DE10051758B4

DE10051758B4 - Positioning device and its working method

Info

Publication number: DE10051758B4
Application number: DE2000151758
Authority: DE
Inventors: Christian Linhorst
Original assignee: Heinrich Wemhoner & Co KG Maschinenfabrik GmbH; Wemhoener Heinrich Co GmbH; Wemhoner Heinrich GmbH and Co KG
Current assignee: Wemhoener Surface Technologies GmbH and Co KG
Priority date: 2000-10-18
Filing date: 2000-10-18
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2020-10-19
Also published as: DE10051758A1

Abstract

Positioniervorrichtung eines mittels eines Zugmittels entlang eines Verfahrweges Hin und Her bewegbaren Transportwagens, insbesondere zum schnellen Verfahren und Positionieren eines schweren Transportwagens über einen weiten Verfahrweg, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittel aus mindestens einem Zahnriemen (1) besteht, der unmittelbar am Transportwagen (2) festgelegt ist und dass die Positioniervorrichtung zwei separat ansteuerbare und mit Reglern (4) versehene Antriebsmotoren (3) für den oder die zum ersten Zahnriemen (1) parallelen Zahnriemen (1) mit separaten Antriebsrädern (5) besitzt sowie eine elektronische Steuerung (7) für die Antriebsmotoren (3), in die mindestens eine Leitfrequenz zur Steuerung eines jeden Antriebmotors (3) abgespeichert ist und dass jeder Antriebsmotor (3) eine Leistung aufweist, die größer ist als die halbe zur Gewährleistung einer geforderten Beschleunigung eines maximal zulässig beladenen Transportwagens (2) benötigte Leistung.positioning one by means of a traction device along a travel path Hin and Her movable trolley, especially for fast procedure and positioning a heavy transport cart over a wide travel, characterized in that the traction means at least one toothed belt (1), which is directly on the trolley (2) is fixed and that the positioning device two separately controllable and provided with regulators (4) drive motors (3) for or the timing belt (1) parallel to the first toothed belt (1) with separate Drive wheels (5) has and an electronic control (7) for the drive motors (3), in the at least one reference frequency for controlling each drive motor (3) is stored and that each drive motor (3) has a power which is larger than half the warranty a required acceleration of a maximum permitted loaded trolley (2) needed Power.

Description

Die Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung und ein damit durchführbares Arbeitsverfahren gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 7.The The invention relates to a positioning device and a feasible with it Working procedure according to the generic terms the claims 1 and 7.

Als Zugmittel bekannter Positioniervorrichtungen sind Kettenantriebe bekannt, die jeweils von einem Antriebsmotor über Antriebsritzel bewegt werden.When Traction means known positioning devices are chain drives known, which are each moved by a drive motor via drive pinion.

Nachteilig an diesen bekannten Positioniervorrichtungen ist insbesondere das große Gewicht der Ketten sowie deren Dehnungs- und Schwingungsverhalten. Beim schnellen Transport schwerer Lasten über einen weiten Verfahrweg von mehreren Metern mit einer großen positiven und negativen Beschleunigung werden zum einen sehr hohe Motorleistungen benötigt und zum anderen tritt im Bereich einer End- oder Zwischenposition eine Schwingung des mit einer Last beladenen Transportwagens auf, die unter anderem von dem durchhängenden und schwingenden Leer-Trum des Zugmittels erzeugt wird. Vor dem Absetzen einer Last an einer exakt vorherbestimmten Position muss jedoch das Abklingen dieser Schwingung abgewartet werden, wodurch sich der gesamte Prozessablauf unnötig ausdehnt.adversely in these known positioning devices is in particular the size Weight of the chains as well as their expansion and vibration behavior. For fast transport of heavy loads over a wide travel path of several meters with a big positive and negative Acceleration on the one hand requires very high engine power and On the other hand occurs in the range of an end or intermediate position, an oscillation of the with a load-loaded transport vehicle, among other things from the sagging and swinging empty-dream the traction device is generated. Before settling a load on a However, exactly predetermined position must be the decay of this Waiting for oscillation, thereby increasing the overall process flow unnecessary expands.

Bekannt ist weiterhin eine Montagemaschine, DE 198 10 224 C1 , mit einem Zahnriemen, der selber als umlaufendes Transportband genutzt wird und frei auf ihn aufsetzbare Werkstückträger mit aufsitzenden Werkstücken von einem Stauelement abnimmt und zu einer Arbeitsstation fährt. Es wird bei dieser Maschine jedoch kein schwerer Transportwagen stark beschleunigt und abgebremst, ebenso wie nur ein einzelner Zentralantrieb vorgesehen ist. Das Problem einer schnellen Positionierung über einen langen Fahrweg bei einer sehr hohen Positioniergenauigkeit und das der dabei auftretenden Endpositionierschwingungen tritt dort, wie auch bei den anderen bekannten Vorrichtungen, nicht in Erscheinung.Also known is an assembly machine, DE 198 10 224 C1 , with a toothed belt, which itself is used as a circulating conveyor belt and freely detachable on him workpiece carrier with seated workpieces of a storage element decreases and drives to a workstation. However, this machine does not greatly accelerate and decelerate a heavy transport vehicle, just as only a single central drive is provided. The problem of rapid positioning over a long travel at a very high positioning accuracy and the Endpositionierschwingungen occurring occurs there, as well as in the other known devices, not in appearance.

Bei der bekannten Verpackungsmaschine für scheibenförmig gestapelte Fleisch- und Käseprodukte, DE 42 19 355 C3 , dient ebenfalls ein Riemen unmittelbar als Transportband. Auch hier wird weder ein schwerer Transportwagen über Riemen angetrieben, noch weist diese Verpackungsmaschine separat antreibbare Antriebsmotoren für einen einzelnen umlaufenden Riemen auf.In the known packaging machine for disc-shaped stacked meat and cheese products, DE 42 19 355 C3 , Also serves a belt immediately as a conveyor belt. Again, neither a heavy dolly is driven by belt, nor has this packaging machine separately drivable drive motors for a single rotating belt.

Bei einem bekannten Verfahren zur Verringerung der Gurtspannungen eines Förderbandes, DE 35 16 258 C2 , wird ein Förderband von zwei separaten ansteuerbaren Elektromotoren kontinuierlich bewegt, sodass dabei die Problematik eines Schwingungsverhalten bei der schnellen Positionierung eines schweren Transportwagens nicht auftritt.In a known method for reducing the belt tensions of a conveyor belt, DE 35 16 258 C2 , a conveyor belt is continuously moved by two separate controllable electric motors, so that the problem of a vibration behavior in the rapid positioning of a heavy transport carriage does not occur.

Eine andere bekannte Vorrichtung, DE 39 36 939 A1 , betrifft eine Antriebsvorrichtung aus Haupt- und Hilfsantrieben für mechanisch gekoppelte Maschinen wie Kettenförderer und Förderbänder im Bergbau, insbesondere eine Vorrichtung zum lastfreien Anlauf von Antriebsmotoren von kontinuierlich angetriebenen Maschinen. Ein möglichst schnelles und schwingungsfreies Abbremsen einer großen transportierten Last aus einer hohen Geschwindigkeit ist mit dieser Vorrichtung nicht möglich und im Bergbau auch kaum erforderlich.Another known device, DE 39 36 939 A1 relates to a drive device of main and auxiliary drives for mechanically coupled machines such as chain conveyors and conveyor belts in mining, in particular a device for load-free start of drive motors of continuously driven machines. A possible fast and vibration-free braking of a large transported load from a high speed is not possible with this device and hardly required in mining.

Eine Antriebseinheit für ebenfalls kontinuierlich betriebene untertägige Förderanlagen, DE 44 33 581 C2 , weist eine Anfahrsteuerung bzw. Anfahrregelung auf, die einen sicheren Anlauf bei hoher Last gewährleistet, die aber keine Schwingungsproblematik bei einem Positioniervorgang kennt.A drive unit for likewise continuously operated underground conveying systems, DE 44 33 581 C2 , Has a starting control or start-up control, which ensures a safe start at high load, but knows no vibration problem in a positioning process.

An einem Zugmittel einer Transporteinrichtung für eine Spinnmaschine, DE 197 55 973 A1 , sind hintereinander mehrere Träger mit Mitnehmern angeordnet, die im Kreis umlaufen, wobei zwei Antriebsvorrichtungen jeweils etwa die halbe insgesamt erforderliche Antriebsleistung aufweisen, wodurch die Belastung des Zugmittels verringert werden soll. Einfluss auf das Schwingungsverhalten des Zugmittels kann hierdurch aber nicht genommen werden.On a traction means of a transport device for a spinning machine, DE 197 55 973 A1 , several carriers are arranged in succession with drivers, which rotate in a circle, wherein two drive devices each have about half the total required drive power, whereby the load of the traction means should be reduced. However, this does not affect the vibration behavior of the traction device.

Ein anderes Verfahren, DD 249 684 A1 , betrifft eine Gleichlaufregelung von mehreren kontinuierlichen Antrieben, welche auf eine Förderkette einwirken, sodass auch hier nur die Förderketten selbst angetrieben sind, die nicht als Antrieb eines Transportwagens dienen, ebenso wie hier keine Positioniervorrichtung zur Verfügung gestellt wird, die zum schnellen Verfahren und Positionieren eines schweren Transportwagens dienen könnte.Another method DD 249 684 A1 , relates to a synchronization control of several continuous drives, which act on a conveyor chain, so that here too only the conveyor chains are driven, which do not serve as a drive a trolley, as well as no positioning is provided here, which is used for fast method and positioning of a could serve heavy transport vehicle.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine optimierte Positioniervorrichtung und ein damit durchführbares Arbeitsverfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen über einen langen Verfahrweg eine schnelle Positionierung mit sehr hoher Positioniergenauigkeit ohne Endpositionierschwingungen durchführgeführt werden kann.task The invention is an optimized positioning and a feasible working method to disposal to ask with those over a long travel a fast positioning with very high Positioning accuracy without Endpositionierschwingungen be performed can.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen erfindungsgemäß durch die in den kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 7 angegebenen technischen Lehren.The solution This task is done in conjunction with the generic features according to the invention the technical teachings given in the characterizing features of claims 1 and 7.

Das Zugmittel der erfinderischen Positioniervorrichtung besteht aus einem Zahnriemen der im Bereich seiner Umlenkung über separate Antriebsräder und zwei separate Antriebsmotoren angetrieben wird, wobei jeder Antriebsmotor eine Leistung aufweist, die größer ist als die halbe zur Gewährleistung einer geforderten Beschleunigung eines maximal beladenen Transportwagens benötigte Leistung.The traction means of the inventive positioning device consists of a toothed belt in the region of its deflection via separate Antriebsrä the and two separate drive motors is driven, each drive motor has a power that is greater than half the power required to ensure a required acceleration of a maximum loaded trolley.

Vorteilhaft an dieser Konstruktion ist zum einen die Verwendung eines Zahnriemens als Zugmittel, welcher ein wesentlich geringeres Eigengewicht aufweist als eine Kette und somit einer Beschleunigung weniger Trägheitskräfte entgegensetzt, sodass die erforderliche Motorleistung der Antriebsmotoren entsprechend geringer dimensioniert werden kann. Des weiteren ist ein solcher Zahnriemen nahezu wartungsfrei, da er nicht geschmiert werden muss und über seine Lebensdauer nur eine geringfügige Dehnung aufweist. Durch die Anordnung zweier separater Antriebsmotoren kann die erforderliche Antriebsleistung zunächst aufgeteilt werden und zum anderen kann durch eine Momentenvorsteuerung über die eingesetzten Regler das Schwingungsverhalten der Positioniervorrichtung in vorteilhafter Weise beeinflusst werden.Advantageous On this construction, on the one hand, the use of a toothed belt as traction means, which has a much lower weight as a chain and thus an acceleration less opposing inertial forces, so that the required engine power of the drive motors accordingly can be dimensioned smaller. Furthermore, such is one Timing belt virtually maintenance-free, as it does not need to be lubricated and over its life has only a slight elongation. By the arrangement of two separate drive motors can the required Drive power first can be divided and on the other can by a torque feedforward control over the controller the vibration behavior of the positioning in an advantageous Be influenced.

Mit der erfinderischen Positioniervorrichtung und dem mit diesem durchführbaren Arbeitsverfahren wird es bei der Verwendung zweier voneinander beabstandet angeordneten parallelen Zahnriemen ermöglicht, eine Last von ca. 6000 Kilogramm über einen Verfahrweg von über 15 Metern innerhalb von wenigen Sekunden durchzuführen und das Transportgut am Ende des Verfahrweges sofort ohne Wartezeit exakt an einen vorbestimmten Ort positionieren zu können. Eine solche Positioniervorrichtung und das damit ausführbare Arbeitsverfahren lässt sich für Transportwagen verwirklichen die nur zwei oder aber mehrere Positionen zum Aufnehmen und Absetzen von Lasten anfahren können, beispielsweise für einen Belegerwagen einer Presse oder aber für einen Portalstapler zum Versetzen von Werkstücken oder Containern auf unterschiedliche Stapel. Die Lagerung des Transportwagens kann dabei wahlfrei, insbesondere aber über auf einer Rollenbahn geführten Rollen erfolgen.With the inventive positioning and the feasible with this Working method, it is spaced apart when using two arranged parallel timing belt allows a load of about 6000 Kilograms over one Traverse of over 15 meters within a few seconds and perform the cargo at the end of the travel immediately without waiting to be able to position exactly at a predetermined location. A such positioning device and thus executable working method can be for transport vehicles realize the only two or more positions to record and settle loads, for example, for a Belegerwagen a press or for a portal stacker for moving of workpieces or containers on different stacks. The storage of the trolley can be optional, but especially on guided on a roller conveyor roles respectively.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.Further yield advantageous embodiments of the subject invention from the following subclaims.

Vorzugsweise ist ein geschlossener Zahnriemen geringfügig länger ausgeführt als der maximale Verfahrweg lang ist, wobei die endseitigen Umlenkrollen des Zahnriemens als Antriebsräder ausgebildet sind, die jeweils über ein Getriebe von einem separaten Antriebsmotor angetrieben werden. Dies ermöglicht einen extrem einfachen Aufbau der Positioniervorrichtung ohne weitere Andruck- oder Umlenkrollen für den oder die Zahnriemen.Preferably a closed toothed belt is slightly longer than the maximum travel is long, with the end pulleys of the belt as drive wheels are trained, each about a transmission to be driven by a separate drive motor. this makes possible an extremely simple construction of the positioning without further Pressure or deflection rollers for the toothed belt (s).

Die Antriebsmotoren selber sind mit Inkrementalgebern versehen, sodass über die elektronische Steuerung eine exakte Positionierung eines Transportwagens gewährleistet werden kann.The Drive motors themselves are provided with incremental encoders, so that over the electronic control an exact positioning of a trolley guaranteed can be.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Positioniervorrichtung ist der Zahnriemen unmittelbar am Transportwagen festgelegt, sodass ein schwingungsanregendes Spiel zwischen den Bauteilen ausgeschlossen ist.According to one particularly preferred embodiment the positioning of the timing belt is directly on the trolley set so that a vibratory game between the Components is excluded.

Um ein optimiertes Beschleunigen und Abbremsen der Antriebsmotoren zu gewährleisten, ist in der elektronischen Steuerung eine Leitfrequenz für jeden Antriebsmotor abgespeichert, sodass in jeder Position, vor allen Dingen aber in einer Endposition eines Transportwagens einem Schwingen des Zahnriemens wirksam entgegen gearbeitet werden kann. In der elektronischen Steuerung können des weiteren für unterschiedliche Lastfälle, wie z. B. unterschiedlich lange Transportwege, variierende Last, unterschiedliche Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen des Transportwagens unterschiedliche Leitfrequenzen abgespeichert sein. Solche Leitfrequenzen sind bevorzugterweise über eine Computersimulation erzeugt, sodass aufwendige Versuche zur Optimierung des Arbeitsverfahrens entfallen können. Die endgültig verwendeten Leitfrequenzen können anschließend durch einige wenige Versuche oder auch während des Betriebs an Hand der tatsächlichen Bedingungen über die elektronische Steuerung optimiert werden, wobei auch ständig ein Abgleich mit dem geforderten Arbeitsergebnis erfolgen kann, sodass durch die Anpassung der Leitfrequenz beispielsweise temperatur- oder verschleißabhängige Beeinflussungsgrößen sofort von der elektronischen Steuerung kompensiert werden können.Around an optimized acceleration and deceleration of the drive motors to ensure, is a master frequency for everyone in electronic control Drive motor stored, so in any position, above all Things but in a final position of a dolly a swing the toothed belt can be effectively counteracted. In the electronic control can furthermore for different load cases, such as B. different lengths of transport routes, varying load, different Speeds or accelerations of the trolley different routing frequencies be stored. Such routing frequencies are preferably via a Computer simulation generates, so elaborate attempts to optimize of the working procedure. The final used Leading frequencies can then pass through a few tests or even during operation on hand the actual Conditions over The electronic controls are optimized, while also constantly one Matching with the required work result can be done so that by adjusting the digital frequency, for example, temperature- or wear-dependent influencing variables immediately can be compensated by the electronic control.

Bei dem erfinderischen Arbeitsverfahren der Positioniervorrichtung werden die beiden Antriebsmotoren gemeinsam über Regler und die elektronische Steuerung betrieben, in der die Leitfrequenzen für die Motoren abgespeichert sind und die die erforderlichen Positionier- und Drehzahlwerte sowie die Drehmomentvorsteuerung vorgibt.at the inventive working method of the positioning device the two drive motors together via regulators and the electronic Operated control in which stores the routing frequencies for the motors are and the required positioning and speed values as well specifies the torque feedforward.

Bevorzugterweise wird jeder Antriebsmotor mit einer eigenen Leitfrequenz betrieben, die gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfinderischen Arbeitsverfahrens über die im Betrieb realisierten Positionier- und Drehzahlwerte permanent oder zeitweise überprüft, angepasst und abgespeichert wird.preferably, each drive motor is operated with its own master frequency, the according to a another preferred embodiment of the inventive method of work realized during operation Positioning and speed values permanently or temporarily checked, adapted and is stored.

Nachfolgend ist das Antriebskonzept der Erfindung an Hand einer Skizze näher beschrieben.following is the drive concept of the invention with reference to a sketch described in more detail.

1 zeigt eine Prinzipskizze des Antriebskonzepts. 1 shows a schematic diagram of the drive concept.

Die Positioniervorrichtung weist einen Zahnriemen 1 auf, der zwei Antriebsräder 5 umschlingt, die über Getriebe 6 mit den Antriebsmotoren 3 verbunden sind, wobei die Antriebsmotoren 3 als Gleichstrommotoren und die Getriebe 6 als Stirnradgetriebe ausgebildet sind. Jeder Antriebsmotor 3 ist mit einem Regler 4 und einem Inkrementalgeber 10 versehen, wobei die elektronische Steuerung 7 einen Leitfrequenz-Sollwert 12 und eine Momentenvorsteuerung 11 vorgibt, und über einen inkrementellen Lage-Istwert 13 den jeweiligen Betriebszustand detektiert, mit dem Sollwert vergleicht und erforderlichenfalls über eine Beeinflussung der Regler 4 oder der Momentenvorsteuerung 11 Abweichungen vom Sollwert nachregelt.The positioning device has a toothed belt 1 on, the two drive wheels 5 wraps over the gears 6 with the drive motors 3 are connected, wherein the drive motors 3 as DC motors and the gearboxes 6 are designed as a spur gear. Every drive motor 3 is with a regulator 4 and an incremental encoder 10 provided, the electronic control 7 a master frequency setpoint 12 and a torque precontrol 11 and an incremental actual position value 13 detects the respective operating state, compares with the setpoint and if necessary via influencing the controller 4 or the torque precontrol 11 Deviations from the setpoint readjusted.

Claims

Positioning device of a transport carriage which can be moved back and forth by means of a pulling means along a travel path, in particular for rapid movement and positioning of a heavy transport carriage over a wide travel path , characterized in that the traction means consist of at least one toothed belt ( 1 ), which is located directly on the trolley ( 2 ) and that the positioning device has two separately controllable and with regulators ( 4 ) drive motors ( 3 ) for the first toothed belt ( 1 ) parallel toothed belt ( 1 ) with separate drive wheels ( 5 ) and an electronic controller ( 7 ) for the drive motors ( 3 ), in which at least one reference frequency for controlling each drive motor ( 3 ) and that each drive motor ( 3 ) has a capacity greater than half to ensure a required acceleration of a maximum permissible loaded trolley ( 2 ) required power.

Positioning device according to claim 1, characterized in that a closed toothed belt ( 1 ) is slightly longer than the maximum travel ( 8th ) is long and that in each case a drive motor ( 3 ) in the region of one end of the possible travel path ( 8th ) is arranged and there each a pulley of the toothed belt ( 1 ) as a drive wheel ( 5 ) is formed, which via a transmission ( 6 ) is driven.

Positioning device according to one of the preceding claims, characterized in that the drive motors ( 3 ) are provided with incremental encoders.

Positioning device one of the preceding claims, characterized in that for different load cases different routing frequencies in the electronic control ( 7 ) are stored.

Positioning device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the master frequency via a computer simulation is generated.

Positioning device according to claim 5, characterized in that the final reference frequency by tests and / or during operation via the electronic control ( 7 ) is adaptable to the actual operating conditions.

Working method of a positioning device according to one of the preceding claims 1-6, characterized in that both drive motors ( 3 ) together via controller ( 4 ) and in the electronic control ( 7 ) are operated, which specify the positioning and speed values and the torque feedforward controls.

Working method according to claim 7, characterized in that each drive motor ( 3 ) is operated with its own master frequency.

Working method according to claim 7, characterized in that that the master frequency over Positioning and speed values implemented permanently during operation or temporarily checked and adjusted becomes.