DE4026586C1 - Rotary unit switch delivering switch pulses - has two proxity switches with rod elements actuating by travelling over switch surfaces - Google Patents

Rotary unit switch delivering switch pulses - has two proxity switches with rod elements actuating by travelling over switch surfaces

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Abstract

The switch assembly for a rotor with a driven shaft, is used for limiting the angular rotation and has proximity switches (14,14') cooperating with the shaft to provide switch pulses. At least one switch (13) is incorporated in a rotor (12) attached to the shaft (6), for cooperating with two proximity switches (14,14'), each having a spring (19) acted on by the switch (13). The switch (13) is moved against the spring force upon further rotation to bring it into contact with the active switch face (22) of the proximity switch (14,14'). ADVANTAGE - Simple adjustment of required end positions.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für eine Dreh- Einheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a switching device for a rotary Unit according to the preamble of claim 1.

Zur Endabschaltung von Dreheinheiten werden in herkömmlicher Weise meist in Umfangsrichtung angeordnete Näherungsschalter verwendet. Bei einer Fehlprogrammierung ist dennoch eine Be­ schädigung der Dreheinheit nicht ausgeschlossen. Auch ist der maximal erreichbare Drehwinkel solcher Schalteinheiten kleiner als 360°, so daß der Drehwinkel für manche Anwen­ dungsfälle nicht ausreicht.For the final shutdown of rotary units are in conventional Proximity switches usually arranged in the circumferential direction used. In the event of incorrect programming, there is still a problem Damage to the turntable is not excluded. Is too the maximum achievable angle of rotation of such switching units less than 360 °, so that the rotation angle for some users cases are not sufficient.

Nach einem Vorschlag gemäß der nicht veröffentlichten DE 39 10 692 A1, wird die Drehbewegung über eine auf einer Zahnspindel geführte Spindelmutter in eine Trans­ lationsbewegung umgesetzt, die zur Endabschaltung mit Hilfe von Näherungsschaltern genutzt wird. According to a proposal according to the unpublished DE 39 10 692 A1, the rotary movement is based on a a spindle nut guided into a trans tion movement implemented, the end stop with the help is used by proximity switches.  

Hiermit können Drehwinkel von mehr als 360° geschaltet wer­ den, ohne daß es hierzu aufwendiger und teurer Drehwinkelge­ ber bedarf. Nachteilig kann sich jedoch hierbei das Spindel­ spiel auswirken, das zu Ungenauigkeiten bei der Endabschal­ tung führt.This allows rotation angles of more than 360 ° to be switched the, without this being complex and expensive Drehwinkelge about need. However, the spindle can be a disadvantage here play impact, causing inaccuracies in the end tung leads.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schalteinrich­ tung für Dreheinheiten zu schaffen, die eine zuverlässige Endabschaltung mit hoher Genauigkeit auch bei Drehwinkeln von mehr als 360° auf einfache Weise gewährleistet.The object of the invention is a switching device to create devices for rotary units that are reliable Limit switch with high accuracy even at angles of rotation guaranteed by more than 360 ° in a simple way.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.According to the present invention, this object is achieved with the Features of claim 1 solved.

Eine erfindungsgemäße Schalteinheit zeichnet sich durch eine hohe Winkelgenauigkeit bei der Endabschaltung aus, ist ein­ fach aufgebaut und auf einfache Weise montierbar und justierbar.A switching unit according to the invention is characterized by a high angular accuracy at the end stop is a built up and easy to assemble and adjustable.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und anhand eines Ausfüh­ rungsbeispiels in der nachfolgenden Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:Advantageous developments of the invention are in the Subclaims marked and based on an execution Example in the following figure description explained in more detail with reference to the drawing. In this demonstrate:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung für eine mit einer Lineareinheit kombinierte Dreheinheit in längsgeschnittener Teildarstellung und Fig. 1 shows a switching device according to the invention for a rotary unit combined with a linear unit in a longitudinal section and

Fig. 2 einen Querschnitt der Anordnung gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a cross section of the arrangement according to FIG. 1.

Fig. 1 zeigt eine Dreheinheit mit einer Welle 6, die über einen fest eingespannten Zahnriemen 27 zusätzlich in nicht dargestellter Weise in Längsrichtung verschiebbar ist. Fig. 1 shows a rotary unit with a shaft 6 , which is additionally displaceable in the longitudinal direction in a manner not shown via a firmly clamped toothed belt 27 .

Zum Antrieb der Dreheinheit ist ein Motor 1 vorgesehen, des­ sen Antriebsritzel 2 über einen Zahnriemen 3 mit einer Zahn­ scheibe 4 auf der Welle 6 verbunden ist. Der Zahnriemen 3 greift spielfrei in die Zahnscheibe 4 und das Antriebsritzel 2 ein. Das Übersetzungsverhältnis ist so gewählt, daß sich eine Untersetzung von 3 : 1 ergibt. Dies führt zu einer guten Winkelauflösung und einem hohen Antriebsmoment der Welle 6.To drive the rotary unit, a motor 1 is provided, the sen drive pinion 2 via a toothed belt 3 with a toothed disk 4 on the shaft 6 is connected. The toothed belt 3 engages in the toothed pulley 4 and the drive pinion 2 without play. The gear ratio is chosen so that a reduction of 3: 1 results. This leads to a good angular resolution and a high drive torque of the shaft 6 .

Die Welle 6 ist mittels zweier Kugellager 7 spielfrei gela­ gert. Die Kugellager 7 sind von einer Grundplatte 8 aufge­ nommen, wobei ihre Außenringe jeweils durch einen Steg fixiert sind.The shaft 6 is gela free play by means of two ball bearings 7 . The ball bearings 7 are taken up from a base plate 8 , with their outer rings each being fixed by a web.

Die Welle 6 liegt mit einem Bund am Innenring eines der bei­ den Kugellager 7 an. Die Innenringe der Kugellager 7 sind mittels einer dazwischen angeordneten Abgleichscheibe 9 spielfrei vorgespannt. Die Welle 6 ist über Ringspannele­ mente 5 mit der Zahnscheibe 4 verdrehsicher gekoppelt. Die notwendige Axialkraft zum Vorspannen der Kugellager 7 und zur Ausdehnung der Ringspannelemente 5 wird über eine am axialen Ende der Welle 6 vorgesehene Mutter 10, die an einem Distanzring 11 anliegt, aufgebracht.The shaft 6 rests with a collar on the inner ring of one of the ball bearings 7 . The inner rings of the ball bearings 7 are preloaded without play by means of an adjusting disk 9 arranged between them. The shaft 6 is coupled to the toothed disc 4 in a rotationally secure manner via ring elements 5 . The necessary axial force for preloading the ball bearings 7 and for expanding the ring clamping elements 5 is applied via a nut 10 provided at the axial end of the shaft 6 , which abuts a spacer ring 11 .

Auf dem Distanzring 11 ist ein scheibenförmig ausgebildetes Drehelement 12 koaxial angeordnet, das reibschlüssig mit dem Distanzring 11 verbunden ist. Dabei ist die Radialtoleranz über eine Spielpassung und das Axialspiel durch Abgleichung des Distanzringes 11 minimiert. Im Drehelement 12 ist ein stiftförmiges Schaltelement 13 mit seiner Längsachse paral­ lel zur Wellenachse 24 angeordnet. On the spacer ring 11, a disc-shaped design rotary member 12 is coaxially disposed, which is frictionally connected to the spacer. 11 The radial tolerance is minimized by a clearance fit and the axial clearance by adjusting the spacer ring 11 . In the rotating element 12 , a pin-shaped switching element 13 is arranged with its longitudinal axis parallel to the shaft axis 24 .

In der zum Drehelement 12 weisenden Stirnfläche der Zahn­ scheibe 4 ist eine ringförmige Ausnehmung 25 vorgesehen, in die das Schaltelement 13 mit einem Ende hineinragt. In der Zahnscheibe 4 ist ein stiftförmiges Schiebeelement 21 mit seiner Längsachse parallel zur Wellenachse 24 derart festge­ legt, das ein Ende des Schiebeelementes 21 in die ringför­ mige Ausnehmung 25 hineinragt und das Ende des Schaltele­ mentes 13 nach Drehung der Welle 6 um einen vorbestimmten Winkel formschlüssig mitnimmt.In the end face of the toothed disk 4 facing the rotating element 12 , an annular recess 25 is provided, into which the switching element 13 projects at one end. In the toothed disk 4, a pin-shaped pusher member 21 is inserted with its longitudinal axis parallel to the shaft axis 24 such Festge, which protrudes an end of the sliding element 21 in the ringför-shaped recess 25 and the end of the scarf Tele mentes 13 by rotation of the shaft 6 by a predetermined angle form-locking takes along.

Im Gehäuse 16 sind zwei induktive Näherungsschalter 14, 14′ angeordnet, die jeweils eine aktive kreisförmige Schaltflä­ che 22 aufweisen, über die der jeweilige Schalter bei Annä­ herung des Schaltelementes 13 mit seiner zur Schaltfläche 22 parallelen Stirnfläche auslösbar ist. Die elektrischen Anschlüsse der Näherungsschalter 14, 14′ sind über eine Steckerbuchse 15 nach außen geführt.In the housing 16 , two inductive proximity switches 14 , 14 'are arranged, each having an active circular switching surface 22 , via which the respective switch can be triggered when the switching element 13 is approached with its end face parallel to the button 22 . The electrical connections of the proximity switches 14 , 14 'are guided to the outside via a plug socket 15 .

Wie aus Fig. 2 näher ersichtlich, ist am Gehäuse 16 eine Halteplatte 17 vorgesehen, an der eine Freilauffeder 19, deren Wirkungsweise nachfolgend beschrieben ist, mittels zweier Schrauben 18 festgelegt ist. Die Freilauffeder 19 ist symmetrisch ausgebildet und weist ein gerades Mittelstück 26 auf, das an beiden Enden über je eine Krümmung in nach innen gebogene Schenkelenden 23 übergeht. Die Schenkelenden 23 schließen im entspannten Zustand der Freilauffeder 19 mit dem Mittelstück 26 einen Winkel von weniger als 30° ein. Jedem Schenkelende 23 ist ferner je ein Dämpfungselement 20 am Mittelstück 26 als Endanschlag zugeordnet.As can be seen in more detail from FIG. 2, a holding plate 17 is provided on the housing 16 , on which a freewheel spring 19 , the operation of which is described below, is fixed by means of two screws 18 . The freewheel spring 19 is symmetrical and has a straight middle piece 26 , which at both ends merges into an inwardly curved leg ends 23 . In the relaxed state of the freewheel spring 19 , the leg ends 23 form an angle of less than 30 ° with the central piece 26 . Each leg end 23 is also assigned a damping element 20 on the middle piece 26 as an end stop.

Die Schalteinrichtung weist folgende Funktionsweise auf: Zunächst sei die Welle 6 und damit auch das Schiebeelement 21 über den Zahnriementrieb entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt. Durch Haftreibung bewegt sich dann auch das schei­ benförmige Drehelement 12 mit dem Schaltelement 13 solange im Gegenuhrzeigersinn, bis das Schaltelement 13 an einem Schenkelende 23 der Freilauffeder 19 anschlägt. Die Federkonstante der Freilauffeder 19 ist so gewählt, daß das Drehelement 12 bei Weiterdrehung der Welle 6 durchrutscht.The switching device has the following mode of operation: First, let the shaft 6 and thus also the sliding element 21 be moved counterclockwise via the toothed belt drive. By static friction then also the disk-shaped rotary element 12 moves with the switching element 13 in the counterclockwise direction until the switching element 13 strikes one leg end 23 of the freewheel spring 19 . The spring constant of the freewheel spring 19 is selected so that the rotating element 12 slips when the shaft 6 continues to rotate.

Das Schaltelement 13 bewegt sich erst dann gegen die Feder­ kraft der Freilauffeder 19 bis zur Schaltfläche 22, wenn das Schaltelement 13 durch Anschlag des Schiebeelementes 21 formschlüssig weiterbewegt wird. Wird das Schaltelement 13 über die aktive Schaltfläche 22 bewegt, so wird der Nähe­ rungsschalters 14 ausgelöst, dessen Signale einer program­ mierbaren Steuerung zugeführt sind.The switching element 13 only moves against the spring force of the freewheel spring 19 to the button 22 when the switching element 13 is positively moved by the stop of the sliding element 21 . If the switching element 13 is moved via the active button 22 , the proximity switch 14 is triggered, the signals of which are fed to a programmable controller.

Nun wird über die Steuerung eine Drehrichtungsumkehr des Motors 1 veranlaßt. Durch das gespannte Schenkelende 23 der Freilauffeder 19 wird das Schaltelement 13 von der Schalt­ fläche 22 des Näherungsschalters zurückbewegt, bis dieser freigegeben ist. Durch diese Stelle ist der Referenzpunkt der Steuerung festgelegt. Durch die enge Toleranz des Drehe­ lementes 12 und somit auch des Schaltelementes 13 wird die­ ser Referenzpunkt mit sehr hoher Reproduzierbarkeit angefah­ ren. Vom Referenzpunkt aus kann nun die Welle 6 im Uhrzei­ gersinn mit einem Drehwinkel von mehr als 360° programmiert verfahren werden.Now the direction of rotation of the motor 1 is caused by the control. Due to the tensioned leg end 23 of the freewheel spring 19 , the switching element 13 is moved back from the switching surface 22 of the proximity switch until it is released. The reference point of the control is defined by this point. Due to the close tolerance of the rotating element 12 and thus also the switching element 13 , this reference point is approached with a very high degree of reproducibility. From the reference point, the shaft 6 can now be moved clockwise with a rotation angle of more than 360 ° programmed.

Wird nun ein Drehwinkel von 360° verfahren, bewegt sich die Zahnscheibe 4 durch den Zahnriementrieb und das Drehelement 12 durch Haftreibung, bis das Schaltelement 13 an dem ande­ ren Schenkelende 23 der Freilauffeder 19 anschlägt, was nach einer Drehung um etwa 120° der Fall ist. Das Drehelement 12 rutscht nun infolge der Federkraft durch, bis das Schiebe­ element 21 von der anderen Seite gegen das am Schenkelende 23 der Freilauffeder 19 anliegende Schaltelement 13 an­ schlägt. Bei Weiterdrehung der Welle 6 wird die Freilauf­ feder 19 gespannt und die Schaltfläche 22′ des zweiten Nähe­ rungsschalters 14′ überfahren. Dabei wird ein Schaltsignal an die Steuerung gegeben, über die der Arbeitsdrehwinkel begrenzt wird.If a rotation angle of 360 ° is now moved, the toothed disc 4 moves through the toothed belt drive and the rotary element 12 by static friction until the switching element 13 strikes the other leg end 23 of the freewheel spring 19 , which is the case after a rotation of approximately 120 ° . The rotating element 12 now slips due to the spring force until the sliding element 21 strikes from the other side against the abutting on the leg end 23 of the freewheel spring 19 switching element 13 . As the shaft 6 continues to rotate, the freewheel spring 19 is tensioned and the button 22 'of the second proximity switch 14 ' run over. A switching signal is sent to the control system, which limits the working angle of rotation.

Bei erneuter Drehrichtungsumkehr wird wiederum das Schalt­ element 13 durch die gespannte Feder von der Schaltfläche 22 zurückbewegt.When the direction of rotation is reversed again, the switching element 13 is moved back by the spring 22 by the button 22 .

Bei einer Fehlprogrammierung reicht der Federweg der Schen­ kelenden 23 der Freilauffeder 19 nicht aus, um die Schwung­ masse der Welle 6 und eines etwa daran über einen Greifer aufgenommenen Werkstückes abzubremsen. Bei einem solchen unerwünschten Überlauf wird die kinetische Energie von den Dämpfungselementen 20 aufgenommen.If the programming is incorrect, the spring travel of the ends 23 of the freewheel spring 19 is not sufficient to brake the momentum of the shaft 6 and a workpiece picked up by a gripper. In the event of such an undesirable overflow, the kinetic energy is absorbed by the damping elements 20 .

Claims (11)

1. Schalteinrichtung für eine Dreheinheit, mit einer moto­ risch angetriebenen Welle, mit Schaltelementen, welche zur Begrenzung des Drehwinkels nach Drehung der Welle um einen vorgegebenen Drehwinkel mit Näherungsschalter zur Abgabe eines Schaltimpulses zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (6) ein Drehelement (12) reibschlüssig festgelegt ist, in dem mindestens ein Schaltelement (13) gehalten ist, daß das Schaltelement (13) mit zwei Näherungsschaltern (14, 14′) zusammenwirkt, die jeweils durch Annäherung des Schaltelementes (13) an eine Schaltfläche (22) auslösbar sind, daß jedem Nähe­ rungsschalter ein Federelement zugeordnet ist, an dem das Schaltelement (13) vor Erreichen der Schaltfläche (22, 22′) des jeweiligen Näherungsschalters (14, 14′) anschlägt, so daß das Drehelement (12) bei weiterer Drehung auf der Welle (6) durchrutscht, und daß ein Schiebeele­ ment (21) mit der Welle (6) drehfest verbunden ist, das nach Drehung der Welle (6) um einen vorbestimmten Dreh­ winkel am Schaltelement (13) anschlägt, um dieses gegen die Federkraft bis zur Schaltfläche (22, 22′) zur Betäti­ gung des jeweiligen Näherungsschalters (14, 14′) vorzu­ schieben.1. Switching device for a rotary unit, with a motor-driven shaft, with switching elements which cooperate to limit the angle of rotation after rotation of the shaft by a predetermined angle of rotation with proximity switch for delivering a switching pulse, characterized in that on the shaft ( 6 ) has a rotary element ( 12 ) is fixed by friction, in which at least one switching element ( 13 ) is held, that the switching element ( 13 ) interacts with two proximity switches ( 14 , 14 '), each of which comes closer to the button ( 22 ) by moving the switching element ( 13 ) can be triggered that each proximity switch is assigned a spring element to which the switching element ( 13 ) strikes before reaching the button ( 22 , 22 ') of the respective proximity switch ( 14 , 14 '), so that the rotary element ( 12 ) with further rotation slips on the shaft ( 6 ), and that a Schiebeele element ( 21 ) with the shaft ( 6 ) is rotatably connected, the n After rotation of the shaft ( 6 ) by a predetermined angle of rotation on the switching element ( 13 ) to push this against the spring force up to the button ( 22 , 22 ') for actuating the respective proximity switch ( 14 , 14 '). 2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Federelemente von den beiden Schenkelenden (23) einer doppelschenkligen, symmetrisch aufgebauten Freilauffeder (19) gebildet sind. 2. Switching device according to claim 1, characterized in that the spring elements of the two leg ends ( 23 ) of a double-leg, symmetrically constructed freewheel spring ( 19 ) are formed. 3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (6) eine Zahnscheibe (4) drehfest festgelegt ist, die über einen Zahnriemen (3) vom Antriebsritzel (2) des Motors (1) angetrieben ist.3. Switching device according to claim 1 or 2, characterized in that on the shaft ( 6 ) a toothed disc ( 4 ) is rotatably fixed, which is driven via a toothed belt ( 3 ) by the drive pinion ( 2 ) of the motor ( 1 ). 4. Schalteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zahnscheibe (4) über Ringspannelemente (5) mit der Welle (6) verbunden ist.4. Switching device according to claim 3, characterized in that the toothed disc ( 4 ) via ring clamping elements ( 5 ) with the shaft ( 6 ) is connected. 5. Schalteinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schiebeelement (21) stiftförmig ausge­ bildet ist und in der Zahnscheibe (4) parallel zur Wel­ lenachse (6) festgelegt ist, und daß an einer Stirnfläche der Zahnscheibe (4) eine ringförmige Ausnehmung (25) vor­ gesehen ist, in die das Schiebeelement (21) mit einem Ende hineinragt.5. Switching device according to claim 3 or 4, characterized in that the sliding element ( 21 ) is pin-shaped and in the toothed disc ( 4 ) parallel to the len axis ( 6 ) is fixed, and that on an end face of the toothed disc ( 4 ) an annular recess ( 25 ) is seen before, into which the sliding element ( 21 ) protrudes at one end. 6. Schalteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schaltelement (13) stiftförmig ausgebildet und parallel zur Wellenachse (24) angeordnet ist, und daß das der Schaltfläche (22) des Näherungsschalters (14, 14′) abgewandte Ende des Schaltelementes (13) in die ringförmige Ausnehmung (25) hineinragt.6. Switching device according to claim 5, characterized in that the switching element ( 13 ) is pin-shaped and arranged parallel to the shaft axis ( 24 ), and that the button ( 22 ) of the proximity switch ( 14 , 14 ') facing away from the end of the switching element ( 13 ) protrudes into the annular recess ( 25 ). 7. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilauffeder (19) ein gerades Mittelstück (26) aufweist, das an beiden Enden über je eine Krümmung in die nach innen gebogenen Schenkelenden (23) übergeht.7. Switching device according to one of claims 2-6, characterized in that the freewheel spring ( 19 ) has a straight center piece ( 26 ) which merges at both ends with a curvature into the inwardly bent leg ends ( 23 ). 8. Schalteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schenkelenden (23) mit dem Mittelstück (26) im entspannten Zustand einen Winkel von weniger als 30° einschließen.8. Switching device according to claim 7, characterized in that the leg ends ( 23 ) form an angle of less than 30 ° with the center piece ( 26 ) in the relaxed state. 9. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Schenkelende (23) je ein Dämp­ fungselement (20) am Mittelstück (26) der Freilauffeder (19) als Endanschlag zugeordnet ist.9. Switching device according to one of claims 2-8, characterized in that each leg end ( 23 ) has a damping element ( 20 ) on the center piece ( 26 ) of the freewheel spring ( 19 ) is assigned as an end stop. 10. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 2-9, da­ durch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel der Welle (6) zwischen der Berührung der beiden Schenkelenden (23) durch den Schaltstift (13) etwa 110°-130° beträgt.10. Switching device according to one of claims 2-9, characterized in that the angle of rotation of the shaft ( 6 ) between the contact of the two leg ends ( 23 ) by the switching pin ( 13 ) is approximately 110 ° -130 °. 11. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel der Welle (6) zwischen den beiden Schaltpunkten der Näherungsschalter (14, 14′) größer als 360° ist.11. Switching device according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the angle of rotation of the shaft ( 6 ) between the two switching points of the proximity switches ( 14 , 14 ') is greater than 360 °.
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