DE3522082A1 - Anordnung zur feinpositionierung schienengebundener fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Feinpositionie­ rung schienengebundener Fahrzeuge durch eine zweiteilige induktive Übertragungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Schienengebundene Fahrzeuge, denen bestimmte Arbeitsab­ läufe vorgegeben sind, wie beispielsweise Kräne, Ofenbe­ dienmaschinen in Kokereien usw., müssen in vorgegebene Positionen eingefahren und dort möglichst punktgenau an­ gehalten werden. So ist beispielsweise die genaue Posi­ tionierung von Ofenbedienmaschinen wie Koksaustrittma­ schinen, Füllwagen und Führungswagen bei Kokereianlagen Voraussetzung für deren störungsfreien Betrieb.

Es ist eine Reihe von nach unterschiedlichen Prinzipien arbeitenden Anordnungen bekannt geworden, die entweder sehr aufwendig sind oder, wegen des rauhen Umfeldes ins­ besondere von Kokereianlagen, einen großen Wartungsauf­ wand erfordern.

Als relativ einfache und wenig störanfällige Methode hat sich die induktive Beeinflussung, wie sie etwa aus der DE-AS 24 21 631 bekannt ist, erwiesen. Die dort als Ver­ riegelungseinrichtung für Kokereimaschinen beschriebene Anordnung kann auch zur Feinpositionierung der bewegli­ chen Anlageteile zu den feststehenden benutzt werden. Dieser Anordnung haften jedoch gewisse Nachteile an, die vor allem die genaue Feinpositionierung betreffen. So ist das Streufeld der erregten Spule in bezug auf den Positionierweg nicht linear. Dadurch ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten bei der Positionserfassung. Außerdem hängt bei dieser Anordnung die Genauigkeit der Positionierung vom Abstand der Empfangsspulen zu den Sendespulen und damit von der Spurtoleranz des Fahrzeugs stark ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen und wenig störanfälligen induktiven Mitteln über einen dezentralen Regelkreis eine exakte Feinpositionierung zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angege­ bene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der An­ ordnung nach Patentanspruch 1 sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Zeichnungen im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Funktionsprin­ zips und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Anordnung in stark schematisierter Form.

In Fig. 1 ist als Beispiel die Anwendung der Anordnung bei einer Kokereianlage gewählt. Dabei muß eine Anzahl von Ofenbedienungsmaschinen parallel zu den Außenflächen einer Kokerreibatterie bewegt und in bestimmten Positio­ nen zum Füllen bzw. zum Entleeren der Ofenkammern still­ gesetzt werden. In Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus der Ko­ kereibatterie 1 gezeigt, an deren Längsseiten je eine Ofenbedienungsmaschine 2, 3 positioniert ist. Beide Be­ dienungsmaschinen sind parallel zu den Längsseiten der Kokereibatterie 1 auf Schienen fahrbar. Nachdem die Ofen­ bedienungsmaschinen in ihrer jeweiligen Position bestimm­ te mechanische Manipulationen ausführen müssen, kommt es darauf an, daß der Positionierungspunkt P der jeweiligen Ofenbedienungsmaschine der betreffenden Sollposition M der Kokereibatterie möglichst genau gegenüberliegt. Um dies zu erreichen, ist die Kokereibatterie an den Halte­ punkten jeder Ofenbedienungsmaschine mit in deren Bewe­ gungsrichtung sich erstreckenden Markierungsstreifen 4, 5 aus ferromagnetischem Material versehen. Jede der Ofenbe­ dienungsmaschinen besitzt zwei Induktoren, die aus je ei­ nem U-förmigen Eisenkern 6, 7 bzw. 8, 9 und diesen zuge­ ordneten Spulen 10, 11 bzw. 12, 13 gebildet sind. Die Eisenkerne dieser Induktoren sind so angeordnet, daß sie sich im positionierten Zustand etwa gegenüber den Außen­ kanten der Markierungsstreifen 4 bzw. 5 befinden. Jede Ofenbedienungsmaschine ist außerdem mit einer Auswertelek­ tronik 14 bzw. 15 versehen, welche die Spulen der ihnen zugeordneten Induktoren mit einem mittelfrequenten Strom von etwa 2 bis 6 kHz speisen und die in Abhängigkeit von der Position der Induktoren zu den jeweiligen Markierungs­ streifen auftretenden Frequenz- bzw. Stromänderungen auf noch zu beschreibende Weise auswerten und daraus eine Steuergröße für die Antriebsmotoren der zugeordneten Ofenbedienungsmaschinen bilden.

Die Funktion der Anordnung ist in Fig. 2 näher beschrie­ ben. Die Bedienungsmaschine 2 ist dabei ebenso wie die Außenwand der Kokereibatterie 1 nur schematisch angedeu­ tet. Als Markierungsstreifen 4 ist ein rechteckförmiges Winkelstahlblech benutzt, das aus noch zu erläuternden Gründen von der inneren Oberkante des einen äußeren Kan­ tenbereiches bis zur inneren Unterkante des anderen Kan­ tenbereiches sägezahnförmig ausgeschnitten ist. Dieser Ausschnitt ist so gewählt, daß die übrigbleibenden seit­ lichen Kantenbereiche und die Unterkante wenigstens etwa der Kantenlänge der Querschnittsfläche der Eisenkerne 6, 7 entsprechen. Die Induktoren 6, 10 bzw. 7, 11 sind dem Markierungsstreifen 4 derart zugeordnet, daß sich die Eisenkerne 6, 7 der Induktoren im positionierten Zustand parallel zu den Außenkanten auf deren Höhe befinden. Etwa in der Mitte zwischen den beiden äußeren Induktoren ist ein weiterer, in Fig. 1 nicht dargesteller Induktor, be­ stehend aus dem U-förmigen Eisenkern 16 und der Spule 17 derart angeordnet, daß der Eisenkern zur Unterkante des Markierungsstreifens 4 parallelliegt. Die Spulen 10, 11 und 17 sind mit je einem Mittelfrequenzgenerator 18, 19, 20 verbunden und diese wiederum bilden mit zugeordneten Diskriminatoren 21, 22, 23 Funktionseinheiten. Die Dis­ kriminatoren 21, 22 sind mit den Eingangsklemmen eines Differenzverstärkers 24 verbunden, dessen Ausgang an ein Steuermodul 25 für den Antriebsmotor 26 der jeweiligen Ofenbedienungsmaschine angeschlossen ist. Der Ausgang des Diskriminators 23 ist mit den Korrektureingängen der Diskriminatoren 21 und 22 verbunden. Eine Funktionsein­ heit bildet zusammen mit einem Differenzverstärker 24 und einem Steuermodul 25 eine Auswerteelektronik 14 bzw. 15.

Wenn nun die Ofenbedienungsmaschine 2 in Position gebracht werden soll, so daß ihr Positionspunkt P mit dem Markie­ rungspunkt M der Kokereibatterie übereinstimmt, nähert sich beispielsweise der Induktor 6, 10 zunächst der Aus­ senkante 27 des Markierungsstreifens 4. Dadurch verringert sich der durch die Spule 10 fließende Strom bei zunächst unverändertem Stromwert der Spule 11. Dabei registriert der Differenzverstärker aus den von den Diskriminatoren 21 und 22 zugeführten Werten einen Differenzwert, der zu­ nächst zur Aufrechterhaltung des Motordrehmomentes in der eingeschlagenen Richtung führt. Bei einer Weiterbewegung der Bedienungsmaschine wird jedoch wegen des sägezahn­ förmigen Auschnittes aus dem Markierungsstreifen der Strom durch die Spule 10 allmählich wieder ansteigen, so daß sich die vom Differenzverstärker 24 gebildete Differenzspannung solange verringert, bis der Induktor 6, 10 den Bereich der Innenkante 29 des Markierungsstrei­ fens 4 erreicht. Nun gelangt allmählich auch der Induktor 7, 11 in den Bereich der Außenkante 27 des Markierungs­ streifens 4. Dadurch strebt die Differenzspannung einem Minimalwert zu, der dann erreicht ist, wenn die beiden Induktoren eine symmetrische Position zu den Außenkan­ ten 27, 28 eingenommen haben. Bei Erreichen des Minimal­ wertes spricht der Steuermodul 25 an und setzt den Motor 26 still. Der sägezahnförmige Ausschnitt dient der Sig­ nalisierung des Feinpositionierungsweges und kann für Steuerfunktionen benutzt werden.

Nun ist die absolute Höhe der von den Diskriminatoren 21, 22 ermittelten Spannungswerte nicht nur von der jeweili­ gen Position der Induktoren abhängig, sondern auch von deren Abstand zum Markierungsstreifen. Diese Abstandsab­ hängigkeit beeinflußt ihrerseits die absolute Höhe der vom Differenzverstärker gebildeten Steuerspannung. Um dadurch verursachte Fehler zu vermeiden, wird mit Hilfe des Diskriminators 23 eine die Diskriminatoren 21, 22 beeinflussende Korrekturspannung erzeugt, die von dem in der Spule 17 fließenden Strom abgeleitet wird. Dieser Strom ist abhängig vom jeweiligen Abstand des Markie­ rungsstreifens 4 zum Eisenkern 16 des mittleren Induk­ tors 16, 17. Das Vorzeichen dieser Korrekturspannung ist so gewählt, daß die vom Abstand des Markierungsstreifens zu den Eisenkernen der Induktoren abhängige Spannungsän­ derung kompensiert wird.

In den durch die sägezahnförmige Ausnehmung des Markie­ rungsstreifens gebildeten Ausschnitt ist eine Markie­ rungsplatte 31 aus durchsichtigem Kunststoff eingelas­ sen, die mit Markierungen 14 für die Sollposition und s für die Wegdifferenz versehen ist.

Claims (6)

1. Anordnung zur Feinpositionierung schienengebundener Fahrzeuge durch eine zweiteilige induktive Übertragungs­ einrichtung, deren einer Teil dem Fahrzeug und deren an­ derer Teil der gewünschten Halteposition zugeordnet ist und beide Teile derart zusammenwirken, daß im Positio­ nierungsbereich von der Abweichung zur Sollpositon ab­ hängige elektrische Größen gebildet werden, die das An­ triebsaggregat des Fahrzeuges richtungsabhängig so steuern, daß es in der Sollposition stillgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teil (Erregerteil) der Übertragungseinrichtung aus einem System von zwei mit U-förmigen Eisenkernen (6, 7 bzw. 8, 9) ausgestatteten Erregerspulen (10, 11 bzw 12, 13) und der andere Teil (Ankerteil) von einem den Spu­ lensystemen gemeinsamen Markierungsstreifen (4, 5) aus ferromagnetischem Material gebildet ist und beide Teile einander derart zugeordnet sind, daß die Spulensysteme (6, 10; 7, 11 bzw. 8, 12; 9, 13) im positionierten Zu­ stand den Außenkanten (27, 28) des zugeordneten Markie­ rungsstreifens (4, 5) parallel gegenüberliegen, wobei jeder der von einem Wechselstromgenerator (18, 19) ge­ speisten Spulen ein Diskriminator (21, 22) zugeordnet ist, der die Beträge der in Abhängigkeit von der Posi­ tion des zugeordneten Markierungsstreifens auftretenden Frequenz- oder Amplitudenänderungen des Spulenstromes er­ mittelt und einem Differenzverstärker (24) zuführt, der daraus die Steuergröße für den Antriebsmotor (26) bildet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Markierungsstreifen (4, 5) aus einem rechteckigen Winkelstahlblech aus ferromagne­ tischem Material mit in Bewegungsrichtung des Fahrzeuges senkrechten Außenkanten (27, 28) gebildet ist, das zwi­ schen den äußeren Kantenbereichen einen von der inneren Oberkante des einen Bereiches bis zur inneren Unterkante (29) des anderen Bereiches reichenden sägezahnförmigen Ausschnitt aufweist, wobei die Breite der Bereiche etwa der Kantenlänge der Querschnittsfläche der Eisenkerne (6, 7) entspricht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen den beiden die Außenkanten (27, 28) des zugeordneten Markierungsstrei­ fens (4, 5) abtastenden Spulensystemen (6, 10; 7, 11 bzw. 8, 12; 9, 13) ein der Abstandsmessung des Markierungs­ streifens (4, 5) zu den Spulensystemen dienendes weite­ res Spulensystem (16, 17) angeordnet ist, das einen vom jeweiligen Abstand des Markierungsstreifens zu den Spu­ lensystemen abhängigen elektrischen Wert als Korrektur­ größe für die von den beiden anderen Spulensystemen stam­ menden Werte erzeugt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Joche der Eisenkerne (16) der mittleren Spulen mit ihren Längsachsen in Bewegungsrichtung des Fahrzeuges (2) angeordnet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der sägezahnförmige Ausschnitt jedes Markierungsstreifens (4, 5) mit einem nichtmagnetischen Material ausgefüllt ist, das eine Po­ sitionierungsmarkierung (M) aufweist, die mit einer ent­ sprechenden Markierung (P) am Fahrzeug (2) im positionier­ ten Zustand korrespondiert.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromgeneratoren eine Mittelfrequenzspannung im Frequenzbereich von 2 bis 6 kHz erzeugen.