DE2904406C2 - Verfahren zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Geschwindigkeitsverhältnisses zwischen zumindestens zwei Bewegungen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

um erforderlich, daß der Hauptmotor so eingestellt wird, daß andere Einflüsse auf den Nebenmotor berücksichtigt werden.

Es ist bereits ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt (Zeitschrift »Regelungstechnik« (1967) 15. Jahrg. H. 6, S. 269-273, insbesondere Seite 270, Lig. 2), bei dem bzw. bei der die Bewegungsgeschwindigkeiten von zwei Motoren mit Hilfe

Endprodukt verarbeitet wird. Die Geschwindigkeiten 60 von Analog-Digitalwandlern gemessen und in einem

der verschiedenen Motoren des gesamten Systems beeinflussen die Eigenschaften der hergestellten Faser. Bei derartigen Anwendungen ändern sich die Nachlaufverhältnisse über einen sehr engen Bereich und es ist zu erwarten, daß kein Motor in dem System Schwierigkei- 6: ten hat, die Leistungsfou'erungen zu erfüllen, die für eine Geschwindigkeitsänderung erforderlich sind. Beispiele derartiger Systeme sind in US-Patentschriften

Zähler miteinander verglichen werden, der seinerseits einen Digital-Analog-Wandler steuert, dessen Ausgangssignal dem Regelkreis des ersten bzw. zweiten Motors in direkter bz*-. in invertierter Form zugeführt wird, um eine Nachführung des zweiten Motors zu erzielen, wenn der erste Motor aufgrund einer Laständerung eine Drehzahländerung erfährt. Hierbei ist jedoch das Drehzahlverhältnis nicht ohne weiteres kontinuicr

lieh änderbar und weiterhin ist keine getrennte Einstellung eines einzelnen Motors auf eine vorgegebene Drehzahl möglich.

Es ist weiterhin bekannt (DE-OS 23 58 550), Regelkreise mit Hilfe von zwei getrennten Sollwcrtsignalen s zu steuern, wobei entweder ein größerer oder ein kleinerer der Sollwerte für die Steuerung maßgeblich ist. Eine Möglichkeit zur Einfügung einer derartigen Auswahlschaltung für Sollwertsignale in das Verfahren bzw. die Vorrichtung der eingangs genannten Art ist nicht to erkennbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem bzw. bei der ein vorgegebenes, sich änderndes Geschwindigkeitsverhältnis zwischen ts zumindestens zwei Bewegungen selbst dann aufrechterhalten wird, wenn einer der die Bewegungen antreibenden Motoren die zu- Äufrcchtcrhaltung des Gssch'.vir.-digkeiisverhältnisses erforderliche Leistung nicht abgeben kann, weil die eingestellte Bewegungsgeschwindig- keil des anderen Motors zu hoch ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. 3 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung ermöglichen die Aufrechterhaltung eines gewünschten Gcichwindigkeitsverhältnisses zwischen zwei Bewegungen, wobei sich dieses Geschwindigkeitsverhältnis in steuerbarer Weise ändern kann und wobei die Geschwindigkeit einer der Bewegungen durch ein äußeres Bezugssignal steuerbar ist, ohne daß eine Überlastung eines Motors zu einer Änderung des jeweils gewünschten Geschwindigkeitsverhältnisses führt.

Auf diese Weise ist es möglich, die Geschwindigkeiten von zwei oder mehr Bewegungen derart zu koordinieren, daß ein vorgegebenes Verhältnis zwischen diesen Geschwindigkeiten immer aufrechterhalten wird. Hierbei ist es beispielsweise möglich, die Geschwindigkeiten von zwei getrennt angetriebenen mechanischen Antrieben so zu koordinieren, daß ein durch die gemeinsame Wirkung dieser beiden Antriebe angetriebenes Gerät einer vorgeschriebenen Bahn folgt. Es ist möglich, zwei oder mehr Motoren so einzustellen, daß sich vorgegebene Geschwindigkeitsverhähnisse zwischen diesen Motoren ergeben, wobei die Geschwindigkeitsverhältnisse änderbar sind, um eine mechanische Bewegung über eine vorgeschriebene Bahn zu erzielen.

Bei dem erfaidungsgemäßen Verfahren sowie der Vorrichtung wird ein vorgegebenes Geschwindigkeitsverhältnis zwischen zwei Motoren aufrechterhalten, wobei die beiden Motoren einander gegenseitig steuern, beispielsweise wenn ein angesteuerter oder Nebenmotor nicht in der Lage ist. einen Geschwindigkeitswert zu erreichen, der von dem steuernden oder Hauptmotor befohlen wird, so daß der Nebenmotor dann im Ergebnis den Hauptmotor steuert, um das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis aufrechtzuerhalten. Ein Beispiel für eine Anwendung des erfindungsgemäßen Ver- fahrens und der Vorrichtung ergibt sich bei Löffelbaggern oder ähnlichen Einrichtungen, bei denen die Bewegungsgeschwindigkeiten derart gesteuert werden, daß der Baggerlöffel auf einer vorgeschriebenen Bahn bewegt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der Vorrichtung werden die Geschwindigkeiten von zumindest zwei Motoren und damit die von diesen hervorge rufenen Bewegungen dadurch gesteuert, daß die Geschwindigkeit jedes Motors mit einem Signal gesteuert wird, dessen Wert proportional zu dem vorgegebenen Verhältnis einer Geschwindigkeit zur anderen oder entweder proportional oder umgekehrt proportional zur Geschwindigkeit des anderen Motors ist. Die Positionen der ersten und zweiten von den Motoren angetriebenen Antriebe werden gemessen und ein Signal, dessen Wert dem gewünschten Verhältnis dieser Geschwindigkeiten entspricht, wird erzeugt. Jeder Motor ist mit einem Geschwindigkeitsmeßwandler gekoppelt, der ein elektrisches Signal erzeugt, dessen Wert der Geschwindigkeit dieses Motors entspricht. In Abhängigkeit davon, welches Verhältnis verwendet wird, wird das dem Wert der Geschwindigkeit jedes Motors entsprechende Signal entweder mit dem Geschwindigkeitsverhältnis mulitpliziert oder durch dieses dividiert. Das mit Hilfe der Geschwindigkeit d?5 einen Motors abgeleitete Signal wird jeweils an Geschwindigkeitsregeleinrichtungen des anderen Motors übertragen.

Wie dies weiter oben erläutert wurde, ist es in vielen Fällen wünschenswert, daß beispielsweise eine Bedienungsperson in der Lage ist, eine oder beide Geschwindigkeiten der Bewegungen zu steuern. Entsprechend wird ein äußeres Bezugssignal für jede auf diese Weise zu steuernde Geschwindigkeit erzeugt und dieses Bezugssif j*al wird mit einem der Signale verglichen, die dem Motor als Ergebnis des vorstehend beschriebenen Multiplikations- oder Divisionsvorganges zugeführt werden. In diesem Fall wird d?s Minimum der Werte dieser beiden Signale zur Regelung der Geschwindigkeit des betreffenden Motors verwendet.

Auf diese Weise ist es möglich, die Bewegungsbahn eines Gerätes genau zu steuern, wenn dieses Gerät mit Hilfe von mehr als einem Motor bewegt wird. So können beispielsweise im Fall eines Löffelbaggers die Hebewerks- und Vorschubgeschwindigkeiten genau gesteuert werden, um ein Verhältnis dieser beiden Geschwindigkeiten in jeder Position des Löffelbaggers zu erzielen, das die Bewegung des Löffels über eine vorgegebene Bewegungsbahn hervorruft

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Geschwindigkeitsverhältnisses von zwei Motoren,

Fig.2 eine Seitenansicht eines Löffelbaggers unter Verwendung der Ausführungsform der Vor.Achtung nach F i g. 1, wobei die Löffelbahn dargestellt ist

F i g. 3 eine teilweise Seitenansicht, die Teile des Auslegers des Löffelbaggers, der Löffelstange und des Joches des Löffelbaggers nach F i g. 2 zeigt, wobei eine bevorzugte Ausführungsform des Mechanismus zur Erzeugung der Geschwindigkeits-Verhältnisfunktion für die AusfühniDgsform nach F i g. 1 gezeigt ist,

Fig.4 eine grafische Darstellung des gewünschter Vorschubgeschwindigkeits-ZHebewerk-Geschwindigkeitsverhältnisses für vorgegebene Positionen entlang der Arbeitsbahn nach F i g. 2 zur Erzielung der flacher geradlinigen Grabbahn, die in dieser Figur gezeigt ist

In F i g. 1 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungs form der Vorrichtung zur Regelung der Geschwindigkeiten von zwei Motoren dargestellt Die Vorrichtung 10 schließt zwei Antriebsleistungsquellen ein, die in diesem Ausführungsbeispiel durch Elektromotoren, näm lieh den Motor A mit der Bezugsziffer 12 und dem Mo

tor B mit der Bezugsziffer 14 gebildet sind. Die Geschwindigkeiten dieser Motoren werden in üblicher Weise durch einen /!-Geschwindigkeitsregler 11 und einen ß-Geschwindigkeitsregler 13 gesteuert. Wie dies gezeigt ist, können diese Geschwindigkeitsregler von üblicher Konstruktion und von irgendeiner Art sein, die spezicif für die jeweils verwendete Art des Motors geeignet ist. Der Motor 12 und der Motor 14 sind jeweils so verbunden, daß sie die Antriebsleistung für einem mechanischen Antrieb A mit der Bezugsziffer 16 bzw. einen mechanischen Antrieb B mit der Bezugsziffer 18 liefern, wobei diese mechanischen Antriebe durch irgendeine Art einer mechanischen Last gebildet sein können und eine spezielle derartige Lasten bildende Konstruktion wird im folgenden erläutert. Ein Funktionsgenerator 20, der eine Vielzahl von Ausführungsformen annehmen kann und für den ein Beispiel im folgenden erläutert wird, mißt kontinuierlich die mechanische Bewegung und die Positionen der beiden Antriebe 16 und 18 und liefert an eine Leitung 21 ein Spannungssignal, dessen Wert in diesem Fall dem gewünschten Verhältnis der Geschwindigkeit des Antriebs 16 zur Geschwindigkeit des Antriebs 18 entspricht

Gleichzeitig werden die Geschwindigkeiten der Motoren 12 und 14 jeweils durch Geschwindigkeits-Meßwandler 22 bzw. 24 gemessen, die bei dieser bevorzugten Ausführungsform die Form von Tachometer-Generatoren aufweisen können. Ein elektrisches Signal, dessen Wert der Geschwindigkeit des Motors 12 entspricht, wird von dem Meßwandler 22 an einen Eingang 26a einer elektronischen Dividier-Schaltung 26 geliefert. Der Ausgang des Funktionsgenerators 20 wird einem Eingang 266 zugeführt Die elektronische Dividierschaltung erzeugt in üblicher Weise am Ausgang 26c ein Signal, dessen Wert dem Quotienten des Signals am Eingang 26a dividiert durch das Signa! am Eingang 26o entspricht. Hierdurch ergibt sich der Quotient der Geschwindigkeit des Motors 12 dividiert durch das Geschwindigkeitsverhältnis, das von dem Funktionsgenerator 20 erzeugt wird. Entsprechend weist das Ausgangssignal von dem Meßwandler 24 einen Wert auf, der der Geschwindigkeit des Motors B entspricht und dieses Signal wird einem Eingang 28a einer elektronischen Multiplizierschaltung 28 zugeführt Ein Eingang 28£> dieser Multiplizierschaltung 28 empfängt das Verhältnissignal von dem Funktionsgenerator 20. Die Multiplizierschaltung erzeugt in üblicher Weise ein Signal, dessen Wert dem Produkt des Eingangssignals am Eingang 28a multipliziert mit dem Eingangssignal am Eingang 286 und damit dem Produkt der Geschwindigkeit des Motors 24 und dem von dem Funktionsgenerator 20 erzeugten Verhältnis entspricht

Mit Hilfe der vorstehenden elektronischen Berechnungen werden Steuerwerte und entsprechende Signale gewonnen, die zur jeweiligen Regelung der Geschwindigkeiten des Motors 12 bzw. des Motors 14 entsprechend dem dann vorhandenen gewünschten Verhältnis der Geschwindigkeit des Motors 12 zur Geschwindigkeit des Motors 14 verwendet werden. Diese Werte werden dann jeweils mit Bezugswerten verglichen und die Ergebnisse dieser Vergleiche werden zur Regelung der Geschwindigkeit der Motoren verwendet

Im einzelnen wird das Ausgangssignal am Ausgang 26c der Dividierschaitung 26 zur Regelung der Geschwindigkeit des Motors 14 weitergeleitet Das Ausgangssignal am Ausgang 28c von dem Multiplizierer 28 wird der Regelschaltung des Motors 12 zugeführt, um die Geschwindigkeit dieses Motors zu regeln. Selbstverständlich werden diese Signale in üblicher Weise tatsächlich von den Geschwindigkeitsreglern 11 und 13 zur Steuerung der Geschwindigkeiten der Moloren 12 bzw. 14 verwendet.

Die Elemente 30 und 32 bezeichnen Bezugssteuersignalquellcn zur Betätigung der Geschwindigkeitsregler 11 und 13. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese Bezugssteuersignalquellen so ausgebildet, daß sie manuell einstellbar sind, so daß eine Bedienungs person die Geschwindigkeiten eines oder beider Moto ren steuern kann wenn dies erwünscht ist. Wenn eine genaue manuelle Steuerung erwünscht ist. ist es im allgemeinen für eine Bedienungsperson nicht möglich, in wirksamer Weise beide angetriebenen Bewegungen oder Antriebe zu steuern, so daß dann die beschriebene Vorrichtung von größter Bedeutung wird.

Zur Steuerung der Geschwindigkeit des Motors 12 werden die Ausgangssignale vom Ausgang 28c und von der Bezugsstcuersignalquelle 30 einem einen Minimal wert suchenden Dioden-Logiknetzwerk 34 zugeführt, das in der in der Zeichnung dargestellten Form aufgebaut ist und das als Vergleicher derart wirkt, daß dem Geschwindigkeitsregler 11 dasjenige Eingangssignal zugeführt wird, das den minimalen Wert aufweist. Entspre- chend wird der Motor 12 durch den Signalwert vom Ausgang der Bezugssignalquelle 30 oder dem Produkt aus dem Verhältnisausgang von dem Funktionsgenerator 20 und der Geschwindigkeit des Motors 14 gesteuert, und zwar in Abhängigkeit davon, welches dieser Signale das kleinste ist. Die Arbeitsgeschwindigkeit des Motors 14 wird entsprechend in ähnlicher Weise gesteuert Das heißt, der Ausgang 26c und das Ausgangssignal von der Bezugssignalquelle 32 werden dem Dioden-Logiknetzwerk 36 zugeführt, das dasjenige Signal auswählt und an den Geschwindigkeitsregler 13 weiterleitet, Jas das kleinste der beiden zugeführien Signale ist, nämlich das Signal von der Bezugssignalquelle 32 oder der Quotient der Geschwindigkeit des Motors 12 dividiert durch das Verhältnis-Ausgangssignal von dem

Funktionsgenerator 20. Das letztere Signal bewirkt

dann in üblicher Weise, daß der Geschwindigkeitsregler 13 die Geschwindigkeit des Motors 14 entsprechend einregelt, wenn dies erforderlich ist.

Fig.2 zeigt zu Erläuterungszwecken eine spezielle

Anwendung der vorstehend beschriebenen Steuervorrichtung sowie eine neuartige und vorteilhafte Technik zur Steuerung der Grabvorgänge eines Löffelbaggers über eine vorgeschriebene Bewegungsbahn. In Fig.2 ist ein Löffelbagger 40 gezeigt, der allge mein ein Laufwerk 42 einschließt, auf dem drehbar ein Hauptrahmen 44 befestigt ist. wobei die Drehbefestigung in üblicher Weise durch eine Drehkranzstruktur 43 erfolgt Ein Ausleger 46 ist an dem Hauptrahmen 44 mit Hilfe von Ausleger-Fußbolzen befestigt, die drehbar bei 45 gelagert sind.

Der Baggerlöffel 48 ist an einer Löffelstange 50 befestigt und diese Löffelstange 50 trägt in der dargestellten Weise eine Zahnstange 49, die mit (nicht gezeigten) Ritzeln in einem Joch 52 in Eingriff steht. Diese Zahnstan- gen/Ritzelanordnung ermöglicht eine Längsbewegung der Löffelstange 50 gegenüber dem Ausleger 46. Das Joch 52 ist schwenkbar an dem Ausleger 46 mit Hilfe einer Ausrückerwelle 54 verbunden, die in dem Ausleger drehbar gelagert ist Diese Verbindungsanordnung des Joches mit dem Ausleger und die Anordnung der Löffelstange in dem Joch ermöglicht die Drehung der Löffelstange 50 um die Achse, die durch die Welle 54 nach F i g. 2 gebildet ist.

Eine Windenmotor- und -trommelanordnung 58 liefert den Antrieb für die Bewegung eines Hebewerksseils 59 um eine an der Spitze des Auslegers angeordnete Seilscheibe 60, die drehbar an der Spitze des Auslegers 46 befes'igt ist. Das Ende des Hebewerksseils ist dann mit dem Baggerlöffel in der in F i g. 2 gezeigten Weise verbunden. Hierdurch ergibt sich auf diese Weise der Antrieb für die Drehbewegung des Baggerlöffels und der Löffelstangc um die Welle 54, wobei diese Drehbewegung als Hebebewegung bezeichnet wird.

Ein Vorschubmotor 56 ist zusammen mit einer geeigneten Getriebeanordnung vorgesehen und ist bei dieser Ausführungsform als an dem Ausleger 46 befestigt dargestellt. Diese Vorschubmotor- und Getriebeanordnung ergibt den Antrieb für die (nicht gezeigten) Ritzel die auf der Ausrückerwelle 54 befestigt sind und die mit der Zahnstange 49 kämmen, um auf diese Weise den Antrieb für die Längsbewegung der Löffeistar.ge 50 zu liefern. Diese Bewegung wird im folgenden als Vorschubbewegung bezeichnet und die Bewegungsgeschwindigkeit der Löffelstange 50 wird als Vorschubgeschwindigkeit bezeichnet.

Im allgemeinen gleichzeitig wird der Hebewerksmechanismus 58 betätigt, um eine Drehung des Baggerlöffels 48 und der Löffelstange 50 sowie des Jochs 52 um die Ausrückerwelle 54 hervorzurufen. Die Geschwindigkeit, mit der diese Bewegung ausgeführt wird, wird als Hebegeschwindigkeit bezeichnet. Die Kombination dieser beiden Bewegungen und die sorgfältige Auswahl des Verhältnisses der Vorschubgeschwindigkeit zur Hebegeschwindigkeit bewirkt, daß der Löffel und die Löffelstange einem vorgeschriebenen Grabpfad folgen, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist.

In Verbindung mit F i g. 2 wird im folgenden auf die F i g. 4 verwiesen, in der die Bezugsziffern 1 bis 8 den entsprechenden Bezugsziffern nach F i g. 2 entsprechen. Die kurve 70 in F i g. 4 ist eine grafische Darstellung der Vorschubgeschwindigkeits-ZHebegeschwindigkeits-Verhältnisse, die für den Löffel erforderlich sind, damit dieser aufeinanderfolgend jede der Positionen 1 bis 8 nach F i g. 2 einnimmt. .^Is Beispiel für die Betriebsweise der Vorrichtung 10 zur Erzielung dieser Arbeitscharakteristik, die in F i g. 4 gezeigt ist, müßte, wenn die Hebegeschwindigkeit auf einem konstanten Wert gehalten werden soll, beispielsweise durch die Verwendung einer manuell auswählbaren Bezugsgeschwindigkeitsquelie, die Vorschubgeschwindigkeit in einer Weise geändert werden, die im wesentlichen der Kurve 70 folgt. Die Vorrichtung 10 arbeitet derart, daß diese Änderung der Vorschubgeschwindigkeit erzielt wird. Unter diesen Umständen ist es jedoch wahrscheinlich, daß der Vorschubmotor nicht die hohen Geschwindigkeiten erreichen könnte, die in der Mittelstellung, d. h. an den Positionen 3 bis 5 erforderlich sind, so daß die Hebegeschwindigkeit verringert werden müßte, um der vorgeschriebenen Bahn zu folgen. Entsprechend bewirkt die Vorrichtung 10 eine Verringerung der Arbeitsgeschwindigkeit des Hebewerkmotors unter die Geschwindigkeit, deren Wert die Bedienungsperson konstant zu halten versucht. Auf diese Weise wird das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis an diesen Punkten der vorgeschriebenen Bahn aufrechterhalten und es ergibt sich keine Abweichung von der vorgeschriebenen Bahn. Im Fall der Betriebsweise eines Löffelbaggers dieser speziellen Art ist es wahrscheinlich lediglich ^vünschenswert. daß die Handhabung und Steuerung des Löffels lediglich während des Teils des gesamten Arbeitszyklus automatisiert wird, der in den F i g. 2 und 4 gezeigt ist.

Zum Verständnis der allgemeinen Prinzipien der Betriebsweise des Löffelbaggers sei darauf hingewiesen, daß die Bedienungsperson manuell den Löffel auf irgendeinen gewünschten Punkt auf der vorgeschriebe- nen Grabbahn bringen würde und es würde dann beispielsweise ein Betätigungsschalter verwendet, um den automatischen Betrieb einzuleiten. Mit Hilfe der Steuervorrichtung 10 würde sich der Löffel entlang der vorgeschriebenen Bahn bewegen. Wenn der Löffel gefüllt ist, schaltet die Bedienungsperson die Steuervorrichtung 10 ab und steuert dann manuell den Löffel durch die Entleerungs- und Rücklaufteile der Arbeitsperiode.

In Fig.3 sind Einzelheiten der Löffelstange 50 und des Auslegers 46 benachbart zum loch 52 und zur Aus rückerwelle 54 gezeigt. Weiterhin ist eine Nocken- ::nd Nockenrollen-Anordnung zur Betätigung eines Potentiometers 64 zur Erzielung eines Ausgangssignals gezeigt, das dem Ausgangssigna! am Ausgang 21 von derr: Funktionsgenerator 20 der Steuervorrichtung 10 ent spricht.

Das untere Ende des Jochs 52 bildet eine Nockenfläche 60. die sich um den Umfang herum erstreckt. Während des Betriebs des Löffelbaggers bewegt sich das Joch 52 um die Ausrückerwelle 54 in einer Weise, die allgemein der Arbeitsbahn der Löffelstange folgt. Die Nockenfläche 60, die in diesem Fall so geformt ist, daß sie die Kennlinie der Kurve 70 ergibt, steht mit einer Nockenrolle 62 in Eingriff, die an einem Arm 63 befestigt ist, dessen anderes Ende an einem Potentiometer 64 befestigt ist. Dieses Potentiometer liefert dann zusammen mit einer geeigneten Spannungsquelle eine Spannung.die sich entsprechend der vorgeschriebenen Bewegungsbahn für den Löffel ändert, so daß sich eine Spannungskennlinie ergibt, die allgemein der Kurve 70 nach Fig.4 entspricht. Diese Anordnung bildet somit einen Funktionsgenerator, der auf den sich ändernden Winkel zwischen der Löffelstange und dem Ausleger anspricht und der das gewünschte Spannungsverhältnis, das dem Geschwindigkeitsverhältnis entspricht, liefert.

Selbstverständlich besteht eine Vielzahl von anderen Möglichkeiten in Form von mechanischen Gestängen, Hebeln oder dergleichen, die zum Antrieb von Potentiometern zur Durchführung dieser Funktion verwendet weiden können. Zusätzlich könnte der Nocken getrennt von dem Joch 52 mit Hilfe von Hebeln oder dergleichen angetrieben werden. Auch können andere Arten von elektrischen Bauteilen zur Durchführung der Funktion des Potentiometers 64 verwendet werden. Beispielsweise könnten Digitaltechniken verwendet werden und in

so diesem Fall kann das Potentiometer durch einen üblichen digitalen Resolver ersetzt werden, in ähnlicher Weise können andere Arten von analogen Funktionsgeneratoreinrichtungen, die für die spezielle Anwendung geeignet sind, verwendet werden.

Die Ausführungsform der Vorrichtung wurde im Vorstehenden in Verbindung mit einer Steuerung der Vorschub- und Hebewerk-Antriebe eines Löffelbaggers beschrieben. Es ist jedoch verständlich, daß die Vorrichtung in einer Vielzahl von Anwendungen zweckmäßig ist, bei denen es erwünscht ist, ein Geschwindigkeitsverhältnis zwischen zumindest zwei Bewegungen oder Antrieben aufrechtzuerhalten, und zwar unabhängig davon, ob dieses Verhältnis auf der Grundlage einer Position, einer Zeit oder eines anderen geeigneten Parame- ters abgeleitet wird. Obwohl ein Analog-System beschrieben wurde, kann ein entsprechendes Digitalsystem zur Ausführung der Vorrichtung verwendet werden. Weiterhin kann, obwohl die Ausführungsform der

Vorrichtung anhand eines üblichen Löffelbaggers beschrieben wjrde, die Vorrichtung für eine Vielzahl von
anderen Arten von Erdbewegungsgeräten sowie in anderen Anwendungen betrieben werden, bei de;;en die
Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Geschwindigkeitsverhältnisses zwischen zwei Bewegungen erwünscht ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

10

15

20

25

30

J5

45

50

55

60

65

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufrechtcrhaltung eines gewünschten Geschwindigkeitsverhältnisses zwischen zumindestens zwei Bewegungen, die jeweils von zwei getrennten und unabhängig gesteuerten Motoren angetrieben werden, bei dem die einzelnen Bewegungsgeschwindigkeiten gemessen und entsprechende IST-Geschwindigkeitssignale erzeugt wer- den, und bei dem zumindestens zwei das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis berücksichtigende SOLL-Geschwindigkeitssignale derart erzeugt werden, daß jeder Motor den SOLL-Wert für den jeweils anderen liefern kann, dadurch gekenn- is zeichnet, daß das erste SOLL-Geschwindigkeitssignal (26c) für den zweiten Motor (14) in Abhängigkeit von dem das gewünschte Geschwindigkeitsverh'ltnis darstellenden Signal (VaIB) sowie dem IST-Geschwindigkeitssignal (26a) für die Bewegungsgeschwindigkeit des ersten Motors (12) erzeugt wird, daß das zweite SOLL-Geschwindigkeitssignal in Abhängigkeit von dem das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis darstellenden Signal (VaIB) und dem IST-Geschwindigkeitssignal (28a; für die Bewegungsgeschwindigkeit des zweiten Motors (14) erzeugt wird, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des zweiten Motor: (14) in Abhängigkeit von einem äußeren Bezugssignal (32) steuerbar ist, daß die Bewegungsgeschwindigkeit (26a,) des ersten Motors (12) in Abhängigkeit von dem SOLLGeschwindigkeitssignal (28c; far den zweiten Motor (14) steuerbar ist und daß die B-rwegungsgeschwindigkeit des zweiten Motors (14) durch Jen jeweils kleineren Wert des SOLL-Geschwindigkeitssignals für den zweiten Motor (14) oder das äußere Bezugssignal (32) bestimmt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das IST-Geschwindigkeitssignal (26a) des ersten Motors (12) durch das das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis darstellende Signal (VaIB) dividiert wird, um ein erstes Vergleichssignal (26c; zu erzeugen, daß das IST-Geschwindigkeitssignal für den zweiten Motor (14) mit dem das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis darstellenden Signal (VaIB) zur Erzeugung eines zweiten Vergleichssignals (28c; multipliziert wird, daß das erste äußere Bezugssignal (32) mit dem ersten Vergleichssignal (26c; verglichen wird und der zweite Motor (14) mit dem ersten Vergleichssignal (26c; geregelt wird, wenn der Wert des ersten äußeren Bezugssignals (32) den des ersten Vergleichssignals (26c; übersteigt, während der Motor (14) mit dem ersten äußeren Bezugssignal (32) geregelt wird, wenn der Wert des ersten Vergleichssignals (26c; den des ersten äußeren Bezugssignals (32) übersteigt, daß ein zweites äußeres Bezugssignal (30) mit dem zweiten Vergleichssignal verglichen und die Betriebsgeschwindigkeit des ersten Motors (12) mit dem zweiten Vergleichssignal (28ς) geregelt wird, wenn der Wert des zweiten äußeren Bezugssignals (30) den des zweiten Vergleichssignals (28c; übersteigt, während die Geschwindigkeit des ersten Motors (12) mit dem zweiten größeren Vergleichssignal (30) geregelt wird, wenn der Wert des zweiten Vergleichssignals (28c; den des zweiten äußeren Bczugsviignals (30) übersteigt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

nach Anspruch 1 oder 2 zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Geschwindigkeitsverhältnisses zwischen zumindestens zwei Bewegungen, die jeweils von zwei getrennten und unabhängig gesteuerten Motoren angetrieben werden, mit Einrichtungen zur Messung der IST-Geschwindigkeiten der beiden Bewegungen und mit Einrichtungen zjir Erzeugung von SOLL-Geschwindigkeitssignalen, daJurch gekennzeichnet, daß erste Einrichtungen (20) zur Erzeugung des das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis (V_A/B), Dividiereinrichtungen (26) zur Erzeugung eines ersten Vergleichssignals (26c), dessen Wert dem Quotienten des IST-Geschwindigkeitssignals (26a; des ersten Motors, (12) dividiert durch das das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis darstellende Signal (VaIB), entspricht und Multipliziereinrichtungen (28) zur Erzeugung eines zweiten Vergleichssignals (2&c) vorgesehen sind, dessen Wert dem Produkt des IST-Geschwindigkeitssignals (28aJ des ersten Motors multipliziert mit dem das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis darstellenden Signal (V_AIB) entspricht, daß erste und zweite äußere Bezugssignalquellen (32, 30) zur Erzeugung erster und zweiter Bezugssignale, die Bezugswerte für die Geschwindigkeiten der ersten und zweiten Motoren (12, Π) darstellen und Vergleichereinrichtungen (36, 34) zum Vergleich des ersten äußeren Bezugssignals mit dem ersten Vergleichssigna] (26c; und des zweiten äußeren Bezugssignals mit dem zweiten Vergieichssignal (28c; und zur Erzeugung erster bzw. zweiter Vergleicherausgangssignale vorgesehen sind, die demjenigen der verglichenen Signale entsprechen, das den minimalen Wert aufweist und daß die Vergleicherausgangssignale Regeleinrichtungen (11, 13) zur Regelung der Geschwindigkeit des ersten bzw. zweiten Motors (12, 14) zugeführt werden.

4. Vorrichtung nach Ansprur^i 3, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Lieferung des das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis darstellenden Signals (VaIB) vorgesehen sind, die die Relativstellungen von Einrichtungen (49,52) messen, die die beiden Bewegungen ausführen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Erzeugung des das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis darstellenden Signals (VaIB) eine einstellbare Spannungsquelle einschließt, die in Abhängigkeit von den Relativstellungen der Einrichtungen (49, 52) betätigbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Bezugssignalquellen durch manuell einstellbare Spannungssignalquellen (30,32) gebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichereinrichtungen (34, 36) durch zwei das Signal mit dem kleinsten Wert suchende Diodennetzwerke (34, 36) gebildet sind, die das erste äußere Bezugssignal mit dem ersten Vergleichssignal bzw. das zweite äußere Bezugssignal mit dem zweiten Vergleichssignal vergleichen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7 für einen Löffelbagger oder dergleichen mit einem Arbeitsgerät, das über eine Bahn beweglich ist, die durch die Relativgeschwindigkeiten der Bewegungen von zumindest zwei mechanischen Bauteilen bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit den bei-

den Bauteilen (49, 52) Einrichtungen (60, 62 bis 64) 31 18 097 und 34 47 050 entnehmbar. zur Messung der Relativstellungen der beiden Bau- Mehrmotor-Antriebssysteme können jedoch außer-

teile (49, 52) zur Erzeugung eines sich ändernden, dem bei Vorrichtungen Anwendung finden, bei denen das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis darstel- ein oder mehrere Motoren des Systems Schwierigkeiten !enden Signals (V_A/B) verbunden sind. 5 haben, die Last- oder Geschwindigkeitsforderungen zu

erfüllen, für die ein Steuerbefehl gegeben wird Ein Bei-

spiel für eine derartige Anwendung, die weiter unten

ausführlicher beschrieben wird, ist eine Vorrichtung, bei der es erforderlich ist, mehr als einen Motor zu verwen-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Auf- 10 den, um zwei oder mehr mechanische Bauteile anzutreirechterhaltung eines gewünschten Geschwindigkeits- ben, die zur Bewegung eines Gerätes über eine vorgeverhältnisses zwischen zumir.destens zwei Bewegungen, schriebene Bahn verwendet werden. Beispielsweise die jeweils von zwei getrennten und unabhängig gesteu- kann es bei einem Löffelbagger erforderlich sein, eine erten Motoren angetrieben werden, bei dem die einzel- gleichzeitige Drehung und eine Ausfahrbewegung der nen Bewegungsgeschwindigkeiten gemessen und ent- 15 Löffelstange vorzusehen, an der der Löffel befestigt ist sprechende IST-Geschwindigkeitssignale erzeugt wer- und es ist in diesem Fall erforderlich, riaß eine vorgegeden, und bei dem zumindest zwei das gewünschte Ge- bene Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des Heschwindigkeitsverhältnis berücksichtigende SOLL-Ge- belwerks, d. h. der Geschwindigkeit der Drehung der schwindigkeitssignale derart erzeugt werden, daß jeder Löffelstange und der Vorschubgeschv-indigkeit, d. h. der Motor den SOLL-Wert für den jeweils anderen liefern 20 Geschwindigkeit der Längsbewegung der Lftffe!*tan*e kann, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchfütrung des besteht, damit die Bewegung des Löffels über eine Vorverfahrens, gegebene Arbeitsbahn erzielt wird. Während dieses Derartige Verfahren sowie Vorrichtungen eignen Vorganges kann auf Grund einer Vielzahl von Ursachen sich beispielsweise zur Steuerung der Betriebsge- der Fall auftreten, daß einer der angesteuerten Motoren schwindigkeiten von zwei oder mehr Antriebsleistungs- 25 nicht in uer Lage ist, mit der Befehlsgeschwindigkeit zu quellen oder Motoren derart, daß eine vorgegebene Be- arbeiten. Beispielsweise kann zur Erzielung des vorgeschriebenen Geschwindigkeitsverhältnisses ein Motor so angesteuert werden, daß er mit einer Geschwindigkeit betrieben wird, die oberhalb seiner maximalen si-30 cheren konstruktiv bedingten Geschwindigkeit liegt In einem anderen Fall kann der Motor nicht das Leistungsvermögen haben, um die erforderliche Leistung bei der befohlenen Geschwindigkeit zu liefern. Es kann weiterhin der Fall vorliegen, daß eine Bedienungsperson in bei es zwingend erforderlich ist, daß ein vorgegebener 35 Erwartung einer vorgegebenen Situation einen Motor, Unterschied zwischen den Geschwindigkeiten der bei- der so gesteuert wird, daß er bei einer Geschwindigkeit den Motoren aufrechterhalten wird, um ein vorgegebe- arbeitet, so ansteuert, daß der Motor bei ein-r niedrigenes Ergebnis zu erzielen. Dieser letztere Geschwindig- ren Geschwindigkeit betrieben wird, was dazu führen keitsunterscUed wird allgemein in Ausdrücken des Ver- würde, daß die Geschwindigkeit des Motors aus dem hältnisses der Geschwindigkeit eines Motors bezüglich 40 vorgeschriebenen Verhältnis herausgeführt wird. In aider Geschwindigkeit des anderen Motors beschrieben len diesen Fällen muß, wenn das Gerät sich weiter über und üblicherweise als »Nachlaufverhältnis« bezeichnet. eine gewünschte Bahn bewegen soll, d*s Verhältnis der Allgemein stehen die aufeinanderfolgenden Motoren Geschwindigkeit des Hebewerkes zur Vorschubgein einem Antriebssystem im Ergebnis in einer »Haupt- schwindigkeit aufrechterhalten, so daß eine Änderung motor-Nebtnmotor«-Beziehung, bei Jer eine Änderung 45 der Geschwindigkeit sowohl des Hauptmotors als auch der Geschwindigkeit eines voranstehenden Motors, des des Nebenmotors erfolgen muß. Hauptmotors, eine Ändervng der Geschwindigkeit ei- Bei anderen Anwendungen unter Einschluß von Bagnes folgenden Motors, des Nebenmotors, hervorruft, gern oder ähnlichem kann es erforderlich sein, daß das um ein vorgeschriebenes Nachlaufverhältnis aufrecht- genannte Geschwindigkeitsverhältnis über einen relativ zuerhalten. Wenn eine Vielzahl von Motoren verwendet 50 weiten Bereich während normaler Betriebsperioden gewird, setzt ixh diese Beziehung durch die gesamte FoI- ändert werden muß. Um dies zu erreichen, ist es wiederge von Motoren in dem Antriebssystem fort, um die
vorgegebenen Nachlaufverhältnisse zwischen jedem
Paar von Motoren aufrechtzuerhalten. Derartige Systeme werden allgemein bei kontinuierlichen Herstellungs- 55
verfahren beispielsweise bei der Herstellung von synthetischen Fasern verwendet, bei denen ein Materialstrang oder eine Materialbahn von einem Zuführungspunkt aus durch verschiedene Stufen hindurch zum

ziehung zwischen diesen Geschwindigkeiten und damit eine gewünschte Geschwindigkeitsbeziehung zwischen Bewegungen aufrechterhalten wird, die durch diese Motoren angetrieben werden.

Bei einer großen Vielzahl von Industrie· und anderen Anwendungen werden Antriebssysteme verwendet, die die Verwendung von zwei oder mehr Antriebsleistungsquellen, beispielsweise Elektromotoren erfordern, wo-