DE3910888C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Positionieran­ trieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a positioning device drove according to the preamble of claim 1.

Es gibt zur Zeit auf dem Markt die unterschiedlichsten Lösungen, einen Stellantrieb zu verwirklichen, um unter­ schiedliche Positionen anzufahren. Hierbei können zum Beispiel hydraulische, pneumatische und/oder elektrome­ chanische Lösungen zur Anwendung kommen. Dabei setzt sich zunehmend der elektromechanische Antrieb stärker durch, der wegen seiner Wartungsfreundlichkeit und weiterer technischer Vorteile bevorzugt wird.There are currently many different types on the market Solutions to realize an actuator to under to move to different positions. Here you can Example hydraulic, pneumatic and / or electrome Chan solutions are used. Doing so the electromechanical drive is becoming stronger due to its ease of maintenance and further technical advantages is preferred.

Ein wesentlicher Faktor für die Auswahl eines Positio­ nieraggregats ist die Positioniergenauigkeit. Es gibt sehr einfache Antriebe, die im Falle eines Linearan­ triebes eine Stellgenauigkeit von 2 bis 0,5 mm realisie­ ren können. Hierzu gehören einfache Bremsmotoren und einfache Kupplungs-Bremsaggregate, die an einen mechani­ schen Stellantrieb wie eine Arbeitsspindel angeschlossen werden. An essential factor when choosing a position The positioning unit is the positioning accuracy. There is very simple drives, which in the case of a Linearan drive accuracy of 2 to 0.5 mm realisie can. These include simple brake motors and simple clutch / brake units connected to a mechani connected as a work spindle will.  

Gleichstrom-Servoantriebe und Schrittmotoren mit ihrer gesamten elektronischen Steuerung positionieren zwar sehr genau, d. h. bis +/-0,005 mm und teilweise sogar noch genauer, haben aber den großen Nachteil, daß sie im Preis sehr hoch liegen. In den meisten Fällen ist jedoch eine derart genaue Positionierung für den Anwender nicht erforderlich. Daher sind viele solcher Antriebe in bezug auf ihre Leistungsfähigkeit nicht ausgelastet, d. h. es müssen überhöhte Preise für einen Qualitätsstandard bezahlt werden, der letztlich meistens nicht gefordert ist.DC servo drives and stepper motors with their position the entire electronic control system very accurate, d. H. up to +/- 0.005 mm and sometimes even more precisely, but have the major disadvantage that they are in the Price is very high. In most cases, however such precise positioning for the user is not required. Therefore, many such drives are related underutilized for their performance, d. H. it have to inflate prices for a quality standard to be paid, which is ultimately mostly not required is.

Es ist hiernach die der vorliegenden Erfindung zugrunde­ liegende Aufgabe, die Marktlücke zwischen ungenauer und sehr genauer Positionierung zu einem ausreichend niedri­ gen Preis zu schließen. Es soll hierbei eine Positioniergenauigkeit von +/-0,1 mm erreicht werden. Nachdem auch in Zukunft die Arbeitszeiten weiter redu­ ziert werden dürften und deshalb viele Arbeitsvorgänge automatisiert werden müßten, wird es einen großen Bedarf für solche Positionierantriebe im Handlings- und Monta­ gebereich geben.It is based on that of the present invention lying task, the market gap between imprecise and very precise positioning to a sufficiently low close price. There should be one Positioning accuracy of +/- 0.1 mm can be achieved. After working hours will continue to be reduced in the future should be decorated and therefore many operations would have to be automated, there will be a great need for such positioning drives in handling and assembly give area.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch einen Positionierantrieb gelöst, wie er im Anspruch 1 definiert ist. In konstruktiver Hinsicht hat ein solcher Positionierantrieb einige Gemeinsamkeiten mit dem Stand der Technik nach der DE 26 57 658 A1, der im Oberbegriff des Anspruches 1 anerkannt wird. Bei diesem Stand der Technik geht es darum, die anzutreibende Welle von einer Arbeitsdrehzahl ausgehend innerhalb kürzester Zeit zum Stillstand zu bringen und die erreichte Anhaltestellung möglichst genau zu repro­ duzieren. Eine Umsteuerung der Drehrichtung, wie sie bei mechanischen Verstellorganen ständig erforderlich ist, ist in diesem Stand der Technik jedoch nicht vorgesehen oder auch nur erwogen.The object underlying the invention is achieved by  solved a positioning drive, as in claim 1 is defined. In a constructive sense it has one Positioning drive has a few things in common with the stand the technology according to DE 26 57 658 A1, which in Preamble of claim 1 is recognized. This state of the art is about the shaft to be driven starting from a working speed bring it to a standstill within a very short time and to reproduce the stopping position as accurately as possible reduce. A reversal of the direction of rotation, as in mechanical adjustment elements is constantly required, is not provided in this prior art or even just considered.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Preferred embodiments of the invention result from the subclaims.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigtA preferred embodiment of the present Invention is described below with reference to the attached drawings described in more detail. It shows

Fig. 1 eine Gesamtansicht (im Schnitt) des Positionierantriebes mit einem ange­ flanschten Elektromotor; Figure 1 is an overall view (in section) of the positioning drive with a flanged electric motor.

Fig. 2, 3 und 4 konstruktive Details der selbsttätigen Nachstellvorrichtung, die im Bereich der Bremsen zur Anwendung kommt; Figures 2, 3 and 4 constructive details of the automatic adjustment device which is used in the area of the brakes.

Fig. 5 die gleiche Nachstellvorrichtung an einem Kupplungs-Bremsaggregat, welches Teil des Positionierantriebes der Fig. 1 ist; und Fig. 5 shows the same adjusting device on a clutch brake unit, which is part of the positioning drive of Fig. 1; and

Fig. 6 ein Blockschaltbild der zur Anwendung kommen­ den Steuerschaltung zum Anhalten der anzutreibenden Welle in der Sollstellung bzw. zum Umsteuern der Drehrichtung des Elektromo­ tors. Fig. 6 is a block diagram of the control circuit used to stop the shaft to be driven in the desired position or to reverse the direction of rotation of the electromotive.

In Fig. 1 ist ein herkömmlicher Elektromotor 20 am Gehäuse des Positionierantriebes angeschraubt, wobei die Abtriebsseite des Elektromotors 20 in die axiale Bohrung in der einen Stirnfläche der als Wellenstummel ausgebil­ deten Antriebswelle 3 des Positionierantriebes eingreift bzw. drehstarr mit dieser verbunden ist. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, weist der Positionierantrieb u. a. in Richtung des Drehmomentflus­ ses vom Elektromotor 20 zur Abtriebswelle 34 des Positionierantriebes eine elek­ tromagnetisch betätigte Bremse 22 bzw. 24 sowie ein Kupplungsbrems­ aggregat 26 auf, auf deren konstruktive Einzelheiten und Funktion weiter unten näher eingegangen wird. Bei der Fig. 1 handelt es sich um eine prinzipielle Darstellung, da die Schnitt­ darstellung der beiden Bremsen oberhalb und unterhalb der Mittellinie unterschiedlich ist, wodurch angedeutet werden soll, daß unterschiedliche Bremsen zur Anwendung kommen können. So kann die dem Elektromotor 20 zugewandte Bremse entweder eine Arbeitsstrombremse 22 sein, bei der die Ankerscheibe 2 (Fig. 2 bis 4) bei eingeschaltetem Elek­ tromagneten angezogen wird, so daß die Bremsung ein­ tritt. Oder es kann sich bei dieser Bremse, wie unter­ halb der Mittellinie angedeutet, um eine Ruhestrombremse 24 handeln, die nur bei abgeschaltetem Strom über einen Federdruck bremst, d. h. bei eingeschaltetem Strom die Ankerscheibe 2 anzieht und damit die Bremse lüftet.In Fig. 1, a conventional electric motor 20 is screwed to the housing of the positioning drive, the output side of the electric motor 20 engages in the axial bore in one end face of the drive shaft 3 , which is configured as a shaft end, or is connected in a rotationally rigid manner to the latter. As can be seen from FIG. 1, the positioning drive has, inter alia, in the direction of the torque flow from the electric motor 20 to the output shaft 34 of the positioning drive, an electromagnetically actuated brake 22 or 24 and a clutch brake unit 26 , on their structural details and function below is discussed in more detail. In the FIG. 1 is a schematic representation as a sectional view of the two brakes above and below the center line is different, is intended to indicate thereby that different brakes may be used. Thus, the brake facing the electric motor 20 can either be an operating current brake 22 in which the armature disk 2 ( FIGS. 2 to 4) is attracted to electromagnets when the elec is switched on, so that braking occurs. Or, as indicated below half the center line, this brake can be a closed-circuit brake 24 , which brakes only when the current is switched off via a spring pressure, ie it pulls the armature disk 2 when the current is switched on and thus releases the brake.

Die von der Motorbremse (Arbeitsstrombremse 22 oder Ruhestrombremse 24) freigegebene Antriebswelle 3 wirkt über ein Kupplungs-Bremsaggregat 26 auf die Abtriebswelle 34 des Positionierantriebes, wobei die Drehstellung der Abtriebswelle 34 auf ein damit verkeiltes Zahnrad 36 übertragen wird, das über einen Zahnriemen 38 auf das Ritzel 40 wirkt, welches auf der Welle 42 des in der Fig. 1 nicht näher dargestellten Drehgebers sitzt.The drive shaft 3 released by the engine brake (working current brake 22 or closed-circuit brake 24 ) acts via a clutch brake unit 26 on the output shaft 34 of the positioning drive, the rotational position of the output shaft 34 being transmitted to a gearwheel 36 wedged therewith, which is transmitted via a toothed belt 38 to the Pinion 40 acts, which sits on the shaft 42 of the rotary encoder, not shown in FIG. 1.

Das Kupplungs-Bremsaggregat 26 der Fig. 1 besteht im Prinzip aus einer elektromagnetisch betätigten Kupplung 28, die gemäß der Fig. 1 im oberen und unteren Bereich gleichartig ausgebildet ist. Diese Kupplung 28 arbeitet mit der zugeordneten Bremse 30 bzw. 32 des Kupplungs-Bremsaggregates 26 im wesentlichen in der Weise zusammen, wie nachfol­ gend unter Bezugnahme auf die Fig. 5 näher dargestellt werden wird, und gehört, abgesehen von der selbsttätigen Nachstellvorrichtung, im wesentlichen zum Stand der Technik. The clutch / brake unit 26 of FIG. 1 consists in principle of an electromagnetically actuated clutch 28 which, according to FIG. 1, has the same design in the upper and lower region. This clutch 28 cooperates with the associated brake 30 and 32 of the clutch brake unit 26 essentially in the manner as will be shown in more detail below with reference to FIG. 5, and, apart from the automatic adjusting device, essentially belongs state of the art.

In der Fig. 1 ist die Aggregatsbremse wiederum oberhalb und unterhalb der Mittellinie unterschiedlich ausgebil­ det, um zu zeigen, daß auch hier unterschiedlich wirken­ de Bremsen verwendet werden können. So ist oberhalb der Mittellinie eine Permanentmagnetbremse 30 gezeigt, bei der in Fig. 1 links von der Spule ein Permanentmagnet angeordnet ist, d. h. es handelt sich praktisch um eine Ruhestrombremse, denn bei eingeschaltetem Elektromagne­ ten wirkt dieser der Kraft des Permanentmagneten entge­ gen, so daß die Ankerscheibe 2 abfällt und die Bremse gelüftet wird. Wenn der Elektromagnet der Permanentmag­ netbremse 30 dagegen keinen Strom erhält, so wirkt die Kraft des Permanentmagneten auf die Ankerscheibe und zieht diese an, was zur Bremsung führt.In Fig. 1, the unit brake is again differently ausgebil det above and below the center line to show that different de brakes can also be used here. Thus, a permanent magnet brake 30 is shown above the center line, in which a permanent magnet is arranged to the left of the coil in FIG. 1, that is to say it is practically a closed-circuit brake, because when electromagne is switched on, this acts against the force of the permanent magnet, so that the armature disk 2 falls off and the brake is released. If, however, the electromagnet of the permanent magnet net brake 30 receives no current, the force of the permanent magnet acts on the armature disk and attracts it, which leads to braking.

Die Aggregatsbremse unterhalb der Mittellinie ist als normale Arbeitsstrombremse 32 ausgebildet, d. h. bei eingeschaltetem Elektromagneten wird die Ankerscheibe 2 angezogen und die Abtriebswelle 34 abgebremst.The unit brake below the center line is designed as a normal working current brake 32 , ie when the electromagnet is switched on, the armature disk 2 is applied and the output shaft 34 is braked.

Auf die für die ordnungsgemäße Funktion des Positionier­ antriebes im Dauerbetrieb wesentliche Nachstelleinrich­ tung für die Brems- und Kupplungsflächen wird nachfol­ gend unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 6 näher einge­ gangen. Zunächst soll jedoch an dieser Stelle auf die grund­ sätzliche Funktion des Positionierantriebes im Zusammen­ hang mit dem nicht näher dargestellten Drehgeber auf der Welle 42 eingegangen werden. Einer elektronischen Steuereinheit werden über einen PC oder eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung), je nach Bedarf, unterschiedliche anzu­ fahrende Drehstellungen vorgegeben, die von dem erfin­ dungsgemäßen Stellantrieb durch Rechts- oder Linkslauf der Abtriebswelle 34 angefahren werden sollen. Es sei zunächst angenommen, daß die erste anzufahrende Dreh­ stellung im Rechtslauf der Abtriebswelle 34 erreicht werden kann, d. h., der Elektromotor 20 dreht sich im Uhrzeigersinne bei gelöster Motorbremse 22 oder 24, eingeschalteter Kupplung 28 und gelüfteter Bremse 30 oder 32. Sobald der Drehgeber auf der Welle 42 an die Steuereinheit meldet, daß die Abtriebswelle 34 sich der vorgegebenen Position ausreichend stark genä­ hert hat, löst die Steuereinheit die Kupplung 28 und läßt die Bremse 30 oder 32 einfallen. Dabei wird das Einfal­ len der Bremse 30 bzw. 32 zu einem solchen Zeitpunkt bewerkstelligt, daß die Abtriebswelle 34 gerade mit der notwendigen Genauigkeit in der gewünschten Position zum Stehen kommt. Dabei ist dann die Antriebswelle 3, die weiterhin mit der Abtriebswelle des Elektromotors 20 im Uhrzeigersinne umläuft, aufgrund der geöffneten Kupplung 28 von der Abtriebswelle 34 getrennt. Sollte die als nächstes anzufahrende Position der Abtriebswelle 34 in der gleichen Drehrichtung zu erreichen sein, braucht die Steuereinheit nur die Bremse 30 oder 32 wieder zu lösen und die Kupplung 28 einfallen zu lassen, um nach erneu­ ter Drehung der Abtriebswelle 34 wieder so rechtzeitig vor Erreichen der gewünschten Positionierstellung von der Antriebswelle 3 abzukuppeln und die Abtriebswelle 34 abzubremsen, daß diese mit der gewünschten Genauigkeit am Anhaltepunkt stehen bleibt.On the essential for the proper functioning of the positioning drive in continuous operation Nachstellinrich device for the brake and clutch surfaces will be discussed in more detail below with reference to FIGS . 2 to 6. First, however, the basic function of the positioning drive in connection with the rotary encoder (not shown in detail) on the shaft 42 will be discussed at this point. An electronic control unit via a PC or a PLC (programmable logic controller), depending on requirements, different rotational positions to be approached, which are to be approached by the actuator according to the invention by clockwise or counterclockwise rotation of the output shaft 34 . It is initially assumed that the first rotational position to be approached can be achieved in the clockwise rotation of the output shaft 34 , ie the electric motor 20 rotates clockwise when the motor brake 22 or 24 is released , the clutch 28 is switched on and the brake 30 or 32 is released . As soon as the encoder on the shaft 42 reports to the control unit that the output shaft 34 has moved sufficiently close to the predetermined position, the control unit releases the clutch 28 and applies the brake 30 or 32 . The Einfal len the brake 30 and 32 is accomplished at such a time that the output shaft 34 comes to a standstill with the necessary accuracy in the desired position. The drive shaft 3 , which continues to rotate in the clockwise direction with the output shaft of the electric motor 20, is then separated from the output shaft 34 due to the opened clutch 28 . If the next position to be reached of the output shaft 34 can be reached in the same direction of rotation, the control unit only needs to release the brake 30 or 32 again and let the clutch 28 engage in order to reach the drive shaft 34 again in good time before reaching it again to uncouple the desired positioning position from the drive shaft 3 and brake the output shaft 34 so that it stops at the stopping point with the desired accuracy.

Wenn beispielsweise der danach von dem Positionieran­ trieb anzufahrende Anhaltepunkt der Abtriebswelle 34 nur in der anderen Drehrichtung des Elektromotors, d. h. im Linkslauf erreicht werden kann, so geschieht folgendes: Ausgehend von der zunächst noch im Rechtslauf umlaufen­ den und von der Abtriebswelle 34 abgekuppelten Antriebs­ welle 3 schaltet die Steuereinheit den Motor 20 aus und läßt gleichzeitig die Bremse 22 oder 24 einfal­ len, was zu einem raschen Abbremsen und Anhalten des Elektromotors 20 führt. Im Anschluß daran wird die Bremse 22, 24 wieder gelöst und die Drehrichtung des Elektromotors 20 umgekehrt mit der Folge, daß er im entgegengesetzten Drehsinn zu laufen beginnt, also im Linkslauf. Sobald dies geschehen ist, wird die Kupplung 28 eingeschaltet und gleichzeitig die Bremse 30 oder 32 gelöst, so daß die Abtriebswelle 34 ebenfalls bis kurz vor Erreichen der nunmehr anzusteuernden Anhaltestellung umläuft, wonach die Kupplung 28 wieder gelöst wird, um die Abtriebswelle 34 von der weiter umlaufenden Antriebswel­ le 3 zu lösen, wobei gleichzeitig die Bremse 30 bzw. 32 einfällt und die Abtriebswelle in der gewünschten Anhal­ teposition anhält.If, for example, the stopping point of the output shaft 34 , which is then to be driven by the positioning drive, can only be achieved in the other direction of rotation of the electric motor, that is to say in counterclockwise rotation, the following occurs: starting from the drive shaft 3, which still rotates clockwise and is uncoupled from the output shaft 34 the control unit switches the motor 20 off and at the same time allows the brake 22 or 24 to fall, which leads to a rapid braking and stopping of the electric motor 20 . Subsequently, the brakes 22 , 24 are released again and the direction of rotation of the electric motor 20 reversed, with the result that it begins to run in the opposite direction, that is to say counterclockwise. As soon as this has happened, the clutch 28 is switched on and at the same time the brake 30 or 32 is released , so that the output shaft 34 also rotates until shortly before reaching the stopping position to be controlled, after which the clutch 28 is released again to the output shaft 34 from the further To solve rotating Antriebswel le 3 , at the same time the brake 30 and 32 engages and the output shaft stops in the desired stop position.

Die Steuerschaltung bestehend aus der Steuereinheit und dem PC oder der SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) ist derart eingerichtet, daß sie bei einer Anzahl von nacheinander angesteuerten Anhaltepositionen jeweils einen Soll- und Istwert-Vergleich durchführt und dann im Zusammenhang mit dem nächstfolgenden Anhaltevorgang der Abtriebswelle 34 zum Erreichen einer gewünschten Anhalte-Sollstellung die zuvor erreichten Ist-Werte berücksichtigt, die vom Drehgeber ermittelt werden, um ein möglichst optimales "Bremsergebnis" zu erreichen und somit den gewünschten Anhalte-Sollwert so genau wie möglich zu erreichen. Diese Anordnung im Zusammenhang mit der nachfolgend erläuterten Nachstell­ vorrichtung der Reibflächen der Kupplungen und Bremsen zueinander ergibt ein optimales Ergebnis beim Erreichen der Anhalte-Sollwerte. Nach­ folgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 näher auf die Nachstelleinrichtung eingegangen.The control circuit consisting of the control unit and the PC or the PLC (programmable logic controller) is set up in such a way that it performs a setpoint and actual value comparison in a number of successively controlled stopping positions and then in connection with the next stopping process of the output shaft 34 Reaching a desired stopping target position takes into account the actual values previously reached, which are determined by the rotary encoder in order to achieve the best possible "braking result" and thus to achieve the desired stopping target value as precisely as possible. This arrangement in connection with the adjustment device explained below of the friction surfaces of the clutches and brakes to each other results in an optimal result when reaching the stopping target values. After following with reference to FIGS. 2 to 5 will be discussed in more detail on the adjusting device.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen den am Gehäuse des Positionier­ antriebes befestigten Spulenträger 1, z. B. der Arbeits­ strombremse 22 oder 32, mit der Elektromagnetwicklung, auf dem ein abnutzbarer Reibbelag vorgesehen ist. Der Spulenträger 1 umgibt die abzubremsende Welle 3 oder 34, die einen radial sich nach außen erstreckenden Umfangs­ flansch 10 aufweist, der in der Nähe seines äußeren Radius mit mehreren achsparallelen auf dem Umfang gleichmäßig verteilten Bohrungen versehen ist, die in einem verstärkten Bereich des Umfangsflansches 10 vorge­ sehen sind und in denen jeweils ein Übertragungsbolzen 7 in einem Gleitlagerelement 9 in Achsrichtung verschieb­ lich angeordnet ist, und zwar zu einem noch näher zu erläuternden Zweck. Es können beispielsweise drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Übertragungsbolzen vorgesehen sein, von denen in den Fig. 2 bis 4 nur einer dargestellt ist. Der Übertragungsbolzen 7, der in der Gleitlagerhülse 9 verschieblich ist, besteht in der dargestellten Ausführungsform aus einer Gewindehülse und einer darin eingeschraubten Zylinderschraube, wobei zwischen der Hülse und der Zylinderschraube eine in Achsrichtung federnde, in Umfangsrichtung drehstarre Übertragungs-Ringfeder 8 festgeklemmt ist. Diese Über­ tragungs-Ringfeder 8 weist auf ihrem Umfang gleichmäßig verteilte Bohrungen auf, in die jeweils eine Zylinder­ schraube eingesetzt ist, um die Ringfeder 8 gegen die Hülse des Übertragungsbolzens 7 zu klemmen. Die Ringfe­ der ist auf ihrem Umfang jeweils mittig zwischen den beispielsweise drei Übertragungsbolzen 7 mit der Anker­ scheibe 2 vernietet, so daß zwischen den Übertragungs­ bolzen 7 und der Ankerscheibe 2 eine in Umfangsrichtung drehstarre, in Axialrichtung jedoch nachgiebige Verbin­ dung hergestellt wird. Die Befestigung der Übertragungs- Ringfeder 8 an der Ankerscheibe durch die Niete ist in den Schnittebenen der Figuren nicht sichtbar.The FIGS. 2 to 4 show the actuator to the housing of the positioning fixed coil carrier 1, z. B. the working current brake 22 or 32 , with the electromagnetic winding on which a wearable friction lining is provided. The coil carrier 1 surrounds the braked shaft 3 or 34 , which has a radially outwardly extending circumferential flange 10 , which is provided near its outer radius with a plurality of axially parallel holes evenly distributed on the circumference, which in a reinforced area of the circumferential flange 10 are seen easily and in which a transmission pin 7 is arranged in a sliding bearing element 9 in the axial direction Lich, for a purpose to be explained in more detail. For example, three transmission bolts distributed uniformly over the circumference can be provided, of which only one is shown in FIGS. 2 to 4. The transmission bolt 7 , which is displaceable in the slide bearing sleeve 9 , consists in the illustrated embodiment of a threaded sleeve and a cylinder screw screwed therein, an axially resilient, circumferentially torsionally rigid transmission ring spring 8 being clamped between the sleeve and the cylinder screw. This transmission ring spring 8 has on its circumference evenly distributed bores, in each of which a cylinder screw is inserted to clamp the ring spring 8 against the sleeve of the transmission bolt 7 . The Ringfe is riveted on its circumference in the middle between, for example, three transmission bolts 7 with the armature disk 2 , so that between the transmission bolts 7 and the armature disk 2 a torsionally rigid, but in the axial direction flexible connection is produced. The attachment of the transmission ring spring 8 to the armature disk by the rivet is not visible in the sectional planes of the figures.

Die Ankerscheibe 2 ist wie ersichtlich mit einer Ausspa­ rung etwa in Form einer Bohrung versehen, um einen Freiraum für den Kopf der Zylinderschraube des Übertra­ gungsbolzens 7 zu schaffen.The armature disk 2 is, as can be seen, provided with a recess approximately in the form of a bore, in order to create a free space for the head of the cap screw of the transmission bolt 7 .

Die Ankerscheibe 2 ist radial einwärts von dem An­ schlußbereich des Übertragungsbolzens 7 bzw. der Über­ tragungs-Ringfeder 8 mit einem im Querschnitt winkeligen oder topfförmigen Schleppring 5 fest verschraubt. Der in radialer Richtung nach einwärts vorspringende Abschnitt 12 dieses Schleppringes 5 hintergreift einen radial nach auswärts vorspringenden Flanschabschnitt 14 eines hül­ senförmigen Nachstellringes 4, der im Reibschluß auf der Antriebswelle 3 aufsitzt. Zur Erzeugung des Reibschlus­ ses zwischen der Welle 3 oder 34 und dem hülsenförmigen Teil des Nachstellringes 4 sind beispielsweise drei elastische O-Ringe 18 in entsprechende Nuten in der Oberfläche der Antriebswelle 3 eingesetzt.The armature disk 2 is screwed radially inward from the closing area of the transmission bolt 7 or the transmission ring spring 8 with a cross-sectionally angular or cup-shaped drag ring 5 . The radially inwardly projecting portion 12 of the drag ring 5 engages behind a radially outwardly projecting flange portion 14 of a Sleeve Shirt senförmigen adjusting ring 4, which sits in frictional engagement on the drive shaft. 3 To generate the frictional connection between the shaft 3 or 34 and the sleeve-shaped part of the adjusting ring 4 , for example three elastic O-rings 18 are inserted into corresponding grooves in the surface of the drive shaft 3 .

Zwischen dem radial nach auswärts vorspringenden Flanschabschnitt 14 des Nachstellringes 4 und dem radial nach einwärts vorspringenden Abschnitt 12 des Schlepp­ ringes 5 ist eine Druckfeder 6 eingesetzt, die im stromlosen Zustand der Elektromagnetbremse den Schlepp­ ring 5 und damit die Ankerscheibe 2 in Fig. 2 so weit nach rechts drückt, daß die von der Bremsfläche der Ankerscheibe 2 abgewandte Stirnfläche derselben an der von der Druckfeder 6 abgewandten Stirnfläche des radial nach außen vorspringenden Flanschabschnittes 14 des Nachstellringes 4 anliegt.Between the radially outwardly projecting flange section 14 of the adjusting ring 4 and the radially inwardly projecting section 12 of the towing ring 5 , a compression spring 6 is used, the towing ring 5 and thus the armature disk 2 in Fig. 2 so far in the de-energized state of the electromagnetic brake presses to the right that the end face of the armature disk 2 facing away from the braking surface rests against the end face of the radially outwardly projecting flange section 14 of the adjusting ring 4 facing away from the compression spring 6 .

Die Funktion der automatischen Nachstellung bzw. des Bremsaggregates ergibt sich aus den folgenden Erläute­ rungen:The function of automatic adjustment or Brake unit results from the following explanations stanchions:

Fig. 2 zeigt die Bremse in Ruhestellung bzw. die automa­ tische Nachstellvorrichtung in der Ausgangslage. Zwi­ schen dem Spulenträger 1 und der Ankerscheibe 2 befindet sich ein Luftspalt a, um die Bremse im stromlosen Zustand im ungebremsten Zustand zu halten, und zwar aufgrund der Wirkung der Druckfeder 6 zwischen dem durch Reibschluß auf der Antriebswelle festgelegten Nachstell­ ring 4 und dem mit der Ankerscheibe 2 verschraubten Schleppring 5. Wird nun auf die Magnetwicklung im Spu­ lenträger 1 Spannung gegeben, wird die Ankerscheibe 2 an den Spulenträger 1 herangezogen, und zwar entgegen der Kraft der Druckfeder 6. Dadurch wird der Luftspalt a zu Null, was in Fig. 3 dargestellt ist. Die Drehmomentüber­ tragung von der abzubremsenden Welle 3 oder 34 erfolgt über den Radialflansch 10 zu den drei am Umfang dessel­ ben verteilten, axial verschieblichen Übertragungsbolzen 7, welche mit der Übertragungs-Ringfeder 8 verschraubt oder anderweitig befestigt sind. Die Drehmomentübertra­ gung erfolgt somit von Teil 3 auf Teil 10 und Teil 7, auf Teil 8 sowie von dort auf Teil 2 und schließlich zum Spulenträger 1, der am Gehäuse der Positioniereinrich­ tung befestigt ist, was somit zur Abbremsung der Welle 3 oder 34 führt. Fig. 2 shows the brake in the rest position or the automatic adjustment device in the starting position. Between the coil carrier 1's and the armature disc 2 there is an air gap a to keep the brake in the de-energized state in the unbraked state, due to the action of the compression spring 6 between the friction ring on the drive shaft adjustment ring 4 and the one with Armature plate 2 screwed drag ring 5 . Will now be given to the magnet winding in Spu disc carrier and 1 voltage, the armature plate 2 is pulled towards the bobbin 1, and against the force of the compression spring. 6 As a result, the air gap a becomes zero, which is shown in FIG. 3. The torque transmission from the shaft 3 or 34 to be braked takes place via the radial flange 10 to the three axially displaceable transmission bolts 7 distributed around the circumference of the same, which are screwed to the transmission ring spring 8 or otherwise fastened. The torque transmission is thus from part 3 to part 10 and part 7 , to part 8 and from there to part 2 and finally to the coil carrier 1 , which is attached to the housing of the Positioniereinrich device, which thus leads to braking of the shaft 3 or 34 .

Das Kupplungs-Bremsaggregat 26 der Fig. 1 ist in der Fig. 5 analog zu den Fig. 2 bis 4 mit größerer Deutlich­ keit in prinzipieller Weise dargestellt. Die in Fig. 5 links gezeigte Bremse arbeitet entsprechend den Fig. 2 bis 4. Bei der Kupplungsseite wird der Rotor 17 zur Drehmomentübertragung von der Welle 3 verwendet. Anson­ sten ist der Aufbau der Kupplungsseite in der Fig. 5 identisch mit demjenigen der Bremsenseite, d. h. die Ankerscheibe 2 ist auch hier mit dem Schleppring 5 fest verschraubt und zwischen dem Schleppring 5 und dem Nachstellring 4 befindet sich eine Druckfeder 6, die z. B. auch als Wellscheibe ausgeführt werden kann. Durch diese Feder wird die Ankerscheibe 2 zur Anlage an den radial auswärts vorspringenden Abschnitt des Nachstell­ ringes 4 angedrückt.The clutch-brake unit 26 of FIG. 1 is shown in FIG. 5 in a manner analogous to FIGS . 2 to 4 with greater clarity in principle. The brake shown on the left in FIG. 5 operates in accordance with FIGS. 2 to 4. On the clutch side, the rotor 17 is used for torque transmission from the shaft 3 . Otherwise, the structure of the clutch side in FIG. 5 is identical to that of the brake side, ie the armature plate 2 is also screwed tightly to the drag ring 5 and between the drag ring 5 and the adjusting ring 4 there is a compression spring 6 which, for. B. can also be designed as a corrugated washer. By means of this spring, the armature disk 2 is pressed against the radially outwardly projecting section of the adjusting ring 4 .

Wenn die Ankerscheibe 2 bei erregtem Elektromagneten an den Spulenträger angezogen wird (Fig. 3), wird die Feder 6 zusammengedrückt und die Ankerscheibe 2 verschiebt sich um den Luftspalt a (Ankerscheibenhub) relativ zum Flanschabschnitt 14 des Nachstellringes 4, der durch die Pressung der drei O-Ringe in seiner Position stehen bleibt. Wird die Spannung von der Wicklung des Spulen­ trägers 1 wieder weggenommen, so geht die Ankerscheibe 2 wieder in ihre Ausgangsstellung zurück (Fig. 2).If the armature disk 2 is attracted to the coil carrier when the electromagnet is excited ( FIG. 3), the spring 6 is compressed and the armature disk 2 shifts by the air gap a (armature disk stroke) relative to the flange section 14 of the adjusting ring 4 , which is caused by the pressure of the three O-rings remain in place. If the voltage from the winding of the coil carrier 1 is removed again, the armature plate 2 returns to its starting position ( FIG. 2).

Entsteht nun eine Abnützung x am Spulenträger 1 oder entsprechend am Rotor 17 des Kupplungs-Bremsaggregates der Fig. 5, dann wird die Ankerscheibe 2 zusätzlich zum Luftspalt a um den Betrag x nach links (Bremsenseite) bzw. nach rechts (Kupplungsseite) bewegt, d. h. der Schleppring 5 schiebt den Nachstellring 4 um den Abnüt­ zungsbetrag x in der entsprechenden Richtung. In dieser neuen Stellung wird der Nachstellring 4 dann wieder durch die drei O-Ringe 18 gehalten, welche eine radiale Pressung haben. Bei Wegnahme der Spannung von der Wick­ lung des Spulenträgers 1 wandert nun die Ankerscheibe aufgrund der Wirkung der Druckfeder 6 wieder nach rechts (auf der Kupplungsseite der Fig. 5 nach links), aber nicht mehr um den Abnützungsbetrag x und den Luftspalt a, sondern nur noch um den Luftspalt a, da sich der Nachstellring 4 um den Abnützungsbetrag x verschoben hat.If there is wear x on the coil carrier 1 or correspondingly on the rotor 17 of the clutch brake unit of FIG. 5, the armature disk 2 is moved in addition to the air gap a by the amount x to the left (brake side) or to the right (clutch side), ie the drag ring 5 pushes the adjusting ring 4 by the amount of wear x in the corresponding direction. In this new position, the adjusting ring 4 is then held again by the three O-rings 18 , which have a radial pressure. When the voltage is removed from the winding of the coil carrier 1 , the armature plate now moves again to the right due to the action of the compression spring 6 (to the left on the coupling side of FIG. 5), but no longer by the amount of wear x and the air gap a, but only still around the air gap a, since the adjusting ring 4 has shifted by the amount of wear x.

Je mehr der Spulenträger der Bremsenseite bzw. der Rotor der Kupplungsseite sich abnützt, um so mehr wandert die Ankerscheibe 2 mit dem Schleppring 5 hinterher, wobei jedoch die Ankerscheibe immer nur den Hub des Luftspal­ tes a ausführt.The more the coil carrier of the brake side or the rotor of the clutch side wears out, the more the armature disk 2 travels with the drag ring 5 , but the armature disk always executes only the stroke of the air gap tes a.

Durch die Anordnung von im wesentlichen reibungsfrei axial verschieblichen Übertragungsbolzen 7 zur Befesti­ gung der Übertragungs-Ringfeder 8 an dem Radialflansch 10 der Antriebswelle 3 übt die Druckfeder 6 imner die gleiche Rückstellkraft auf die Ankerscheibe 2 aus, und zwar unabhängig von dem jeweiligen Abnützungsgrad. Aufgrund der Verbindung der beispielsweise drei auf dem Umfang verteilten Übertragungsbolzen 7 mit der Anker­ scheibe 2 und der Übertragungs-Ringfeder 8 kann immer ein gewisser Fluchtungsausgleich für die Ankerscheibe 2 aufgrund möglicherweise ungleichmäßiger Abnützung oder sonstiger Einflüsse erfolgen, so daß es nicht zu einem Verklemmen der axial verschieblichen Übertragungsbolzen und damit der Ankerscheibe konmen kann. Aufgrund des immer gleichmäßigen Luftspaltes ergeben sich immer gleichbleibende Schaltzeiten und eine erhöhte Positio­ nierungsgenauigkeit des Kupplungs- bzw. Bremsaggregats. Eine Verstellung des Luftspaltes ist aufgrund der auto­ matischen Nachstellung nicht erforderlich, d. h. die Anordnung arbeitet wartungsfrei, und wegen der unabhän­ gig vom Abnutzungsgrad immer gleichmäßigen Kraft der Druckfeder 6 bleibt die Anzugskraft des Spulenträgers 1 in jedem Fall immer gleich. Es liegt auf der Hand, daß diese oder eine ähnlich wirkende automatische Nachstell­ vorrichtung mit besonderem Vorteil in einem im Zusammen­ hang mit der Fig. 1 erläuterten Positionierantrieb Verwendung finden kann, bei dem es auf möglichst hohe Reproduzierbarkeit insbesondere der Verzögerungswerte der Bremsen ankommt, um die gewünschten Sollwerte möglichst genau zu erreichen.Due to the arrangement of substantially friction-free axially displaceable transmission bolt 7 for fastening the transmission ring spring 8 to the radial flange 10 of the drive shaft 3 , the compression spring 6 internally exerts the same restoring force on the armature disk 2 , regardless of the degree of wear. Due to the connection of, for example, three transmission bolts 7 distributed on the circumference with the armature disk 2 and the transmission ring spring 8 , a certain alignment compensation for the armature disk 2 can always take place due to possibly uneven wear or other influences, so that there is no jamming of the axially movable transmission bolt and thus the armature plate can come. Due to the always uniform air gap, switching times are always the same and the positioning or accuracy of the clutch or brake unit is increased. An adjustment of the air gap is not necessary due to the automatic adjustment, ie the arrangement works maintenance-free, and because of the force of the compression spring 6 which is always uniform regardless of the degree of wear, the tightening force of the coil carrier 1 always remains the same. It is obvious that this or a similarly acting automatic readjustment device can be used with particular advantage in a positioning drive explained in conjunction with FIG. 1, in which the most important thing is the highest possible reproducibility of the deceleration values of the brakes in order to achieve the to achieve the desired setpoints as precisely as possible.

Nachfolgend wird die im Schaltgehäuse 44 angeordnete und von einem PC oder einer SPS angesteuerte Steuereinheit an Hand der Fig. 6 erläutert. Die in der Mitte der Fig. 6 erscheinenden drei Blöcke "Motor, Positioniereinheit, Drehgeber" bilden zusammen den Positionierantrieb der Fig. 1, der je nach Vorgabe eine Drehbewegung nach links, nach rechts oder Stillstand erzeugen soll. Die in Fig. 6 durch einen gestrichelt gezeichneten Kasten umrahmten Blöcke befinden sich in dem Schaltgehäuse 44.The control unit arranged in the switch housing 44 and controlled by a PC or a PLC is explained below with reference to FIG. 6. The three blocks "motor, positioning unit, rotary encoder" appearing in the middle of FIG. 6 together form the positioning drive of FIG. 1, which, depending on the specification, is intended to produce a rotary movement to the left, to the right or to a standstill. The blocks framed in FIG. 6 by a dashed box are located in the switch housing 44 .

An dem PC oder der SPS wird ein Sollwert eingegeben, welcher eine bestimmte Anzahl von Drehbewegungen (oder Teile davon) nach links oder rechts bzw. die Länge des nachfolgenden Stillstandes festlegt. Bei der Eingabe des Sollwertes wird auch die Drehrichtung vorgegeben. Diese Eingabewerte werden in der Steuereinheit verarbeitet und an den Motor bzw. die Positioniereinheit weitergegeben. Hier werden die Befehle verarbeitet und der mit der Welle 42 verbundene Drehgeber erzeugt eine Reihe von Impulsen, die der Anzahl der (Teil-)Drehbewegungen nach links bzw. rechts entspricht und gibt sie an die Steuereinheit zurück.A setpoint is entered on the PC or the PLC, which specifies a certain number of rotary movements (or parts thereof) to the left or right or the length of the subsequent standstill. The direction of rotation is also specified when the setpoint is entered. These input values are processed in the control unit and passed on to the motor or the positioning unit. The commands are processed here and the rotary encoder connected to the shaft 42 generates a series of pulses which corresponds to the number of (partial) rotary movements to the left or right and returns them to the control unit.

Nachdem der Drehgeber eine vorgegebene Anzahl von Impulsen gezählt hat, wird der Bremsvorgang eingeleitet und die Welle der Positioniereinheit kommt bei einer etwas höheren Impulszahl zum Stehen. Innerhalb der Steuereinheit wird dann ein Vergleich von Anhalte-Sollwert und Anhalte-Istwert durchgeführt und an den Korrekturbaustein weitergegeben. Dieser bestimmt einen neuen Sollwert für das Auslösen der Bremse, um beim nächsten Abbremsvorgang entweder einige Impulse hinzuzufügen oder abzuziehen, damit der neue Anhalte-Istwert dem gewünschten Anhalte-Sollwert möglichst nahe kommt. Diese Korrektur wird jedoch nicht bei jedem Bremsvorgang durchgeführt, sondern es werden mehrere Werte gemessen, z. B. zehn, um danach einen Mittelwert auszurechnen, der dann als Korrekturwert an die Eingabe zurückgegeben wird.After the encoder a predetermined number of Has counted pulses, the braking process is initiated and the shaft of the positioning unit comes to a standstill at a somewhat higher number of pulses. A comparison of Stop setpoint and actual stop value carried out and to the Correction block passed on. This determines a new one Setpoint for triggering the brake to the next Braking either a few impulses add or subtract so that the new actual stopping value matches the desired stopping setpoint comes as close as possible. These However, correction is not made with every braking operation several values are measured, e.g. B. ten in order to then calculate an average value, the then returned to the input as a correction value becomes.

Als Drehgeber können verschiedene Versionen zum Einsatz kommen, wie sie auf dem Markt erhältlich sind. Es gibt Drehgeber mit 200, 500 oder 1000 Impulsen pro Umdrehung, d. h. je höher die Impulszahl ist, desto genauer wird die Positionierung. Die Impulszahl pro Umdrehung sollte jedoch nicht zu hoch sein, da es beim Abbremsen zu leichten Schwingungen kommen kann, was dann zur Folge hätte, daß manche Impulse mehrmals gezählt würden.Different versions can be used as encoders come as they are available on the market. There is Encoder with 200, 500 or 1000 pulses per revolution, d. H. the higher the number of pulses, the more precise it becomes Positioning. The number of pulses per revolution should however, don't be too high as it will slow down too slight vibrations can occur, which then results  would have had some impulses counted several times.

Claims (4)

1. Positionierantrieb,

• - mit einer Antriebswelle (3), die mit der Abtriebsseite eines Elektromotors (20) drehstarr verbunden ist,
• - mit einer Abtriebswelle (34), die auf der einen Seite mit einem Verstellorgan, auf der anderen Seite mit der Antriebswelle (3) über ein elektro­ magnetisches Kupplungs-Bremsaggregat (26) verbunden ist, das die Antriebswelle (3) wahlweise entweder mit der Abtriebswelle (34) verbindet oder diese von der Antriebswelle (3) trennt und abbremst,
• - mit einem mit der Abtriebswelle (34) verbundenen Drehgeber (bei 42),
• - und mit einer programmierbaren Steuerschaltung zum Anhalten der Abtriebswelle (34) in der Sollstellung,

1. positioning drive,

• - With a drive shaft ( 3 ) which is rotationally rigidly connected to the driven side of an electric motor ( 20 ),
• - With an output shaft ( 34 ) which is connected on one side with an adjusting member, on the other side with the drive shaft ( 3 ) via an electromagnetic clutch brake unit ( 26 ), which either the drive shaft ( 3 ) either with the Connecting the output shaft ( 34 ) or separating and braking it from the drive shaft ( 3 ),
• - with a rotary encoder (at 42 ) connected to the output shaft ( 34 ),
• - And with a programmable control circuit for stopping the output shaft ( 34 ) in the desired position,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - an der Antriebswelle (3) eine zusätzliche Motor­ bremse (22/24) angeordnet ist,
• - der Elektromotor mit einer Drehrichtungsumkehr­ steuerung versehen ist, wobei vor einer Drehrich­ tungsumkehr zunächst die Motorbremse (22/24) betä­ tigt wird,
• - eine programmierbare Steuerschaltung in Abhängigkeit von eingegebenen Anhalte-Sollwerten das Kupplungs- Bremsaggregat (26), die Drehrichtungsumkehrsteuerung und die Motorbremse (22/24) betätigt,
• - und ein Anhalte-Soll-/Istwert-Vergleich in bezug auf die erreichte Drehstellung durchgeführt wird, wobei der Mittelwert einer bestimmten Anzahl zuvor erreichter Anhalte-Istwerte des Drehgebers (bei 42) zur Korrektur der nächstfolgenden Anhalte-Soll- Werte hergenommen wird.

characterized in that

• - brake on the drive shaft (3) has an additional motor (22/24) is arranged,
• - The electric motor is provided with a direction reversal control, the motor brake ( 22/24 ) being actuated before a direction reversal,
• - A programmable control circuit actuates the clutch / brake unit ( 26 ), the reversing direction control and the motor brake ( 22/24 ) as a function of the input setpoint values,
• - And a stop-target / actual value comparison is carried out with respect to the rotational position reached, the mean value of a certain number of previously reached actual stop values of the rotary encoder (at 42 ) being used to correct the next subsequent stop target values.

2. Positionierantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehgeber (bei 42) als separate Baueinheit seitlich am Kupplungs-Bremsaggregat (26) angeordnet und über einen Zahnriemen (38) mit der Ab­ triebswelle (34) des Kupplungs-Bremsaggregates (26) verbunden ist.2. Positioning drive according to claim 1, characterized in that the rotary encoder (at 42 ) arranged as a separate unit on the side of the clutch brake unit ( 26 ) and via a toothed belt ( 38 ) with the drive shaft ( 34 ) from the clutch brake unit ( 26 ) connected is. 3. Positionierantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder mehrere Kupp­ lungs- oder Bremsaggregate, mindestens die Bremse (30, 32) des Kupplungs-Bremsaggregats (26), mit einer selbst­ tätigen Nachstelleinrichtung (Fig. 2-5) für den Luft­ spalt (a) zwischen Anker und Reibfläche versehen ist.3. Positioning drive according to claim 1 or 2, characterized in that one or more clutch or brake units, at least the brake ( 30, 32 ) of the clutch brake unit ( 26 ), with an automatic adjusting device ( Fig. 2-5) for the air gap (a) between anchor and friction surface is provided.