DE2425390A1

DE2425390A1 - Verfahren zum regeln der bewegungen von arbeitsgliedern

Info

Publication number: DE2425390A1
Application number: DE19742425390
Authority: DE
Inventors: Julius Dipl Ing Bode; Hans-Ulrich Mueller; Klaus Nuesse
Original assignee: Eisenwerk Weserhuette AG
Current assignee: PHB WESERHUETTE AG 5000 KOELN DE
Priority date: 1974-05-25
Filing date: 1974-05-25
Publication date: 1975-12-04
Also published as: DE2425390C3; DE2425390B2

Description

Verfahren zum Regeln der Bewegungen von Arbeits-Gliedern Dic Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Bewegungen von gelenkig; oder drehbar miteinander verhundenen, starren bzw. längenveränderlichen Arbeitsgliedern.
Es soll durch ein Regelungsverfahren erreicht werden, daß die Bewegungen der Arbeitsglieder z.B. bei gesteuerten Geräten (Manipulatoren, Schreitwerke, Bagger usw.) wit vorgegebenen Bewegungen übereinstimmen.
Diese Ubereinstimmung soll mit geringem Bedienungsaufwand und ohne Anstrengung für das Bedienungspersonal sichergestellt sein.
Bei den hier beispielsweise erwähnten, gesteuerten Geräten (Manipulatoren, Schreitwerke, Bagger usw.) werden die Bewegungen der Arbeitsglieder bewirkt durch unabhängig voneinzünder angetriebene, sich direkt oder indirekt, gegenseitig und/oder gegen iPiderlager, Tragrahmen, Fahrrahmen o. dgl.
abstützende Antricbselemente oder durch Längenveränderung der trbeitsglieder.
Es ist bekannt, zur Erfüllung gewünschter Bewegungsabläufe die Antriebselemente einzeln anzustcuern.
-Es ist ferner bekannt, Nachbildungen, d. h. Modelle der zu steuernden Geräte für die Sollwertvorgaben zu benutzen und am Gerät die Istwerte, die sich aus der Stellung der Antriebe, Antriebselemente bzw. Arbeitsglieder o. dgl. ergeben, zu entnehmen (PS 1 o71 498, OS 1 540 593 und OS 2 o13 422).
Die bekannten Lösungen verwenden eine Abweichung des Istwertes vom Sollwert als Signal zur Betatigung der entsprechenden Stellglieder, Antriebe o. dgl., wobei der Bedienende kein Gerühl/ Mass für die Voreilung des Modells gegenüber der Stellung der Arbeitsglieder hat. Deshalb ist nicht gewährleistet, daß sich die Arbeitsglieder auf den vorgesehenen Bahnen bewegen, weil nicht sichergestellt ist, daß die Verstellgeschwindigkeiten den möglichen Arbeitsgeschwindigkeiten entsprechen, da die Nachvollziehung eines vorgegebenen Bewegungsablaufes nur dann gegeben ist, wenn die Änderung der vorgegebenen Werte nichts schneller erfolgt, als von den Arbeitsgliedern nachvollzogen werden kann.
Bei den bekannten Ausführungen für Modellsteuerungen u. à.
wird zwar die Endstellung eines für die Arbeitsglieder vorgegebenen Bewegungsablaufes zu mindest in etwa erreicht, aber nicht unbedingt auf dem vorgegebenen Wege.
Der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diirdi ein Regelungsverfahren die Bewegungsabläufe bzw. die Anderungen der Wege und die Geschwindigkeiten von Soll- und Istwertänderungen zwangsweise in Öbereinstimmung zubringen, um dadurch mit beliebiger Annäherung die vorgegebene nahn einzuhalten.
Um cren wirklichen Weg mit der. vorgegebenen Bewegungsablauf in möglichst genauer Öbereinstimmung zu brinen, wird erdindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Gesch@indigkeiten der Arbeitsglieder proportional der Regelabweicchung geregelt werden und Anpassungsglieder auf die Verstellgeschwindigkeiten der Sollwerte einwirken bzw. von der Regelabweichung, gesteuerte Anpassungsglieder auf die Vorstellgeschwindigkeiten der Sollwerte einwirken und die Voreilungen der Sollwerte gegenüber den Istwerten begrenzen.
Zur Durchführung des Verfahrens ist vorgesehen, daß als .Enpassungsglieder Bremsen o.dgl. angeordnet sind, die auf die Sollwertgeber einwirken.
Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die bremsen, die von der Regelabweichung gesteuert werden, die Sollwertgeber blockieren, wenn die Voreilung des Sollwertes gegenüber dem Istwert ein vorgegebenes Maß Überschreitet.
Im allgemeinen ist es zweckmäßig zur Durchführung des Verfahrens eine Modellsteuerung vorzusehen.
Zur Durchführung des Verfahrens mit und ohne Modellsteuerung sind ein oder mehrere Bedienungsgriffe erforderlich, von denen mindestens einer als drehgriff ausgebildet und zur Betàtigung eines zusätzlichen Arbeitswerkzeuges usw. dienen kann.
Es ist zur Durchführung des Verfahrens zweckmäßig, daß der bzw.
die Grifie mit lösbaren Sperren zur Positionierung versehen sind.
Bei einer Steuerng mittels Modell wird es zur Vereinfachung der Bedienung zweckmäßig sein, den Bereich, innerhalb dessen der Bedienungsgriff geführt werden kann, durch eine Schablone zu be@renzen, wobei der Bereich durch die Bewegungsmöglichkeiten der Arbeitsglieder gegeben ist.
iNei einer t)iirchiührung des Verfahrens mittels einer Modellsteuerung kann es zweckmäßig sein, daß der Bedienunggriff c'urch einen oder mehrere Führungsschli tten. gehalten wird.
Falls sich bestimmte Bewegungsvorgänge in gleicher Weise immer wiederholen, können diese Bahnen durch weitere anzubringende bcbablonen vorgegeben werden.
Es ist auch möglich, den Bewegungsablauf bzw. die Schablone zu programmieren.
Es ist vorteilhaft, daß in einem Modell die Achsen der Sollwertgeber gleichzeitig als Gelenkbolzen der kinematischen Kette im Modell dienen.
Von besonderem Vonteil ist, daß das Modell mit der steuerung transportabel und von dem Standort des Arbeitsgerätes unahhängig sein kann.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Geschwindigkeit der Arbeitsgeräte proportional der Itegelabweichung (Voreilung) ist, die aufgrund einer Anpassung begrenzt wird. Durch das Anpassungsglied hat der ,ßedienende ein Maß für die Voreilung des Sollwertgebers den über dem Arbeitsgerät. Außerdem wird gewährleistet, das durch die Begrenzung der Voreilung des Sollwertes gegenüber dem Istwert vorgegebene Bahnen mit beliebiger Annährung nachvollzogen werden können.
Ein den Erfindungsgedanken nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel ist in rig. 1 bis 4 an dem T2all eines i!ydraulikbaggers beschrieben.
Fig. 1 Ansteuerung des Stielzylinders mit Sollistwert-Vergleichsschaltung.
Die Sollwertgabe geschieht durch Potentiometer 2 ('n bis 'c), die an den Drehpunkten der kinematischen Nachbildung der Arbeitsglieder la und 1b angebracht sind. Die Istwertgabe geschiebt durch Potentiometer 3 (3a bis 3c), die an den Drehpunkten der Arbeitsglieder 4a und 4b befestigt sind. Die netätigung der kinematischer Nachbildung erfolgt mittels eines am Anlenkpunkt 5 gelagerten Drehgriff. Die Drehachsen der Potentiometer 2 dienen als Gelenkwellen der Nachbildung la und 1b. Die Drehachsen der Potentiometer 3 sind starr mit den Golenkwellen der Arbeitsglieder verbunden, Ein Verkleinern des Winkels ia, ib an der Nachbildung hat eine Vergrößerung des Widerstandes des Potentiometer 2b zur Folge und es fließt ein Diffenrenzstrom durch Verstärker 7a. Der verstärkte Diffcrenzstrom bewirkt eine Verstellung des Regelventils 8a und somit auch eine Verstellung des 4/2 Wegeventils 9 so, daß B und P verbunden wird. Dieses hat zur Folge, das Cl in die Bodenseite des Zylinders lo gedrückt wird und der Stiel sich nach unten bewegt Durch Bewegen des Stiels nach unten vergrößert sich auch der Widerstand des Potentiometer 3b.
Sind Widerstand von 2b und 3b gleich, ist der Differenzstrom gleich null und der Regelmagnet 11a fällt ab, was bedeutet, daß das Wegeventil 9 in scine Nullstellung zurück geht. Die Höhe der Soll-Istwert-Differonz ist ein Maß für den rlub des Ventils 9. Steigt die Differenz über ein bestimmtes Maß, an, d. h. eilt die Änderung des Wirkels 1a, 1b der Nachbildung dem Winkel 4a, 4b der Arbeitsglioder zu weit vor, spricht der Regelmagnet 12b an und bremst die weitere Verstellung es y els la, Ib der Nachbildung entsprechend der Höhe der Differenz. Das bedeutet, je größer die Voreilung ist, um so schwerer wird der winkel ta, Ob zu verstellen sein. Überschreitet die Voreilung einen festgelegten Winkel, wird eine weitere Verstellung so lange verhindert, bis sich dicser Winkel wieder verkleinert hat.
Wird der Winkel 1a, 1b vergrößert, spricht der Verstärker 7b an und hat eine Druckbeaufschlagung der Stangenseite des Zylinders lo zur Folge, was den Stiel 4a nach oben bewegt.
Diese beispielsweise beschriebene Schaltung ist für alle drci drehpunkte der Arbeitsglieder anzuwenden. Un ein ruckfreies Arbeiten des Gerätes zu gewährleisten, können zusätzlich Dämpfungsmittel zwecks Anpassung der Gesch;vindigke itsanderung z.fl. D-Glieder (sprechen nur bei d x an), verwendet werden.
dt Fig. 2 und 3 Führungsschienen mit Schlitten und Sollwertgeber.
Auf den Führungsschienen 16 gleitet die Führungsschiene 21 mittels Führungen 22. Die Drehachse des Potentiometer 2@ ist in einem mit der führung 23 festverbundenen Flansch 24 drehbar gelagert. Der Griff 6 ist auf die Drehachse des Potentiometer 2c geschraubt. Die durch einen Druckknopf im Griff 6 zu betätigende Sicherheitsraste 25, rastet in eine Lochplatte 26 ein, wenn der Griff 6 losgelassen wird.
Fig. 4 und 5 Sollwertgebergehäuse.
In dem Gehäuse 14 befinden sich der Sollwertgeber 15 und das Führungsssystem 13. Die horizontalen Führungsschienen 16 sind an den Seitenwänden des Gehäuses 14 verschraubt. Als Deckplatte 17 wird ein Blech verwendet, an dem die Nachbildung la, ib im Fußpunkt 18 fest verschraubt wird.
Der Arbeitsbereich 19 der Arbeitsglieder 4a, 4b wird bezogen auf E'unkt 18 aus der Deck1)latte ausgeschnitten.
Im Bereich dieser Schablone 19 kann der Drehgriff 6 jetzt bewegt werden. Die Schlitze eo dienen dazu Schablonen für wiederkehrende Arbeitsabläufe anzuschrauben.
Fig. 6 Regelkreis der Schaltung im nlockschltbild-dargestcllt, Istwert 27 und Sollwert 28 werden im Vergleichsglied 29 verglichen und je nach Richtung des Stromes auf Verstärker So oder 31 gegeben.
Der verstärkte Strom bewirkt a) ein Verstellen des Regelnagneten 34 oder 33 und b) eine Beeinflußung des Sollwertes 28 durch das Dämpfungsglied 32. Spricht Regelmagnet 34 oder 33 an, wird das dazugehörige Ventil 35 verstellt und beaufschlagt somit auch den Zylinder 36 der wiederum ein Verändern des Istwertes 27 zur Folge hat. Das Oder-Glied 37 deutet auf ein Wegeventil mit 2-Schaltstellungen.hin.

Claims

Patentansprdche

Verfahren zum Regeln der Bewegungen von gelenkig oder drehbar miteinander verbundenen, starren bzw. längenveränderlichen Arbeitsgliedern, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeiten der Arbeitsglieder proportional der Rcgelabweichungen geregelt werden und Anpassungsglieder auf die Verstellgeschwindigkeiten der Sollwerte einwirken.
2. Verfahren zum Regeln der bewegungen von gelenkig oder drehbar miteinander verbundenen, Starren bzw. längenveränderlichen Arbeitsgliedern an gesteuerten Geräten wie Bagger/Manipulutoren o. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeiten der Xrbeitsglieder proportional den Regelabweichungen geregelt werden und von den Regelabweichungen gesteuerte Anpassungsglieder auf die Verstellgeschwindigkeiten der Sollwerte einwirken und die Voreilungen der Sollwerte gegenüber den Istwerten begrenzen.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrcns nach Ansruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungsglieder auf die Sollwertgeber einwirken.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Veriahrens nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Anpassungsglied Bremsen o. dgl. angeordnet sind, die auf die Sollwertgeber wirken.
5. Vo wichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsen die Bewegungen der Sollwertgeber blockieren, wenn die Voreilungen der Sollwerte gegenüber den Istwerten ein gegebenes Maß überschreiten.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Modellsteuerung vorgesehen ist.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mohrere Bedienungsgriffe angeordnet sind, vou denen mindestens einer als nrehgriff zur Betàtigung eines Mirheits-Werkzeuges dient.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder alle Griffe mit einer lösbaren Sperre zur Positioniertlng versehen sind.
9. Vorrichtung zur Durchf+hrung des Verfahrens nach \iispruch 6 bis 8, da(lurcll gekennzeichnet, daß der Betätigungsgriff an dem Modell nur innerhalb eines durch eine Schablone fest gelegten Bereiches geführt werden kann, der im allgemeinen durch die Bewegungsmöglichkeiten der Arbeitsglieder gegeben ist.
lo. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Griff von einem oder mehren Führungsschlitten gehalten wird.
11. Vorrichtung zur Durchfübrung des Verfahrens nach Anspruch 6, bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß durch weitcre, anzubringende Schablonen bestimmte wiederkehrende Bahhen vorgegeben werden, die von hand oder automatisch befahren werden können.
12, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8 bi io, dadurch gekennzeichnet, daß die Sehablonen programmiert sind.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, -dadurch gekennzeichnet, daß in dem hlodell die Achsen der Sollwertgeber die Gelenkbolzen der kinematischen Kette im Modell sind.

1 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Modellsteuerung transportabel ist.

L e e r s e i t e