls lediglich das Vorhandensein eines Schlupfes erfaßt wird. Vorzugsweise spricht ein solcher maximaler Abstand jedoch variabel auf eine erfaßte Größe des Schlupfes an. Dieser Aspekt der Erfindung basiert auf der Wahrnehmung, daß die Last nicht übermäßig verformt oder beschädigt werden kann, falls die Zunahme in der Nähe zwischen den Greifflächen durch einen vorbestimmten maximalen Abstand begrenzt ist, obgleich die Zunahme bei der Greifkraft nicht überwacht wird. Somit kann die zum Erhöhen des Griffes als Antwort auf einen Schlupf aufgebrachte Kraft sehr hoch sein, wodurch die Trägheit der Klemmarme, Stellglieder und anderer Systemkomponenten augenblicklich überwunden und eine extrem schnelle Greifbewegung ausgeführt wird, um den Schlupf ohne das Risiko einer Beschädigung zu stoppen. Der vorbestimmte Abstand, durch den die Zunahme hinsichtlich der Nähe der Greifflächen begrenzt ist, wird vorzugsweise durch die zeitlich festgelegte Betätigung eines Greifstellgliedes gesteuert, kann alternativ dazu gemäß dem Umfang der Erfindung auch durch Servosteuerung des Betätigungsgliedes mit Stellungsrückkopplung oder auf andere Weise gesteuert werden.
Die vorstehenden Aspekte der Erfindung sind auf unterschiedliche Arten von Greifstellgliedern, wie zum Beispiel elektrischen, elektromagnetischen oder fluidangetriebenen Gliedern, anwendbar. Ein bevorzugtes Hydrauliksystem, das in der Lage ist, die vorgenannten-Funktionen auszuführen, umfaßt wenigstens ein Hydraulikstellglied, welches durch einen unter Druck stehenden Fluidspeicher gespeist wird und mit einer Fluidsteuerschaltung verbunden ist, welche die Energieentnahme des Speichers minimiert und die Wirksamkeit von ihrer Ausgangsleistung zum Betätigungsglied maximiert, um den Griff augenblicklich zu erhöhen. Vorzugsweise umfaßt solch eine Fluidsteuerschaltung eines oder mehrere der nachfolgenden Merkmale: (1) ein Speicherauslassventil, welches lediglich für einen bestimmten Zeitraum als Antwort auf das Erfassen eines Schlupfes zu öffnen ist, um die Zunahme beim Griff durch Bestimmen des zu dem hydraulisch angetriebenen Stellglied strömenden Fluidvolumens zu steuern, wodurch die Zunahme bezüglich der Nähe der lastangreifenden Flächen ohne ein verschwenderisches Ablassen des Speicherfluids durch ein Entlastungsventil begrenzt wird; (2) eine Steuerschaltung zum kontinuierlichen automatischen Wiederauffüllen des Speicherfluids; (3) Isolierung des Speicherausgangs von der parallelen, energieabsorbierenden, bedienergesteuerten Fluidsteuerschaltung; und (4) gemeinsames Nutzen von Fluidleitungen durch die bedienergesteuerte Steuerschaltung und die automatische Steuerschaltung zur Schlupfkorrektur, um die Anzahl von Hydraulikleitungen, welche für den Betrieb des Systems erforderlich sind, zu minimieren.
Ferner ist vorzugsweise ein Schlupf-Meßwandler vorgesehen, welcher ein bewegbares Lastkontaktglied und einen elektrischen Signalkodierer umfaßt, die entfernt voneinander angebracht und mittels einer flexiblen, mechanischen Steckverbindung miteinander verbunden sind, um den Kodierer von den Lastkräften zu trennen, welche auf das bewegliche Kontaktglied aufgebracht werden.
Die vorstehenden und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, fluidangetriebenen, lasttransportierenden Klemmvorrichtung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die lasttransportierende Klemmvorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 ein schematisches Schaubild eines beispielhaften Hydraulikkreislaufes für die Klemmvorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 4 ein vereinfachtes, schematisches Schaubild eines elektrischen Stromkreises für die Klemmvorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 4A ein detailliertes Schaltbild eines Teils des Stromkreises gemäß Fig. 4;
Fig. 5A und 5B einen beispielhaften Logiksignalflußplan für den in dem Stromkreis gemäß Fig. 4 verwendeten Mikroprozessor;
Fig. 6 ein schematisches Diagramm, in dem ein Teil des Planes gemäß Fig. 5 gezeigt ist;
Fig. 7 eine vergrößerte, teilweise weggebrochen dargestellte Ansicht des Schlupfmeßwandlers, welcher in der lasttransportierenden Klemmvorrichtung verwendet wird, entlang der Linie 7-7 gemäß Fig. 2;
Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie 8-8 gemäß Fig. 7.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Eine bespielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen lasttransportierenden Klemmvorrichtung ist in den Fig. 1 und 2 allgemein mit 10 bezeichnet. Die beispielhafte Klemmvorrichtung 10 ist eine hydraulisch angetriebene Schwenkarm-Klemmvorrichtung, welche zum Anbringen auf einem Hubwagenschlitten angepaßt ist, der sich in vertikaler Richtung entlang eines Teleskopmastes (nicht gezeigt) hin- und herbewegt. Die besondere, in der Zeichnung dargestellte Klemmvorrichtung 10 dient zum Handhaben großer Papierrollen, wie zum Beispiel 12, welche in der publizierenden Industrie und der Papierindustrie verwendet werden und, falls sie aufgrund einer Überklemmung zum Verhindern eines Schlupfes übermäßig deformiert werden, zur Verwendung auf Hochgeschwindigkeitsdruckpressen oder anderen Maschinen, für die sie bestimmt sind, zu dynamisch instabil werden. Auf der anderen Seite kann eine Unterklemmung dazu führen, daß die Papierrolle 12 aus dem reibschlüssigen Griff der Klemmvorrichtung 10 insbesondere dann gleitet, wenn die lastangreifenden Oberflächen 14 und 16 der Klemmvorrichtung 10 durch den Rotator 18 der Klemmvorrichtung vertikal ausgerichtet sind, welcher die lastangreifenden Oberflächen und deren entsprechende Klemmarme 20 und 22 um eine Achse 24 (Fig. 2) dreht. Obgleich die hydraulisch betriebene Papierrollen-Klemmvorrichtung 10 hierin als bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung ebenso bei vielen anderen Arten von Last-Klemmvorrichtungen unabhängig von der Art des Aufbaus, auf dem die Klemmvorrichtung montiert wird, der Art der zu handhabenden Last oder der Art und Weise, auf die die Klemmarme angetrieben werden, anwendbar. Beispielsweise können die erfindungsgemäßen Klemmvorrichtungen alternativ Gleitarme anstelle von Schwenkarmen aufweisen, elektrisch anstatt hydraulisch angetrieben sein, auf nicht fahrenden anstatt fahrenden Konstruktionen befestigt sein und geradlinige anstatt runde Lasten handhaben.
Mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 ist jeder der Klemmarme 20 und 22 um seine jeweiligen Schwenkbolzen 26, 28 wahlweise hin oder weg von dem anderen Klemmarm durch das wahlweise Ausdehnen oder Zurückziehen jeweiliger Paare und Hydraulikzylindern 30 und 32, welche mit den jeweiligen Armen 20 und 22 verbunden sind, drehbar. Mit Bezug auf Fig. 3 sind beide Paare von Hydraulikzylindern 30 und 32 durch eine allgemein mit 34 bezeichnete Hydrauliksteuerschaltung als Antwort auf ein bedienungsgesteuertes, an dem Hubwagen angebrachtes Ventil 36 gesteuert, welches unter Druck stehendes Hydraulikfluid mittels einer Pumpe 40 und einer Speiseleitung 42 aus dem Speicher 38 des Hubwagens erhält. Sicherheits-Entlastungsventile 44 und 45 öffnen sich, um das Fluid im Nebenschluß zurück zum Speicher 38 zu leiten, falls sich im System ein übermäßiger Druck aufbaut.
Die Zylinder 30, welche den kürzeren Klemmarm 20 betätigen, werden anfänglich dazu verwendet, lediglich den Klemmarm 20 im voraus zum Tragen von Rollen, wie zum Beispiel 12, unterschiedlichen Durchmessers in unterschiedlichen, gewünschten seitlichen Stellungen zu positionieren. Zum Ändern der Stellung des Klemmarms 20 wird ein Magnetventil 46, das Teil einer an der Last-Klemmvorrichtung 10 angebrachten Ventilanordnung 48 ist, durch die Bedienungsperson aus ihrer normalen, nichtbetätigten Stellung, welche in Fig. 3 gezeigt ist, betätigt, um die Leitung 50 mit der Leitung 52 zu verbinden.
Falls es gewünscht ist, die Zylinder 30 auszufahren, bewegt dann die Bedienungsperson das Ventil 36 in eine die Leitung 53 mit der Speiseleitung 42 verbindende Richtung, welche Leitung das Fluid von der Pumpe 40 über einen Strömungsteiler 54 erhält und dieses durch die Leitung 53 und einen Strömungsteiler 56 zur Leitung 52 leitet. Ein solches Fluid strömt durch das Ventil 46 zur Leitung 50 und dehnt die Zylinder 30, wodurch gleichzeitig Fluid von den gegenüberliegenden Seiten ihrer Kolben durch eine Fluidleitung 58 und das Ventil 36 zum Speicher 38 des Hubwagens abgelassen wird. Falls alternativ dazu gewünscht ist, die Zylinder 30 zurückzuziehen, bewegt die Bedienungsperson das Ventil 36 in die entgegengesetzte Richtung, um die Leitung 58 mit der Speiseleitung 42 zu verbinden; wodurch unter Druck stehendes Fluid durch die Leitung 58 zu den gegenüberliegenden Enden der Zylinder 30 geleitet wird. Der Druck in Leitung 58, welcher durch die Hilfsleitung 86 aufgebracht wird, schließt das Kontrollventil 84, um zu verhindern; daß unter Druck stehendes Fluid in der Leitung 58 durch das Kontrollventil zum Speicher 38 abgelassen wird. Der Druck in Leitung 58 öffnet ferner hilfsgesteuerte Kontrollventile 61, so daß das Fluid von den Zylindern 30 durch die Leitung 50, das Ventil 46, die Leitung 52, das Kontrollventil 60, die Leitung 53, das hilfsgesteuerte Kontrollventil 62 (welches durch den Druck in Leitung 58 ebenfalls geöffnet ist) und das Ventil 36 zum Speicher 38 hin entleert wird. Anschließend ist die Klemmvorrichtung 10 mit dem Klemmarm 20 in der geeigneten Stellung zum Plazieren der Papierrolle 12 in der gewünschten seitlichen Anordnung bereit, an der Papierrolle anzugreifen.
Ein bedienergesteuertes Ergreifen der Papierrolle 12 erfordert zunächst, daß das Magnetventil 46 deaktiviert wird, so daß seine Spule in die normale, nichtbetätigte, in Fig. 3 gezeigte Stellung zurückgezogen ist und Leitung 64 anstelle der Leitung 50 mit Leitung 52 in Verbindung gebracht ist. Um die Rolle zu ergreifen, bewegt die Bedienungsperson das Ventil 36, um Leitung 53 in Verbindung mit der Speiseleitung 42 zu bringen und dadurch das Fluid durch das Ventil 46 zur Leitung 64 und durch das hilfsgesteuerte Kontrollventil 66, die Leitung 68 und ferner die hilfsgesteuerten Kontrollventile 70 zu leiten, um die Zylinder 32 auszufahren. Dies steigert die Nähe der lastangreifenden Fläche 16 relativ zur lastangreifenden Fläche 14. Ein Kickdown-Entlastungsventil 72 begrenzt den anfänglichen Klemmdruck auf ein vorbestimmtes Niveau (z. B. 800 psi), welches beträchtlich geringer als der Grenzwert ist, der durch das Sicherheitsentlastungsventil 44 des Hubwagens aufgebracht wird (welches vorzugsweise derart festgelegt ist, daß es beispielsweise bei 2000 psi öffnet). Ein zweites Kickdown-Entlastungsventil 74 kann optional parallel zum Entlastungsventil 72 vorgesehen sein und eine höhere Entlastungseinstellung (z. B. 1200 psi) aufweisen. Falls zwei derartige Entlastungsventile 72 und 74 vorgesehen sind, begrenzt das Ventil 72 mit der niedrigeren Einstellung den anfänglichen Klemmdruck, wenn sich die lastangreifenden Flächen 14 und 16 in einer vertikalen Ausrichtung befinden, und das Ventil 74 mit der höheren Einstellung begrenzt den anfänglichen Klemmdruck; wenn die lastangreifenden Flächen durch den Rotator 18 in eine horizontale Ausrichtung gedreht worden sind. In einem derartigen Fall enthält die Ventilanordnung 48 ein (nicht gezeigtes) Ventil, welches in Abhängigkeit von der Drehorientierung des Rotators 18 bestimmt, welches der zwei Ventile 72, 74 betriebsbereit ist, um das Fluid zum Zwecke des Begrenzens des anfänglichen Klemmdruckes zur Leitung 58 hin abzulassen.
Sowie unter Druck stehendes Fluid durch die Leitung 64 und die Leitung 68 zugeführt wird, um die Zylinder 32 zum Greifen der Papierrolle auszufahren, wird gleichzeitig Fluid von den gegenüberliegenden Enden der Zylinder 32 durch Ausgleichsventile 80, die Leitung 58 und das Ventil 36 zum Speicher 38 abgelassen. Die Ausgleichsventile 80 sind vorgesehen, um ein hinauslaufendes Ausfahren der Zylinder 32 zu verhindern, wenn die lastangreifende Fläche 16 durch den Rotator 18 in eine obere horizontale Ausrichtung gedreht worden ist, in welcher die Schwerkraft dazu neigt, den Arm 22 nach unten zu ziehen, was zu einem Ausfahren der Zylinder 32 führen würde, wenn keine Last ergriffen wird.
Wenn die Bedienungsperson den Griff auf die Papierrolle 12 freizugeben wünscht, bewegt sie das Ventil 36 in die entgegengesetzte Richtung, um die Leitung 58 mit der Leitung 42 in Verbindung zu bringen, wodurch unter Druck stehendes Fluid durch Kontrollventile 82 zum Zurückziehen der Zylinder 32 zugeführt wird. Gleichzeitig wird Fluid von den Zylindern 32 durch hilfsgesteuerte Kontrollventile 70 und 66 (welche durch den Druck in der Leitung 58 geöffnet sind), das Ventil 46, die Leitung 52, das Kontrollventil 60, die Leitung 53, das hilfsgesteuerte Kontrollventil 62 (durch den Druck in Leitung 58 ebenfalls geöffnet) und das Ventil 36 zum Speicher 38 hin abgelassen.
Ein hydraulischer Speicher 88, welcher Fluid bei einem Druck speichert, der beträchtlich höher als der durch die Pumpe 40 erzeugte Druck ist, ist an der in Fig. 1 gezeigten Klemmvorrichtung 10 in unmittelbarer Nähe der Zylinder 32 angebracht, um die Geschwindigkeit der automatischen Schlupfkorrektur zu maximieren. Der Auslaß 90 des Speichers ist durch ein normalerweise geschlossenes Magnetventil 92 mit der Leitung 68 verbunden, welches Ventil wahlweise einen Fluidstrom von dem Auslaß 90 zu den Zylindern 32, um diese auszufahren, ermöglicht oder verhindert. Als Antwort auf das Erfassen eines Schlupfes zwischen der Last 12 und den lastangreifenden Flächen durch nachfolgend beschriebene Mittel wird das Ventil 92 automatisch lediglich für einen bestimmten Zeitraum betätigt, um es zu öffnen, und es gestattet, daß ein begrenztes Fluid volumen von dem Speicher 88 zu den Zylindern 32 strömen kann, um den Zugriff auf die Last 12 zu erhöhen und den Schlupf dadurch aufzuheben. Wenn das Fluid aus dem Speicher 88 durch das Ventil 92 und die Leitung 68 zu den Zylindern 32 strömt, verhindert das hilfsgesteuerte Kontrollventil 66, daß irgendein Teil des Speicherfluids ebenfalls in die Leitung 64 und somit in die bedienergesteuerten Teile des Hydraulikkreislaufs 34 strömt. Die gespeicherte Energie ist daran gehindert, durch derartige bedienergesteuerte Teile verschwenderisch absorbiert oder abgelassen zu werden.
Während der begrenzten Zeitdauer wird gleichzeitig das Fluid, wenn das Magnetventil 92 geöffnet ist, um den Zugriff auf die Last 12 zu erhöhen, von den gegenüberliegenden Seiten der Zylinder 32 durch die Ausgleichsventile 80 zur Leitung 58 abgelassen. Da das bedienergesteuerte Ventil 36 während einer derartigen automatischen Schlupfkorrektur geschlossen ist, kann das Fluid aus der Leitung 58 nicht über das Ventil 36 zum Speicher 38 entleert werden. Nichtsdestotrotz ist die Leitung 58 jedoch in der Lage, die Ablaßfunktion während der automatischen Schlupfkorrektur trotz des Schließens des Ventils 36 aufgrund der Fluidleitung 92 durchzuführen, welche das Fluid parallel zum Ventil 36 zum Speicher 38 entleeren kann, da das hilfsgesteuerte Kontrollventil 84 eine freie Ölströmung gestattet, wenn der Druck in der Leitung 58 aufgrund deren Trennung von der Speiseleitung 42 gering ist. Die Fähigkeit, eine einzige gemeinsame Leitung 58 zum Ablassen des Fluides sowohl in der bedienergesteuerten Stellung als auch in der automatischen, den Schlupf korrigierenden Stellung zu verwenden, ist bei einer an einem Hubwagen angebrachten Klemmvorrichtung wichtig, da diese die Anzahl der Hydraulikleitungen minimiert, welche zwischen dem Hubwagen (in Fig. 3 rechts der Phantomlinie 93 angeordnet) und der sich in vertikaler Richtung hin- und herbewegenden Klemmvorrichtung 10 am Mast des Hubwagens (auf der linken Seite der Linie 93 angeordnet) kommunizieren müssen.
Das Öffnen des Magnetventils 92 lediglich für eine bestimmte Dauer als Antwort auf das Erfassen eines Schlupfes begrenzt das Steigern der Nähe der lastangreifenden Fläche 16 in bezug auf die Fläche 14 durch einen vorbestimmten Abstand aufgrund des begrenzten Fluidvolumens, das durch das Ventil 92 gelangen kann. Es ist somit möglich, die Zylinder 32 dem vollen Druck des Speichers 88 ohne das Risiko einer Beschädigung der Last aufgrund des geringen, gestatteten Schließens der Klemmvorrichtung auszusetzen. Unter normalen Umständen ist es nicht erforderlich, Speicherfluid durch ein Entlastungsventil abzulassen, um den Druck zu begrenzen, dem die Zylinder 32 während der Schlupfkorrektur ausgesetzt sind, was sowohl die mechanische Geschwindigkeit, mit der die lastangreifenden Flächen den Schlupf korrigieren, maximiert, als auch Speicherenergie erhält.
Ein Sicherheitsentlastungsventil 94 zur Schlupfkorrektur mit einer hohen Entlastungsdruck-Einstellung ist lediglich dazu vorgesehen, einen ungewöhnlich hohen Druckzustand abzubauen.
Da es wichtig ist, den Speicher 88 auf einem hohen Energieniveau zu halten, um die Geschwindigkeit der automatischen Schlupfkorrektur zu maximieren, ist ein fortlaufend automatisches Speicherführsystem vorgesehen, das in der Lage ist, den Speicher automatisch als Antwort auf die Abgabe von Fluid, und damit Energie, von dem Speicher unabhängig davon zu füllen, ob das bedienergesteuerte Ventil 36 betätigt ist oder nicht. Das fortlaufend automatische Befüllen des Speichers unabhängig von Zustand des Ventils 36 wird herbeigeführt durch das Vorsehen einer geringen Strömungsmenge (etwa 1/2 Gallone pro Minute) von der Pumpe 40 durch den Strömungsteiler 54 und die Leitung 96 parallel zum Ventil 36 zur Leitung 53, von wo sie durch einen zweiten Strömungsteiler 56 zum Befüllen des Speichers 88 zu einer Leitung 98 strömt. Die doppelten Strömungsteiler 54, 56 ermöglichen den gemeinsamen Einsatz der einzigen Leitung 53 sowohl für die bedienergesteuerte Zufuhr des Fluids zu den Zylindern als auch für das automatisch gesteuerte Füllen des Speichers 88 mit Fluid, wodurch die Anzahl der Hydraulikleitungen, welche für den Übergang vom Hubwagen zur vertikal sich hin- und herbewegenden Klemmvorrichtung 10 erforderlich sind, weiter minimiert wird. Den Speicher füllendes Fluid, welches in die Leitung 98 strömt, wird durch ein Kontrollventil 99 in eine Kammer 100 eines Druckverstärkers 102 geleitet, wenn der Steuerkolben eines Sperrventils 106 sich in Fig. 3 in seiner Stellung auf der rechten Seite (d. h. entgegengesetzt zu der in Fig. 3 gezeigten Stellung) befindet. Der Druck in Leitung 98 wird dadurch wirksam durch das Kontrollventil 99 und durch das Ventil 106 und die Leitung 108 über eine größere wirksame Fläche auf der rechten Seite der Kolbenanordnung 104 anstatt auf der linken Seite durch die Leitung 110 verteilt. Das sich ergebende Kraftungleichgewicht drückt die Kolbenanordnung 104 in Fig. 3 nach links und ermöglicht den Eintritt von Fluid aus der Leitung 98 in die Kammer 100. Wenn die Kolbenanordnung 104 die Grenze ihrer Bewegung nach links erreicht, drückt sie den Steuerkolben des Sperrventils 106 in dessen in Fig. 3 gezeigte Stellung, wodurch Leitung 108 von Leitung 98 getrennt und Leitung 108 gestattet wird, Fluid zur Leitung 58 abzulassen. Dies kehrt das Kräfteungleichgewicht auf der Kolbenanordnung 104 um, da der Druck in Leitung 98 sich nun über eine kleinere wirksame Fläche auf der rechten Seite der Kolbenanordnung anstatt auf der linken Seite durch die Leitung 110 verteilt. Dementsprechend bewegt sich die Kolbenanordnung 104 in Fig. 3 nach rechts und drückt damit das Fluid in Kammer 100 durch das Kontrollventil 112 und den Auslaß 90 in den Speicher 88, während aufgrund der effektiven Flächendifferenz zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Kolbenanordnung 104 der Fluiddruck in Kammer 100 von seinem ursprünglichen, durch die Pumpe 40 erzeugten Leitungsdruck zu einem Speicherdruck von etwa 4500 psi verstärkt wird. Dieses liefert nicht nur ein sehr hohes Niveau an potentieller Energie in dem Speicher für eine schnelle Schlupfkorrektur, sondern gewährleistet auch, daß die Leistungsaufnahme an der Pumpe 40 während der Schlupfkorrektur auf einem Niveau gehalten wird, das klein genug ist, um ein Abwürgen des Hubwagenmotors zu verhindern. Wenn die Kolbenanordnung 104 ihre Bewegungsgrenze nach rechts erreicht hat, schiebt sie das Ventil 106 in Fig. 3 nach rechts und kehrt damit erneut das Kraftungleichgewicht an der Kolbenanordnung um, und der vorerwähnte Prozess zum Füllen des Speichers 88 wird fortlaufend bis zu einem solchen Zeitpunkt wiederholt, wo der Speicherdruck ein bestimmtes, maximales Füllniveau erreicht. Wenn dies geschieht, reicht der durch die Leitung 90 wirkende Speicherdruck aus, das Ventil 116 zu öffnen, wodurch der Druck in der Hilfsleitung 118 abgebaut wird und der Druck in der Leitung 98 ein Öffnen des Ventils 120 gestattet. Dies entspannt das Fluid in Leitung 98 durch die Leitung 58 zum Speicher 38 bis zu einem solchen Zeitpunkt, bei welchem der Druck im Speicher 88 bis zu dem Punkt vermindert ist, wo das Ventil 116 ein weiteres Mal schließt, was zu einem Schließen des Ventils 120 führt, welches bewirkt, daß das Befüllen des Speichers 88 durch die Leitung 98 wieder aufgenommen wird.
Die Betätigung des Magnetventils 92 lediglich für einen bestimmten Zeitraum automatisch als Antwort auf einen Schlupf der Last 12 wird gesteuert durch einen Schlupfmeßfühler, welcher einen Schlupf-Meßwandler und eine elektrische Datenverarbeitungs- und Steuerschaltung aufweist. Der Schlupf-Meßwandler umfaßt eine Lastkontaktrolle 124, welche durch eine Öffnung 126 in der lastangreifenden Fläche 14 vorsteht, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Mit Bezug auf die Fig. 7 und 8 ist die Rolle 124 auf einem Schwenkarm 128 drehbar gelagert, welcher mittels eines U-förmigen Hakens 130 schwenkbar an der Innenseite des Klemmarms 20 befestigt ist. Eine ebenfalls an dem Klemmarm 20 gehaltene Blattfeder 132 drückt den Schwenkarm 128 elastisch zur Oberfläche der Last 12, so daß jedwede vertikale Bewegung der Last 12 relativ zur Fläche 14 die Kontaktrolle 124 reibschlüssig rotiert. Die Drehung der Rolle 124 wird durch eine flexible Steckverbindung 134 (ähnlich einem Tachometerkabel) zu einem optischen Dreh-Schritt-Kodierer 136 übertragen, welcher digitale Impulse auf einer Frequenz erzeugt, welche proportional zu der Drehgeschwindigkeit der Rolle 124 ist, welche wiederum proportional zur Geschwindigkeit jeder vertikalen Schlupfbewegung der Last 12 relativ zu der lastangreifenden Fläche 14 ist. Der Drehkodierer 136 ist auf der Innenseite des Klemmarms 20 an einer Stelle angebracht, welche ausreichend von der Kontaktrolle 124 abgelegen ist, so daß die flexible Steckverbindung 134 den Kodierer 136 von Stößen trennt, welche durch die Last 12 auf die Kontaktrolle 124 aufgebracht werden.
Mit Bezug auf Fig. 4 gibt der Drehkodierer 136 seine Impulse an einen herkömmlichen Frequenz-Analog-Spannungswandler 138 zum Erzeugen einer zur Schlupfgeschwindigkeit proportionalen Spannungsausgangsgröße ab. Die Spannungsausgangsgröße des Wandlers 138 wird zu einem nachfolgend beschriebenen analogen Differentiator 140 geleitet, um ein zur Schlupfbeschleunigung proportionales Spannungsausgangssignal zu erzeugen. Die Ausgangsgröße des Wandlers 138 kann wahlweise auch zu einem analogen Integrator 142 zum Erzeugen eines zur Schlupfstrecke proportionalen Spannungsausgangssignals geleitet und/oder unmittelbar als eine die Schlupfgeschwindigkeit repräsentierende Spannung verwendet werden, falls dies gewünscht ist. Obgleich jedes dieser drei Signale die Größe des Schlupfes anzeigt, wird vorzugsweise lediglich das Beschleunigungsausgangssignal von dem Differentiator 140 zur Schlupfkorrektur verwendet, da dieses die früheste Anzeige der Schlupfgröße liefert. Die anderen Ausgangssignale können, falls gewünscht, verwendet werden, um auf irgendeinen Fehler im System hinzuweisen oder diesen anzuzeigen, welcher eine übermäßige Schlupfverlagerung und/oder -geschwindigkeit gestattet.
Fig. 4A zeigt schematisch die Komponenten des analogen Differentiators 140. Solch ein analoger Differentiator ist im Falle der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein digitaler Differentiator, da dieser schneller ist. Ein Hauptnachteil eines digitalen Differentiators in einem System dieser Art besteht darin, daß dieser zwei aufeinanderfolgende, durch einen Abtastzeitraum getrennte Geschwindigkeitssignalabtastwerte aufnehmen und die Differenz durch den Abtastzeitraum teilen muß, um ein korrektes Beschleunigungssignal ausgeben zu können. Der Abtastzeitraum muß ausreichend weit sein, um eine Änderung beim Geschwindigkeitssignal zu gestatten, welche größer als die minimale Auflösung des Systems ist. Da die Geschwindigkeit der Schlupfkorrektur ein kritisches Erfordernis in dem erfindungsgemäßen System ist, ist es wünschenswert, das Erfordernis eines solchen Abtastzeitraums zu beseitigen. Um dies zu bewerkstelligen, ist es nötig, die differenzierende Funktion in einem analogen Schaltkreis anstelle eines digitalen Schaltkreises durchzuführen. Andererseits bilden analoge Schaltkreise traditionell schlechte Differentiatoren, da ein idealer Differentiator eine Leistungsverstärkung haben sollte, welche mit der Frequenz kontinuierlich zunimmt, was bedeutet, daß die Leistungsverstärkung bei hohen Frequenzen ein sehr hoch verstärkendes Streurauschen sein und das interessierende Signal überlagern würde. Unter der Erkenntnis, daß das vorliegende System in einem unteren Frequenzbereich betrieben werden kann, kann nichtsdestoweniger ein analoger Differentiator geschaffen werden, welcher ohne bedeutendes Rauschen über den Betriebsfrequenzbereich arbeitet und Signale bei hohen Frequenzen unterdrückt. Da die Betriebsfrequenz einer Klemmvorrichtung, wie zum Beispiel 10, sehr niedrig ist, wird ein analoger Differentiator unter Verwendung eines Bandpaßfilters erfolgreich eingesetzt. Im Bereich der Betriebsfrequenz kann die Leistungsverstärkung des Bandpaßfilters auf einen zunehmenden Anstieg von 20 dB pro Dekade von null Hz auf 200 Hz wie ein idealer Differentiator ansteigen: Ein Realpol zweiter Ordnung wird bei 200 Hz ohne Bildung eines Peaks aus der Leistungsverstärkung fallen und dann abnehmen auf einen Anstieg von minus 20 dB pro Dekade. Dadurch wird ein Hochfrequenzrauschen unterdrückt. Ein derartiges Bandpaßfilter kann in einem aktiven, einstufigen, mehrfach rückkoppelnden Differentiator realisiert werden, wie dies in Fig. 4A gezeigt ist. Der in Fig. 4A gezeigte Operationsverstärker wird für eine geringe Kompensationsspannung, einen niedrigen Eingangsfehlerstrom und geringes Rauschen ausgewählt. Unter Verwendung der, wie gezeigt, auf herkömmliche Art und Weise ausgewählten Komponentenwerte weist der Schaltkreis gemäß Fig. 4A eine Verstärkung von Eins, ein Dämpfungsverhältnis von Eins, welches keinen Peak bei der Eckfrequenz liefert, und eine ungedämpfte Eigenfrequenz von 200 Hz auf, welche die Eckfrequenz für das Bandpaßfilter ist.
Das Beschleunigungsausgangssignal des Differentiators 140 wird zum variablen Bestimmen der Dauer der Betätigung des Magnetventils 92 in einer nachfolgend beschriebenen Weise verwendet, wodurch das Erhöhen des Griffes variabel vorbestimmt wird, indem das zu den Zylindern 32 geführte Fluidvolumen variabel festgelegt und dadurch die Strecke festgelegt wird, um den sich die Zylinder 32 ausdehnen. Dies begrenzt das Steigern hinsichtlich der Nähe der lastangreifenden Flächen auf eine vorbestimmte Strecke als variable Antwort auf die Größe des Schlupfes.
Zusätzlich zu der durch die Schlupfbeschleunigung angezeigten Größe des Schlupfes werden ferner Signale von einem Druckmeßfühler 146, welcher den Druck im Speicher 88 mißt, einem Druckmeßfühler 148, welcher den Druck in den Zylindern 32 mißt, welcher diese auszufahren beabsichtigt, und einem Druckmeßfühler 149 erhalten, welcher den Druck in den Zylindern 32 mißt, der diese zurückzuziehen beabsichtigt. Signale von den Druckmeßfühlern 146, 148 und 149 werden durch jeweilige Signalaufbereiter 150, 152, 153 und Filter 154, 156, 157 geleitet.
Der Unterschied zwischen den sich ergebenden analogen Spannungsausgangssignalen der Druckmeßfühler 146 und 148 wird dazu verwendet, die Dauer zu beeinflussen, während der das Ventil 92 betätigt ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Druckunterschied den Volumenstrom des Fluids durch das Ventil 92, wenn dieses geöffnet ist, variabel beeinflußt. Auf der anderen Seite wird der Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der Druckmeßfühler 148 und 149 dazu verwendet, zu ermitteln, ob eine Last ergriffen worden ist, was vorzugsweise durch einen Unterschied von wenigstens 300 psi zugunsten des Druckmeßfühlers 148 angezeigt wird.
Die zuvor beschriebenen Beschleunigungs- und Druck-Differenzspannungssignale werden durch einen Multiplexer 158 und einen Analog/Digital-Wandler 160 zu einer Zentraleinheit (CPU) 162, wie zum Beispiel einem Motorola Modell 68HC 11 Mikroprozessor, geleitet. Mit Bezug auf den Logiksignalflußplan gemäß Fig. 5 dienen die Anfangsfunktionen der Zentraleinheit dazu, eine Schlupfkorrektur zu verhindern, bevor die Last tatsächlich ergriffen worden ist, und die Betriebsfähigkeit des Schlupferfassungssystems zu überprüfen. Da die mit der Last in Kontakt stehende Rolle 124 an einem Schwenkarm 128 gelagert ist, erfordert das anfängliche Einklemmen der Last einen Kontakt der Rolle 124 mit der Lastfläche und eine nachfolgende bogenförmige Bewegung der Rollenachse, wenn der Arm 128 zur Blattfeder 132 schwenkt. Dies verursacht einen geringen Betrag einer Rollendrehung, wenn sich der Klemmarm 20 der Oberfläche der Last nähert. Da die Last jedoch noch nicht ergriffen worden ist, wäre jedwedes Öffnen des Ventils 92 zur Korrektur des Schlupfes als Antwort auf die Drehung der Rolle 124 vorzeitig. Deshalb hindert die Zentraleinheit, welche erfaßt, daß das Klemmen aufgrund eines unzureichenden Druckunterschiedes zwischen den Druckmeßfühlern 148 und 149 noch nicht aufgetreten ist, das System vorübergehend an einem Öffnen des Ventils 92 als Antwort auf die Drehung der Rolle 124. Wie in Fig. 5 gezeigt, verwendet die Zentraleinheit diese anfängliche Drehung der Rolle 124 nichtsdestoweniger zum Überprüfen der Betriebsfähigkeit des Schlupferfassungssystems durch Festlegen einer "schlüpfaktiven" Anzeigevorrichtung als Antwort auf eine erfaßte Drehung vor der Lastergreifung. Im Gegenteil, falls vor der Lastergreifung keine Drehung der Rolle ermittelt wird, wird die "schlupfaktive" Anzeigevorrichtung nicht eingerichtet. Wenn später ein Festklemmen der Last anfänglich durch einen ausreichenden Druckunterschied zwischen den Druckmeßfühlern 148 und 149 angezeigt wird, fordert die Zentraleinheit sofort, daß die "schlupfaktive" Anzeigevorrichtung zuvor eingerichtet worden ist, die Betriebsfähigkeit des schlupferfassenden Systems anzeigt oder ein Fehlersignal übermittelt.
Die Feststellung der Drehung der Rolle 124 sowohl vor als auch nach dem anfänglichen Ergreifen der Last wird durchgeführt, indem das Ausgangssignal des Kodierers 136 vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit größer als 1 Millisekunde (ms) abgetastet wird, um zu ermitteln, ob die Schlupfbeschleunigung einen anderen Wert als Null annimmt, wodurch das Auftreten des Schlupfes angezeigt wird. Dieses anfängliche Abtastprogramm wird durch die Schleifen 164 und 164a in Fig. 5 angezeigt, wobei die "5 ms-Aufgaben" ein Aktualisieren des Speichers RAM 166 und der Anzeige 168 einschließt. Wenn das Auf treten eines Schlupfes angezeigt wird, werden die Beschleunigungs- und Druckdifferenzsignale im einzelnen an eine Fuzzylogic-Tabellenmatrix in der Zentraleinheit, beispielhaft angegeben durch Fig. 6, angelegt. Obgleich Fig. 6 eine zweidimensionale Matrix zeigt, ist es vorstellbar, andere Signale, wie zum Beispiel die Schlupfgeschwindigkeit, in mehrdimensionalen Matrizen zu verwenden, was jedoch auf Kosten der Geschwindigkeit geht. Jeder Block der Matrix gemäß Fig. 6 stellt eine besondere, vorbestimmte Zeitdauer für die Betätigung und dadurch Öffnung des Ventils 92 dar. Im allgemeinen ist die Matrix so aufgebaut, daß eine höhere positive Schlupfbeschleunigung und geringere Druckunterschiede zum Erhöhen der Dauer für das Öffnen des Ventils 92 neigen. Auf der anderen Seite neigen eine höhere negative Schlupfbeschleunigung (d. h. Verzögerung) und höhere Druckdifferenzsignale zum Verringern der Dauer für das Öffnen des Ventils 92.
Mit Bezug erneut auf Fig. 5 wird das Ventil, falls die vorbestimmte Zeitdauer zum Öffnen des Ventils 92, welche aus der Analyse der Fig. 6 folgt, gleich oder weniger als 5 ms beträgt, nicht betätigt, da es innerhalb solch eines kurzen Zeitraums physikalisch nicht aktiviert und deaktiviert werden kann. Falls jedoch die Dauer zum Aktivieren des Ventils 92 größer als 5 ms ist, wird das Ventil durch Betätigung seines Magnets durch die herkömmliche Steuerschaltung 170 für einen bestimmten Zeitraum geöffnet und dann wieder deaktiviert, um das Ventil am Ende des Zeitraums zu schließen, wodurch das Ausfahren der Zylinder unter Steigern der Nähe der lastangreifenden Flächen auf eine bestimmte Strecke begrenzt wird. Nach der Betätigung des Ventils 92 werden zur Analyse in dem Fuzzylogic-System keine weiteren Ablesungen angenommen, bis 25 ms abgelaufen sind. Danach kann die Fuzzylogic-Analyse und die Betätigung des Ventils 92 wiederholt werden, falls ein weiterer Schlupf festgestellt wird. Ein geeigneter Bereich von Zeiträumen zum Betätigen des Ventils 92 für eine Papierrollen-Klemmvorrichtung, wie diejenige, die in den Figuren gezeigt ist, beträgt etwa 5,5 bis 10 Millisekunden in Abhängigkeit von der erfaßten Größe des Schlupfes.
Begriffe und Ausdrücke, wie sie in der vorstehenden Beschreibung eingesetzt worden sind, werden darin zum Zwecke der Beschreibung und nicht einer Beschränkung verwendet. Es ist durch die Verwendung derartiger Begriffe und Ausdrücke nicht beabsichtigt, Äquivalente von gezeigten und beschriebenen Merkmalen oder deren Teile auszuschließen. Es wird darauf hingewiesen, daß der Umfang der Erfindung lediglich durch die nachfolgenden Patentansprüche festgelegt und begrenzt ist.

Claims

1. Verfahren zum Greifen einer Last (12) zwischen einem wahlweise zu schließenden und zu öffnenden Paar von lastangreifenden Flächen (14), (16), wobei das Verfahren umfaßt:

(a) Vorsehen wenigstens eines Leistungsstellgliedes (32) zum Steigern der Nähe des Paares lastangreifender Flächen (14), (16) relativ zueinander, um den durch die Flächen auf die Last (12) ausgeübten Griff zu erhöhen,

gekennzeichnet durch

(b) während des Greifens der Last durch die Flächen Bestimmen einer variablen Zeitrate der Relativbewegung zwischen der Last und den Flächen;

(c) unverzüglich als Antwort auf Schritt (b) Bestimmen einer variablen Zunahme beim Griff welche veränderlich von der Zeitrate der in Schritt (b) bestimmten Relativbewegung abhängig ist; und

(d) unverzüglich als Antwort auf Schritt (c) Veranlassen, daß das Stellglied (32) die variable Zunahme beim Griff bewirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitrate der Relativbewegung die Beschleunigung der Relativbewegung ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (c) ein Bestimmen der veränderlichen Zeitrate der Relativbewegung während lediglich eines anfänglichen Abschnitts an Stelle sämtlicher der Relativbewegung umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (d) das veränderliche Bewirken einer Zunahme der Nähe des Paares lastangreifender Flächen (14), (16) umfaßt, wobei die Zunahme durch einen vorbestimmten Abstand begrenzt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (d) ein Begrenzen der Steigerung der Nähe durch einen vorbestimmten Abstand unabhängig von jedweder Zunahme, innerhalb einer vorbestimmten Grenze, an Kraft umfaßt, mit der die lastangreifenden Flächen (14), (16) die Last greifen.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (d) ein variables Begrenzen der Steigerung der Nähe durch einen vorbestimmten Abstand umfaßt, welcher veränderlich von der variablen Zeitrate der Relativbewegung abhängig ist, welche in Schritt (b) erfaßt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch vor dem Greifen der Last ein automatisches Überprüfen des in Schritt (b) verwendeten Meßfühlers (136), wenn die Last zwischen den lastangreifenden Flächen positioniert ist, um zu bestimmen, ob der Meßfühler einsatzbereit ist, und automatisches Anzeigen jedweder mangelnden Einsatzfähigkeit des Meßfühlers als Antwort auf die Überprüfung.

8. Lasttransportierende Klemmvorrichtung (10) mit wahlweise zu schließenden und zu öffnenden lastangreifenden Flächen (14), (16) zum wahlweisen Ergreifen und Freigeben einer zwischen den Flächen angeordneten Last (12), wobei die Klemmvorrichtung aufweist:

(a) wenigstens ein Fluid-Leistungsstellglied (32) zum Steigern der Nähe des Paares lastangreifender Flächen (14), (16) relativ zueinander zum Erhöhen des durch die Flächen auf die Last ausgeübten Griffs;

(b) einen Meßfühler (136) zum Erfassen des Auftretens eines Schlupfes zwischen der Last (12) und den Flächen (14), (16);

gekennzeichnet durch

(c) einen unter Druck stehenden Fluidspeicher (88) mit einem Auslaß (90), welcher mit dem Stellglied (32) durch ein wahlweise zu öffnendes und zu schließendes Ventil (92) zum wahlweisen Öffnen verbunden ist und dadurch einen Fluidstrom von dem Auslaß (90) zum Stellglied (32) automatisch als Antwort auf das Erfassen eines Schlupfes durch den Meßfühler (136) gestattet, um das Stellglied (32) zu veranlassen, die Nähe zu steigern; und

(d) eine Fluid auffüllende Steuerschaltung zum Zuführen von Fluid zu dem Speicher (88), wobei die Fluid auffüllende Steuerschaltung eine Pumpe (40) zum Zuführen von Fluid zu dem Speicher (88) und einen Druckverstärker (102) aufweist, welcher zwischen der Pumpe und dem Speicher zum Erhöhen des Druckes des von der Pumpe zum Speicher geführten Fluids angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung zum Wiederauffüllen Fluids in den Speicher eine Einrichtung (116, 120) zum automatischen Zuführen von Fluid in den Speicher als Antwort auf das Entleeren des Fluids aus dem Speicher aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (92) nur für einen bestimmten Zeitraum als Antwort auf die Erfassung eines Schlupfes zu öffnen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (136) eine Einrichtung zum Erfassen der Größe des Schlupfes zwischen der Last und den Flächen und zum Ändern des bestimmten Zeitraumes als Antwort auf diese Größe aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Meßfühler (146), (148) zum Erfassen einer Druckdifferenz zwischen dem Speicher (88) und dem Fluid- Leistungsstellglied (32) und zum Ändern des vorbestimmten Zeitraums als Antwort auf diese Druckdifferenz.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Fluidleitung (53) zum Zuführen von Fluid zu dem Stellglied (32) parallel zum Auslaß (90) des Speichers (88), um das Stellglied (32) zu veranlassen, die Nähe des Paares lastangreifender Flächen (14), (16) zu steigern, und durch eine Fluidsteuerschaltung (66), um zu verhindern, daß ein Fluidstrom von dem Auslaß (90) in die Fluidleitung (53) strömt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, ferner gekennzeichnet durch eine Fluidsteuerschaltung (56), (98) zum Zuführen von Fluid aus der Fluidleitung (53) in den Speicher (88).

15. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine erste Fluidleitung (53) zum Zuführen von Fluid zu dem Stellglied (32) parallel zum Auslaß (90) des Speichers (88), um das Stellglied (32) zu veranlassen, die Nähe des Paares lastangreifender Flächen (14), (16) zu steigern, ein wahlweise zu öffnendes und zu schließendes, bedienungsgesteuertes Ventil (36), welches in die erste Fluidleitung (53) geschaltet ist, und eine zweite Fluidleitung (96), welche mit der ersten Fluidleitung (53) parallel zum bedienungsgesteuerten Ventil (36) zum Zuführen von Fluid durch die erste Fluidleitung (53) zum Speicher (88) trotz des Schließens des bedienungsgesteuerten Ventils (36) verbunden ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine erste Fluidleitung (53), welche mit dem Fluid-Leistungsstellglied (32) zum Leiten einer unter Druck stehenden Fluidzufuhr zu diesem verbunden ist, um das Stellglied zu veranlassen, die Nähe des Paares lastangreifender Flächen (14), (16) zu steigern, ein wahlweise betätigbares Ventil (36) zum Steuern der unter Druck stehenden Fluidzufuhr in der ersten Fluidleitung (53), eine mit dem Fluid-Leistungsstellglied (32) verbundene Fluidleitung (58) zum Ablassen des Fluids, während die erste Fluidleitung (53) Fluid zu dem Stellglied (32) führt, ein wahlweise zu öffnendes und zu schließendes bedienungsgesteuertes Ventil (36), welches in die zweite Fluidleitung (58) geschaltet ist, und eine dritte Fluidleitung (92), welche mit der zweiten Fluidleitung (58) parallel zu dem bedienungsgesteuerten Ventil (36) zum Ablassen des Fluids aus der zweiten Fluidleitung (58) trotz des Schließens des bedienungsgesteuerten Ventils (36) verbunden ist.