DE19527456A1 - Verfahren zum Positionieren eines Teils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionie­ ren eines Teils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Es ist bekannt, Teile mit einem Antrieb zu kombinie­ ren, welcher die Teile zwischen zwei Endpositionen hin- und herbewegt. In den Endpositionen sind übli­ cherweise Endanschläge vorhanden, gegen die die Teile mit dem Antrieb bewegt werden. Beim Erreichen des Endanschlags wird beispielsweise ein Endschalter be­ tätigt, der den Antrieb außer Betrieb setzt. Weiter­ hin ist es bekannt, das Teil über den Antrieb gegen den Endanschlag auflaufen zu lassen, um bei einem elektromotorischen Antrieb eine Veränderung des Mo­ torstroms oder der Motordrehzahl zu detektieren und hierauf den Antrieb abzuschalten. Bei allen diesen Anordnungen ist nachteilig, daß mit jedem Anschlag des bewegbaren Teils an einen der Endanschläge eine mechanische Belastung sowohl des Antriebs, des beweg­ baren Teils und der Endanschläge erfolgt. So werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen elektrisch betätig­ bare Fensterheber gegen einen unteren und einen oberen Anschlag gefahren. Insbesondere beim Anfahren des unteren Anschlags kommt es zu einem relativ har­ ten Anschlag, der durch die energetische Masse des bewegten Fensterhebers potenziert wird. Die Fenster­ hebersysteme unterliegen somit einer hohen mecha­ nischen Belastung, die deren Dauerlauffestigkeit und somit deren Lebensdauer negativ beeinflussen.

Aus der DE-OS 37 29 312 ist ein Verfahren zum Posi­ tionieren eines Teils bekannt, bei dem die die Endpo­ sitionen realisierenden Endanschläge durch einen Po­ sitions-Istwertgeber ersetzt werden, der die Stellung eines synchron zu dem zu bewegenden Teil bewegbaren Meßgliedes erfaßt. Die Stellung des Meßgliedes wird elektronisch ausgewertet und hierüber der Motor des Antriebs gesteuert.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, daß die Dauerlauffestigkeit des aus dem zu positionierenden Teil und dem Antrieb bestehenden System wesentlich verbessert werden kann. Dadurch, daß beim erstmaligen Erreichen wenigstens einer der Endpositionen die Stellung des Antriebs erfaßt und gespeichert wird und beim nächsten Annähern des Teils an diese Endposition der Antrieb vor Erreichen der Endposition gestoppt oder dessen Antriebsrichtung geändert wird, ist es vorteilhaft möglich, das zu positionierende Teil be­ reits so rechtzeitig zu stoppen, daß ein mechanischer Anschlag mit einem der Endanschläge unterbleibt. Hierdurch wird die mechanische Belastung des gesamten Systems wesentlich verringert. Darüber hinaus wird die Belastung eines Antriebsmotors des Antriebs ver­ ringert, da dieser nicht aus vollem Lauf in einer Antriebsrichtung in seinen Stillstandszustand ge­ bracht zu werden braucht. Gegebenenfalls ist es denk­ bar, in Kenntnis der Stellung des Antriebs bei einer Endposition des zu bewegenden Teils, die Antriebs­ energie langsam zu verringern, um den Antrieb vor Erreichen der Endposition sanft abzubremsen. Ins­ gesamt ist somit ein Verfahren geschaffen, das eine sehr schonende Positionierung eines Teils zwischen zwei Endpositionen gestattet.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß nachdem die Stellung des Antriebs beim Erreichen wenigstens einer der Endpositionen erfaßt wurde, und im Anschluß der Antrieb jedesmal bereits vor Erreichen der Endposition gestoppt wurde, das Teil in wählbaren Annäherungsintervallen an die End­ position nicht vor Erreichen der Endposition ab zu­ stoppen, sondern dieses gegen die Endposition zu fah­ ren. Hierdurch erfolgt vorteilhafterweise ein Nach­ justieren des gesamten Antriebssystems, so daß wäh­ rend des bestimmungsgemäßen Gebrauchs eintretende Än­ derungen der Endposition oder des gesamten Antriebs­ systems berücksichtigt werden können. Somit können trotz eventuell eingetretener Änderungen die Teile rechtzeitig vor Erreichen der Endposition immer si­ cher gestoppt werden.

Durch das erfindungsgemäße Anlernen beziehungsweise Nachlernen wenigstens einer Endposition für ein zu positionierendes Teil kann insgesamt sehr vorteilhaft die Zyklenanzahl, mit der das Teil gegen seine End­ positionen bewegbar ist, erhöht werden und somit die gesamte Lebensdauer des Antriebssystems verlängert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs­ beispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, die sche­ matisch eine Anordnung zur Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens zeigt, näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Figur ist schematisch ein allgemein mit 10 be­ zeichnetes Antriebssystem zum Positionieren eines Teils dargestellt. Das Antriebssystem 10 weist einen als Elektromotor 12 ausgebildeten Antrieb 13 auf. Eine Antriebswelle 14 des Elektromotors 12 greift in ein hier lediglich angedeutetes Getriebe 16 ein. Das Getriebe 16 ist über eine Übertragungseinrichtung 18 mit einem zu positionierenden Teil 20 verbunden. Das Teil 20 ist mittels des Antriebs 13 zwischen einer ersten Endposition 22 und einer zweiten Endposition 24, die jeweils von Endanschlägen 26 beziehungsweise 28 gebildet werden, hin- und herbewegbar. Der Elek­ tromotor 12 ist über Motoranschlußleitungen 30 bezie­ hungsweise 32 mit einer Steuerschaltung 34 verbunden. Die Antriebswelle 14 des Elektromotors 12 trägt einen Signalgeber 36, dessen Signale von einem Sensor 38 erfaßbar sind. Der Sensor 38 ist mit einer Auswerte­ schaltung 40 verbunden. Die Auswerteschaltung 40 ist mit einem Eingang 42 der Steuerschaltung 34 verbun­ den.

Das in der Figur gezeigte Antriebssystem 10 kann bei­ spielsweise bei der Verstellung elektrischer Fenster­ heber in Kraftfahrzeugen Verwendung finden. Dieses stellt jedoch lediglich ein mögliches Anwendungs­ beispiel dar. So ist es selbstverständlich möglich, das Antriebssystem 10 bei allen weiteren Anwendungen einzusetzen, bei denen ein Teil zwischen zwei End­ positionen verfahrbar ist. Diese Anwendungen be­ schränken sich nicht auf Ausstattungsmöglichkeiten in Kraftfahrzeugen.

Das in der Figur gezeigte Antriebssystem 10 übt fol­ gende Funktion aus, wobei hier davon ausgegangen wird, daß es sich um ein Antriebssystem für Fenster­ heber in Kraftfahrzeugen handelt.

Nach dem erstmaligen Einbau des Antriebssystems 10 wird der Elektromotor 12 über die Steuerschaltung 34 in Funktion versetzt. Über die rotierende Antriebs­ welle 14 wird hierbei das Getriebe 16 gekämmt, so daß sich in bekannter Weise die Übertragungseinrichtung 18 und das Teil 20 gegen einen der Endanschläge 26 beziehungsweise 28 bewegt. Im weiteren wird davon ausgegangen, daß der Endanschlag 26 der untere An­ schlag des Fensterhebers und der Endanschlag 28 ent­ sprechend der obere Anschlag ist. Mit jeder Umdrehung der Antriebswelle 14 wird über den Signalgeber 36 ein Signal an den Sensor 38 gegeben. Wird das Teil 20 ge­ gen den Endanschlag 26 verfahren und erreicht diesen, erkennt der Sensor 38, daß keine Impulse des Signal­ gebers 36 mehr erfolgen. Die Auswerteschaltung 40 stellt daraufhin ein Steuersignal für die Steuer­ schaltung 34 bereit, die den Elektromotor 12 abschal­ tet. Ein hier nicht näher zu betrachtender Zähler in der Auswerteschaltung 40 wird gleichzeitig auf Null gesetzt. Anschließend wird der Elektromotor 12 über die Steuerschaltung 34 wiederum in Betrieb gesetzt, und zwar derart, daß das Teil 20 nunmehr gegen den Endanschlag 28 verfahren wird. Hierbei werden über den Sensor 38 eine entsprechend der Anzahl der Umdre­ hungen der Antriebswelle 14 entsprechende Anzahl von Signalen des Signalgebers 36 empfangen und diese in der Auswerteschaltung 40 erfaßt. Hierzu kann bei­ spielsweise ein geeigneter Zähler hochlaufen. Nach Erreichen des Endanschlages 28 empfängt der Sensor 38 keine Signale des Signalgebers 36 mehr, so daß ein entsprechendes Steuersignal an die Steuerschaltung 34 bereitgestellt wird, die daraufhin den Elektromotor 12 stoppt. Nach diesem Inbetriebsetzen des Antriebs­ systems 10 ist in der Auswerteschaltung 40 somit gespeichert, wieviele Umdrehungen die Antriebswelle 14 des Elektromotors 12 voll führen muß, damit das Teil 20 einmal von seinem Endanschlag 26 bis zu seinem Endanschlag 28 verfahren werden kann. Es er­ folgt somit eine Definition der Endanschläge 26 be­ ziehungsweise 28 in bezug auf die Anzahl der Umdre­ hungen des Elektromotors 12, das heißt, die End­ anschläge 26 beziehungsweise 28 wurden gelernt. Nach dieser erfolgten Einjustierung des Antriebssystems 10 wird während des nachfolgenden bestimmungsgemäßen Ge­ brauchs der in der Auswerteschaltung 14 die Anzahl der Umdrehungen der Antriebswelle 14 speichernde Zäh­ ler entsprechend der Bewegungsrichtung des Teils 20 gegen seinen unteren beziehungsweise gegen seinen oberen gespeicherten Wert gezählt. Somit kann über eine Auswertung des Zählerstandes die Annäherung des Teils 20 an seine Endanschläge 26 beziehungsweise 28 erfaßt werden. Erreicht nunmehr der Zählerstand einen vorgegebenen Wert, der signalisiert, daß das Teil 20 sich nur noch eine geringe Anzahl von Umdrehungen der Antriebswelle 14 von seinem Endanschlag 26 bezie­ hungsweise 28 befindet, wird von der Auswerteschal­ tung 40 ein Signal an die Steuerschaltung 34 bereit­ gestellt, die den Elektromotor 12 stoppt. Somit wird erreicht, daß das Teil 20 stoppt, bevor es gegen den Endanschlag 26 beziehungsweise den Endanschlag 28 stößt. Hierdurch wird eine mechanische Belastung des gesamten Antriebssystems 10 durch das Auftreffen des Teils 20 auf die Endanschläge 26 beziehungsweise 28 verhindert. Die Anzahl der Umdrehungen des Elektro­ motors 12, zu denen jeweils das Teil 20 vor dem End­ anschlag 26 beziehungsweise 28 stoppt, kann frei ge­ wählt werden.

Die Auswerteschaltung 40 kann einen weiteren Zähler enthalten, der die Annäherungszyklen des Teils 20 an seine Endanschläge 26 beziehungsweise 28 erfaßt. Die­ ser Zähler ist so ausgestattet, daß nach einer frei wählbaren Anzahl von Annäherungen an einen oder beide der Endanschläge 26 beziehungsweise 28 ein Steuer­ signal an die Steuerschaltung 34 derart bereitge­ stellt wird, daß das Teil 20 nicht vor Erreichen der Endanschläge stoppt, sondern gegen diese gefahren wird. Gleichzeitig wird der die Anzahl der Umdre­ hungen des Elektromotors 12 erfassende Zähler auf Null gesetzt. Hierdurch erfolgt ein Nachlernen des Endanschlages 26 beziehungsweise 28, so daß während des Betriebes des Antriebssystems 10 auftretende Ab­ weichungen ausgeglichen werden können. Beim nächsten Anfahren des entsprechend anderen Endanschlages 26 beziehungsweise 28 werden wiederum die Anzahl der Umdrehungen des Elektromotors 12 über den Sensor 38 erfaßt und entsprechend in der Auswerteschaltung 40 abgespeichert. Somit ist gewährleistet, daß jeder­ zeit, das heißt, auch über einen längeren Einsatz­ zeitraum des Antriebssystems 10, ein definiertes An­ halten des Teils 20 vor seinen Endanschlägen 26 be­ ziehungsweise 28 eingehalten werden kann.

Nach einem konkreten Ausführungsbeispiel kann die Auswerteschaltung 40 beispielsweise so eingestellt sein, daß das Teil 20 vor seinen Endanschlägen 26 und/oder 28 beispielsweise zwei Umdrehungen des Elek­ tromotors 12 vor dem tatsächlichen Endanschlag 26 be­ ziehungsweise 28 anhält. Die Anzahl der Annäherungs­ zyklen des Teils 20 an die Endanschläge 26 bezie­ hungsweise 28, nach denen jeweils ein Nachlernen erfolgt, kann beispielsweise 5 betragen.

Insgesamt ist somit ein Antriebssystem 10 geschaffen, das ein schonendes Hin- und Herbewegen des Teils 20 zwischen seinen Endanschlägen gestattet. Somit wird der Verschleiß des Antriebssystems 10 verringert und die Gesamtlebensdauer erhöht. Insbesondere kann eine höhere Zyklenanzahl, mit der das Teil 20 gegen seine Endanschläge 26 beziehungsweise 28 verfahren werden kann, erreicht werden.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist lediglich beispielhaft. So kann jede andere geeignete Einrich­ tung vorgesehen sein, die die Anzahl der Umdrehungen des Elektromotors 12 erfaßt und eine entsprechende Auswertung beziehungsweise Ansteuerung der Steuer­ schaltung 34 veranlaßt.

Claims (7)

1. Verfahren zum Positionieren eines Teils, das mit­ tels eines Antriebes zwischen zwei Endpositionen hin- und herbewegbar ist und beim Erreichen der Endposi­ tionen ein Steuersignal für den Antrieb generiert wird, das den Antrieb stoppt oder dessen Antriebs­ richtung ändert, dadurch gekennzeichnet, daß beim erstmaligen Erreichen wenigstens einer der Endposi­ tionen (22, 24) die Stellung des Antriebes (13) er­ faßt und gespeichert wird und beim nächsten Annähern des Teils (20) an die Endpositionen (26, 28) der An­ trieb (13) vor Erreichen der Endpositionen (22, 24) gestoppt oder dessen Antriebsrichtung geändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim erstmaligen Erreichen der Endpositionen (22, 24) die Stellung einer Antriebswelle (14) des An­ triebs (13) ermittelt wird und anschließend die An­ zahl der Umdrehungen der Antriebswelle (14) zwischen den Endpositionen (22, 24) erfaßt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (13) eine wählbare Anzahl von Umdrehungen der Antriebswelle (14) vor Erreichen der Endpositionen (22, 24) gestoppt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (13) zwischen ein und fünf Umdre­ hungen, vorzugsweise zwei Umdrehungen, der Antriebs­ welle (14) vor Erreichen der Endpositionen (22, 24) stoppt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer wählbaren Anzahl von Annäherungen des Teiles (20) an wenigstens eine der Endpositionen (22, 24) der Antrieb (13) erst bei Erreichen der Endpositionen (22, 24) gestoppt und die Stellung des Antriebs (13) erneut erfaßt und gespeichert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Annäherungen drei bis neun, vorzugsweise fünf, beträgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (13) vor Erreichen der Endpositionen (22, 24) oder der Stopposition vor den Endpositionen (22, 24) seine Drehzahl der Antriebswelle (14) langsam verringert.