DE102008013088A1

DE102008013088A1 - Verfahren zur Inbetriebnahme einer Linearbewegungseinheit

Info

Publication number: DE102008013088A1
Application number: DE102008013088A
Authority: DE
Inventors: Harald Benkert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-03-07
Filing date: 2008-03-07
Publication date: 2009-09-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetriebnahme einer Linearbewegungsvorrichtung (10) mit einer Getriebeeinheit (10), die eine Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung umwandelt, einem Elektromotor (41), der in Drehantriebsverbindung mit der Getriebeeinheit (10) steht, und einer Steuerung (11), die über eine erste elektrische Verbindung (14) mit dem Elektromotor (41) verbunden ist, wobei an der Linearbewegungsvorrichtung (10) wenigstens ein Datenspeicher (27; 45) vorgesehen ist, der von der Steuerung (11) auslesbar ist. Erfindungsgemäß sind in dem Datenspeicher (27; 45) Informationen über die Getriebeeinheit (10) gespeichert, die von der Steuerung (11) während der Inbetriebnahme der Linearbewegungsvorrichtung (10) ausgelesen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetriebnahme einer Linearbewegungseinheit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Erfindungsgemäße Getriebeeinheiten sind beispielsweise aus DE 195 32 759 A1 , DE 200 02 865 U1 , DE 100 02 849 A1 , DE 200 80 368 U1 , DE 102 02 737 A1 , DE 197 58 916 A1 , DE 10 2004 051 829 A1 , DE 10 2005 019 606 A1 und EP 340751 B2 bekannt, die hiermit in Bezug genommen und zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht werden.
Ein Datenspeicher ist beispielsweise aus der Broschüre "EnDat 2.2 Bidirektionales Interface für Positionsmessgeräte"; Ausgabe 12/2007 der Firma Heidenhain bekannt. Diese Broschüre beschreibt ein Interface zum Anschluss von Drehgebern an eine Steuerung. Auf Seite 9 wird offenbart, dass in den Drehgebern ein frei definierbarer Speicherbereich vorgesehen ist, in dem Informationen abgelegt werden können, z. B. das ”elektronische Typenschild” des Motors, in welchem der Drehgeber eingebaut ist, mit Angaben wie Motortyp, max. Ströme etc. Überdies ist es bekannt, die genannten Daten für die automatische Inbetriebnahme einer Steuerung zu verwenden, d. h. die Informationen über den Elektromotor und den zugeordneten Drehgeber werden über das EnDat-Interface an eine Steuerung übertragen, wobei die Steuerung mit Hilfe dieser Daten die Spannungen und/oder Ströme berechnet, mit denen der Elektromotor im Rahmen der Lageregelung bzw. -steuerung der Linearbewegungsvorrichtung beaufschlagt werden muss.
Der Nachteil der bekannten Lösungen besteht darin, dass der Datenspeicher keine Information über die mechanische Getriebeeinheit enthält. Derartige Daten, beispielsweise

– die maximal zulässige Antriebskraft der Getriebeeinheit,
– die maximal zulässige Antriebsgeschwindigkeit der Getriebeeinheit,
– das Übersetzungsverhältnis bzw. die Vorschubkonstante der Getriebeeinheit,
– der maximale geradlinige Bewegungsweg der Getriebeeinheit,
– die maximal zulässige Beschleunigung der Getriebeeinheit und
– die zu beschleunigende Masse der Getriebeeinheit

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem die gesamte Linearbewegungsvorrichtung automatisch in Betrieb genommen werden kann. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Demgemäß wird vorgeschlagen, dass in dem Datenspeicher Informationen über die Getriebeeinheit gespeichert sind, die von der Steuerung während der Inbetriebnahme der Linearbewegungsvorrichtung ausgelesen werden.
Der Datenspeicher und der Elektromotor kann eine als Ganzes montierbare bzw. demontierbare Motorbaugruppe bilden, wobei der erste Datenspeicher über die erste elektrische Verbindung von der Steuerung ausgelesen wird. Bei dieser Ausführungsform besteht die Aufgabe gegenüber dem Stand der Technik hauptsächlich darin, ein Verfahren zu finden, mit dem die Informationen, die die Getriebeeinheit betreffen auf dem Datenspeicher der Motorbaugruppe gespeichert werden können, obwohl die Getriebeeinheit und die Motorbaugruppe erst vom späteren Benutzer der Linearbewegungseinheit zusammengeführt werden. Diese Aufgabe wird durch Anspruch 15 gelöst. Demgemäß ist ein Bestellportal vorgesehen, an dem die Getriebeeinheit und die Motorbaugruppe bestellt werden kann, wobei das Bestellportal die Bestellung der Getriebeeinheit an den Getriebehersteller und die Bestellung der Motorbaugruppe an den Motorhersteller zur Bearbeitung weiterleitet, wobei der Getriebehersteller die Steuerungsdaten, die der bestellten Getriebeeinheit zugeordnet sind, an das Bestellportal weiterleitet und wobei das Bestellportal die Steuerungsdaten an den Motorhersteller weiterreicht, welcher die Steuerungsdaten in den Datenspeicher der Motorbaugruppe einspeichert. Bei dem Bestellportal handelt es sich vorzugsweise um ein Computersystem, welches per Internet sowohl mit jedem beliebigen Besteller als auch mit dem Hersteller der Getriebeeinheit und der Motorbaugruppe verbindbar ist. Der Herstellungsvorgang kann beschleunigt werden, indem der Getriebehersteller vorab die Steuerungsdaten aller bestellbaren Getriebeeinheiten an das Bestellportal weiterleitet.
Die Motorbaugruppe kann einen Drehgeber zum Erfassen der Drehstellung des Elektromotors umfassen, der über die erste elektrische Verbindung mit der Steuerung verbunden ist, um Stellungsinformationen an diese zu übertragen. Der Datenspeicher, der ebenfalls über erste elektrische Verbindung verbunden ist, kann daher auf besonders kostengünstige Weise in den Drehgeber integriert werden. Insbesondere kann der erfindungsgemäße Datenspeicher Teil eines größeren Datenspeichers sein, der für den Betrieb des Drehgebers ohnehin notwendig ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform bilden der Datenspeicher und die Getriebeeinheit eine als Ganzes montierbare bzw. demontierbare Getriebebaugruppe, wobei die Steuerung mit einem Lesegerät verbunden ist, über das die Daten aus dem ersten Datenspeicher ausgelesen werden. Somit kann bereits der Hersteller der Getriebeeinheit die Steuerungsdaten auf den Datenträger abspeichern. Das oben beschriebene Bestellportal ist nicht mehr notwendig. Überdies kann der Benutzer der Linearbewegungsvorrichtung im Falle einer Beschädigung des Elektromotors diesen problemlos austauschen, ohne auf die darauf gespeicherten Steuerungsdaten der Getriebeeinheit Rücksicht nehmen zu müssen.
Der Datenspeicher kann von einem ein- oder zweidimensionalen Barcode gebildet werden, der mit dem Lesegerät auf optischem Wege ausgelesen wird. Auf diese Weise kann der Datenspeicher besonders kostengünstig realisiert werden. Vorzugsweise wird der Barcode mit Hilfe eines Laserstrahls auf das Gehäuse der Getriebeeinheit aufgebracht. Der Laserstrahl kann programmgesteuert sehr flexibel geführt werden, wodurch mit einer universellen Laservorrichtung jeder beliebige Barcode auf das Gehäuse der Getriebeeinheit aufgebracht werden kann. Da derartige Laservorrichtungen regelmäßig rechnergesteuert arbeiten, können die zu schreibenden Steuerdaten automatisiert von einer zentralen Produktdatenbank zur Laservorrichtung übertragen werden.
Der erste Datenspeicher kann von einem RFID-Tag gebildet werden, das von dem Lesegerät per Funk ausgelesen wird. RFID-Tags haben gegenüber Barcodes den Vorteil, dass sie auch über größere Entfernungen ausgelesen werden können. Weiter sind sie unempfindlich gegenüber Verschmutzung. Darüber hinaus erlauben sie die Speicherung weit größerer Datenmengen. Bei einer Getriebeeinheit mit einem Gewindetrieb ist es beispielsweise möglich, eine Tabelle mit dem Steigungsfehler der betreffenden Gewindespindel auf dem RFID-Tag abzulegen, um die Positioniergenauigkeit zu steigern. Hierzu wird auf die EP 1 736 675 A1 verwiesen.
Die Getriebebaugruppe kann ein lineares Wegmesssystem umfassen, welches über eine zweite elektrische Verbindung mit der Steuerung verbunden ist, wobei der Datenspeicher über die zweite elektrische Verbindung ausgelesen wird. Die zweite elektrische Verbindung ist vorzugsweise gemäß dem eingangs erwähnten EnDat-Standard ausgeführt. Als Datenspeicher wird ein Teil des in dem Wegmesssystem ohnehin vorgesehenen Speichers verwendet, wodurch der Datenspeicher der Getriebeeinheit besonders kostengünstig realisiert werden kann.
Die Getriebeeinheit kann ein Linearwälzlager mit einer Führungsschiene und einem Führungswagen umfassen, wobei die Maßverkörperung des linearen Wegmesssystems von der Führungsschiene gebildet wird und wobei an dem Führungswagen ein Abtastkopf zum Abtasten der Führungsschiene vorgesehen ist, wobei über die zweite elektrische Verbindung Stellungsinformationen vom Abtastkopf an die Steuerung übertragen werden können. Derartige Wegmesssysteme sind beispielsweise aus der DE 10 2005 047 009 A1 bekannt. Durch deren Verwendung kann die Getriebeeinheit besonders kompakt ausgeführt werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass bei erfindungsgemäßen Getriebeeinheiten regelmäßig Linearwälzlager zum Einsatz kommen, damit die geradlinige Bewegung auch unter dem Einfluss einer äußeren Last nicht von der vorgesehenen Bahn abweicht.
An dem Elektromotor kann ein vom Datenspeicher gesonderter Motordatenspeicher vorgesehen sein, der Informationen über den Elektromotor enthält, wobei der Motordatenspeicher von der Steuerung während der Inbetriebnahme der Linearbewegungsvorrichtung ausgelesen wird. Obgleich es denkbar ist, den Datenspeicher der Getriebeeinheit auch zur Speicherung von Informationen über den Elektromotor zu verwenden, wird am Elektromotor bevorzug ein gesonderter Datenspeicher vorgesehen, der vom Hersteller des Elektromotors mit den gewünschten Motordaten beschrieben wird. Dieser Vorgang kann unabhängig von der zum Einsatz kommenden Getriebeeinheit durchgeführt werden. Als Motordatenspeicher kommt bevorzugt der eingangs angesprochene Drehgeber mit EnDat-Interface zum Einsatz.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es stellt dar:
1 eine grobschematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Linearbewegungsvorrichtung.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Linearbewegungsvorrichtung ganz allgemein mit 10 bezeichnet. Die Linearbewegungsvorrichtung 10 umfasst eine Motorbaugruppe 40, eine Getriebeeinheit 20 und eine Steuerung 11.
Die Getriebeeinheit 20 kann beispielsweise gemäß der Ausführungsform 9 der EP 340 751 B2 ausgeführt sein. Eine derartige Getriebeeinheit umfasst ein Gehäuse 21, an dem eine sich in einer Längsrichtung 13 erstreckende Führungsschiene 22 befestigt. An der Führungsschiene 22 ist ein Führungswagen 23 über mehrere Reihen von endlos umlaufenden Wälzkörpern in Längsrichtung 13 beweglich abgestützt. Die Führungsschiene 22 und der Führungswagen 23 bilden zusammen ein Linearwälzlager.
Weiter ist an dem Gehäuse 21 eine Kugelgewindespindel 24 drehbar gelagert, wobei die Drehachse der Kugelgewindespindel 24 parallel zur Längsrichtung 13 verläuft. Die Kugelgewindespindel 24 steht über wenigstens eine endlos umlaufende Reihe von Wälzkörpern in Schraubeingriff mit einer Kugelgewindemutter 25, die an dem Führungswagen 23 befestigt ist. An der Kugelgewindemutter 25 ist wiederum ein Tisch 26 befestigt, der aus dem Gehäuse herausragt, so dass eine übergeordnete Baugruppe an ihm befestigt werden kann. Entgegen der Darstellung in 1 ist das Gehäuse 21 so ausgeführt, dass es sämtliche beweglichen Bauteile mit Ausnahme des Tisches 26 weitgehend dicht umschließt.
Die Motorbaugruppe 40 ist an einem Ende der Getriebeeinheit 20 vorgesehen. Sie umfasst einen Elektromotor 41, dessen Antriebswelle 43 koaxial zur Kugelgewindespindel 24 ausgerichtet ist, wobei die genannten Bauteile über eine Kupplung 44 in Drehantriebsverbindung stehen. Die Motorbaugruppe 40 umfasst weiter einen Drehgeber 42, der die Stellung der Antriebswelle 43 erfasst und über eine Schnittstelle gemäß dem EnDat-Standard an die Steuerung 11 weitergibt. Die Steuerung 11 und der Drehgeber sind hierfür über eine elektrische Leitung 14 miteinander verbunden. Die Motorbaugruppe 40 ist als Ganzes an die Steuerung und die Getriebeeinheit montierbar bzw. von den genannten Baugruppen demontierbar. Sie wird von einem Motorhersteller angefertigt, der alle von der Steuerung 11 benötigten Informationen über den Elektromotor 41 und den Drehgeber 42 auf einem Motordatenspeicher 45 im Drehgeber 42 abspeichert. Diese Daten werden von der Steuerung bei ihrer Inbetriebnahme automatisch über die elektrische Leitung 14 ausgelesen.
An dem Gehäuse 21 der Getriebeeinheit 20 ist darüber hinaus ein RFID-Tag 27 vorgesehen in dem

– das maximal zulässige Antriebsdrehmoment an der Kugelgewindespindel 24,
– die maximal zulässige Geschwindigkeit des Tisches 26,
– die Vorschubkonstante der Getriebeeinheit,
– der maximale geradlinige Bewegungsweg des Tisches 26,
– die maximal zulässige Beschleunigung des Tisches 26 und
– die zu beschleunigende Masse der Getriebeeinheit 20, nämlich die Masse des Führungswagens 23, der Kugelgewindemutter 25 und des Tisches 26 zuzüglich dem Massenträgheitsmoment der Kugelgewindespindel 24,

27

US 4 992 794

21

12

27

12

11

10: Linearbewegungsvorrichtung
11: Steuerung
12: RFID-Lesegerät
13: Längsrichtung
14: elektrische Leitung
20: Getriebeeinheit
21: Gehäuse
22: Führungsschiene
23: Führungswagen
24: Kugelgewindespindel
25: Kugelgewindemutter
26: Tisch
27: RFID-Tag
40: Motorbaugruppe
41: Elektromotor
42: Drehgeber
43: Antriebswelle
44: Kupplung
45: Motordatenspeicher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19532759 A1 [0002]
- DE 20002865 U1 [0002]
- DE 10002849 A1 [0002]
- DE 20080368 U1 [0002]
- DE 10202737 A1 [0002]
- DE 19758916 A1 [0002]
- DE 102004051829 A1 [0002]
- DE 102005019606 A1 [0002]
- EP 340751 B2 [0002, 0017]
- EP 1736675 A1 [0010]
- DE 102005047009 A1 [0012]
- US 4992794 [0020]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- ”EnDat 2.2 Bidirektionales Interface für Positionsmessgeräte”; Ausgabe 12/2007 der Firma Heidenhain [0003]

Claims

Verfahren zur Inbetriebnahme einer Linearbewegungsvorrichtung (10) mit einer Getriebeeinheit (10), die eine Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung umwandelt, einem Elektromotor (41), der in Drehantriebsverbindung mit der Getriebeeinheit (10) steht, und einer Steuerung (11), die über eine erste elektrische Verbindung (14) mit dem Elektromotor (41) verbunden ist, wobei an der Linearbewegungsvorrichtung (10) wenigstens ein Datenspeicher (27; 45) vorgesehen ist, der von der Steuerung (11) auslesbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Datenspeicher (27; 45) Informationen über die Getriebeeinheit (10) gespeichert sind, die von der Steuerung (11) während der Inbetriebnahme der Linearbewegungsvorrichtung (10) ausgelesen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher (45) und der Elektromotor (41) eine als Ganzes montierbare bzw. demontierbare Motorbaugruppe (40) bilden, wobei der Datenspeicher (45) über die erste elektrische Verbindung (14) von der Steuerung (11) ausgelesen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorbaugruppe (40) einen Drehgeber (42) zum Erfassen der Drehstellung des Elektromotors (41) umfasst, der über die erste elektrische Verbindung (14) mit der Steuerung (11) verbunden ist, um Stellungsinformationen an diese zu übertragen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher (27) und die Getriebeeinheit eine als Ganzes montierbare bzw. demontierbare Getriebebaugruppe bilden, wobei die Steuerung (11) mit einem Lesegerät (12) verbunden ist, über das die Daten aus dem Datenspeicher (27) ausgelesen werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher von einem ein- oder zweidimensionalen Barcode gebildet wird, der mit dem Lesegerät auf optischem Wege ausgelesen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Datenspeicher von einem RFID-Tag (27) gebildet wird, das von dem Lesegerät (12) per Funk ausgelesen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebebaugruppe ein lineares Wegmesssystem umfasst, welches über eine zweite elektrische Verbindung mit der Steuerung verbunden ist, wobei der Datenspeicher über die zweite elektrische Verbindung ausgelesen wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit ein Linearwälzlager mit einer Führungsschiene und einem Führungswagen umfasst, wobei die Maßverkörperung des linearen Wegmesssystems von der Führungsschiene gebildet wird und wobei an dem Führungswagen ein Abtastkopf zum Abtasten der Führungsschiene vorgesehen ist, wobei über die zweite elektrische Verbindung Stellungsinformationen vom Abtastkopf an die Steuerung übertragen werden können.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Elektromotor (41) ein vom Datenspeicher (27) gesonderter Motordatenspeicher (45) vorgesehen ist, der Informationen über den Elektromotor (41) enthält, wobei der Motordatenspeicher (45) von der Steuerung (11) während der Inbetriebnahme der Linearbewegungsvorrichtung (10) ausgelesen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Datenspeicher (27; 45) die maximale Antriebskraft und/oder die maximale Antriebsgeschwindigkeit der Getriebeeinheit (20) gespeichert ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Datenspeicher (27; 45) das Übersetzungsverhältnis der Getriebeeinheit (20) gespeichert ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Datenspeicher (27; 45) der maximale geradlinige Bewegungsweg der Getriebeeinheit (20) gespeichert ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Datenspeicher (27; 45) die maximal zulässige Beschleunigung der Getriebeeinheit (20) gespeichert ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (20) einen Gewindetrieb (24; 25) umfasst, wobei in dem Datenspeicher (27; 45) der Steigungsfehler des Gewindetriebs (24) gespeichert ist.
Verfahren zur Herstellung einer Linearbewegungsvorrichtung (10) bestehend aus einer Getriebeeinheit (20), die eine Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung umwandelt, einer Motorbaugruppe (40), die einen Elektromotor (41) und einen Datenspeicher (45) umfasst, und einer Steuerung (11), wobei der Elektromotor (41) in Drehantriebsverbindung mit der Getriebeeinheit (20) steht, wobei die Steuerung (11) mit einer ersten elektrischen Verbindung (14) mit der Motorbaugruppe (40) verbunden ist, wobei der Datenspeicher (25) über die erste elektrische Verbindung (14) von der Steuerung (11) auslesbar ist, wobei die Motorbaugruppe (40) und die Getriebeeinheit (20) jeweils als Ganzes montierbar bzw. demontierbar ist, und wobei die Getriebeeinheit (20) von einem Getriebehersteller und die Motorbaugruppe (20) von einem Motorhersteller hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bestellportal vorgesehen ist, an dem die Getriebeeinheit (20) und die Motorbaugruppe (40) bestellt werden kann, wobei das Bestellportal die Bestellung der Getriebeeinheit (20) an den Getriebehersteller und die Bestellung der Motorbaugruppe (40) an den Motorhersteller zur Bearbeitung weiterleitet, wobei der Getriebehersteller die Steuerungsdaten, die der bestellten Getriebeeinheit (20) zugeordnet sind, an das Bestellportal weiterleitet und wobei das Bestellportal die Steuerungsdaten an den Motorhersteller weiterreicht, welcher die Steuerungsdaten in den Datenspeicher (25) der Motorbaugruppe (40) einspeichert.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebehersteller vorab die Steuerungsdaten aller bestellbaren Getriebeeinheiten (40) an das Bestellportal weiterleitet.