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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Positionskontrolle von Lastumsetzern, die entlang vorgegebener Bahnen verfahrbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung eines ersten Code kontinuierlich die absolute Position des Lastumsetzers in Bezug auf eine Startadresse bestimmt und unter Verwendung eines zweiten Code seriell das Zurücklegen einer bestimmten Wegstrecke erkannt wird, dass der Informationsgehalt des ersten Code und des zweiten Code periodisch miteinander verglichen werden und dass bei Nicht-Obereinstimmen der beiden Informationsgehalte während zweier aufeinanderfolgenden Vergleichsperioden eine Fehlermeldung erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Code eine kontinuierliche Folge (22) von Impulsen ist, die gezählt werden, und dass der zweite Code eine Impulsfolge (25) ist, bei der bei jedem n-ten Impuls der Impulsfolge (22) des ersten Codes ein Vergleichsimpuls auftritt.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übereinstimmen des Vergleichsimpulses der Impulsfolge (25) des zweiten Codes mit dem jeweils n-ten Impuls aus der Impulsfolge (22) des ersten Codes registriert und gespeichert wird.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Nicht-Obereinstimmen des Vergleichsimpulses der Impulsfolge (25) des zweiten Codes mit dem jeweils n-ten Impuls aus der Impulsfolge (22) des ersten Codes registriert und gespeichert wird.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Registrierung des ersten Nicht-Übereinstinunens gelöscht wird, wenn der nächste Vergleichsimpuls aus der Impulsfolge (25) des zweiten Codes mit dem nächsten, n-ten Impuls aus der Impuisfolge (22) des ersten Codes übereinstimmt.
6. Verfahren nach Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass bei zweimaligem, aufeinanderfolgendem Nicht-Über- einstimmen des Vergleichsimpulses mit dem jeweils n-ten Impuls der Impulsfolge (22) des ersten Codes die Bewegung des Lastumsetzers gestoppt und bis an die Position zurückgefahren wird, bei der eine Übereinstimmung des Vergleichsimpulses mit dem jeweils n-ten Impuls aus der Impulsfolge (22) des ersten Codes registriert worden ist.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsfolge (22) des ersten Codes das Ablesen von Zeichen eines dritten Codes bewirkt, dessen Impulse sich wiederholende Folge (23, 24) von binär codierten Ziffern darstellt, wobei aus der Reihenfolge des Auftretens der Ziffern auf die Bewegungsrichtung des Lastumsetzers bzw. auf dessen Stillstand geschlossen wird.
8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1-7, mit einem Lastumsetzer, dessen Antrieb von einer Steuereinheit mit Speichern, Vergleichs- und Regelorganen gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Weges des Lastumsetzers ein Codeträger (20, 35) mit einer Anzahl von Codespuren angebracht ist, welche von am Lastumsetzer angebrachten Detektoren (13, 37) abgelesen werden, wobei eine erste Codespur eine kontinuierliche Folge (22) von äquidistanten, ersten Impulsen und eine zweite Codespur (25) eine Impulsfolge ist, bei der bei jedem n-ten Impuls der ersten Impulsfolge (22) ein Impuls vorhanden ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Codeträger (20, 35) eine dritte Codespur trägt, welche zwei nebeneinander angeordnete Impulsfolgen (23, 24) enthält, die eine sich wiederholende Folge von binär codierten Ziffern darstellen.
10. Einrichtung nach Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Codeträger (20, 35) ein langgestrecktes Band ist, auf dem die Impulse in Form von aufgedruckten Strichen oder ausgestanzten Öffnungen angebracht sind.
11. Einrichtung nach Ansprüchen 8-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren (13, 37) optische Leser sind.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Positionskontrolle von Lastumsetzern, wie z.B. Krane, Verteilwagen, Lagermaschinen und dergleichen, die auf festen Bahnen, insbesondere auf Schienenfahrbahnen verkehren, sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, dass bei diesen Maschinen während des Längsfahrens in der Ebene wie auch während des Hebens und Senkens in der Höhe Probleme auftreten können, wie z.B. mechanisch bedingte Schwingungen beim raschen Anfahren und Abbremsen. Dies bedingt, dass das Fahrdiagramm innerhalb eines Sicherheitsbereiches gewählt werden muss, was unweigerlich zu Leistungseinbussen und langsameren Bewegungsabläufen führt. Ausserdem sind kleinere Teilungen in der Zielpositionierung nur schwierig und mit grossem Montage- und Justieraufwand zu erreichen, was die Betriebs- und Unterhaltskosten von Kassettensilos und Paketsilos erheblich verteuert.
In der Literatur sind verschiedene Vorschläge bekannt geworden, die Positionierung z.B. eines Regalförderfahrzeuges zu optimieren. Diesbezüglich sei auf die CH-PS 520 049, CH-PS 520 612 und CH-PS 535 688 verwiesen. Alle diese bekannten Lösungen sind jedoch nicht imstande, einen Lastumsetzer so zu steuern, dass er sich möglichst nahe am Optimum des theoretisch möglichen Bewegungsablaufes bewegt.
Ein weiteres Problem ist dadurch gegeben, dass zu jedem Zeitpunkt eine absolute Gewissheit darüber herrschen muss, wo sich die Lagermaschine befindet. Mit anderen Worten heisst das, dass eine Positionskontrollniöglichkeit vorhanden sein muss, die möglichst unabhängig von äusseren Störeinflüssen der Steuereinheit jederzeit melden kann, wo sich die Lagermaschine im Moment befindet.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Positionskontrolle vorzuschlagen, welche die obigen Anforderungen so gut wie möglich erfüllt und insbesondere unempfindlich ist gegen äussere Störeinflüsse, wie mechanische Toleranzen, Verschmutzungen, Abnützung und dergleichen, sowie gegen innere Störeinflüsse, wie Netzspan nungsschwankungen, Störungen der Auswerteelektronik und dergleichen.
Gemäss der Erfindung wird dies bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 definierten Merkmale erreicht. Die zur Durchführung des Verfahrens geeignete Einrichtung weist die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 8 definiertem Merkmale auf.
Im folgenden wird das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutert. Es wird dabei auf ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung bezug genommen; es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer auf Schienen verfahrbaren Lagermaschine und eine ortsfeste Zentralsteuereinheit von der Seite,
Fig. 2 eine schematische Ansicht in Schienenlängsrichtung auf die Lagermaschine gemäss Fig. 1,
Fig. 3 ein vergrössertes Detail aus Fig. 2,
Fig. 4 ein Impulsdiagramm, welches bei Abtastung der vier Positionscodespuren entsteht,
Fig. 5 ein Diagramm des Bewegungablaufes der Lagermaschine, und
Fig. 6 und 7: eine praktische Ausführungsform einer Codeband-Ableseeinheit.
Das Steuerungssystem einer automatisierten Lagermaschine umfasst als Grundeinheiten das Positioniersystem, die Fahrkurvensteuerung, die Logik der Signalverarbeitung und Befehls
übertragung, Einrichtungen für den Hand- und Revisionsbetrieb, Einrichtungen für die Leistungsübertragung, sowie eine übergeordnete Überwachungs- und Rechnereinheit. Fig. 1 zeigt schematisch eine Lagermaschine 10, die auf einer Schiene 16 verfahrbar angeordnet ist und die einen heb- und senkbaren Hubtisch 11 aufweist, der eine ausfahrbare Teleskopgabel 11' zur Ein- und Auslagerung von Gütern in Regalfächern trägt.
Dieser Hubtisch 11 ist mit einem optischen Detektor 12 zur Abtastung der Regalfächer versehen, z.B. wie er in der CH-PS 536 790 beschrieben ist. Ausserdem ist die Lagermaschine 10 in Bodennähe mit einer Anzahl weiterer optischer Detektoren 13 versehen, - im vorliegenden Beispiel vier -, deren Anordnung aus den Fig. 2 und 3 näher ersichtlich ist.
Die optischen Detektoren 13 dienen dazu, einen Positionscodeträger 20 abzutasten um die momentane Lage der Lagermaschine zu erkennen. Dieser Codeträger 20 kann als langgestrecktes Band, zum Beispiel aus Kunststoff ausgebildet sein, das unten an den Regalgestellen an einem einfachen Blechprofile 19 angebracht ist; damit kann die Position beim Längsfahren der Lagermaschine 10 in der Ebene erkannt werden. In ähnlicher Weise kann ein entsprechender Positionscodeträger als langgestrecktes Band entlang des Mastes 17 der Lagermaschine angebracht sein; dieser wird von einem weiteren, nicht näher dargestellten, den Detektoren 13 entsprechendem Detektor abgetastet, um die momentane Höhe des Hubtisches 11 zu erkennen. Auf die genaue Ausbildung des Positionscodeträgers wird im folgenden noch näher eingegangen.
Die von den Detektoren 12 und 13 ermittelten Signale werden über eine Befehlsweiche und weitere bekannte Mittel an eine Signal- und Befehlslogik übertragen. Dort werden sie entsprechend verarbeitet, wobei diese Logikschaltung zweckmässigerweise so ausgebildet ist, dass sie die einfachen Grundrechenarten der Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division direkt ausführen kann, während höhere matematische Rechnungen, z.B. Integrationen, in einem übergeordnetem Grossrechner ausgeführt werden.
Die Signal- und Befehlslogik kann als Stationäre 14" ausgebildet sein; somit ist sie unabhängig von der Lagermaschine und damit auch keinen Fahrterschütterungen ausgesetzt. Zweckmässigerweise ist sie direkt neben einer Zentralsteuereinheit 15 zur Steuerung des Antriebs der Lagermaschine 10 angeordnet und direkt mit dieser verbunden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Signal- und Befehlslogik 14' auf der Lagermaschine mitfahrend anzuordnen, was im allgemeinen aber nur bei Handsteuerung für Revisionsarbeiten von Vorteil ist.
Wie schon erwähnt, kann der Codeträger 20 aus einem langgestreckten Kunststoffband bestehen, der entlang der Regalfächer angeordnet ist. Dieser Codeträger 20 besitzt vier Codespuren, die von den vier Detektoren (Fig. 3) abgetastet werden.
Eine praktische Ausführungsmöglichkeit besteht darin, die Codespuren als Strichcodes auszubilden, z.B. als eine Folge von schwarzen Strichen auf weissem Hintergrund.
Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel kann die Bauhöhe 18 der einzelnen Detektoren 13 ca. 25 mm betragen, während der Leseabstand 21 ca. 100 mm ist. Die erste der vier Spuren im folgenden als Taktspur 22 bezeichnet, hat im vorliegenden Beispiel einen Inkrementalabstand 26 von 8 mm, wobei die Breite der einzelnen Striche 27 des Strichcodes 2,5 mm beträgt. Die maximale Länge des Bandes 20 sei 262 m, so dass die maximale Anzahl der Inkremente n = 32 768 beträgt. Bei einer maximalen Fahrgeschwindigkeit der Lademaschine 10 von 2,4 m/sec. ist die Länge eines Lesetaktes 3,3 ms. Die Auflösegenauigkeit ist im wesentlichen durch einen halben Inkrementalabstand gegeben.
In der Fig. 4 ist das Impulsdiagramm dargestellt; dieses entsteht bei Ablesung der vier Codespuren des Codeträgers 20 durch die Gruppe der vier Detektoren 13. Die erste, mit 22 bezeichnete Impulsreihe erzeugt den Lesetakt; die zugehörige
Elektronik ist so ausgebildet, dass die zur Ablesung der drei restlichen Codespuren dienenden Detektoren 13 durch die ab fallende Flanke des Taktes 22 getriggert werden d.h., dass bei jeder abfallenden Flanke der Impulsreihe 22 eine Ablesung des
Zustandes der einzelnen Impulse innerhalb der restlichen drei
Impulsreihen erfolgt.
Ausserdem werden die vom obersten Detektor 13 abgeta steten Impulse gezählt und gespeichert. Damit bildet diese An zahl der gespeicherten Impulse ein Mass für den von der Lager maschine 10 zurückgelegten Weg. Es ist dabei aber nicht auszu schliessen, dass einzelne Impulse nicht oder doppelt bzw. mehr fach gezählt werden, sodass nur die Information der Anzahl der
Taktimpulse 22 keinen zweifelsfreien Anhaltspunkt über den zurückgelegten Weg der Lagermaschine 10 geben kann.
Um die möglichen Fehler, die bei nur ausschliesslicher Ab lesung und Zählung der ersten Impulsreihe 22 entstehen könn ten, zu vermeiden, sind drei weitere Codespuren auf dem Code träger 20 vorgesehen. Wie bereits erwähnt, werden die unteren drei Detektoren 13, die die Impulsfolgen 23,24 und 25 erzeu gen, durch die abfallende Flanke der Impulse in der Impulsreihe
22 aktiviert. Mit anderen Worten heisst dies, dass bei jeder abfallenden Flanke der Impulsreihe 22 in Fig. 4, die zweite, dritte und vierte Codespur auf dem Codeträger 20 abgelesen wird. Die zweite und die dritte Codespur, repräsentiert durch die Impulsfolgen 23 und 24, gestatten es der Steuereinheit 14 festzustellen, ob die Lagermaschine vorwärts oder rückwärts läuft.
Ausserdem kann mit Hilfe dieser Codespuren weiter fest gestellt werden, ob eine unerwünschte Schwingung oder sonst wie undefinierte Bewegungen der Lagermaschine stattfinden.
Dies geschieht wie folgt (Fig. 4):
Bei der ersten abfallenden Flanke der Impulsreihe 22 wird der Zustand der Impulse in den Impulsreihen 24 und 23 als 00 erfasst; bei der nächsten abfallenden Flanke als 01 ; bei der dritten abfallenden Flanke als 10 und bei der vierten abfallenden Flanke als 11 . Dies entspricht der binären Codie rung der Zahlen 0, 1, 2, 3. Bei der fünften abfallenden Flanke wird wieder die Impulsfolge 00 , bei der sechsten 01 erfasst, usw. Dies bedeutet nichts anderes, als dass bei Vorwärtsfahrt der Lagermaschine 10 aus den Impulsfolgen 23 und 24 folgende binärcodierte Zahlen bei der Steuereinheit 14 eintreffen müs sen: 0, 1, 2, 3; 1,2, 3; usw. .
Bei Eintreffen dieser definier- ten Impulsfolge meldet die Steuereinheit 14 dem Rechner zu verlässig, dass sich die Lagermaschine in Vorwärtsfahrt be findet.
Genau umgekehrt sind die Verhältnisse in Rückwärtsfahrt:
Die Impulsreihe 22 in Fig. 4 wird von rechts nach links abgeta stet und bei der abfallenden Flanke werden die Codespuren zwei und drei gelesen. Diese melden nun der Steuereinheit 14 in binärer Codierung die Zahlenreihe 3,2, 1,0; 3,2,1,0; usw. , was ein Indiz für die Steuereinheit 14 bedeutet, dass die Lager maschine 10 rückwärts fährt.
Sollte nun die Lagermaschine 10 beim Anhalten um einen bestimmten Punkt in Schwingung geraten, sodass die Impulsfol ge 22 mit ihrer abfallenden Flanke eine mehrmalige Ablesung der zweiten und dritten Codespur bewirkt, melden die zweiten und dritten Detektoren 13 mit Sicherheit nicht die eine Vor wärtsfahrt oder Rückwärtsfahrt repräsentierenden Impulsfol gen, sondern z.B. O, 1, 0, 1, 0 .... usw. oder z.B. 3, 2, 3, 2,
3 .... usw. , was von der Steuereinheit 14 als undefinierter Zustand interpretiert wird.
Somit kann die Steuereinheit 14 eindeutig zwischen vier verschiedenen Betriebszuständen der Lagermaschine 10 unter scheiden: - Stillstand der Lagermaschine; d.h. keine Impulse von den zweiten und dritten Detektoren 13, - Vorwärtsfahrt der Lagermaschine; d.h. eine Impulsfolge 0, 1,2,3,0, 1,2 .... . . . usw. von den zweiten und dritten
Detektoren 13, - Rückwärtsfahrt der Lagermaschine; d.h. eine Impulsfolge 3, 2, 1,0, 3, 2, 1, . . . usw. von den zweiten und dritten Detektoren 13, - sonstiger, kein Eingreifen erfordernder Betriebszustand z.B. Schwingungen der Lagermaschine; d.h. eine undefinierte Impulsfolge von den zweiten und dritten Detektoren 13.
Dadurch sind Fehlsteuerungen im Bezug auf die Positionierung der Lagermaschine, verursacht durch undefinierte Be triebszustände wie mechanische Schwingungen und dgl. zuverlässig ausgeschlossen.
Um eine genaue Kontrolle der absoluten Position der Lagermaschine zu erhalten, ist die vierte Spur auf den Codeträger 20 vorgesehen. Die Abtastung dieser vierten Spur erzeugt eine Impulsreihe, die in Fig. 4 mit 25 bezeichnet ist. Wie bereits erwähnt, wird die Ablesung dieser vierten Spur, durch den vierten Detektor 13, ebenfalls durch die abfallende Flanke der Im pulsreihe 22 ausgelöst. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass die Ablesung der vierten Spur bei jedem zwanzigsten Impuls der Impulsreihe 22 ein positives Signal erzeugt. Dieses positive Signal gelangt in die Steuereinheit 14 zu einer Vergleichsschaltung. Letztere tastet denjenigen Speicher ab, in welchem die Anzahl der vom obersten Detektor 13 gezählte Impulse festgehalten ist und überprüft, ob der positive Impuls aus der Impulsreihe 25 mit dem zwanzigsten, vierzigsten, sechzigsten .... usw.
Impuls aus der Impulsreihe 22 zusammenfällt. Ist dies der Fall, interpretiert dies die Steuereinheit 14 als ordnungsgemässes Arbeiten des Systems und schliesst daraus, dass sich die Lagermaschine 10 genau an der Adresse befindet, die der Anzahl der gezählten Impulse aus der Impulsreihe 22 entspricht.
Wenn die Vergleichsschaltung erkennt, dass ein positiver Impuls aus der Impulsreihe 25 nicht mit einer durch zwanzig teilbaren Anzahl der im Speicher festgehaltenen Impulse aus der Impulsreihe 22 zusammenfällt, wird dies als provisorischer Fehler interpretiert. Aus der Überlegung heraus, dass während der letzten Zählperiode zur Zählung von zwanzig Impulsen aus der Impulsreihe 22 ein Fehler passiert sein könnte, z.B. durch Verschmutzung des Codebandes 20, wird die Bewegung der Lagermaschine 10 vorläufig nicht beeinflusst, sondern es wird die nächste Folge von zwanzig Impulsen aus der Impulsreihe 22 gezählt und auf ihr Übereinstimmen mit dem Auftreten des positiven Impulses aus der Impulsreihe 25 untersucht.
Wenn diese Übereinstimmung positiv ist, nimmt die Steuereinheit 14 an, dass ein nicht relevanter äusserer Fehler aufgetreten ist, korrigiert die Positionsidentifikation der Lagermaschine entsprechend und lässt diese weiterlaufen, bis sie das ihr vorgegebene Ziel erreicht hat. Wird hingegen bei mehreren, nacheinander folgenden, zwanzig Impulse der Impulsreihe 22 umfassenden Kontrollschritten eine Nicht-Obereinstimmung des Auftretens des positiven Impulses aus der Impulsreihe 25 mit dem jeweils zwanzigsten Impuls aus der Impulsreihe 22 festgestellt, wird dies als fehlerhafter Bewegungsablauf der Lagermaschine 10 interpretiert und die Bewegung derselben gestoppt.
Um wieder einen definierten Betriebszustand zu erreichen, muss die Lagermaschine nur soweit zurückgefahren werden, bis durch die Steuereinheit ein Übereinstimmen zwischen dem jeweils zwanzigsten Impuls aus der Impulsreihe 22 und dem positiven Kontrollimpuls aus der Impulsreihe 25 festgestellt wird.
Als kostengünstiges Material für das Codeband 20 kommen in Frage: Ein Reflexionsband mit Strichcode und optischer Abtastung, ein Lochstreifen aus festem Material, ein magnetisierbares Band, oder weitere dem Fachmann bekannte Datenträger in Bandform. Die Signale, Befehls und Motorstromübertragung kann durch Hängekabel, Mitnehmerkabel in Raupe am Boden oder bevorzugt durch eine Starkstrom-Schleifenleitung für Gleich- oder Wechselstrom erfolgen. Im letzteren Fall wird man die Signale optisch gekoppelt in phasenstarren Schleifen mit Multiplexern umformen.
Der hier offenbarte Code ermöglicht sicheres Erkennen der
Vorwärts- oder Rückwärtsfahrtrichtung. Die Checksummen er lauben, elektrische Störimpulse oder Falschmeldungen, die durch Schwingungen hervorgerufen werden, auszublenden.
Auch das Aufbringen der Code auf das Band 20 ist kosten günstig durchführbar. Das Band 20 kann bei der Erstmontage sehr einfach verlegt werden, es muss nur einigermassen posi tionsgenau angebracht werden. Durch bauliche Verformungen treten sowieso kleinere Ungenauigkeiten auf, wie ja bekannt ist.
Die hier aufgezeigte Lösung der Codierung bringt nun einen weiteren grossen Vorteil. Nach Montage kennen die noch leeren
Speicher der Zentral-Steuereinheit 15 und des übergeordneten
Grossrechners die Codierung von 20 noch nicht. Es wird nun bei
Beendigung der Montage an den untersten Regalböden und in einer vertikalen Regalreihe eine Strichmariderung mit Pinsel oder Kreide angebracht. Die so festgelegten echten Positionen werden dann bei Langsamfahrt durch den Detektor 12 zusam men mit den durch Detektor 13 gelesenen Codes von 20 über die Logik 14 aufbereitet und in die Speicher der Zentralsteuer einheit und des Grossrechners eingelesen.
Die Anordnung er möglicht so das adaptive Erlernen des genauen und feingeglie- derten Positionscodes, der zudem noch zur Datensicherung auf eine Magnetplatte abgespeichert werden kann.
Falls zu erwarten ist, dass aus irgendwelchen Gründen die Bänder 20 häufiger ersetzt werden, dann kann man die Strichmarkierungen an den Regalböden in etwas beständiger Art anbringen um so den Lernprozess für die genaue Lage des Ersatzbandes 20' zu erleichtern.
Die Umformung der durch den Detektor 13 abgetasteten Signale in der Signal- und Befehlslogik 14 zusammen mit den einfachen rechnerischen Grundoperationen ermöglicht eine optimale Anpassung der für die Fahrtkurve benötigten Befehle, die von der Zentral-Steuereinheit 15 oder der Handschalt-Einheit auf der Lagermaschine 10 benötigt werden. Es wird bei allen erlaubten Geschwindigkeiten und möglichen Lagerspielen das ideale Fahrverhalten erreicht, wie es in Fig. 5 dargestellt wird. Die bisher am Tastkopf der Lagermaschine benötigte Fangbremse kann eingespart werden.
Die Werte der Fahrkurve werden aus den gespeicherten Formeln und den eingegebenen Fahrbefehlen für jede Fahrt in tabellarischer Form für Weg und Zeit neu formuliert, wobei die Tabelle bei Beschleunigung vorwärts und bei Verzögerung rückwärts gelesen wird. Daraus wird die optimale Maximalge schwindigkeit errechnet, die Startabrundung aus dem Speicher herauskopiert, ebenso die konstante Beschleunigung und Vmax.
Die Wertanordnung ist so berechnet, dass zu jedem Wegwert ein Geschwindigkeitswert gehört. Von einem Wegwert zum nächsten braucht man beim Einhalten der vorgeschriebenen
Geschwindigkeit immer dieselbe Zeit. Daraus ergibt sich ein weiterer Code, den man für die Geschwindigkeitsüberwachung hinzufügen kann. Dieser ist mit Wegmarken versehen, die in Abständen von s1, s2 .... . . . angebracht sind, dass sich für die in einem Intervall zulässige Geschwindigkeit V alles gleiche Zeiten aus t (s, v) ergeben. Mit einer einfachen Schaltung kann man t (s, v) überwachen und beim Unterschreiten von t (s, v) regelnd eingreifen.
Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Variante der Anordnung eines Magnetbandes 35 mit Code, welches am Boden des Lagergebäudes frei aufliegt und nur an den Enden fixiert ist. Das Band
35 wird über Führungsrollen 38 aufgehoben und durch den Le sekopf 37 geführt, der zusammen mit den Rollen 38 durch eine Trägerplatte 36 mit dem Fahrgestell der Lagermaschine verbun den ist. Die Einrichtung kann mit einer Haube 39 wasserdicht abgedeckt werden.
Das gleiche System lässt sich auch bei der dritten Bewegung an Lagermaschinen anwenden, bei der die Teleskopgabeln 11' vom Hubtisch in der Z-Achse ausgefahren werden. Hier wird man vorteilhaft die Codemarken auf einer Scheibe aufbringen und die Scheibe am Reduziergetriebe aufstecken.
Die Vorteile der offenbarten Lösung lassen sich wie folgt aufzählen: Beschaffungskosten um ca. 25 % gegenüber herkömmlichen Systemen reduziert; einfacher und transparenter Gesamtaufbau mit wesentlich flexiblerem Konzept, daher können neue Techniken bzw. Subsysteme leichter eingeführt werden und das Ganze lässt sich speziellen Anforderungen leicht anpassen. Die Subsysteme wie z.B. die Signalübertragung bleiben autonom und sind leicht ersetzbar. Die Leistungssteigerung beträgt rund 19%, denn es sind optimale Fahrkurven möglich, bei denen auch die Schwingungen beim Anfahren und Abbremsen unterbleiben und die Schaltzeit nochmals verkürzt wird. Der minimale Haltestellen-Abstand ist auf nur ein Inkrement zusammengeschrumpft und dadurch sind auch kleinere Fachteilungen der Lagermaschinentechnik zugänglich gemacht.
Es ist ein System mit geringer Störanfälligkeit geschaffen, welches zudem den Vorteil leichter Diagnostik und Fehlerbehebung hat.
Schliesslich sei noch die Minderung des Montage- und Justieraufwandes erwähnt.
** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
PATENT CLAIMS
1. A method for checking the position of load converters which can be moved along predetermined tracks, characterized in that the absolute position of the load converter with respect to a start address is continuously determined using a first code and the use of a second code to serially detect the distance covered that the information content of the first code and the second code are periodically compared with one another and that if the two information contents do not match, an error message is given during two successive comparison periods.
2. The method according to claim 1, characterized in that the first code is a continuous sequence (22) of pulses that are counted, and that the second code is a pulse sequence (25) in which every nth pulse of the pulse sequence (22) of the first code, a comparison pulse occurs.
3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the matching of the comparison pulse of the pulse train (25) of the second code with the nth pulse from the pulse train (22) of the first code is registered and stored.
4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that a first non-coincidence of the comparison pulse of the pulse train (25) of the second code with the nth pulse from the pulse train (22) of the first code is registered and stored.
5. The method according to claims 1-4, characterized in that the registration of the first mismatch is deleted when the next comparison pulse from the pulse train (25) of the second code with the next, nth pulse from the pulse train (22) of the first code matches.
6. The method according to claims 1-5, characterized in that in the case of two successive disagreements of the comparison pulse with the nth pulse of the pulse train (22) of the first code, the movement of the load converter is stopped and moved back to the position in which a match of the comparison pulse with the nth pulse from the pulse train (22) of the first code has been registered.
7. The method according to claims 1-6, characterized in that the pulse sequence (22) of the first code causes the reading of characters of a third code, the pulses repeating sequence (23, 24) of binary coded digits, from the order the occurrence of the digits on the direction of movement of the load converter or on its standstill.
8. Device for performing the method according to claims 1-7, with a load converter, the drive of which is controlled by a control unit with memories, comparison and regulating elements, characterized in that a code carrier (20, 35) with a along the path of the load converter Number of code tracks is attached, which are read by detectors (13, 37) attached to the load converter, a first code track being a continuous sequence (22) of equidistant, first pulses and a second code track (25) being a pulse sequence in which each nth pulse of the first pulse train (22) there is a pulse.
9. Device according to claim 8, characterized in that the code carrier (20, 35) carries a third code track which contains two pulse sequences (23, 24) arranged next to one another, which represent a repeating sequence of binary-coded digits.
10. Device according to claims 8 and 9, characterized in that the code carrier (20, 35) is an elongated tape on which the pulses are attached in the form of printed lines or punched openings.
11. Device according to claims 8-10, characterized in that the detectors (13, 37) are optical readers.
The present invention relates to a method for position control of load converters, e.g. Cranes, distribution wagons, storage machines and the like, which run on fixed tracks, in particular on railroad tracks, and on a device for carrying out the method.
It is known that with these machines problems can arise during longitudinal travel in the plane as well as during lifting and lowering in height, e.g. mechanically induced vibrations when starting and braking quickly. This means that the driving diagram must be selected within a safety zone, which inevitably leads to a loss of performance and slower movement sequences. In addition, smaller divisions in the target positioning are difficult and can be achieved with great assembly and adjustment effort, which considerably increases the operating and maintenance costs of cassette silos and parcel silos.
Various proposals have become known in the literature, the positioning e.g. to optimize a shelf conveyor vehicle. In this regard, reference is made to CH-PS 520 049, CH-PS 520 612 and CH-PS 535 688. However, all these known solutions are not able to control a load converter in such a way that it moves as close as possible to the optimum of the theoretically possible movement sequence.
Another problem arises from the fact that there must be absolute certainty at all times about where the storage machine is located. In other words, this means that there must be a position control option that can report to the control unit at any time wherever the storage machine is at the moment, regardless of external interference.
It is the aim of the present invention to propose a method and a device for position control which meets the above requirements as well as possible and is in particular insensitive to external interference, such as mechanical tolerances, contamination, wear and the like, as well as internal interference, such as Mains voltage fluctuations, malfunctions in the evaluation electronics and the like.
According to the invention, this is achieved in a method of the type mentioned at the outset by the features defined in the characterizing part of claim 1. The device suitable for carrying out the method has the features defined in the characterizing part of claim 8.
The method according to the invention is explained in more detail below. Reference is made to an embodiment of the device according to the invention shown in the drawings; show it:
1 is a schematic representation of a storage machine movable on rails and a fixed central control unit from the side,
2 shows a schematic view in the longitudinal direction of the rail on the bearing machine according to FIG. 1,
3 shows an enlarged detail from FIG. 2,
4 shows a pulse diagram which arises when the four position code tracks are scanned,
Fig. 5 is a diagram of the sequence of movements of the storage machine, and
6 and 7: a practical embodiment of a code tape reading unit.
The control system of an automated warehouse machine comprises the positioning system, the driving curve control, the logic of the signal processing and commands as basic units
transmission, facilities for manual and inspection operation, facilities for power transmission, as well as a higher-level monitoring and computer unit. Fig. 1 shows schematically a storage machine 10 which is movably arranged on a rail 16 and which has a lifting and lowering lifting table 11 which carries an extendable telescopic fork 11 'for the storage and retrieval of goods in shelves.
This lifting table 11 is provided with an optical detector 12 for scanning the shelves, e.g. as described in CH-PS 536 790. In addition, the bearing machine 10 is provided near the ground with a number of further optical detectors 13, four in the present example, the arrangement of which can be seen in more detail in FIGS. 2 and 3.
The optical detectors 13 are used to scan a position code carrier 20 in order to recognize the current position of the bearing machine. This code carrier 20 can be designed as an elongated band, for example made of plastic, which is attached to the bottom of the shelf racks on a simple sheet metal profile 19; the position in the plane when longitudinally moving the bearing machine 10 can thus be recognized. Similarly, a corresponding position code carrier can be attached as an elongated band along the mast 17 of the storage machine; this is scanned by a further detector (not shown) corresponding to the detectors 13 in order to recognize the current height of the lifting table 11. The exact design of the position code carrier is discussed in more detail below.
The signals determined by the detectors 12 and 13 are transmitted to a signal and command logic via a command switch and other known means. There they are processed accordingly, whereby this logic circuit is expediently designed such that it can carry out the simple basic arithmetic operations of addition, subtraction, multiplication and division directly, while higher mathematical calculations, e.g. Integrations can be carried out in a superordinate mainframe.
The signal and command logic can be designed as a stationary 14 ", so it is independent of the storage machine and therefore not exposed to vibrations. It is expediently arranged directly next to a central control unit 15 for controlling the drive of the storage machine 10 and directly connected to it another possibility is to arrange a signal and command logic 14 'to move along on the storage machine, but this is generally only advantageous for inspection work in the case of manual control.
As already mentioned, the code carrier 20 can consist of an elongated plastic band which is arranged along the shelf compartments. This code carrier 20 has four code tracks which are scanned by the four detectors (FIG. 3).
A practical embodiment is to design the code tracks as bar codes, e.g. as a series of black lines on a white background.
In a practical exemplary embodiment, the overall height 18 of the individual detectors 13 can be approximately 25 mm, while the reading distance 21 is approximately 100 mm. The first of the four tracks, hereinafter referred to as clock track 22, has an incremental distance 26 of 8 mm in the present example, the width of the individual bars 27 of the bar code being 2.5 mm. The maximum length of the band 20 is 262 m, so that the maximum number of increments is n = 32,768. At a maximum driving speed of the loading machine 10 of 2.4 m / sec. the length of a reading pulse is 3.3 ms. The resolution accuracy is essentially given by half an incremental distance.
4 shows the pulse diagram; this occurs when the four code tracks of the code carrier 20 are read by the group of four detectors 13. The first pulse series, designated 22, generates the reading pulse; the associated
Electronics is designed so that the detectors 13 used to read the three remaining code tracks are triggered by the falling edge of the clock 22, i.e. that on each falling edge of the pulse series 22 a reading of the
State of the individual impulses within the remaining three
Pulse series takes place.
In addition, the pulses scanned by the top detector 13 are counted and stored. This forms this number of stored pulses a measure of the distance traveled by the bearing machine 10. However, it cannot be ruled out that individual impulses are not counted or counted twice or more, so that only the information on the number of
Clock pulses 22 can provide no clear indication of the distance traveled by the storage machine 10.
In order to avoid the possible errors that could arise with only the exclusive reading and counting of the first pulse series 22, three further code tracks are provided on the code carrier 20. As already mentioned, the lower three detectors 13, which generate the pulse trains 23, 24 and 25, are caused by the falling edge of the pulses in the pulse train
22 activated. In other words, this means that with every falling edge of the pulse series 22 in FIG. 4, the second, third and fourth code track are read on the code carrier 20. The second and third code tracks, represented by the pulse trains 23 and 24, allow the control unit 14 to determine whether the bearing machine is running forwards or backwards.
In addition, these code traces can be used to determine whether an unwanted vibration or other undefined movements of the bearing machine are taking place.
This is done as follows (Fig. 4):
On the first falling edge of the pulse series 22, the state of the pulses in the pulse series 24 and 23 is recorded as 00; on the next falling edge as 01; on the third falling edge as 10 and on the fourth falling edge as 11. This corresponds to the binary coding of the numbers 0, 1, 2, 3. On the fifth falling edge, the pulse sequence 00 is again detected, on the sixth 01, etc. This means nothing other than that when the bearing machine 10 travels forward from the pulse sequences 23 and 24 the following binary-coded numbers must arrive at the control unit 14: 0, 1, 2, 3; 1,2,3; etc.
When this defined pulse sequence arrives, the control unit 14 reliably reports to the computer that the storage machine is moving forward.
The situation is reversed in reverse:
The pulse train 22 in FIG. 4 is scanned from right to left and on the falling edge the code tracks two and three are read. These now report the control unit 14 in binary coding the series of numbers 3.2, 1.0; 3,2,1,0; etc., which is an indication for the control unit 14 that the bearing machine 10 is moving backwards.
If the storage machine 10 now starts to oscillate when it stops at a certain point, so that the pulse follower 22 with its falling edge causes the second and third code tracks to be read several times, the second and third detectors 13 certainly do not report the forward or reverse travel representing impulse sequences, but eg O, 1, 0, 1, 0 .... etc. or e.g. 3, 2, 3, 2,
3 .... etc., which is interpreted by the control unit 14 as an undefined state.
Thus, the control unit 14 can clearly differentiate between four different operating states of the storage machine 10: the storage machine is at a standstill; i.e. no pulses from the second and third detectors 13, - forward movement of the storage machine; i.e. a pulse sequence 0, 1,2,3,0, 1,2 ..... . . etc. from the second and third
Detectors 13, - reverse movement of the storage machine; i.e. a pulse train 3, 2, 1,0, 3, 2, 1,. . . etc. from the second and third detectors 13, - other, non-interventional operating state e.g. Vibrations of the bearing machine; i.e. an undefined pulse train from the second and third detectors 13.
As a result, incorrect controls in relation to the positioning of the bearing machine, caused by undefined operating states such as mechanical vibrations and the like, are reliably excluded.
The fourth track on the code carrier 20 is provided in order to obtain a precise control of the absolute position of the bearing machine. The scanning of this fourth track generates a series of pulses, which is denoted by 25 in FIG. As already mentioned, the reading of this fourth track is triggered by the fourth detector 13, also by the falling edge of the pulse row 22. 4 that the reading of the fourth track generates a positive signal for every twentieth pulse of pulse train 22. This positive signal passes into the control unit 14 to a comparison circuit. The latter scans the memory in which the number of pulses counted by the top detector 13 is recorded and checks whether the positive pulse from the pulse series 25 with the twentieth, fortieth, sixtieth ... etc.
Pulse from pulse series 22 coincides. If this is the case, the control unit 14 interprets this as correct operation of the system and concludes that the storage machine 10 is located exactly at the address that corresponds to the number of counted pulses from the pulse series 22.
If the comparison circuit detects that a positive pulse from the pulse series 25 does not coincide with a divisible number of the pulses from the pulse series 22 stored in the memory, this is interpreted as a provisional error. Based on the consideration that an error could have occurred during the last counting period for counting twenty pulses from pulse series 22, e.g. due to contamination of the code tape 20, the movement of the bearing machine 10 is temporarily not influenced, but the next sequence of twenty pulses from the pulse series 22 is counted and examined for their agreement with the occurrence of the positive pulse from the pulse series 25.
If this correspondence is positive, the control unit 14 assumes that an irrelevant external error has occurred, corrects the position identification of the storage machine accordingly and lets it continue to run until it has reached its predetermined goal. If, on the other hand, several, successive, twenty pulses of the pulse series 22 comprising control steps are found to not match the occurrence of the positive pulse from the pulse series 25 with the twentieth pulse from the pulse series 22, this is interpreted as an incorrect movement sequence of the bearing machine 10 and the Movement stopped.
In order to achieve a defined operating state again, the storage machine only has to be moved back until the control unit determines that the twentieth pulse from the pulse series 22 and the positive control pulse from the pulse series 25 match.
The following can be considered as inexpensive material for the code tape 20: a reflection tape with bar code and optical scanning, a punched tape made of solid material, a magnetizable tape, or other data carriers in tape form known to the person skilled in the art. The signals, commands and motor current transmission can be carried out by hanging cables, caterpillar drive cables on the floor or preferably by a heavy current loop line for direct or alternating current. In the latter case, the signals will be optically coupled in phase-locked loops with multiplexers.
The code disclosed here enables reliable recognition of the
Forward or reverse direction. The checksums make it possible to suppress electrical interference impulses or false messages caused by vibrations.
The application of the code to the tape 20 can also be carried out at low cost. The tape 20 can be installed very easily during the initial assembly, it only has to be attached to a certain position. Structural deformations cause minor inaccuracies anyway, as is well known.
The coding solution shown here brings another big advantage. After assembly they know the empty ones
Memory of the central control unit 15 and the parent
Mainframe the coding of 20 not yet. It is now at
Completion of the assembly on the lowest shelves and in a vertical row of shelves a line correction with a brush or chalk attached. The real positions determined in this way are then processed at slow speed by the detector 12 together with the codes 20 read by the detector 13 via the logic 14 and read into the memory of the central control unit and of the mainframe.
The arrangement enables the adaptive learning of the precise and finely structured position code, which can also be saved on a magnetic disk for data backup.
If it is to be expected that the bands 20 will be replaced more frequently for some reason, then the line markings can be made on the shelves in a somewhat more stable manner in order to facilitate the learning process for the exact position of the replacement band 20 '.
The reshaping of the signals sampled by the detector 13 in the signal and command logic 14 together with the simple arithmetic basic operations enables an optimal adaptation of the commands required for the travel curve, which are required by the central control unit 15 or the manual switch unit on the storage machine 10 will. The ideal driving behavior is achieved at all permitted speeds and possible bearing play, as is shown in FIG. 5. The safety brake previously required on the probe of the storage machine can be saved.
The values of the driving curve are reformulated from the stored formulas and the entered driving commands for each trip in tabular form for distance and time, the table being read for acceleration and backwards for deceleration. The optimal maximum speed is calculated from this, the rounding off is copied out of the memory, as is the constant acceleration and Vmax.
The value arrangement is calculated in such a way that a speed value belongs to each distance value. From one route value to the next, you need to comply with the prescribed
Speed always the same time. This results in another code that can be added for speed monitoring. This is provided with waymarks that are spaced at s1, s2 ..... . . it is appropriate that for the speed V permissible in an interval, all times result from t (s, v). With a simple circuit you can monitor t (s, v) and intervene in a regulating manner when t (s, v) is undershot.
6 and 7 show a variant of the arrangement of a magnetic tape 35 with code, which rests freely on the floor of the warehouse and is only fixed at the ends. The ribbon
35 is lifted via guide rollers 38 and guided by the Le sekopf 37, which is verbun together with the rollers 38 through a support plate 36 to the chassis of the storage machine. The device can be covered waterproof with a hood 39.
The same system can also be used for the third movement on storage machines, in which the telescopic forks 11 'are extended from the lifting table in the Z axis. Here you will advantageously apply the code marks on a disk and attach the disk to the reduction gear.
The advantages of the disclosed solution can be listed as follows: procurement costs reduced by approx. 25% compared to conventional systems; simple and transparent overall structure with a much more flexible concept, therefore new technologies or subsystems can be introduced more easily and the whole thing can be easily adapted to special requirements. The subsystems such as the signal transmission remains autonomous and is easily replaceable. The increase in performance is around 19%, because optimal driving curves are possible, in which the vibrations when starting and braking are also avoided and the switching time is shortened again. The minimum distance between stops has shrunk to just one increment, which means that even smaller specialist divisions of storage machine technology are made accessible.
A system with low susceptibility to faults has been created, which also has the advantage of easier diagnostics and troubleshooting.
Finally, the reduction in assembly and adjustment work should be mentioned.