FI114789B - Hissikorin aktiivinen ohjausjärjestelmä - Google Patents

Description

114789

Hissikorin aktiivinen ohjausjärjestelmä

Keksinnön tausta Keksinnön ala Tämä keksintö liittyy aktiiviseen ohjainjärjestelmään, joka ohjaa liik-5 kuvaa yksikköä, kuten hissikoria.

Taustan selostus

Yleensä hissikori roikkuu vaijereista ja sitä liikuttaa pystysuunnassa nostokone nostokuiluun kiinnitettyjä ohjainkiskoja pitkin. Hissikori voi täristä kuorman epätasaisuuden tai matkustajien liikkeen vuoksi, koska kori roikkuu 10 vaijereista. Tärinää rajoittaa hissikorin ohjaaminen ohjainkiskoja pitkin.

Ohjainjärjestelmiä, jotka sisältävät ohjainkiskoja pitkin rullaavia pyöriä ja ripustuksia, käytetään usein hissikorin ohjaamiseen ohjainkiskoja pitkin.

Kiskon epäsäännöllisyyksien, kuten poimujen ja liitoskohtien, aiheuttamat ei-toivottu meteli ja värähtely välittyvät korissa oleville matkustajille pyörien kautta 15 pilaten miellyttävän matkanteon.

Yllä mainitun ongelman ratkaisemiseksi on ehdotettu useita erilaisia vaihtoehtoisia lähestymistapoja, jotka on esitetty JP-patenttijulkaisussa (Kokai) nro 51-116 548, JP-patenttijulkaisussa (Kokai) nro 6-336 383 ja JP-patenttijulkaisussa (Kokai) nro 63-87 482. Nämä viitteet esittävät hissikorin, joka on va-*· ‘ 20 rustettu sähkömagneeteilla, jotka kohdistavat vetovoimia raudasta valmistet- v.; tuihin ohjainkiskoihin, jolloin koria voidaan ohjata ilman kosketusta ohjainkis- * * · koihin.

: ’': JP-patenttijulkaisu (Kokai) nro 63-87 482 esittää ohjainjärjestelmän, :' ‘ *: joka pystyy rajoittamaan ohjainkiskojen epäsäännöllisyyksien aiheuttamaa his- 25 sikorin tärinää ohjaamalla sähkömagneetteja siten, että säilytetään vakioetäi-syys pystysuuntaisesta vertailulangasta, joka on sijoitettu ohjainkiskon viereen, jolloin saadaan miellyttävä kyyti ja päästään eroon liiallisista tarkkuusvaati-''!! > muksista ohjainkiskoja asennettaessa.

; Yllä selostetuissa hissien nykyisissä ohjainjärjestelmissä on kuiten- ,,, * 30 kin seuraavia ongelmia.

: · ’ i Pystysuuntainen vertailulanka voi olla helposti asennettavissa mata- • t lien rakennusten tapauksessa, jossa hissin nostokuilu on verrattain lyhyt, kun » '. taas pystysuuntaisen vertailulangan kiinnittäminen nostokuiluun ohjainkiskojen ‘ : viereen on vaikeaa viime aikoina rakennettujen ja ilmaantuneiden korkeitten 35 tai erittäin korkeitten rakennusten tapauksessa. Tämän lisäksi pysty- 114789 2 suuntaisen vertailulangan kiinnittämisen jälkeen pystysuuntainen vertailulanka usein itse menettää lineaarisuutensa rakennusten ikääntymisvaurioiden aiheuttamien muodonmuutosten tai lämpölaajenemisen vuoksi. Näin ollen ongelmaa aiheuttaa, että tarvitaan paljon aikaa ja rahaa kiinteän pystysuuntaisen vertai-5 lulangan ylläpitämiseen. Tämän lisäksi sähkömagneetit eivät mahdollisesti magnetoidu etukäteen ohjainkiskoissa olevien epäsäännöllisyyksien varalta, koska korin pystysuuntaista sijaintia ei voida todeta pystysuuntaista vertailu-lankaa käyttämällä. Näin ollen värähtelyä rajoittava säätö ei mahdollisesti ala toimia ennen kuin suhteellinen sijainti pystysuuntaisen vertailulangan kanssa 10 menee pieleen epäsäännöllisyyksien vuoksi. Tämän vuoksi tämä periaate ei mahdollisesti rajoita kaikkea tärinää. Niinpä ajomukavuuden parantamiselle on rajansa tässä järjestelmässä.

Keksinnön yhteenveto Näin ollen tämän keksinnön yksi päämäärä on antaa hissin ohjain-15 järjestelmä, joka parantaa ajomukavuutta rajoittamalla tehokkaasti hissikorin tärinää.

Esillä olevan keksinnön toisena päämääränä on antaa minimoitu ja yksinkertaistettu hissin ohjainjärjestelmä.

Esillä oleva keksintö antaa hissin ohjainjärjestelmän, joka sisältää 20 liikkuvan yksikön, joka on asetettu kulkemaan ohjainkiskoa pitkin, sädepro-jektorin, joka on asetettu muodostamaan optinen valotie liikkuvan yksikön lii-:Y: kesuunnan rinnalle, sijainti-ilmaisimen, joka on sijoitettu optiselle tielle ja joka : on asetettu ilmaisemaan suhteellinen sijainti optisen tien ja liikkuvan yksikön ;: välillä, ja toimielimen, joka on kytketty liikkuvaan yksikköön ja joka on asetettu , ··. 25 muuttamaan liikkuvan yksikön sijaintikohtaa ohjainkiskoon kohdistuvan voiman . aiheuttaman reaktiovoiman avulla sijainti-ilmaisimen lähdön perusteella.

Piirustusten selitys ..Y Keksinnön ja siihen liittyvien useiden etujen täydellinen arviointi :,Y voidaan helposti suorittaa ja se samalla ymmärretään paremmin, kun tarkas- . . 30 teilaan seuraavaa yksityiskohtaista selostusta yhdessä oheisten piirustusten : kanssa, joissa: kuvio 1 on perspektiivikuva esillä olevan keksinnön ensimmäisen to-,. · teutuksen mukaisesta hissikorin ohjainjärjestelmästä; , kuvio 2 on perspektiivikuva, joka esittää liikkuvan yksikön ja ohjain- 35 kiskojen välisen suhteen; 114789 3 kuvio 3 on perspektiivikuva, joka esittää ohjainjärjestelmän ohjain-yksikön rakenteen; kuvio 4 on tasokuva, joka esittää ohjainyksikön magneettipiirejä, kuvio 5 on lohkokaavio, joka esittää säätäjän erästä piiriä; 5 kuvio 6 on lohkokaavio, joka esittää säätäjän säätävän jännitteen laskimen erästä piiriä; kuvio 7 on lohkokaavio, joka esittää säätäjän toisen säätävän jännitteen laskimen erästä piiriä; kuvio 8 on perspektiivikuva, joka esittää toisen toteutuksen ohjain-10 järjestelmän ohjainyksikön rakenteen; kuvio 9 on tasokuva, joka esittää toisen toteutuksen ohjainyksikköä; kuvio 10 on lohkokaavio, joka esittää toisen toteutuksen säätäjää; kuvio 11 on lohkokaavio, joka esittää toisen toteutuksen säätäjän nopeudenlaskimen erästä piiriä; 15 kuvio 12(a) on sivukuva, joka esittää kolmannen toteutuksen sijain ti-ilmaisinta; kuvio 12(b) on etukuva, joka esittää kolmannen toteutuksen sijainti- ilmaisinta; kuvio 13(a) on etukuva, joka esittää neljännen toteutuksen sijainti- 20 ilmaisinta; kuvio 13(b) on sivukuva, joka esittää neljännen toteutuksen sijainti- ilmaisinta; kuvio 14 on sivukuva, joka esittää viidennen toteutuksen sijainti-il- ·.: · maisinta; » »· 25 Edullisen toteutuksen yksityiskohtainen selitys » , ·, Tarkastellaan nyt piirustuksia, joissa samat viitenumerot merkitsevät identtisiä tai vastaavia osia useissa eri kuvissa, esillä olevan keksinnön toteutukset selitettäessä alla.

•;;; Esillä oleva keksintö selitetään tämän jälkeen yksityiskohtaisesti ha- * > · ‘ 30 vainnollistavien toteutusten avulla.

: ': Kuviot 1-4 esittävät esillä olevan keksinnön ensimmäisen toteu- • tuksen mukaisen hissikorin ohjainjärjestelmän. Kuten kuviossa 1 on esitetty, ferromagneettisesta aineesta valmistetut ohjainkiskot 2 ja 2’ on sijoitettu nos- [ tokuilun 1 sisään tavanomaisella asennusmenetelmällä. Liikkuva yksikkö 4 35 nousee ja laskeutuu ohjainkiskoja 2 ja 2’ pitkin käyttämällä tavanomaista nos-tomenetelmää (ei kuviossa), esimerkiksi kiertyvät vaijerit 3. Liikkuva yksikkö 4 1 1 4789 4 sisältää neljä ohjainyksikköä 5a, 5b, 5c, 5d kiinnitettyinä sen ylä- ja alakulmiin liikkuvan yksikön 4 ohjaamiseksi ilman kosketusta ohjainkiskojen 2 ja 2’ kanssa.

Lasersäteilijät 6a, 6b ja 6c, jotka ovat kiinnitetyt nostokuilun 1 kat-5 toon, säteilevät laservaloa samansuuntaisesti vastaavien ohjainkiskojen 2 ja 2’ kanssa ja muodostavat optiset tiet 7a, 7b ja 7c nostokuiluun 1. Lasersäteilijät 6a, 6b ja 6c voivat esimerkiksi olla värähteleviä laserputkia tai laservaloa lähettäviä puolijohdelaitteita.

Kaksi kaksiulotteista valodiodia 8a ja 8b on kiinnitetty pystysuun-10 nassa eri kohtiin sijainti-ilmaisimiksi liikkuvan yksikön 4 kylkeen. Edelleen yksiulotteinen valodiodi 8c on kiinnitetty valodiodin 8b viereen samalle pystyta-solle kuin valodiodi 8d. Nämä valodiodit 8a, 8b ja 8c ovat sijoitetut vastaavasti optisille teille 7a, 7b ja 7c. Kaksiulotteiset valodiodit 8a ja 8b ilmaisevat sijainnin vastaavilla optisilla teillä 7a ja 7b kahdessa ulottuvuudessa (x- ja y-suun-15 nissa kuviossa 1). Yksiulotteinen valodiodi 8c ilmaisee sijainnin optisella tiellä 7c yhdessä ulottuvuudessa (y-suunta kuviossa 1).

Lasersäteilijät 6a ja 6b muodostavat pystysuunnassa optiset tiet 7a ja 7b, jotka vastaanotetaan kaksiulotteisilla valodiodeilla 8a ja 8b, jotka ovat kiinnitetyt eri pystysuuntaisiin kohtiin toistensa suhteen. Liikkuvan yksikön 4 si-20 jainnit liikkuvan yksikön 4 seuraavien viiden liiketavan mukaan ilmaistaan optisten teiden 7a ja 7b vastaavien vastaanottokohtien perusteella alla selostet-' ' tavaa laskentaa käyttämällä.

•VV I. y-muoto (taakse ja eteen -liikemuoto) edustaa liikettä oikealle ja V f vasemmalle pitkin y-koordinaattia liikkuvan yksikön keskikohdassa, *:··: 25 II. x-muoto (oikealle ja vasemmalle -liikemuoto) edustaa liikettä oi- kealle ja vasemmalle pitkin x-koordinaattia, III. θ-muoto (kiertomuoto) edustaa kiertoa liikkuvan yksikön 4 keski- le» kohdan ympäri, IV. ξ-muoto (kallistusmuoto) edustaa kallistusta liikkuvan yksikön 4 V! 30 keskikohdan ympäri, V. ψ-muoto (heilahtelumuoto) edustaa heilahtelua liikkuvan yksikön .,. > 4 keskikohdan ympäri.

: Lasersäteilijä 6c muodostaa optisen tien 7c, joka on lievästi kalteva V siten, että vastaanottava piste valodiodin 8c vastaanottavalla tasolla siirtyy 35 kuviossa 1 esitetyssä y-suunnassa liikkuvan yksikön 4 liikkuessa alimmasta : kohdasta ylimpään kohtaan nostokuilussa 1. Koska valodiodi 8b ja valodiodi 5 1U789 8c ovat sijoitetut samalle tasolle ja lähelle toisiaan, liikkuvan yksikön 4 pystysuuntainen sijainti nostokuilussa voidaan todeta tarkasti vähentämällä optisen akselin paikan arvo y-suunnassa valodiodilla 8b optisen paikan arvosta y-suun-nassa valodiodilla 8c, vaikka liikkuvan yksikön 4 sijainti muuttuu.

5 Liikkuva yksikkö 4 sisältää hissikorin 10, jossa on sivupinnallaan tuet 9a, 9b ja 9c vastaaville valodiodeille 8a, 8b ja 8c, sekä ohjainyksiköt 5a - 5d. Ohjainyksiköt 5a - 5d sisältävät rungon 11, joka on riittävän vahva pitämään ohjainyksiköt 5a - 5d vastaavilla paikoillaan.

Ohjainyksiköt 5a - 5d ovat vastaavasti kiinnitetyt rungon ylä- ja ala-10 kulmiin ja ne ovat kohden vastaavia ohjainkiskoja 2 ja 2’. Kuten kuvioissa 3 ja 4 on esitetty yksityiskohtaisesti, kukin ohjainyksiköistä 5a - 5d sisältää jalustan 12, joka on valmistettu ei-magneettisesta aineesta, kuten alumiini, ruostumaton teräs tai muovi, x-suunnan rakoanturin 13, y-suunnan rakoanturin 14 ja magneettiyksikön 15b. Kuvioissa 3 ja 4 on esitetty vain yksi ohjainyksikkö 5b 15 ja muut ohjainyksiköt 5a, 5c ja 5d ovat rakenteeltaan samanlaisia kuin ohjainyksikkö 5b. Jälkiliite ”b” edustaa ohjainyksikön 5b komponentteja.

Magneettiyksikkö 15b käsittää keskellä olevan keskusmagneettisy-dämen 16, kestomagneetit 17 ja 17’ sekä sähkömagneetit 18 ja 18’. Kesto-magneettien 17 ja 17’ samat navat ovat toisiaan vasten jättäen keskusmag-20 neettisydämen kestomagneettien 17 ja 17’ väliin, jolloin kokonaisuudesta muodostuu E-muoto. Sähkömagneetti 18 muodostuu L-muotoisesta magneettisy- • · ' dämestä 19, magneettisydämen 19 ympärille kierretystä käämistä 20 ja mag- v.: neettisydämen 19 päälle kiinnitetystä magneettisydänlevystä 21. Samalla ta- • · voin sähkömagneetti 18’ muodostuu L-muotoisesta magneettisydämestä 19’, : 25 magneettisydämen 19’ ympärille kierretystä käämistä 20’ ja magneettisydä- men 19’ päälle kiinnitetystä magneettisydänlevystä 21’. Kuten on esitetty yk-: sityiskohtaisesti kuviossa 3, kiinteitä voitelevia materiaaleja 22 on sijoitettu keskusmagneettisydämen 16 ja sähkömagneettien 18 ja 18’ yläosiin siten, että magneettiyksikkö 15d ei tartu ohjainkiskoon 2’ kestomagneettien 17 ja 17’ ai-30 heuttaman vetovoiman vuoksi, silloin kun sähkömagneetit 18 ja 18’ eivät ole magnetoituneina. Kiinteinä voitelevina materiaaleina 22 voidaan käyttää esi-:: merkiksi materiaaleja, jotka sisältävät teflonia, mustaa lyijyä tai molybdeenidi- : sulfidia.

Kunkin yllä selostetun ohjainyksikön 5a - 5d vetovoimaa säädetään , 35 kuviossa 5 esitetyllä säätäjällä 30 siten, että koria 10 ja runkoa 11 ohjataan il man kosketusta ohjainkiskojen 2 ja 2’ kanssa.

114789 6 Säätäjä 30 on jaettu kuviossa 1 esitetyllä tavalla, mutta toiminnallisesti se on yhtenäinen kuviossa 5 esitetyllä tavalla. Seuraavana on säätäjän 20 selostus. Kuviossa 5 nuolet edustavat signaaliteitä ja yhtenäiset viivat edustavat sähköteholinjoja käämien 20a, 20’a - 20d, 20’d ympärillä. Seuraavassa 5 selityksessä kuvatun toteutuksen selityksen yksinkertaistamiseksi jälkiliitteet ”a” - ”d” on vastaavasti lisätty kuvioihin ilmaisemaan vastaavien ohjainyksiköi-den pääkomponentteja niiden erottamiseksi toisistaan.

Säätäjä 30, joka on kiinnitetty hissikoriin 4, käsittää anturin 31, joka ilmaisee magneettiyksiköiden 15a - 15d magneettipiirien magnetomotoris-10 ten voimien tai magneettisten reluktanssien vaihteluja, laskimen 32, joka liikkuvan yksikön 4 liikkuessa laskee käämeihin 20a, 20’a - 20d, 20’d vaikuttavat jännitteet anturista 31 tulevien signaalien perusteella, jotta liikkuvaa yksikköä 4 voitaisiin ohjata ilman kosketusta ohjainkiskoihin 2 ja 2’, tehovahvistimet 33a, 33'a - 33d, 33’d, jotka syöttävät sähkötehoa käämeihin 20a, 20’a - 20d, 20’d 15 laskimen 32 lähdön perusteella, jolloin magneettiyksiköiden vetovoimia x- ja y-suunnissa voidaan erikseen säätää.

Teholähde 34 syöttää sähkötehoa tehovahvistimiin 33a, 33’a - 33d, 33’d sekä syöttää sähkötehoa myös vakiojännitegeneraattoriin 35, joka syöttää vakiojännitteisen sähkötehon laskimeen 32, x-suunnan rakoantureihin 13a, 20 13’a - 13d, 13’d ja y-suunnan rakoantureihin 14a, 14’a - 14d, 14’d. Teholähde 34 muuntaa vaihtovirtatehon, jota syötetään nostokuilun 1 ulkopuolelta valaistukseen tai ovien avaamiseen ja sulkemiseen tarkoitetusta voimalinjasta (ei kuviossa), sopivaksi tasavirtatehoksi, jotta voitaisiin syöttää tasavirtatehoa te-: hovahvistimiin 33a, 33’a - 33d, 33’d.

ί 25 Vakiojännitegeneraattori 35 syöttää sähkötehoa vakiojännitteellä laskimeen 32 ja rakoantureihin 13 ja 14, vaikka teholähteen 34 jännite vaihteli-sikin liiallisen virransyötön vuoksi, jolloin laskin 32 ja rakoanturit 13 ja 14 voivat toimia normaalisti.

Anturi 31 käsittää x-suunnan rakoanturit 13a, 13’a - 13d, 13’d, y-suun-‘ϋ,' 30 nan rakoanturit 14a, 14’a - 14d, 14’d, valodiodit 8a, 8b ja 8c, sekä virranilmai- ; ’ simet 36a, 36’a - 36d, 36’d, jotka ilmaisevat käämien 20a, 20’a - 20d, 20’d vir- ta-arvot.

: Laskin 32 säätää liikkuvan yksikön 4 magneettisia ohjainsäätöjä ku viossa 1 esitetyssä jokaisessa liikekoordinaattijärjestelmässä. Liikekoordinaat-. 35 tijärjestelmä sisältää y-muodon (taakse ja eteen -liikemuoto), joka edustaa lii- : kettä oikealle ja vasemmalle pitkin y-koordinaattia liikkuvan yksikön keskellä, 114789 7 x-muodon (oikealle ja vasemmalle -liikemuoto), joka edustaa liikettä oikealle ja vasemmalle pitkin x-koordinaattia, θ-muodon (kiertomuoto), joka edustaa kiertoa liikkuvan yksikön 4 keskikohdan ympäri, ξ-muodon (kallistusmuoto), joka edustaa kallistusta liikkuvan yksikön 4 keskikohdan ympäri, ψ-muodon (hei-5 lahtelumuoto), joka edustaa heilahtelua liikkuvan yksikön 5 keskikohdan ympäri. Yllä mainittujen muotojen lisäksi laskin 32 säätää myös magneettiyksiköi-den 15a - 15d jokaista ohjainkiskoihin vaikuttavaa vetovoimaa, magneettiyksi-köiden 15a - 15d aiheuttamaa, runkoon 11 vaikuttavaa torsiovääntömomenttia y-akselin ympäri, ja vääntömomenttia, joka venyttää runkoa 11 symmetrisesti 10 ja jonka aiheuttavat kiertovääntömomentit, jotka magneettiyksiköiden 15a ja 15d pari sekä magneettiyksiköiden 15b ja 15c pari kohdistavat runkoon 11. Lyhyesti sanottuna laskin 32 lisäksi säätää ζ-muotoa (vetovoimamuoto), 6-muo-toa (torsiomuoto) sekä γ-muotoa (venymämuoto). Näin ollen laskin 32 säätää siten, että käämien 20 magnetoimisvirrat pyrkivät nollaan yllä selostetuissa 15 kahdeksassa muodossa, joka on niin sanottu nollatehon säätö, jotta liikkuva yksikkö 4 pysyisi vakaana vain kestomagneettien 17 ja 17’ vetovoimien vaikutuksesta riippumatta kuorman painosta.

Tämä säätömenetelmä on esitetty yksityiskohtaisesti JP-patenttijul-kaisussa (Kokai) nro 6-178 409, jonka sisältöön tässä viitataan. Tämän toteu-20 tuksen ohjainsäätö suoritetaan optisten teiden 7a, 7b ja 7c sijaintitiedon perusteella. Seuraavaksi selostetaan tässä toteutuksessa suoritettava ohjain-säätö.

Selostuksen yksinkertaistamiseksi oletetaan, että liikkuvan yksikön • 4 keskikohta on pystysuoralla viivalla, joka leikkaa liikkuvan yksikön 4 neljään ί 25 kulmaan sijoitettujen magneettiyksiköiden 15a - 15d keskipisteitä yhdistävien diagonaalien leikkauskohdan. Koskikohtaa pidetään vastaavien x-, y- ja z-koor-: dinaattiakselien origona. Jos magneettisen leijunnan säätöjärjestelmän jokai sen muodon liikeyhtälö liikkuvan yksikön 4 liikkeen suhteen sekä magneettiyksiköiden 15a - 15d sähkömagneetteihin 18 ja 18’ vaikuttavien magnetoimis-’’ 30 jännitteiden jänniteyhtälöt linearisoidaan kiinteän pisteen ympärillä, saadaan seuraavat kaavat 1-5 8 114789

Kaava 1 on seuraavanlainen: = 4^1 Av + 4Δ/ +1/, Φα c*el 5 (4ο-Μχ0 )Ai'y = -N^Ay'-RAiy + ey I Φα λ;._ *ya+tyh+Ayc+AyH 4 _ A4+A4 + A4 + A4 y 4 10 . _ Aeya+Aeyb + Aeyc + Aeyd y 4

Kaava 2 on seuraavanlainen

dF dF

MAx". = 4—^-Δχ + 4——Δ/' + UT

QD - -a . .T X

dxb cibl

15 I

(4o + *4o)A4 = -,ν^Δτ'-ΛΔ/; + βχ I CiXj ^,-Δ-^+Δτ, + ^-Δ.ϊ, 4

Ai --A4 + A4 + A4~A4 20 J 4 - Δ^ + Aerh + Ae„ - Aer, & _ xa_xb_xc_xd_ ; x 4

Kaava 3 on seuraavanlainen ,,: 25 \lA&\b = + // Ai β + Τθ • cxb Olbx , s , < :: (4.+Mj&r,=-n^A-w-ru,+e, ; : L dxb

_-Axa+Axb-Axc+Axd 2 L

, ‘ 30 Λ/ _ -A4 + A4~A^ + A^ • ·* * 2 Ig • σ - Aexa + Aexb - Aexc + Aexd 9 ~ 21 , Llg

Kaava 4 on seuraavanlainen 9 114789 τ \z" - / 2 ^>’b λ + / 2 A j 4- r 1ab-h , Δζ, . i, x (I,0 + MlCr)bä’f = 4 e, 5 t C>4 Λ - Ay, - Av, + Ay, + Ayrf 2 h _ ~ A;ya - Aiyb + Aiyc + AiyiJ K‘ 2/, 10 -Δ^-Δ^ + Δί^+Δ^ e. =-----:-— » 2/ Δίθ

Kaava 5 on seuraavanlainen W*=V ?*-δ )/+;,2 ^ δ.,+r, 15 % a« γΦ (4o + Λ/,ο)Δί"„ = -N-^-A^-RA^ + e„ cyb , ^-AyrAvt + ^ 2/, 20 Δζ = Δ^~Δ*>*~Δν+Δ.*>:1 <" ?/ ψ _ Aeya -Ae.ib-Aeyc+Aeyd • ' 0[

"V

Yllä olevissa kaavoissa Φ5 on vuo, M on liikkuvan yksikön 4 paino, 25 Ιθ, k ja Ιψ ovat inertiamomentit vastaavien x-, y- ja z-koordinaattien ympäri, Uy » · ja Ux ovat ulkoisten voimien summa vastaavasti y-muodossa ja x-muodossa, ;;Τθ, Tj ja Τψ ovat häiriövääntömomenttien summa vastaavasti θ-muodossa, ξ-muo-'*··’ dossa ja ψ-muodossa, symboli ” ’ ” merkitsee ensimmäistä derivaattaa d/dt, symboli ” ” ” merkitse toista derivaattaa d2/dt2, Δ on infinitesimaalinen vaihtelu 30 jatkuvan leijutetun tilan ympärillä, Lx0 on kunkin käämin 20 ja 20’ ominaisinduk-: .· tanssi jatkuvassa leijutetussa tilassa, Mx0 on käämien 20 ja 20’ keskinäisin- duktanssi jatkuvassa leijutetussa tilassa, R on kunkin käämin 20 ja 20’ reluk-' . tanssi, N on kierrosten lukumäärä kussakin käämissä 20 ja 20’, iy, ix, i„, ie ja iv ovat vastaavien y-, x-, θ-, ξ- ja ψ-muotojen magnetoimisvirrat, ey, ex, e0, βξ ja ev 4 35 ovat vastaavien y-, x-, θ-, ξ- ja ψ-muotojen magnetoimisjännitteet, Ιθ on kukin : magneettiyksiköiden 15a ja 15d sekä magneettiyksiköiden 15b ja 15c sää- 114789 10 töalueista ja Ιψ edustaa kutakin magneettiyksiköiden 15a ja 15b sekä mag-neettiyksiköiden 15c ja 15d säätöalueista.

Lisäksi jäljellä olevien ζ-, δ- ja γ-muotojen jänniteyhtälöt ovat seu- raavat: 5 Kaava 6 on seuraavanlainen: (4. + K>'V = + e(

Lr_ + C*c + &Xd ^ 4 10 Δ/ _ + &xb + &xc + Δ^ 4 e ^a+Aexb+Aexc + AexJ * 4

Kaava 7 on seuraavanlainen 15 γΦ (4ο - Κο)Δ4 = + e,

Ajr_Ava-Av6+Av,-Av, Λ ; _ ~ + ^yc ~ yd 20 " Tl p _ keya-Aeyb+Aeyc-Aeyd v / ' 2/r • · : ·. Kaava 8 on seuraavanlainen

» * I

'; ’'! 25 (L,o + =+ *r : Ax„+Axh-Axc-Axd Δ/ =---

Airn+Ailb-Aixc-Aixd 30 ' 2/, • _ Δβτη + Agti — AeJg ~ Ag^ 2/,

Yllä olevissa kaavoissa y on liikkuvan yksikön 4 keskikohdan vaihtelu y-akselin suunnassa, x on liikkuvan yksikön 4 keskikohdan vaihtelu x-akse-' ; 35 Iin suunnassa, Θ on kiertokulma y-akselin ympäri, ξ on kallistuskulma x-akselin ympäri, ψ on heilahtelukulma z-akselin ympäri, ja ohjainkiskot 2 ja 2’ ovat ver- 114789 11 tailupiste. Tapauksessa, että optinen tie 7a (tai 7b) on vertailupiste, lisätään jälkiliite ”ab”. yab on liikkuvan yksikön 4 keskikohdan vaihtelu y-akselin suunnassa. xab on liikkuvan yksikön 4 keskikohdan vaihtelu z-akselin suunnassa.

0ab on kiertokulma y-akselin ympäri. cab on kallistuskulma x-akselin ympäri. yab 5 on heilahtelukulma z-akselin ympäri. Vastaavien muotojen symbolit y, x, θ, ξ, ψ on liitetty vastaaviin magnetoimisvirtoihin i ja magnetoimisjännitteisiin e. Lisäksi vastaavia magneettiyksiköitä 15a - 15d merkitsevät symbolit on vastaavasti lisätty magneettiyksiköiden 15a - 15d magnetoimisvirtoihin i ja magnetoimisjännitteisiin e. Magneettiyksiköiden 15a - 15d leijuntaraoille xa - xd ja ya -10 yd tehdään koordinaattimuunnos y-, x-, Θ-, c-, ψ-muotoihin seuraavalla kaavalla 9.

Kaava 9 on seuraavanlainen: y = ^ba+yb+ye+yä)

15 1 / N

0 = ΤΤ(-Χα +Xb-Xe+Xj) U9 ^=^-(-Τα-Λ+Λ+^) 20 β ψ=2T^^~y»~yc+yd)

Magneettiyksiköiden 15a - 15d magnetoimisvirroille ia1, ia2 - id1, id2 .·. tehdään koordinaattimuunnos vastaavien muotojen magnetoimisvirtoihin i ix, 25 i9, k, ϊψ, 1, iäja i7 seuraavalla kaavalla 10.

» > t < » » » » i

Kaava 10 on seuraavanlainen: 12 114789 ly = τ(*α1 ~ hl + hl ~ hl + hl ~ hl ld\ ~ hl)

O

_ h = ~(_ hi - hi + hl + hl + hi + hi - hi ~ hi) 5 o h = T7~(— hi ~ hi + *41 + hi ~ hi ~ hi + hi + *<*2) V = Tj-(— hi + hi ~ hi ~ hi + hi ~ hi + hi ~~ hi) 10 V = jrihi - hi - hi + hi - hi + hi + hi - hi) h = “ta + hi + hl + hi + hi + hl + hl + hi) h = Tfihi ~ hi ~ hi + hi + hi ~ hi ~ hi + hi) 15 1 h = Trihi + hl + hl + hl - hl - hl - hl - hl) Säädetyt tulosignaalit vastaavien muotojen leijuntajärjestelmiin, esimerkiksi magnetoimisjännitteet ey, ex, e9, e., ev, e:, es ja e.,, jotka ovat laskimen 20 32 lähtöjä, tehdään käänteisellä muunnoksella magneettiyksiköiden 15a - 15d käämien 20 ja 20’ magnetoimisjännitteiksi seuraavalla kaavalla 11.

Kaava 11 on seuraavanlainen: ; :. =ey-^-Je&~J^+J^+^+ Je* +\er

. · 25 lii II

; «.2 = + * - f φ, » · - • ” · ebi ~ey+ex+ ~eä -—e* -—ew + <?, - — e. + ^-e eb! = ~ey + e, + — eff + e,. + —e + e, +—e, + ^-e • 3o γ*2θ2'2ψζ2ά2γ : eci =ey+ex?β+—'e,-— +—e,e CI y 2 2 2 ψ ζ 2 5 2 y eci=-ey + e*-jeä-lfe; + lfer + ^ ~ J ^ ~ y <*r */j 35 edi =ey~ex + l^ee+^i.-+^-ev, + e^^-es-^er '· : edi^-ey-ex^s-~e.-iew + ei + ies-l-±er 114789 13

Mitä tulee y-, x-, Θ-, ja ψ-muotoihin, koska liikkuvan yksikön 4 liikeyhtälöt menevät pareittain sen jänniteyhtälöiden kanssa, kaavat 1 - 5 on koottu tilanyhtälöksi, joka esitetään seuraavalla kaavalla 12.

Kaava 12 on seuraavanlainen: 5 xs4>xs + bses + p5h5 + d5u5

Kaavassa 12 vektorit x5, A5, b5, p5 ja d5, ja u5 ovat määritellyt kaavan 13 esittämällä tavalla.

10 Kaava 13 on seuraavanlainen:

Ay Αχ Δθ " Δξ Δψ Äya4 Δχαό Δθαί> Δξαό Δψαύ χ5 = Ay' , Δχ' , Δ& , Αξ' or Δψ' Δγώ Δχ'αί1 Δθα„ Δξ1 ab Δψ' ab 15 [_Δ/, J ίΔί'χ J J tdf _ Αίψ "0 0 1 o o' 0 0 0 1 0 4> = a2l 0 0 0 a23 a,, 0 0 0 20 ; -3 0 0 a,2 0 a33 Γ 0 Ί C 0 I Γθ' : . ooo * » * . ’ ; b5= 0 ,ds- ,p5 = -1 25 0 • · l63iJ L0 J L0 _ :···: us =Uy’Ux,Tä,TiorT¥ * · missä h5 edustaa ohjainkiskon 2 (2’) epäsäännöllisyyksiä optiseen tiehen 7a (7b) nähden.

30 Käytettäessä seuraavaa kaavaa 14, h5 määritellään kaavalla 15.

Kaava 14 on seuraavanlainen: : K = yab ~yA= Xab - = 9ab - θ h4=^ab-^K^¥ab-¥ 35 Kaava 15 on seuraavanlainen: ‘ : K =hy",hx",he",h",h;' 14 114789 Tämän lisäksi e5 on säätävä jännite, jolla vakautetaan vastaavat muodot.

Kaava 16 on seuraavanlainen: 5 e5 =ey,ex,eä,ex"or,,e^

Kaavat 6-8 järjestetään tilanyhtälöksi, joka esitetään seuraavaita kaavalla 18 määrittelemällä tilamuuttuja kaavan 17 esittämällä tavalla.

Kaava 17 on seuraavanlainen: 10 x, = Ai^Ai^Ai,

Kaava 18 on seuraavanlainen: 15 x/= A,x, + fye, + dlul

Jos säätäjän 32 siirtymäjännitteitä vastaavissa muodoissa merkitään v:, v3 ja νγ, niin A„ b„ d, ja u, kussakin muodossa on seuraava.

Kaava 19 on seuraavanlainen: 20 (ζ-muoto) A. =—--,b,=-,d,=- : 4o +Mx0 Lx0+Mx0 Lx0+Mx0 : ul — -N—bl-Af+v^ 25 C)xb . · ·. t (5-muoto) I | : ’' ’: A, =----,b, =---A = r -- k«~Mjl Lx0-Mx0 Lx0 -Mx0 niT) u .=-N^-A<?+vä ;;; 30 3yb %,,· (γ-muoto) : A R b _ 1 j _ 1 •:"; ko + Mx0 Lx0 + Mx0 Lx0 + Mx0 ΛΓδΦΗ, t , : missä e, on kunkin muodon säätävä jännite.

Kaava 20 on seuraavanlainen: is 11 4789 — Bς ,6 £,OVQy 5 Kaavalla 12 voidaan saada nollatehosäätö takaisinkytkennällä seu- raavasta kaavasta 21.

Kaava 21 on seuraavanlainen: *5 = Fixs + \K5xsdt 10

Tapauksessa, että annetaan Fa, Fb, Fc, Fd ja Fe olla verrannollisia vahvistuksia ja Ke integraalivahvistus, saadaan seuraava kaava 22.

Kaava 22 on seuraavanlainen: 15 F>=lF· F> F< F< κ\ K,= [o 0 0 0 Kt]

Samalla tavoin kaavalla 18 voidaan saada nollatehosäätö takaisinkytkennällä seuraavasta kaavasta 23.

Kaava 23 on seuraavanlainen: 20 εi — Fi%i 4" F, on suhteellinen vahvistus. K, integraalivahvistus.

.>, Kuten on esitetty kuviossa 5, laskin 32, joka antaa yllä olevan nolla- ’ ! 25 tehosäädön, käsittää vähentäjät 41a - 41 h, 42a - 42h ja 43a - 43h, keskiarvo- laskimet 44x ja 44y, rakopoikkeaman koordinaattimuunnospiirin 45, virtapoik-keaman koordinaattimuunnospiirin 46, säätävän jännitteen laskimen 47, sää-tävän jännitteen käänteisen koordinaattimuunnospiirin 48, pystysijainnin laskimen 49, sijaintipoikkeaman koordinaattimuunnospiirin 50 ja epäsäännölli-_ 30 syyksien muistipiirin 51. Laskin 32 ei anna ainoastaan nollatehosäätöä vaan :’ myös ohjainsäädön vertailukoordinaatin perusteella toteamalla liikkuvan yksi- . . kön 4 sijainnin käyttämällä valodiodeja 8a, 8b ja 8c ja lasersäteilijöitten 6a, 6b ' · ’ ja 6c muodostamia optisia teitä 7a, 7b ja 7c.

Vähentäjät 41a - 41 h laskevat x-suunnan rakopoikkeamasignaalit : 35 Agxa1, Agxa2, - Agxd1, Agxd2 vähentämällä vastaavat vertailuarvot xa01, xa02, - xd01, ; j xd02 x-suunnan rakoantureistä 13a, 13’a -13d, 13’d saatavista rakosignaaleista 114789 16 9xai, gxa2, - gxdi, gxd2. Vähentäjät 42a - 42h laskevat y-suunnan rakopoikkeama-signaalit Agya1, Agya2, - Agyd1, Agyd2 vähentämällä vastaavat vertailuarvot ya01, ya02, - yd0i, yd02 y-suunnan rakoantureista 14a, 14’a - 14d, 14’d saatavista rako-signaaleista gya1, gya2, - gyd1, gyd2. Vähentäjät 42a - 42h laskevat virtapoikkea-5 masignaalit Aia1, Aia2, - Aid1, Aid2 vähentämällä vastaavat vertailuarvot ia01, ia02, -id01, id02 virta-antureista 36a, 36’a - 36d, 36’d saatavista magnetoimisvirtasig-naaleista ia1, ia2, - id1, id2.

Keskiarvolaskimet 44x ja 44y keskiarvoistavat vastaavasti x-suun-nan rakopoikkeamasignaalit Agxa1, Agxa2, - Agxd1, Agxd2 ja y-suunnan rakopoik-10 keamasignaalit Agya1, Agya2, - Agyd1, Agyd2, ja antavat lasketut x-suunnan rakopoikkeamasignaalit Axa - Axd ja lasketut y-suunnan rakopoikkeamasignaalit Aya - Ayd. Rakopoikkeaman koordinaattimuunnospiiri 45 laskee liikkuvan yksikön 4 keskikohdan y-suunnan vaihtelun Ay y-suunnan rakopoikkeamasignaa-lien Aya - Ayd perusteella, liikkuvan yksikön 4 keskikohdan x-suunnan vaihtelun 15 Ax x-suunnan rakopoikkeamasignaalien Axa - Axd perusteella, liikkuvan yksikön 4 keskipisteen kiertokulman ΔΘ θ-suunnassa (kiertosuunnassa), liikkuvan yksikön 4 kiertokulman Δξ ξ-suunnassa (kallistussuunta) ja liikkuvan yksikön 4 kiertokulman Δψ ψ-suunnassa (heilahtelusuunta) käyttämällä kaavaa 9.

Virtapoikkeaman koordinaattimuunnospiiri 46 laskee virtapoikkea-20 man Aiy, joka liittyy liikkuvan yksikön 4 keskikohdan y-suuntaiseen liikkeeseen, virtapoikkeaman Aix, joka liittyy liikkuvan yksikön 4 keskikohdan x-suuntaiseen liikkeeseen, virtapoikkeaman Aie, joka liittyy kiertoon liikkuvan yksikön 4 keski-kohdan ympäri, virtapoikkeaman Δΐξ, joka liittyy kallistukseen liikkuvan yksikön j I 4 keskikohdan ympäri, virtapoikkeaman joka liittyy heilahteluun liikkuvan • ' i 25 yksikön 4 keskikohdan ympärillä, ja virtapoikkeamat Δϊς, Δϊδ, Δΐγ, jotka liittyvät :liikkuvan yksikön 4 ζ-, δ- ja γ-jännityksiin, virtapoikkeamasignaalien Aia1, Aia2, -: “ ’; Aid1, Aid2 perusteella käyttämällä kaavaa 10.

Pystysijainnin laskin 49 laskee liikkuvan yksikön 4 pystysuuntaisen sijainnin nostokuilussa 1 samalla tasolla olevien valodiodien 8b ja 8c lähtöjen 30 perusteella. Sijaintipoikkeaman koordinaattimuunnospiiri 50 laskee sijainnit Ayab, Axab, A0ab, Δξ30 ja A\|/ab liikkuvan yksikön 4 kussakin muodossa vertailu-koordinaatistossa valodiodien 8a ja 8b lähtöjen perustella ja antaa lasketut : tulokset säätävän jännitteen laskimeen 47.

Epäsäännöllisyyksien muistipiiri 51 vähentää rakopoikkeaman koor-35 dinaattimuunnospiirin 45 lähdön pystysijainnin laskimen 49 laskemasta liikku-: van yksikön 4 sijainnista ja sijaintipoikkeaman koordinaattimuunnospiirin 50 Π 4789 17 lähdöstä ja tallentaa sitten ohjainkiskon 2 (2’) ja optisen tien 7a (7b) välisen epäsäännöllisyysdatan hy, hx, h0, Ιιξ ja hv, jotka sitten muunnetaan liikkuvan yksikön 4 sijainniksi. Epäsäännöllisyyksien muistipiiri 51 lukee ajoissa pystysi-jaintidataa ja liikkuvan yksikön 4 sijaintikohtaa vastaavaa epäsäännöllisyys-5 dataa ja antaa ne säätävän jännitteen laskimelle 47.

Säätävän jännitteen laskin 47 laskee säätävät jännitteet ey, ex) e0, βξ, βψ, ec, e8 ja ey, joilla magneettisesti ja turvallisesti leijutetaan liikkuvaa yksikköä 4 kussakin muodossa y, x, θ, ξ, ψ, ζ, δ ja γ rakopoikkeaman koordinaatti-muunnospiirin 45 ja virtapoikkeaman koordinaattimuunnospiirin 46 lähtöjen Ay, 10 Δχ, Δθ, Δξ, Δψ, Δϊν, Δϊχ, Δΐθ, Δΐξ, Δϊψ, Δϊζ, Δϊδ ja Δϊγ perusteella. Säätävän jännitteen käänteinen koordinaattimuunnospiiri 48 laskee vastaavat magneettiyksi-köiden 15a - 15d magnetoimisjännitteet Aeal, Δθ32, - Aed1, Aed2 lähtöjen ey, ex, βθ, βξΙ ev, ec, e8 ja eY perusteella käyttämällä kaavaa 11 ja syöttää lasketun tuloksen takaisin tehovahvistimiin 33a, 33’a - 33d, 33’d.

15 Säätävän jännitteen laskin 47 käsittää taakse ja eteen -muodon las kimen 47a, oikealle ja vasemmalle -muodon laskimen 47b, kiertomuodon laskimen 47c, kallistusmuodon laskimen 47d, heilahtelumuodon laskimen 47e, vetovoimamuodon laskimen 47f, torsiomuodon laskimen 47g ja venymämuo-don laskimen 47h.

20 Taakse ja eteen -muodon laskin 47a laskee magnetoimisjännitteen ey y-muodossa kaavan 21 perusteella käyttäen syötteitä Ay ja A\r Oikealle ja '· ' vasemmalle -muodon laskin 47b laskee magnetoimisjännitteen ex x-muodossa kaavan 21 perusteella käyttäen syötteitä Δχ ja Δίχ. Kiertomuodon laskin 47c ! laskee magnetoimisjännitteen eeθ-muodossa kaavan 21 perusteella käyttäen • ·: 25 syötteitä ΔΘ ja Δίθ. Kallistusmuodon laskin 47d laskee magnetoimisjännitteen βξ ξ-muodossa kaavan 21 perusteella käyttäen syötteitä Δξ ja Δίξ. Heilahdus-muodon laskin 47e laskee magnetoimisjännitteen ev ψ-muodossa kaavan 21 perusteella käyttäen syötteitä Δψ ja Δίψ. Vetovoimamuodon laskin 47f laskee magnetoimisjännitteen βζ ζ-muodossa kaavan 23 perusteella käyttäen syötettä 30 Δίζ. Torsiomuodon laskin 47g laskee magnetoimisjännitteen e8 δ-muodossa kaavan 23 perusteella käyttäen syötettä Δΐδ. Venymämuodon laskin 47g las-: kee magnetoimisjännitteen erγ-muodossa kaavan 23 perusteella käyttäen syö- : tettä Διγ.

Kuvio 6 esittää yksityiskohtaisesti kunkin laskimen 47a - 47e.

. 35 Kukin laskimista 47a - 47e sisältää derivaattorin 60, joka laskee muutoksen ajan suhteen Ay’, Δχ’, Δθ’, Δξ’ tai Δψ’ kunkin vaihtelun Ay, Δχ, Δθ, 114789 18 Δξ tai Δψ perusteella, derivaattorin 61, joka laskee muutoksen ajan suhteen Ay’ab, Ax'ab, A0’ab, Δξ’8ΐ3 tai Δψ’3ΐ3 perustuen kuhunkin vaihteluun vertailupaikan suhteen Ayab, Axab, A0ab, A^ab tai Ayab ja vahvistuksen kompensoijat 62, jotka kertovat kunkin vaihteluista Ay - Δψ ja Ayab - Ai|/ab, kunkin ajan suhteen muu-5 toksista Ay’ - Δψ’ ja Ay’ab - Ai|/ab ja kunkin virtapoikkeamista Aiy - Δϊψ vastaavasti sopivalla takaisinkytkentävahvistuksella. Kukin laskimista 47a - 47e sisältää myös virtapoikkeaman asettimen 63, vähentäjän 64, joka vähentää kunkin virtapoikkeaman Aiy - Δϊψ virtapoikkeaman asettimen 63 antamasta vertailuarvosta, integraalikompensaattorin 65, joka integroi vähentäjän 64 lähtöä ja ker-10 toi integroidun tuloksen sopivalla takaisinkytkentävahvistuksella, summaajan 66, joka laskee vahvistuksen kompensoijien 62 lähtöjen summan ja vähentäjän 67, joka vähentää summaajan 66 lähdön integraalikompensaattorin 65 lähdöstä ja antaa vastaavan muodon y, x, 0, ξ ja ψ magnetoimisjännitteen ey, ex, e0, βξ tai er Vahvistuksen kompensoija 62 ja integraalikompensaattori 65 15 voivat vaihtaa asetettua vahvistusta liikkuvan yksikön 4 pystysuuntaista sijaintia vastaavan pystysijaintidatan H ja epäsäännöllisyysdatan hy, hx, he, Ιιξ ja hv perusteella.

Kuviossa 7 on esitetty sisäiset komponentit, jotka ovat yhteisiä laskimille 47f-47h.

20 Kukin laskimista 47f - 47h sisältää vahvistuksen kompensoijan 71, joka kertoo kunkin virtapoikkeamista Δϊζ, Δϊδ tai Δΐγ sopivalla takaisinkytkentävahvistuksella, virtapoikkeaman asettimen 72, vähentäjän 73, joka vähentää : virtapoikkeaman Δΐζ, Δϊδ tai Δΐγ virtapoikkeaman asettimen 72 antamasta ver- * * tailuarvosta, integraalikompensaattorin 74, joka integroi vähentäjän 73 lähtöä i 25 ja kertoi integroidun tuloksen sopivalla takaisinkytkentävahvistuksella, ja vä-; hentäjän 75, joka vähentää vahvistuksen kompensoijan 71 lähdön integraali- kompensaattorin 74 lähdöstä ja antaa vastaavan muodon ζ, δ ja γ magnetoimisjännitteen βς, e5 tai ey.

Seuraavassa selostetaan yllä kuvattu, esillä olevan keksinnön ensim-‘: 30 mäisen toteutuksen mukaisen ohjainjärjestelmän toiminta.

Magneettiyksiköiden 15a - 15b keskusmagneettisydänten 16 päät tai magneettiyksiköiden 15a - 15d sähkömagneettien 18 ja 18’ päät tarttuvat : ohjainkiskojen 2 ja 2’ vastassa oleviin pintoihin kiinteiden voitelevien materiaa lien 22 läpi magneettisen ohjainjärjestelmän pysäytystilassa. Tällöin liikkuvan 35 yksikön 4 ylöspäin ja alaspäin suuntautuvaan liikkeeseen ei vaikuteta kiintei-: den voitelevien materiaalien 22 vaikutuksen ansiosta.

19 1 1 4789

Kun ohjainjärjestelmä aktivoidaan pysäytystilassa, sähkömagneettien 18 ja 18' voimaviivavirtoja (vuo), joilla on sama tai vastakkainen suunta kuin kestomagneettien 17 ja 17’ synnyttämillä voimaviivavirroilla, säädetään säätäjällä 30. Säätäjä 30 säätää käämeihin 20 ja 20’ meneviä magnetoimisvirtoja 5 pitääkseen ennalta määrätyn raon magneettiyksiköiden 15a ja 15d ja ohjain-kiskojen 2 ja 2’ välillä. Näin ollen, kuten on esitetty kuviossa 4, muodostuu magneettipiiri Mcb, jonka tie kulkee kestomagneetin 17, L-muotoisen mag-neettisydämen 19, magneettisydänlevyn 21, raon Gb, ohjainkiskon 2’, raon Gb”, keskusmagneettisydämen 16 ja kestomagneetin 17 kautta; ja magneetti-10 piiri Mcb’, jonka tie kulkee kestomagneetin 17’, L-muotoisen magneettisydä-men 19’, magneettisydänlevyn 21’, raon Gb’, ohjainkiskon 2’, raon Gb”, keskusmagneettisydämen 16 ja kestomagneetin 17’ kautta. Raot Gb, Gb’ ja Gb”, tai muut magneettiyksiköihin 15a, 15c ja 15d muodostetut raot, on asetettu tietylle etäisyydelle siten, että kestomagneettien 17 ja 17’ synnyttämät magneet-15 tiyksiköiden 15a - 15d magneettiset vetovoimat tasapainottavat liikkuvan yksikön 4 keskikohtaan vaikuttavan y-suuntaisen voiman (taakse ja eteen -suunta), x-suuntaisen voiman (oikealle ja vasemmalle -suunta), sekä vääntömo-mentit, jotka vaikuttavat liikkuvan yksikön 4 keskikohdan läpi kulkevien x-, y- ja z-akselien ympäri. Kun jotkin ulkoiset voimat vaikuttavat liikkuvaan yksikköön 20 4, säätäjä 30 säätää vastaavien magneettiyksiköiden 15a -15d sähkömagneet-teihin 18 ja 18’ kulkevia magnetoimisvirtoja, jotta tämä tasapaino säilyisi, jolloin siis suoritetaan niin kutsuttu nollatehosäätö.

Nyt liikkuva yksikkö 4 on alimmassa kerroksessa. Liikkuva yksikkö • 4, jota säädetään kulkemaan ilman kosketusta nollatehosäädöllä, alkaa liikkua 25 ylöspäin nostokoneen (ei kuviossa) nostamana. Tässä ensimmäisessä ylös-: päin suuntautuvassa vaiheessa liikkuva yksikkö liikkuu tarpeeksi hitaasti, jol- : loin nollatehosäätöä voidaan säätää seuraamaan ohjainkiskojen epäsäännölli syyksiä. Ensimmäisen alustavan ajon aikana liikkuvan yksikön 4 sijainnit ja epäsäännöllisyysdata hy, hx, h0, Ιιξ ja hv tallennetaan epäsäännöllisyyksien ‘Lit 30 muistipiiriin 51. Näin ollen epäsäännöllisyyksien muistipiirin 51 lähdöt ovat nolla ensimmäisen alustavan ajon aikana. Ensimmäisen alustavan ajon ja sijainti-datan H ja epäsäännöllisyysdatan alimmasta kerroksesta ylimpään kerrokseen : tallentamisen jälkeen kerättyä dataa käytetään seuraavassa ajossa. Sijainti- data ja epäsäännöllisyysdata voidaan uudelleen kirjoittaa samalla tavoin kuin , 35 yllä kuvatussa menettelyssä milloin tahansa, jos tarpeen.

114789 20

Ensimmäisen alustavan ajon jälkeen ohjainsäätö suoritetaan seu-raavalla tavalla. Kun liikkuva yksikkö 4 ohittaa verrattain lieviä epäsäännöllisyyksiä, kuten poimuja, ohjainkiskojen 2 ja 2’ epäsäännöllisyyksien liikkuvalle yksikölle 4 aiheuttamaa tärinää voidaan rajoittaa tehokkaasti, koska säätäjä 30 5 kytkee takaisin, kun vaihteluista Ay - Δψ ja Ayab - Δψ3„ sekä kunkin muutoksista ajan suhteen Ay’ - Δψ’ ja Ay’ab - A\\i'ab kuhunkin magnetoimisjännitteistä ey, ex, ee, θξ tai ev vahvistuksen kompensoijan 62 kautta.

Koska epäsäännöllisyyksien muistipiiri 51 lukee epäsäännöllisyys-datan hy, hx, h0, Ιιξ ja \ ja pystysijaintidatan H ja vahvistuksen kompensoija 62 10 ja integraalikompensaattori 65 ottavat datan vastaan, vahvistuksen kompensoija 62 ja integraalikompensaattori 65 voivat muuttaa myöhempien ajojen aikana ohjausparametrejä väleillä, joilla on epäsäännöllisyyksiä, jos pystysijain-tidata ja epäsäännöllisyyksiä sisältävät välit asetetaan vahvistuksen kompen-soijaan 62 ja integraalikompensaattoriin 65 alustavan ajon jälkeen.

15 Vaikka ohjainkiskon 2(2’) liitoskohtaan tulisi tasoero tai rako, jonka aiheuttaa toistuva lämpölaajeneminen ja -supistuminen tai maanjäristys, liikkuvan yksikön 4 tärinää voidaan rajoittaa muuttamalla ohjausparametrejä siten, että magneettiyksiköiden 15a - 15d ohjaavilla voimilla on äärimmäisen alhainen jousivakio ehdolla, että liikkuva yksikkö 4 on epäsäännöllisyyksiä sisältä-20 väliä välillä, liikkuvan yksikön 4 nopeus on suuri ja epäsäännöllisyysdatan hy, hx, h0, Ιιξ ja hv muutosnopeus ylittää ennalta määrätyn arvon.

: Tapauksessa, että magneettinen ohjainjärjestelmä lakkaa toimimas- v ta, y-muodon ja x-muodon virtapoikkeaman asettimet 62 asettavat asteittain : * vertailuarvot nollasta miinusarvoihin, jolloin liikkuva yksikkö asteittain liikkuu y- *·! 25 ja x -suunnissa. Lopulta jokin magneettiyksiköiden 15a - 15d keskusmagneet- tisydänten päistä tai magneettiyksiköiden 15a - 15d sähkömagneettien 18 ja t 18’ päistä tarttuu ohjainkiskojen 2 ja 2’ vastassa oleviin pintoihin kiinteiden voi- * t » televien materiaalien 22 kautta. Jos magneettinen ohjainjärjestelmä pysäytetään tässä tilassa, virtapoikkeaman asettimen 62 vertailuarvo asetetaan nol-30 laan ja liikkuva yksikkö 4 tarttuu ohjainkiskoihin 2 ja 2’.

Vaikka ensimmäisessä toteutuksessa nollatehosäätöä, joka säätää : sähkömagneetin magnetoimisvirran nollaan jatkuvuustilassa, käytetään ei kos- kettavaan ohjaimen säätöön, voidaan käyttää lukuisia muita menetelmiä mag neettiyksiköiden 15a - 15d vetovoimien säätämiseen. Voidaan esimerkiksi 35 käyttää säätömenetelmää, joka säätää pitämään raot vakioina, jos magneettiyksiköiden tulee seurata ohjainkiskoja 2 ja 2’ tarkemmin.

21 1 1 4789

Esillä olevan keksinnön toisen toteutuksen mukainen ohjainjärjes-telmä selostetaan viitaten kuvioihin 8 ja 9.

Vaikka ensimmäisessä toteutuksessa ei koskettava ohjainsäätö saatiin aikaan käyttämällä magneettiyksiköitä 15a - 15d ohjainyksikköinä 5a - 5d, 5 se ei rajoitu yllä kuvattuun järjestelmään. Kuten kuvioissa 8 ja 9 on esitetty, pyörätuen kaltaiset ohjainyksiköt 100a -10Od voidaan kiinnittää liikkuvan yksikön 4 ylä- ja alakulmiin samalla tavoin kuin ensimmäisessä toteutuksessa. Vaikka vain yksi ohjainyksikkö 100b on esitetty kuvioissa 8 ja 9, muilla ohjain-yksiköillä 100a, 100c ja 100d on sama rakenne kuin ohjainyksiköllä 100b.

10 Toisen toteutuksen ohjainyksikkö 100b käsittää kolme ohjainpyörää 111, 112 ja 113, jotka on sijoitettu ympäröimään ohjainkiskoa 2(2’) kolmelta sivulta, ripustusyksiköt 114, 115 ja 116, jotka on sijoitettu vastaavien ohjain-pyörien 111 -113 ja liikkuvan yksikön 4 väliin ja jotka kohdistavat ohjainvoimia ohjainkiskoon 2(2’) puristamalla ohjainpyöriä 111 - 113, ja jalustan, joka tukee 15 ripustusyksiköitä 114-116.

Kukin ohjainyksiköistä 110a - 110d on kiinnitetty rungon 11 vastaavaan kulmaan jalustan 117 välityksellä. Ripustusyksiköt 114-116 sisältävät kukin vastaavan lineaarisen pulssimoottorin 121, 122 ja 122, ripustukset 124, 125 ja 126 ja rakoanturien potentiometrit 127, 128 ja 129.

20 Lineaariset pulssimoottorit 121 -123 sisältävät vastaavasti staattorit 131, 132 ja 133 sekä lineaariset roottorit 134, 135 ja 136. Lineaariset roottorit ’ ’ 134 - 136 liikkuvat pitkin staattorien 131 - 133, jotka kokonaisuudessaan ovat U-muotoisia, koveria uria. Lineaaristen roottorien 134 - 136 liikenopeudet vas-• taavat nopeussignaalien arvoja, jotka erikseen annetaan lineaaristen pulssi- : 25 moottorien 121 -123 pulssimoottoriajureille 141,142 ja 142.

Ripustukset 124 - 126 muodostuvat L-muotoisista levyistä 144, 145 . ja 146 (ei kuviossa), jotka on kiinnitetty lineaarisiin roottoreihin 134 - 136, tuis ta 151 (ei kuviossa), 152 ja 153 (ei kuviossa), jotka on kiinnitetty L-muotoisiin levyihin 144 - 146 ja jotka sisältävät akselit 147, 148 ja 148 vastakkaisilla puo-30 liilaan, levypareista 157a ja 157b, 158a ja 158b ja 159a ja 159b, jotka on saranalla kytketty tukiin 151-153 jättäen akselit 147 - 149 levyparien 157a,157b -159a,159b väliin niiden tyviosassa, kun ohjainpyörät on saatu akselien 154, : 155 ja 156 tukemaksi akselien kärjistä, siten että pyörät pääsevät pyörimään, jättämällä tuet 151 - 153 ja ohjainpyörät 111 - 113 levyparien 157a, 157b -35 159a, 159b väliin. Ripustukset 124 -126 sisältävät myös kierrejouset 161, 162 ja 173, ohjaintangot 164,165 ja 166, jotka kulkevat kierrejousien 161-163 läpi 114789 22 ja ovat kiinnitetyt L-muotoisiin levyihin 144 - 146 niiden takapäissä, ja rajoitti-met 167, 168 ja 169, jotka ovat kiinnitetyt paikkaan, jossa kukin kierrejousi 161 -163 saadaan kohdistamaan ennalta määrätty puristusvoima levypareihin 157a, 157b -159a, 159b, ja jotka läpäisevät ohjaintangot 164- 166.

5 Potentiometrit 127 - 129 ilmaisevat levyparien 157a, 157b - 159a, 159b kääntymiskulmat tukien 151 - 153 akselien ympäri ja toimivat rakoantu-reina, jotka antavat ohjainkiskon 2(2’) ja kunkin akselin 154,155 ja 156 välisen etäisyyden.

Ohjainyksiköiden 100a - 100d kunkin ohjainpyörän 111 - 113 Ohio jainvoimaa säädetään kuviossa 10 esitetyllä säätäjällä 230, joka ohjaa hissiko-ria 10 ja runkoa 11 ohjainkiskoja 2 ja 2’ vasten.

Säätäjä 230 on jaettu ja sijoitettu samaan paikkaan kuin kuviossa 1 esitetty ensimmäisen toteutuksen säätäjä, mutta toiminnallinen kokonaisuus on esitetty kuviossa 10. Seuraa säätäjän 230 selostus. Kuviossa 10 nuolet 15 edustavat signaaliteitä ja yhtenäiset viivat edustavat sähköteholinjoja. Seuraa-vassa selostuksessa samat numerot ilmaisevat samoja komponentteja kuin ensimmäisen toteutuksen säätäjässä 30. Tämän lisäksi jälkiliitteet ”a” - ”d” on vastaavasti lisätty kuvioihin ilmaisemaan vastaavien ohjainyksiköiden 100a -100d pääkomponentteja, jotta voitaisiin esittää asennuspaikat rungossa 11.

20 Säätäjä 230, joka on kiinnitetty runkoon 11, sisältää anturin 231, jo ka ilmaisee etäisyyden ohjainkiskon 2(2’) ja ohjainyksiköiden 100a - 100d kun-' : kin ohjainpyörän 111a, 112a, 113a - 111d, 112d, 113d keskikohdan välillä, las- : kimen 232, joka laskee lineaaristen pulssimoottorien 121a, 122a, 123a - 121d, • ; 122d, 123d kunkin liikkuvan elimen liikenopeuden, liikkuvan yksikön 4 ohjaa- i 25 miseksi anturista 231 tulevien signaalien mukaan, pulssimoottoriajurien 211a, : 212a, 213a - 211 d, 212d, 213d ajaessa kutakin liikkuvaa elintä 134-136 mää- . rätyllä nopeudella laskimen 232 lähtöjen mukaan säätäen tällöin kunkin oh jainpyörän 111a, 112a, 113a -111 d, 112d, 113d ohjainvoimaan erikseen sekä x- että y -suunnassa.

30 Teholähde 234 syöttää sähkötehoa lineaarisiin pulssimoottoreihin 121a, 122a, 123a - 121d, 122d, 123d pulssimoottoriajurien 211a, 212a, 213a -t 211d, 212d, 213d kautta ja syöttää sähkötehoa myös vakiojännitegeneraatto- : riin 235, joka syöttää vakiojännitteistä sähkötehoa laskimeen 232 ja potentio- metreihin 127a, 128a, 1290a - 127d, 128d, 129d, jotka muodostavat x-suun-35 nan rakoanturit ja y-suunnan rakoanturit. Vakiojännitegeneraattori 235 syöttää vakiojännitteistä sähkötehoa laskimeen 232 ja potentiometreihin 127a, 128a, 114789 23 1290a - 127d, 128d, 129d, vaikka teholähteen 234 jännite vaihtelisikin liiallisen virransyötön vuoksi, jolloin laskin 232 ja potentiometrit 127a, 128a, 1290a -127d, 128d, 129d voivat toimia normaalisti.

Anturi 231 muodostuu potentiometreistä 127a, 128a, 129a - 127d, 5 128d, 129d, ja valodiodeista 8a - 8c.

Kuten ensimmäisessä toteutuksessa, laskin 232 säätää liikkuvan yksikön 4 magneettisia ohjainsäätöjä jokaisessa kuviossa 1 esitetyssä liikekoor-dinaattijärjestelmässä. Liikekoordinaattijärjestelmä sisältää y-muodon (taakse ja eteen -liikemuoto), joka edustaa liikettä oikealle ja vasemmalle pitkin y-koor-10 dinaattia liikkuvan yksikön keskellä, x-muodon (oikealle ja vasemmalle -liike-muoto), joka edustaa liikettä oikealle ja vasemmalle pitkin x-koordinaattia, θ-muodon (kiertomuoto), joka edustaa kiertoa liikkuvan yksikön 4 keskikohdan ympäri, ξ-muodon (kallistusmuoto), joka edustaa kallistusta liikkuvan yksikön 4 keskikohdan ympäri, ψ-muodon (heiiahtelumuoto), joka edustaa heilahtelua 15 liikkuvan yksikön 4 keskikohdan ympäri.

Selostuksen yksinkertaistamiseksi oletetaan, että liikkuvan yksikön 4 keskikohta on pystysuoralla viivalla, joka leikkaa liikkuvan yksikön 4 neljään kulmaan sijoitettujen ohjainyksiköiden 100a - 100d keskipisteitä yhdistävien diagonaalien leikkauskohdan. Pidettäessä keskikohtaa vastaavien x-, y- ja 20 z-koordinaattiakselien origona, jokaisen muodon liikeyhtälö saadaan seuraa-vista kaavoista 24 - 28.

Kaava 24 on seuraavanlainen: MAy"ab = -8KsAy - S^Ay'-SKsvy + Uy • . Ayal - Ayal + AyM - Δyb2 + Aycl - Δyr2 + Aydl - Ayd2 25 Δν 8 « , 7,1 - Y.2 + VM - Vbl + Vd - Vc2 + Vrfl - Vä2 ^ 8

Kaava 25 on seuraavanlainen MAx"ab = -4 KsAx - 47,Δχ'-4 Ksvx + Ux , 30 - Δλ:„ + Δχ, + Αχ, - Ax , A-_ α p c a 4 : V --^+^3+^3-^3 : 4 * 24 114789

Kaava 26 on seuraavanlainen IäAff'ab = -Ksl$ Δθ- ηslg Δ&-Κslg vθ +ΤΘ a a _ - Ax„ + Axb - Axc + Axd 7/ 5 9 V - ~V^ +VM ~Vc3 + ^3 * 2/,

Kaava 27 on seuraavanlainen 10 IΛξ'ai = -2Kslg Δξ-2rjslg kF-lKJgV^ + Γ, λ g _ - 4ya, + Aya2 - Avm + Ay„ + Aygl - Avr2 + Ayrfl - AyJ2 4/, V + Vfl2 - VM + V02 + Vcl - Vc2 + ~ 3 4/ Ηίθ 15 Kaava 28 on seuraavanlainen

IgA rab = -2KsI;A ψ - 2η};A yf-2Kslw\ + Τψ > Αν„, - Ay32 + Av,, - Avbl - Ay,, + Aye2 - Ayrfl + Ayd2 4^ pn v V*t - v*2 + Vm - V- - Vcl + vc2 - + 4 Ιψ

Ks on kunkin ripustuksen 124- 126 jousivakio per kunkin ohjainpyö-;y; rän 111 - 113 liikkumismatka. Termi η5 on kunkin ripustuksen 124 - 126 vai- : ·. mennusvakio per kunkin ohjainpyörän 111 - 113 liikkumismatka. Termit vy, vx, ,, l 25 νθ, V, ja vM, ovat liike-elinten 134 - 136 liikenopeuden komentoarvoja vastaavis- ..sa y-, x-, θ-, ξ- ja ψ -muodoissa.

;:; Ripustusyksiköitä 114-116 vastaavat raot xa - xd ja ya1, ya2 - yd1 saa- * daan koordinaattimuunnoksella y-, x-, θ-, ξ- ja ψ-koordinaatteihin seuraavalla kaavalla 29.

>

Kaava 29 on seuraavanlainen 25 114789 y = jUi - y a2 + ybi - yb2+y* - y^. ~ y* + y*2) 5 X = \(-Xa+Xb+Xc-Xd) e = ~{-Xa+Xö-Xc+Xd) ~-Le ^~ ~, (— ya\+ yai ~ yb\+ yb2 — yλ + yd 1— yjz) 10 ψ=jrb* 1 - ya2 - yH + yi2 - yel + ye2 + y* - yrf2)

Vastaavien muotojen ripustusjärjestelmiin menevät säädetyt tulo-signaalit, esimerkiksi liikenopeuden komentoarvot vy, vx, νθ, νξ ja νψ, jotka ovat laskimen 232 lähtöjä, saadaan käänteisellä muunnoksella pulssimoottoriaju-15 reiden 211a, 212a, 213a - 211d, 212d, 213d syötteiksi seuraavalla kaavalla 30.

Kaava 30 on seuraavanlainen V . = V ——v, +—V ,V , = —V +—V---—V V = —v ——νΛ 20 Ιβ Ιψ l a ly la vm = Vv - Jv/ - fvr)vi2 = -Vy + -Jv, + yV^,vi3 = v, - -Jv, , · v , = V + — V, — v V = —V — —V - + —V V =V ——Vn \ c{ y 2 ξ 0 >jKc2 2 ς 2 Υψ9 c3 x 2 θ , ^/3 ^U/ la l)& la : v«i = vy + γν/ + yVv^ = -v„ = -vx +fv, : 25

Liikkuvan yksikön 4 liikeyhtälöt kaavojen 24 - 28 ilmaisemissa y-, x-, ;;; Θ-, ς- ja ψ-muodoissa järjestetään tilanyhtälöksi, joka esitetään seuraavalla kaavalla 31.

Kaava 31 on seuraavanlainen ,.;; ‘ 30 :" ’: *5= Axs + b5vs + psh5 + άμ5

* I

i I

‘ Kaavassa 31 vektorit x5, A5, b5, p5 ja d5, ja u5 määritellään seuraa- , ’ vasti.

i I

Kaava 32 on seuraavanlainen 26 1 1 4 7 8 9 Δν Γ Δχ 1 Αθ Δά Δψ Δγα, Αχλ Δθώ Δξα1> Δψα, xs= Δγ' , Δχ' , Δ& , Δξ1 or Δψ' 5 Δ/β* &&ab Δξ' ab Δψ'ώ _ν. J Lν, J Lν* J L νί J L ν .

‘ο Ο 1 ο ο" 0 0 0 1 0 Α. = α21 Ο α„ 0 α,, ΊΟ ^ 21 " α21 0 α22 0 α2Χ _ 0 0 0 0 0 _ °Ί Γ0 Ί ΓΟ' 0 0 0 b5= ο ,d5 = d2x ,ρ5 = -1 0 d„ 0 ö31J L0 J L°.

us =Uy,Ux,Tg,TforTw

Termi h5, joka edustaa ohjainkiskojen 2 ja 2’ epäsäännöllisyyksiä 20 optisiin vertailuteihin 7a ja 7b nähden, määritellään seuraavalla kaavalla 34, kun seuraava kaava 33 on annettu.

: _ : Kaava 33 on seuraavanlainen / ; ’ hy=yab-y,hx=xab- x, hg =θα„-θ :· : oc *ι:=ξΛ-ξ>Κ=ΨΛ-ψ ..,,: 2o , · · ·. Kaava 34 on seuraavanlainen » » • · hb=h"y,h\,h"e,h^orh\ 30 Edelleen v5 on lineaariseen pulssimoottoriin syötetty nopeus, jolla vakautetaan liike kussakin muodossa.

, ’ , Kaava 35 on seuraavanlainen ·. : vs =v/,vi,vtf,v#orvr : 35 114789 27

Kaava 31 antaa ohjainsäädön takaisinkytkennällä seuraavasta kaavasta 36.

Kaava 36 on seuraavanlainen 5 = Fsx j + Ja:sjc5ä

Kun verrannolliset vahvistukset ovat Fa, Fb, Fc, Fd ja Fe ja integraali-vahvistus on Ke, niin F5 ja K5 voidaan ilmaista seuraavalla kaavalla 37.

Kaava 37 on seuraavanlainen 10 Γ η fs = [f. f„ f, f; f,] K, =[θ K, o o o]

Kuten on esitetty kuviossa 10, laskin 232 käsittää vähentäjät 241a -241 d ja 242a - 242h, rakopoikkeaman koordinaattimuunnospiirin 245, nopeu-15 denlaskimen 247, nopeuskoordinaatin käänteismuunnospiirin 248, pystysijain-nin laskimen 49, sijaintipoikkeaman koordinaattimuunnospiirin 50 ja epäsäännöllisyyksien muistipiirin 51.

Vähentäjät 241a - 241 d laskevat x-suunnan rakopoikkeamasig- naalit Agxa - Agxd vähentämällä vastaavat vertailuarvot xa0 - xd0 x-suunnan rako- 20 anturit muodostavien potentiometrien 129a - 129d antamista rakosignaaleista gxa * 9xd- Vähentäjät 242a - 242h laskevat y-suunnan rakopoikkeamasignaalit

Agya1, Agya2, - Agyd1, Agyd2 vähentämällä vastaavat vertailuarvot ya01, ya02, - yd01, yd02 y-suunnan rakoanturit muodostavien potentiometrien 127a, 128a - 127d, , 128d antamista rakosignaaleista gya1, gya2, - gyd1, gyd2.

» 25 Rakopoikkeaman koordinaattimuunnospiiri 245 laskee liikkuvan yk sikön 4 keskikohdan y-suunnan vaihtelun Ay y-suunnan rakopoikkeamasig-naalien Agya1, Agya2, - Agyd1, Agyd2 perusteella, liikkuvan yksikön 4 keskikohdan x-suunnan vaihtelun Ax x-suunnan rakopoikkeamasignaalien Agxa - Agxd perusteella, liikkuvan yksikön 4 keskipisteen kiertokulman ΔΘ θ-suunnassa (kier-’ 30 tosuunnassa), liikkuvan yksikön 4 kiertokulman Ας ς-suunnassa (kallistussuun- ta) ja liikkuvan yksikön 4 kiertokulman Δψ ψ-suunnassa (heilahtelusuunta) . ; käyttämällä kaavaa 29.

Pystysijainnin laskin 49 laskee liikkuvan yksikön 4 pystysuuntaisen sijainnin nostokuilussa 1 samalle tasolle sijoitettujen kaksiulotteisen valodiodin : 35 8b ja yksiulotteisen valodiodin 8c lähtöjen perusteella. Sijaintipoikkeaman koor- : dinaattimuunnospiiri 50 laskee sijainnit Ayab, Axab, A0ab, Δξ30 ja Avyab liikkuvan 114789 28 yksikön 4 kussakin muodossa vertailukoordinaatistossa kaksiulotteisten valo-diodien 8a ja 8b lähtöjen perusteella ja antaa lasketut tulokset nopeuden säätäjään 247. Epäsäännöllisyyksien muistipiiri 51 vähentää rakopoikkeaman koor-dinaattimuunnospiirin 245 lähdön pystysijainnin laskimen 49 laskemasta liikku-5 van yksikön 4 sijainnista ja sijaintipoikkeaman koordinaattimuunnospiirin 50 lähdöstä ja tallentaa sitten ohjainkiskon 2(2’) ja optisen tien 7a(7b) välisen epä-säännöllisyysdatan hy, hx, he, h5 ja hv, joka sitten muunnetaan liikkuvan yksikön 4 sijainniksi. Epäsäännöllisyyksien muistipiiri 51 lukee ajoissa pystysijaintida-taa ja liikkuvan yksikön 4 sijaintikohtaa vastaavaa epäsäännöllisyysdataa ja 10 antaa ne nopeudenlaskimelle 247.

Nopeudenlaskin 247 laskee liikkuvien elinten 134 - 136 kunkin no-peuskomennon vy, vx, νθ, νξ ja νψ kussakin muodossa liikkuvan yksikön 4 ohjaamiseksi y-, x-, θ-, ξ- ja ψ-muodoissa rakopoikkeaman koordinaattimuunnospiirin 245 lähtöjen Ay, Αχ, Δθ, Δξ ja Δψ perusteella. Nopeuskoordinaatin kään-15 teismuunnospiiri 248 laskee ripustusyksiköiden 114a, 115a, 116a - 114d, 115d, 116d liikkuvien elinten 134 - 136 kunkin liikenopeuden va1, va2, va3 - va1, va2, va3 nopeudenlaskimen 246 lähtöjen vy, vx, νθ, νξ ja νψ perusteella käyttäen kaavaa 30, ja kytkee lasketut tulokset takaisin pulssimoottoriajureihin 211a, 212a, 213a- 211d, 212d, 213d.

20 Nopeudenlaskin 247 käsittää taakse ja eteen -muodon laskimen 247a, oikealle ja vasemmalle -muodon laskimen 247b, kiertomuodon laskimen : 47c, kallistusmuodon laskimen 247d ja heilahtelumuodon laskimen 247e, ,· Taakse ja eteen -muodon laskin 247a laskee liikenopeuden vy y-muodossa kaavan 36 perusteella käyttäen syötteitä Ay ja Ayab. Oikealle ja • 25 vasemmalle -muodon laskin 247b laskee liikenopeuden vx x-muodossa kaavan ; 36 perusteella käyttäen syötteitä Δχ ja Axab. Kiertomuodon laskin 247c laskee liikenopeuden νθ θ-muodossa kaavan 26 perusteella käyttäen syötteitä ΔΘ ja Δθ3(3. Kallistusmuodon laskin 247d laskee liikenopeuden νξ ξ-muodossa kaavan 36 perusteella käyttäen syötteitä Δξ ja Δξ^. Heilahdusmuodon laskin 247e ; 30 laskee magnetoimisjännitteen νψ ψ-muodossa kaavan 36 perusteella käyttäen ; * syötteitä Δψ ja A\\iab.

Kuvio 11 esittää yksityiskohtaisesti kunkin laskimen 247a - 247e.

; Kukin laskimista 247a - 247e sisältää derivaattorin 260, joka laskee muutoksen ajan suhteen Ay', Αχ’, Δθ’, Δξ’ tai Δψ’ kunkin rakovaihtelun Ay, Δχ, 35 Δθ, Δξ ja Δψ perusteella, derivaattorin 261, joka laskee muutoksen ajan suh-: teen Ay’ab, Ax’ab, Δθ’3[)> Δξ’^ tai Δψ’3ΐ} perustuen kuhunkin vaihteluun vertailupa!- 114789 29 kan suhteen Ayab, Axab, A0ab, Δξ^ tai Δψ80, ja integraattorin 268, joka integroi kunkin liikenopeuden vy, vx, νθ, νξ ja νψ vastaavissa muodoissa ja antaa liikku-mismatkat ly, lx, Ιθ, Ιξ ja lv, vahvistuksen kompensoijat 262, jotka kertovat kunkin vaihteluista Ay - Δψ ja Ayab - Δψ35, kunkin ajan suhteen muutoksista Ay’ - Δψ’ ja 5 Ay’ab - Aij/ab ja kunkin liikkumismatkoista ly - lv vastaavasti sopivalla takaisinkyt-kentävahvistuksella. Kukin laskimista 247a - 247e sisältää myös koordinaatti-poikkeaman asettimen 263, vähentäjän 264, joka vähentää kunkin vaihtelun Ayab - Avj/ab koordinaattipoikkeaman asettimen 263 antamasta vertailuarvosta, integraalikompensaattorin 265, joka integroi vähentäjän 264 lähtöä ja kertoi in-10 tegroidun tuloksen sopivalla takaisinkytkentävahvistuksella, summaajan 266, joka laskee vahvistuksen kompensoijien 262 lähtöjen summan ja vähentäjän 267, joka vähentää summaajan 266 lähdön integraalikompensaattorin 265 lähdöstä ja antaa vastaavan muodon y, x, θ, ξ ja ψ liikenopeuden vy, vx, νθ, νξ tai νψ. Vahvistuksen kompensoija 262 ja integraalikompensaattori 265 voivat 15 vaihtaa asetettua vahvistusta liikkuvan yksikön 4 pystysuuntaista sijaintikohtaa vastaavan pystysijaintidatan H ja epäsäännöllisyysdatan hy, hx, h„, Ιιξ ja hv perusteella.

Seuraavassa selostetaan yllä kuvattu, esillä olevan keksinnön toisen toteutuksen mukaisen ohjainjärjestelmän toiminta.

20 Tapauksessa, että liikkuva yksikkö 4, jota ohjataan ohjainyksiköillä 100a - 100d, alkaa liikkua ylöspäin nostokoneen (ei kuviossa) ja ohittaa verrattain lieviä epäsäännöllisyyksiä, kuten poimuja, ohjainkiskojen 2 ja 2’ epä-: säännöllisyyksien aiheuttamaa liikkuvan yksikön 4 tärinää voidaan tehokkaasti : rajoittaa, koska säätäjä 230 kytkee takaisin kunkin vaihtelun Ayab - Ai|/ab ja kun- : 25 kin muutoksista ajan suhteen Ay’ab - Av/ab kuhunkin liikenopeuteen vy, vx, νθ, νξ : tai νψ vahvistuksen kompensoijan 262 kautta.

Kuten ensimmäisessä toteutuksessa, koska epäsäännöllisyyksien muistipiiri 51 lukee epäsäännöllisyysdatan hy, hx, he, h4 ja hv ja pystysijaintidatan H ja vahvistuksen kompensoija 262 ja integraalikompensaattori 265 ottavat 30 datan vastaan, vahvistuksen kompensoija 62 ja integraalikompensaattori 65 voivat muuttaa ohjausparametrejä väleillä, joilla on epäsäännöllisyyksiä.

Vaikka ohjainkiskon 2(2’) liitoskohtaan tulisi tasoero tai rako, jonka : aiheuttaisi toistuva lämpölaajeneminen ja -supistuminen tai maanjäristys, liik kuvan yksikön 4 tärinää voidaan rajoittaa minimiin muuttamalla ohjauspara-. 35 metrejä siten, että ohjainyksiköiden 100a - 100d ohjaavilla voimilla on äärim mäisen alhainen jousivakio.

114789 30

Seuraavaksi selostetaan esillä olevan keksinnön kolmannen toteutuksen mukainen ohjainjärjestelmä. Ensimmäisen ja toisen toteutuksen mukaan valodiodit 8a - 8c vastaanottavat suoraan lasersäteilijöiden 6a - 6c sä-teilemää laservaloa, kuten on esitetty kuviossa 1. Optiset tiet 7a - 7c eivät 5 kuitenkaan rajoitu edelliseen ja voidaan käyttää muita, kuviossa 12 esitettyjä konstruktioita. Toisin sanoen hissikori 10 sisältää tukia 302, joissa on kiinni peilejä 301, jotka ovat koriin 10 nähden 45 asteen kulmassa, ja sisältää valo-diodit 8a - 8c sivupinnallaan, jolloin optiset tiet 7a - 7c tekevät suorakulmaisen käännöksen tavoittaakseen valodiodit 8a - 8c.

10 Kolmannen toteutuksen mukaan, koska valodiodien 8a - 8c pinnat on sijoitettu suoraan kulmaan, ne eivät helposti peity pölyllä, mikä mahdollistaa pitkäaikaisen käytön ilman puhdistusta.

Ensimmäisessä, toisessa ja kolmannessa toteutuksessa käytetään kolmea lasersäteilijää muodostamaan kolme optista tietä 7a - 7c. Lasersäteili-15 joitten lukumäärää ei kuitenkaan ole rajoitettu yllä olevan järjestelmän mukaiseksi vaan yksi optinen tie 7b voidaan jakaa kahdeksi optiseksi tieksi lisäämällä puolipeili 311, joka on kiinnitetty kahdella tuella 312, kuten on esitetty kuviossa 13.

Tässä tapauksessa optisella tiellä oleva puolipeili 311 synnyttää lä-20 pimenneen valon T1 ja heijastuneen valon Tb kohtisuoraan läpimenneeseen valoon nähden. Läpimennyt valo T1 osuu peiliin 314, joka on hieman kallel-·' ; laan ja on sijoitettu nostokuilun 1 pohjalle jalustan 313 avulla. Heijastunut valo '.: Tb osuu valodiodiin 8b.

• Läpimenneen valon T1 optinen akseli heijastuu hieman vinoon suun- ί 25 taan y- ja z-koordinaattitasossa ja osuu valodiodiin 8c heijastuttuaan peilistä 30T, joka antaa alaspäin ja on kiinnitetty hissikorin 10 kylkeen tuen 302 väli-tyksellä puolipeilin 311 vieressä olevassa paikassa.

Yllä selostetulla optisella järjestelmällä saadaan sama ohjainsäätö kuin ensimmäisessä ja toisessa toteutuksessa. Koska lisäksi verrattain kalliit-30 ten lasersäteilijöitten määrä vähenee kolmesta kahteen, hissijärjestelmän kustannuksia voidaan pienentää.

Tämän lisäksi, kuten on esitetty kuviossa 14, vain yhden lasersätei-: lijän 64 luoma optinen tie voidaan jakaa kahdeksi puolipeilillä 321 ja peilillä 322. Tässä tapauksessa, koska valodiodi 8c jää pois ja käytetään vain valo-35 diodeja 8a ja 8b, liikkuvan yksikön 4 pystysijaintia ei ilmaista. Optisten teiden : lukumäärä voidaan vapaaehtoisesti valita kuten halutaan.

114789 31 Tämän lisäksi yllä olevissa toteutuksissa, vaikka lasersäteilijöinä 6a, 6b ja 6c käytetäänkin värähteleviä laserputkia, laservaloa lähettävät puolijoh-delaitteet voivat korvata värähtelevät laserputket. Säätäjät 30 ja 230 voivat edelleen muodostua analogiapiireistä tai digitaalipiireistä.

5 Esillä olevan keksinnön mukaan, koska liikkuvan yksikön tärinää vas taan tapahtuva sijaintikorjaus suoritetaan vertailusijainnin muodostavan optisen tien ja liikkuvan yksikön välisen raon perusteella ja kun liikkuva yksikkö ohittaa ohjainkiskon epäsäännöllisyyttä vastaavan sijainnin, joka on tallennettu ennalta alustavan ajon aikana, ohjainkiskoon kohdistuu vastakkaisvaiheinen 10 voima epäsäännöllisyyttä tai liikkuvan yksikön tärinää vastaan, tärinää voidaan rajoittaa, jolloin ajomukavuus paranee.

Edelleen, koska muodostetaan useita optisia teitä, sijaintikorjaus liikkuvan yksikön tärinää vastaan voidaan suorittaa ilmaisemalla raot usean akselin ympärillä, esimerkiksi vaaka-akseli ja pystyakseli.

15 Tämän lisäksi, koska nostokuilu on pimeä paikka, jopa verrattain matalatehoinen laser voi luoda optisen vertailutien, jolloin ei tarvita jäähdytysjärjestelmää, mikä mahdollistaa optisen vertailutien muodostamisen pienillä kustannuksilla.

Lisäksi, koska optinen tie on hieman kallellaan pystylinjaan nähden 20 ja optiselle tielle on sijoitettu yksiulotteinen valodiodi, liikkuvan yksikön pysty-sijainti voidaan ilmaista koherentin valon osumakohdasta valodiodille, erityi-: sesti voidaan todeta ohjainkiskossa olevaa epäsäännöllisyyttä vastaava sijainti , · alustavan ajon aikana.

f Edelleen, koska kaksiulotteinen valodiodi on sijoitettu pystysuoralle ί 25 optiselle tielle, liikkuvan yksikön raon paikka voidaan todeta koherentin valon osumakohdasta valodiodille. Koska kaksi kaksiulotteista valodiodia on sijoitet-; tu eri tasoille ja sijoitettu vastaaville pystysuorille optisille teille, voidaan todeta liikkuvan yksikön kolmiulotteinen sijainti ja korjata sitä koherenttien valojen . osumakohtien valodiodille perusteella.

30 Lisäksi ohjainjärjestelmässä käytetään sähkömagneettien synnyttä mää magneettista leijuntavoimaa ja liikkuvaa yksikköä voidaan ohjata ilman '· kosketusta ohjainkiskojen kanssa, jolloin toteutuu miellyttävä ajo.

; Tämän lisäksi on peili tai puolipeili, jolla muutetaan optisen tien suuntaa, jolloin lasersäteilijöitten lukumäärä voi olla pienempi kuin optisten tei-35 den lukumäärä, jolloin kustannukset pienenevät.

114789 32

Edelleen, koska liikkuvan yksikön sijainti todetaan käyttämällä kahta optista tietä, jotka eivät ole keskenään samansuuntaisia, liikkuvan yksikön sijainti voidaan todeta tarkasti ilman kosketusta.

Yllä olevien opetusten perusteella useat modifikaatiot ja muunnel-5 mat ovat mahdollisia. Näin ollen tulee ymmärtää, että oheisten patenttivaatimusten suoja-alueen puitteissa esillä oleva keksintö voidaan toteuttaa muutoinkin kuin tässä spesifisesti selostettiin.

i » » »

Claims (15)

114789

1. Ohjainjärjestelmä, jolla säädetään liikkuvan yksikön (4) liikettä oh-jainkiskoa (2,2’) pitkin, ohjainjärjestelmän käsittäessä: sädeprojektorin, joka käsittää useita valonlähteitä (6a,6b,6c), sovi-5 tettaviksi joko liikkuvan yksikön ylä- tai alapuolelle, ja jotka on sovitettu muodostamaan useita optisia valoteitä (7a,7b,7c), jotka ovat olennaisesti samansuuntaisia mainitun liikkuvan yksikön liikesuunnan kanssa; sijainti-ilmaisimen, joka käsittää useita valodiodeja (8a,8b,8c), joista kukin on sovitettu sijoitettavaksi liikkuvaan yksikköön yhdelle mainituista opti-10 sista teistä, ja sovitettu ilmaisemaan mainitun optisen tien ja mainitun liikkuvan yksikön välinen suhteellinen sijainti; ja toimielimen (5a,5b,5c,5d) kytkettäväksi mainittuun liikkuvaan yksikköön, ja joka on sovitettu muuttamaan mainitun liikkuvan yksikön sijaintikohtaa mainittuun ohjainkiskoon kohdistuvan voiman aiheuttaman reaktiovoiman 15 avulla mainitun sijainti-ilmaisimen lähdön perusteella; ja tunnettu siitä,että: ainakin yksi valodiodeista (8a) on sovitettu eri pystysuuntaiseen si-jaintikohtaan liikkuvalla yksiköllä kuin muut valodiodit (8b,8c).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjainjäijestelmä, tunnettu 20 siitä, että ainakaan kaksi mainituista useista optisista teistä (7b, 7c) eivät ole : : samansuuntaisia toistensa kanssa, ja mainittu sijainti-ilmaisin ilmaisee maini- tun liikkuvan yksikön pystysuuntaisen sijainnin mainituista useista optisista > ‘: teistä niiden mainittujen ainakin kahden avulla, jotka eivät ole samansuuntaisia toistensa kanssa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjainjäijestelmä, tunnettu ' ‘ ( siitä, että mainittu sädeprojektori käsittää lasersäteiiijän (6a, 6b, 6c).

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ohjainjäijestelmä, tunnettu siitä, että mainittu lasersäteilijä käsittää värähtelevän laserputken.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ohjainjäijestelmä, tunnettu 30 siitä, että mainittu lasersäteilijä käsittää laservaloa lähettävän puolijohdelait- : *': teen.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjainjärjestelmä, tunnettu ,; siitä, että mainittu sijainti-ilmaisin käsittää yksiulotteisen valodiodin. • ’ 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjainjäijestelmä, tunnettu V : 35 siitä, että mainittu sijainti-ilmaisin käsittää kaksiulotteisen valodiodin. 114789

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjainjärjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu toimielin (5a, 5b, 5c, 5d) käsittää magneettiyksikön (15a, 15b, 15c, 15d), joka sisältää sähkömagneetin (18,18'), joka on kohti mainittua ohjainkiskoa ja jossa on rako, 5 anturin (31), joka on asetettu toteamaan mainitun sähkömagneetin, mainitun raon ja mainitun ohjainkiskon muodostaman magneettipiirin tila, ja ohjainsäätäjän (30), joka on asetettu mainitun magneettipiirin vakauttamiseksi säätämään mainittuun sähkömagneettiin menevää magnetoi-misvirtaa mainitun anturin ja mainitun sijainti-ilmaisimen lähtöjen mukaan.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen ohjainjäijestelmä, tunnettu siitä, että mainittu anturi käsittää toisen sijainti-ilmaisimen, joka on asetettu ilmaisemaan suhteellinen sijainti mainitun ohjainkiskon ja mainitun magneettiyksikön välillä vaakatasossa.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen ohjainjärjestelmä, tunnettu 15 siitä, että mainittu anturi käsittää virran ilmaisimen, joka on asetettu ilmaisemaan mainitun sähkömagneetin magnetoimisvirtaa.

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen ohjainjäijestelmä, tunnettu siitä, että mainittu magneettiyksikkö käsittää kestomagneetin (17,17'), joka antaa magnetomotorisen voiman mainitun liikkuvan yksikön ohjaamiseksi, ja joka 20 on asetettu muodostamaan yhteinen magneettipiiri mainitun sähkömagneetin kanssa mainitussa raossa.

12. Patenttivaatimuksen 8 mukainen ohjainjäijestelmä, tunnettu / siitä, että mainittu ohjainsäätäjä on sovitettu vakauttamaan mainittua magneet- : tipiiriä mainitun anturin ja mainitun toisen sijainti-ilmaisimen lähtöjen perusteel- i 25 la siten, että mainittu magnetoimisvirta pyrkii nollaan jatkuvuustilassa.

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjainjäijestelmä, tunnettu . siitä, että mainittu sijainti-ilmaisin sisältää lisäksi peilin (301).

14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjainjäijestelmä, tunnettu . siitä, että mainittu sijainti-ilmaisin sisältää lisäksi puolipeilin (311).

15. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjainjärjestelmä, tunnettu * · ; ' siitä, että mainittu toimielin on sovitettu kehittämään mainittuun ohjainkiskoon : ’ : vaikuttavan mainitun voiman liikkuvan yksikön kierron, heilahtelun ja/tai kallis- •; * tuksen perusteella, jotka käytössä lasketaan mainittujen ainakin kahden liikku- vaan yksikköön eri pystysuuntaisiin sijaintikohtiin sijoitettujen valodiodien sig- 35 naaleista. 35 7 1 4 7 89