WO2002034473A1

WO2002034473A1 - Elektromotorisch betätigbare klemmvorrichtung

Info

Publication number: WO2002034473A1
Application number: PCT/DE2001/003986
Authority: WO
Inventors: Detlev Ulle
Original assignee: DE STA CO Metallerzeugnisse GmbH
Current assignee: DESTACO Europe GmbH
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2003-04-24
Also published as: DE10052857A1; DE20121630U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromotorisch betätigbare Klemmvorrichtung. Diese umfasst: a) einen Elektromotor (1), der über eine Gewindespindel (2) und eine sich an diese anschliessende Stellmechanik (3) mit mindestens einem verstellbar an der Klemmvorrichtung gelagerten Spannarm (4) verbunden ist, wobei die Klemmvorrichtung zur Öffnungspositionskontrolle des Spannarmes (4) eine elektronische Endstellungsabfrageeinrichtun (5) aufweist, und b) eine dem Elektromotor (1) zur Motorstromsteuerung zugeordnete elektronische Schaltung (6), die zum Öffnen und Schliessen der Klemmvorrichtung über einen Steuereingang (7) von einer übergeordneten Steuerung betätigbar ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektronische Schaltung (6) zur steuerungstechnischen Verknüpfung der Motorstromsteuerung und der Öffnungspositionskontrolle des Spannarms (4) einen zusätslichen softwaregesteuerten Schaltungsteil (8) mit einem mit der Endstellungsabfrageeinrichtung (5) verbundenen Signaleingang (9) und einem mit der übergeordneten Steuerung verbindbaren Signalausgang (10) aufweist.

Description

Elektromotorisch betätigbare Klemmvorrichtung

Hintergrund der Erfindung

1. Feld der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine elektromotorisch betätigbare Klemmvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Aus der EP 0 268 176 AI ist eine Klemmvorrichtung bzw. Werkstückspannvorrichtung mit einem sogenannten elektrischen Umkehrmotor bekannt, d.h. einem Motor der in zwei Richtungen drehen kann. Dieser Motor ist (im Sinne des Oberbegriffs des Anspruchs 1) über eine Gewindespindel und eine Stellmechanik bzw. Kniehebelmechanik mit einem Spannarm zum Festspannen von Werkstücken verbunden. Bei der Gewindespindel handelt es sich um eine sogenannte Trapezgewindespindel, eine Spindel also bei der - ähnlich wie bei einem Schneckenradantrieb - aufgrund entsprechender Selbsthemmung ein ungewolltes Zurückdrehen unter Belastung der Gewindegänge praktisch ausgeschlossen ist. Aus der Verwendung einer solchen Trapezspindel resultiert dabei das Problem, dass es insbesondere in den Totpunktstellungen zu einer Gewindeverklemmung kommen kann, die beim Losdrehen (falls dies überhaupt gelingt) zu einer unerwünschten Überlastung des Motors führt. Nach der EP 0 268 176 AI ist zur Lösung dieses Problems zusammengefaßt vorgesehen, die Gewindespindel schwimmend zu lagern, was auch tatsächlich Abhilfe schafft.

Bekannt ist nach der EP 0 268 176 AI darüber hinaus, dem Elektromotor eine elektronische Schaltung zuzuordnen, die den für eine bestimmte Stromstärke ausgelegten Motor entsprechend versorgt und auch steuert .

Mit dem Begriff "Steuern" ist hier' und im folgenden im übrigen immer im technisch korrekten Sinne der Vorgang des "Regeins" (d.h. steuern mit Informationsrückführung) zu verstehen, eine Terminologie, die in der Sprache der Fachleute für Werkstückspannvorrichtungen bzw. Klemmvorrichtung allerdings kaum gebräuchlich ist und dementsprechend auch hier nicht verwendet werden soll .

Auf die Motor- "Steuerung" zurückkommend, erhöht die erwähnte elektronische Schaltung bei Erreichen der Spannstellung also solange die Stromstärke, bis eine maximal für den Motor zulässige Stromstärke (beispielsweise 16 A) anliegt. Bei überlast wird die Stromzufuhr abgeschaltet und die Spann- bzw. Klemmvorrichtung verharrt aufgrund der selbsthemmenden Gewindespindel in Spannstellung.

Bei einer Ausführungsform nach der EP 0 268 176 AI ist zur Feststellung der tatsächlichen Spannarmposition darüber hinaus auch noch ein _^ sogenannte Endstellungsabfrage bzw. ein Endschalter vorgesehen, die bzw. der häufig auch bei pneumatischen Spannelementen zu finden ist .

Überhaupt besteht im Zusammenhang mit der Verwendung von pneumatischen Klemmelementen bzw. Werkstückspannvorrichtungen vermehrt der Wunsch danach, an eine übergeordnete Steuerung ohne großen Aufwand auch elektromotorische Spanner anschließen zu können, was sich insofern anbietet, als sich der Signalausgang der Steuerung zur Betätigung des Pneumatiksteuerventils im Prinzip ebenso gut für die Steuerung der erwähnten elektronischen Motorstromsteuerungsschaltung einsetzen läßt. Darüber hinaus können die an der übergeordneten Steuerung vorhandenen Eingangskanäle für die Endstellungsabfrage der Pneumatikspanner problemlos mit der Endstellungsabfrage des elektromotorisch antreibbaren Spanners verbunden werden. Es ist auf diese Weise also eine übergeordnete Steuerung vorstellbar, mittels derer sowohl pneumatisch als auch elektromotorisch betriebene Spanner betätigbar sind.

Als problematisch stellt sich hierbei allerdings heraus, dass an der übergeordneten Steuerung spezielle Maßnahmen getroffen werden müssen, um zu gewährleisten, dass beispielsweise ein Spannbefehl an die erwähnte, der Klemm- bzw. Spannvorrichtung zugeordnete elektronische Schaltung nicht im Widerspruch zur tatsächlichen Stellung des Spannarms steht. Dies ist bei elektrischen Spanner im Vergleich zu pneumatischen nämlich schon deshalb von größerer Relevanz, als bei pneumatischen Spannern anliegender Druck am Druckzylinder praktisch irrelevant im Unterschied zu einer dauernden Strombelastung des Motors is . Eine solche führt in letzter Konsequenz bei erreichter Endstellung nämlich zur thermischen Zerstörung des elektrischen Motors, welcher Fall beispielsweise dann eintritt, wenn bei der Stromversorgung (aus welchem Grund auch immer) ein Spannungseinbruch erfolgt und aufgrund fehlender elektrischer Leistung nicht mehr der erwähnte maximale Abschaltstrom bereitgestellt werden kann, so dass der Motor zeitlich praktisch unbegrenzt, aber in Endstellung mit Spannung versorgt wird.

Gegenstände und Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromotorisch betätigbare Klemmvorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass diese auch problemlos bei Anlagen mit übergeordneter Steuerung für pneumatische Spanner einsetz- bar sind, d.h. also die Spannvorrichtung derart weiterzubilden, dass diese praktisch autonom und genauso wie ein pneumatischer Spanner einsetzbar ist, und zwar ohne dass es zu den oben genannten Problemen kommt und auch ohne dass es eines Umbaus der übergeordneten Steuerung bedarf . Diese Aufgabe ist mit einer elektromotorisch betätigbaren Klemmvorrichtung der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst .

Nach der Erfindung ist also vorgesehen, die von der Endstel- lungsabfrageeinrichtung kommenden Informationen bezüglich der Stellung des mindestens einen Spannarms einem zusätzlich an der elektrischen Schaltung vorgesehenen softwaregesteuerten Schaltungsteil zuzuführen, um die Steuerung des Motorstroms in Abhängigkeit von der tatsächlichen Spannarmstellung durchführen zu können. Dieser aus vorprogrammierten elektronischen Bauteilen bestehender Schaltungsteil (vorzugsweise ein Microcontroller) dient also dazu, die tatsächliche Spannarmstellung in Relation zum zugeführten Motorstrom zu setzen. Ergibt sich dabei beispielsweise, dass der Spannarm trotz Maximalstrom noch nicht die Endstellung erreicht hat, liegt der Schluss nahe, dass der Spannarm in seiner Bewegung behindert ist. Andererseits folgt aus der Feststellung, dass zwar die Endstellung, nicht aber der maximale Motorstrom erreichbar ist, dass vermutlich die Stromversorgung der Klemmvorrichtung nicht ordnungsgemäß funktioniert .

Zur Realisierung dieser erfindungsgemäßen Funktion ist vorgesehen, dass die von der Endstellungsabfrageeinrichtung kommenden Signale über einen Signaleingang dem zusätzlichen Schaltungsteil zugeführt werden. Dieser Schaltungsteil, der im übrigen wie die elektronische Schaltung der Werkstückspannvorrichtung jeweils an die Charakteristik des jeweils verwendeten elektrischen Motors angepaßt ist, korreliert das Endstellungs- abfragesignal mit dem anliegenden Motorstrom. Ergibt sich aus dieser Korrelation beispielsweise, dass der maximale Motorstrom zum Festspannen erreicht ist und dass der Spannarm tatsächlich seine Endstellung erreicht hat, dann wird der übergeordneten Steuerung über den Signalausgang die Information gegeben, dass nunmehr das der elektronischen Schaltung über den Steuereingang zugeführte Schließsignal zu beenden ist. Sollte dagegen beispielsweise aufgrund einer Störung der Span- nungsversorgung der maximale Motorstrom nicht erreichbar sein, meldet der erfindungsgemäße Schaltungsteil der übergeordneten Schaltung, und zwar möglicherweise trotz eines entsprechenden Signals der Endstellungsabfrage, dass die Spannstellung nicht erreichbar, d.h. eine Überprüfung der Anlage durch das Bedienpersonal erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung kann somit also genau wie ein pneumatischer Spanner an eine übergeordnete Steuerung angeschlossen werden, ohne dass dort der Ablauf der Informationsverarbeitung geändert werden müßte. Soll der Spanner also beispielsweise geschlossen werden, gibt die übergeordnete Steuerung eine entsprechendes Signal an den Steuereingang der elektronischen Schaltung. Diese gibt einen entsprechenden Motorstrom frei, um den Spannarm zu bewegen. Gleichzeitig überprüft der zusätzliche Schaltungsteil, ob der Motorstrom zu den von der Endstellungsabfrageeinrichtung kommenden Signalen passt. Steigt also beispielsweise der Motorstrom an und vermeldet daraufhin die Endstellungsabfrageeinrichtung, dass die gewünschte Endstellung erreicht wurde, wird ein entsprechendes Signal über den Signalausgang an die übergeordnete Steuerung weitergegeben, die daraufhin das anfängliche Spannerbetätigungssignal unterbricht, da sich der Spanner erwartungsgemäß verhalten hat.

Liegt dagegen irgendeine Störung vor, erhält die übergeordnete Steuerung von dem zusätzlichen, erfindungsgemäßen Schaltungsteil über den Signalausgang nicht das erwartete Bestätigungs- signal . In diesem Fall schaltet die übergeordnete Steuerung auf Störung und unterbricht den Betrieb, bis der Fehler beseitigt ist.

Um die Stellung des mindestens einen Spannarms auch bei einer NotausSchaltung der Anlage noch exakt bestimmen zu können, ist vorteilhaft vorgesehen, dass sowohl der Elektromotor als auch die elektronische Schaltung einschließlich des erfindungsge- mässen Schaltungsteils eine unabhängige Stromversorgung auf- weisen. Es kann bei einem Notaus somit beispielsweise die Betriebsenergie für den Elektromotor ausgeschaltet werden, ohne dass gleichzeitig die Überwachungsfunktionen für den Spanner ausfallen müssen.

Ferner ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Elektromotor mit einer elektronischen Motorbremse versehen ist, die wahlweise über die elektronische Schaltung oder den Schaltungsteil betätigbar ist. Auch diese Maßnahme gewährleistet dabei, dass die Werkstückspannvorrichtung beim Einsatz an einer für pneumatische Spanner vorgesehenen übergeordneten Steuerung praktisch wie ein pneumatischer Spanner betrieben werden kann, da die Betätigung der elektronischen Bremse autonom mittels der Schaltung bzw. des Schaltungsteils erfolgt und kein Eingriff, d.h. Steuerbefehl durch die übergeordnete Steuerung erforderlich ist.

Weiterhin ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Steuereingang (also der Eingang der mit der übergeordneten Schaltung verbunden ist) der elektronischen Schaltung zwei Anschlüsse aufweist. Mittels dieser beiden Anschlüsse läßt sich die Klemmvorrichtung nämlich besonders einfach an vorhandene Werks- vorgaben anpassen: Bei einigen der übergeordneten Steuerung erfolgt die Steuerung der Spanner lediglich durch ein einziges Schließsignal, das erst dann gelöscht wird, wenn der Spanner wieder öffnen soll. Bei anderen Anlagen wird dem Spanner lediglich ein kurzzeitiger Schließimpuls übermittelt. Zum Öffnen des Spanners überträgt die übergeordnete Steuerung über einen weiteren Anschluss einen Öffnungsimpuls an den Spanner. Die Verwendung von zwei Anschlüssen ermöglicht es somit, beiden möglichen Werksbedingungen ohne zusätzlichen Aufwand gerecht zu werden, da die elektronische Schaltung so ausgelegt ist, dass sie bei einem gepulsten Schließsignal automatisch von einem noch folgenden Öffnungsimpuls am anderen Anschluss ausgeht (sogenannter bistabiler Betrieb) . Liegt dagegen ein dauerhaftes Schließsignal an einem Anschluss an (sogenannter monostabiler Betrieb) , läßt die elektronische Schaltung bzw. der erfindungsgemäße Schaltungsteil ein Öffnen der Vorrichtung nur zu, wenn das Schließsignal erlischt.

Um die Klemmvorrichtung darüber hinaus auch bezüglich einer in einer Werkshalle gegebenen Stromversorgung möglichst ohne U - bauaufwand einsetzen zu können, ist vorteilhaft vorgesehen, dass die elektronische Schaltung einen vorzugsweise als Brückengleichrichter ausgebildeten Gleichrichter zur Bereitstellung von Gleichstrom für den Elektromotor aufweist. Damit ist es möglich, die Vorrichtung sowohl an ein Gleich- als auch an ein Wechselstromnetz anzuschließen.

Um auch hinsichtlich der Höhe der bereitgestellten Spannung unabhängig zu sein, ist ferner vorgesehen, dass die elektronische Schaltung eine vorzugsweise als getakteter Abwärtsregler ausgebildete Spannungsregelung zur Versorgung des Elektromotors mit einer definierten Spannung aufweist .

Im Unterschied zur Vorrichtung nach der EP 0 268 176 AI ist bei der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung im übrigen vorgesehen, dass die Gewindespindel als Kugelumlaufspindel ausgebildet ist. Eine solche weist nur eine äußerst geringe Selbsthemmung auf, so dass Probleme hinsichtlich einer Gewindeverkeilung von vorn herein vermieden werden. Damit die Vorrichtung andererseits auch ohne Motorbetrieb in Spannstellung verharren kann, ist, wie erwähnt, eine Motorbremse vorgesehen, die eine Drehung der Gewindespindel nach Erreichen der Spannstellung sicher unterbindet.

Schließlich ist zur Realisierung einer möglichst einfachen Handhabung der gesamten Vorrichtung vorteilhaft vorgesehen, dass die elektronische Schaltung und der Schaltungsteil in einem Gehäuse unmittelbar an der Werkstückspannvorrichtung angeordnet sind. Diese Vorgabe reduziert die Anzahl der separat an der Gesamtanlage zu montierenden Bauteile und erlaubt, den Spanner als autonome Vorrichtung einzusetzen, die Anschlüsse wie ein pneumatischer Spanner aufweist und mit der gleichen Steuerung betätigbar ist.

Die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung sowie ihre vorteilhaften Weiterbildung gemäß der abhängigen Ansprüche werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungs- beispiels näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 schematisch im Schnitt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung;

Fig. 2 den Schaltplan eines Brückengleichrichters für die Spannvorrichtung/

Fig. 3 den Schaltplan eines Spannungsreglers in Form eines getakteten Abwartsreglers;

Fig. 4 eine Vollbrückenschaltung zur Drehrichtungsbestimmung des Elektromotors und

Fig. 5 die Kombination eines Messverstärkers mit der elektronischen Schaltung.

In Fig. 1 ist schematisch die erfindungsgemäße elektromotorisch betätigbare Klemmvorrichtung dargestellt. Diese umfasst einen Elektromotor 1, der über eine Gewindespindel 2 und eine sich an diese anschließende Stellmechanik 3 (hier Kniehebel- mechanik) mit mindestens einem verschwenkbar an der Vorrichtung gelagerten Spannarm 4 verbunden ist, wobei die Klemmvorrichtung zur Öffnungswinkel- bzw. -positionskontrolle des Spannarmes 4 eine elektronische Endstellungsabfrageeinrichtung 5 aufweist. Darüber hinaus besteht die Klemmvorrichtung aus einer dem Elektromotor 1 zur Motorstromsteuerung zugeordnete elektronische Schaltung 6, die zum öffnen und Schliessen der Klemmvorrichtung über einen Steuereingang 7 von einer übergeordneten Steuerung 24 betätigbar ist.

Wesentlich für diese Klemmvorrichtung ist nun, dass die elektronische Schaltung 6 zur steuerungstechnischen Verknüpfung der Motorstromsteuerung und der Offnungspositionskontrolle des Spannarms 4 einen zusätzlichen softwaregesteuerten Schaltungsteil 8, vorzugsweise einen Microcontroller, mit einem mit der Endstellungsabfrageeinrichtung 5 verbundenen Signaleingang 9 und einem mit der übergeordneten Steuerung 24 verbindbaren Signalausgang 10 auf eist .

Mit Bezug auf die Beschreibungseinleitung unterscheidet sich die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung also insbesondere dadurch von ansonsten mit der übergeordneten Steuerung 24 verbindbaren pneumatischen Spanner, dass bei letzteren die Endstellungsabfrageeinrichtung direkt mit der übergeordneten Steuerung 24 verbunden ist, d.h. eine Korrelation der Informationen bezüglich Steuerbefehl des Spannerantriebs und tatsächlicher Stellung des Spannarmes erfolgt ausschließlich in der übergeordneten Steuerung, was aber bei elektromotorisch angetriebenen Spannern zu den zuvor erläuterten Problemen führt .

Durch den Einsatz des zusätzlichen Schaltungsteils 8, das natürlich und wie dargestellt, auf einer gemeinsamen Platine mit der Schaltung 6 angeordnet sein kann, ist es möglich, Spannarmstellungsinformationen unmittelbar in Relation zu Motorsteuerungsdaten zu setzen. Über den Signalausgang 10 werden dann entsprechend gefilterte Informationen an die übergeordnete Steuerung 24 weitergegeben, und zwar derart, dass diese keinen Unterschied zwischem dem elektromotorischen Spanner und einem herkömmlichen pneumatischen erkennen kann.

Um in einer "Notaus" -Situation auch weiterhin die tatsächliche Position des Spannarmes ermitteln zu können, ist, wie dargestellt, vorteilhaft vorgesehen, dass sowohl der Elektromotor 1 als auch die elektronische Schaltung 6 einschließlich des Schaltungsteils 8 eine unabhängige Stromversorgung 11, 12 aufweisen. Die Stromversorgung 11 dient also, wie angedeutet, ausschließlich dazu, die elektronische Schaltung 6 und das Schaltungsteil 8 auch dann betriebsfähig zu halten, wenn per "Notaus" -Taste die Stromversorgung 12 für den Elektromotor l unterbrochen wurde.

In Fig. 1 ist darüber hinaus schematisch dargestellt, dass der Elektromotor 1 mit einer elektronischen Motorbremse 13 versehen ist, die, wie angedeutet, über den erfindungsgemäßen Schaltungsteil 8 betätigbar ist. Alternativ können aber auch auf der elektronischen Schaltung 6 entsprechende Steuerelemente vorgesehen sein.

Wie eingangs beschrieben, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Steuereingang 7 der elektronischen Schaltung 6 (neben einer obligatorischen Masseleitung) zwei Anschlüsse 14, 15 aufweist. Diese Maßgabe ermöglicht es, dass die Klemmvorrichtung sowohl im sogenannten monostabilen als auch bi- stabilen Betrieb betätigt werden kann, d.h. bei einer übergeordneten Steuerung 24, die einen Schließ- und einen Öffnungsimpuls abgibt, werden beide Anschlüsse 14 und 15 und bei einer nur einen anhaltenden Schließbefehl gebenden Steuerung 24 wird nur einer der beiden Anschlüsse 14 bzw. 15 eingesetzt. Wesentlich ist dabei, dass die Schaltung 6 bzw. 8 selbständig anhand des Eingangssignals erkennt, welche Betriebsart tatsächlich vorliegt.

Um die Klemmvorrichtung so kompakt, wie möglich, zu gestalten, ist ferner vorteilhaft vorgesehen, dass die elektronische Schaltung 6 und der Schaltungsteil 8 in einem Gehäuse 23 unmittelbar an dieser angeordnet sind.

Bei der bevorzugten Ausführungsform im Sinne von Fig. 1 ist vorgesehen, dass die elektronische Schaltung 6 einen Gleichrichter 16 zur Bereitstellung von Gleichstrom für den Elektromotor l aufweist. Bezüglich dieses Gleichrichters 16, der auch in Fig. 1 angedeutet ist, wird auf Fig. 2 verwiesen. Dort ist ein sogenannter, vorzugsweise eingesetzter Brückengleichrichter mit insgesamt acht Dioden 25 dargestellt, wobei die Parallelschaltung zweier Dioden im vorliegenden Fall lediglich aus Leistungsgründen vorgesehen ist, d.h. im Prinzip genügen insgesamt auch vier einzelne Dioden zur Realisierung der Gleichrichterfunktion.

An die beiden Eingangspole 26 ist mit beliebiger Verpolung die Versorgungsspannung angeschlossen. Sollte diese über der maximal zulässigen Spannung liegen, sorgt eine Sicherung 27 dafür, dass die Schaltung nicht beschädigt wird.

Am Ausgangspol 28 liegt die gleichgerichtete AusgangsSpannung an. Die dargestellten Kondensatoren 29 sorgen bei an den Eingangspolen 26 anliegender WechselSpannung durch entsprechende Auf- und EntladungsVorgänge für eine Glättung der Ausgangs- Spannung. Liegt eine Gleichspannung an den Eingangspolen 26 an, so wird diese durch den Gleichrichter stets so gepolt, dass der Ausgangspol 28 positiv geladen ist. Der negative Ausgangspol ist als Masse GND dargestellt.

Um die erfindungsgemäße Spannvorrichtung auch hinsichtlich der Höhe der anliegenden Spannung in weiten Grenzen ohne Umbauau - wand einsetzen zu können, ist ferner vorteilhaft vorgesehen, dass die elektronische Schaltung 6 eine Spannungsregelung 17 zur Versorgung des Elektromotors 1 mit einer definierten Spannung aufweist.

In Fig. 3 ist die vorzugsweise als getakteter Abwärtsregler ausgebildete Spannungsreglung dargestellt. Wesentlicher Teil dieser Regelung ist der MOS-FET Transistor 18, der von der in der linken Bildhälfte dargestellten Elektronik, was hinsichtlich des Verständnisses der Erfindung keiner weiteren Erläuterung bedarf, getaktet wird.

Wesentlich für die Schaltung gemäß Fig. 3 ist, dass der Eingangspol 30 mit dem Ausgangspol 28 des Brückengleichrichters 16 verbunden ist (vorausgesetzt, es ist überhaupt ein Gleichrichter 16 vorhanden) , d.h. am Eingangspol 30 liegt eine gleichgerichtete Spannung an, deren Maximalwert letztlich durch die Sicherung 27 bestimmt ist.

Statt eines getakteten Abwärtsreglers (wie dargestellt) könnte alternativ auch ein sogenannter Linearregler verwendet werden (nicht dargestellt) , was zwar kostengünstiger, aber aufgrund der hohen Wärmeentwicklung dieser Linearregler insgesamt nicht so zweckmäßig wie die Verwendung des Abwärtsreglers wäre .

Die Spannungsregelung gemäß Fig. 3 ist so ausgelegt, dass am Ausgangspol 31 eine Gleichspannung von vorzugsweise 18 Volt anliegt. Mit diesen 18 Volt wird, was im Zusammenhang mit Fig. 4 noch genauer zu erläutern ist, beispielsweise ein Gleichspannungsmotor betrieben. Die Verwendung von 18 Volt wird dabei deshalb besonders bevorzugt, weil diese Spannung in der Regel unterhalb aller in den üblichen Industriebetrieben vorzufindenden Spannungen liegt, d.h. der Spannungsregler wird ausschliesslich dazu verwendet, eine an seinem Eingang 30 anliegende höhere Spannung von beispielsweise 60 Volt auf 18 Volt herunter zu setzen. Die 18 Volt ergeben sich also gewissermaßen empirisch als kleinste gemeinsame stets vorhandene Spannung.

In Fig. 4 ist die Einbindung des Elektromotors 1 in die aus vier MOS-FET Transistoren 20 bestehende Vollbrückenschaltung 19 dargestellt, wobei mit 32 der Spannungseingangspol gekennzeichnet ist, der direkt mit dem Ausgangspol 31 der Spannungs- regelung 17 verbunden ist, d.h. am Eingangspol 32 liegt eine Gleichspannung von vorzugsweise 18 Volt an.

Als Elektromotor 1 kommt insbesondere, und zwar um die Motorsteuerung so einfach, wie möglich, gestalten zu können, ein Gleichspannungsmotor in Betracht . Aber auch die Verwendung eines Wechselspannungsmotors ist nicht ausgeschlossen, da mittels einer entsprechenden Taktung der Vollbrückenschaltung 19 ebenso gut eine WechselSpannung mit einer der Taktung entsprechenden Frequenz erzeugbar ist. Dabei ist auch eine vorherige Gleichrichtung einer am Eingang der Spannvorrichtung anliegenden WechselSpannung per Gleichrichter 16 nicht nachteilig, da' durch diese Maßnahme die Spannvorrichtung auch unabhängig von den vorgegebenen Wechsel- spannungsfrequenzen in einem Betrieb ist, d.h. die erfindungs- gemäße Spannvorrichtung kann problemlos sowohl in Europa, wo Frequenzen von 16 Hz, 50 Hz und 400 Hz zu finden sind, als auch in den USA (dort sind 60 Hz üblich) betrieben werden, und zwar ohne, dass es einer Umgestaltung der elektrischen Komponenten der Spannvorrichtung bedarf .

Der in Fig. 4 nicht dargestellte Motor ist mit seinen Polen an die Ausgangspole 33 der Vollbrückenschaltung angeschlossen. Je nachdem, welches Transistorenpaar 20 von der die Brückenschaltung umgebenden Elektronik freigeschaltet wird, ergibt sich bei einem Gleichspannungsmotor dessen Drehrichtung. Um dabei festzustellen, ob sich der Motor überhaupt dreht, ist der mit 21 gekennzeichnete Messwiderstand vorgesehen, der mit dem in Fig. 5 dargestellten Messverstärker 22 über den Messverstärkereingang 34 verbunden ist. Der Messverstärker 22 ist seinerseits mit der elektronischen Schaltung 6 bzw. 8 verbunden.

Schließlich wird im folgenden noch der Funktionsablauf der bevorzugten Ausführungsform der Spannvorrichtung erläutert: Gelangt von der übergeordneten Steuerung 24 ein Schließsignal zur Spannvorrichtung, so führt dies zunächst dazu, dass der Motor mit der gleichgerichteten und auf 18 Volt "heruntertransformierten" Spannung beaufschlagt wird. Bei Spannvorrichtungen mit einer elektromagnetischen Bremse (siehe Fig. 1) führt die Spannungsbeaufschlagung darüber hinaus dazu, dass die Bremse gelöst wird, d.h. der Spannarm kann sich nun in Spannstellung bewegen. Trifft dieser dann auf das zu verspannende Element, wird seine Bewegung und damit zwangsläufig auch die Motorbewegung unterbrochen. Dies wird von der elektronischen Schaltung 6 festgestellt und mit einer zusätzlichen Erhöhung der dem Motor zugeführten Stromstärke "beantwortet". Wie eingangs erwähnt, wird über diese Erhöhung der Stromstärke letztlich die Spannkraft definiert. Sobald aber eine vorher definierte MaximalStromstärke erreicht ist, wird die Stromzufuhr abgeschaltet (und gegebenenfalls die elektromagnetische Bremse geschlossen) . Von der elektronischen Schaltung 6 kann dann das Signal an die übergeordnete Anlagensteuerung 24 geschickt werden, dass die Spannstellung jetzt erreicht ist, wobei zur Überprüfung dieser Information erfindungsgemäß die Endstellungsabfrageeinrichtung 5 mitverwendet wird. Meldet diese, dass der Spannarm 4 noch nicht in der Endstellung angelangt ist, kann durch einen Quervergleich mit dem Anstieg und Abschalten des Stroms geschlossen werden, dass der Spannarm 4 vermutlich von einem nicht vorhergesehenen Hindernis in seiner Bewegung unterbrochen wurde .

Der Ablauf beim Öffnen der Spannvorrichtung ist letztlich der gleiche, so dass diesbezüglich lediglich erwähnt werden soll, dass bei einer eventuellen Verklemmung des Spannarms in Schliessstellung ebenfalls der Strom bis zu einem Maximalwert erhöht wird, bis sich die Vorrichtung öffnet.

Bezugszeichenliste

1 Elektromotor

2 Gewindespindel

3 Stellmechnik

4 Spannarm

5 Endstellungsabfrageeinrichtung

6 Schaltung

7 Steuereingang

8 Schaltungsteil

9 Signaleingang

10 Signalausgang

11 Stromversorgung

12 Stromversorgung

13 Motorbremse

14 Anschluss

15 Anschluss

16 Gleichrichter

17 Spannungsregelung

18 MOS-FET Transistor

19 Vollbrückenschaltung

20 MOS-FET Transistor

21 Messwiderstand

22 Messverstärker

23 Gehäuse

24 übergeordnete Steuerung

25 Diode

27 Sicherung

29 Kondensator

26 , 30, 32 Eingangspol

28, 31, 33 Ausgangspol

34 Messverstärkereingang

Claims

Patentansprüche

1. Elektromotorisch betätigbare Klemmvorrichtung, umfassend

- einen Elektromotor (1) , der über eine Gewindespindel (2) und eine sich an diese anschließende Stellmechanik (3) mit mindestens einem verstellbar an der Klemmvorrichtung gelagerten Spannarm (4) verbunden ist, wobei die Klemmvorrichtung zur Offnungspositionskontrolle des Spannarmes (4) eine elektronische Endstellungsabfrageeinrichtung (5) aufweist, und

- eine dem Elektromotor (1) zur Motorstromsteuerung zugeordnete elektronische Schaltung (6) , die zum Öffnen und Schliessen der Klemmvorrichtung über einen Steuereingang (7) von einer übergeordneten Steuerung betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (6) zur steuerungstechnischen Verknüpfung der Motorstromsteuerung und der Offnungspositionskontrolle des Spannarms (4) einen zusätzlichen softwaregesteuerten Schaltungsteil (8) mit einem mit der Endstellungsabfrageeinrichtung (5) verbundenen Signal- eingang (9) und einem mit der übergeordneten Steuerung verbindbaren Signalausgang (10) aufweist.

2. Elektromotorisch betätigbare Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Elektromotor (1) als auch die elektronische Schaltung (6) einschließlich des Schaltungsteils (8) eine unabhängige Stromversorgung (11, 12) aufweisen.

3. Elektromotorisch betätigbare Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich et, dass der Elektromotor (1) mit einer elektronischen Motorbremse (13) versehen ist, die wahlweise über die elektro- nische Schaltung (6) oder den Schaltungsteil (8) betätigbar ist.

4. Elektromotorisch betätigbare Klemmvorrichtung nach Anspruch

1, dadurch gekennzeich et, dass der Steuereingang (7) der elektronischen Schaltung (6) zwei Anschlüsse (14, 15) aufweist.

5. Elektromotorisch betätigbare Klemmvorrichtung nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet_., dass die Gewindespindel (2) als Kugelumlauf spindel ausgebildet ist .

6. Elektromotorisch betätigbare Klemmvorrichtung nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (6) einen Gleichrichter

(16) zur Bereitstellung von Gleichstrom für den Elektromotor (1) aufweist.

7. Elektromotorisch betätigbare Klemmvorrichtung nach Anspruch

6, dadurch geken zeichnet, dass der Gleichrichter (16) als Brückengleichrichter ausgebildet ist.

8. Elektromotorisch betätigbare Klemmvorrichtung nach Anspruch

1, dadurch geken zeichnet, dass die elektronische Schaltung (6) eine Spannungsregelung

(17) zur Versorgung des Elektromotors (1) mit einer definierten Spannung aufweist .

9. Elektromotorisch betätigbare Klemmvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge e nzeic net, dass die Spannungsregelung (17) als getakteter Abwärtsregler ausgebildet ist, der vorzugsweise einen MOS-FET Transistor (18) enthält.

10. Elektromotorisch betätigbare Klemmvorrichtung nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (1) zur Drehrichtungsfestlegung in eine Vollbrückenschaltung (19) mit vier MOS-FET Transistoren (20) eingebunden ist.

11. Elektromotorisch betätigbare Klemmvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vollbrückenschaltung (19) einen Messwiderstand (21) aufweist, der über einen Messverstärker (22) mit der elektronischen Schaltung (6) verbunden ist.

12. Elektromotorisch betätigbare Klemmvorrichtung nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (6) und der Schaltungsteil (8) in einem Gehäuse (23) unmittelbar an der Klemmvorrichtung angeordnet sind.