WO2003100349A2 - Absolutes positions- und/oder wegmesssystem und vorrichtung mit einem bewegbaren teil - Google Patents

Absolutes positions- und/oder wegmesssystem und vorrichtung mit einem bewegbaren teil Download PDF

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WO2003100349A2
WO2003100349A2 PCT/EP2003/004639 EP0304639W WO03100349A2 WO 2003100349 A2 WO2003100349 A2 WO 2003100349A2 EP 0304639 W EP0304639 W EP 0304639W WO 03100349 A2 WO03100349 A2 WO 03100349A2
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WO
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movable part
measuring system
displacement measuring
sensor
radiation source
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Inventor
Gerhard Haase
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Longus Paul Lange & Co.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F7/00—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts
    • B66F7/28—Constructional details, e.g. end stops, pivoting supporting members, sliding runners adjustable to load dimensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F7/00—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts
    • B66F7/02—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts with platforms suspended from ropes, cables, or chains or screws and movable along pillars

Definitions

  • the invention relates to an absolute position and / or displacement measuring system for lifting and mechanical systems, in particular lifting platforms, which serves to absolutely detect the position of a movable part.
  • the invention also relates to a device, in particular a lifting platform for motor vehicles, with a movable part which can be moved in particular in a translatory manner with the aid of a drive.
  • limit switches are used in order to limit the movement of the movable part.
  • potentiometers are used in lifting platforms with movable support elements in order to record the movement of the support elements relatively. When using potentiometers, a rotary movement is converted into a translatory movement, i.e. the distance traveled by the moving part is calculated.
  • the object of the invention is therefore to provide a measuring system for lifting and mechanical systems, in particular lifting platforms, and a device, in particular a lifting platform for motor vehicles, with a movable part, in which, after a single zero point adjustment, the distance traveled by the moving part is recorded absolutely becomes.
  • the object is achieved by an absolute position and / or displacement measuring system which has the features of claim 1.
  • the object is also achieved by a device which has the features of claim 7.
  • the position of the movable part can be detected absolutely.
  • a coded measuring body is scanned with a sensor device. Either the coded measuring body can be moved relative to the sensor device or the sensor device can be moved relative to the coded measuring body. For this purpose, either the measuring body or the sensor device is coupled to the movable part.
  • the coding contains, for example, information about the height of the movable part above the ground and, like a scale, is divided into evenly or unevenly large sections.
  • a preferred exemplary embodiment of the position and / or displacement measuring system is characterized in that the measuring body is provided with a magnetically coded coating.
  • the coded measuring body can be read without contact, and a small distance can be provided between the measuring body and the sensor device.
  • the measuring body can be formed, for example, by a magnetically coated tape.
  • the senor device is spaced from a radiation source, in particular a magnetic or an optical radiation source, and that the coded measuring body is arranged between the sensor device and the radiation source.
  • the coding of the measuring body can be formed by recesses which are formed by the radiation source. radiation, in contrast to the measuring body, can penetrate unhindered.
  • the measuring body is formed by a particularly flexible band, in particular made of metal. If an optical radiation source is used, a band made of plastic can also be used. In addition, composite materials made of different materials can be used to manufacture the tape.
  • the band can have a scale in millimeters or centimeters, for example.
  • the tape can be wound onto a winding roller and unwound from a winding roller which is rotatably mounted in a housing, in particular a stationary housing.
  • a housing in particular a stationary housing.
  • Another preferred exemplary embodiment of the position and / or displacement measuring system is characterized in that the strip is passed between a radiation source and a sensor, both of which are arranged in the housing. This provides the advantage that both the sensor and the radiation source inside the housing are protected from environmental influences.
  • the device according to the invention is preferably a lifting platform for motor vehicles.
  • the at least one movable part is formed, for example, by a lifting slide that can be moved relative to a column.
  • the movable part can be, for example, by an electric motor or pneumatically, be driven hydraulically etc.
  • the absolute position and / or displacement measuring system described above which can also be referred to as a displacement measuring device, makes it possible, for example, to record the height of the movable part relative to the ground. As soon as a defined end or intermediate position is reached, the drive of the movable part can be switched off using a suitable control device.
  • the position and / or position measuring system enables absolute height measurement.
  • the speed of the movement of the movable part can be detected and influenced in a targeted manner with the aid of the absolute position and / or displacement measuring system.
  • the movable part comprises at least one support device which can be moved vertically relative to a reference plane, in particular the ground.
  • the support device can comprise, for example, a lifting slide on which support arms are pivotally attached.
  • At least one travel rail for a motor vehicle or other elements can also be attached to the movable part.
  • the device has at least one unit to be controlled, in particular a column with a movable part, which is equipped with a position and / or displacement measuring system described above.
  • the column serves to guide the carrying device.
  • the measuring body can be attached to the column or integrated into the column so that it is not noticeable and the optical appearance of the column is not impaired.
  • the measuring body can be attached to the column over its entire length. However, only one end of the measuring body can be attached to the column, and the other end of the measuring body can be attached to a winding and / or unwinding roller that is movable relative to the column.
  • the device comprises several, in particular two columns, each with a movable part, each of which is equipped with a previously described position and / or position measuring system.
  • Each column is preferably equipped with its own carrying device, since several carrying devices enable the object to be lifted to be particularly stable.
  • the coded measuring bodies of the position and / or displacement measuring systems are each scanned by an associated sensor device. The information supplied by the sensor devices makes it possible to exactly synchronize the movement of the support devices, that is to say to control their synchronism.
  • Another preferred exemplary embodiment of the device is characterized in that the sensor device or sensor devices is or are coupled to a control device.
  • the control device serves to control the movement of the movable part as a function of the data recorded by the sensor device, and in particular to precisely synchronize or control the movement of a plurality of movable parts in a defined manner.
  • control device has at least one microcontroller, in particular a plurality of mutually independent microcontrollers.
  • the microcontroller is used to evaluate the data recorded by the sensor device.
  • Several mutually independent microcontrollers enable mutual control.
  • Non-volatile memories are preferably integrated in the microcontroller, which ensure safety-relevant functions, such as limiting the travel or lifting height, even in the event of a power failure.
  • control device is programmed such that any positions of the movable part, in particular the end positions and intermediate positions, can be detected and / or controlled.
  • control device is connected to the drive of the movable part. This ensures that the data recorded by the sensor device can be implemented directly.
  • control device is connected to the sensor device and / or the elements of the device to be controlled via a bus system.
  • the bus system provides the advantage that no electrical lines have to be used for data transmission which could be undesirably influenced by induction currents which are generated, for example, by tools.
  • the senor device is connected to a display device.
  • the display device can be integrated in the sensor device and is preferably attached to a clearly visible location of the device.
  • Figure 1 is a schematic representation of a device according to the invention with a position and / or displacement measuring system according to a first embodiment
  • Figure 2 is a schematic representation of a position and / or displacement measuring system according to a second embodiment
  • FIG. 3 shows the view of a section along the line III-III in FIG. 2 and FIG
  • FIG. 4 shows the view of a section along the line IV-IV in FIG.
  • the movable part 1 shows schematically 1 a movable part of a device, such as a lifting platform.
  • the directions of movement of the movable part 1 are indicated by arrows 2 and 3.
  • the movable part 1 can be the lifting carriage of a lifting platform to which load-bearing elements, such as support arms, can be attached.
  • the movable part 1 is guided through a column (not shown) and can be moved translationally relative to the column in the direction of the arrows 2 and 3.
  • a sensor 5 is attached to the movable part 1.
  • the sensor 5 interacts with a coded tape 8 which is attached to a fixed component 9.
  • the fixed component 9 can be a column on which the movable part 1 is guided.
  • the coded tape 8 is arranged parallel to the arrows 2 and 3, which indicate the direction of movement of the movable part 1.
  • the sensor 5 is equipped, for example, with an optical or magnetic radiation source.
  • the radiation source can, however, also be formed on the fixed component 9 or integrated into it.
  • the sensor 5 is equipped with a receiver which serves to receive the radiation emitted by the radiation source.
  • the radiation received by the sensor 5 is influenced by the coding of the coded band 8.
  • the coding can be cutouts that are in the coded tape 8 are provided. The cutouts have the effect that the radiation emitted by the radiation source can pass through the band 8 unhindered.
  • the coding of the band 8 contains information about the height relative to the ground. This height information is recorded by the sensor 5 and is used to absolutely record the height of the movable part 1 above the ground. For this purpose, it is necessary to carry out a one-time zero point adjustment before starting up the device.
  • FIG. 2 shows an absolute position and / or position measuring system in a top view.
  • the absolute position and / or displacement measuring system or the displacement measuring device is accommodated in a fixed housing 20 and comprises a coded measuring tape 22.
  • the measuring tape 22 can be wound onto a winding roller 24 and unwound from the winding roller 24.
  • the winding roll 24 is rotatably supported in the housing 20.
  • the measuring tape 22 is indicated by a dashed line 25 in the state when it is completely unwound from the winding roll 24.
  • the measuring tape 22 is guided through two pairs of guide rollers 27, 28 and 29, 30.
  • guide bolts are also preferred instead of the guide rollers.
  • the measuring tape 22 runs between a radiation source 32 for magnetic radiation and a sensor 34.
  • a further pair of guide rollers 36, 37 is indicated by dashed lines, through which the measuring tape 22 comes out of the housing 20 can be brought out.
  • the measuring tape 22 is guided around the sensor 34 at a right angle, namely through two further pairs of guide rollers 39, 40 and 41, 42.
  • the measuring tape 22 at 44 is out of the housing 20 led out.
  • the end 44 of the measuring tape 22 can be practical be passed through a dirt deflector 54 before it leaves the housing 20 or is inserted into the housing 20.
  • the measuring tape 22 can be seen from the winding roller 24 above the guide rollers 28, 29 and 39 in a top view.
  • cutouts 50, 51 and 52 of different sizes are provided in the measuring tape 22.
  • the cutouts 50 to 52 represent the coding of the measuring tape 22 and have the function of a scaling, which indicates the height above a reference plane, such as the ground.
  • the magnetic field generated by the radiation source 32 is influenced differently by the cutouts 50 to 52 in the measuring tape 22.
  • the changes in the magnetic field due to the cutouts 50 to 52 are detected by the sensor 34 and recognized as height information.
  • the sectional view shown in FIG. 4 shows the course of the measuring tape 22 from the pair of guide rollers 29, 30 above the guide rollers 40 and 41 in a top view.
  • the measuring tape 22 can also be provided with a coating which contains the height information in coded form.
  • the position and / or displacement measuring system shown in FIGS. 2 to 4 functions as follows.
  • the end 44 of the measuring tape 22 is attached to a movable part, for example the lifting slide of a lifting platform.
  • the housing 20 is fastened, for example, to a column of a lifting platform.
  • the measuring tape 22 is unwound from the winding roller 24 and pulled further out of the housing 20 than is shown in FIG.
  • the movement of the measuring tape 22 leads that the magnetic field generated by the radiation source 32 changes, which in turn is detected by the sensor 34.
  • the coding of the measuring tape 22 can be used to determine the exact position of the movable part with the aid of the sensor 34. After a single zero point adjustment, this information can be converted into the height of the movable part above the ground.
  • the position and / or displacement measuring system according to the invention in particular creates a synchronous system for motor vehicle lifts and comparable constructions, with which an absolute position measurement is possible at any time, even after a power failure.
  • the use of limit switches is not necessary. After a single zero point adjustment, the system works without readjustment.
  • the absolute height information can also be called up after a power supply failure. Wear factors that occur with conventional potentiometers and switching elements can almost be excluded.
  • the control of the absolute position and / or position measuring system (not shown) is preferably constructed redundantly with two microcontrollers.
  • the two microcontrollers monitor each other via an internal bus system (also not shown). If a controller fails, the controller is set to a fail-safe state and an error message is issued.
  • a firmware update can be implemented at any time.
  • a non-volatile memory integrated in the microcontroller makes it possible to permanently save data, such as the lifting height limitation, even in the event of a power failure.
  • the absolute position and / or position measuring system delivers the absolute height of the movable part or parts in real time.
  • Both the internal communication between the microcontrollers and the external communication with the distance sensors is established via a bus system with a fail-safe protocol.
  • a differential 2/4-wire bus which is considered to be very interference-free, is preferably used as the bus system.
  • electric motors are used to drive the movable parts, which are preferably connected with three-phase semiconductor relays at zero crossing. This means that almost all faults that occur when switching inductive loads can be eliminated. In addition, the solid-state relays work almost without wear, which has a positive effect on the service life of the electronic components and switching units.
  • a liquid crystal display with preferably 4 by 16 characters can be used to display the data recorded by the sensor. In addition to the lifting height, status and error messages can also be shown on the display.
  • the wear of the lifting nut of the lifting carriage can be monitored using an inductive initiator. An error can be displayed if the value falls below an adjustable limit. Should a support nut break, this leads to an asynchronous position that is larger than the tolerated uneven running. This height difference is recorded by the position and / or position measuring system and reported to the control. The control then immediately switches to a fail-safe state in which the lifting slides can only be lowered. When the lift carriage is lowered, the control stops at an adjustable height of approximately 30 cm and activates an acoustic warning signal to ensure foot protection. If, for example, a reversing main switch provided is returned to the zero position and then to the "lower" switch position, the stage continues to sound to the lower limit with an acoustic signal.
  • all limit switches for monitoring the height limit positions can be dispensed with.
  • the non-volatile memories integrated in the microcontrollers secure the adjustable limit values even in the event of a power failure. These so-called soft limits can be programmed over the entire distance or lifting height.
  • the measuring body consists of an absolutely coded, flexible magnetic tape.
  • the magnetic pole length is precisely defined, which corresponds to the minimum resolution.
  • the sensors used each consist of a Hall element matrix and a microcontroller.
  • the use of Hall elements for measuring the magnetic fields has proven to be particularly advantageous for cost reasons.
  • the sensors are equipped with bus transceivers that guarantee secure data transmission to the control system.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein absolutes Positions- und/oder Wegmesssystem für hebe- und maschinentechnische Anlagen, insbesondere Hebebühnen, das dazu dient, die Position mindestens eines bewegbaren Teils (1) absolut zu erfassen. Erfindungsgemäss wird ein codierter Masskörper (8, 22) vorgesehen, der mit einer Sensoreinrichtung (5, 34) zusammenwirkt, wobei entweder der Masskörper (22) oder die Sensoreinrichtung (5) mit dem bewegbaren Teil (1) gekoppelt ist.

Description

Absolutes Positions- und/oder Wegmesssystem und Vorrichtung mit einem bewegbaren Teil
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein absolutes Positions- und/oder Wegmesssystem für hebe- und maschinentechnische Anlagen, insbesondere Hebebühnen, das dazu dient, die Position eines bewegbaren Teils absolut zu erfassen. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, insbesondere eine Hebebühne für Kraftfahrzeuge, mit einem be- wegbaren Teil, das mit Hilfe eines Antriebs insbesondere translatorisch bewegbar ist.
Bei bekannten hebe- und maschinentechnischen Anlagen, insbesondere bei Hebebühnen, werden Endschalter verwendet, um die Verfahrbewegung des bewegbaren Teils zu begrenzen. Darüber hin- aus werden bei Hebebühnen mit bewegbaren Tragelementen Potentiometer eingesetzt, um die Bewegung der Tragelemente relativ zu erfassen. Beim Einsatz von Potentiometern wird eine Drehbewegung in eine translatorische Bewegung umgerechnet, also der zurückgelegte Weg des beweglichen Teils berechnet.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Messsystem für hebe- und maschinentechnische Anlagen, insbesondere Hebebühnen, und eine Vorrichtung, insbesondere eine Hebebühne für Kraftfahrzeuge, mit einem bewegbaren Teil zu schaffen, bei denen nach einem einmaligen Nullpunktabgleich der zurückgelegte Weg des beweglichen Teils absolut erfasst wird.
Die Aufgabe wird durch ein absolutes Positions- und/oder Wegmesssystem gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Die Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung gelöst, welche die Merkmale des Anspruchs 7 aufweist.
Mit dem erfindungsgemäßen absoluten Positions- und/oder Wegmesssystem kann die Position des bewegbaren Teils absolut erfasst werden. Ein codierter Maßkörper wird mit einer Sensoreinrichtung abgetastet. Dabei kann entweder der codierte Maßkörper relativ zu der Sensoreinrichtung oder die Sensoreinrichtung relativ zu dem codierten Maßkörper bewegt werden. Zu diesem Zweck ist entweder der Maßkörper oder die Sensoreinrichtung mit dem bewegbaren Teil gekoppelt. Die Codierung enthält zum Beispiel Angaben über die Höhe des bewegbaren Teils über dem Erdboden, und ist, wie eine Skala, in gleichmäßig oder ungleichmäßig große Abschnitte unterteilt. Beim Vorbeiführen des Maßkörpers oder der Sensoreinrichtung an dem jeweiligen Gegenstück wird die Position des bewegbaren Teils absolut erfasst.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Positions- und/oder Wegmesssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Maßkörper mit einer magnetisch codierten Beschichtung versehen ist. Das Ablesen des codierten Maßkörpers kann berührungslos erfolgen, wobei zwi- sehen Maßkörper und Sensoreinrichtung ein geringer Abstand vorgesehen sein kann. Der Maßkörper kann zum Beispiel von einem magnetisch beschichteten Band gebildet werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Positionsund/oder Wegmesssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung von einer Strahlungsquelle, insbesondere einer magnetischen oder einer optischen Strahlungsquelle, beabstandet ist, und dass der codierte Maßkörper zwischen der Sensoreinrichtung und der Strahlungsquelle angeordnet ist. Die Codierung des Maßkörpers kann bei diesem Ausführungsbeispiel von Ausnehmun- gen gebildet werden, welche die von der Strahlungsquelle ausge- hende Strahlung, im Gegensatz zu dem Maßkörper, ungehindert durchdringen kann.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Positionsund/oder Wegmesssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Maßkörper von einem insbesondere flexiblen Band, insbesondere aus Metall, gebildet wird. Beim Einsatz einer optischen Strahlungsquelle kann auch ein Band aus Kunststoff verwendet werden. Darüber hinaus können zur Herstellung des Bandes Verbundwerkstoffe aus verschiedenen Materialien verwendet werden. Das Band kann beispielsweise eine Skalierung in Millimetern oder Zentimetern aufweisen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Positionsund/oder Wegmesssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Band auf eine Wickelrolle auf- und von einer Wickelrolle abwickelbar ist, die in einem insbesondere feststehenden Gehäuse drehbar gelagert ist. Das hat den Vorteil, dass das Band nur im abgewickelten Zustand außerhalb des Gehäuses angeordnet und somit Umgebungseinflüssen ausgesetzt ist. Im aufgewickelten Zustand ist das Band in dem Gehäuse von Umgebungseinflüssen geschützt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Positionsund/oder Wegmesssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Band zwischen einer Strahlungsquelle und einem Sensor hindurchgeführt ist, die beide in dem Gehäuse angeordnet sind. Das liefert den Vorteil, dass sowohl der Sensor als auch die Strahlungsquelle innerhalb des Gehäuses vor Umgebungseinflüssen geschützt sind.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Hebebühne für Kraftfahrzeuge. Das mindestens eine bewegbare Teil wird zum Beispiel von einem Hubschlitten gebildet, der relativ zu einer Säule bewegt werden kann. Das bewegbare Teil kann beispielsweise durch einen Elektromotor oder pneumatisch, hydraulisch etc. angetrieben sein. Das vorab beschriebene absolute Positions- und/oder Wegmesssystem, das auch als Wegmesseinrichtung bezeichnet werden kann, ermöglicht es, zum Beispiel die Höhe des bewegbaren Teils relativ zum Erdboden zu erfassen. So- bald eine definierte End- oder Zwischenposition erreicht ist, kann der Antrieb des bewegbaren Teils über eine geeignete Steuereinrichtung abgeschaltet werden. Außerdem ermöglicht das Positions- und/oder Wegmesssystem eine absolute Höhenmessung. Darüber hinaus kann mit Hilfe des absoluten Positions- und/oder Wegmesssystems die Geschwindigkeit der Bewegung des bewegbaren Teils erfasst und gezielt beeinflusst werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Teil mindestens eine Trageinrichtung umfasst, die relativ zu einer Bezugsebene, insbesondere dem Erdboden, vertikal bewegbar ist. Die Trageinrichtung kann beispielsweise einen Hubschlitten umfassen, an dem Tragarme schwenkbar angebracht sind. An dem bewegbaren Teil können aber auch mindestens eine Fahrschiene für ein Kraftfahrzeug oder andere Elemente befestigt sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine zu steuernde Einheit, insbesondere eine Säule mit einem bewegbaren Teil, aufweist, die mit einem vorab beschriebenen Positionsund/oder Wegmesssystem ausgestattet ist. Die Säule dient dazu, die Trageinrichtung zu führen. Der Maßkörper kann so an der Säule angebracht oder so in die Säule integriert sein, dass er nicht auffällt, und die optische Erscheinung der Säule nicht beeinträchtigt wird. Der Maßkörper kann über seine komplette Länge an der Säule befestigt sein. Es kann aber auch nur ein Ende des Maßkörpers an der Säule befestigt sein, und das andere Ende des Maßkörpers an einer relativ zur Säule bewegbaren Auf- und/oder Abwickelrolle angebracht sein. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mehrere, insbesondere zwei Säulen mit jeweils einem bewegbaren Teil umfasst, die mit jeweils einem vorab beschriebenen Positions- und/oder Wegmess- System ausgestattet sind. Vorzugsweise ist jede Säule mit einer eigenen Trageinrichtung ausgestattet, da mehrere Trageinrichtungen eine besonders stabile Aufnahme des anzuhebenden Gegenstandes ermöglichen. Die codierten Maßkörper der Positions- und/oder Wegmesssysteme werden jeweils von einer zugehörigen Sensoreinrich- tung abgetastet. Die von den Sensoreinrichtungen gelieferten Informationen ermöglichen es, die Bewegung der Trageinrichtungen exakt zu synchronisieren, also deren Gleichlauf zu steuern.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung beziehungs- weise Sensoreinrichtungen mit einer Steuereinrichtung gekoppelt ist beziehungsweise sind. Die Steuereinrichtung dient dazu, die Bewegung des bewegbaren Teils in Abhängigkeit der von der Sensoreinrichtung erfassten Daten zu steuern, und insbesondere die Bewegung von mehreren bewegbaren Teilen exakt zu synchronisieren beziehungsweise definiert zu steuern.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mindestens einen Mikrocontroller, insbesondere mehrere, voneinander unabhängige Mikrocontroller, aufweist. Der Mikrocontroller dient dazu, die von der Sensoreinrichtung erfassten Daten auszuwerten. Mehrere voneinander unabhängige Mikrocontroller ermöglichen eine gegenseitige Kontrolle. Vorzugsweise sind in dem Mikrocontroller nicht flüchtige Speicher integriert, die sicherheitsrelevante Funktionen, wie die Weg- oder Hubhöhenbegrenzung, auch bei einem Stromausfall gewährleisten. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung so programmiert ist, dass beliebige Stellungen des bewegbaren Teils, insbesondere die Endstellungen und Zwischenstellungen, erfasst und/oder angesteuert werden können.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mit dem Antrieb des bewegbaren Teils verbunden ist. Dadurch wird sichergestellt, dass die von der Sensoreinrichtung erfassten Daten direkt umge- setzt werden können.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung über ein Bussystem mit der Sensoreinrichtung und/oder den anzusteuernden E- lementen der Vorrichtung verbunden ist. Das Bussystem liefert den Vorteil, dass keine elektrischen Leitungen zur Datenübertragung benutzt werden müssen, die durch Induktionsströme in unerwünschter Weise beeinflusst werden könnten, die beispielsweise von Werkzeugen erzeugt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung mit einer Anzeigeeinrichtung in Verbindung steht. Die Anzeigeeinrichtung kann in die Sensoreinrichtung integriert sein und ist vorzugsweise an einer gut sichtbaren Stelle der Vorrichtung angebracht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Positions- und/oder Weg- messsystem gemäß einer ersten Ausführungsform; Figur 2 eine schematische Darstellung eines Positionsund/oder Wegmesssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Figur 3 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie lll-lll in Fi- gur 2 und
Figur 4 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie IV-IV in Figur 2.
In Figur 1 ist mit 1 ein bewegbares Teil einer Vorrichtung, wie einer Hebebühne, schematisch dargestellt. Durch Pfeile 2 und 3 sind die Bewegungsrichtungen des bewegbaren Teils 1 angedeutet. Bei dem bewegbaren Teil 1 kann es sich um den Hubschlitten einer Hebebühne handeln, an dem Lastaufnahmeelemente, wie zum Beispiel Tragarme, angebracht sein können. Das bewegbare Teil 1 ist durch eine (nicht dargestellte) Säule geführt und relativ zu der Säule in Richtung der Pfeile 2 und 3 translatorisch bewegbar.
An dem bewegbaren Teil 1 ist ein Sensor 5 befestigt. Der Sensor 5 wirkt mit einem codierten Band 8 zusammen, das an einem feststehenden Bauteil 9 angebracht ist. Bei dem feststehenden Bauteil 9 kann es sich um eine Säule handeln, an der das bewegbare Teil 1 geführt ist. Das codierte Band 8 ist parallel zu den Pfeilen 2 und 3, welche die Bewegungsrichtung des bewegbaren Teils 1 angeben, angeordnet.
Der Sensor 5 ist zum Beispiel mit einer optischen oder magnetischen Strahlungsquelle ausgestattet. Die Strahlungsquelle kann aber auch an dem feststehenden Bauteil 9 ausgebildet oder in dieses integriert sein. Der Sensor 5 ist mit einem Empfänger ausgestattet, der dazu dient, die von der Strahlungsquelle ausgesandte Strahlung zu empfangen. Die von dem Sensor 5 empfangene Strahlung wird von der Codierung des codierten Bandes 8 beeinflusst. Bei der Codierung kann es sich zum Beispiel um Aussparungen handeln, die in dem codierten Band 8 vorgesehen sind. Die Aussparungen bewirken, dass die von der Strahlungsquelle ausgesandte Strahlung ungehindert durch das Band 8 hindurchdringen kann. Die Codierung des Bandes 8 enthält Informationen über die Höhe relativ zum Erdboden. Diese Höheninformationen werden von dem Sensor 5 erfasst und dienen dazu, die Höhe des bewegbaren Teils 1 über dem Erdboden absolut zu erfassen. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, vor der Inbetriebnahme der Vorrichtung einen einmaligen Nullpunktabgleich durchzuführen.
In Figur 2 ist ein absolutes Positions- und/oder Wegmesssystem in der Draufsicht dargestellt. Das absolute Positions- und/oder Wegmesssystem beziehungsweise die Wegmesseinrichtung ist in einem feststehenden Gehäuse 20 aufgenommen und umfasst ein codiertes Maßband 22. Das Maßband 22 ist auf eine Wickelrolle 24 auf- und von der Wickelrolle 24 abwickelbar. Die Wickelrolle 24 ist drehbar in dem Gehäuse 20 gelagert. Durch eine gestrichelte Linie 25 ist das Maßband 22 in dem Zustand angedeutet, wenn es vollständig von der Wickelrolle 24 abgewickelt ist.
Das Maßband 22 ist ausgehend von der Wickelrolle 24 durch zwei Führungsrollenpaare 27, 28 und 29, 30 hindurchgeführt. Statt der Führungsrollen werden aus Kostengründen auch bevorzugt Führungsbolzen verwendet. Zwischen den Führungsrollenpaaren 27, 28 und 29, 30 verläuft das Maßband 22 zwischen einer Strahlungsquelle 32 für magnetische Strahlung und einem Sensor 34. Neben dem Führungsrollenpaar 29, 30 ist ein weiteres Führungsrollenpaar 36, 37 gestrichelt angedeutet, durch welches das Maßband 22 aus dem Gehäuse 20 herausgeführt werden kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Maßband 22 jedoch im rechten Winkel um den Sensor 34 herumgeführt und zwar durch zwei weitere Führungs- rollenpaar 39, 40 und 41 , 42. Im Anschluss an das Führungsrollenpaar 41 , 42 ist das Maßband 22 bei 44 aus dem Gehäuse 20 herausgeführt. Das Ende 44 des Maßbandes 22 kann praktischerweise durch einen Schmutzabweiser 54 hindurchgeführt werden, bevor es das Gehäuse 20 verlässt beziehungsweise in das Gehäuse 20 eingeführt wird.
In der in Figur 3 dargestellten Schnittdarstellung sieht man das Maß- band 22 ausgehend von der Wickelrolle 24 oberhalb der Führungsrollen 28, 29 und 39 in der Draufsicht. Wie man in Figur 3 sieht, sind in dem Maßband 22 unterschiedlich große Aussparungen 50, 51 und 52 vorgesehen. Die Aussparungen 50 bis 52 stellen die Codierung des Maßbandes 22 dar und haben die Funktion einer Skalierung, welche die Höhe oberhalb einer Bezugsebene, wie dem Erdboden, angibt. Das von der Strahlungsquelle 32 erzeugte Magnetfeld wird durch die Aussparungen 50 bis 52 in dem Maßband 22 unterschiedlich beeinflusst. Die Veränderungen des Magnetfelds aufgrund der Aussparungen 50 bis 52 werden von dem Sensor 34 erfasst und als Höheninformationen erkannt.
In der in Figur 4 dargestellten Schnittansicht sieht man den Verlauf des Maßbandes 22 von dem Führungsrollenpaar 29, 30 oberhalb der Führungsrollen 40 und 41 in der Draufsicht. In dieser Ansicht sieht man, dass in dem Maßband 22 weitere Aussparungen 45 bis 49 vor- gesehen sind. Statt mit den Aussparungen kann das Maßband 22 auch mit einer Beschichtung versehen sein, welche die Höheninformationen in codierter Form enthält.
Das in den Figuren 2 bis 4 dargestellte Positions- und/oder Wegmesssystem funktioniert wie folgt. Das Ende 44 des Maßbandes 22 wird an einem bewegbaren Teil, zum Beispiel dem Hubschlitten einer Hebebühne, befestigt. Das Gehäuse 20 wird beispielsweise an einer Säule einer Hebebühne befestigt. Wenn sich das bewegbare Teil mit dem daran befestigten Ende 44 des Maßbandes 22 von dem Gehäuse 20 wegbewegt, wird das Maßband 22 von der Wickelrolle 24 abgewickelt und weiter aus dem Gehäuse 20 herausgezogen, als in Figur 2 dargestellt ist. Die Bewegung des Maßbandes 22 führt da- zu, dass sich das von der Strahlungsquelle 32 erzeugte Magnetfeld verändert, was wiederum von dem Sensor 34 erfasst wird. Über die Codierung des Maßbandes 22 kann mit Hilfe des Sensors 34 die exakte Position des bewegbaren Teils festgestellt werden. Diese In- formation kann -nach einem einmaligen Nullpunktabgleich- in die Höhe des bewegbaren Teils oberhalb des Erdbodens umgerechnet werden.
Durch das erfindungsgemäße Positions- und/oder Wegmesssystem wird insbesondere ein Gleichlaufsystem für Kraftfahrzeug- Hebebühnen und vergleichbare Konstruktionen geschaffen, mit dem eine absolute Positionsmessung zu jeder Zeit, auch nach einem Spannungsausfall, möglich ist. Die Verwendung von Endschaltern ist nicht erforderlich. Nach einem einmaligen Nullpunktabgleich arbeitet das System ohne Nachjustage. Auch nach einem Ausfall der Strom- Versorgung können die absoluten Höheninformationen abgerufen werden. Verschleißfaktoren, die bei herkömmlichen Potentiometern und Schaltelementen auftreten, können nahezu ausgeschlossen werden.
Die (nicht dargestellte) Steuerung des absoluten Positions- und/oder Wegmesssystems ist vorzugsweise mit zwei MikroControllern redundant aufgebaut. Die beiden Mikrocontroller überwachen sich über ein (ebenfalls nicht dargestelltes) internes Bussystem gegenseitig. Wenn ein Controller ausfällt, wird die Steuerung in einen fehlersicheren Zustand versetzt und eine Fehlermeldung ausgegeben. Ein Firmwa- reupdate lässt sich jederzeit realisieren. Ein in den Mikrocontroller integrierter nicht flüchtiger Speicher ermöglicht es, Daten, wie die Hubhöhenbegrenzung, auch bei einem Netzausfall permanent zu sichern. Das absolute Positions- und/oder Wegmesssystem liefert zur Echtzeit die absolute Höhe des oder der bewegbaren Teile.
Sowohl die interne Kommunikation der Mikrocontroller untereinander als auch die externe Kommunikation mit den Wegstreckensensoren wird über ein Bussystem mit fehlersicherem Protokoll etabliert. Als Bussystem wird vorzugsweise ein differentieller 2/4-Drahtbus verwendet, der als sehr störsicher gilt.
Zum Antrieb der bewegbaren Teile werden beispielsweise Elektro- motoren verwendet, die vorzugsweise mit Dreiphasenhalbleiterrelais im Nulldurchgang geschaltet sind. Dadurch können nahezu alle auftretenden Störungen, die durch das Schalten induktiver Lasten auftreten, beseitigt werden. Außerdem arbeiten die Halbleiterrelais nahezu verschleißfrei, was sich positiv auf die Lebensdauer der elekt- ronischen Bauteile und Schalteinheiten auswirkt.
Zur Darstellung der von dem Sensor erfassten Daten kann eine Flüssigkristallanzeige mit vorzugsweise 4 mal 16 Zeichen verwendet werden. Auf der Anzeige können neben der Hubhöhe auch Status- und Fehlermeldungen angezeigt werden.
Bei den Säulenhebebühnen besteht zwischen den Antriebsspindeln der Säulen keine mechanische Kopplung. Durch unvermeidliche Drehzahltoleranzen der Asynchron-Antriebsmotoren kommt es beim Heben und Senken zu einem Ungleichlauf. Dieser Ungleichlauf wird beim Errechnen eines einstellbaren Schwellenwertes von etwa 5 bis 20 mm ausgeglichen, indem der schnellere Antrieb kurz abgeschaltet wird, bis der Gleichlauf wieder hergestellt ist.
Der Verschleiß der Tragmutter des Hubschlittens kann mit Hilfe eines induktiven Initiators überwacht werden. Bei Unterschreitung eines einstellbaren Grenzwerts kann ein Fehler angezeigt werden. Sollte eine Tragmutter brechen, führt dies zu einer Asynchronlage, die größer als der tolerierte Ungleichlauf ist. Diese Höhendifferenz wird vom Positions- und/oder Wegmesssystem erfasst und der Steuerung gemeldet. Die Steuerung geht dann sofort in einen fehlersicheren Zustand über, in dem die Hubschlitten nur noch abgesenkt werden können. Beim Absenken der Hubschlitten stoppt die Steuerung bei einer einstellbaren Höhe von etwa 30 cm und aktiviert ein akustisches Warnsignal, um einen Fußschutz zu gewährleisten. Wenn ein zum Beispiel vorgesehener Wendehauptschalter wieder in Nullstellung und anschließend in die Schaltstellung „Senken" gebracht wird, fährt die Bühne mit akustischem Signal weiter bis zum unteren Limit.
Aufgrund des erfindungsgemäßen absoluten Positions- und/oder Wegmesssystems kann auf alle Endschalter zur Überwachung der Höhenendlagen verzichtet werden. Die in die Mikrocontroller integ- rierten nicht flüchtigen Speicher sichern die einstellbaren Grenzwerte auch bei einem Netzausfall. Diese sogenannten Softlimits lassen sich über die gesamte Wegstrecke oder Hubhöhe programmieren.
Der Maßkörper besteht aus einem absolut codierten, flexiblen Magnetband. Die magnetische Pollänge ist präzise definiert, dies ent- spricht der minimalen Auflösung.
Die verwendeten Sensoren bestehen jeweils aus einer Hallelement- Matrix und einem Mikrocontroller. Die Verwendung von Hallelementen zur Messung der Magnetfelder hat sich aus Kostengründen als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Sensoren sind mit Bustranscei- vern ausgestattet, die eine sichere Datenübertragung zur Steuerung gewährleisten.

Claims

Ansprüche
1. Absolutes Positions- und/oder Wegmesssystem für hebe- und maschinentechnische Anlagen, insbesondere Hebebühnen, das dazu dient, die Position mindestens eines bewegbaren Teils (1) absolut zu erfassen, gekennzeichnet durch einen codierten Maßkörper (8;22), der mit einer Sensoreinrichtung (5,34) zusammenwirkt, wobei entweder der Maßkörper (22) oder die Sensoreinrichtung (5) mit dem bewegbaren Teil (1) gekoppelt ist.
2. Positions- und/oder Wegmesssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Maßkörper (8;22) mit einer magnetisch codierten Beschichtung versehen ist.
3. Positions- und/oder Wegmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (34) von einer Strahlungsquelle (32), insbesondere einer magnetischen oder einer optischen Strahlungsquelle, beabstandet ist, und dass der codierte Maßkörper (22) zwischen der Sensoreinrichtung (34) und der Strahlungsquelle (32) angeordnet ist.
4. Positions- und/oder Wegmesssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maßkörper von einem insbesondere flexiblen Band, insbesondere aus Metall oder Kunststoff, gebildet wird.
5. Positions- und/oder Wegmesssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (22) auf eine Wickelrolle (24) aufwickelbar und von dieser abwickelbar ist, die insbesondere in einem Gehäuse (20) drehbar gelagert ist.
6. Positions- und/oder Wegmesssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (22) zwischen einer Strahlungsquelle (32) und einem Sensor (34) hindurchgeführt ist, die beide insbesondere in dem Gehäuse (20) angeordnet sind.
7. Vorrichtung, insbesondere Hebebühne für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem bewegbaren Teil (1), das mit Hilfe eines Antriebs insbesondere translatorisch bewegbar ist, gekennzeichnet durch ein absolutes Positions- und/oder Wegmesssystem nach einem der vor- hergehenden Ansprüche.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Teil (1) mindestens eine Trageinrichtung umfasst, die relativ zu einer Bezugsebene, insbesondere dem Erdboden, vertikal bewegbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine zu steuernde Einheit, insbesondere eine Säule (9) mit einem bewegbaren Teil aufweist, die mit einem Positions- und/oder Wegmesssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgestattet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mehrere, insbesondere zwei bewegbare, zu steuernde Teile umfasst, die mit jeweils einem Positions- und/oder Wegmesssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgestattet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung beziehungsweise die Sensoreinrichtungen mit einer Steuereinrichtung gekoppelt ist beziehungsweise sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mindestens einen Mikrocontroller, insbesondere mehrere, voneinander unabhängige Mikrocontroller aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung so programmiert ist, dass beliebige Stellungen des bewegbaren Teils, insbesondere die Endstel- lungen und Zwischenstellungen des bewegbaren Teils erfasst und/oder angesteuert werden können.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mit dem Antrieb des be- wegbaren Teils gekoppelt ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung über ein Bussystem mit der Sensoreinrichtung und/oder den anzusteuernden Elementen der Vorrichtung verbunden ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung mit einer Anzeigeeinrichtung in Verbindung steht.
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