DE202005008693U1

DE202005008693U1 - Positionsmeßsystem

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Publication number: DE202005008693U1
Application number: DE202005008693U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2015-06-04

Abstract

Positionsmeßsystem für die Bewegungsstrecke eines beweglichen Trägers mit einem am Ende der Bewegungsstrecke befestigten Meßstab, der sich längs der Bewegungsstrecke erstreckt,
mit einem an dem Träger befestigten Meßschlitten, der bei seiner Bewegung längs der Bewegungsstrecke mit dem Meßstab zusammenwirkt,
und mit Sensoren zur Erfassung der momentanen Position des Meßschlittens an dem Meßstab,
mit dem Kennzeichen:
– an dem Meßstab sind über im wesentlichen die gesamte Bewegungsstrecke eine Vielzahl von Sensoren derart angeordnet, daß die Sensoren (16) ein Raster bilden
aus zur Bewegungsrichtung parallelen Sensorspuren mit vorgegebenem Sensorspurenabstand (S) und vorgegebener Sensorspurenzahl (m) sowie aus zur Bewegungsrichtung quer gelegenen Sensorreihen in vorgegebener Reihenteilung (Sensorreihenabstand T) und vorgegebener Reihenzahl (n),
– jede Sensorreihe ist in einem Positions- und Bewegungsrechner einer bestimmten Position in der Bewegungsstrecke zugeordnet;
– der Meßschlitten (13) besitzt parallel zu jeder Sensorspur Längsspuren von Schaltfenstern, welche im wesentlichen über die Länge einer...

Description

Die Erfindung betrifft ein Positionsmeßsystem nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
Dieses Positionsmeßsystem dient dem Zwecke, die augenblickliche Position eines beweglichen Trägers, z.B. Aufzugskasten, Träger einer Hebebühne für Kraftfahrzeuge, sonstiger beweglicher Maschinenteile festzustellen. Ein solches Positionsmeßsystem ist z. B. bekannt durch DE 202 08 469 U1 . Dieses Meßsystem besitzt als Meßstab ein aufrollbares flexibles Metallband, welches an einem Ende der Bewegungsstrecke befestigt ist und sich in Bewegungsrichtung über die Länge der Bewegungsstrecke bei ausfahrendem Träger erstreckt. Das Metallband wird zwischen einer Strahlungsquelle und einem Sensor hindurchgeführt. Durch kodierte Anordnung von Durchbrechungen dieses Metallbandes können mittels der Sensoren binäre Signale erzeugt werden, welche in einem Positionsrechner jeweils einer voreingespeicherten Höhenposition des Trägers zugeordnet sind.
Dieses Positionsmeßsystem wird insbesondere für Hebebühnen für Kraftfahrzeuge eingesetzt und lässt eine hinreichend genaue Positionierung und Überwachung der Position der Hebebühne zu. Das flexible Metallband ist jedoch teuer und deswegen nachteilig, weil die Gefahr besteht, dass das Metallband sich knickt und dadurch nicht mehr von selbst aufrollen läßt. Das Positionsmeßsystem hat jedoch den Vorteil, dass die erforderliche Sensorik und Elektrik auch ortsfest angebracht werden kann und daher keine Schlleppkabel, Spiralkabel o.ä. flexible Verkabelung benötigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein robustes Positionsmeßsystem zu schaffen, das mit hinreichender Genauigkeit und beliebiger Reproduzierbarkeit die Positionsmessung beweglicher Maschinenteile, insbesondere gradlinig bewegter Maschinenteile gestattet.
Die Lösung ergibt sich aus Anspruch 1.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln eine absolute Positionsbestimmung des Trägers erfolgt. Ein derartiges Positionsmeßsystem kann an jedem der gleich bewegten Trägern angeordnet werden, welche durch jeweils einen gesonderten Antriebsmotor angetrieben werden. Der Gleichlauf sämtlicher Träger kann mit Hilfe dieser Positionsmeßsysteme erreicht werden durch Aufschaltung ihrer Positionssignale auf einen gemeinsamen Rechner, von dem aus die Drehzahl jedes einzelnen der Antriebsmotoren im Sinne des Gleichlaufs gesteuert wird.
Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass keine Verdrahtung und Verkabelung beweglicher Teile erforderlich ist; Schleppkabel oder Spiralkabel sind daher nicht erforderlich.
Mit der Weiterbildung nach Anspruch 3 wird die Erfindung auf eine Hebebühne mit wenigstens zwei durch separate Motoren angetriebenen Trägern angewandt. In Weiterbildung nach Anspruch 4 wird die Erfindung auf einen spindelgetriebenen Träger angewandt, unter dem eine Sicherheitsmutter synchron mit der Tragmutter gehoben und gesenkt wird. Bei diesem System besteht der Vorteil darin, dass mit lediglich einem Meßstab das Positionsmeßsystem auch zur Sicherheitsüberwachung verwandt werden kann. Es sei erwähnt, dass selbstverständlich auch zwei Positionsmeßsysteme mit zwei Meßstäben angewandt werden kann, wobei eine Meßstab mit dem an dem Träger befestigten Meßschlitten und der andere Meßstab mit dem an der Sicherheitsmutter befestigten Meßschlitten zusammenwirkt. Es sei ferner besonders hervorgehoben, dass nicht nur das erfindungsgemäße Positionsmeßsystem für eine Sicherheitsüberwachung der Sicherheitsmutter nach Anspruch 3 angewandt werden kann, sondern – wie durch Anspruch 6 unter Schutz gestellt – jedes Positionsmeßsystem, bei welchem ein Meßschlitten einen ortsfesten Meßstab abfährt.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.
Es zeigen:
1 einen der Spindel -getriebenen Träger einer Hebebühne
2 Das Teilstück des Meßstabs sowie den zugehörigen Meßschlitten und Sicherheitsmeßschlitten und den Rechner
In den Figuren ist eine Tragsäule 9 einer Hebebühne für Kraftfahrzeuge dargestellt. Es sei jedoch bemerkt, daß das Meßsystem nach dieser Erfindung nicht auf eine solche Anwendung beschränkt ist. Es ist für jede maschinelle Längenmessung in beliebiger, z.B. vertikaler oder horizontaler Richtung anwendbar. Es ist insbesondere zur Anzeige einer bestimmten Bewegungsposition mit absoluter Angabe oder zur Positionssteuerung, Positionsregelung, aber auch zur Bewegungsregelung, insbesondere zur Gleichlaufregelung anwendbar.
Bei der dargestellten Anwendung an den senkrecht stehenden Spindeln, die hier eine Tragplattform für ein KfZ tragen, läßt sich auch die Abstandsüberwachung zu einer Sicherheitsmutter anwenden, die im folgenden beschrieben wird.
Die nicht dargestellte Plattform, auf welcher ein Kraftfahrzeug abgestellt und gehoben werden kann, wird von z. B. zwei oder vier Tragarmen 1 getragen. Jeder Tragarm wird durch eine Spindel 2 angetrieben. Die Spindel 2 ist in einem Stützteillager 3 auf dem Erdboden axial abgestützt und drehbar gelagert. Auch in ihrem oberen Bereich befindet sich ein Lager. Die mit einem Gewinde versehene Spindel 2 wird durch einen Antriebsmotor 5 über ein Getriebe, hier Riemenscheibe 6, Keilriemen 8, Riemenscheibe 7 angetrieben. Der Tragarm 1 ist dabei an einem senkrechten Führungspfeiler 9 gerad geführt und mit der Spindel durch eine Tragmutter 10 verbunden. Der Träger 1 liegt frei beweglich auf der Tragmutter 10 auf. Die Tragmutter 10 wird durch einen an ihr befestigten Führungsstift 21 dadurch drehgesichert, dass Führungsstift 21 in einem sich über die gesamte Bewegungshöhe des Trägers 1 erstreckenden Schlitz im Führungspfeiler 9 geradgeführt ist.
In einem bestimmten Abstand A ist unterhalb der Tragmutter 10 bzw. des Trägers 1 eine Sicherheitsmutter 11 auf der Spindel 2 aufgefädelt. Die Sicherheitsmutter 11 ist durch den Führungsstift 23, welcher ebenfalls in dem Führungsschlitz 22 des Führungspfeilers 9 gerad geführt ist, drehgesichert. Daher bewegt sich die Sicherheitsmutter synchron mit der Tragmutter 10 und dem Träger 1, es sei denn, dass bei der Abwärtsbewegung der Träger 1 aufgehalten wird oder die Tragmutter 1 beschädigt wird und der – hier übertrieben groß dargestellte – Abstand A zwischen Tragmutter 10 und Sicherheitsmutter 11 sich verkleinert. Die Sicherheitsmutter dient also dem Zweck, notfalls die Tragmutter 10 mit dem Tragarm 1 aufzufangen.
An dem Träger 1 ist eine Meßschlitten 13 befestigt, der bei der Auf- und Abbewegung des Trägers 1 an einem Meßstab 12 berührungsfrei jedoch mit geringem Abstand entlang fährt. Dazu ist der Meßstab 12 an dem Führungspfeiler 9 – in hier nicht dargestellter Weise – befestigt, so dass sich der Meßstab über die gesamte Hublänge H des Trägers 1 erstreckt.
An dem Führungsstift 23 der Sicherheitsmutter 11 ist ein Sicherheitsmeßschlitten 14 befestigt, ebenfalls berührungsfrei und in engem Abstand zu dem Meßstab 12. Die Meßstab 12 ist in Hubrichtung nach unten hin so lang ausgebildet, dass auch der Sicherheitsmeßschlitten 14 über seine gesamte Hublänge und seinen gesamten Hubweg an der Meßstab 12 entlang geführt wird.
Der Spindelmotor 5 an dem Führungspfeiler 9 wird über Steuerleitung 18 gesteuert, welche von einem Rechner 15 ausgeht.
Angenommen, die Hebebühne besteht aus vier im Rechteck aufgestellten Führungspfeilern 9 und darin geradgeführten Trägern 1. In diesem Falle weist die Hebebühne vier Spindelmotoren 5 auf, welche jeweils eine der vier Spindeln 2 antreiben, wobei gewährleistet sein muss, dass die Motoren mit derselben Geschwindigkeit angetrieben werden und auch stets so angetrieben werden, dass die auf den Spindeln angeordneten Tragmuttern 10 zu jedem Zeitpunkt die selbe Höhe haben. Daher werden sämtliche vier Motoren von dem gemeinsamen Rechner 15 über jeweils eine der von dem Rechner 15 ausgehenden Steuerleitungen 18 gesteuert. Um die Höhenpositionierung und den Gleichlauf der Tragmuttern 10 zu gewährleisten, erhält der Rechnern über jeweils eine der Sensorleitungen 17 und den jeweiligen Meßstab 12, der jedem der genannten Führungspfeilern 9 zugeordnet ist, eine Positionsmeldung für die momentane Position des zugeordneten Trägers 1. Dabei sei erwähnt, dass es sich bei den Sensorleitungen 17 jeweils um ein Leitungsbündel handelt, da jeder der Sensoren 16, welche auf dem Meßstab 12 angeordnet sind und nachfolgend noch beschrieben werden, durch eine eigene Leitung mit dem Rechner 15 verbunden ist.
Der Rechner 15 enthält ein geeignetes Programm, durch welches die jeweils gemessenen Positionen der vier Träger 1 miteinander verglichen und Abweichungen dadurch ausgeglichen werden können, dass einer oder mehrerer der Motoren 5 über die jeweiligen Steuerleitungen 18 zeitweise angehalten werden können. Auf diese Art und Weise wird mit einfachen Mitteln der Gleichlauf der separat angetriebenen Spindeln 2 und die jeweils gleiche Höhenposition der Träger 1 gewährleistet.
Der Sicherheitsmeßschlitten 11 erfüllt eine Sicherheitsfunktion: Der Sicherheitsmeßschlitten 14 führt ebenso wie zuvor beschrieben der Meßschlitten 13 zur Erregung von einigen der auf dem Meßstab 12 in noch zu beschreibender Weise angeordneten Sensoren. Die durch die Sensoren über das jeweils zugeordnete Sensorleitungsbündel 17 an den Rechner geleiteten Sensorsignale werden in dem Rechner zu einer Höhenangabe – Positonsangabe umgerechnet. Der Rechnern 15 enthält nun zusätzlich eine Programmschleife, in der einerseits der festgelegte Abstand A zwischen dem Träger 1 und der Sicherheitsmutter 11 gespeichert ist und in der andererseits für jeden der Träger bzw. Sicherheitsmutter 11 festgestellt wird, ob der Istabstand noch dem eingespeicherten Sollabstand entspricht. Wenn der Istabstand größer ist als der eingespeicherte Sollabstand, so ist dies bei der Abwärtsbewegung des Trägers 1 ein Zeichen dafür, dass der jeweilige Träger 1 einem Hindernis begegnet ist und seiner Tragmutter 10 nicht mehr folgt. Dies kann z. B. vorkommen, wenn unterhalb eines Trägers ein fester Gegenstand wie z. B. Werkzeugkarre abgestellt wird. Sobald der Rechner eine unzulässige Abweichung im Sinne der Vergrößerung des Istabstandes gegenüber dem Sollabstand feststellt, werden sämtliche Motoren 5 sofort still gesetzt.
Andererseits kann es auch vorkommen, dass sich der Abstand A gegenüber dem Sollabstand verkleinert, wenn die Tragmutter 10 beschädigt ist und von der Spindel 2 nicht mehr sauber mitgenommen wird. Es wird also bei Verkleinerung des Istabstandes A gegenüber dem Sollabstand eine frühzeitige Erkennung eines Schadens an der Tragmutter 10 ermöglicht, was ebenfalls zur sofortigen Stillsetzung aller vier Motoren 5 führt.
Der Sicherheitsmeßschlitten ist vorzugsweise im wesentlichen so lang wie eine Teilunglänge T der Sensorreihen. Er kann jedoch auch kürzer sein. In diesem Falle ist die Sicherheitsmessung nicht lückenlos. Um diesen Nachteil auszugleichen, ist das Rechnerprogramm mit einer Zeitschaltung versehen, welche die Aufwärtsfahrt abschaltet, wenn das Meßsignal des Sicherheitsmeßschlittens über eine vorgegebene Zeit hinaus ausbleibt.
Eine Sicherheitssteuerung in der beschriebenen Weise kann auch dadurch realisiert werden, daß eine Sicherheitsmutter mit Sicherheitsmeßsystem nur an einer der Spindeln vorgesehen wird. In diesem Falle fällt nur noch ein relatives Sicherheitssignal an, welches nicht anzeigt, an welcher der Spindeln ein Defekt aufgetreten ist.
Die Funktionsweise des Meßstabs 12 mit den Sensoren 16 und der Meßschlitten 13 bzw. 14 ist anhand von 2 dargestellt. Dargestellt ist ein Stück des Meßstabs 12 in der Ansicht von 1 mit Blick auf die Oberfläche des Meßstabs 12, in welcher Sensoren 16 angeordnet sind. Die Sensoren sind in mehreren Reihen quer zur Bewegungsrichtung und in senkrechten Sensorspuren angeordnet. Im dargestellten Falle sind die Reihen geradlinig und senkrecht zur Bewegungsrichtung und in jeder Reihe sind vier Sensoren 16.1, 16.2, 16.3, 16.4 in den entsprechenden Sensorspuren angeordnet. Benachbarte Reihen haben untereinander den Abstand T, wobei die gesamte Bewegungslänge H des Meßschlittens 13 einschließlich der zusätzlichen Bewegungsstrecke des Meßschlittens 14 eine Anzahl n derartiger Reihen I bis IX von Sensoren 16.1–16.4 mit gleicher Sensorenzahl und in der Reihe mit gleichem Sensorenabstand aufweist, wobei auch die Reihenabstände T untereinander vorzugsweise gleich sind. Wie bereits erwähnt ist jeder der Sensoren 16.1–16.4 einer jeden Reihe von Sensoren über ein entsprechende Leitung 17 mit dem allen vier Meßstäben gemeinsamen Rechner 15 verbunden.
Was im Folgenden über den Meßschlitten 13 gesagt wird, gilt identisch auch für den Sicherheitsmeßschlitten 14.
Der Meßschlitten 13 ist in 2 nicht in der in 1 dargestellten Ansicht sondern um 180° aufgeklappt dargestellt, so dass man auf die Oberfläche sieht, welche im Betrieb der mit Sensoren besetzten Oberfläche des Meßstabs 12 zugewandt ist. Der Meßschlitten 13 ist etwas länger als ein Teilungsabstand T zwischen zwei benachbarten Sensorreihen. Der Meßschlitten besitzt in seiner dem Meßstab 12 zugewandten Oberfläche mehrere Spuren 19. Die Anzahl dieser Spuren entspricht der Anzahl der Sensoren 16 in jeder Reihe der Meßstab 12 und auch die Abstände zwischen den Mittellinien der Spuren entsprechen den Abständen zwischen den benachbarten Sensoren 16 einer Reihe. Die Spuren 19.1–19.4 sind mit länglichen Schaltfenstern 20 besetzt. Diese Schaltfenster sind so beschaffen und ausgestaltet, dass sie mit den Sensoren zusammenwirken, und zwar die Schaltfenster einer Spur mit den jeweils gegenüberliegenden Sensoren. Wenn ein Schaltfenster einem Sensor gegenüber liegt, wird der Sensor aktiviert und er gibt über Leitung 17 ein Signal an den Rechner 15 ab. Dabei sind die Schaltfenster so gestaltet, dass in der von dem Meßschlitten 13 seiner gegenwärtigen Position überdeckten Reihe von Sensoren jeweils bestimmte Sensoren ein Signal über die Sensorleitungen 17 abgeben. Um zu vermeiden, dass bei der Bewegung des Meßschlittens eine tote Zone entsteht, ist der Meßschlitten 13 – wie gesagt – etwas länger als der Reihenabstand T.
Das bedeutet, dass je nach Position des Meßschlittens 13 unterschiedliche Signalkombinationen der Sensoren 16.1–16.4 abgesandt werden.
Bei – wie dargestellt – vier Sensoren in einer Reihe können dies maximal 15 unterschiedliche Signalfolgen mit zumindest einem positiven Signal sein. Die Schaltfenster können jedoch auch so gestaltet sein, daß in einer Reihenteilung T der Meßschltten weniger als die maximale Anzahl von Signalkombinationen erzeugt. Jedenfalls ist in dem Rechner jeder dieser 15 Signalfolgen eine bestimmte Position des Meßschlittens 13 zugeordnet in Bezug auf jede der Sensorreihen I bis IX.
Entsprechend der gewünschten Anzahl von Signalkombinationen wird zum einen die Anzahl der Sensoren in jeder Sensorreihe bestimmt und zum anderen die Reihenteilung T in gleiche Schritte t unterteilt. Dabei ist die Anzahl der Schritte gleich der Anzahl der mit den Sensoren einer Reihe und den im Meßschlitten angeordneten Schaltfenstern möglichen Signalkombinationen, sofern – wie dargestellt – ein Überdeckung des Meßschlittens von zwei benachbarten Reihen stattfindet. Wenn dies nicht der Fall ist, ist die Anzahl der Schritte um eins geringer als die Anzahl der mit den Sensoren einer Reihe und den im Meßschlitten angeordneten Schaltfenstern möglichen Signalkombinationen. Das bedeutet, daß der Reihenabstand T in einzelne Schritte gleicher Schrittlänge aufgeteilt wird, wobei die Schrittlänge gleich Reihenteilung dividiert durch die Anzahl der Schritte ist. Die Schrittlänge bestimmt die Länge der Fenster: die Länge ist jeweils ein ganzzahliges Vielfaches der Schrittlänge, wobei das Vielfache jedenfalls das Einfache beträgt. Durch die Länge der Schaltfenster in den einzelnen Spuren findet also eine Codierung statt, durch welche die Darstellung der gewünschten Signalkombinationen ermöglicht wird.
Ebenso ist in dem Rechner jeder Reihe von Sensoren eine bestimmte Position des gesamten Hubweges zugeordnet.
In 1 sind z. B. 9 Reihen I-IX dargestellt. Es werde angenommen, dass diese Reihen einen Abstand T von 20 cm haben und daß der gesamte Hubweg 180 cm beträgt. In 2 sind die Sensorreihen VI, VII und VIII dargestellt, wobei der Meßschlitten 13 in der dargestellten Position die Reihen VII und VIII überdeckt. Das Schaltfenster in Spur 19.1 ist nun so ausgebildet, dass in den beiden überdeckten Reihen VII und VIII jeweils der Sensor 16.1 erregt wird und ein Signal über seine Signalleitung 17 abgibt. Der Reihe VII ist nun in dem Rechner die Hubstrecke 7*20=140 cm zugeordnet. Der in zwei benachbarten Reihen – hier VII und VIII anstehenden Signalkombination: „nur signalgebender Sensor 16.1" ist in dem Rechner bezüglich dieser beiden Sensorreihen die Höhenposition des Meßschlittens 13 gleich T/2 zugeordnet; d.h.: der Meßschlitten befindet sich auf dem halben Weg zwischen Sensorreihe VII und Sensorreihe VIII.
Durch das Programm des Rechners wird daher festgestellt, dass der Meßschlitten und damit der Tragarm sich erstens auf der Höhe der Sensorreihe VII, d.h.: bei 140cm der gesamten Hubstrecke und zweitens bei T/2 =10 cm der Reihenteilung, insgesamt also bei 150 cm der gesamten Hubstrecke befindet.
Bei weiterer Abwärtsbewegung des Meßschlittens fällt jegliches Signal in der Reihe VIII ab. Damit fällt jedoch auch das Schaltfenster in der Spur 19.1 von dem Sensor 16.1 der Reihe VII ab. Statt dessen treten die um eine Schrittlänge t versetzten Schaltfenster in den Spuren 19.3 und 19.4 bzgl. der Sensoren 16.3 und 16.4 der Reihe VII in Funktion und diese Sensoren zeigen und senden ein Signal an den Rechner 15. Dieser Signalkombination ist in dem Rechner die Information zugeordnet, dass der Meßschlitten die Reihe VII (bzw. jede andere Reihe von Sensoren 16) mit einer Schrittlänge t überdeckt. Das entspricht einer Höhenposition des Trägers = Höhenposition 140cm der Reihe VII + eine halbe Teilungslänge T abzüglich eine Schrittlänge t.
Wenn sich der Meßschlitten nun noch weiter nach unten bewegt, so fällt das Schaltfenster in der Spur 19.4 ab. Das Schaltfenster in der Spur 19.3 erstreckt sich jedoch über den weiteren Schritt der Schrittlänge = t, so dass in der Reihe VII nunmehr die Signalkombination 16.3 auftritt. Dieser Signalkombination ist in dem Rechner die Information zugeordnet, dass der Meßschlitten die Reihe VII (bzw. jede andere Reihe von Sensoren 16) mit zwei Schrittlängen t überdeckt. Das entspricht einer Höhenposition des Trägers = Höhenposition 140cm der Reihe VII + eine halbe Teilungslänge T abzüglich zwei Schrittlängen t.
Es ist ersichtlich, dass auf diese Weise bei vier Sensoren in einer Reihe maximal insgesamt 15 positive Signalkombinationen (außer 0000) erzeugt werden können, wenn die Schaltfenster in dem Meßschlitten 13 über die Länge einer Teilung T entsprechend angeordnet sind, z. B. so wie dies in 2 gezeigt ist. Jeder der auf diese Weise bei jeder Schrittlänge t des Meßschlittens erzeugten Signalkombination ist in dem Rechner 15 die entsprechende Höhenposition des Meßschlittens bzw. Trägers zugeordnet. Diese Höhenpositon kann angezeigt werden; die Höhenposition wird jedenfalls zur Erstellung des Gleichlaufs zwischen den Spindelmotoren 5 einer Hebebühne verwandt, wie dies zuvor geschildert worden ist. Die Meßgenauigkeit – auch Auflösung genannt – entspricht dabei einer Schrittlänge t; bei einer Anzahl von 15 Signalkombinationen wird der Abstand T zwischen zwei Reihen in 14 Schrittlängen unterteilt. Bei der angegebenen Vermassung des Reihenabstandes T von 20 cm ergibt sich damit einer Auflösung bzw. Genauigkeit von 20/14 = 1,43 cm. Wenn der gesamte Hubweg von 180 cm mit 18 Reihen von Sensoren besetzt wird, ist der Reihenabstand T nur 10 cm groß, so dass sich eine Auflösung bzw. Genauigkeit von 7,1 mm ergibt. Diese Genauigkeit reicht z. B. für eine Hubbühne völlig aus, um ein unzulässiges Verkanten oder gar Umkippen der von dem Trägern aufgenommenen Bühne zu verhindern.
Wenn nun – wie zuvor geschildert – an der Sicherheitsmutter 11 auch ein Sicherheitsmeßschlitten 14 befestigt ist, so wird dieser im dargestellten Fall die Reihe VI überdecken und in dieser Reihe von Sensoren eine bestimmte Signalkombination erzeugen. Da in dem Rechner 15 der Reihe VI eine bestimmte Höhe zugeordnet ist und der jeweiligen Signalkombination eine bestimmte Position auch des Sicherheitsmeßschlittens 14 innerhalb der jeweiligen Reihenteilung, wird in dem Rechner auch die Position des Sicherheitsmeßschlittens 14 ermittelt. Es kann nun in dem Rechner 15 die Höhenposition des Meßschlittens 13 mit der Höhenposition des Sicherheitsmeßschittens verglichen und festgestellt werden, ob die Differenz der Voreinstellung entspricht. Wie bereits geschildert erfolgt bei Abweichung eine Abschaltung der Hebebühne.
Es sei hervorgehoben, daß die hier geschilderte Überwachung einer spindelgetriebenen Hebebühne durch eine Sicherheitsmutter und die Höhenbestimmung der Sicherheitsmutter auf alle Hebebühnen anwendbar ist die über ein geeignetes Positionsmeßsystem verfügen. Erforderlich ist, daß jeder Spindel bzw. jedem Führungspfeiler ein Meßstab zugeordnet ist, der am Ende der Bewegungsstrecke, also vorzugsweise am Boden der Hebebühne befestigt ist. Dieser Meßstab kann vorzugsweise zur Höhenmessung sowohl des Trägers wie auch der Sicherheitsmutter verwandt werden. Die elektrisch aktiven Sensoren und die Verdrahtung sollte vorzugsweise in bzw. an dem Meßstab liegen, damit bewegliche, längenveränderliche Kabel vermieden werden. Durch die Auswertung der Höhensignale der Träger und der Sicherheitsmuttern der Hebebühne ist eine Sicherheitsüberwachung möglich, bei der Fehler auch vorausschauend erkannt werden können, wenn eine Notabschaltung nach nicht erforderlich ist. Dadurch kann vermieden werden, daß Kraftfahrzeuge mit hohem Aufwand von einer not – abgeschalteten Hebebühne gehoben werden müssen.
Es ist nun noch erforderlich, auf die Sensoren und Schaltfenster einzugehen. Bei den Sensoren kann es sich insbesondere um Hallsensoren handeln, welche bei Durchlaufen eines Magnetfeldes ein elektrisches Signal abgeben. Derartige Hallsensoren sind z.B. beschrieben in dem Buch „Sensortechnik und Meßwertaufnahme" von Edmund Schießle, 1992, ISBN 3-8032-0470-5, Vogel Buchverlag.
In diesem Falle handelt es sich bei den Schaltfenstern um rechteckige Platten, die etwa die Breite einer Spur haben und sich in Längsrichtung über eine Schrittlänge oder mehrere Schrittlängen je nach Art der gewünschten Codierung und Signalerzeugung erstrecken. Diese Platten sind senkrecht zu ihrer Oberfläche magnetisiert, so dass den Hallsensoren im Betrieb der Nordpol zugewandt ist. Bei den Sensoren kann es sich auch um die Kombination von Licht- oder Laserstrahlsendern und -empfängern handeln. In diesem Falle handelt es sich bei dem Schaltfenstern um Oberflächen, welche den Lichtempfängern zugewandt sind und welche besonders gute lichtreflektierenden Eigenschaften haben und sich über eine Schrittlänge oder mehrere Schrittlängen je nach Art der gewünschten Signalkombinationen erstrecken. In diesem Falle sind die Zwischenräume zwischen den einzelnen Schaltfenstern einer Spur lichtschluckende Oberflächen, z. B. Löcher.
Als Sensoren sind auch Mikroschalter denkbar. In diesem Falle sind die Schaltfenster Vorsprünge, die sich in Spur-Richtung über eine oder mehrere Schrittlängen erstrecken und bei Berührung einen Mikroschalter aktivieren. Es ist ersichtlich, dass auch andere zusammenwirkende Kombinationen von Sensor und Schaltfenster verfügbar sind.
Auch Widerstände, deren elektrischer Widerstand sich in Abhängigkeit von einem Magnetfeld ändert (magneto-resistive Sensoren), sind als Sensoren geeignet; bei diesen Sensoren wird den Ausgangssignalen im Rechner ein Schwellwert zugeordnet, dessen Erreichen als Längensignal gewertet wird.
Bevorzugt wegen ihrer einfacheren Handhabung, geringen Baugröße und ihres geringen Energiebedarfs sind Hallsensoren.

1: Träger, Tragarm 1
2: Spindel, Gewindespindel
3: Stützlager
4: Erdboden
5: Motor, Spindelmotor
6: Riemenscheibe
7: Riemenscheibe
8: Riemen
9: Pfeiler, Führungspfeiler, Tragsäule 9
10: Tragmutter
11: Sicherheitsmutter
12: Meßstab
13: Meßschlitten
14: Sicherheitsmeßschlitten
15: Rechner
16: Sensoren 16.1, 16.2, 16.3, 16.4
17: Sensorleitungen
18: Steuerleitung
19.1: Spur, Längsspur
19.2: Spur, Längsspur
19.3: Spur, Längsspur
19.4: Spur, Längsspur
20: Magnetplatte, Schaltfenster (20)
21: Führungsstift
22: Führungsschlitz
23: Führungsstift
24: Sicherheitssignal
A: Abstand A zwischen Träger 1 und Sicherheitsmutter 11
n: Anzahl n der Reihen I bis IX von Sensoren 16.1–16.4
I bis IX: Reihen, Sensorreihen
T: Abstand, Reihenabstände, Reihenteilung, Teilung T
t: Schritte, Schrittlänge t
H: Hubweg, Hub, Hublänge Hubstrecke

Claims

Positionsmeßsystem für die Bewegungsstrecke eines beweglichen Trägers mit einem am Ende der Bewegungsstrecke befestigten Meßstab, der sich längs der Bewegungsstrecke erstreckt, mit einem an dem Träger befestigten Meßschlitten, der bei seiner Bewegung längs der Bewegungsstrecke mit dem Meßstab zusammenwirkt, und mit Sensoren zur Erfassung der momentanen Position des Meßschlittens an dem Meßstab, mit dem Kennzeichen: – an dem Meßstab sind über im wesentlichen die gesamte Bewegungsstrecke eine Vielzahl von Sensoren derart angeordnet, daß die Sensoren (16) ein Raster bilden aus zur Bewegungsrichtung parallelen Sensorspuren mit vorgegebenem Sensorspurenabstand (S) und vorgegebener Sensorspurenzahl (m) sowie aus zur Bewegungsrichtung quer gelegenen Sensorreihen in vorgegebener Reihenteilung (Sensorreihenabstand T) und vorgegebener Reihenzahl (n), – jede Sensorreihe ist in einem Positions- und Bewegungsrechner einer bestimmten Position in der Bewegungsstrecke zugeordnet; – der Meßschlitten (13) besitzt parallel zu jeder Sensorspur Längsspuren von Schaltfenstern, welche im wesentlichen über die Länge einer Reihenteilung (T) mit von Spur zu Spur unterschiedlicher Fensterlänge derart verteilt und codiert sind und welche mit den Sensoren einer Sensorreihe derart zusammenwirken, daß bei der Vorbeibewegung des Meßschlittens sämtliche der mit den Sensoren (16) der Sensorreihe darstellbaren Signalkombinationen nacheinander erzeugbar sind, – die im Zusammenwirken der Schaltfenster des Meßschlittens und der Sensoren (16) einer Sensorreihe (I bis IX) möglichen Signalkombinationen einer Reihe von Sensoren sind in dem Positions- und Bewegungsrechner jeweils einer bestimmten Position des Meßschlittens innerhalb der Reihenteilung (T) zugeordnet.
Positionsmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Sensoren (16) um Hallsensoren und bei den Schaltfenstern (20) um rechteckige Platten handelt, welche sich je nach Art der gewünschten Signalkombination über eine oder mehrere Schrittlängen (t) des Meßschlittens in den einzelnen Längsspuren des Meßschlittens erstrecken und welche quer zur Oberfläche magnetisiert sind.
Positionsmeßsystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Hebebühne mit mehreren Trägern, welche durch jeweils eine Spindel und der darauf drehfest gelagerten Tragmutter abgestützt werden, ein Positionsmeßsystem mit Meßstab und Meßschlitten jedem der Träger zugeordnet ist und daß die Ausgangssignale der Positionsmeßsysteme durch einen gemeinsamen Rechner (15) verglichen und bei Abweichungen der Positionssignale die Motoren der Spindeln im Sinne des Gleichlaufs gesteuert und notfalls angehalten werden.
Positionsmeßsystem nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der Spindeln mit kurzem Abstand unter der Tragmutter eine Sicherheitsmutter (11) aufgefädelt ist; daß an der Sicherheitsmutter jeweils ein Längenmeßsystem zur laufenden Bestimmung der Position der Sicherheitsmutter, vorzugsweise ein Sicherheitsmeßschlitten (14) befestigt ist, welcher mit einem ortsfesten Meßstab zusammenwirkt, wobei Sicherheitsmeßschlitten und Meßstab vorzugsweise nach demselben Wirkprinzip wie der Meßschlitten, vorzugsweise identisch zu dem Meßschlitten und dem diesem zugeordneten Meßstab (12) aufgebaut sind, und dass die durch den Meßschlitten (13) in unterschiedlichen Sensorreihen) und durch das Längenmeßsystem der Sicherheitsmutter erzeugten Signalkombinationen in dem Rechner in die jeweiligen Höhenpositionen umgerechnet und beide Höhenpositionen verglichen werden und dass eine Ausschaltung des Antriebs der Spindel erfolgt, wenn die Differenz der Höhenpositionen von einer in dem Rechner gespeicherten Differenz, welche dem Soll-Abstand zwischen dem Träger und der Sicherheitsmutter entspricht, unzulässig abweicht.
Positionsmeßsystem nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsmeßschlitten (14) mit demselben ortsfesten Meßstab(12) zusammenwirkt wie der Meßschlitten (13).