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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bewegen von Massen mittels
einer Welle, die über einen motorischen Antrieb, ggf. mit
unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten, antreibbar und in mindestens
einer vorbestimmten Winkelstellung bis zum Stillstand abbremsbar
und wieder antreibbar ist.
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Des
weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung einer derartigen
Vorrichtung bei einem Drehtisch mit Schrittantrieb.
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Stand der Technik
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Aus
der
EP 0 643 636 B1 sind
Drehtische mit einem Schrittantrieb mit einer durch Wälzlager
drehbar auf der Oberseite eines Gehäuses gelagerten Tischplatte
vorbekannt, von deren Unterseite mehrere, in gleichmäßigen
Winkelabständen versetzt auf dem gleichen Durchmesser angeordnete
Antriebsbolzen vortreten, welche in eine Steuernut in einer im Gehäuse
gelagerten, motorisch antreibbaren Antriebswalze eingreifen, wobei
der Verlauf der Steuernut die Charakteristik der Drehbewegung der
Tischplatte bestimmt. Die kreisförmig begrenzte Tischplatte
hat einen Durchmesser, der größer ist als der
zugeordnete obere, ebenfalls kreisförmig begrenzte, den
Lagerbereich bildende Bereich des Gehäuses. Der das Gehäuse
radial überragende Bereich der Tischplatte ist in seiner
Dicke in Abwärtsrichtung derart verstärkt, dass
er den Lagerbereich des Gehäuses in Abwärtsrichtung
etwas umgreift. In der radial nach außen weisenden Wand
des Gehäuses sind im Lagerbereich die gehäuseseitigen
Laufbahnen des Wälzlagers für die Tischplatte
ausgebildet. An der nach unten weisenden Fläche des das
Gehäuse im Lagerbereich nach unten umgreifenden Tischplatten-Randbereichs
ist ein Lagerring lösbar befestigt, wobei in der den Laufbahnen
im Gehäuse gegenüberliegenden Innenfläche
der Tischplatte die teilweise im übergreifenden äußeren
Tischplatten-Randbereich und teilweise im Lagerring liegenden Laufbahnen
für die tischplattenseitige Lagerung der Wälzkörper
ausgebildet sind. Die gehäuseseitigen Laufbahnen des Wälzlagers
sind von zwei in Höhenrichtung beabstandeten, in eine Nut
im oberen Lagerbereich des Gehäuses angeordneten Drahtringen
aus gehärtetem Stahldraht gebildet. Die tischplattenseitigen Laufbahnen
des Wälzlagers sind von zwei in Höhenrichtung
beabstandeten Drahtringen aus gehärtetem Stahldraht gebildet,
die in einer teilweise in der gehäusezugewandten Innenseite
des ringförmig überragenden Randbereichs der Tischplatte
und teilweise im Lagerring ausgebildeten Nut angeordnet sind.
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Die
Antriebswalze des Drehtisches verfährt immer im 360°-Schritt,
das heißt jeweils eine Umdrehung nach vorne oder zurück.
Für Drehtische mit zwei oder mehr Positionen, zum Beispiel
180°-Schritten usw., wird mit Untersetzungsgetrieben gearbeitet. Die
Abfrage der verschiedenen Positionen ist sehr aufwendig und teuer,
da hierzu Nocken zur Anwendung kommen und sogenannte Initiatoren
und Reihengrenztaster. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die
verschiedenen Abnehmer die Abfragepositionen selbst einrichten.
Die Endlagenbestimmung wird also vom Endkunden eingestellt, was
sehr aufwendig und auch lastabhängig ist. Bei mechanischem
Verschleiß ist außerdem eine Nachjustierung erforderlich,
was abermals zeit- und arbeitsaufwendig ist.
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Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß der
vorausgesetzten Gattung dahingehend zu verbessern, dass die Abfrage der
Drehrichtung und etwaiger Schaltpunkte bzw. Endlagenkontrollen und
deren kundenspezifische Einrichtung bzw. Programmierung problemloser
zu bewerkstelligen sein sollen.
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Des
weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Verwendung
einer derartigen Vorrichtung an Drehtischen mit Schrittantrieb vorzuschlagen.
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Lösung der Aufgabe
betreffend die Vorrichtung
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Diese
Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale
gelöst.
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Erfinderische
Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 18 beschrieben.
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Einige Vorteile
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung wertet ein induktives
Meßsystem die jeweilige Position aus und übermittelt
entsprechende Signale an einen integrierten Mikroprozessor. Dieser
Mikroprozessor ist in eine Steuerung bzw. Regelung einbezogen, durch
die der motorische Antrieb die Welle entsprechend steuert. Während
der Drehbewegung der Welle wird innerhalb des sogenannten Rastwinkels
last- und drehzahlabhängig der motorische Antrieb ein- bzw.
abgeschaltet. Dabei wird zwischen langsamen und schnellen, getrennten
Schaltpunkten unterschieden. Diese Schaltpunkte werden selbst erlernt
und kontinuierlich optimiert, zum Beispiel bei Lastwechsel oder
Bremsverschleiß. Das Einlernen der Schaltpunkte wird durch
ein- oder mehrmaliges Ansteuern der gewünschten Schaltpunkte
bzw. Positionen „eingelernt" (abgespeichert, teach-in).
Sollen diese Schaltpunkte verändert werden, brauchen die
neuen Schaltpunkte lediglich einmalig oder mehrere Male angesteuert
zu werden, um sie in den betreffenden Mikroprozessor nach der Teach-In-Methode
abzuspeichern oder „einzulernen". Für den Fall,
dass die Schaltpunkte sich innerhalb der vorgegebenen Grenzwerte
verändern, zum Beispiel außerhalb der sogenannten
Rastwinkel liegen, wird eine Störmeldung ausgegeben. Außerdem überwacht
die Steuerung und/oder Regelung das Erreichen einer Nullposition
und das Überfahren derselben. Dabei kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung sowohl für den Reversierbetrieb als auch für
den Durchlaufbetrieb verwendet werden.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass das Ringsensorelement auf zum
Beispiel Drahtbruch und Kurzschluss die Vorrichtung überwacht
wird und im Fall eines Fehlers die Ausgänge abschaltet
und eine Störmeldung abgibt.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass der Mikroprozessor relevante Diagnosedaten
wie Anzahl Zyklen, Taktzeiten, Drehunterbrechungen, Überläufe
usw. überwacht und abspeichert. Diese Daten sind über eine
serielle Schnittstelle abrufbar.
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Der
als Ringinitiator ausgebildete Ringsensor kann dabei für
alle Wellen passend ausgeführt werden und einer Blackbox
funktional zugeordnet sein, die in einen Schaltschrank und damit
in eine Steuerung oder Regelung einbezogen ist und kundenspezifische
Applikationen aufweist. Diese Blackbox erhält Eingangssignale
von dem induktiven Sensor oder den induktiven Sensoren als Analogwert oder
als serielles Signal und erfasst zum Beispiel die Drehrichtung,
die Null-Lage und die Drehgeschwindigkeit sowie etwaige Toleranzwerte.
Außerdem wird dadurch eine Optimierung des Bremspunktes
ermöglicht, so dass zum Beispiel die Welle an der exakten Endlage
zum Stehen kommt. Auch Notstopps, Umschaltvorgänge auf
Schnell- auf Langsamfahrt usw. können dadurch erfasst werden,
so dass zum Beispiel Überlastvorgänge abspeicherbar
und jederzeit abrufbar sind.
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Lösung der Aufgabe
betreffend die Verwendung
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Diese
Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 19 wiedergegebenen Merkmale
gelöst.
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In
den Patentansprüchen 20 bis 22 sind erfinderische Ausgestaltungen
beschrieben.
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Einige Vorteile
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Drehtische
der erfindungsgemäßen Art werden in der Regel
mit einpoligen oder polumschaltbaren Drehstromasynchronmotoren und
der Kontrolle der Nullstellung angetrieben. Die Positionserfassung des
Drehtisches zur selektiven Werkzeugfreigabe erfolgt dabei nicht über
die Steuerung, sondern wird separat über Annäherungsschalter
direkt an der Drehtischplatte abgefragt. Durch ein Betätigungselement auf
der Antriebswalze wird die Position der Walze mit einem induktiven
Ringsensor über die vollen 360 Grad erfasst. Die Nullstellung
der Drehwalze (Rastwinkel) ist für jede Teilung physikalisch
immer an der gleichen Stelle. Ist die Walze in der Nullstellung,
wird der Ausgang „in Position" eingeschaltet. Die Nullstellung
ist gegeben, wenn die Walze innerhalb des Rastwinkels von zum Beispiel
30 Grad steht. Dies bedeutet, dass die ideale Nullstellung in der
Mitte des Rastwinkels, also bei zum Beispiel 15° liegt.
In dieser idealen Nullstellung soll der Drehtisch zum Stehen kommen.
Die Nullstellung wird durch eine LED angezeigt. Bei einer Abweichung
von mehr als fünf Grad wird der Abschaltpunkt selbsttätig
durch Steuerung bzw. Regelung korrigiert, um die ideale Nullstellung bei
der nächsten Drehung wieder zu erreichen. Würde
der korrigierte Schaltpunkt außerhalb des Rastwinkels liegen,
zum Beispiel durch Bremsverschleiß würde dies
zu Schäden am Drehtisch führen. Dies muss verhindert
werden, zusätzlich wird dies durch eine LED angezeigt (Ende
des Rastwinkels). Wird die Nullstellung überfahren, die
Walze kommt also außerhalb des Rastwinkels zum Stehen,
wird der Ausgang „Überlauf vorn" bzw. „Überlauf
zurück", eingeschaltet. Der Überlauf kann durch
jeweils eine LED angezeigt werden.
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Funktionsbetrieb der Drehtischsteuerung
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Die
Drehtischsteuerung erhält von der übergeordneten
Steuerung oder Regelung ein richtungsabhängiges Startsignal,
wenn der Drehtisch drehen soll „Vorwärts Ein"
bzw. „Rückwärts Ein", und zusätzlich
ein Signal, wenn der Drehtisch mit der niedrigen Drehzahl drehen
soll „Langsam ein". Daraufhin überprüft
die Drehtischsteuerung oder Regelung für die jeweilige
Richtung die Fahrfreigaben (kein Überlauf, Position vorn/zurück
noch nicht erreicht). Ist die Fahrfreigabe in Ordnung, wird der
Ausgang „Vorwärts Start" bzw. „Rückwärts
Start" eingeschaltet und die Leistungsschütze des Drehtischmotors
für die freigegebene Richtung eingeschaltet. Erst jetzt
beginnt der Drehtisch sich zu drehen. Wird der Rastwinkel verlassen,
wird der Ausgang „in Position" ausgeschaltet. Die Abschaltung
der Drehtischbewegung erfolgt mit dem Erreichen des vorher berechneten
Schaltpunktes, der Ausgang „Vorwärts Start" bzw. „Rückwärts Start"
wird ausgeschaltet. Ist der Ausgang „Vorwärts Start"
bzw. „Rückwärts Start" ausgeschaltet,
die Drehtischbewegung also Null und die Walze im Rastwinkel, wird
von der Drehtischsteuerung der Ausgang „in Position" eingeschaltet.
Wird der Rastwinkel überfahren, wird der Ausgang „Überlauf
vorn" bzw. „Überlauf zurück" eingeschaltet.
Die übergeordnete Steuerung oder Regelung setzt mit dem
Signal „in Position" bzw. „Überlauf vorn", „Überlauf
zurück" und das Startsignal „Vorwärts
Ein" bzw. „Rückwärts Ein", zurück.
Dies wird von der Drehtischsteuerung kontrolliert. Bei erneutem
Setzen des Startsignals kann eine neue Bewegung ausgelöst
werden.
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Das
Startsignal „Vorwärts Ein" bzw. „Rückwärts
Ein" muss während der gesamten Drehtischbewegung eingeschaltet
sein. Wird das Startsignal unterbrochen, muss sofort der Ausgang „Vorwärts Start"
bzw. „Rückwärts Start" ausgeschaltet
werden. Bei der Erstinbetriebnahme oder nach Gerätetausch erfolgt
mit dem Defaultwert von zehn Grad für „schnell"
und fünf Grad für „langsam" vor der idealen Null-Stellung
die Abschaltung. Danach wird durch die Differenz zwischen der idealen
Nullstellung der für jeden Drehtisch spezifische Abschaltpunkt
ermittelt und gespeichert. Da der Abschaltpunkt auch durch äußere
Einflüsse, zum Beispiel Last, beeinflusst wird, kann es
beim erstmaligen Einschalten nach Laständerungen zum Überfahren
der Null-Stellung kommen. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn der
Drehtisch bei der Erstinbetriebnahme in der Herstellerfirma ohne
Kundenlast betrieben wird und später beim Kunden mit der
endgültigen Last.
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Störungserfassung
und Diagnose
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Die
Drehtischsteuerung gemäß der Erfindung testet
kontinuierlich das eigene System, um Fehlfunktionen auszuschließen.
Insbesondere ist der Ringsensor auf korrekte Funktion zu überprüfen,
die Lage des Betätigungselements innerhalb des Arbeitsbereiches
des Ringsensors und die Funktion des Mikroprozessors. Im Fehlerfall
sind die beiden Ausgänge „Vorwärts Start"
und „Rückwärts Start" sofort auszuschalten
und der Ausgang „Störung" einzuschalten. Mit der
Erkennung von „Überlauf vorn/zurück"
und „Ende Rastwinkel" wird ebenfalls der Ausgang „Störung"
eingeschaltet.
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Die
Drehtischsteuerung muss folgende Daten dauerhaft speichern, um diese
bei Bedarf über eine serielle Schnittstelle abrufen zu
können: Zähler Zyklen, Schrittzeit, Zähler „Überlauf
vorn", „Überlauf zurück", „Zähler
Ende Rastwinkel", „Zähler Unterbrechungen Startsignal",
die 50 letzten Abschaltpunkte „schnell" und „langsam",
die 50 letzten tatsächlichen Positionswerte bei Drehzahl
= Null.
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Elektrische Ausführung
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Die
Drehtischsteuerung soll über eine 19-polige Steckvorrichtung
M23 angeschlossen werden. Über die Steckvorrichtung erfolgen
die Spannungsversorgung und der Signalaustausch mit der übergeordneten
Steuerung oder Regelung. Im verschraubten Zustand muss die gesamte
Steuerung Schutzgrad IP65 erfüllen.
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Die
gesamte Steuerung wird für zum Beispiel 10 Millionen Zyklen
ausgelegt. Die Versorgungsspannung ist 24 VDC +/– der üblichen
Toleranz. Alle Ein- und Ausgänge sind PNP schaltend. Als
Schaltpegel werden 24 VDC +/– üblicher Toleranz
benutzt. Das Bezugspotential ist der OV-Anschluss. Die Ausgänge „Vorwärts
Start" und „Rückwärts Start" sind entweder
kurzschlussfest ausgelegt oder gegen Kurzschluss zu überwachen.
Sie sind für einen Dauerstrom von 0,5 A bei 24 VDC mit
induktiver Belastung und für 10 Millionen Zyklen ausgelegt.
Werden die Ausgänge gegen Kurzschluss überwacht,
wird dies im Fehlerfall zum Beispiel mit einer LED angezeigt und
der Ausgang „Störung" eingeschaltet. Die Ausgänge „in
Position", „Überlauf vorn", „Überlauf
zurück" und „Störung" sind für
einen Dauerstrom von zum Beispiel 250 mA bei 24 VDC ausgelegt. Die
serielle Schnittstelle befindet sich zum Beispiel hinter einer verschraubten
Abdeckung.
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Mechanische Ausführung
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Der
Ringsensor und die Steuerung bzw. Regelung sind in einem Gehäuse
untergebracht. Das Gehäuse wird für den Einsatz
in einer mit Ölen, Fetten, Schmutz- und Schweißrückständen
belasteten Umgebung ausgelegt und zum Beispiel die gültigen Vorschriften
für den Einsatz in der Automobilbranche erfüllen.
Die gesamte Steuerung oder Regelung muss resistent gegen Vibrationen
und Schwingungen sein und entsprechend ausgelegt sein und wird deshalb
eventuell mit Giesharz vergossen.
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Werkzeug Positionsabfrage
an der Drehtischplatte
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Die
Positionsabfrage an der Drehtischplatte soll in zwei verschiedenen
Arten dem Kunden als Option angeboten werden und zwar „Standard"
oder „Sicherheit". Diese Abfragen werden durch die „übergeordnete"
Steuerung oder Regelung und entsprechenden Auswertegeräten
direkt abgefragt und kontrolliert. Die Positionsabfrage hat keinerlei
Verbindung zum Drehtischsteuergerät und ist eine eigenständige Option,
die dem Kunden eine serienmäßig ausgereifte und
kostengünstige Lösung zur Stellungsabfrage bieten
soll. Bei der Auswahl der Sensoren können handelsübliche
Standardprodukte verwendet werden. In der Ausführung „Standard"
erfolgt die Abfrage mittels üblichen Annäherungsschaltern.
Eingesetzt werden hierfür Doppel- und Mehrfachsensoren
mit M12 Steckanschluss, die dann entsprechend den Drehtischteilen
angebaut werden. In der Ausführung "Sicherheit" erfolgt
die Abfrage mittels Sicherheitssensoren der Kategorie 4. Auch diese
sollten über einen M12 Steckanschluss verfügen
und werden entsprechend der Drehtischteilung angebaut. Die Sicherheitssensoren
sollten ohne speziell kodiertes Betätigungselement arbeiten,
um die Kosten und die Montage zu erleichtern. Die Abfragen sollten
räumlich so voneinander angebracht werden, dass eine Verwechslung
der Anschlussstecker ausgeschlossen ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
der Zeichnung, in der die Erfindung – teils schematisch – beispielsweise
veranschaulicht ist. Es zeigen:
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1 einen
Drehtisch in perspektivischer Darstellung, teils geschnitten dargestellt,
mit einem motorischen Antrieb;
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2 eine
perspektivische Ansicht auf die Drehwalze mit einem induktiven Meßsystem;
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3 eine
schematische Darstellung einer Drehtischschaltung und
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4 ein
induktives Ringsensorelement mit mehreren als Mikroschalter ausgebildeten
Stellungsgebern bzw. Sensoren.
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Mit
dem Bezugszeichen 1 ist in 1 insgesamt
ein Drehtisch bezeichnet, der an seiner Oberseite eine kreisförmig
begrenzte Tischplatte 2 aufweist, die oberhalb eines Gehäuses 3 drehbar
und durch einen außen am Gehäuse 3 angeordneten elektrischen
Antrieb 4 antreibbar ist. Hierzu sind auf der Welle des
elektrischen Antriebs 4 Keilriemenscheiben 5 angeordnet,
welche über Keilriemen 6 Keilriemenscheiben 7 antreiben.
Die Keilriemenscheiben 7 sind auf dem einen aus dem Gehäuse 3 herausgeführten
Ende einer im Gehäuse drehbar gelagerten Welle 8 drehfest
angeordnet. Die Welle 8 trägt eine Schnecke 9 eines
als Vorgelege dienenden Schneckengetriebes, dessen mit der Schnecke 9 kämmendes
Schneckenrad am Ende einer im Gehäuse 3 gelagerten
horizontalen Antriebswalze 10 angeordnet ist, die ihrerseits
eine Antriebswalze 11 trägt, in deren grundsätzlich
zylindrischer Umfangsfläche eine Antriebsnut 12 eingearbeitet
ist, welche – bei eingeschaltetem Antrieb 4 – aufeinanderfolgend jeweils
ein von der Tischplatte 2 nach unten ins Gehäuse 3 vorstehender
Rollenbolzen 13 von einer Schar von in gleichmäßigen
Winkelabständen auf einem gemeinsamen Durchmesser angeordneten
Rollenbolzen 13 eingreift. Die Länge der Antriebsnut 12 in
der Antriebswalze 11 ist so bemessen, dass bei laufendem
Antrieb 4 ein in die Antriebsnut 12 eingeführter
und dann bei der weiteren Drehung der Antriebswalze 12 mitgenommener
Rollenbolzen 13 gerade an einer Stirnseite der Antriebswalze 11 aus
der Antriebsnut 12 austritt, wenn der nächstfolgende
Rollenbolzen 13 auf der gegenüberliegenden Seite
in die Antriebsnut 12 eintritt. Die Bewegungscharakteristik, also
Beschleunigen, Abbremsen und sonstige Drehbewegungen der Tischplatte 2 während
des Durchtritts eines Rollenbolzens 13 durch die Antriebsnut 12 hängt
vom Verlauf, also von der Steigung der Antriebsnut 12,
ab. Dabei können Stillstandsperioden – beim Eingreifen
des Rollenbolzens 13 in einen in Umfangsrichtung verlaufenden
Nutabschnitt –, Beschleunigungs- und Verzögerungsperioden
und Perioden konstanter Geschwindigkeit – beim Eingreifen des
betreffenden Rollenbolzens 13 in einen Nutabschnitt mit
konstanter Steigung – aufeinanderfolgen. Bei dem aus der 2 ersichtlichen
Drehtisch weist die Tischplatte 2 acht Rollenbolzen 13 auf,
so dass die Tischplatte 2 bei einer vollen Umdrehung beispielsweise
insgesamt achtmal von Null auf eine konstante Geschwindigkeit beschleunigt
und dann wieder auf Null verzögert, das heißt
zum Stillstand, abgebremst wird, wobei die Stillstandsphase, in
welcher beispielsweise die Bearbeitung von Werkstücken
in verschiedenen um den Drehtisch 2 herum angeordneten
Bearbeitungsstationen erfolgt, oder auch Werkstücke in
Aufnahmen in einer auf der Tischplatte 2 befestigten Werkzeugplatte übernommen
bzw. aus ihnen herausgetragen werden, durch Abschalten des Antriebsmotors 4 verlängert
werden kann. Die Tischplatte 2 dreht sich also schrittweise
insgesamt bei diesem Beispiel achtmal und fährt dabei in
den Stillstandsperioden exakt die zugeordnete Bearbeitungs- oder
Werkstückaufnahme bzw. Austragsposition an.
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Selbstverständlich
kann die Anzahl der Rollenbolzen 13 größer
oder kleiner als vorbeschrieben sein, so dass die Tischplatte 2 also
für eine volle Umdrehung zum Beispiel sechs Schritte oder
weniger Schritte durchführt.
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Das
Gehäuse 3 weist in seinem oberen, die Tischplatte 2 lagernden
Bereich einen in der Draufsicht kreisförmig begrenzten,
nach oben vorstehenden Lagerabschnitt 14 auf, in dessen äußerer
Umfangsfläche eine Nut eingearbeitet ist, welche einen gehäuseseitig
als Laufbahnen für Lagerkugeln 15 dienenden gehärteten
Drahtring aus Stahldraht aufnimmt.
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Die
Erfindung ist nicht auf Drehtische beschränkt. Statt einer
Bauart mit Schneckenradgetriebe können auch Drehtische
mit Stirnradgetrieben oder Globoid-Präzisions-Schrittgetriebe,
aber auch Hubtische, bei welchen die Drehwalze vertikal angeordnet
ist und die zum ruck- und stoßfreien Verfahren und Positionieren
einer Nutzlast ausgelegt sind, zur Anwendung bei der Verwirklichung
des Erfindungsgedankens zur Anwendung gelangen. Die Erfindung ist
nicht auf Drehtische beschränkt. Derartige Hubtische werden
zum Beispiel als sogenannte Hub-Shuttle-Systeme eingesetzt, um mehrere
Bauteile, zum Beispiel Karosserien im Kfz-Bau, synchron, ruck- und stoßfrei
von einer Station zur nächsten zu transportieren. Dabei
werden die Bauteile synchron angehoben und nach einem Horizontalhub
positionsgenau in der nächsten Station wieder abgelegt.
Der Horizontal-Hub kann hierbei über einen Kulissenantrieb
und der Vertikal-Hub durch einen Längsantrieb über
eine Drehwelle erfolgen, die ebenfalls entsprechend der Bewegungscharakteristik
eine Nut aufweist, in die Rollenbolzen 13 eintauchen. Ebenso
wie bei dem Antrieb von drehbewegten Massen, zum Beispiel bei Drehtischen,
kommt es hierbei auf eine hohe Wiederholgenauigkeit bei gleichzeitiger
exakter Positionierung in den Endlagen an.
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Wie
aus 2 zu erkennen ist, ist bei dieser Ausführungsform
der Antriebswalze 11 ein Betätigungselement 16 in
Form eines Nockens zugeordnet, der sich mit der Antriebswalze 11 dreht.
Die Antriebswalze 11 wird im Bereich des Betätigungselementes 16 von
einem induktiven Ringsensor oder Ringsensorelement 17 umschlossen,
dem mehr als einer, zum Beispiel drei, Sensoren 18, 19, 20 zugeordnet
sind, die von dem Betätigungselement 16 bedämpft
werden. Die dadurch ausgelösten Signale werden zum Beispiel über
eine Leitung 21 an eine Steuer- oder Regelvorrichtung weitergeleitet,
in die der motorische Antrieb 4 einbezogen ist. Der Steuer- oder
Regeleinrichtung ist ein nicht dargestellter Mikroprozessor zugeordnet,
in dem die Signale verarbeitet und/oder abgespeichert werden. Man
erkennt zum Beispiel aus 2 den mit α bezeichneten
sogenannten Rastwinkel und die mit 22 bezeichnete Null-Position
als Ideal-Position. Weiterhin sind Schaltpunkte mit „Schnell
aus" und „Langsam aus" für die eine Bewegungsrichtung
dargestellt und mit den Bezugszeichen 23 und 24 bezeichnet.
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Das
so geschaffene induktive Meßsystem wertet die Positionen
aus und übergibt diese aus dem integrierten Mikroprozessor
an die Steuer- oder Regelvorrichtung. Der Prozessor steuert zum
Beispiel den motorischen Antrieb 4 des Drehtisches 2 oder Hubvorrichtung
und erzeugt Positionsmeldungen. Während der Drehung, zum
Beispiel des Drehtisches 2, wird innerhalb des Rastwinkels α last-
und drehzahlabhängig der elektrische Motor 4 ab-
oder wieder eingeschaltet. Für „Schnell" und „Langsam"
sind die getrennten Schaltpunkte wie aus 2 ersichtlich ist,
vorhanden. Die Schaltpunkte werden selbst erlernt und kontinuierlich
optimiert, zum Beispiel bei Lastwechsel oder Bremsverschleiß.
Sie können durch ein- oder mehrmaliges Ansteuern „eingelernt" (sogenannte
Teach-In-Methode) werden. Sollte der erforderliche Schaltpunkt außerhalb
des Rastwinkels α liegen, wird eine Störmeldung
ausgegeben. Die Steuerung oder Regelung überwacht somit
das Erreichen der Nullposition 22 und das Überfahren
derselben. Die Steuerung oder Regelung ist sowohl für den Reversierbetrieb
als auch Durchlaufbetrieb einsetzbar. Der Ringsensor wird auf Drahtbruch
oder Kurzschluss überwacht. Im Fehlerfalle werden die Ausgänge
abgeschaltet und Störmeldungen ausgegeben. Der Mikroprozessor
speichert relevante Diagnosedaten wie Anzahl der Zyklen, Taktzeiten,
Drehunterbrechungen, Überläufe. Die Daten sind über
eine serielle Schnittstelle abrufbar (nicht dargestellt).
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3 zeigt
nochmals ein schematisch angedeutetes Drehtisch-Steuer- oder Regelgerät 25.
Mithin wird während der Drehung ab einem lastspezifischen
Winkel vor der Nullposition der Motor 4 abgeschaltet. Besonders
vorteilhaft ist es, dass bei wechselnden Betriebsbedingungen, auch
bei wechselnden zu bewegenden Massen, durch ein oder mehrmaliges
Ansteuern der Schaltpunkte die Vorrichtung und das induktive Meßsystem „selbstlernend"
sind und sich die Positionen jeweils „merken". Treten veränderte
Betriebsbedingungen auf, können diese Schalt- und Messpunkte
beliebig verändert werden, so dass ein derartiges induktives
Meßsystem praktisch für alle Drehtische mit Zweier-
oder Sechser-Teilung eingesetzt werden können, wodurch
es zu einer Minimierung von Kaufteilen kommt. In die Steuer- oder
Regelungsanlage kann eine SPS integriert sein. Wichtig ist auch,
dass falsche Drehtischsteuerungen durch den Anwender verhindert
werden, da die Steuerung bzw. Regelung den Antrieb 4 direkt
abschaltet. Die Steuerung bzw. Regelung optimiert selbständig
und kontinuierlich den Abschaltpunkt des Drehtisches, auch bei welchselnden
Lasten.
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Im übrigen
ist eine einfache Montage und dadurch sehr geringe Montagekosten
im Vergleich zum Stand der Technik gegeben.
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Durch
die Verlagerung von Drehtischfunktionen von der SPS in das Steuergerät
ergibt sich eine Reduzierung des Programmieraufwandes in der SPS,
die sonst übliche Anlaufüberbrückung
im Durchlaufbetrieb enthält.
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Die
Steuerung ist praktisch wartungs- und verschleißfrei, wodurch
sich die Verfügbarkeit der gesamten Anlage erhöht.
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Der
Drehtischtyp, zum Beispiel, Zweier-, Dreier-, Vierer-, Fünfer-
oder Sechser Teilung kann über die Programmschnittstelle
eingestellt werden. Über die Programmschnittstelle können
statistische Daten ausgelesen werden und ermöglichen so
eine Auswertung der Betriebsparameter, zum Beispiel Betriebsstunden,
Anzahl der Zyklen, Taktzeiten, Unterbrechungen, Anzahl der Überläufe
oder falsche Bedienungen, zum Beispiel durch zu schnelles Bewegen
von Massen.
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Durch
die Stellungsabfrage an der Drehtischplatte kann dem Kunden eine
Werkzeugabfrage der Kategorie 4 zur Freigabe der einzelnen Werkzeuge
angeboten werden, was zu einer weiteren Optimierung beiträgt.
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Diese
Abfragen können vom Kunden direkt auf Sicherheitsrelais
oder SPS-Sicherheitseingänge verdrahtet und ausgewertet
werden.
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Alles
in allem lässt sich die Erfindung auch für zum
Beispiel Säulenheber einsetzen, bei welchen ebenfalls Antriebswalzen
mit Antriebsnuten und Rastbolzen zur Anwendung gelangen.
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Die
in der Zusammenfassung, in den Patentansprüchen und in
der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen
Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen
für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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- 1
- Drehtisch
- 2
- Tischplatte
- 3
- Gehäuse
- 4
- Antrieb,
elektrischer
- 5
- Keilriemenscheibe
- 6
- Keilriemen
- 7
- Keilriemenscheibe
- 8
- Welle
- 9
- Schnecke
- 10
- Antriebswalze
- 11
- Antriebswalze
- 12
- Antriebsnut
- 13
- Rollenbolzen
- 14
- Lagerabschnitt
- 15
- Lagerkugeln
- 16
- Betätigungselement
- 17
- Ringsensorelement,
Ringsensor
- 18
- Sensor
- 19
- Sensor
- 20
- Sensor
- 21
- Leitung
- 22
- Null-Position
- 23
- Schnell-Aus
- 24
- Langsam-Aus
- 25
- Drehtischsteuer-
oder Regelgerät
- α
- Rastwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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