DE102007031218A1

DE102007031218A1 - Vorrichtung, Etikettiermaschine und Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung

Info

Publication number: DE102007031218A1
Application number: DE102007031218A
Authority: DE
Inventors: Manuel Escuriola Ettingshausen; Florian Haas
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2006-07-05
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2027-07-05
Also published as: DE102007031218B4

Abstract

Vorrichtung und Verfahren, umfassend ein gegenüber einem stationär angeordneten Teil bewegbar angeordnetes Maschinenteil in Form eines Drehtisches, an dem Antriebe für Drehteller vorgesehen sind, wobei die Antriebe berührungslos mit Energie und Information versorgbar sind, wobei jeder Antrieb eine Lesevorrichtung umfasst zum Ablesen von stationär angeordneten Positionsmarkierungen. Die einzelnen Antriebe umfassen elektronische Schaltungen, die elektronische Kurvenscheiben zur Ansteuerung von Drehtellern in Abhängigkeit von der Position des Drehtisches realisieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, eine Etikettiermaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung.
Es sind allgemein Maschinen mit drehbaren Maschinenteilen bekannt, auf denen Antriebe vorgesehen sind.
Aus der DE 100 14 954 A1 ist eine Elektrohängebahn mit berührungsloser Energieübertragung bekannt, bei der der Speiseleiter mit einer mechanischen Codierung versehen ist.
Aus der DE 103 60 599 A1 ist eine Anlage bekannt, bei der Antriebe auf einem bewegbaren Teil berührungslos versorgt sind mittels jeweiliger induktiver Kopplung an einen oder mehrere Primärleiter.
Aus der EP 1 449 778 A1 ist eine Etikettiermaschine bekannt, bei der ein Ausrichtmodul als austauschbare Einheit ausgebildet ist.
Aus der EP 0 172 323 B1 ist eine Messeinrichtung zur Messung der Relativlage zweier Objekte bekannt, wobei ein Abstandsraster vorgegeben ist, das zulässigen Positionen von Codemarkenteilen entspricht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit elektrischen Antrieben mit einfacheren Mitteln weiterzubilden, insbesondere bei bewegbar angeordneten Maschinenteilen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Vorrichtung nach den in Anspruch 1, bei der Etikettiermaschine nach den in Anspruch 24 und bei dem Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach den in Anspruch 25 oder 28 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Vorrichtung sind, dass eine Drehtisch relativ zu einer Unterlage drehbar ist, Antriebe auf dem Drehtisch angeordnet sind, wobei jeder Antrieb einen Winkelsensor umfasst, Drehteller auf dem Drehtisch angeordnet sind, wobei jeder Antrieb einen Drehteller antreibt, und eine mit der Unterlage unbeweglich verbundene, den Drehtisch umlaufende Markierungsspur umfasst ist, wobei jedem Antrieb ein Sensor auf dem Drehtisch zugeordnet ist, mit dem die Markierungsspur auslesbar ist, und jeder Antrieb eine elektronische Schaltung umfasst, mit der die Orientierung bezüglich der Unterlage des durch den Antriebs jeweils angetriebenen Drehtellers aus dem Signal des Winkelsensors des Antriebs und dem Signal des zugeordneten Sensors bestimmbar ist. Die Markierungsspur ist unbeweglich angeordnet, ändert als ihre Lage bezüglich des Drehtisch-Antriebs bei einer Bewegung des Drehtisches nicht. Vorzugsweise umfasst die elektronische Schaltung eine Auswerteelektronik für die Sensorsignale. Von Vorteil ist dabei, dass jeder Antrieb die Steuerung des Drehwinkels seines Drehtellers in Abhängigkeit von der Stellung des Drehtisches ausführen kann, indem er die Stellung des Drehtisches durch Auslesen eines Abschnitts der Markierungsspur ermittelt. Jeder Antrieb der Drehteller ist somit als autarke Einheit ausbildbar, der zudem berührungslos mit Energie versorgbar ist. Die Verwendung eines Bussystems, sogar überhaupt von Verkabelung auf dem Drehtisch, kann daher vorteilhaft entfallen.
Die Markierungsspur ist hierbei entweder als Inkrementspur oder als Spur mit Information über den Absolutwert des Drehwinkels ausgebildet. Somit ist eine zentrale Erfassung des Drehwinkels am Drehtisch durch ein Ausrichtungsmodul nach der EP 1 449 778 A1 und eine anschließende Übermittlung des erfassten Winkels und/oder von entsprechenden Ausrichtungskommandos an die einzelnen Antriebe verzichtbar. Es ist somit in den einzelnen Antrieben eine Tabelle von Drehwinkeln des Drehtellers für jeden Drehwinkel des Drehtisches hinterlegbar oder es sind für Drehwinkelbereiche formelhaft Abhängigkeiten des Drehwinkels des Drehtellers als Funktion des Drehwinkels des Drehtisches vorgebbar. Beispiele solcher Abhängigkeit umfassen Sinus-Funktionen, Geraden, Parabeln, Klothoidenabschnitte und weitere Funktionen. Auf diese Weise wird eine elektronische Kurvenscheibe verwirklicht. Vorteil der direkten Bestimmung des Drehtisch-Drehwinkels durch jeden Antrieb ist eine Entlastung des Datenverkehrs auf einem Datenbus, an den die Antriebe als Teilnehmer angeschlossen sind. Auch ist so eine Erfassung des Drehwinkels in kürzeren Zeitabständen durchführbar, denn die berührungslose Datenübertragung an die Antriebe der Drehteller ist nur mit einer begrenzten Übertragungsrate möglich. Somit ist eine größere Genauigkeit der Ausrichtung und Führung der Drehteller erreicht, und der Drehtisch mit den Antrieben ist durchgängig ohne den Einsatz von Steckern an einen Energiebus und einen Kommunikationsbus anschließbar. Beispielsweise sind somit Positioniergenauigkeiten vom 1 mm bei Geschwindigkeiten von 2 m/s oder mehr erreichbar. Ein herkömmliches Bussystem oder Optokoppler zur Übermittlung des Drehwinkels des Drehtisches oder gar von daraus abgeleiteten Steuerkommandos an die einzelnen Antriebe der Drehteller wäre nicht in der Lage, die Information schnell genug zu übertragen.
Von Vorteil ist weiter, dass an einem Antrieb, dem Antrieb eines Drehtellers, mit einem Sensor die Bewegung eines anderen Antriebes, dem Antrieb des Drehtisches, überwachbar ist, und das die Bewegung des einen Antriebes durch die Bewegung des anderen Antriebs bestimmt wird, ohne das der andere Antrieb aktiv Einfluss nimmt. Die Bewegung des Drehtisches und der Drehteller sind hierbei völlig unabhängig voneinander vornehmbar, insbesondere besteht keine mechanische oder elektronische Kopplung.
Alternativ ist ein Sensor für eine Gruppe von Antrieben der Drehteller verwendbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jeder Antrieb ein Gehäuse auf, das die elektronische Schaltung gehäusebildend umgibt. Von Vorteil ist dabei, dass kompakte Antriebs- und Steuerungseinheiten bereitgestellt sind, mit denen die Drehteller positioniert werden. Somit ist der Drehtisch übersichtlich gestaltbar und leicht reinigbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die elektronische Schaltung eine Motoransteuerung. Vorzugsweise umfasst die elektronische Schaltung die Umrichterelektronik des Antriebs oder die Ansteuerung eines Schrittmotors. Somit ist vorteilhaft die Funktionalität eines Umrichtermotors oder eines Schrittmotors mit Ansteuerelektronik für die elektronische Kurvenscheibe.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Primärleiter einer Anlage zur berührungslosen Energieübertragung umfasst, der konzentrisch um die Achse des Drehtischs angeordnet ist, wobei jeder Antrieb ein Koppelelement umfasst, das induktiv an den Primärleiter gekoppelt ist. Von Vorteil ist dabei, dass keine Anschlussleitungen zu den Antrieben geführt werden müssen, sondern dass die Antriebe ihre Energie aus einem robusten Primärleiter über eine in hoher Schutzart gekapselte induktive Koppeleinrichtung beziehen können. Somit ist insgesamt die Schutzart der Anlage erhöht und der Einsatzbereich erweitert.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Primärleiter einer Anlage zur berührungslosen Energieübertragung umfasst, der konzentrisch um die Achse des Drehtischs angeordnet ist, wobei ein Koppelelement auf dem Drehtisch angeordnet ist, das induktiv an den Primärleiter gekoppelt ist wobei jeder Antrieb mit dem Koppelelement zur Energieversorgung verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine kostengünstigere und weniger störanfällige Alternative bereitgestellt ist, denn zum einen nutzen alle Antriebe gemeinsam einen Resonanzkreis und einen Gleichrichter, zum anderen werden wechselseitige Störungen der Antriebe bei individueller Ankopplung vermieden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Primärleiter fest mit der Unterlage verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine drehbare Verbindung des Primärleiters mit einem stationären Versorger verzichtbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Primärleiter fest mit dem Drehtisch verbunden. Somit ist eine alternative Ausführungsform bereitgestellt, in die Energie von einem stationären Versorger eingespeist wird. Die Ankopplung der Antriebe an den Primärleiter ist hier erheblich vereinfacht, da die Antriebe nicht entlang des Primärleiters verschiebbar sein müssen. Insbesondere ist ein Umschlaufen von oder Einstecken in Koppelbereiche der Antriebe vornehmbar zum Anschluss des Primärleiters.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfast mindesten ein Koppelelement eine seriell oder parallel zu einer Induktivität geschaltete Kapazität, durch die ein Resonanzkreis ausgebildet ist. Vorzugsweise wird auf den Primärleiter ein Wechselstrom aufgeprägt, wobei die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises auf die Mittenfrequenz des Wechselstroms abgestimmt ist. Somit ist die Kopplung der Antriebe an den Primärleiter über einen Luftspalt hinweg vornehmbar. Dies ermöglicht eine erhöhte Flexibilität und eine erhöhte Toleranz gegenüber seitlichen Abweichungen bei der Verschiebung der Abnehmer der Antriebe entlang des Primärleiters.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst jeder Antrieb Mittel zum induktiven Datenempfang aus dem Primärleiter oder jeder Antrieb ist über eine Funkverbindung, beispielsweise WLAN, mit einer zentralen Steuerung verbunden. Somit ist beispielsweise ein Soll-Bewegungsablauf, also eine abgeänderte elektronische Kurvenscheibe, an die Antriebe während des Betriebs vorgebbar. Dies erhöht die Flexibilität der Vorrichtung gegenüber wechselnden Anforderungen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Mittel zum induktiven Datenempfang aus dem Primärleiter von den Koppelelementen umfasst. Eine Buskommunikation der Antriebe untereinander und/oder mit einer Zentraleinheit ist somit über Signale möglich, die dem Wechselstromsignal der Energieversorgung aufmoduliert werden. Somit ist die Kabelführung in der Gesamtanlage vereinfacht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Mittel zum induktiven Datenempfang zusätzlich als Mittel zum induktiven Datenversand an den Primärleiter ausgebildet. Somit sind Rückmeldungen der Antriebe an die Zentraleinheit, beispielsweise Fehlermeldungen und/oder Auftragsbestätigungen, übermittelbar. Die Antriebe sind in einer Weiterbildung mit zusätzlichen Sensoren verbunden oder umfassen diesen, mit denen der Zustand des Werkstücks auf dem Drehteller, beispielsweise eine erfolgreiche Etikettierung, erfasst oder überwacht wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein gegenüber einem stationär angeordneten Teil bewegbar angeordnetes Maschinenteil, an dem Antriebe vorgesehen sind, umfasst, wobei die Antriebe berührungslos mit Energie und Information versorgbar sind, wobei jeder Antrieb eine Lesevorrichtung umfasst zum Ablesen von stationär angeordneten Positionsmarkierungen. Von Vorteil ist dabei, dass die Antriebe ganz autark, also ohne Verkabelung zur Energie, Daten und/oder Versorgung mit Positionsinformationen ausführbar sind. Ein Drehtisch ist also auch verschleißfrei, schnell und kostengünstig herstellbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die Antriebe einen Elektromotor. Von Vorteil ist dabei, dass Servomotoren verwendbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die Antriebe eine Sekundärspule, die induktiv an einen stationär angeordneten Primärleiter angekoppelt sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Antriebe verschleißfrei versorgbar sind. Bei Verwendung eines auf Resonanz abgestimmten, in Reihe oder parallel zur Sekundärspule geschalteten Kondensators sind die Antriebe sogar über einen relativ großen Luftspalt hinweg.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Antriebe nicht elektrisch verbunden und/oder umfassen keinen elektrischen Steckverbinder. Von Vorteil ist dabei, dass die Antriebe nur mechanisch aufgesteckt oder anmontiert werden müssen und schon betriebsbereit sind.
Elektrische Verkabelung für Energieversorgungs- oder Datenbussysteme ist nicht notwendig. Ebenso ist keine Verbindung mit einem Winkelsensor oder Linearpositionserfassungssystem notwendig. Ein einfaches integriertes Lesegerät zur beispielhaft nur inkrementellen Positionsmarkierungserfassung ist ausreichend.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gehäuse der Antriebe glatt ausgeführt, insbesondere derart, dass die Oberfläche derart gestaltet ist, dass Flüssigkeit, wie Wasser oder dergleichen, sich nicht ansammeln kann in einem Oberflächenbereich. Von Vorteil ist dabei, dass ein Einsatz in der Nahrungsmittelindustrie vorsehbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung stellen die Positionsmarkierungen inkrementelle Positions-Information dar. Von Vorteil ist dabei, dass nur inkrementelle Informationen von den Antrieben erfasst werden müssen. Es genügt, die Absolutinformation beispielhaft einmalig bei Inbetriebnahme zu erfassen. Es müssen dann später im Betrieb keine Ist-Positionsinformationen übertragen werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine niedrigere Datenübertragungsrate für die Informationsübertragung zu den Antrieben vorgesehen als diejenige Datenübertragungsrate, die für die Vorrichtung notwendig wäre, wenn ein zentrales Lesegerät die Absolutposition erfassen müsste und beim Betrieb an die Antriebe übermitteln müsste. Von Vorteil ist dabei, dass der Datenübertragungskanal kostengünstiger herstellbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Maschinenteil ein Drehtisch und die Antriebe sind am Drehtisch vorgesehen zum Antreiben von Werkstücken, insbesondere zur Drehpositionierung. Von Vorteil ist dabei, dass die Werkstücke um ihre eigene Achse drehbar sind und zusätzlich der Maschinentisch bewegbar ist. Es sind also Kreis auf Kreis-Bewegungen oder Kreis-Linear-Bewegungen möglich – abhängig von der Ausführungsart des Maschinentisches.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die Positionsmarkierungen zumindest eine Referenzmarke am Umfang, insbesondere wobei die Referenzmarke als dicker ausgeführte Positionsmarkierung ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass einfache Mittel verwendbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Antrieb ein von einem Elektromotor, insbesondere Bremsmotor oder Motor mit Winkelsensor, angetriebenes Getriebe.
Wichtige Merkmale der Erfindung einer Etikettiermaschine sind, dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit auf einem Drehtisch angeordneten und Drehteller antreibenden Antrieben umfasst ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine Etikettiermaschine in hoher Schutzart fertigbar ist, deren Funktionalität sogar während des Betriebs flexibel gestaltbar ist. Stecker und Anschlussleitungen für die Antriebe sind weitestgehend verzichtbar. Ein modularer Aufbau wie in der EP 1 449 778 A1 ist ebenso verzichtbar, eine Anpassung an neue Etikettieraufgaben erfolgt in der Regel durch Parametrierung, beispielsweise durch veränderte Vorgabe der Winkelbereiche, in denen eine bestimmte funktionelle Abhängigkeit zwischen Drehteller-Drehwinkel und Drehtisch-Drehwinkel bestehen soll, oder durch veränderte Vorgabe von Parametern, durch welche die funktionelle Anhängigkeit beschrieben wird. Bei einer Weiterbildung ist sogar eine Umprogrammierung möglich.
Wichtige Merkmale der Erfindung eines Verfahrens zum Betreiben einer Vorrichtung sind, dass ein erster Antrieb den Bewegungsablauf eines zweiten Antriebs erfasst oder überwacht und der erste Antrieb seinen Bewegungsablauf in Abhängigkeit von dem Bewegungsablauf des zweiten Antriebs steuert. Von Vorteil ist dabei, dass die Überwachung der Bewegung an einem Punkt erfolgen kann, der räumlich entfernt liegt von dem zweiten Antrieb. Somit wird keine elektronische Informationsübertragung zwischen zweiten Antrieb und ersten Antrieb benötigt, und die Präzision der Steuerung des ersten Antriebs ist nicht durch Übertragungsgeschwindigkeiten eines Bussystems limitiert, sondern lediglich durch die Genauigkeit der Überwachung. Diese kann vorteilhaft gesteigert werden, da die räumliche Entfernung des ersten Antriebs vom zweiten Antrieb als vergrößernder Hebel wirkt. Zudem ist von Vorteil, dass mehrere erste Antriebe simultan den Bewegungsablauf des zweiten Antriebs überwachen können, indem sie die Bewegung eines vom zweiten Antrieb fortbewegten starren Körpers, beispielsweise eines Drehtisches oder eines linear beweglichen Maschinentisches, an verschiedenen Punkten des starren Körpers überwachen. Somit ist eine elektronische Informationsvervielfachung ebenfalls verzichtbar. Vorzugsweise sind die ersten Antriebe bei einem als Drehtisch ausgebildeten starren Körper als Antriebe von Drehtellern ausgebildet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung bewegt der zweite Antrieb den ersten Antrieb oder die ersten Antriebe fort, wobei jeder erste Antrieb einen Sensor umfasst, mit dem er seine Fortbewegung an einer Markierungsspur feststellt, die bezüglich des zweiten Antriebs ruht, und wobei der erste Antrieb seinen Bewegungsablauf in Abhängigkeit von dem Sensorsignal durchführt. Die ersten Antriebe sind somit auf einem starren Körper montiert und ruhen bezüglich diesem. Der starre Körper wird durch den zweiten Antrieb fortbewegt. Der starre Körper bewirkt außerdem eine Synchronisation der ersten Antriebe untereinander.
In Weiterbildungen wird der starre Körper durch mehrere Antriebe auf einer komplizierteren, in zwei oder drei Dimensionen verlaufenden Bewegungsbahn fortbewegt, und es werden mehrere Markierungsspuren verwendet, die eine Bewegung in voneinander unabhängigen Bewegungsrichtungen feststellen. Beispielsweise ist der erste Antrieb von einem Greifer oder einem Werkzeug eines Handhabungsgeräts umfasst, und der zweite Antrieb dient der Bewegung dieses Greifers oder Werkzeugs. Die Markierungsspuren sind als inkrementelle Referenzmarkierungen entlang der Raumachsen unbeweglich bezüglich der Standfläche des Handhabungsgeräts ausgebildet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Markierungsspur als Inkrement-Spur ausgebildet. Somit ist eine minimale Datenmenge übertragbar. Vorzugsweise wird vor dem Start des Bewegungsablaufs ein Startpunkt festgelegt, und die ersten Antriebe bestimmen ihre aktuelle Position auf der Bewegungsbahn durch Abzählen der Inkremente. Es wird also pro Teilung auf der Markierungsspur nur jeweils 1 Bit Information gelesen und verarbeitet, wodurch eine feine Unterteilung der Markierungsspur bei hohen Relativgeschwindigkeiten zwischen Markierungsspur und ersten Antrieben verarbeitbar ist.
Vorzugsweise ist die Markierungsspur in räumlicher Nähe zur einer Position angeordnet, bezüglich derer die ersten Antriebe ihren Bewegungsablauf ausrichten sollen. Beispielsweise ist die Markierungsspur entlang des Umfangs eines Drehtisches ausgerichtet, wenn die ersten Antriebe Drehteller bezüglich einer Bearbeitungsstation ausrichten sollen, die entlang des Drehtischumfangs angeordnet sind.
Wichtige Merkmale der Erfindung eines Verfahrens zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind, dass jeder Antrieb die momentane Position des zugeordneten Sensors auf der Markierungsspur erfasst und die elektronische Schaltung die Orientierung des angetriebenen Drehtellers auf dem Drehtisch steuert, wobei in der elektronischen Schaltung der Antriebe ein Soll-Bewegungsverlauf für den jeweils angesteuerten Drehteller in Abhängigkeit von der erfassten momentanen Position abgelegt ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Verfahren zur Ansteuerung der Drehteller eines Drehtisches bereitgestellt ist, das schnell ist und einen geringen Steueraufwand durch einen Zentralrechner erfordert. Das Verfahren realisiert in jedem Antrieb eine elektronische Kurvenscheibe. Gestänge und aufwendige Getriebeumsetzungen für die einzelnen Drehteller sind verzichtbar, und die von den Drehtellern ausgeführten Bewegungen sind per Fernwartung durch Umprogrammierung anpassbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird in einem ersten Zeitbereich ein Soll-Bewegungsablauf von einer Zentralsteuerung an die Antriebe übertragen, und in einem zweiten Zeitbereich wird die Orientierung der Drehteller nach dem Soll-Bewegungsablauf durch die Antriebe gesteuert. Somit ist eine individuell angepasste elektronische Kurvenscheibe für die Drehteller verwirklichbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei jedem Umlauf des Drehtisches ein Soll-Bewegungsablauf von einer Zentralsteuerung an einen Antrieb übertragen, oder es wird an zwei benachbarte Antriebe auf dem Drehtisch ein unterschiedlicher Soll-Bewegungsablauf übertragen. Somit ist die Flexibilität einer Anlage, die mit dem beschriebenen Verfahren betrieben wird, erhöht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung ausgebildet, wobei die Vorrichtung ein gegenüber einem stationär angeordneten Teil bewegbar angeordnetes Maschinenteil umfasst, an dem Antriebe vorgesehen ist, wobei in einem ersten Zeitbereich eine Information über Absolutposition des Maschinenteils und/oder der Antriebe übertragen wird an die Antriebe. Von Vorteil ist dabei, dass ein Zeitabschnitt, der vor dem eigentlichen Betriebsabschnitt liegt, nutzbar ist für die Übermittlung von Initialisierungsdaten, für deren Übermittlung währen des eigentlichen Betriebs keine Übertragungskapazität verfügbar wäre. Im sich an die Initialisierung anschließenden eigentlichen Betrieb ist jeder Antrieb auf sich gestellt und steuert sein eigenes Ablaufprogramm, wobei der Arbeitstakt des Programms durch die Inkremente einer Markierungsspur bestimmt wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden wobei die Antriebe berührungslos mit Energie und Information versorgt. Insbesondere werden in einem zweiten Zeitbereich, insbesondere also dem Betrieb der Vorrichtung, die Positionsänderungen, insbesondere inkrementell erfasste, erfasst und daraus wird die aktualisierte Absolutposition bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass die Datenübertragung nur geringe Anforderungen erfüllen muss und daher kostengünstig herstellbar ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt.
Dabei sind die Antriebe A auf einem Maschinenteil angeordnet, das bewegbar gegenüber der Umgebung ist. In 1 ist diese Bewegung eine Drehung. Stationär, ist ein Primärleiter B vorgesehen, in den ein mittelfrequenter Strom eingespeist wird. Vorteiligerweise wird dabei eine Frequenz zwischen 10 und 100 kHz gewählt.
Die Antriebe umfassen eine Sekundärspule, die induktiv mit der langgestreckt ausgebildeten Primärleiterschleife gekoppelt angeordnet ist und mit einer derartigen Kapazität in Reihe oder parallel geschaltet ist, dass die Resonanzfrequenz des zugehörigen Schwingkreises der Mittelfrequenz des eingespeisten mittelfrequenten Stromes entspricht. Dem Schwingkreis nachgeordnet ist ein Gleichrichter, der den elektrischen Teil des Antriebs versorgt.
Somit muss der Antrieb mit seiner Sekundärspule nur in die Nähe des Primärleiters gebracht werden, um versorgt zu sein. Es sind keine Steckverbindungen oder andere elektrische Verbindungen zur Versorgung notwendig.
Darüber hinaus sind die Antriebe berührungslos zum Datenaustausch verbunden, insbesondere mit einer zentralen Einheit. Dies ist bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen via Wlan, anderer Funkverbindungstechniken oder mittels Infrarot ausgeführt.
Darüber hinaus sind Positionsmarkierungen C vorgesehen, wobei die Antriebe A eine Lesevorrichtung umfassen, die zum Ablesen dieser stationär angeordneten Positionsmarkierungen dient.
Somit sind die Antriebe auf dem Maschinenteil, das beispielhaft als Drehtisch ausgeführt ist, völlig ohne Steckverbinder mit Energie, Daten und Positionsinformationen versorgbar.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind die Positionsmarkeierungen derart ausgeführt, dass nur inkrementelle Informationen ablesbar sind. Beispielsweise sind also erkennbare Strich-Codierungen angebracht. Die Antriebe A müssen also bei Starten der Vorrichtung oder bei Inbetriebnahme, also in einem ersten Zeitbereich mit der Information über die absolute Information versorgt werden. Im Betrieb erkennt dann der Antrieb A die relative Änderungen zu diesem Wert.
Somit ist im ersten Zeitbereich eine niedrige Datenübertragungsrate ausreichend. Im Betrieb sind die Antriebe zumindest bezüglich der Positionserfassung autark und benötigen somit keine Daten hierzu. Andere Steuerungsdaten sind selbstverständlich auch übertragbar.
Vorteilig bei der Erfindung ist also, dass eine niedrige Datenübertragungsrate für die Informationsübertragung zu den Antrieben ausreicht. Insbesondere ist die Rate niedriger als diejenige Datenübertragungsrate, die für die Vorrichtung notwendig wäre, wenn ein zentrales Lesegerät die Positionsdaten beim Betrieb an die anderen Antriebe übermitteln würde.
Darüber hinaus entfällt die Verdrahtung zwischen den Antrieben A zur Energie und/oder Informationsversorgung mit und ohne Positionsinformation.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist die gesamte Vorrichtung relativ zur weiteren Umgebung bewegbar angeordnet.
2 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung am Beispiel einer Etikettiermaschine.
Ein Drehtisch 20 wird durch einen Drehtischantrieb 21 in eine Drehbewegung versetzt, wie durch einen Pfeil angedeutet. Der Drehtisch 20 ist auf einer Unterlage aufgestellt oder an einer Unterlage befestigt.
Auf dem Drehtisch 20 ist ein Drehtellerantrieb 23 angeordnet und befestigt, der einen Drehteller 22 ansteuert. Der Drehtellerantrieb 23 umfasst einen nicht dargestellten Winkelsensor zur Erfassung des Drehwinkels des Drehtellers 22.
Konzentrisch um die Achse des Drehtisches 20 ist ein Primärleiter 24 angeordnet, in den aus einer nicht dargestellten Konstantstromquelle ein Wechselstrom mit einer konstanten Mittenfrequenz eingespeist wird, die zwischen 10 kHz und 100 kHz liegt. Der Drehtellerantrieb 23 verfügt über einen Aufnehmer 25, über den der induktiv an den Primärleiter angekoppelt ist. Der Drehtellerantrieb 23 weist eine Kapazität auf, die in Reihe oder parallel zu der Kopplungs-Induktivität geschaltet ist zur Bildung eines Resonanzkreises, dessen Resonanzfrequenz mit der Mittenfrequenz des in den Primärleiter eingespeisten Wechselstroms übereinstimmt. Somit ist eine berührungslose Anlage zur berührungslosen Energieversorgung des Drehtellerantriebs 23 ausgebildet.
Bei der Drehbewegung des Drehtisches 20 wird der Drehtellerantrieb 23 mitbewegt. Konzentrisch um die Achse des Drehtisches 20 ist eine Markierungsspur 26 vorgesehen, die unbewegbar mit der Unterlage verbunden ist. Am Drehtellerantrieb 23 ist ein Sensor 27 ausgebildet, mit dem die Markierungsspur 26 auslesbar ist. Die Markierungsspur 26 ist als Spur mit optischen und/oder magnetischen Markierungen und/oder als Leckwellenleiter mit einer definierten Anordnung der Leckage und/oder als mechanisch abtastbare Spur vorgesehen. Der Sensor 27 ist jeweils entsprechend ausgebildet, um die Markierung zu erfassen.
Über den Sensor 27 erfasst der Drehtellerantrieb 23 den momentanen Drehwinkel des Drehtisches 20 bezüglich der Unterlage. Der Drehtellerantrieb 23 umfasst eine elektronische Schaltung, mit dem die Orientierung des Drehtellers 22 bezüglicher der Unterlage aus dem Signal des Sensors 27 und dem Signal des Drehwinkelsensors am Drehtellerantrieb 23 bestimmbar ist. Im Drehtellerantrieb 23 ist ein Programm zumindest in Form eine Soll-Bewegungsablaufs abgelegt, das vorgibt, welchen Drehwinkel der Drehteller 22 bezüglich des Drehtisches 20 bei dem vom Sensor 27 momentan erfassten Drehwinkel des Drehtisches 23 bezüglicher der Unterlage einnehmen soll.
Je nach Anwendung ist somit ein unterschiedlicher Bewegungsablauf des Drehtellers 22 bei einer Drehung des Drehtisches 20 realisierbar. Beispielsweise sind gleichförmige Drehbewegungen oder Hin- und Herbewegungen oder Ausgleichsbewegung realisiert, wobei die Ausgleichsbewegung eine gleichbleibende Orientierung des Drehtellers bezüglich der Unterlage sicherstellt.
Der Drehtellerantrieb 23 ist zum Datenaustausch mit einer nicht dargestellten Zentraleinheit über den Primärleiter 24 verbunden. Die Zentraleinheit gibt den jeweils gewünschten Bewegungsablauf an den Drehtellerantrieb 23 vor. Dieser Bewegungsablauf umfasst Angaben über jeweils eine funktionelle Abhängigkeit zwischen Drehteller-Drehwinkel und Drehtisch-Drehwinkel für Drehwinkel-Bereiche des Drehtisch-Drehtellers. Ein derartiger Bewegungsablauf wird bei einem Ausführungsbeispiel als Parametersatz per Funkverbindung, beispielsweise über WLAN, übertragen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Parametersätze über den Primärleiter übertragen.
Auf dem Drehtisch sind weitere Drehtellerantriebe 28 mit Drehtellern 29 angeordnet, die identisch oder zumindest gleichartig zu dem Drehtellerantrieb 23 mit Drehteller 22 ausgebildet sind. Die Drehtellerantriebe 28 erfassen den Drehwinkel des Drehtisches entweder direkt über einen wir beim Drehtellerantrieb 23 ausgebildeten Sensor oder nutzen eine vom Drehtellerantrieb 23 oder vom Drehtischantrieb 21 bereitgestellte Information.
Jeder Drehtellerantrieb 23, 28 umfasst die nötige Auswerte- und Steuerelektronik zur Bewegung des jeweiligen Drehtellers 22, 29 in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Drehtisches und vom vorgegebenen Bewegungsablauf.
Bei einer Weiterbildung wird der Bewegungsablauf für einen Drehteller 22, 29 jeweils individuell vor Aufnahme eines Werkstücks, beispielsweise einer Flasche oder Dose, durch den Drehteller vorgegeben. Somit führt also ein Drehteller 22, 29 bei einem Umlauf des Drehtisches 20 ein erste Bewegung aus und bei einem nächsten Umlauf eine zweite und so fort. Auch verschiedenen Bewegungen für benachbarte Drehteller 22, 29 sind vorgebbar.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Markierungsspur geradlinig ausgebildet, und es wird ein Tisch mit Antrieben entlang der Markierungsspur von einem zentralen Antrieb verschoben. Die Antriebe auf dem Tisch detektieren das Vorbeilaufen der Inkremente auf der Markierungsspur und steuern ihren vorgegebenen Bewegungsablauf in Abhängigkeit von der detektierten Position auf der Markierungsspur.

A: Antrieb
B: Primärleiter
C: Positionsmarkierungen
20: Drehtisch
21: Drehtischantrieb
22: Drehteller
23: Drehtellerantrieb
24: Primärleiter
25: Abnehmer
26: Markierungsspur
27: Sensor
28: Drehtellerantrieb
29: Drehteller

Claims

Vorrichtung, umfassend – einen Drehtisch, der relativ zu einer Unterlage drehbar ist, – Antriebe, die auf dem Drehtisch angeordnet sind, wobei jeder Antrieb einen Winkelsensor umfasst, – Drehteller, die auf dem Drehtisch angeordnet sind, wobei jeder Antrieb einen Drehteller antreibt, – und eine mit der Unterlage unbeweglich verbundene, den Drehtisch umlaufende Markierungsspur, wobei jedem Antrieb ein Sensor auf dem Drehtisch zugeordnet ist, mit dem die Markierungsspur auslesbar ist, und jeder Antrieb eine elektronische Schaltung umfasst, mit der die Orientierung bezüglich der Unterlage des durch den Antriebs jeweils angetriebenen Drehtellers aus dem Signal des Winkelsensors des Antriebs und dem Signal des zugeordneten Sensors bestimmbar ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung eine Auswerteelektronik für die Sensorsignale umfasst.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Antrieb ein Gehäuse aufweist, das die elektronische Schaltung gehäusebildend umgibt.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung eine Motoransteuerung umfasst.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Primärleiter einer Anlage zur berührungslosen Energieübertragung umfasst ist, der konzentrisch um die Achse des Drehtischs angeordnet ist, wobei jeder Antrieb ein Koppelelement umfasst, das induktiv an den Primärleiter gekoppelt ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Primärleiter einer Anlage zur berührungslosen Energieübertragung umfasst ist, der konzentrisch um die Achse des Drehtischs angeordnet ist, wobei ein Koppelelement auf dem Drehtisch angeordnet ist, das induktiv an den Primärleiter gekoppelt ist wobei jeder Antrieb mit dem Koppelelement zur Energieversorgung verbunden ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärleiter fest mit der Unterlage verbunden ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärleiter fest mit dem Drehtisch verbunden ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindesten ein Koppelelement eine seriell oder parallel zu einer Induktivität geschaltete Kapazität umfasst, durch die ein Resonanzkreis ausgebildet ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Primärleiter ein Wechselstrom aufgeprägt wird, wobei die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises auf die Mittenfrequenz des Wechselstroms abgestimmt ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Antrieb Mittel zum induktiven Datenempfang aus dem Primärleiter umfasst.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum induktiven Datenempfang aus dem Primärleiter von den Koppelelementen umfasst sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum induktiven Datenempfang zusätzlich als Mittel zum induktiven Datenversand an den Primärleiter ausgebildet sind.
Vorrichtung, insbesondere nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, umfassend ein gegenüber einem stationär angeordneten Teil bewegbar angeordnetes Maschinenteil, insbesondere ein mit der Unterlage fest verbundenes Maschinenteil, an dem Antriebe vorgesehen sind, wobei die Antriebe berührungslos mit Energie und Information versorgbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Antrieb eine Lesevorrichtung, insbesondere einen Sensor, umfasst zum Ablesen von stationär angeordneten Positionsmarkierungen, insbesondere von auf der Markierungsspur angeordneten Positionsmarkierungen.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe einen Elektromotor umfassen.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe eine Sekundärspule umfassen, die induktiv an einen stationär angeordneten Primärleiter angekoppelt sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe nicht elektrisch verbunden sind und/oder keinen elektrischen Steckverbinder umfassen.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Antriebe glatt ausgeführt ist, insbesondere zum Einsatz in der Nahrungsmittelindustrie, insbesondere derart, dass die Oberfläche derart gestaltet ist, dass Flüssigkeit, wie Wasser oder dergleichen, sich nicht ansammeln kann in einem Oberflächenbereich.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsmarkierungen inkrementelle Positions-Information darstellen.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine niedrigere Datenübertragungsrate für die Informationsübertragung zu den Antrieben vorgesehen ist als diejenige Datenübertragungsrate, die für die Vorrichtung notwendig wäre, wenn ein zentrales Lesegerät die Absolutposition erfassen müsste und beim Betrieb an die Antriebe übermitteln müsste.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinenteil ein Drehtisch ist und die Antriebe am Drehtisch vorgesehen sind zum Antreiben von Werkstücken, insbesondere zur Drehpositionierung.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsmarkierungen zumindest eine Referenzmarke am Umfang umfassen, insbesondere wobei die Referenzmarke als dicker ausgeführte Positionsmarkierung ausgeführt ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein von einem Elektromotor, insbesondere Bremsmotor oder Motor mit Winkelsensor, angetriebenes Getriebe umfasst.
Etikettiermaschine, dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche umfasst ist.
Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung, wobei ein erster Antrieb einen Bewegungsablauf eines zweiten Antriebs erfasst und ein im ersten Antrieb elektronisch hinterlegter Bewegungsablauf abgearbeitet wird, wobei der erste Antrieb seinen in ihm elektronisch hinterlegten Bewegungsablauf in Abhängigkeit von dem Bewegungsablauf des zweiten Antriebs steuert.
Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Antrieb den ersten Antrieb fortbewegt, wobei der erste Antrieb einen Sensor umfasst, mit dem er seine Fortbewegung an einer Markierungsspur feststellt, die bezüglich des zweiten Antriebs ruht, und wobei der erste Antrieb seinen Bewegungsablauf in Abhängigkeit von dem Signal des Sensors durchführt.
Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungsspur als Inkrement-Spur ausgebildet ist.
Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung, insbesondere wobei die Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 24 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Antrieb die momentane Position des zugeordneten Sensors auf der Markierungsspur erfasst und die elektronische Schaltung die Orientierung des angetriebenen Drehtellers auf dem Drehtisch steuert, wobei in der elektronischen Schaltung der Antriebe ein Soll-Bewegungsverlauf für den jeweils angesteuerten Drehteller in Abhängigkeit von der erfassten momentanen Position abgelegt ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Zeitbereich eine Information über Absolutposition des Maschinenteils und/oder der Antriebe übertragen wird an die Antriebe.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Zeitbereich ein Soll-Bewegungsablauf von einer Zentralsteuerung an die Antriebe übertragen wird und in einem zweiten Zeitbereich die Orientierung der Drehteller nach dem Soll-Bewegungsablauf durch die Antriebe gesteuert wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Umlauf des Drehtisches ein Soll-Bewegungsablauf von einer Zentralsteuerung an einen Antrieb übertragen wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei benachbarte Antriebe auf dem Drehtisch ein unterschiedlicher Soll-Bewegungsablauf übertragen wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wobei die Antriebe berührungslos mit Energie und Information versorgt werden
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Zeitbereich, insbesondere also dem Betrieb der Vorrichtung, die Positionsänderungen, insbesondere inkrementell erfasste, erfasst werden und daraus die aktualisierte Absolutposition bestimmt wird.