DD243072A1 - Waelzmotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Waelzmotor mit mehreren um eine Achse angeordneten Arbeitselementen, wie z. B. Kolben, deren translatorischen Bewegung ueber Getriebe, wie z. B. einem Taumelring, in eine rotatorische Bewegung gewandelt wird, vorzugsweise fuer Industrieroboter und Manipulatoren. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Waelzmotor mit hoher Verfahrgeschwindigkeit und hoher Aufloesung bei der Positionierung anzugeben. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe ausgehend von einem Waelzmotor gemaess dem Oberbegriff des Patentanspruches dadurch geloest, dass in den Verbindungen jedes Arbeitselements mit dem Druckmittel und mit der Atmosphaere jeweils ein weiteres Ventil angeordnet ist. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Wälzmotor 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 Industrieroboterund 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 Verfahrgeschwindigkeiten (Verfahrstrategie), als auch auf die Anzahl der möglichen Zwischenpositionen bei höchsten Positioniergenauigkeiten. Unter diesem Gesichtspunkt ist 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 Antriebsrad dabei um einen Schritt, der dem durch das Getriebe untersetzten Winkel zwischen d.en beiden benachbarten bzw. nacheinander angesteuerten Arbeitselementen entspricht. In Verbindung mit dem hochauflösendeh 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 Drei-Zwei-Wegeventil mit dem Druckmittel oder mit der Atmosphäre verbunden. Normalerweise wird nach dem Anschluß des benachbarten Arbeitselements an das Druckmittel das zuvor am Druckmittel anliegende von diesem 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, einen Wälzmotor mit hoher Verfahrgeschwindigkeit und hoher Auflösung bei der Positionierung anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe ausgehend von einem Wälzmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches dadurch gelöst, daß in den Verbindungen jedes Arbeitselements mit dem Druckmittel und mit der Atmosphäre jeweils ein weiteres Ventil angeordnet ist.

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 Arbeitselementen gekennzeichnet sind.

Diese Zwischenpositionen können in Abhängigkeit von einem Programm zeitgesteuert werden. Eine Lageregelung oder eine Steigerung bzw. Regelung in Abhängigkeit vom Druck in den Arbeitselementen sind ebenso realisierbar.

Ausführungsbeispiel

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Lösung mit einem Zwei-Zwei-Wegeventil, Fig. 2: eine Ausführung mit einem Proportionalventil.

Das Arbeitselement 1 wird in der ersten Ausführung über ein Zwei-Zwei-Wegeventil 4 und ein Drei-Zwei-Wegeventil 5 entweder mit dem Druckmittel 2 oder mit der Atmosphäre 3 verbunden.

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

In der zweiten Ausführung befindet sich zwischen dem Arbeitselement 1 und dem Drei-Zwei-Wegeventil 5 ein Proportional ventil 6, dessen Strömungsquerschnitt zur Positionierung stetig verändert wird.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Wälzmotor 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 und die über ein Drei-Zwei-Wegeventil (5) nach Ansteuerung mit dem Druckmittel (2) oder mit der Atmosphäre (3) verbunden sind, gekennzeichnet dadurch, daß in den Verbindungen jedes Arbeitselements mit dem Druckmittel und mit der Atmosphäre jeweils ein weiteres Ventil angeordnet ist.
2. 2. Wälzmotor nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Arbeitselement (1) und dem Drei-Zwei-Wegeventil (5) ein Zwei-Zwei-Wegeventil (4) angeordnet ist.
3. 3. Wälzmotor nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Arbeitselement (1) und dem Drei-Zwei-Wegeventil (5) eine regelbare Drossel (6) angeordnet ist.