DD250733A1 - Verfahren zur steuerung eines waelzmotors - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Waelzmotors mit mehreren um eine Achse angeordneten Arbeitselementen, wie z. B. Kolben, deren translatorische Bewegung ueber Getriebe, wie z. B. einen Taumelring, in eine rotatorische Bewegung gewandelt wird, vorzugsweise fuer Industrieroboter und Manipulatoren. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ansteuerung des Waelzmotors mit hoher Verfahrgeschwindigkeit und hoher Aufloesung bei der Positionierung anzugeben. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe ausgehend von einem Verfahren gemaess dem Oberbegriff des Patentanspruches dadurch geloest, dass in Zwischenschritten die Verbindung des zweiten Arbeitselements mit dem Druckmittel noch vor Erreichen des Atmosphaerendrucks unterbrochen wird. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Wälzmotors mit mehreren um eine Achse angeordneten Arbeitselementen, wie z. B. Kolben, deren translatorische Bewegung über Getriebe, wie z. B. einen Taumelring, in eine rotatorische Bewegung gewandelt wird, vorzugsweise für Industrieroboter und Manipulatoren.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für den Antrieb von Industrieroboter und Manipulatoren werden bereits Wälzmotoren der o.g. Art eingesetzt. Die Forderungen an die druckmittelbetriebenen Arbeitselemente sind in dem Zusammenhang stark angestiegen. Sie beziehen sich sowohl auf die Verfahrensgeschwindigkeiten (Verfahrensstrategie), als auch auf die Anzahl der möglichen Zwischenpositionen bei höchsten Positioniergenauigkeiten. Unter diesem Gesichtspunkt in die gesamte Entwicklung der Servo- und Proportionaltechnik in der Fluidik, die Entwicklung von Lageregel- und Abschaltkreisen für pneumatische und hydraulische Antriebe und natürlich auch für den Einsatz von Schrittmotoren zu sehen. Der hier behandelte Wälzmotor ist ein druckmittelbetriebener, vorzugsweise pneumatischer, rotatorischer Schrittmotor.

Es wurde bereits ein rotatorischer Schrittmotor vorgeschlagen, bei dem die radial um eine Achse angeordneten Arbeitselemente in Verbindung zu einem hoch übersetzenden Getriebe, bestehend aus zwei Zahn- bzw. Reibrädern gering unterschiedlichen Wälzkreisdurchmessers, stehen.

Die Arbeitselemente werden bei diesen und anderen Wälzmotoren nacheinander angesteuert und verdrehen das Abtriebsrad dabei um einen Schritt, der dem durch das Getriebe untersetzten Winkel zwischen den beiden benachbarten bzw. nacheinander angesteuerten Arbeitselementen entspricht. In Verbindung mit dem hochauflösenden Getriebe kann mit diesem Wälzmotor eine hohe Positioniergenauigkeit erreicht werden. Bei einer maximalen Ansteuerfrequenz von ca. 40Hz pro Wegeventil ist die Verfahrgeschwindigkeit allerdings sehr klein. Bei gleicher Positioniergenauigkeit kann sie nur erhöht werden, wenn eine große Zahl von Arbeitselementen vorgesehen und während des „Eilgangs" davon nur jeder zweite oder dritte angesteuert wird. Abgesehen vom Aufwand sind dieser Lösung enge konstruktive Grenzen gesetzt.

Zur Ansteuerung der Wälzmotoren sind die Arbeitselemente über ein 3/2 Wegeventil mit dem Druckmittel oder mit der Atmosphäre verbunden. Normalerweise wird nach dem Anschluß des benachbarten Arbeitselements an das Druckmittel getrennt und an die Atmosphäre angeschlossen. Es ist aber auch bekannt, einen sogenannten Halbschritt auszuführen, indem das erste Arbeitselement erst dann vom Druckmittel getrennt wird, wenn der Druck im zweiten Arbeitselement den Druckmitteldruck erreicht hat. Die Kombination dieser beiden Ansteuerarten erlaubt eine Verdoppelung der Positioniergeschwindigkeit.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein druckmittelbetriebener Wälzmotor, der vorteilhaft in Dreh- bzw. Schwenkachsen von Industrieroboter und Manipulatoren eingesetzt werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ansteuerung des Wälzmotors mit hoher Verfahrgeschwindigkeit und hoher Auflösung bei der Positionierung anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches dadurch gelöst, daß in Zwischenschritten die Verbindung des zweiten Arbeitselement mit dem Druckmittel noch vor Erreichen des Atmosphärendrucks unterbrochen wird.

Wie im Ausführungsbeispiel näher gezeigt, werden durch das vorzeitige Schließen der Verbindung des Arbeitselements mit dem Druckmittel während des Einströmens des Druckmittels in das Arbeitselement bzw. der des Arbeitselements mit der Atmosphäre während des Ausströmens des Druckmittels aus dem Arbeitselement eine theoretisch beliebige Zahl von Zwischenpositionen erreicht, die jeweils durch ein bestimmtes Verhältnis der Drücke in zwei benachbarten Arbeitse'lementen gekennzeichnet sind. Diese Zwischenpositionen können in Abhängigkeit von einem Programm zeitgesteuert werden. Die Lageregelung oder eine Steigerung bzw. Regelung in Abhängigkeit vom Druck in den Arbeitselementen sind ebenso realisierbar.

Ausführungsbeispiel

Das Verfahren wird anhand der Ansteuerung eines Wälzmotor gemäß'Zeichnung dargestellt.

Das Arbeitselement 1 wird über ein 2/2 Wegeventil 4 und ein 3/2 Wegeventil 5 entweder mit dem Druckmittel 2 oder mit der Atmosphäre 3 verbunden.

Für die Überbrückung eines größeren Weges wird das 3/2 Wegeventil wie üblich gesteuert. Das 2/2 Wegeventil ist offen. Zur Positionierung wird das 2/2 Wegeventil geschlossen, noch ehe der Druckmittel- bzw. der Atmosphärendruck erreicht ist. Dadurch ist es dabei beispielsweise in Abhängigkeit von einem Meßgeber, der die Lage des Motors mit einer vorgegebenen Lage vergleicht, gesteuert.

Claims (3)

1. Verfahren zur Ansteuerung eines Wälzmotors mit mehreren um eine Achse angeordneten Arbeitselementen, wie z. B. Kolben, deren translatorische Bewegung über Getriebe, wie z. B. einen Taumelring, in eine rotatorische Bewegung gewandelt wird, ausgehend davon, daß ein erstes Arbeitselement mit dem Druckmittel und die übrigen mit der Atmosphäre verbunden und die zwei folgenden Steuerschritte enthalten sind, (a) das zweite, dem ersten benachbarte Arbeitselement wird an das Druckmittel angeschlossen, (b) nach Erreichen des Druckmitteldrucks im zweiten Arbeitselement wird das erste mit der Atmosphäre verbunden, gekennzeichnet dadurch, daß in Zwischenschritten die Verbindung des zweiten Arbeitselements mit dem Druckmittel noch vor Erreichen des Atmosphärendrucks unterbrochen wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Unterbrechung der Verbindung nach einem Zeitprogramm erfolgt.

3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Unterbrechung der Verbindung in Abhängigkeit von der Lage des Motors erfolgt.