DE69508067T2

DE69508067T2 - Verbesserungen an scheibenwischer

Info

Publication number: DE69508067T2
Application number: DE69508067T
Authority: DE
Inventors: John Elmhirst; Denis Kirkby
Original assignee: Wynn Marine Ltd
Current assignee: Wynn Marine Ltd
Priority date: 1994-04-11
Filing date: 1995-03-30
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2015-03-31
Also published as: EP0754134B1; WO1995027641A1; US5826295A; AU2079695A; DE69508067D1; CN1149858A; EP0754134A1; GB9407111D0; JPH09511713A; CN1046672C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen linear arbeitenden Scheibenwischer der Art, wie er bei großen Seeschiffen verwendet wird.
Ein linear arbeitender Wischer bietet den Vorteil eines Wischbereichs, der im wesentlichen die gesamte Fläche der zu wischenden Scheibe ist. Außerdem kann er so robust ausgebildet werden, daß er auch extremen Anforderungen standhält.
Der Wischer verwendet im allgemeinen kontinuierlich arbeitende Antriebsmittel in der Form eines endlosen Riementriebes, dessen Riemen zwischen zwei Riemenscheiben gleicher Größe verläuft. Alternativ kann das kontinuierlich arbeitende Antriebsmittel eine Kette aufweisen, die über Kettenräder verläuft.
Das Wischblatt ist auf einem Wischerwagen gehalten, der in einem Gehäuse verstellbar angeordnet und in diesem geführt ist und mittels eines geeigneten Hebelgestänges mit dem Riementrieb verbunden ist. Eines der Räder bzw. eine der Scheiben ist frei drehend in seinem bzw. ihrem Lager gehalten, während das bzw. die andere mittels eines Elektromotores angetrieben wird, obwohl auch der Antrieb beider Räder bzw. Scheiben möglich ist, sodaß der Wagen entlang einem linearen Verstellweg gegenüber dem Gehäuse verstellt wird. Gemäß Fig. 1 der zugehörigen Zeichnung wird die Bewegung des Wagens an jedem Ende (a und b) des Verstellweges dadurch umgekehrt, daß der Befestigungspunkt zwischen Wagen und Treibriemen von dessen oberem Trum auf dessen unteres Trum überwechselt bzw. umgekehrt. Der Motor läuft im allgemeinen mit einer Motorgeschwindigkeit W, sodaß sich ein Geschwindigkeitsverlauf V des Wagens (und demzufolge des Wischblattes) ergibt, wie er in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt ist.
Die Rate des Geschwindigkeitswechsels f (d. h. der Beschleunigung) ist in Fig. 2 dargestellt. Der Wert am Ende eines Verstellweges der hin- und hergehenden Bewegung (eines "Hubes") ist hoch, typischerweise 5 g. Dem hohen Wert am Ende eines Hubes wird derzeit durch Verwendung von Dämpfungsmechanismen rechnunggetragen und durch Begrenzung der Größe des Wischerarmes und -blattes (und demzufolge der Massenträgheit) auf Werte, die eine annehmbare Lebensdauer und Größe der physikalischen Belastung bei Beschleunigungs- und Verzögerungsschocks erwarten lassen.
Das Problem hoher Anfangs- und Endschocks beim Beschleunigen und Verzögern ist insbesondere bei großen maritimen Scheibenwischanlagen gegeben, weil bei ihnen besonders schwere Einsatzbedingungen gegeben sind. Bei ihnen muß für die Anlagen insbesondere eine besonders hohe Robustheit gefordert werden und die Aufbringung hoher Anpreßdrücke für das Wischerblatt muß möglich sein, um ein Arbeiten auch dann zuverlässig gewährleisten zu können, wenn erschwerte Arbeitsbedingungen durch Salz- oder Eiseinwirkungen zu erwarten sind.
In EP-0302343 ist ein erstes Beispiel beschrieben, bei dem eine Fensterreinigungseinrichtung beschrieben ist, wie sie zum Reinigen von Fenstern von Gebäuden, von industriellen Anlagen, von Solarzellen und dergleichen verwendet wird. Eine Wischeinrichtung wird von einem reversiblen Elektromotor angetrieben. Ein weiters Beispiel ist als Scheibenwischanlage für Motorfahrzeuge beschrieben, wobei ebenfalls ein reversibler Motor zur Anwendung kommt. Ein nochmals weiteres Beispiel verwendet zwei Elektromotoren und eine ein- und ausschaltbare Synchronwelle. Damit entfällt die Notwendigkeit der Verwendung von reversiblen Motoren. In jedem dieser Fälle schließt die Vorrichtung einen Geschwindigkeitswechsel ein, üblicherweise als Folge der Umkehr der Motordrehrichtung, und das jeweilige System verbindet mit diesen Drehrichtungswechseln eine Serie einsatzabhängiger Profile.
Keines dieser Systeme ist von der Art, daß ein stetig umlaufender Antriebsmotor mit veränderbarer Antriebsgeschwindigkeit in üblicher Weise verwendet wird und trotzdem hin- und herge hende Bewegungen eines angetriebenen Gegenstandes erzeugt werden und das obendrein wegen Einfachheit und Robustheit für große seegehende Schiffe geeignet ist. Demzufolge sind die in EP-A-0302343 behandelten Probleme völlig verschieden von denen, wie sie bei Systemen auftreten, die einen stetig in einer Drehrichtung umlaufenden Motor verwenden und sie geben für einen Fachmann auf dem einschlägigen technischen Gebiet keinen verwertbaren Hinweis auf die Lösung von Problemen, wie sie mit stetig in einer Richtung umlaufenden Systemen verbunden sind. Insbesondere sind bei ihnen nicht. Probleme behandelt, die mit Schockbelastungen einhergehen.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine Schwerlastwischvorrichtung vorgeschlagen, die einschließt ein über voneinander beabstandete Räder arbeitendes endloses Antriebsmittel, einen Wischerwagen, der von dem Antriebsmittel so angetrieben wird, daß er hin- und hergehend zwischen einem ersten und einem zweiten Ende eines Verstellweges verstellbar ist und dazu bestimmt ist, die Verstellrichtung dadurch zu ändern, daß sein Antrieb zwischen oberem zum unterem Teil des endlosen Antriebsmittels wechselt und die schließlich noch einen Antriebsmotor zum Antrieb zumindest des einen der voneinander beabstandeten Räder einschließt (also insoweit eine Schwerlastwischvorrichtung der Art ist, wie sie in GB- A-1490597 oder GB-A-1502199 erläutert ist) und die durch ein geschwindigkeitsprofilierendes Mittel in der Anordnung und Ausbildung derart gekennzeichnet ist, daß die Arbeitsgeschwindigkeit des Motors derart gesteuert wird, daß eine hin- und hergehende Verstellbewegung des Wischerwagens in einem Verlauf bewirkt wird, der im Bereich jedes Ende des Verstellweges für eine ausgewählte Zeitspanne einen Abschnitt aufweist, in dem die Verstellgeschwindigkeit stetig auf eine Arbeitsgeschwindigkeit angehoben wird, wenn der Wischerwagen den Endpunkt des Verstellverlaufes verläßt und einen Abschnitt, in dem die Verstellgeschwindigkeit aus einem Bereich einer Arbeitsgeschwindigkeit stetig auf einen Abschnitt niedriger Verstellgeschwindigkeit abgesenkt wird, wenn der Wischerwagen sich einem der Endpunkte des Verstellverlaufes annähert.
Eine variable Arbeitsgeschwindigkeit ist bei gegenwärtigen Ausführungen bereits häufig vorgesehen. Dies wird mit einer Grobregelung (mit offenem Regelkreis) der Motorarbeitsgeschwindigkeit unter Verwendung einer Geschwindigkeitsbestimmenden Regelung des dem Motor zugeführten Stromes in seinem Mittelwert erreicht (im allgemeinen entweder Gleichstrom oder serieller Wicklung, Wechselstrom). In Verbindung mit im wesentlichen konstanter Wischerdrehmomentanforderung führt das zu einer geringeren Durchschnittsgeschwindigkeit.
Durch Ermitteln der Position des Wischerwagens ist es möglich, eine profilierte Verringerung der Motorgeschwindigkeit bei Annäherung an das Bewegungsende zu erreichen sowie eine darauffolgende erneute Erhöhung auf die Normalgeschwindigkeit für die Bewegung während des Hauptverstellweges.
In die meisten Systeme ist auch ein "Parkierungs"-positionssensor eingefügt, um beim Erreichen des Endes eines Verstelltaktes den Motor in einem einfachen Regelkreis zum Anhalten zu veranlassen.
Ein einfaches Verfahren zum Erhalt einer stetigen Arbeitsweise gemäß der Erfindung besteht darin, von diesem Parkierungspositionssensor P Gebrauch zu machen, um ein Geschwindigkeitssollprofil wie in Fig. 3 dargestellt zu erhalten. Bei einer vorgeschlagenen Ausführungsform wird dieses Profil durch Verwendung eines Mikroreglers erhalten, dessen Ausgangsstrom ein E²-Potentiometer antreibt. Durch Ermitteln der relativen Einstellung des Endes des zeitabhängigen Profils und die Anwesenheit eines Parkierungssensorsignales kann das System selbstjustierend sein, sodaß das Ende seines Profils nahe dem Beginn des nächsten Profils gehalten werden kann.
Alternative Möglichkeiten sind folgende:
1. Ein Motor mit einer Codierungseinrichtung (einfacher Impulsgenerator) fördert die Genauigkeit der Positionierung des Geschwindigkeitswechsels und kann für eine genauere Regelung der Motorgeschwindigkeit in einem geschlossenen Regelkreis verwendet werden. Ein Sensor zur Ermittlung der Stellung des Wischerwagens ist jedoch noch gegenständlich notwendig.
2. Ein Zahnriemen bei der Lösung nach vorstehender Ziffer 1 würde für die Bestimmung der Stellung des Wischerwagens größere Sicherheit geben. Ein Sensor für die Ermittlung der Bewegung des Riemens (optisch unter Zuhilfenahme des Zahnprofiles des Riemens oder der Riemenscheibe) kann an der Stelle der Motorencodiereinrichtung verwendet werden und so die meisten Positionsdaten direkt liefern.
3. Eines der Schemata 1 und 2 kann zusammen mit einem Wechselrichterantrieb, d. h. einem Antrieb, der die Arbeitsgeschwindigkeit des Induktionsmotors (geringere Kosten und weniger empfindlich) steuert, verwendet werden, indem die Lieferfrequenz geändert wird. Üblicherweise ist dabei ein Gleichrichter vorgesehen, um den zugeführten Strom in Gleichstrom umzuwandeln und ein Festzustandswechselrichter, d. h. ein Wechselrichter der die Rückführung zu Wechselstrom bei variabler Frequenz bewirkt.
4. Das Geschwindigkeitsprofil kann dargestellt werden, um eine einfache harmonische Bewegung zu simmulieren und so das Vorhandensein einer natürlichen oszillierenden Bewegung mit stetiger Beschleunigung auf einem Maximalwert, gefolgt von einer entsprechenden stetigen Verzögerung zu zeigen.
In der Summierung der Erfindung ergibt die Erfindung die Einregelung auf eine linear verlaufende Wischblattgeschwindigkeit bis in den Bereich gegen Ende des Verstellweges bei geradem Wischer, wodurch ruckartige Veränderungen am Ende eines Taktes der Wischerbewegung verringert werden, was größere Wischblät ter und Wischerarme ermöglicht, die in ein vorgegebenes Gehäuse und einen Wischerwagenmechanismus eingefügt werden können, wodurch der Anwendungsbereich erweitert werden kann und wodurch außerdem entstehende Geräusche verringert werden und die Lebensdauer des Wischersystems verlängert wird. Die Geschwindigkeitssteuerung auf dem gesamten Verstellweg des Wischers kann genützt werden, um eine einfache harmonische Bewegung auszulösen und vor allem gegen Ende des Wischbereichs.
Zur ausführlichen Erläuterung bestehender Wischer mit geradliniger Bewegung des Wischblattes wird auf unsere Wynstruments Patentspezifikationen verwiesen, beispielsweise GB-A-1490597.
Eine Ausführungsform der Erfindung soll nun beispielhaft unter Bezugnahme auf Fig. 4 der Zeichnungen beschrieben werden, die in schematischer Darstellung einen Wischermechanismus zeigt, in dem die vorliegende Erfindung eingefügt ist.
Das stetig arbeitende Antriebsmittel 1 in der Form eines endlosen Riementriebes mit über voreinander beabstandete Riemenscheiben 2 und 3 geführten Antriebsriemen trägt den Wischerwagen 4 mit dem Wischblatt 5, um diesen zwischen Bewegungsendpunkten 6 und 7 zu verstellen und ihn dabei an jeweils einen der Bewegungsendpunkten anzunähern und vom jeweils anderen zu entfernen, wobei die Verstellbewegung auf einer Gleitschiene erfolgt (nicht dargestellt). Dieser Mechanismus insoweit ist im Einzelnen in unseren früheren britischen Patenten GB- A-1490597 und GB-A-1502199 beschrieben und es findet bei ihm ein Motor 10 als Energieerzeuger für den Antrieb derart Verwendung, daß die Riemenscheibe 3 am rechten Antriebsende angetrieben wird. Mit dieser Ausbildung wird mit dem oberen Trum des endlosen Antriebsriemens der Wischerwagen von links nach rechts so lange verstellt, bis er das Ende 7 des Verstellweges erreicht, wo die Verbindung zwischen Wischerwagen und unterem Trum des Antriebsriemens wiederhergestellt wird und der Wischerwagen so lange nach links verstellt wird, bis er das Ende 6 des Verstellweges wieder erreicht hat.
Ein Parkierungssensor 8 in der Form eines Schutzrohr- bzw. Abstandsschalters ist im Bereich der ersten Endposition 6 angeordnet; er wird betätigt von einem Magneten 9, der dem Träger 4 zugeordnet ist. Bei einem üblichen Wischermechanismus ist der Schutzrohr- oder Abstandsschalter 8 in Parallelschaltung mit einem Parkierungsschalter verkabelt, der es im offenem Zustand dem Träger ermöglicht, seine Bewegung fortzusetzen, bis er das Ende seines Verstellweges erreicht hat, wobei bei Erreichen dieses Punktes der Abstandsschalter öffnet, um die Stromzuführung zum Motor zu unterbrechen. Die vorliegende Erfindung macht von diesem Schutzrohr- bzw. Abstandsschalter 8 Gebrauch.
Bei dieser Gelegenheit soll vermerkt werden, daß der Schalter 8 am linken Ende des Verstellweges angeordnet ist, daß er jedoch an jedem von linkem und rechtem Ende (antriebslosem Ende und angetriebenem Ende der Verstelleinrichtung bzw. Rolle) angeordnet sein kann, da die Bewegungen an jedem Ende gleichartig verlaufend sind und ein stetig fortlaufendes Geschwindigkeitsprofil in jeder Bewegungsrichtung vorliegt.
Das die Geschwindigkeit profilierende Mittel ist schematisch als Blockdiagramm dargestellt. Eine zentrale Rechnereinheit CPU, der die Ausgangssignale eines Taktgebers T und des Sensors bzw. Schalters 8 zugeführt werden, erzeugt das Geschwindigkeitsprofil in der vorher besprochenen Weise und dieses Profil wird einem Wechselrichter I zugeführt, der dann die geschwindigkeitsentsprechende Zuführung von einer Wechselstromquelle zum Motor 10 bewirkt.
Gemäß Fig. 3 liefert der Schalter 8 ein Signal am Anfang des Annäherungs- und Entfernungszyklus und erneut am Ende eines solchen Zyklus, wenn der Träger wieder den Bereich der Position 6 erreicht. Die Differenz zwischen dem aktuellen Zeitpunkt des Signals 5 und dem benachbarten Minimumpunkt im Zyklus wird dann dazu benützt, um den Zeitraum für den nächsten Zyklus zu korrigieren, sodaß Synchronisation erhalten wird.

Claims

1. Schwerlastwischeinrichtung, die ein endloses, stetig arbeitendes, über voneinader beabstandete Räder (2, 3) geführtes Antriebsmittel (1), einen Wischerwagen (4) und einen Antriebsmotor aufweist, wobei der Wischerwagen mittels des Antriebsmittels verstellbar ist so, daß er zwischen einer ersten und einer zweiten Verstellendposition (6, 7) hin und her verstellbar ist und daß er seine Verstellrichtung durch Wechsel zwischen oberem und unterem Abschnitt des Antriebsmittels ändert und wobei der Antriebsmotor zumindest eine der Rollen in einer Richtung antreibt, gekennzeichnet durch ein Geschwindigkeitsprofilbildungsmittel (10) zur Bestimmung der Arbeitsgeschwindigkeit des Motors derart, daß ein hin- und hergerichteter Arbeitszyklus ausgebildet wird, in dem im Bereich jedes Endes der Verstellung des Wischerwagens bei Verlassen des Bewegungsendpunktes eine Arbeitsgeschwindigkeit des Motors für eine ausgewählte Zeitspanne veranlaßt wird, die von einer geringen Arbeitsgeschwindigkeit stetig auf eine Betriebsarbeitsgeschwindigkeit ansteigt, und bei Annäherung an den Bewegungsendpunkt eine Arbeitsgeschwindigkeit des Motors für eine ausgewählte Zeitspanne veranlaßt wird, die von einer Betriebsarbeitsgeschwindigkeit stetig auf eine niedrigere Arbeitsgeschwindigkeit verringert wird.

2. Schwerlastwischeinrichtung nach Anspruch 1, die einen Parkierungssensor (8) zum Ermitteln einer Bewegungsendposition des Wischerwagens einschließt, um es dem Wischer zu ermöglichen, in einer Parkierungsposition anzuhalten dadurch gekennzeichnet, daß der Parkierungssensor zum Synchronisieren des Arbeitens des Geschwindigkeitsprofilbildungsmittels angeordnet ist.

3. Schwerlastwischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeitsprofilbildungsmittel angeordnet ist, um ein Geschwindigkeitsprofil zu liefern, bei dem in dem Arbeitszyklus die Arbeitsgeschwindigkeit des Motors stetig von einer geringen Geschwindigkeit an einem ersten Ende des Verstellweges auf eine Betriebsarbeitsgeschwindigkeit ansteigt, sich mit dieser Betriebsarbeitsgeschwindigkeit fortsetzt bis zur Annäherung an ein zweites Ende des Verstellweges, wo sie sich stetig auf eine geringe Arbeitsgeschwindigkeit an diesem zweiten Ende des Verstellweges verringert, worauf sich das gleiche Geschwindigkeitsprofil wiederholt, indem es vom zweiten Ende des Verstellweges aus erneut das erste Ende des Verstellweges erreicht.

4. Schwerlastwischeinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszyklus als einfache harmonische Bewegung ausgestaltet ist.

5. Schwerlastwischeinrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche mit einem Schaltmittel zum Wechsel zwischen mehreren Arbeitszyklusausgestaltungen, beispielsweise Intervallwischen, Wischen mit hoher und mittlerer Geschwindigkeit und automatischem Parkieren, wobei in jedem Fall zumindest ein Teil des Arbeitszyklus zur Anwendung kommt.

6. Schwerlastwischeinrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeitsprofil bildende Mittel ein Wechselstromzuführungsmittel und einen Wechselrichter (I) zum Steuern der Arbeitsgeschwindigkeit des Motors in Übereinstimmung mit dem Arbeitszyklus einschließt.