ITMI942084A1 - Sistema, metodo e cavo per rilevare la posizione di oggetti mobili, in particolare di cursori scorrevoli lungo una guida lineare - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E:

L’invenzione si riferisce a un sistema, a un metodo e ad un cavo per rilevare la posizione di oggetti mobili, in particolare di cursori scorrevoli lungo una guida lineare.

Trova applicazione principalmente nel campo della automazione industriale ma può’ trovare anche applicazione in altri campi quali ad esempio il campo ferroviario per il controllo di posizione dei convogli.

I dati di posizione di un cursore che percorre una guida lineare sono oggi rilevati mediante sonde e sistemi di rilievo che sono principalmente riconducibili a due metodologie e alla loro combinazione.

Una prima metodologia e’ quella di rilievo indiretto mediante un sistema cremagliera-pignone sostituendo talvolta opportunamente la cremagliera-pignone con una opportuna cinghia dentata metricapuleggia, dove si rileva il moto lineare, e mediante encoder incrementali od assoluti si risale, deducendola, alla posizione del cursore sulla guida.

Una seconda metodologia e’ quella del rilievo diretto mediante la lettura di righe ottiche o di riflessione disposte lungo la guida. Un altro sistema sempre facente parte di questa metodologia e’ quello della lettura di nonii induttivi o capacitivi disposti lungo la guida.

Ambedue le metodologie presentano degli inconvenienti quali un costo elevato, esponenzialmente proporzionale al grado di precisione richiesto, e una velocita’ del cursore limitata dalle possibilità meccaniche dei componenti utilizzati.

Nel caso del rilievo indiretto si aggiunge l inconveniente della scarsa ripetibilità’ delle posizioni rilevate, dovute ai giochi meccanici del sistema.

Nel caso del rilievo diretto le righe disposte lungo la guida devono essere protette da agenti oscuranti od incrostanti, inoltre ambedue le metodologie permettono il rilievo di posizione sostanzialmente di un solo cursore alla volta.

Scopo della presente invenzione e’ quindi di ovviare agli inconvenienti dell’arte nota.

In accordo all’ invenzione, tale scopo viene raggiunto mediante un sistema, un metodo ed un cavo come esposto rispettivamente nelle rivendicazioni 1, 7 e 10.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti.

Con l’utilizzo di un cavo che raggruppa le funzioni di indicatore di posizione e di trasmettitore del segnale rilevato si semplificano notevolmente i sistemi noti, ad esempio eliminando elementi aggiuntivi alle guide per inviare i segnali rilevati all’utilizzatore. I segnali rilevati possono essere prelevati sia all’estremità ’ del cavo oppure in un punto qualsiasi del cavo, non rendendosi necessario ricorrere a mezzi aggiuntivi alla guida in quanto e’ il cavo stesso a determinare la posizione del cursore e ad inviare il segnale, lungo se stesso, all’utilizzatore.

Si possono quindi produrre piu’ economicamente i sistemi di guida lineari raggiungendo precisioni analoghe alle realizzazioni della tecnica nota.

Si ottiene inoltre un sistema piu’ compatto in quanto il cavo può fare corpo unico con la guida.

Il segnale che viene raccolto dall 'utilizzatore e’ piu’ adatto ad una elaborazione diretta delle informazioni in quanto già' in forma digitale.

Essendo un sistema che si può’ rendere disponibile a costi inferiori degli attuali, a parità’ di precisione ed accuratezza di rilevamento, esso permette di estendere l’uso delle guide lineari a settori nei quali il costo degli attuali sistemi rende proibitivo l’accesso all’automazione.

L’invenzione verrà’ ora descritta in maggiore dettaglio con l’ausilio dei disegni allegati in cui:

ftg.l rappresenta schematicamente la disposizione dei conduttori relativi ad una testata terminale del cavo secondo l’invenzione; fig.2 rappresenta, in una vista ingrandita, la posizione di un cursore in corrispondenza di una sezione del cavo di fig. 1, secondo l’invenzione.

In relazione alla fig.l dove e’ rappresentata la disposizione dei conduttori relativi ad una testata terminale del cavo 1 secondo una forma di realizzazione dell’invenzione, si nota un primo gruppo di conduttori 2 disposti in senso sostanzialmente longitudinale a geometria fissa ed un secondo gruppo di conduttori 3 disposti ad onda a geometria variabile lungo l’asse del cavo.

Nella fìg. 2 oltre agli elementi già’ descritti per la fig.l si nota un esempio di cursore 4 sul quale sono disposti dei sensori riceventi 5 e dei sensori trasmittenti 6. Ogni sensore ricevente 5 e’ opportunamente connesso al rispettivo sensore trasmittente 6. Secondo una forma di realizzazione preferita deH’invenzione, il cavo 1 e’ nella versione di tipo sostanzialmente piatto ma può’ assumere anche altre forme come quella elicoidale.

Il cavo 1 e’ costituito da un primo gruppo di conduttori 2 ed un secondo gruppo di conduttori 3, isolati opportunamente tra di loro e costruiti in modo tale da avere proprietà’ trasmittenti e riceventi; nella forma preferita di realizzazione questi gruppi di conduttori 2 e 3 sono costituiti da cavi coassiali fessurati.

La particolare disposizione dei conduttori 2 e 3 permette di creare una configurazione tale da stabilire una corrispondenza biunivoca tra la sua configurazione in determinate sezioni e la rispettiva distanza di dette sezioni da una estremità del cavo.

Un cavo 1 di questo tipo, nonostante sembri complesso a prima vista, risulta facilmente ottenibile mediante piccole modifiche alle tecniche di cordatura ben note dai tecnici del ramo.

In figura 2 e’ rappresentato il cursore 4, mobile lungo la guida e, se il cavo 1 viene inglobato nella guida, anche lungo il cavo 1 stesso.

Sul cursore 4 sono posti i sensori riceventi 5 ed i sensori trasmittenti 6. Essi sono costituiti, in una forma preferita di realizzazione, da coppie di antenne, ma non necessariamente distinte fisicamente dal cursore 4 perche’ realizzabili, per esempio, anche con opportune forme ricavate sulla superficie del cursore 4. Ciascuna coppia di sensori riceventi 5 e di sensori trasmittenti 6 e’ connessa elettricamente e circuitalmente in modo opportuno e ben noto alle persone esperte del ramo.

Il sistema e’ quindi costituito da un cavo 1 come sopra descritto, da un dispositivo collocato ad un’estremità’ del cavo 1 atto ad alimentare opportunamente il primo gruppo di conduttori 2 con segnali digitali di opportuna frequenza, da sensori riceventi 5 e trasmittenti 6 disposti sul cursore 4 ed atti a ricevere e a trasmettere i segnali digitali, ed un convertitore atto a ricevere i segnali dal secondo gruppo di conduttori 3 e a convertirli nella posizione del cursore 4, ad esempio rispetto un’estremità’ del cavo 1.

Il convertitore può’ essere posto sia ad un’estremità’ del cavo 1 che in qualsiasi punto in parallelo ad esso.

E’ ovvio anche che la posizione dell’alimentatore e del convertitore può’ essere invertita.

Quando un sensore ricevente 5 riceve un segnale da uno dei conduttori 2 del primo gruppo, questo viene inviato al corrispondente sensore trasmittente 6 il quale a sua volta lo ritrasmette ad uno dei conduttori 3 del secondo gruppo.

Ad ogni posizione assunta dal cursore 4, si hanno tante trasmissioni di segnali, tra i conduttori 2 del primo gruppo ed i conduttori 3 del secondo gruppo, tramite i sensori 5 e 6 posti sul cursore 4, quante sono quelle consentite dalla particolare disposizione dei gruppi di conduttori 2 e 3.

In tal modo, il rilievo della posizione del cursore 4 viene ricondotto al monitoraggio del numero e della posizione dei segnali ricevuti. La conversione dei segnali ricevuti in funzione della posizione del cursore e’ facilmente ottenibile mediante, ad esempio, l’uso di una semplice tabella di conversione.

In base al numero di conduttori 2 o 3 utilizzati, ed al particolare intreccio tra di essi viene determinato il numero di possibili combinazioni.

In base a questo numero di combinazioni si determina la lunghezza massima del cavo 1 e di conseguenza T incremento minimo rilevabile della posizione del cursore 4.

Nell’esempio riportato nelle fjg. 1 e 2 si utilizzano 10 conduttori 2 e 10 conduttori 3.

Ogni posizione lungo il cavo 1 e’ riconducibile alla combinazione di 9 numeri binari.

Il decimo conduttore a forma di "S", facente parte del primo gruppo di conduttori 2, può’ essere utilizzato ad esempio per l’identificazione e la rilevazione di piu’ cursori 4 lungo il cavo 1. Quindi, con piccoli accorgimenti un sistema di questo tipo, può’ essere utilizzato anche per la rilevazione di piu’ cursori 4 mobili lungo il cavo 1. Un accorgimento può’ essere, come già’ detto, l’utilizzo di ulteriori conduttori per l’identificazione dei cursori. Un altro parametro che entra in gioco per questi calcoli e’ la frequenza di lavoro che può’ essere qualsiasi nel campo della radio frequenza, ma che comunque influenza moltissimo le dimensioni in gioco.

In una variante di realizzazione, non illustrata, si riduce il numero dei conduttori 2 del primo gruppo ad un conduttore unico a cui si applica l alimentatore.

Sul cursore vi sara’ un solo sensore ricevente 5 posizionato lungo l’unico conduttore alimentato. Questo sensore 5 sara’ connesso, in modo opportuno, ad una serie di sensori trasmittenti 6.

La rimanente parte del sistema sara’ analoga a quella della forma di realizzazione illustrata nelle figure.

In questo modo si riduce il numero dei conduttori utilizzati, ma vi sarà di conseguenza una riduzione del numero delle possibili combinazioni posizionali del conduttore 3.

L’invenzione raggiunge così pienamente lo scopo prefissato.

Viene provvisto infatti un sistema semplice che non necessita di elementi aggiuntivi, per inviare i segnali rilevati all’utilizzatore, ma si usa la guida stessa che incorpora il cavo e può essere fornita in tranches di lunghezza prestabilita.

Viene fornito un sistema di rilevamento di posizione di uno o più cursori contemporaneamente che, a parità di precisione, risulta più economico di quelli esistenti.

Inoltre nell’utilizzo di questo tipo di cavo per la teleguida di mobili, non sono necessarie apparecchiature a bordo dei mobili stessi. Il controllo di posizione dei mobili può’ infatti avvenire da un estremo del cavo, o lungo il cavo, attraverso un’unica stazione di controllo di gestione del traffico teleguidato.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI: 1. Sistema per la rilevazione della posizione di cursori mobili lungo una guida lineare caratterizzato dal fatto che sia la funzione di indicatore della posizione che la funzione di trasmettitore del corrispondente segnale rilevato vengono svolte tramite un unico mezzo associato a detta guida.
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere: - un cavo posto lungo detta guida, - un dispositivo collocato ad una estremità’ di detto cavo ed atto ad alimentare in successione un primo gruppo di n conduttori radianti di detto cavo con segnali digitali di opportuna frequenza, - un gruppo di antenne riceventi disposte sul cursore, atte a captare m segnali irradiati da detto primo gruppo di conduttori, - un gruppo di antenne trasmittenti disposte sul cursore e collegate a dette antenne riceventi, atte a ritrasmettere detti m segnali captati verso un secondo gruppo di n conduttori captanti di detto cavo, e - un convertitore atto a ricevere un numero p variabile di segnali digitali da detto secondo gruppo di n conduttori e a convertirli nella distanza del cursore da detta estremità di cavo,
3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto cavo ha una configurazione tale da stabilire una corrispondenza biunivoca tra la sua configurazione in determinate sue sezioni e la rispettiva distanza di dette sezioni da una estremità del cavo.
4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto cavo è composto da - un primo gruppo di conduttori disposti in senso sostanzialmente longitudinale, a geometria fissa, - un secondo gruppo di conduttori disposti ad onda a geometria variabile lungo l’asse del cavo, - detti conduttori essendo isolati tra loro e formando coppie di elementi radianti-captanti il cui numero è variabile con la distanza da un estremo del cavo in modo tale che è possibile stabilire una corrispondenza biunivoca tra detto numero di coppie e detta distanza secondo una scansione prefissata dello spazio percorso dal cursore.
5. 5. Sistema secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto convertitore è disposto in detta estremità del cavo.
6. 6. Sistema secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto convertitore è disposto in parallelo al cavo.
7. 7. Metodo per rilevare la posizione di oggetti mobili, in particolare di cursori scorrevoli lungo una guida lineare, comprendente le fasi di: a) alimentare elettricamente con opportuni segnali una prima disposizione stazionaria di n elementi trasmittenti disposti lungo la guida, b) ricevere m segnali tramite una prima disposizione mobile di sensori riceventi, vincolati ad ogni cursore, c) ritrasmettere detti m segnali tramite una seconda disposizione di sensori trasmittenti corrispondenti a detti sensori riceventi e vincolati al cursore, d) ricevere un numero p variabile di segnali mediante una seconda disposizione stazionaria di elementi riceventi disposti lungo la guida ed inviarli ad un convertitore, e e) convertire detti p segnali nella corrispondente posizione di cursore, la quale è funzione della geometria relativa tra dette disposizioni stazionarie prima e seconda di elementi trasmittenti e riceventi.
8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto numero (m) di segnali ricevuti in detta fase b) e fisso ed è uguale al numero (n) di segnali alimentati in detta fase a) e che il numero (p) di segnali ricevuti in detta fase d) è funzione della posizione del cursore lungo detta guida lineare.
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto numero m di segnali ricevuti in detta fase b) è variabile in funzione della posizione di detto cursore lungo detta guida lineare ed è uguale a detto numero p di segnali ricevuti in detta fase d).
10. 10. Cavo per la rilevazione della posizione di oggetti mobili parallelamente ad esso, in particolare di cursori lungo guide lineari, caratterizzato dal fatto di avere una configurazione tale da stabilire una corrispondenza biunivoca tra la sua configurazione in determinate sezioni e la rispettiva distanza di dette sezioni da una estremità del cavo.
11. 11. Cavo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto di comprendere: - un primo gruppo di conduttori disposti in senso sostanzialmente longitudinale, a geometria fìssa, - un secondo gruppo di conduttori disposti ad onda a geometria variabile lungo l’asse del cavo, - detti conduttori essendo isolati tra loro e formando coppie di elementi radianti-captanti il cui numero è variabile con la distanza da un estremo del cavo in modo tale che è possibile stabilire una corrispondenza biunivoca tra detto numero di coppie e detta distanza secondo una scansione prefissata dello spazio percorso dal cursore.
12. 12. Cavo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detti conduttori radianti/captanti sono formati da cavetti coassiali fessurati.
13. 13. Cavo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto di assumere la configurazione di un cavo elicoidale.
14. 14. Cavo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto di assumere la configurazione di un cavo trecciato piatto.