DE8901571U1 - Endschalter-Meßgerät - Google Patents

Description

* *« ·&phgr;· It MM · ·

Endschalter-Meßgetriebe

Die Erfindung betrifft einen Endschalter-Meßgetriebe zur Begrenzung der Anzahl der Umdrehungen einer Welle, insbesondere fur Hand-' habungs- und Automat!sierungsgeräte, mit einem Schalter.

Die Erfindung bezieht sich auf die Schaffung eines mechanischen Endschalters, durch den bei Überschreiten einer vorgegebenen Anzahl an Umdrehungen die Abschaltung der Welle erfolgt, kerartige Endschalter werden in der Handhabungs- und AiK omatisierungeinduatrie (Roboterindustrie) eingesetzt, um die an den Manipulatoren befindliehen Werkzeuge bei auftretenden Störungen, wie z.B. Kabelbrüchen, sowie softwarebedihgteih Fehlreaktionen vor durch unkontrollierte Bewegungen herbeigeführten Kollisionen und Beschädigungen zu schützen, in dem die durch einen Antriebsmotor ausgelöste Bewegungebereich räumlich eingegrenzt wird. Zu diesem Zweck wird die Anzahl der Umdrehungen des Antriebemotors bzw. seiner Welle auf eine vorgegebene, jedoch veränderbare Anzahl an Umdrehungen begrenzt.

Eine prinzipielle Lösung bestände darin, mit Hilfe von durch eine größere Anzahl en Zahnrädern realisierten Untersetzung der Rotation der Welle die Anzahl der Umdrehungen zu begrenzen. Die Schaltgenauigkeit ist dann sehr gering.

• &bgr; «ft t» it· R·

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Schaffung eines Endschalter-Meßgetriebes zur Aufgabe gemacht, mit dessen Hilfe eine hohe Untersetzung bei gleichzeitig präziser Schaltgenauigkeit erreichbar wird.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch zwei koaxiale, von der Welle angetriebenen Scheiben, deren Drehzahl geringfügig differiert und einem Schalter, der bei einer bestimmten relativen Stellung beider Scheiben schaltet.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, zwei oder mehr koaxiale Scheiben durch ein und dieselbe Welle, deren Anzahl an Umdrehungen gemessen werden soll, anzutreiben, wobei sich deren Drehzahl geringfügig unterscheidet. Die Folge ist, daß sich nach einer Umdrehung die räumliche Zuordnung beider Scheiben ändert und erst nach einer gewissen Anzahl an Umdrehungen, die in ihrem absoluten Betrag bestimmt wird, durch die jeweils zugeordnete Zahl des Quotienten dee DrehzahlVerhältnieeee, läßt wieder die gleiche Relativstellung beider Scheiben zueinander erreichen, de geringer die Differenz der Drehzahlen beider Scheiben ist, umso größer ist die Anzahl der Umdrehungen um wieder die gleiche Relativetellung beider Scheiben zueinender zu erhalten. Bei einem speziellen übereetzungsver-

yo hältnis von beispielsweise 100:99 vollführt die eine der Scheiben 100 und die andere 99 Umdrehungen/ um die zu Anfang eingenommene ReIativpoeition wieder anzunehmen« Die Scheiben haben die Eigenschaft, daft nur bei einer be~

Ah stimmten relativen Stellung zueinander der

auf den Antrieb einwirkende Schalter betätigt

Mt II· I« «I·· ·· ··

wird. Dae Ergebnis ist, daß nach einer Vielzahl der Umdrehungen der Scheiben der Schalter erstmalig betätigt wird. Im vorgenannten Beispiel (100:99) voll fähren die Scheiben 100 bzw. 99 Umdrehungen bis zum Schaltvorgang.

Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen in der Realisierung der Möglichkeit einer hohen Über-/Untersetzung der Drehzahl.

De der Schalter mittelbar oder unmittelbar

durch eine der sich mit einer hohen Drehzahl bwegenden Scheibe geschaltet wird, erhält man eine hohe Schaltgenauigkeit. Zudem ist ein stirnseitigee Aufsetzen auf die Welle bzw. den Motor möglich, so daß ein problemloser Zugang besteht und eine Neueinsteliung von der Stirnseite problemlos ist. Die geringe Bauhöhe erleichtert die nachträgliche Integration in bestehenden Geräten. Aus der hohen

Schaltgenauigkeit folgt weiter, daß die

Schalthysterese, d.h. der Abstand zwischen der Ein-ZAusschaltposition sehr gering ist.

Die konkrete bauliche Gestaltung auf welche Art und Weise bei einer bestimmten Relativstellung beider Scheiben der Schalter betätigbar ist, steht im Rahmen der Erfindung in weiten Grenzen frei. Grundsätzlich lassen sich Mechanische und optoelektronische Auslösungen des Schalters unterscheiden. Im ersteren Fall sind jeder Scheibe Schaltelemente zugeordnet, die bei einer bestimmten Relativstellung (der Scheiben) zueinander zu einer Auslösung des Schalters führen.

Zur optoelektronischen Auslösung befindet

eich in jeder Scheibe mindestens eine Öffnung sowie des weiteren ein Lichtstrahl/ der in mindestens einer bestimmten Position beider Scheiben zueinander beide öffnungen durchgreift und auf der der Lichtquelle gegenüberliegenden Seite der Scheiben durch einen Detektor erfaßt wird und hierdurch den Schalter auslöst. Dies ist der Schaltzeitpunkt.

in anderen Relativpositionen wird der Lichtstrahl durch die Scheibe unterbrochen und der schalter demnach nicht betätigt.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist eine der Scheiben als Schaltelemente einen Nocken und die andere einen entgegen einer Rückstellkraft bewegbaren Stift auf, der im Schaltpunkt durch den Nocken bewegt wird. Mit Beendigung des Kontaktes zwischen Nocken und Stift kehrt letzterer in seine Ausgangsposition zurück. In einer speziellen Konkretisierung ist der Stift eine gekrümmte Feder mit nach außen weisendem Ende. Die Feder liefert die Rückstellkraft und das nach außen weisende Ende den eigentlichen, den Schalter betätigenden Stift. Bei einer axialen Bewegung läßt sich eine Schaltscheibe verwenden, in die in der Schalt-ZBetätigungsposition der Stift eingreift, die Scheibe mitführt und verschwenkt. Der Vorteil besteht darin, daß die zu» Bewegen des Stiftes erforderliche Kraft sehr gering ist und der eine vergleichsweise hohe Kraft erfordernde Schaltvorgang, dea hier die Bewegung der Schaltscheibe entspricht, aufgrund der Rotation der Scheibe, also mit einer vergleichswei^

- 7

se hohen Kraft vornehmbar let. Weiter ist ale Vorteil anzusehen, daß mit Ausnahme des Schaltzeitpunktes zwischen beiden Seheiben völliger Freilauf d.h. kein Kontakt besteht und damit kein Verschleiß auftreten kann.

Von Vorteil ist, den Schalter in Ein-/Auspoeition auf eine der üblichen Art und Weise Fixiert zu halten, so daö sich insgesamt ein bistabiles Verhalten ergibt. Im Falle der Verwendung einer Schaltscheibe können Kugelraster die Stabilität in den beiden Schaltzuständen bewirken. Da die Drehzahl der Welle sowohl im einen als auch im ent-

_lh gegengesetzten Drehsinn zu begrenzen ist, empfiehlt sich die Anbringung zweier, gegeneinender orientierter Endschalter, wobei der eine die Drehzahl nach der einen und der andere in der entgegengesetzten

2Q Richtung begrenzt.

Lira die Anzahl der möglichen Umdrehungen bis zur Erreichung des Schaltpunktes zu erhöhen, empfiehlt die Erfindung die Vor-₂cj schaltung eines Untersetzungsgetriebes.

Weitere Einzelheiten/ Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich des nachfolgenden Beschreibungsteil entnehmen, in den anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert wird. Sie zeigt in perspektivischer Darstellung die Ansicht eines erfindungsgenäBen Endschalter-Meßgetriebes,

It it·*

-s-

Ober eine Welle (1) wer⁴den Ober zwei kämmend eingreifende Zahnräder (2), (3) die Scheiben (4), (B) angetrieben/ wobei eich bei gleichem Umfang die Anzahl der Zähne der Zahnräder (2), (3) geringfügig z.B. um einen einzigen Zahn unterscheidet. Die Folge ist, daß neben einer Rotation der Scheibe (4), (5) eine Relativbewegung stattfindet.

In der unteren Scheibe (5) steht in radialer

Richtung ein Stift (6) Ober, der in axialer Richtung beispielsweise dadurch bewegt wird, daß auf der Unterseite der darüber angeordneten oberen Scheibe (4) ein hier nicht erkennbarer Nocken angeordnet ist, der den Stift (6), sofern er sich genau darüber befindet, axial nach unten druckt.

2Q Den beiden Scheiben (4), (5) zugeordnet ist ein Schalter (7) mit einer stirnseitig verschwenkbar angeordneten Schaltscheibe (8).

&eegr; i .«. «. &Aacgr; »..«1 &Lgr; _L... -7.. _!_..__ __f _el _MA. __H ,J_MO _J_l«

t/xc &igr; nuiaiigiic tuui uiiuny ei r uxyi> au, uarj sibii

der Stift (6) problemlos über die Scheibe _2g (8) hinwegbewegen kann. Wird der Stift (6) jedoch axial nach unten bewegt, greift er in die Schaltscheibe (8) ein und betätigt seinerseits den Schalter (8).

3Q Im Ergebnis erhält man einen Endschalter-Meßgetriebe, der eine hohe Ober-/Untersfetzung, eine hohe Schaltgenauigkeit und eine sehr geringe Schalthysterese und keine dem Verschleiß unterliegenden Berührungen auf-

oc weist·

Claims (9)

PATENTANWALT Dipl. Phys. Dr. W. Pöhner European Patent Attorney · Europäischer Patentvertreter · Mandataire en Brevets Europeans Kaiserstr. 27 · D-8700 Würzburg 1· Postfach 6323 · « 0931/14566 ANSPRÜCHE

1) Endschalter-Meßgetriebe zur Begrenzung der Anzahl der Umdrehungen einer Welle insbesondere

^q für Handhabungs- und Automatisierungsgeräte, mit einem Schalter, gekennzeichnet durch zwei koaxiale, von der Welle (1) angetriebene Scheiben (4), (5), deren Drehzahl geringfügig differiert und einen Schalter (7), der bei einer bestimmten relativen Stellung beider Scheiben (4), (5) schaltet.

2) Endschalter-Meßgetriebe nach Anspruch 1, 2Q dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Scheibe (4), (5) Schaltelemente angeordnet sind, die bei bestimmter Relativstellung beider Scheiben zur Auslösung dee Schalters (7) zusammenwirken.

3) Endeehalter-MeBgetriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine öffnung in jeder Scheibe (4)/ (5), durch die in bestimmter Position beider Scheiben (4)/ (S) zueinander (■ Schaltzeitpunkt) ein Lichtstrahl läuft.

4) Endechalter-Meßgetriebe nach Anspruch 2, da-

8 Q &Ggr;&igr; 1 Sl 1

durch gekennzeichnet, daß eine Scheibe (4) einen Nocken und die andere Scheibe (5) einen im Schaltpunkt durch den Nocken entgegen einer Rückstellkraft bewegbaren Stift (6) aufweist.

5) Endschalter-toeßgetriebe nach Anspruch 2 oder A, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (6) in eine Schaltscheibe (8) eingreift.

6) Endechdlter-Meßgetriebe nach Anspruch 2 oder 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Stift (6) eine gekrümmte Feder mit nach außen weisendem Ende ist.

7) Endechalter-Meßgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen bistabilen Schalter (7).

8) Endechalter-Meßgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch zwei gegeneinander orientierte Endschalter.

9) Endechalter-Meßgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Vorechaltung eines Untersetzungsgetriebes .