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Verfahren zum Verstellen des Schwenkarmes eines Beschickungsmanipulators
und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zum Verstellen des Schwenkarmes eines Beschickungsmanipulators, insbesondere
für Metall-Kabelummantelungspressen, von einem ersten bis zu einem zweiten Anschlag
und umgekehrt mittels eines Elektromotors und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung
des Verfahrens.
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Zur Beschickung des Rezipienten einer Kabelurnmantelungspresse mit
dem Metallblock, der z. B. aus Aluminium bestehen kann, dient ein Manipulator, der
im wesentlichen aus einem um eine Achse schwenkbaren Arm besteht, an dessen Ende
sich eine Zange zum Festklemmen des Metallblocks befindet. Die relativ große Masse
des Blocks und des den Transport bewirkenden Schwenkarmes auf der einen Seite und
das Erfordernis einer Genauigkeit der Endstellung des Schwenkarmes, in der die Entladung
stattfindet, auf Bruchteile eines Winkelgrades auf der anderen Seite stellen an
den Antrieb des Manipulators ganz besondere Anforderungen.
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Ein bekannter Antrieb für den Schwenkarm besteht in der Verwendung
eines Drehstrom-Kurzschlußläufermotors mit Verschiebeankerbremse. Durch Federpuffer
am Endanschlag und Abschalten der Stromzufuhr über Endschalter bei Erreichen des
Endanschlags wird hierbei versucht, den harten Anschlag des Schwenkarmes in den
Endlagen herabzusetzen. Es hat sich gezeigt, daß diese und ähnliche Lösungen letzten
Endes nicht zufriedenstellend arbeiten, da der Antrieb in der Endstellung des Schwenkarmes
überlastet wird und nach Abschalten der Spannung Pendelungen des Schwenkarmes auftreten,
welche das richtige Ein- und Ausladen erschweren oder in Anbetracht der erforderlichen
Lagegenauigkeit überhaupt unmöglich machen.
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Durch die deutsche Patentschrift 232 618 ist es bei einem Verstellantrieb
nach Art einer Nachlaufregelung mit einem Gleichstrom-Nebenschlußmotor mit konstanter
Felderregung auch an sich bekant. die Ankerspannung des Motors von einem Spannungsanfangswert
in der vor der Verstellung eingenommenen Iststellung bis annähernd zur Spannung
Null in der neuen, dem neuen Sollwert entsprechenden Iststellung selbsttätig stetig
verkleinern zu lassen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine zur
Durchführung des Verfahrens geeignete Schaltungsanordnung anzugeben, wobei die erwähnten
Nachteile nicht mehr auftreten. Das Verfahren zum Verstellen des Schwenkarmes eines
Beschickungsmanipulators, insbesondere für Metall-Kabelummantelungspressen, von
einem ersten bis zu einem zweiten Anschlag und umgekehrt mittels eines Elektromotors
besteht gemäß der Erfindung darin, daß die drehzahlbestimmende Speisespannung des
Motors in Abhängigkeit von der Stellung des Armes von einem Spannungsanfangswert
in der jeweiligen, an dem einen Anschlag befindlichen Ausgangsstellung des Armes
bis zu einem Spannungsendwert in der jeweiligen, an dem anderen Anschlag befindlichen
Stellung des Armes selbsttätig stetig verklcinert wird und der Spannungsendwert
so bemessen ist, daß der Motor im Stillstand ein kleines Drehmoment zum satten Anliegen
des Armes am Anschlag aufbringt.
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Das Verfahren wirkt sich demnach in der Weise aus, daß die Winkelgeschwindigkeit
des Schwenkarmes von der Ausgangsstellung zur Endstellung ständig abnimmt. Winkelbeschleunigung
und Endgeschwindigkeit lassen sich durch entsprechende Feststellung der Stellungsabhängigkeit
nach Wahl einstellen und gewährleisten somit einen optimalen Ablauf bezüglich der
für den Transport des Blocks erforderlichen Zeit und der im Moment des Anschlags
zur Auswirkung kommenden Bewegungsenergie von Block und Schwenkarm. Dadurch, daß
in der Endstellung noch ein kleines Drehmoment wirksam bleibt, treten Pendelungen
des Schwenkarmes nicht mehr auf oder klingen zumindest in kürzester Zeit ab. Es
ist auch ein sattes Anliegen des Schwenkarmes am Endanschlag und eine dementsprechende
Lagegenauigkeit des zu entladenden Blocks bzw. des zu beladenden Schwenkarmes gewährleistet.
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Zur Durchführung des Verfahrens kann gemäß der Erfindung eine Schaltungsanordnung
dienen, in der als Antriebsmotor ein Gleichstrom-Nebenschlußmotor mit konstanter
Felderregung verwendet ist, der Ankerkreis des Motors über einen Gleichrichter an
den Ausgang eines Ringkern-Stelltransformators
angeschlossen ist
und der Schleifer des Transformators mit dem Schwenkarm derart gekuppelt ist, daß
sich in der Ausgangsstellung des Schwenkarmes eine hohe Ankerspeisespannung und
in der Endstellung eine niedrige, das satte Anliegen am Anschlag bewirkende Restspannung
einstellt.
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Die Drehzahl des Motors bzw. das Drehmoment beim Stillstand des Motors
werden durch die Ankerspeisespannung bestimmt. Um die Speisespannung in Abhängigkeit
von der Winkelstellung des Schwenkarmes zu regeln, ist der Schleifer des Transformators
mechanisch mit dem Schwenkarm gekuppelt, so daß mit der Bewegung des Armes zum Endanschlag
hin eine Reduzierung der Speisespannung eintritt. Am Endanschlag selbst ist die
Speisespannung noch nicht Null, sondern behält eine gewisse Höhe. Diese Restspannung
wird so gewählt, daß ein sattes Anliegen des Schwenkarmes am Endanschlag zustande
kommt, aber noch keine 'Überlastung des Motors eintritt. Es kann noch ein Ausschalter
vorgesehen sein, mit dessen Hilfe die Spannung abgeschaltet werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein mehrpoliger Umschalter
vorgesehen, der eine Vertauschung der beiden Endanschlüsse des Stelltransformators
und eine Umpolung der Ankerspeisespannung ermöglicht. Hierdurch läßt sich der Bewegungsvorgang
für den Schwenkarm umkehren. Nach dem Um- und Wiedereinschalten der Spannung schwenkt
der Arm in umgekehrter Richtung, aber wiederum mit sich ständig vermindernder Winkelgeschwindigkeit.
An beiden Endanschlägen ist eine kleine Restspannung vorhanden, welche jeweils ein
sattes Anliegen des Armes bewerkstelligt.
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Die Zeichnung zeigt eine bevorzugte Schaltungsanordnung zur Durchführung
des Verfahrens. Ein Gleichstrom-Nebenschlußmotor, wobei 2 die mit einer konstanten
Spannung versorgte Feldwicklung und 1 die mit der veränderlichen Speisespannung
versorgte Ankerwicklung darstellt, betreibt den in der Zeichnung nicht dargestellten
Schwenkarm, welcher beispielsweise dazu dienen kann, den Aluminiumblock dem Rezipienten
einer Kabelummantelungspresse zuzuführen. Der Schwenkarm ist mit dem Schleifer 4
eines Stelltransformators 3 beispielsweise über Zahnräder 6 und eine Zahnstange
7 derart gekuppelt, daß in den Endlagen des Schwenkarmes, welche den Abgriffen 8
und 9 am Transformator entsprechen, noch eine Restspannung zwischen dem Schleifer
4 und den jeweiligen Transformatorenden 10 bzw. 11 verbleibt. Der Schleifer 4 führt
zum einen Pol eines Brückengleichrichters 5, während der andere Pol über die Kontakte
12 eines Umschalters mit den Transformatorenden 10 oder 11 verbunden
werden kann. Mit den Kontakten 13 des Umschalters kann die Ankerspeisespannung umgepolt
werden. Hierdurch ist es möglich, den Schwenkarm in beiden Richtungen zu bewegen,
wobei die Drehzahl des Motors und dementsprechend die Winkelgeschwindigkeit immer
in der Bewegungsrichtung abnimmt. Für den Beschickungsvorgang des Presserezipienten
ergibt sich folgender Ablauf: In der Beladestellung liegt beim Anfahren des Schwenkarmes
die höchste Spannung am Motor. Diese wird zwangläufig um so kleiner, je mehr sich
der Arm seiner Endstellung nähert. Bei Erreichen des Endanschlags springt die Drehzahl,
welche durch die Restspannung gegeben ist. auf Null herab. Die weiterhin am Anker
liegende Restspannung bewirkt entsprechend dem Drehmoment ein sattes Anliegen des
Armes am Endanschlag. In diesem Zustand erfolgt das Ausladen des Blocks zum Rezipienten
der Presse. Nach dem Ausladen kann die Spannungsversorgung für den Motor beispielsweise
durch einen gesonderten Schalter oder durch Zwischenkontakte am Umschalter abgeschaltet
werden. Nach dem Umschalten kehrt sich der ganze Bewegungsvorgang für den Schwenkarm
um, d. h., er nähert sich mit immer kleiner werdender Motordrehzahl dem Anschlag
an der Beladestellung. Mit Erreichen des Endanschlags kann die Spannung abgeschaltet
werden, bis ein neuer Block geladen wird. Zum Beladen dieses neuen Blocks wird kurzseitig
in gleichem Sinne eingeschaltet, um ein sattes Anliegen des Armes am Anschlag während
des Einladevorgangs zu gewährleisten. Nach dem Umschalten beginnt der Bewegungsvorgang
des Schwenkarmes in Richtung zur Ausladestellung, wie oben beschrieben. Besondere
Vorteile des Verfahrens bzw. der Schaltungsanordnung ergeben sich auch, wenn aus
irgendwelchen Gründen Unterbrechungen des Schwenkvorgangs erforderlich sind. Eine
solche Unterbrechung, insbesondere in der Nähe der Ausladestelle, ist bei den bekannten
Antrieben sehr störend, da ein optimaler Ablauf des Bewegungsvorgangs der großen
Masse von Arm und Block im allgemeinen nur dann gewährleistet ist, wenn der Anlauf
aus der Beladestellung erfolgt. Demgegenüber ermöglicht die Erfindung in einfacher
Weise eine Anpassung der Antriebsbedingungen an die jeweilige Stellung des Schwenkarmes,
so daß ein Anlauf des Armes auch aus einer beliebigen Stellung keine Schwierigkeiten
bereitet. Sie ist natürlich nicht nur bei elektrischen Antrieben, welche Rotationsbewegungen
ausführen, sondern auch bei solchen mit translatorischen Bewegungen anwendbar.