AT501936B1 - Verfahren zur steuerung eines fluidisch betätigten antriebs sowie ein antrieb - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen fluidisch betätigten Antrieb sowie ein Verfahren zur Steuerung desselben, wie in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6 beschrieben.

Aus der DE 44 10 103 C1 ist ein fluidisch betätigter Antrieb bzw. ein Verfahren zum Steuern 5 desselben mit einer elektronischen Steuereinrichtung und von dieser betätigten Schaltventilen bekannt. Der Antrieb umfasst relativ zueinander verstellbare Bauteile, wovon ein Bauteil über das erste Schaltventil in eine erste Bewegungsrichtung und über das zweite Schaltventil in eine der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzte, zweite Bewegungsrichtung zwischen Endlagen bewegt werden kann. Zusätzlich ist der Antrieb in seinen Endlagen mit Stoßdämpfern io versehen, welche die Aufprallenergie des auf diesen auflaufenden Bauteils absorbieren. Um ein besonders sanftes Anfahren einer Endlage des Bauteils zu erzielen, ist die Steuerung mit einem Gegenpulsmodul versehen, das über einen Vorpositioniersensor ansteuerbar ist, welcher zumindest einer Bewegungsrichtung des Bauteils zugeordnet ist. Das Gegenpulsmodul bewirkt eine zeitlich einstellbare Umsteuerung der beiden Schaltventile, sodass der Bauteil des Antriebs 15 unmittelbar vor Erreichen seiner anzufahrenden Endlage in zur Bewegungsrichtung entgegengesetzter Richtung mit dem Druckmittel über eine festgelegte Zeitdauer beaufschlagt und dadurch eine Bremswirkung erzeugt wird. In einem auf die Umsteuerung zeitlich nachfolgenden Zeitabschnitt werden sowohl das erste als auch das zweite Schaltventil im Sinne eines Nachlaufs gleichzeitig bestromt. Dadurch wird der Antrieb beidseitig mit Systemdruck beaufschlagt 20 und der Bauteil aufgrund seiner Massenträgheit antriebslos mit niedriger Geschwindigkeit in Richtung auf die Endlage weiterbewegt. Danach wird das ursprünglich aktive Schaltventil neuerlich bestromt und der Bauteil zuverlässig in die Endlage bewegt. Das Umsteuem der Schaltventile, das Einstellen der Zeitdauer des Gegenimpulses sowie die Vorgabe der Nachlaufzeit erfolgt über manuell betätigte Stellelemente, wie Potentiometer. Die über die Potentiometer fest 25 eingestellten Zeiten, führen jedoch bei veränderten Betriebsbedingungen, wie Druckschwankungen, Änderungen der Last oder der Reibung, zu Störungen, welche sogar Schäden am Antrieb oder an einer Maschinenanlage hervorrufen können. Außerdem entsteht bei diesem bekannten Antrieb ein erhöhter schaltungstechnischer Aufwand, da für jede Bewegungsrichtung ein Vorpositioniersensor als auch ein Endlagensensor benötigt wird. 30

Ein Verfahren zum Steuern eines fluidischen Antriebs sowie eine Vorrichtung mit einem fluidisch betätigten Antrieb ist auch aus der DE 197 21 632 A1 bekannt. Der Antrieb ist durch einen Hubzylinder gebildet, in welchem ein Stellkolben mit einer Kolbenstange geführt ist. Die Kolbenstange ist über ein Festlager ortsfest gelagert, sodass der Hubzylinder den bewegten Bau-35 teil des Antriebs bildet. Der Hubzylinder ist an ein 5/3-Wegeventil angeschlossen, welches mittels zwei elektromagnetischer Steuermagnete ansteuerbar ist und mit welchem Druckkammern des Hubzylinders wechselseitig mit Systemdruck beaufschlagbar sind. Die Steuermagnete sind an eine elektronische Steuereinrichtung angeschlossen, die ihrerseits von über Schaltfahnen elektronisch schaltbaren Sensoren Steuersignale erhält und in Abhängigkeit dieser das 5/3-40 Wegeventil und somit die Bewegung des Hubzylinders ansteuert. In der Bewegungsphase des Hubzylinders wird zu einem Zeitpunkt T0 ein erstes Messsignal S0 und zu einem späteren, in der Bewegungsphase des Hubzylinders liegenden Zeitpunktes Ti ein zweites Messsignal Si erzeugt und aus diesen unter Berücksichtigung der tatsächlichen Bewegungsparameter des Hubzylinders eine Zeitdifferenz L berechnet. Zum sanften Anfahren wenigstens einer der End-45 lagen des Hubzylinders wird aus dieser Zeitdifferenz h eine Zeitspanne t2 für den Beginn einer Bremsphase zu einem Zeitpunkt T2 und die Dauer der Bremsphase t3 bis zu einem Zeitpunkt T3 berechnet, wobei die Steuereinrichtung zum Abbremsen des Hubzylinders an das 5/3-Wege-ventil ein Bremssignal für den Beginn und für das Ende der Bremsphase abgibt. Nach diesem Stand der Technik ist es wesentlich, dass das erste Messsignal S0 sofort mit Beginn der Bewe-50 gung des Hubzylinders aus seiner Endlage und das zweite Messsignal Si in der Bewegungsphase noch ausreichend vor dem Eintritt einer Schaltfahne in den Wirkbereich eines der Endlage zugeordneten Sensors erfasst werden. Dies erweist sich als Nachteil, da der Bewegungszustand über die Bewegungsphase zwischen dem Zeitpunkt T1 der Erfassung des zweiten Messsignals Si und jenem Zeitpunkt, in welchem der Hubzylinder seine anzufahrende Endlage tat-55 sächlich erreicht, unberücksichtigt bleibt, wodurch die basierend auf der Zeitdifferenz ti 3 AT 501 936 B1 zwischen dem ersten und zweiten Messsignal S0, Si berechnete Bremsphase t3 ungeachtet der sich ändernden Betriebsbedingungen, wie Druckschwankungen, Änderungen der Last oder der Reibung, festgelegt wird und trotz der eingeleiteten Bremsphase ein kontrolliertes Anfahren bzw. eine gedämpfte Positionierung des Hubzylinders in den Endlagen nicht sichergestellt 5 werden kann.

Aus der US 4,628,499 A ist ein fluidisch betätigter Antrieb bekannt, der durch einen doppelwirkenden Hubzylinder gebildet ist, der relativ zueinander verstellbare Bauteile und ein Wegmesssystem aufweist. Der eine Bauteil ist durch einen Stellkolben mit Kolbenstange und der io andere Bauteil durch das Zylindergehäuse gebildet. Der Stellkolben trennt das Zylindergehäuse in zwei Druckkammern, die ihrerseits jeweils an ein Schaltventil angeschlossen sind. Das Wegmesssystem ist durch an den gegenüberliegenden Enden um das Zylindergehäuse gewickelte Sekundärspulen (C2, C3) und eine zwischen diesen ebenfalls um das Zylindergehäuse gewickelte Primärspule (C1) gebildet. Sowohl das Wegmesssystem als auch die Schaltventile sind 15 an eine Steuereinrichtung angeschlossen. Zum sanften Anfahren einer Endlage des Hubzylinders wird vorerst von der Steuereinrichtung eine Positionsabweichung (X-Z) zwischen der Sollposition und der vom Wegmesssystem erfassten Istposition des Stellkolbens ermittelt und mit einer fest vorgegebenen Schaltposition (ramp point) verglichen, welche einem Abstand zur Sollposition des Stellkolbens entspricht. Der Stellkolben wird bis zur Schaltposition auf eine 20 Sollgeschwindigkeit beschleunigt und darauf folgend durch modulierte Ansteuerung des entsprechenden Schaltventils abgebremst. In der Bremsphase wird die Zufuhr des Druckmittels in die zu beaufschlagende Druckkammer zunehmend reduziert.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen fluidisch betätigten Antrieb sowie ein Verfahren zur Steue-25 rung desselben bereitzustellen, bei dem der mittels Druckmittel verstellbare Bauteil des Antriebs selbst bei veränderten Betriebs- und Umgebungsbedingungen die Endlage besonders sanft anfährt.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Maßnahmen und Merkmale der Ansprüche 1 und 6 30 gelöst. Von Vorteil ist, dass anhand einer vorgegebenen Bewegungszeit für die Verstellbewegung des Bauteils zwischen den Endlagen in beide Bewegungsrichtungen eine je nach Bedarfsfall optimierte Steuerung des Antriebs vorgenommen und das Fahrverhalten des Bauteils kontrolliert vorgegeben werden kann. Dies erlaubt dem Monteur in der Inbetriebnahme des Antriebs, die Bewegungszeit so vorzugeben, dass der Bauteil im Kriechgang bewegt wird, wo-35 durch einerseits eine mögliche Beschädigung des Antriebs infolge einer falschen Programmierung oder Montage verhindert werden kann und andererseits der Antrieb den zunehmend steigenden Sicherheitsanforderungen gerecht wird. Gerade in der Inbetriebnahme des Antriebs befindet sich der Monteur im Wirkbereich desselben und besteht deshalb ein hohes Gefahrenpotential, welches durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen nahezu vollständig ausgeschal-40 ten werden kann. Dazu kommt, dass der Antrieb stets mit einer solchen Bewegungsgeschwindigkeit angetrieben wird, wie es die aktuelle Betriebssituation erfordert. Somit wird ein unnötiger Verschleiß durch nicht erforderliche, niedrige Bewegungszeiten vermieden, die Wartungsintervalle verlängert und die Lebensdauer des Antriebs erhöht. Weiters ist von Vorteil, dass durch den Einsatz der Regelung ein adaptives Systemverhalten erreicht wird, zumal eine optimale 45 Betriebsweise des Antriebs selbstständig eingestellt und diese über die gesamte Betriebsdauer beibehalten werden kann. Der erfindungsgemäße Antrieb stellt einen guten Kompromiss zwischen ausreichend hoher Bewegungsgeschwindigkeit und schonender Betriebsweise dar, da die Endlage vom Bauteil besonders sanft angefahren werden können. so Vorteilhaft ist auch die Maßnahme nach Anspruch 2, da durch den gepulsten Betrieb der Energiebedarf niedrig gehalten und eine Verzögerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Bauteils bis zum Erreichen seiner Endlage gezielt eingestellt wird.

Gemäß der Maßnahme nach Anspruch 3 wird eine einfache Regelung des Antriebs ermöglicht. 55 4 AT 501 936 B1

Eine vorteilhafte Maßnahme ist auch im Anspruch 4 beschrieben, da der letzte Schaltimpuls und der Nachschaltimpuls einander überlappen und eine nochmalige Umsteuerung des Schaltventils entfallen kann, um den Bauteil in der Endlage zu halten. Die auf den Bauteil wirkende Haltekraft sorgt für eine zuverlässige Positionierung des Bauteils in der Endlage. Ist der Antrieb 5 mit einem Werkzeug ausgestattet, welches aus der Endlage bewegt werden muss, kann ein Arbeitsprozesses, beispielsweise ein Fügeprozess, absolut zuverlässig durchgeführt werden.

Von Vorteil ist auch die Maßnahme nach Anspruch 5, da ein zu hoher Geschwindigkeitsabfall von der Steuereinrichtung bzw. der Reglereinheit erkannt wird und nach einer vorgegebenen io Zeitspanne das Schaltventil neuerlich aktiviert und der Bauteil angesteuert wird* um ihn in seine Endlagen zu bewegen und gegen die Endlage zu positionieren.

Aber auch die Ausbildung nach Anspruch 7 ist von Vorteil, da allenfalls notwendige Eingaben technischer Parameter einfach durchgeführt werden können. Ferner können Fehlermeldungen 15 in optischer und/oder akustischer Darstellung ausgegeben werden. Eine Fehlermeldung kann ausgelöst werden, wenn beispielsweise auch nach dem Nachschaltimpulses der Bauteil die Endlage nicht erreicht hat und eine von der Steuereinrichtung oder der übergeordneten Steuerung vorgegebene Zeitspanne verstrichen und ein Grenzwert überschritten ist. In diesem Fall kann die Fehlermeldung Informationen über einen technischen Defekt am Antrieb oder darüber 20 enthalten, dass ein Montageteil am Antrieb eingeklemmt und dadurch eine Bewegung des Bauteils verhindert ist.

Vorteilhaft ist auch die Ausgestaltung nach Anspruch 8, wodurch der Verkabelungs- und Ver-schlauchungsaufwand zwischen der Steuereinrichtung und dem Schaltventil sowie der Druck-25 Verlust in den Druckleitungen zwischen dem Schaltventil und den Druckkammern reduziert werden kann, was sich positiv auf die Bewegungszeit des Bauteils auswirkt. Ist das Schaltventil auf einem der Bauteile aufgebaut oder in einem der Bauteile integriert angeordnet, so sind die Druckleitungen durch Druckmittelkanäle, insbesondere Zu- und Abströmkanäle gebildet, die direkt an die Versorgungskanäle des Schaltventils anschließen und in die Druckkammern mün-30 den, wie dies in der WO 99/09462 A1 im Detail offenbart ist und auch am erfindungsgemäßen Antrieb Anwendungen finden kann.

Gemäß Anspruch 9 kann nun jede beliebige Position über den Verstellweg des bewegbaren Bauteils des Antriebs angefahren werden, wofür nur einer der oder beide Festanschläge 35 und/oder eine Steuerleiste und ein dieser zugeordneter Sensor verstellt werden müssen. Beispielsweise kann nun auch eine Mittelstellung am Antrieb sanft angefahren werden.

Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. 40

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Antriebs in seiner rechten Ausgangslage, in vereinfachter Darstellung; 45 50

Fig. 1a ein Ausschnitt des erfindungsgemäßen Antriebs nach Fig. 1 mit einer Steuerleiste, in vergrößerter und vereinfachter Darstellung;

Fig. 2 der Antrieb aus Fig. 1 in seiner linken Endlage;

Fig. 3 ein Zeitdiagramm der Signalverläufe der Sensoren und des Schaltventils für verschiedene Bewegungsphasen des Antriebs nach den Fig. 1 und 2;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Reglereinheit zur erfindungsgemäßen Steuerung des Antriebs nach der Fig. 1;

Fig. 5 Geschwindigkeitsverläufe für den Bauteil zu unterschiedlichen Regelungsfällen eines Startimpulses, in vereinfachter Darstellung;

Fig. 6 ein Blockschaltbild des Antriebs in seiner rechten Ausgangslage mit einer anderen Ausführung zu seiner fluidischen Ansteuerung, in vereinfachter Darstellung; 55 5 5 5 AT 501 936 B1

Fig. 7 der Antrieb nach Fig. 6 in seiner linken Endlage;

Fig. 8 ein Zeitdiagramm der Signalverläufe der Sensoren und der Schaltventile für verschiedene Bewegungsphasen des Antriebs nach den Fig. 6 und 7;

Fig. 9 ein Blockschaltbild mit einer anderen Ausführung des erfindungsgemäßen Antriebs in seiner rechten Ausgangslage;

Fig. 10 der Antrieb nach Fig. 9 in seiner linken Endlage.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer-io den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. 15

In den gemeinsam beschriebenen Fig. 1 bis 6 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ansteuerung eines Antriebs 100 gezeigt. Fig. 1 zeigt den Antrieb 100, der nach dieser Ausführung durch einen doppelt-wirkenden Hubzylinder 101 gebildet ist, der aus einem Zylinderrohr besteht, dessen Enden mit Stirnwänden 102, 103 abgeschlossen sind. In diesem Hubzylinder 101 20 ist durch ein Druckmittel verschiebbar, ein Stellkolben 104 geführt, der seinerseits mit einer Kolbenstange 105 verbunden ist. Das fluidische Druckmittel ist Druckluft oder Hydrauliköl. Die Kolbenstange 105 ist über ein entsprechendes Festlager 106 ortsfest gelagert, sodass der Hubzylinder 101 den beweglichen Bauteil und der Stellkolben 104 mit der Kolbenstange 105 den feststehenden Bauteil des Antriebs 100 bildet. Zwischen der linken Stirnwand 103 und dem 25 Stellkolben 104 ist eine erste Druckkammer 107 und zwischen der rechten Stirnwand 102 und dem Stellkolben 105 eine zweite Druckkammer 108 ausgebildet.

Die Druckkammern 107, 108 sind nach dieser Ausführung über nur ein Schaltventil 109, insbesondere ein 5/3-Wegeventil wechselseitig mit Systemdruck beaufschlagbar. Das Schaltventil 30 109 weist beispielsweise zwei elektromagnetische Steuermagneten 110 auf, die über entspre chende Steuerleitungen 111, 112 mit einer elektronischen Steuereinrichtung 116 verbunden sind, die ihrerseits das Schaltventil 109 ansteuert. In unbestromtem Zustand der Steuermagnete 110 befindet sich das 5/3-Wegeventil in der nicht eingetragenen Mittelstellung (B). In der Mittelstellung (B) sind beide Druckkammern 107, 108 mit Rücklaufanschlüssen des 5/3-Wege-35 ventils verbunden. In bestromtem Zustand (erste Betätigungsstellung A) des linken Steuermagneten 110 ist die erste Druckkammer 107 über eine erste Druckleitung 113 mit der Druckversorgungseinheit 114 und in bestromtem Zustand (zweite Betätigungsstellung C) des rechten Steuermagneten 110 ist die zweite Druckkammer 108 über eine zweite Druckleitung 115 mit der Druckversorgungseinheit 114 verbindbar. Das Schaltventil 109 ist an die Druckversorgungsein-40 heit 114 angeschlossen. Die Ansteuerung der Steuermagneten 110 erfolgt hierbei über elektrische Steuersignale der Steuereinrichtung 116, wie dies in Fig. 3 aus dem Signalverlauf für die Schaltstellung Ssch des Schaltventils 109 ersichtlich ist.

Wie in den Fig. weiters eingetragen, ist die Steuereinrichtung 116 über Signalleitungen 117, 118 45 mit Sensoren 119, 120 verbunden, sodass die von den Sensoren 119, 120 abgegebenen, elektrischen Steuersignale der Steuereinrichtung 116 zuführbar sind. Die Sensoren 119, 120 sind beispielsweise durch induktiv wirkende Sensoren gebildet. Die Steuereinrichtung 116 kann auch durch die übergeordnete Steuerung gebildet sein. Die Sensoren 119, 120 sind dabei in den vom bewegbaren Bauteil anzufahrenden Endlagen oberhalb der vom Antrieb 100 definier-50 ten Bewegungsbahn ortsfest angeordnet. Die Endlagen sind durch, die Festanschläge bildenden Stirnwände 102, 103 festgelegt. Diese Sensoren 119, 120 wirken mit Schaltfahnen 27a, b von Steuerleisten 25, 26 zusammen, die an den gegenüberliegenden Enden des bewegbaren Bauteils, daher dem Hubzylinder 101, befestigt sind. 55 Die Steuerleiste 25, 26, wie sie in Fig. 1a vergrößert dargestellt ist, ist durch einen prismati- 6 AT 501 936 B1 sehen Block gebildet und weist an seiner dem Sensor 119, 120 zugewandten Oberseite eine Schaltfahne 27a, b und einen von ihr über eine Vertiefungsnut 28a, b getrennten Endlagenabschnitt 29a, b auf. Die Breite (B) der Vertiefungsnut 28a, b beträgt mindestens zwischen 1 mm und 5 mm, insbesondere zwischen 2 mm und 4 mm. Der Längsabstand (A) zwischen Steuer-5 kanten 32a, b, 33a, b beträgt maximal zwischen 4 mm und 15 mm, insbesondere zwischen 5 mm und 9 mm. In einem an den Endlagenabschnitt 29a, b anschließenden Abschnitt der Steuerleiste 25, 26 ist eine Bohrung 30 a, b zur Aufnahme einer nicht dargestellten Befestigungsschraube angeordnet. Die Schaltfahne 27a, b, die Vertiefungsnut 28a, b und der Endlagenabschnitt 29a, b sind in Bewegungsrichtung des Hubzylinders 100 - gemäß Pfeil 31 in Fig. 1 io - hintereinander angeordnet. Die Länge der Schaltfahne 27a, b ist durch die in Bewegungsrichtung - gemäß Pfeil 31 - betrachtet, vordere Seitenfläche und durch die aufragende, vordere Nutseitenfläche und die Breite durch die quer zur Bewegungsrichtung - gemäß Pfeil 31 - betrachtet, gegenüberliegenden Seitenflächen der Steuerleiste 25, 26 begrenzt. Der Endlagenabschnitt 29a, b erstreckt sich als Fläche zwischen der in Bewegungsrichtung - gemäß Pfeil 31 -15 betracht, aufragenden hinteren Nutseitenfläche und der hinteren Seitenfläche der Steuerleiste 25, 26 sowie zwischen den quer zur Bewegungsrichtung - gemäß Pfeil 31 - gegenüberliegenden Seitenflächen der Steuerieiste 25, 26. Die gezeigte Ausbildung der Steuerleiste 25, 26 ist lediglich prinzipieller Art. Bei der Ausbildung der Steuerleisten 25, 26 kommt es darauf an, dass in Bewegungsrichtung des Hubzylinders 100 - gemäß Pfeil 31 - hintereinander versetzt zwei 20 Steuerkanten 32a, b, 33a, b vorgesehen sind, an denen jeweils ein Messsignal S1f S2 ausgelöst wird, wenn die Steuerkante 32a, b, 33a, b in den Wirkbereich des betreffenden Sensors 119, 120 eintritt, wie dies noch genauer beschrieben wird. Überdies weist die Steuerleiste 25, 26 eine dritte Steuerkante 34a, b auf, die zwischen der ersten und zweiten Steuerkante 32a, b, 33a, b liegt. Über die zweite Steuerkante 33a, b wird ein Startsignal Sstart ausgelöst, wenn die 25 Steuerkante 33a, b aus dem Wirkbereich des betreffenden Sensors 119, 120 austritt, wie dies noch genauer beschrieben wird.

Die gezeigte Anordnung der Steuerleisten 25, 26 ist nur prinzipieller Art. Genauso gut könnten auch Schaltfahnen 27a, b verwendet werden, die durch einen prismatischen Block gebildet 30 sind, oder werden Reed-Schalter eingesetzt, also Sensoren, mit denen die Endlagen des Bauteils ohne Schaltfahnen 27a, b überwacht wird. Wesentlich ist, dass über die in den Endlagen angeordneten Sensoren 119, 120 eine tatsächliche Bewegungszeit tBist des zwischen den Endlagen bewegten Bauteils exakt erfasst wird. 35 Fig. 3 zeigt das prinzipielle Zeitdiagramm für den Antrieb 100. Dabei sind die Signalfolgen SEi und SE2 der beiden Sensoren 119,120 sowie die Schaltstellung SSch des Schaltventils 109 über die Zeit von drei Bewegungsphasen des zwischen den Endlagen beweglichen Bauteils dargestellt. Nach dem gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht die erste und dritte Bewegungsphase einer Ausfahrbewegung - gemäß Pfeil 31 - des Hubzylinders 101 und die zweite ßewegungs-40 phase einer Einfahrbewegung - gemäß Pfeil 31' - des Hubzylinders 101.

Zum Startzeitpunkt TStart wird vorerst über eine übergeordnete Steuerung (nicht dargestellt) der elektronischen Steuereinrichtung 116 ein Startsignal übermittelt, wie in den Fig. 1 und 2 durch den Pfeil 50 angedeutet, und danach von der Steuereinrichtung 116 an den linken Steuermag-45 net 110 ein erstes Steuersignal abgegeben, wodurch der Steuermagnet 110 bestromt und das Schaltventil 109 in die Betätigungsstellung (A) umgeschalten und der bewegbare Bauteil -gemäß gezeigter Ausführung der Hubzylinder 101 - aus seiner Ausgangslage in Richtung des Pfeils 31 von rechts nach links verstellt wird. Befindet sich nun das Schaltventil 109 in der in Fig. 1 gezeigten Betätigungsstellung (A) ist die Druckleitung 113 geöffnet, sodass die Druck-50 kammer 107 des Antriebs 100 mit der Druckversorgungseinheit 114 verbunden und mit Systemdruck beaufschlagt wird, während die Druckkammer 108 über die Druckleitung 115 mit einer Entlüftungsleitung 125 am Schaltventil 109 verbunden ist, sodass das in der Druckkammer 108 befindliche Druckmittel ungehindert in die Atmosphäre entweichen kann. 55 Durch Aktivierung des Schaltventils 109 wird die erste Bewegungsphase eingeleitet, wie dies im 7 AT 501 936 B1

Nachfolgenden näher beschrieben wird. Zweckmäßig wird mit der Aktivierung des ersten Schaltventils 109 von der Steuereinrichtung 116 an die übergeordnete Steuerung ein Bestätigungssignal übermittelt, wie dies durch den Pfeil 52 angedeutet ist. Mit diesem Vorgehen wird ein ordnungsgemäßer Betrieb bestätigt.

Mit Beginn der Bewegung des Bauteils aus seiner Ausgangstage bzw. rechten Endlage zum Startzeitpunkt Tstart wird die Steuerleiste 26 am ortsfesten Sensor 120 vorbeibewegt und in diesem der in Fig. 3 gezeigte Signalverlauf ausgelöst. Liegt zum Startzeitpunkt TStart der Endlagenabschnitt 29b der Steuerleiste 26 dem Wirkbereich des Sensors 120 gegenüber, gibt der Sensor 120 an die Steuereinrichtung 116 ein Bestätigungssignal SB ab. Das Bestätigungssignal SB wird noch zum Zeitpunkt des Stillstandes des Bauteils erfasst. Mit dem Bestätigungssignal SB wird der Steuereinrichtung 116 signalisiert, dass sich der Bauteil zum Startzeitpunkt Tstart sicher in seiner Ausgangslage befindet und die erste Bewegungsphase eingeleitet werden kann. Durch diese Maßnahme wird eine hohe Funktionssicherheit des Antriebs 100 ermöglicht. Sollte das Bestätigungssignal SB zum Startzeitpunkt T$tart noch nicht an der Steuereinrichtung 116 abgegeben worden sein, wird an einer Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 131 der Steuereinrichtung 116 und/oder an der übergeordneten Steuerung eine Fehlermeldung in Form eines optischen und/oder akustischen Signals ausgegeben.

Nach dem Bewegungsbeginn des Bauteils verlässt der Endlagenabschnitt 29b den Wirkbereich des in der Start-Endlage angeordneten Sensors 120 und wird an der Steuerkante 33b zum Zeitpunkt T0 ein Startsignal Sstart ausgelöst und an die Steuereinrichtung 116 übermittelt.

Der in der anzufahrenden Ziel-Endlage angeordnete Sensor 119 wird von der an diesen vorbeibewegten Steuerleiste 25 geschalten. Tritt die Schaltfahne 27a mit ihrer Steuerkante 32a in den Wirkbereich des ortsfesten Sensors 119 ein, löst diese ein erstes Messsignal Si zum Zeitpunkt Ti aus, welches über die Signalleitung 117 an die Steuereinrichtung 116 weitergegeben wird. Zu einem späteren, in der Bewegungsphase liegenden Zeitpunkt T2 kommt der Endlagenabschnitt 29a mit seiner Steuerkante 33a in den Wirkbereich des Sensors 119 und löst ein zweites Messsignal S2 im Sensor 119 aus, welches ebenfalls über die Signalleitung 117 an die Steuereinrichtung 117 übermittelt wird. Mit dem Zeitpunkt T2 ist das Bewegungsende erreicht. Wie in der Fig. 3 ersichtlich, werden die steigenden Signalflanken der Signalverläufe SEi, SE2 als Messsignale S1( S2 ausgewertet. Dies ist von Vorteil, da nun unabhängig vom Vertikalabstand zwischen Steuerkante 32a, b, 33a, b und Sensor 119, 120 stets dieselbe Zeitspanne ti gemessen wird und eine unkomplizierte Montage der Sensoren 119, 120 am Antrieb 100 möglich ist. Das durch die Steuerkante 34a der Schaltfahne 27a am Sensor 119 ausgelöste Messsignal, wird zwar als fallende Signalflanke erfasst, jedoch nicht ausgewertet. Die Steuereinrichtung 116 ermittelt aus der Zeitdifferenz zwischen den Messsignalen S1f S2 eine Zeitspanne ti.

Die eingetragene Zeitspanne U wird zum Zeitpunkt T2 ausgelöst und endet zu einem späteren Zeitpunkt, in welchem sichergestellt ist, dass sämtliche Rechenoperationen einer Reglereinheit 127 abgeschlossen sind und eine Regelabweichung bzw. Stellgröße für die nächste Bewegungsphase in dieselbe Bewegungsrichtung zur Verfügung stehen. Diese Zeitspanne U kann beispielsweise fest vorgegeben werden und ist in einem Speicher 129 ablegt. Nach Abschluss der Berechnungen der Regelabweichungen generiert die Steuereinrichtung 116 ein Freigabesignal, mit welchem, die zweite Bewegungsphase des Bauteils von der Steuereinrichtung 116 oder übergeordneten Steuerung gestartet werden kann. Diese Ausführung kommt zur Anwendung, wenn aufgrund des Bewegungsablaufs des Antriebs 100 bekannt ist, dass zwischen der ersten und zweiten Bewegungsphase des Antriebs 100 der Bauteil in der jeweiligen Endlage für eine bestimmte Zeit verharrt, innerhalb welcher die Berechnungen der Regelabweichungen und aller anderen mathematischer Funktionen abgeschlossen werden können. Diese Anwendung entspricht dem üblichen Gebrauch des erfmdungsgemäßen Antriebs 100 als Achse eines Meh-rachs-Handhabungssystems, wonach die Rechnerleistung der Steuereinrichtung 116 niedriger ausgelegt werden kann. 8 AT 501 936 B1

Genauso gut ist es aber auch möglich, dass ein leistungsfähiger Mikroprozessor verwendet wird, der innerhalb der zweiten Bewegungsphase die Berechnungen der Regelabweichungen und aller anderen mathematischer Funktionen aus der ersten Bewegungsphase ausführt, so-dass die entsprechende Stellgröße und sonstigen Rechenergebnisse noch vor Beginn der 5 dritten Bewegungsphase zur Verfügung stehen. Diese Ausführung kommt zur Anwendung, wenn eine alternierende Bewegung des Bauteils erforderlich ist und die Verweilzeit desselben in seinen Endlagen möglichst niedrig sein soll.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird noch vor dem eigentlichen Bewegungsstart des io Bauteils zum Startzeitpunkt Tstan von der Steuereinrichtung 116 oder der übergeordneten Steuerung (nicht dargestellt) ein Sollwert für die Bewegungszeit tBsoii des Bauteils zwischen den Endlagen jeder Bewegungsphase statisch vorgegeben oder dynamisch festgelegt. Der statisch vorgegebene Sollwert tBsoii wird beispielsweise mathematisch oder empirisch ermittelt und in einem Speicher 129 der Steuereinrichtung 116 abgelegt. Anderseits kann der Sollwert tBs0n 15 auch dynamisch festgelegt werden. Mit anderen Worten, wird beispielsweise der Sollwert tesoii laufend an einen Maschinentakt einer mit dem Antrieb 100 zusammenwirkenden Maschinenanlage angepasst und in den Speicher 129 laufend eingelesen. Aus dem Sollwert für die Bewegungszeit tesoii wird von der Steuereinrichtung 116 ein theoretischer Startzeitpunkt Τ8ί3η (Bewegungsstart) festgelegt oder berechnet und ein theoretischer Endzeitpunkt TTe (theoretisches 20 Bewegungsende) berechnet. Über die Sensoren 119, 120 wird nun in der ersten Bewegungsphase die tatsächliche Bewegungszeit der Stellbewegung des Bauteils zwischen den Endlagen als Istwert teist erfasst. Der erfasste Istwert tBist wird der elektronischen Steuereinrichtung 116 zugeführt, worauf von einer 25 diese aufweisenden Reglereinheit 127 zwischen der ermittelten Bewegungszeit tBtet und der festgelegten Bewegungszeit tBSOii ein Soll-Ist-Vergleich durchgeführt wird, wie aus Fig. 4 ersichtlich.

Wird eine Regelabweichung (e) aus der Differenz zwischen der für die erste Bewegungsphase 30 vorgegebenen Soll-Bewegungszeit tBSoii und der aus der ersten Bewegungsphase ermittelten Ist-Bewegungszeit tBist errechnet, so wird von einem Regler 128 nach einem Regelgesetz wenigstens eine Stellgröße zur Steuerung des Schaltventils 109 gebildet. Die Stellgröße ward vorübergehend im Speicher 129 abgelegt. Die Reglereinheit 127 weist hierzu einen Rechnerbaustein 130, insbesondere einen Mikroprozessor, auf. 35

Wird die dritte Bewegungsphase gestartet, so wird die von der ersten Bewegungsphase berechnete Stellgröße aus dem Speicher 129 ausgelesen und entsprechend der Stellgröße wenigstens einer der zwei zeitlich aufeinander folgenden Umschaltzeitpunkte TUZi, TUZ2 eingestellt, sodass die Regelabweichung (e) in der dritten Bewegungsphase korrigiert ist. 40

Der erste Umschaltzeitpunkt Tuzi entspricht dem von der Steuereinrichtung 116 oder der übergeordneten Steuerung festgelegten Startzeitpunkt Tstart, in welchem das Schaltventil 109 von einem ersten Steuersignal der Steuereinrichtung 116 oder der übergeordneten Steuerung und Bestromen des linken Steuermagneten 110 von der Mittelstellung (Ruhestellung) in die Betäti-45 gungsstellung (A) aktiviert wird. In der Betätigungsstellung (A) wird die Druckkammer 107 mit Systemdruck beaufschlagt, sodass der Bauteil in Richtung auf die linke Endlagen bewegt wird. Mit der Einstellung wenigstens eines der Umschaltzeitpunkte TUZi, TUZ2 wird eine Steuerungsdauer tSD eines Startimpulses verändert. Es erweist sich von Vorteil, wenn der erste Umschaltzeitpunkt Tuzi bezüglich der Zeitachse unverändert bleibt und die Steuerungsdauer tSD des so Startimpulses durch Änderung des zweiten Umschaltzeitpunktes Tuz2 eingestellt wird. Der Startimpuls ist durch die steigende Flanke im ersten Umschaltzeitpunkt Tuzi und die fallende Flanke im zweiten Umschaltzeitpunkt TUZ2 vorgegeben. Die Druckkammer 107 ist über die Steuerungsdauer tso mit Systemdruck beaufschlagt, sodass der Bauteil aus dem Stillstand in der Ausgangslage bzw. rechten Endlage auf eine Sollgeschwindigkeit vSoii beschleunigt und in Bewe-55 gungsrichtung - gemäß Pfeil 31 - auf seine linke Endlage zubewegt wird. Im zweiten Umschalt- g ΑΤ 501 936 B1

Zeitpunkt TUZ2 wird von der Steuereinrichtung 116 oder der übergeordneten Steuerung neuerlich an den linken Steuermagneten 110 ein zweites Steuersignal abgegeben, mit welchem der linke Steuermagnet 110 deaktiviert und das Schaltventil 109 aus der Betätigungsstellung (A) in die Mittelstellung (Ruhestellung) verstellt wird. In der Mittelstellung ist die Druckkammer 107 mit 5 dem Rücklaufanschluss des Schaltventils 109 verbunden und wird hierdurch die ursprünglich druckbeaufschlagte Druckkammer 107 entlüftet.

Auf den Startimpuls folgen innerhalb einer Zeitspanne tGB mehrere Schaltimpulse kurzer Dauer tscH. durch welche das Schaltventil 109 von der Steuereinrichtung 116 oder der übergeordneten io Steuerung in um Impulspausen aufeinander folgenden Intervallen zwischen der Mittelstellung (B) und der Betätigungsstellung (A) betätigt wird. Mit anderen Worten, wird das Schaltventil 109 über die Zeitspanne tGB gepulst angesteuert und die Druckkammer 107 über die Dauer tscH eines jeden Schaltimpulses mit Systemdruck beaufschlagt. Die Impulspausen sind in der Fig. 3 als Zeitspannen tP eingetragen, innerhalb welcher das Schaltventil 109 in der Mittelstellung (B) 15 verharrt und die Druckkammer 107 über die Zeitspannen tP einer jeden Impulspause drucklos ist und der Bauteil alleinig auf Grund seiner Massenträgheit antriebslos in Bewegungsrichtung - gemäß Pfeil 31 - weiter bewegt. Folgt auf die Impulspause ein Schaltimpuls wird die Druckkammer 107 über die Zeitspannen tSCH mit Systemdruck beaufschlagt und der Bauteil wiederum über die Dauer tscH beschleunigt. 20

Wie in Fig. 3 eingetragen, wird innerhalb der Zeitspanne tcB der gepulsten Betätigung des Schaltventils 109, der linke Steuermagnet 110 von der Steuereinrichtung 116 oder der übergeordneten Steuerung über Steuersignale zu den Umschaltzeitpunkten Tuz3 ... Tuzn mehrmals angesteuert. Im Umschaltzeitpunkt TUZ3 erhält der linke Steuermagnet 110 ein drittes Steuersig-25 nal, mit welchem das Schaltventil 109 von seiner ursprünglichen Mittelstellung (B) wieder in die Betätigungsstellung (A) betätigt und die Druckkammer 107 beaufschlagt wird. Im Umschaltzeitpunkt Tuzn erhält der linke Steuermagnet 110 innerhalb der Zeitspanne tce ein n-tes Steuersignal, mit welchem das Schaltventil 109 von seiner ursprünglichen Betätigungsstellung (A) wieder in die Mittelstellung (B) betätigt und die Druckkammer 107 entlüftet wird. Die Dauer der gepuls-30 ten Betätigung des Schaltventils 109 ergibt sich aus der Zeitspanne tGe zwischen dem zweiten Steuer- bzw. Schaltsignal im zweiten Umschaltzeitpunkt Tuz2 und dem Steuer- bzw. Schaltsignal zum n-ten Umschaltzeitpunkt Tuzn· Am Ende der Zeitspanne tGB ist der theoretische Endzeitpunkt TTe erreicht. Der Umschaltzeitpunkt Tuzn entspricht dem berechneten Endzeitpunkt TTE, zu welchem der Bauteil seine Endlage erreicht haben soll. 35

Nach Fig. 3 wird allerdings in der ersten Bewegungsphase die linke Endlage nicht innerhalb der Soll-Bewegungszeit tBsoii erreicht, sondern erst zu einem späteren, über den anzufahrenden Sensoren 119 ermittelten Endzeitpunkt TEe (entspricht T2), der nach dem theoretischen Endzeitpunkt TTE liegt. Dieser Umstand kann bei veränderten Betriebs- und Umgebungsbedingun-40 gen, beispielsweise werden durch die zusätzliche Beladung des Antriebs die Reibungsverhältnisse verändert, eintreten. Basierend auf der Zeitdifferenz At zwischen theoretischem Endzeitpunkt TTE und ermitteltem Endzeitpunkt TEe> wird nun die Regelabweichung (e) berechnet und die wenigstens eine Stellgröße zur Einstellung wenigstens eines Umschaltzeitpunktes Tuzi, TU22 bzw. die Steuerungsdauer tSD des Startimpulses gebildet, die dem Schaltventil 109 in der dritten 45 Bewegungsphase aufgeschaltet wird. Nachdem die Steuerungsdauer tsD des Startimpulses geändert wird, wird von der elektronischen Reglereinheit 127, insbesondere dem Rechnerbaustein 130 der Steuereinrichtung 116 auch die Impulspause tP zwischen zwei aufeinander folgenden Schaltimpulsen innerhalb der Zeitspanne tGB berechnet. Diese Schaltimpulse folgen auf die Impulspausen, die durch die Zeitdifferenz zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden so Steuersignalen zu den Umschaltzeitpunkten Tuz2. TUZ3 bis Tuzn festgelegt sind. Die Dauer tscH der dem Schaltventil 109 aufgeprägten Schaltimpulse wird abhängig vom Antriebstyp vorzugsweise unveränderbar vorgegeben und ist im Speicher 129 abgelegt. Ebenso wird die Anzahl der Schaltimpulse innerhalb der Zeitspanne t<sB abhängig vom Antriebstyp gewählt und im Speicher 129 abgelegt. Genauso gut ist es aber auch möglich, dass vor der Inbetriebnahme des Antriebs 55 100 über eine Eingabevorrichtung 131, insbesondere einen Rechner (PC), oder die übergeord- 10 AT 501 936 B1 nete Steuerung der Steuereinrichtung 116 die Dauer tScH und die Anzahl der Schaltimpulse vom Monteur eingegeben wird. In den Fig. 1 und 2 weist die Steuereinrichtung 116 die Eingabevorrichtung 131 auf. 5 In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Anzahl der Schaltimpulse durch das geplante Einsatzgebiet maßgeblich bestimmt ist. Muss beispielsweise eine möglichst schwingungsfreie Positionierung des Bauteils in der Endlage oder eine möglichst ruckfreie Verstellung des Bauteils zwischen den Endlagen sichergestellt werden, wird die Dauer tscH kleiner und/oder die Anzahl an Schaltimpulsen höher gewählt. Mit zunehmender Anzahl an Schaltimpulsen werden die io Schwankungen der Bewegungsgeschwindigkeit des Bauteils minimiert. Ebenso muss die Dauer tscH und/oder die Anzahl an Schaltimpulsen an den Verstellweg des Bauteils angepasst werden. Hierzu kann die Reglereinheit 127 auch einen dynamischen Lernmodus (adaptive Regelung) zur Einstellung der Dauer tscH und/oder der Anzahl der Schaltimpulse aufweisen. Der Bauteil wird vorerst zwischen den Endlagen anhand von Grundeinstellungen für die Dauer tscH 15 und/oder die Anzahl der Schaltimpulse geregelt verfahren und währenddessen die an diesem angeregten Schwingungen sensorisch erfasst. Überschreiten die Schwingungen einen Grenzwert, werden die Dauer tscH und/oder die Anzahl der Schaltimpulse automatisch adaptiert, bis die Schwingungen in einem zulässigen Bereich liegen und ein optimales Fahrverhalten des Bauteils erreicht ist. Auch im laufenden Betrieb kann eine automatische Adaption beibehalten 20 werden, das heisst, Änderungen von Gleiteigenschaften, Massen, Alterungserscheinungen, Aufprallenergie in der Endlage und dgl. können laufend adaptiert werden, um durch Veränderung der Dauer und/oder der Anzahl der Schaltimpulse kompensiert zu werden.

Somit kann vom Rechnerbaustein 130 der Reglereinheit 127 nach einem im Speicher 129 25 abgelegten und nachfolgend beschriebenen Rechenalgorithmus, die Zeitspanne tP jeder Impulspause berechnet werden. r i_ tBsoii -tSD - (Anzahl der Schaltimpulse *tSCH) p mS Anzahl der Schaltimpulse 30

Unterschiedliche Geschwindigkeitsverläufe des Bauteils sind in Fig. 5 dargestellt. Liegt eine lange Steuerungsdauer tSD vor, ergibt sich der in vollen Linien eingetragene Geschwindigkeitsverlauf, während sich für eine kurze Steuerungsdauer tSD der in strichlierte Linien eingetragene Geschwindigkeitsverlauf ergibt. Wie daraus ersichtlich, erreicht der Bauteil in einer Zeitspanne 35 über die Steuerungsdauer tSD seine maximale Sollgeschwindigkeit vSoii· Ab dem zweiten Umschaltzeitpunkte Tuz2 innerhalb der Zeitspanne tce, verliert der Bauteil zunehmend an Bewegungsgeschwindigkeit, sodass dieser mit gegenüber die maximale Sollgeschwindigkeit vSon verringerter Bewegungsgeschwindigkeit gegen die Endlage verfahren wird. 40 Der Geschwindigkeitsabfall Δν variiert abhängig von der Steuerungsdauer tSD des Startimpulses. Tritt eine hohe Regelabweichung (e) ein, daher ist die erfasste Bewegungszeit tBist höher als die festgelegte Bewegungszeit tBsoii. wird auch die Steuerungsdauer tSD des Startimpulses erhöht und dadurch der Bauteil in der ersten Zeitspanne auf eine hohe Bewegungsgeschwindigkeit beschleunigt. Demnach wird mit zunehmender Erhöhung der Steuerungsdauer tsD des 45 Startimpulses die Dauer tP einer jeden Impulspause gleichmäßig verringert, also der Bauteil über kürzer Intervalle antriebslos bewegt, wie dies in festen Linien eingetragen ist. Wird hingegen die Steuerungsdauer tSD des Startimpulses verringert, so wird die Dauer tP einer jeden Impuispause gleichmäßig erhöht, also der Bauteil über längere Intervalle antriebslos bewegt, wie dies in strichlierte Linien eingetragen ist. 50

Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich die Erkenntnis zu nutze, dass die Umgebungsbedingungen, insbesondere die Reibung, oder Alterungserscheinungen während der antriebslosen Bewegung des Bauteils eine gezielte Abbremsung des Bauteils auf seinem Verstellweg, beispielsweise von der rechten Endlage in die Endlage bewirken, sodass der Bauteil sanft 55 gegen die Endlage fährt. 1 1 AT 501 936 B1

Ist der Geschwindigkeitsabfall Av zu hoch, steigt die Zeitdifferenz At an. Um eine unnötig hohe Anhebung der Zeitdifferenz At und somit der Bewegungszeit des Bauteils auf seiner Verstellbewegung zwischen den Endlagen zu verhindern, wird zum theoretischen Bewegungsende im Endzeitpunkt TTE von einer Überwachungseinrichtung 132 der Steuereinrichtung 116 ein Überwachungssignal Sq ausgelöst, mit welchem eine erste Zeitspanne vorgegeben wird. Ist diese Zeitspanne abgelaufen und befindet sich der Bauteil noch nicht in seiner geplanten Endlage, die vom Sensor 119 überwacht wird, wird von der Steuereinrichtung 116 dem Schaltventil 109 zu einem Umschaltzeitpunkt Tuza ein Nachschaltsignal SNs aufgeschaltet und die Druckkammer 107 über eine Zeitspanne tA mit Systemdruck angesteuert, sodass der Bauteil in Bewegungsrichtung - gemäß Pfeil 31 - in Richtung auf seine Endlage bewegt, gegen diese angedrückt sowie in dieser mit einer Haltekraft positioniert gehalten wird. Die Zeitspanne tA resultiert aus der Zeitdifferenz zwischen dem Umschaltzeitpunkt TUZA der ersten Bewegungsphase und dem ersten Umschaltzeitpunkt Tuzi bzw. dem Startzeitpunkt Tstart der zweiten Bewegungsphase in gegenläufiger Bewegungsrichtung - gemäß Pfeil 31'. Das Nachschaltsignal SNS entspricht demnach einem Nachschaltimpuls. Befindet sich nun der Bauteil tatsächlich in seiner Endlage, wird über die Steuerkante 33a am in der anzufahrenden Endlage angeordneten Sensor 119 zum Zeitpunkt TEE bzw. T2 (nicht eingetragen) das Signal S2 ausgelöst, wie oben beschrieben.

Weiters ist es möglich, dass von der Steuereinrichtung 116 oder der übergeordneten Steuerung eine zweite Zeitspanne tF aus der Zeitdifferenz zwischen dem ersten Messsignal Si und dem letzten Umschaltzeitpunkt Tuzn, daher wenn das Schaltventil 109 aus seiner Betätigungsstellung A in die Ruhestellung B umgestaltet wird, ausgewertet wird. Übersteigt die erste Zeitspanne die zweite Zeitspanne (tF), so wird von der Überwachungseinrichtung 132 das Nachschaltsignal SNS noch vor dem Ende der ersten Zeitspanne erzeugt und dem Schaltventil 109 aufgeschaltet, sodass der Bauteil frühzeitig in Bewegungsrichtung - gemäß Pfeil 31 - mit Systemdruck beaufschlagt wird. Dadurch kann die tatsächliche Bewegungszeit verkürzt werden, wenn die Soll-Bewegungszeit Tssoii von der Ist-Bewegungszeit TBist abweicht.

Wie Fig. 3 in der dritten Bewegungsphase zeigt, wird die Regelabweichung (e) zwischen der Soll-Bewegungszeit TBSoii und Ist-Bewegungszeit TBist ausgeregelt, indem die Steuerungsdauer tSD des Startimpulses und die Zeitspannen tP der Impulspausen so eingestellt werden, dass die Ist-Bewegungszeit TBist der Soll-Bewegungszeit TBson entspricht und der Bauteil innerhalb der vorgegebenen Soll-Bewegungszeit TBson die linke Endlage erreicht. Die Steuerungsdauer tSo des Startimpulses wird verlängert und die Zeitspannen tP verkürzt. Hat der Bauteil seine Endlage erreicht, wird am Sensor 119 ein Signal S2 ausgelöst und dieses der Steuereinrichtung 116 zugeführt, worauf von dieser dem Schaltventil 109 zu einem Umschaltzeitpunkt Tuza ein Nachschaltsignal SNS aufgeschaltet und die Druckkammer 107 über eine Zeitspanne tA mit Systemdruck angesteuert, sodass der Bauteil im wesentlichen nur noch gegen die Endlage angedrückt sowie in dieser mit einer Haltekraft positioniert gehalten wird. Da in der dritten Bewegungsphase keine Regelabweichung vorliegt, bleibt die Einstellung der Steuerungsdauer tsD des Startimpulses und der Zeitspannen tP der Impulspausen solange für alle nachfolgenden Bewegungsphasen in dieselbe Bewegungsrichtung erhalten, bis durch veränderte Reibungsverhältnisse wiederum eine Regelabweichung (e) berechnet wird.

Auch ist von Vorteil, wenn die Schaltimpulse über die Zeitspanne tGB regelmäßig aufgeteilt sind und der letzte Schaltimpuls dem Schaltventil 109 erst kurz bevor der Bauteil seine Endlage erreicht, aufgeschaltet wird. Der Bauteil läuft gegen die Endlage auf, noch bevor er seine maximale Geschwindigkeit erreicht hat, wie in Fig. 5 in strichpunktierter Linie eingetragen. Somit entspricht die Geschwindigkeit, die dem Bauteil über den letzten Schaltimpuls zum Umschaltzeitpunkt Tuzn aufgeprägt wird, nur einem Bruchteil der Geschwindigkeit, die dem Bauteil jeweils über die vorangegangenen Schaltimpulse zu den betreffenden Umschaltzeitpunkten aufgeprägt wird, sodass die Endlage besonders sanft angefahren wird. Zweckmäßiger Weise wird die Steuerungsdauer tSo und die Zeitspanne tce bzw. die Zeitspanne tP der Impulspausen so auf die Soll-Bewegungszeit aufgeteilt, dass der Umschaltzeitpunkt TUZn mit dem Umschaltzeitpunkt Tuza zusammenfällt. Dadurch läuft der letzte Schaltimpuls unmittelbar auf den Nachschaltimpuls über 12 AT 501 936 B1 und wird der Bauteil bereits über den letzten Schaltimpuls gegen die Endlage gefahren und gegen diesen mit einer Haltekraft angedrückt, die durch Aufschalten des Nachschaltimpulses über die Zeitspanne tA aufrecht erhalten wird, wie dies in der dritten Bewegungsphase eingetragen ist. 5

Da der Bauteil zum theoretischen Endzeitpunkt TTe die über den Sensor 119 überwachte Endlage erreicht hat, wird von der Steuereinrichtung 116 kein Überwachungssignal So ausgelost. Das Nachschaltsignal SNS wird nachdem der Bauteil die Endlage erreicht hat, durch Ansprechen des Sensors 119 ausgelöst und der Steuereinrichtung 116 zugeführt. 10

Es versteht sich, dass bei umgekehrter Bewegungsrichtung - gemäß Pfeil 31' - eine entsprechend umgekehrte Ansteuerung des Schaltventils 109 erfolgt, wie in Fig. 3 für die zweite Bewegungsphase eingetragen, wobei die entsprechenden Messsignale S^ S2 vom Sensor 120, das Bestätigungssignal SB und Startsignal SStan vom Sensor 119 ausgelöst werden. Das Schaltventil 15 109 erhält zum Zeitpunkt Tstart das erste Steuersignal für den Beginn der Bewegung des Bau teils von seiner linken Endlage in die rechte Endlage wiederum von der Steuereinrichtung 116 oder der übergeordneten Steuerung. Dabei wird von der übergeordneten Steuerung oder Steuereinrichtung 116 der rechte Steuermagnet 110 mit dem ersten Steuersignal angesteuert und in den unbestromtem Zustand verbracht, sodass das Schaltventil 109 zum Startzeitpunkt Tstart der 20 zweiten Bewegungsphase aus der Ruhestellung in die in Fig. 2 eingetragene Betätigungsstellung (C) geschalten wird, in welcher die Druckkammer 108 mit der Druckversorgungseinheit 114 verbunden und mit Systemdruck beaufschlagt ist, während die Druckkammer 107 über die Druckleitung 113 mit einer Entlüftungsleitung 125 verbunden ist. Auch für diese Bewegungsrichtung, wird bei einer Regelabweichung (e) in der zweiten Bewegungsphase von der Steuerein-25 richtung 116 die Steuerungsdauer tSD des Startimpulses und die Zeitspannen tP der Impulspausen berechnet und in der vierten Bewegungsphase vorzugsweise der zweite Umschaltzeitpunkt TUZ2 des Schaltventils 109 entsprechend eingestellt.

Natürlich besteht auch bei dieser Ausführung die Möglichkeit, dass die Druckkammern 107,108 30 jeweils über ein Schaltventil 133, 134 angesteuert werden, wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Diese Schaltventile 133, 134 sind vorzugsweise durch 3/2-Wegeventile gebildet. Die Druckkammern 8, 9 sind nach dieser Ausführung über zwei getrennte Schaltventile 133, 134 wechselweise beaufschlagbar. Die Schaltventile 133, 134 weisen jeweils einen elektromagnetischen Steuermagnet 110 auf, der über entsprechende Steuerleitungen 111, 112 mit der elektroni-35 sehen Steuereinrichtung 116 verbunden ist, die ihrerseits die Schaltventile 133, 134 zwischen einer Ruhestellung in unbestromtem Zustand der Steuermagnete 110 und Betätigungsstellung in bestromtem Zustand der Steuermagnete 110 umschaltet.

Die elektronische Steuereinrichtung 116 ist vorzugsweise über ein adressbasierendes Netz-40 werk, insbesondere ein Bussystem, mit einer übergeordneten Steuerung verbunden oder durch die übergeordnete Steuerung gebildet. Die Ansteuerung der Steuermagnete 110 erfolgt hierbei über die elektrischen Steuersignale der Steuereinrichtung 116, durch welche die Schaltventile 133, 134 betätigt werden, wie dies in der Fig. 8 aus dem Signalverlauf für die Schaltstellung Sscm. SSch2 der Schaltventile 133,134 ersichtlich ist. 45

Die linke Druckkammer 107 ist über die erste Druckleitung 113 mit dem ersten Schaltventil 133 und die rechte Druckkammer 108 über die zweite Druckleitung 115 mit dem zweiten Schaltventil 134 verbunden. Die Schaltventile 133, 134 sind ihrerseits über einen entsprechenden Druckversorgungsanschluss an die Druckversorgungseinheit 114, beispielsweise eine pneumatische so oder hydraulische Druckquelle, angeschlossen, durch welche die Druckkammern 107, 108 wechselweise mit Systemdruck, beispielsweise 6 bar beaufschlagt werden.

In den Fig. 9 und 10 ist eine weitere Ausführungsvariante eines fluidisch betätigten Antriebs 100' gezeigt, der relativ zueinander verstellbare Bauteile umfasst, wovon der bewegliche Bauteil 55 über einen Stellantrieb 40' entlang einer Führungsvorrichtung 41' zwischen einer rechten End- 1 3 AT 501 936 B1 läge, wie in Fig. 9 dargestellt, und einer linken Endlage, wie in Fig. 10 dargestellt, verstellbar ist. Der bewegliche Bauteil ist durch einen Führungsschlitten 42' und die Führungsvorrichtung 41' durch eine am feststehenden Bauteil befestigte Linearführung gebildet, wobei der Führungsschlitten 42' an der Linearführung gelagert ist. Der feststehende Bauteil ist durch einen Rahmen 43' gebildet, an welchem in Bewegungsrichtung - gemäß Pfeil 31 - des verstellbaren Bauteils einander gegenüberliegend Festanschläge 44' angeordnet sind, durch die die Endlagen festgelegt sind. Die Festanschläge 44’ sind beispielsweise durch eine Schrauben-Gewinde-Anordnung gebildet und begrenzen den maximalen Verstellweg des beweglichen Bauteils zwischen den Endlagen.

Wie in diesen Fig. weiters ersichtlich, sind am Rahmen 43’ in den Endlagen einander gegenüberliegend Stoßdämpfer 45' angeordnet. Diese mechanischen Stoßdämpfer 45', sofern überhaupt welche eingesetzt werden, erfüllen vonwiegend die Aufgabe, in der Inbetriebnahme des Antriebs 100' die Stoßbelastung auf den Rahmen 43' zu reduzieren oder im Betrieb durch unvorhergesehene Störungen eine Beschädigung des Antriebs 100' zu verhindern.

Der Stellantrieb 40' ist durch eine Fluidzylinder gebildet, wie dieser in den Fig. 1 und 2 beschrieben wurde, und über eine Befestigungsvorrichtung 46 mit dem Zylindergehäuse am Rahmen 43' befestigt. Die Kolbenstange 105' des Stellantriebs 40' ist übereine weitere Befestigungsvorrichtung 47' mit dem Führungsschlitten 42' verbunden, sodass der Stellkolben 104' und der Führungsschlitten 42' bewegungsmäßig gekoppelt sind und die Ein- oder Ausfahrbewegung der Kolbenstange 105' auf den Führungsschlitten 42’ übertragen wird. Die Druckkammern 107', 108' des Stellantriebs 40' sind über die Druckleitungen 113, 115 mit den Schaltventilen 133, 134 verbunden. Die Schaltventile 133, 134 sind an die Druckversorgungseinheit 114 angeschlossen. Die Steuermagnete 110 der Schaltventile 133, 134 sind über die Steuerleitungen 111, 112 mit der elektronischen Steuereinrichtung 116 verbunden, die ihrerseits die Schaltventile 133, 134 ansteuert. Die in den Fig. eingetragenen Sensoren 119, 120 sind am Rahmen 43' des Antriebs 100' befestigt und über Signalleitungen 117, 118 mit der elektronischen Steuereinrichtung 116 verbunden.

Der Führungsschlitten 42' ist auf seiner den Sensoren 119, 120 zugewandten Seite in den in Bewegungsrichtung - gemäß Pfeil 31 - gegenüberliegenden Enden mit den Steuerleisten 25, 26 ausgestattet, wie diese in Fig. 1a ausführlich beschrieben sind.

Zum Startzeitpunkt Tstart wird über eine übergeordnete Steuerung (nicht dargestellt) der elektronischen Steuereinrichtung 13 ein Startsignal übermittelt, wie in den Fig. durch den Pfeil 50 angedeutet, wodurch das erste Schaltventil 133 über die Steuereinrichtung 116 durch Bestromen des Steuermagnetes 110 aktiviert und der bewegbare Bauteil - der Hubzylinder 101 nach Fig. 6 und der Führungsschlitten 42' nach Fig. 9 - aus seiner Ausgangslage in Richtung des Pfeils 31 von rechts nach links bzw. oben nach unten verstellt wird. Durch die Aktivierung wird das Schaltventil 133 in die in den Fig. 6; 9 dargestellte, betätigte Schaltstellung gebracht und öffnet damit die Druckleitung 113, sodass die Druckkammer 107; 108' des Antriebs 100' mit der Druckversorgungseinheit 114 verbunden und mit Systemdruck beaufschlagt wird. Das zweite Schaltventil 134 bleibt unbetätigt und ist die Druckkammer 108; 107' über die Druckleitung 115 mit einer Entlüftungsleitung 125 verbunden, sodass das in der Druckkammer 108; 107' befindliche Druckmittel bzw. Arbeitsmedium ungehindert in die Atmosphäre entweichen kann. Daher ist in der rechten Endlage des bewegbaren Bauteils die Druckkammer 108; 107' von der Druckversorgungseinheit 114 getrennt.

Die erfindungsgemäße Ansteuerung erfolgt dann auf die Weise, wie bereits in Fig. 3 ausführlich beschrieben und in der Fig. 8 dargestellt ist.

Es sei noch an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Steuerungsdauer tSD eines Startimpulses für die dritte Bewegungsphase noch in der ersten und/oder zweiten Bewegungsphase oder während der Verweilzeit des Bauteils in der Endlage berechnet wird. 14 AT 501 936 B1

Es sei auch noch darauf hingewiesen, dass der bewegliche Bauteil auch nur mit einer Steuerleiste versehen sein kann, die mit einem in der anzufahrenden Endlage angeordneten Sensor zusammenwirkt. Eine solche Ausführung wird in jenen Fällen verwirklicht, bei denen der Bauteil nur gegen eine der Endlagen sanft positioniert werden muss. 5

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus vom Antrieb 100', dieser bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden. io Bezugszeichen 25 Steuerleiste 106 Festlager 26 Steuerleiste 107 Druckkammer 27a Schaltfahne 107* Druckkammer 15 27b Schaltfahne 108 Druckkammer 28a Vertiefungsnut 108' Druckkammer 28b Vertiefungsnut 109 Schaltventil 110 Steuermagnet 29a Endlagenabschnitt 20 29b Endlagenabschnitt 111 Steuerleitung 30a Bohrung 112 Steuerleitung 30b Bohrung 113 Druckleitung 114 Druckversorgungseinheit 31 Bewegungsrichtung 115 Druckleitung 25 31' Bewegungsrichtung 32a Steuerkante 116 Steuereinrichtung 32b Steuerkante 117 Signalleitung 33a Steuerkante 118 Signalleitung 33b Steuerkante 119 Sensor 30 34a Steuerkante 120 Sensor 34b Steuerkante 125 Entlüftungsleitung 41' Führungsvorrichtung 42' Führungsschlitten 127 Reglereinheit 35 43' Rahmen 128 Regler 44· Festanschlag 129 Speicher 45’ Stoßdämpfer 130 Rechnerbaustein 46' Befestigungsvorrichtung 131 Ein- und/oder Ausgabevorrichtung 40 47' Befestigungsvorrichtung 132 Überwachungseinrichtung 48 Handhabungssystem 133 Schaltventil 50 Pfeil 134 Schaltventil 52 Peil 45 100 Antrieb 100' Antrieb 101 Hubzylinder 102 Stirnwand 103 Stirnwand 50 104 Stellkolben 104' Stellkolben 105 Kolbenstange 105' Kolbenstange 55

Claims (9)

1 5 AT 501 936 B1 Patentansprüche: 1. Verfahren zur Steuerung eines fluidisch betätigten Antriebs (100) mit relativ zueinander verstellbaren Bauteilen, insbesondere eines Hubzylinders (101) und eines Stellkolbens (104), bei dem von einer Steuereinrichtung (116) zumindest ein Schaltventil (109; 133, 134) während der Bewegung eines Bauteiles von der einen Endlage in die andere Endlage innerhalb einer Steuerungsdauer (tSD) zwischen zwei zeitlich aufeinander folgenden Umschaltzeitpunkten (TUZ1, TUZ2) derart betätigt wird, dass der Bauteil auf eine Sollgeschwindigkeit beschleunigt wird, und danach innerhalb einer Zeitspanne (tGB) gepulst betätigt wird, sodass der Bauteil eine Endlage sanft anfährt, dadurch gekennzeichnet, dass über die Steuereinrichtung (116) oder eine übergeordnete Steuerung ein Sollwert der Bewegungszeit (tßsoii) für die Bewegung des Bauteils von der einen Endlage in die andere Endlage festgelegt und während der Verstellbewegung des Bauteils von der einen Endlage in die andere Endlage über ausschließlich in den vom bewegbaren Bauteil anzufahrenden Endlagen angeordneten, ortsfesten Sensoren (119, 120) ein Istwert der Bewegungszeit (tB|St) erfasst wird und dass zum sanften Anfahren der Endlage von einer Reglereinheit (127) für eine vorangegangene Bewegungsphase aus einem Soll-Ist-Vergleich zwischen der festgelegten Bewegungszeit (tBSoii) und der ermittelten Bewegungszeit (tB|St) wenigstens ein Umschaltzeitpunkt (Tuzi, TUZ2) des Schaltventils (109; 133, 134) berechnet wird und sodann für die der vorangegangenen Bewegungsphase des Bauteils in dieselbe Bewegungsrichtung (31, 31') nachfolgende Bewegungsphase die Steuerungsdauer (tSD) durch Änderung des Umschaltzeitpunktes (Tuzi. TUZ2) eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (109; 133, 134) über die Steuereinrichtung (116) oder die übergeordnete Steuerung innerhalb der Zeitspanne (tGB) durch mehrere zeitlich aufeinander folgende Schaltimpulse kurzer Dauer (tscH) geschaltet wird, durch welche eine den Bauteil ansteuernde Druckkammer (107, 108) des Antriebs (100) in aufeinanderfolgenden Intervallen, zwischen denen Impulspausen liegen, mit Systemdruck beaufschlagt wird, sodass der Bauteil beginnend vom zweiten Umschaltzeitpunkt (TUZ2) in Bewegungsrichtung (31, 31') mit gegenüber der Sollgeschwindigkeit abnehmender Bewegungsgeschwindigkeit in die anzufahrende Endlage bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass über die Steuereinrichtung (116) oder die übergeordnete Steuerung die Anzahl und/oder die Dauer (tScH) der Schaltimpulse fest vorgegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuereinrichtung (116) mit Eintreffen des Bauteils in seiner anzufahrenden Endlage innerhalb der festgelegten Bewegungszeit (tssoii > tBist) zum Zeitpunkt (T2 bzw. TEe) ein Nachschaltsignal (SNs) erzeugt und dem Schaltventil (109; 133, 134) aufgeschaltet sowie von diesem die Druckkammer (107, 108) über eine Zeitspanne (tA) mit Systemdruck angesteuert wird, sodass der Bauteil in Bewegungsrichtung (31, 31') mit Systemdruck beaufschlagt und mit einer Haltekraft in der Endlage gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Überwachungseinrichtung (132) der Steuereinrichtung (116) bei einer Regelabweichung (e = tBsoii - tBist) zwischen der festgelegten Bewegungszeit (tBSoii) und ermittelten Bewegungszeit (tSi?t). zum theoretischen Endzeitpunkt (TTe) der festgelegten Bewegungszeit (tBsoii) ein Überwachungssignal (So) und nach Ablauf einer von der Steuereinrichtung (116) festgelegten ersten Zeitspanne ein Nachschaltsignal (SNs) ausgelöst wird, welches dem Schaltventil (109; 133, 134) aufgeschaltet sowie von diesem die Druckkammer (107, 108) über eine Zeitspanne (tA) mit Systemdruck angesteuert wird, sodass der Bauteil bis zum sicheren Erreichen seiner Endlage in Bewegungsrichtung (31, 31') mit Systemdruck beaufschlagt und mit einer Haltekraft in der Endlage gehalten wird. 16 AT 501 936 B1

6. Fluidisch betätigter Antrieb (100) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit relativ zueinander verstellbaren Bauteilen, insbesondere eines Hubzylinders (101) und eines Stellkolbens (104), bei dem von einer Steuereinrichtung (116) zumindest ein Schaltventil (109; 133, 134) während der Bewegung eines Bauteiles von der 5 einen Endlage in die andere Endlage innerhalb einer Steuerungsdauer (tso) zwischen zwei zeitlich aufeinander folgenden Umschaltzeitpunkten (Tuzi. TUZ2) derart betätigbar ist, dass der Bauteil auf eine Sollgeschwindigkeit beschleunigt wird, und danach innerhalb einer Zeitspanne (tGß) gepulst betätigbar ist, sodass der Bauteil eine Endlage sanft anfährt, dadurch gekennzeichnet, dass über die Steuereinrichtung (116) ein Sollwert der Bewe-io gungszeit (tBsoii) für die Bewegung des Bauteils von der einen Endlage in die andere End lage festlegbar und ausschließlich in den vom bewegbaren Bauteil anzufahrenden Endlagen angeordneten, ortsfesten Sensoren (119, 120) ein Istwert der Bewegungszeit (tBist) erfassbar ist und dass die Steuereinrichtung (116) zum sanften Anfahren der Endlage eine aus einem Soll-Ist-Vergleich zwischen der festgelegten Bewegungszeit (tBsoii) und der er-15 mittelten Bewegungszeit (tB|St) wenigstens einen Umschaltzeitpunkt (Tuzi. Tuz2) des Schalt ventils (109; 133, 134) berechnende Reglereinheit (127) aufweist und das Schaltventil (109; 133, 134) zur Einstellung der durch die Umschaltzeitpunkte (TUZi, TUZ2) vorgegebenen Steuerungsdauer (tSD) durch Änderung des Umschaltzeitpunktes (TUZi, Tuz2) für die auf die vorangegangene Bewegungsphase des Bauteils in dieselbe Bewegungsrichtung (31, 20 31') nachfolgende Bewegungsphase vorgesehen ist.

7. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (116) zusätzlich eine Ein- und/oder Ausgabevorrichtung (131) zur Einstellung der Anzahl und/oder der Dauer (tSCH) der Schaltimpulse oder Ausgabe einer Fehlermeldung aufweist. 25

8. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (116) und/oder das wenigstens eine Schaltventil (109; 133, 134) auf einen der Bauteile aufgebaut oder in einem der Bauteile integriert angeordnet ist.

9. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Endlagen durch Veränderung der Position eines Festanschlages (102, 103) und/oder einer Steuerleiste (25, 26) und eines dieser zugeordneten Sensors (119, 120) einstellbar ist. 35 Hiezu 9 Blatt Zeichnungen 40 45 50