DE19737617A1 - Fernsteuerung für Antriebsaggregate, insbesondere für Wandsäge- und Kernbohrsysteme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, Antriebsaggregate, insbesondere für Wandsäge- und Kernbohr­ systeme, fernzusteuern. Bei einer bekannten Ausführungsform wird eine sepa­ rate Steuereinheit, die manuell betätigbare Hydraulikventile beinhaltet, mittels eines zusätzlich benötigten Satzes Hydraulikschläuche in die Hydraulikkreisläufe, zwischen Antriebsaggregat und anzutreibendem Gerät, eingeschaltet. Diese Steuer­ einheit ist aufgrund ihrer Größe, ihres Gewichts und der mit ihr verbundenen verhältnismäßig starren und schweren Hydraulikschläuche als quasi-stationär anzusehen. Im eingerichteten Zustand ist die Steuereinheit mit den in ihr enthal­ tenen Bedienelementen kaum noch ortsveränderlich. Desweiteren sind nur einige der hydraulischen Funktionen und keine der elektrischen Funktionen "EIN", "AUS" und "NOT-AUS" des Antriebsaggregats, von der Steuereinheit aus, steuerbar. Insgesamt bietet diese Ausführungsform keine wesentlichen Vorteile. Besonders nachteilig ist hingegen der erhöhte Arbeits- und Zeitaufwand beim Einrichten und beim Transport der zusätzlich benötigten Komponenten.

Bei einer weiteren bekannten Ausführungsform wird eine separate Steuereinheit, ebenfalls mittels eines zusätzlich benötigten Satzes Hydraulikschläuche, in die Hydraulikkreisläufe, zwischen Antriebsaggregat und anzutreibendem Gerät, ein­ geschaltet. Auch diese Steuereinheit ist aufgrund ihrer Größe, ihres Gewichts und der mit ihr verbundenen verhältnismäßig starren und schweren Hydraulik­ schläuche als quasi-stationär anzusehen. Mit der Steuereinheit per Steuerkabel verbunden ist ein ortsveränderliches Steuerpult mit dem einige, jedoch nicht alle der hydraulischen Funktionen und keine der elektrischen Funktionen "EIN", "AUS" und "NOT-AUS" des Antriebsaggregats fernsteuerbar sind, was die Nut­ zung wiederum erheblich einschränkt, da weiterhin einige der während des Be­ triebs benötigten Funktionen nur unmittelbar am Antriebsaggregat gesteuert werden können. Nachteilig ist auch hier der erhöhte Arbeits- und Zeitaufwand beim Einrichten und beim Transport der zusätzlich benötigten Komponenten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht alle während des Betriebs eines Antriebsaggregats, insbesondere für Wandsäge- und Kernbohrsysteme, benötigten Funktionen fernzusteuern, aus­ genommen der Regelung des Wasserzuflusses, die am anzutreibenden Gerät vorgenommen werden kann. Die dafür vorgesehene Steuereinheit soll derart in das Antriebsaggregat integriert werden, daß eine kompakte Einheit entsteht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß werden an die Hydraulikventile des Antriebsaggregats elektro­ mechanische Stellglieder gekoppelt. Eine Elektronik steuert über diese elektro­ mechanischen Stellglieder die hydraulischen Funktionen, sowie über Relais wei­ tere, elektrische Funktionen des Antriebsaggregats. Die Steuereinheit wird in das Antriebsaggregat integriert und bildet mit diesem eine kompakte Einheit, die sich durch geringes Gewicht und geringe Größe auszeichnet. Als zusätzliche externe Komponente ist lediglich ein ortsveränderliches Steuerpult anzuschlie­ ßen. Weitere externe Komponenten entfallen. Zusätzliche Hydraulikschläuche werden nicht benötigt. Der zusätzliche Arbeits- und Zeitaufwand beim Einrich­ ten beschränkt sich auf das Anschließen des ortsveränderlichen Steuerpults. Da alle während des Betriebs benötigten Funktionen des Antriebsaggregats, ausge­ nommen der Regelung des Wasserzuflusses, fernbedienbar sind, ist es möglich das Antriebsaggregat in größerer Entfernung von dem anzutreibenden Gerät, an einer gut zugänglichen und/oder geschützten Stelle, zu plazieren. Da man sich mit der Fernsteuerung in nächster Nähe des Arbeitsfeldes aufhalten und den Arbeitsprozeß beobachten kann, ist ein schnelleres und präziseres Arbeiten möglich und man ist in der Lage auf Störungen unmittelbar zu reagieren und angemessene Bedienschritte, per Fernbedienung, durchzuführen und die Maschine im Notfall per "NOT-AUS" zu stoppen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 Draufsicht auf eine Grundplatte mit den elektromechanischen Stell­ gliedern und den Endschaltern.

Fig. 2 eine Tellseitenansicht.

Fig. 3 eine Teilseitenansicht.

Fig. 4 eine Teilseitenansicht.

Fig. 5 eine Tellseitenansicht.

Fig. 6 Ein Ausführungsbeispiel eines Zahnkranzsegments mit Betätigungshebel.

Fig. 7 Ein Ausführungsbeispiel eines ortsveränderlichen Steuerpults.

Fig. 8 Ein als Blockschaltbild dargestelltes Ausführungsbeispiel einer geeigneten Steuerelektronik.

Fig. 9 Ein als Flußdiagramm dargestelltes Ausführungsbeispiel eines geeigneten Steuerprogramms.

Gleiche Bauteile in den Figuren der Zeichnung sind mit den gleichen Bezugs­ zeichen versehen.

Die Anordnung gemäß Fig. 1 ist auf die Schalttafel eines Antriebsaggregats, insbesondere für Wandsäge- und Kernbohrsysteme, zu montieren und ist ange­ paßt an konkrete Ausführungsformen von Antriebsaggregaten. Die Hydraulik­ ventile des Antriebsaggregats sind nicht dargestellt.

In der Grundplatte 1 befinden sich die Aussparungen 2, 2', 3, 4 und 5 unter denen sich die Hydraulikventile des Antriebsaggregats befinden. Die ursprüng­ lich mit den Hydraulikventilen verbundenen Betätigungselemente, für manuelle Betätigung, sind vor dem Anbau der Erfindung zu entfernen. Stattdessen sind an die Drehachsen der Hydraulikventile Zahnräder und Zahnriemenscheiben (nicht dargestellt) und Zahnkranzsegmente mit Betätigungshebel 6 und 6' zu montieren.

Auf der Grundplatte 1 befinden sich die Motorträger 7, 7', 8, 9 und 10 mit den angebauten Schrittmotoren 11, 11', 12, 13 und 14. Die Motorträger 7, 7' und 10 sind fest auf der Grundplatte 1 montiert. Für Einstellungszwecke sind die Motor­ träger 8 und 9, durch die Langlöcher 15 und 16 verschiebbar auf der Grund­ platte 1 angeordnet. Die Schrittmotoren 11, 11', 12 und 13 sind fest mit den zuge­ hörigen Motorträgern verbunden. Für Einstellungszwecke ist Schrittmotor 14 auf dem Motorträger 10, durch die Langlöcher 17, höhenverstellbar angeordnet.

Schrittmotor 11 bewegt über Zahnrad 18 das Zahnkranzsegment mit Betätigungs­ hebel 6 und das mit diesem verbundene Hydraulikventil des Antriebsaggregats, dessen Drehachse unterhalb der Grundplatte 1, parallel zur Motorachse liegt. Erreicht dieses Hydraulikventil eine ausgezeichnete Position, wird durch das Zahnkranzsegment mit Betätigungshebel 6 der Endschalter 19 betätigt, wodurch diese Position der Steuerelektronik mitgeteilt und als Referenzposition gespei­ chert wird. Die anderen Positionen werden relativ zu dieser Referenzposition angefahren. Endschalter 19 ist zur Einstellung des Schaltpunkts verschiebbar angeordnet.

Schrittmotor 11' bewegt über Zahnrad 18' das Zahnkranzsegment mit Betätigungs­ hebel 6' und das mit diesem verbundene Hydraulikventil des Antriebsaggregats, dessen Drehachse unterhalb der Grundplatte 1, parallel zur Motorachse liegt. Erreicht dieses Hydraulikventil eine ausgezeichnete Position, wird durch das Zahnkranzsegment mit Betätigungshebel 6' der Endschalter 19' betätigt, wodurch diese Position der Steuerelektronik mitgeteilt und als Referenzposition gespei­ chert wird. Die anderen Positionen werden relativ zu dieser Referenzposition angefahren. Endschalter 19' ist zur Einstellung des Schaltpunkts verschiebbar angeordnet.

Aussparung 3 wird von der Drehachse eines Hydraulikventils des Antriebs­ aggregats senkrecht durchstoßen. An der Drehachse ist ein Zahnrad (nicht dargestellt) angebracht, das über Zahnrad 20 von Schrittmotor 12 bewegt wird. Das Übersetzungsverhältnis der Zahnräder ist so gewählt, daß Zahnrad 20 einen maximalen Drehwinkel von weniger als 360° beschreibt, wobei das Hydraulik­ ventil mehrere Umdrehungen durchführen kann. An Zahnrad 20 ist ein Schaltstift 21 angebracht, der in einer ausgezeichneten Position des Zahnrads 20, und des an dieses gekoppelten Hydraulikventils, den Endschalter 22 betätigt, wodurch diese Position der Steuerelektronik mitgeteilt und als Referenzposition gespeichert wird. Alle anderen Positionen werden relativ zu dieser Referenzposition angefahren. Da der maximale Drehwinkel von Zahnrad 20 weniger als 360° beträgt, ist gewähr­ leistet, daß über den gesamten Drehbereich des Hydraulikventils der Endschalter 22 nur ein einziges mal betätigt wird, wodurch Fehlinterpretationen der Position ausgeschlossen sind. Endschalter 22 ist zur Einstellung des Schaltpunkts verschieb­ bar angeordnet.

Aussparung 4 wird von der Drehachse eines Hydraulikventils des Antriebs­ aggregats senkrecht durchstoßen. An der Drehachse ist ein Zahnrad mit Schalt­ stift (nicht dargestellt) angebracht, das über Zahnrad 23 von Schrittmotor 13 bewegt wird. Der Schaltstift betätigt in einer ausgezeichneten Position des Hydraulikventils den Endschalter 24 wodurch diese Position der Steuerelektronik mitgeteilt und als Referenzposition gespeichert wird. Die anderen Positionen werden relativ zu dieser Referenzposition angefahren. Endschalter 24 ist zur Einstellung des Schaltpunkts verschiebbar angeordnet.

Unterhalb der Aussparung 5 befindet sich ein Hydraulikventil des Antriebsaggre­ gats, auf dessen Drehachse, die parallel zur Achse des Schrittmotors 14 liegt, eine Zahnriemenscheibe angebracht ist (nicht dargestellt), die über einen Zahn­ riemen (nicht dargestellt) und die Zahnriemenscheibe 25 von Schrittmotor 14 bewegt wird. An der Zahnriemenscheibe 25 ist ein Schaltstift 26 angebracht, der in einer ausgezeichneten Position der Zahnriemenscheibe 25, und des an sie ge­ koppelten Hydraulikventils, den Endschalter 27 betätigt, wodurch diese Position der Steuerelektronik mitgeteilt und als Referenzposition gespeichert wird. Die anderen Positionen werden relativ zu dieser Referenzposition angefahren. End­ schalter 27 ist zur Einstellung des Schaltpunkts verschiebbar angeordnet.

Das in Fig. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel eines ortsveränderlichen Steuer­ pults 100 beinhaltet einen NOT-AUS-Taster 101, einen EIN-Taster 102 zum Einschalten des Antriebsaggregats, sowie fünf Eingabeelemente 103 zur Eingabe der Fernsteuerkommandos für die Schrittmotoren 11, 11', 12, 13 und 14 mit den angekoppelten Hydraulikventilen des Antriebsaggregats.

Das in Fig. 8 als Blockschaltbild dargestellte Ausführungsbeispiel einer Steuer­ elektronik enthält als zentrale Steuereinheit 104 insbesondere einen Mikro­ controller oder Mikroprozessor mit einem Steuerprogramm gemäß Fig. 9. Die von den Endschaltern 19, 19', 22, 24 und 27 kommenden Steuersignale und die vom Steuerpult 100, über den EIN-Taster 102, und die Eingabeelemente 103 kommenden Steuerbefehle werden an der Schnittstelle 105 zur zentralen Steuer­ einheit 104 gefiltert und von Störimpulsen befreit. Die zentrale Steuereinheit 104 verarbeitet die Eingangssignale und erzeugt die Steuersignale für die Schrittmotorendstufen 106, die die Schrittmotoren 11, 11', 12, 13 und 14 treiben, und für das Relais 107, das das Antriebsaggregat einschaltet. Relais 108, zur Steuerung der NOT-AUS-Funktion, ist direkt mit dem NOT-AUS-TASTER 101 verbunden. Die von der Stromversorgung 109 gelieferte Versorgungsspannung wird von der Spannungsüberwachung 110 kontrolliert, die gegebenenfalls einen Reset der zentralen Steuereinheit auslöst, um so ein Fehlverhalten der Fern­ steuerung zu verhindern.

Das in Fig. 9 als Flußdiagramm dargestellte Ausführungsbeispiel eines Steuer­ programms startet unmittelbar nach Anlegen der Versorgungsspannung an die Steuerelektronik. Da sich die Schrittmotoren 11, 11', 12, 13 und 14 und die an diese gekoppelten Hydraulikventile des Antriebsaggregats beim Programmstart in einer nicht definierten Position befinden, werden zuerst deren Referenzposi­ tionen angefahren. Bei Erreichen dieser Referenzpositionen werden die jeweiligen Endschalter 19, 19', 22, 24 und 27 ausgelöst und daraufhin die entsprechenden Schrittmotoren 11, 11', 12, 13 und 14 in dieser Position gestoppt (Programm­ schritt 200). Diese Referenzpositionen werden daraufhin abgespeichert (Pro­ grammschritt 201).

Danach fahren die Schrittmotoren 11, 11', 12, 13 und 14 und die an diese gekop­ pelten Hydraulikventile des Antriebsaggregats ihre vorgegebenen Nullstellungen an (Programmschritt 202).

Danach wartet das Programm bis die Eingabeelemente 103 in ihre Nullstellungen gebracht worden sind, um so sicherzustellen, daß die an ihnen eingestellten Positionen mit den tatsächlichen Positionen der korrespondierenden Schritt­ motoren 11, 11', 12, 13 und 14 und der an diese gekoppelten Hydraulikventile des Antriebsaggregats übereinstimmen (Programmschritt 203).

Das System ist nun bereit, die von dem Steuerpult 100 kommenden Steuerbe­ fehle zu bearbeiten und wartet zunächst bis der EIN-Taster 102 betätigt wird (Programmschritt 204), um daraufhin das Antriebsaggregat einzuschalten (Programmschritt 205).

Das Programm wartet dann auf ein neues Steuerkommando von Steuerpult 100 (Programmschritt 206). Ist ein neues Kommando gegeben, wird für den ange­ sprochenen Schrittmotor 11, 11', 12, 13 oder 14 die Anzahl der auszuführenden Schritte und die Drehrichtung berechnet (Programmschritt 207), der Interrupt der korrespondierenden Interrupt-Routine, die für jeden Schrittmotor 11, 11', 12, 13 und 14 separat vorliegt, freigegeben (Programmschritt 208) und die Inter­ rupt-Routine dann aufgerufen (Programmschritt 209).

In der Interrupt-Routine wird bei jedem Aufruf die korrespondierende Schritt­ motorendstufe 106 derart angesteuert, daß der angeschlossene Schrittmotor 11, 11', 12, 13 oder 14 genau einen Schritt in die vorher berechnete Richtung durch­ führt (Programmschritt 210).

Wird nun in Programmschritt 211 festgestellt, daß alle in Programmschritt 207 berechneten Schritte ausgeführt sind, wird der Interrupt für diese Inter­ rupt-Routine gesperrt (Programmschritt 212) und es erfolgt der Rücksprung ins Hauptprogramm, andernfalls wird erst ein Timer gesetzt (Programmschritt 213) und dann ins Hauptprogramm zurückgesprungen. Der Timer löst nach Ablauf einer vorgewählten Zeit erneut einen Interrupt aus, wodurch die soeben verlassene Interrupt-Routine wieder aufgerufen wird.

Diese Art der Interruptprogrammierung erlaubt das quasi-simultane und zeit­ genaue Ansteuern aller Schrittmotoren 11, 11', 12, 13 und 14 und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Leistungsfähigkeit des gesamten Systems.

Claims (12)

1. Fernsteuerung für Antriebsaggregate, insbesondere für Wandsäge- und Kernbohrsysteme, mit einem ortsveränderlichen Steuerpult zur Eingabe der Fernsteuerkommandos, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektronik alle während des Betriebs benötigten elektrischen und hydraulischen Funktionen eines Antriebsaggregats gemäß den Fernsteuerkommandos steuert, wobei die zu steuernden Hydraulikventile des Antriebsaggregats über elektromechani­ sche Stellglieder bewegt werden und die gesamte Steuerung in das Antriebs­ aggregat integriert ist und mit diesem eine kompakte Einheit bildet.

2. Fernsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die wichtigsten der während des Betriebs benötigten elektrischen und hydraulischen Funktionen eines Antriebsaggregats fernsteuerbar sind.

3. Fernsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik in einem separaten Gehäuse untergebracht ist und per Kabel mit den anderen Komponenten der Steuerung verbunden ist.

4. Fernsteuerung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eins der Hydraulikventile des Antriebsaggregats von einem Zahnkranzsegment mit Betätigungshebel (6) betätigt wird.

5. Fernsteuerung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromechanischen Stellglieder Schrittmotoren sind.

6. Fernsteuerung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromechanischen Stellglieder DC-Motoren sind.

7. Fernsteuerung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eins der Eingabeelemente 103 ein Potentiometer ist, dessen Widerstandsverlauf und/oder die an dem Widerstand abfallende Span­ nung, so aufbereitet wird, daß über den Drehwinkel ein logarithmischer Verlauf entsteht.

8. Fernsteuerung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eins der Eingabeelemente 103 ein Drehimpulsgeber ist, des­ sen Ausgangsimpulse so aufbereitet werden, daß deren Anzahl über den Drehwinkei einen logarithmischen Verlauf erhält.

9. Fernsteuerung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik eine festverdrahtete Logik enthält.

10. Fernsteuerung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik eine programmierte Zentraleinheit, insbesondere einen Mikrocontroller, einen Mikroprozessor oder eine Speicherprogrammlerbare Steuerung enthält.

11. Fernsteuerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerprogramm Fehlbedienungen erkennen und ausgleichen kann.

12. Fernsteuerung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in die Hydraulikkreisläufe des Antriebsaggregats Drucksensoren eingefügt werden, mit deren Daten und einer intelligenten Elektronik eine wenigstens teilautomatische Steuerung realisiert wird.