Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Schwenkantriebs, insbe- sondere Rundschalttischs, mit einem zu einer Drehbewegung antreibbaren Ab- triebselement, insbesondere Drehteller, und mit einer elektrisch aktuierbaren Bremseinrichtung zum Bremsen und/oder Fixieren des Abtriebselements.

Derartige Schwenkantriebe sind gerade in der industriellen Produktion weit ver- breitet. Beispielsweise finden Rundschalttische eine breite Anwendung unter an- derem in der Montage- und Automatisierungstechnik. Auf einem Drehteller solcher Rundschalttische werden beispielsweise Werkstücke angeordnet. Bei deren Bear- beitung und/ oder Montage wird der Drehteller in kontinuierliche oder getaktete Drehbewegungen versetzt, etwa um die Werkstücke von verschiedenen Richtun- gen aus bearbeiten zu können. Dabei ist die Präzision des Rundschalttischs von besonderer Bedeutung, damit das Werkstück stets wohl definierte Positionen / Orientierungen relativ zu den Montage- / Bearbeitungswerkzeugen einnimmt. Die Präzision der Vorrichtung ergibt sich aus der Genauigkeit, mit der der Teller die einzelnen Bearbeitungspositionen einnehmen kann, sowie der Präzision der Drehbewegung des Tellers zwischen den Bearbeitungspositionen.

In der Regel ist es erforderlich, den Drehteller während einer Montage- oder Bear- beitungsphase, d. h. in einer Phase, in der der Drehteller ruht, zu fixieren. Dies kann beispielsweise erforderlich sein, wenn besonders große Kräfte wirken und/oder die jeweilige Position besonders exakt gehalten werden muss. Zu die- sem Zweck kann eine Bremseinrichtung vorgesehen sein, die direkt oder indirekt mit dem Abtriebselement zusammenwirkt. Mit anderen Worten ist es nicht unbe- dingt erforderlich, dass die Bremseinrichtung direkt an das Abtriebselement an- greift. Es ist auch denkbar, dessen Fixierung über eine fest mit dem Abtriebsele- ment verbundene Komponente zu erreichen.

Auch aus Sicherheitsgründen kann es wünschenswert sein, bedarfsgerecht für eine zuverlässige Fixierung des Abtriebselements sorgen zu können.

Der Begriff Bremseinrichtung soll im Kontext der vorliegenden Erfindung breit ver- standen werden. Sie kann reibschlüssige und/oder formschlüssige Merkmale um- fassen, mit denen eine zuverlässige Fixierung oder Verriegelung des Abtriebsele- ments in der jeweils gewünschten Lage sichergestellt wird.

Bremseinrichtungen, die für Schwenkantriebe und insbesondere Rundschalttische geeignet sind, sind in der Regel elektrisch aktuierbare Einheiten, die einem nicht vermeidbaren Verschleiß unterworfen sind. Ein derartiger Verschleiß sorgt unter Umständen für eine ungenauere Fixierung und im schlimmsten Fall sogar für ei- nen Ausfall des Schwenkantriebs, was zu Stillständen in der entsprechenden Pro- duktionslinie führen kann.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verschleißbedingte Verän- derungen der Bremseinrichtung frühzeitig erkennen und damit einhergehende Probleme im Vorfeld vermeiden zu können.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ge- löst.

Erfindungsgemäß wird während einer Aktuierung der Bremseinrichtung ein zeitli- cher Verlauf zumindest eines charakteristischen Parameters der Bestromung der Bremseinrichtung bestimmt und auf Basis einer Analyse des zeitlichen Verlaufs des charakteristischen Parameters wird ein Zustand der Bremseinrichtung ermit- telt. Wenn bei dieser Analyse Änderungen erkannt werden, kann darauf geschlos- sen werden, dass sich der Zustand der Bremseinrichtung verändert hat. Bevorzugt wird die Analyse kontinuierlich oder in regelmäßigen oder unregelmäßigen Ab- ständen durchgeführt, beispielsweise bei jedem Lösevorgang der Bremseinrich- tung. Eine hohe zeitliche Dichte der Analysen ermöglicht eine genauere Erfassung der Zustandsänderung der Bremseinrichtung.

Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass eine Bestimmung eines zeitlichen Verlaufs des charakteristischen Parameters bedeuten kann, dass dieser kontinuierlich oder zu diskreten Zeitpunkten gemessen wird. Bevorzugt werden geeignete Abtastraten gewählt, um die Analyse mit der erforderlichen Genauigkeit durchführen zu können.

Das erfindungsgemäße Prinzip lässt sich auf die unterschiedlichsten Arten von Bremseinrichtungen anwenden, beispielsweise auf Sicherheitsbremsen, Halte- bremsen und/oder Betriebsbremsen.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass Parameter der Bestro- mung der Bremseinrichtung auf einfache Weise zu bestimmen sind. Ein hoher konstruktiver und/oder steuerungstechnische Aufwand ist zur Umsetzung des Ver- fahrens nicht erforderlich. In vielen Fällen kann sogar auf bereits vorhandene Komponenten zurückgegriffen werden, d.h. zusätzliche Sensorkomponenten sind in der Regel nicht erforderlich. Es ist auch durchaus denkbar, mehrere Parameter der Bestromung zu bestimmen und zu analysieren, um ein noch genaueres Bild des Zustands der Bremseinrichtung zu erhalten.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Bremseinrichtung derart ausgestaltet, dass sie durch eine Bestromung geöffnet wird. Oder anders herum formuliert: Bei dieser Ausführungsform wird das Abtriebselement fixiert, wenn keine Bestromung der Bremseinrichtung erfolgt. Diese Bauform ist auch aus Sicherheitsaspekten in vie- len Fällen vorteilhaft, da bei einem Stromausfall automatisch eine zuverlässige Fixierung des Abtriebselements erfolgt. Beispielsweise weist die Antriebseinrich- tung ein durch Federkraft beaufschlagtes Bremselement auf, dass mittels eines Elektromagneten gegen die Federkraft in einen geöffneten Zustand gebracht wer- den kann („Lüften der Bremseinrichtung“). Das erfindungsgemäße Prinzip ist je- doch auch auf eine Dauermagnetbremse anwendbar.

Der charakteristische Parameter, dessen zeitlicher Verlauf bestimmt wird, kann eine Stromstärke sein. Es ist jedoch auch möglich, den zeitlichen Verlauf der Spannung oder anderer Parameter zu beobachten.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Analyse ein Ermitteln eines lokalen Maximums oder eines lokalen Minimums und/oder einer charakteris- tischen Änderung des zeitlichen Verlaufs des charakteristischen Parameters, ins- besondere wobei das lokale Maximum und/oder das lokale Minimum und/oder die charakteristische Änderung als Hinweis auf ein vollständiges Öffnen der Brems- einrichtung interpretiert werden.

Beispielsweise kann ein solcher Hinweis ein kurzzeitiger Abfall des beobachteten charakteristischen Parameters sein, beispielsweise der Stromstärke. Ein solcher Abfall in einem ansonsten stetigen Anstieg der Stromstärke während der Bestro- mung der Bremseinrichtung führt zur Ausbildung eines lokalen Maximums im Ver- lauf des bestimmten Parameters, auf das ein lokales Minimum folgt, da die Strom- stärke im weiteren Verlauf der Aktivierung der Bremseinrichtung wieder ansteigt. Die Kurve der Stromstärke zeigt somit eine charakteristische Änderung, die Rück- schlüsse auf den Zustand der Bremseinrichtung ziehen lassen.

Der physikalische Effekt, der zu dem kurzzeitigen Abfall der Stromstärke („Stromeinbruch“) führt, kann beispielsweise ein Anschlagen eines Ankers des elektromechanischen Teils der Bremseinrichtung an einem entsprechenden Mag- netteil sein. Erst ab diesem Moment ist die Bremseinrichtung vollständig geöffnet. Letztlich handelt es sich hierbei also um einen Hub eines Bremselements von dem Abtriebselement bzw. von einer mit dieser verbunden Komponente weg. In einem Neuzustand der Bremseinrichtung ist dieser Hub, auch als Luftspalt bezeichnet, ein wohldefinierter Wert, nämlich die Nennluftspaltbreite. Mit zunehmendem Ver- schleiß ändert sich der zu überwindende Luftspalt; er wird breiter.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird daher eine charakteristische Dauer eines vordefinierten Teils der Aktuierung der Bremseinrichtung als Maß für den Zustand der Bremseinrichtung herangezogen, insbesondere wobei mittels der Analyse die Dauer des vordefinierten Teils der Aktuierung bestimmt wird. Die cha- rakteristische Dauer ist in diesem Fall der Zeitraum, der zur Überwindung des Luftspalts erforderlich ist.

Insbesondere wird die charakteristische Dauer bestimmt, indem ein Zeitraum von einem Beginn der Bestromung der Bremseinrichtung bis zu einem lokalen Maxi- mum oder lokalen Minimum und/oder bis zu einer charakteristischen Änderung des zeitlichen Verlaufs des charakteristischen Parameters ermittelt wird. Eine zeit- liche Einordnung dieser Extremata bzw. des Eintritts der charakteristischen Ände- rung ermöglicht somit (zumindest qualitativ oder sogar quantitativ), zu erkennen, ob sich seine Breite verändert hat oder sogar wie breit der Luftspalt nun ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die charakteristische Dauer mit einer Nenndauer verglichen und bei einem Unter- und/oder Überschrei- ten einer Nenndauer ein Korrektur- und/oder ein Warnsignal ausgegeben. Ein Kor- rektursignal kann beispielsweise dazu dienen, eine erhöhte Luftspaltbreite zu kompensieren, etwa durch Veränderungen des Bestromungsmusters. Ein Warn- signal kann akustischer und/oder optischer Art sein, um das Bedienungspersonal auf einen bestimmten Zustand der Bremseinrichtung aufmerksam zu machen. Ein entsprechendes Warnschema kann mehrstufig sein. Es ist auch möglich, ein ent- sprechendes Warnsignal automatisiert weiterzugeben (z.B. über ein drahtgebun- denes oder drahtloses Datennetz), beispielsweise um bei Erkennen eines be- stimmten Zustandes gleich eine Wartung anzufordern.

Eine Betriebssicherheit des Schwenkantriebs wird weiter verbessert, wenn ein Antrieb des Abtriebselements in Abhängigkeit des Zustands der Bremseinrichtung gesteuert wird. Insbesondere wird der Antrieb des Abtriebselements erst aktiviert, wenn erkannt wird, dass die Bremseinrichtung vollständig geöffnet ist. Um dies besonders zuverlässig sicherzustellen, kann ein vorbestimmtes oder in Abhängig- keit des Zustands der Bremseinrichtung bestimmtes Verzögerungsintervall vorge- sehen ist, durch das eine Aktivierung des Antriebs des Abtriebselements nach ei- nem Feststellen eines vollständigen Öffnens der Bremseinrichtung verzögert wird. Das Verzögerungsintervall kann ein fixer Wert sein. Es ist aber auch möglich, dass das Verzögerungsintervall an den Zustand der Bremseinrichtung angepasst wird. Beispielsweise kann ein längeres Verzögerungsintervall gewählt werden, wenn die Bremseinrichtung bereits einigen Verschleiß ausgesetzt ist, um eine größere Be- triebssicherheit zu erreichen.

Das Verzögerungsintervall ist somit eine Art „Sicherheitspause“ zwischen dem erkannten vollständigen Öffnen der Bremseinrichtung und dem Beginn der Bewe- gung des Abtriebselements. Dadurch kann der Verschleiß der Bremseinrichtung minimiert werden.

Grundsätzlich ist auch denkbar, dass die ermittelten Öffnungsdauern der Brems- einrichtung über einen gewissen Zeitraum gemittelt werden und dann das die Akti- vierung des Antriebs entsprechend angepasst wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Schwenkantrieb, insbesondere ei- nen Rundschalttisch, mit einem zu einer Drehbewegung antreibbaren Abtriebs- element, insbesondere Drehteller, mit einer elektrisch aktuierbaren Bremseinrich- tung zum Bremsen und/oder Fixieren des Abtriebselements und mit einer Steuer- einheit zur Steuerung eines Antriebs des Abtriebselements und/oder der Brems- einrichtung, die dazu eingerichtet und ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß zu- mindest einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen, der Beschrei- bung und den beigefügten Zeichnungen angegeben. Nachfolgend wird die Erfin- dung rein beispielhaft unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausführungsform eines Rundschalttischs,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Rundschalttischs,

Fig. 3 einen schematischen Schaltplan eines Rundschalttischs und

Fig. 4 bis 6 den zeitlichen Verlauf der Stromstärke bei der Bestromung der Bremseinrichtung in verschiedenen Zuständen.

Fig. 1 zeigt in schematischer Weise rein beispielhaft einen Rundschalttisch 10, der einen Drehteller 12 aufweist, auf dem Werkstücke zur Bearbeitung und/oder Mon- tage aufgespannt werden können. Der Drehteller 12 wird von einer Kurventrommel 14 zu einer Drehbewegung um eine Rotationsachse R angetrieben, die senkrecht zur Bildebene verläuft. Um eine Antriebsbewegung der Kurventrommel 14, die eine Rotation der Kurventrommel 14 um eine Rotationsachse R' senkrecht zu der Rotationsachse R ist, auf den Drehteller 12 zu übertragen, weist letzterer Mitneh- mer (in Fig. 1 nicht gezeigt, siehe Mitnehmer 20 in Fig. 2) auf, die in an sich be- kannter Form in eine die Kurventrommel 14 spiralförmig umlaufende Antriebsnut (in Fig. 1 nicht gezeigt, siehe Antriebsnut 22 in Fig. 2) mit konstanter oder variie- render Steigung eingreifen. Die Antriebsnut kann einen oder mehrere Rastgänge aufweisen.

Die Kurventrommel 14 steht mit einer Antriebswelle 16 drehtest in Verbindung. Die Antriebswelle 16 ist gleichzeitig die Ausgangswelle eines Motors 18, der bei- spielsweise elektrisch angetrieben wird.

Bei dem Rundschalttisch 10 sind die Kurventrommel 14 und der Motor 18 koaxial angeordnet, d.h. sowohl der Motor 18 als auch die Antriebswelle 16 und die Kur- ventrommel 14 rotieren bei Betrieb um die gemeinsame Rotationsachse R.

Fig. 1 ist zu entnehmen, dass der Antrieb der Kurventrommel 14 auf direkte Weise erfolgt, d.h. ohne ein zwischen den Motor 18 und die Kurventrommel 14 geschalte- tes Getriebe. Lediglich die Antriebswelle 16 ist vorgesehen, um ein Antriebsmo- ment zwischen den beiden genannten Komponenten zu übertragen. Bei Bedarf kann zwischen den Motor 18 und der Kurventrommel 14 aber auch ein Getriebe und/oder Antriebsriemen vorgesehen sein.

Als Motor 18 kann grundsätzlich jeder Motor zum Einsatz gelangen, wie bei- spielsweise ein Asynchron- oder Synchronmotor.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform 10' des Rund- schalttischs. Im linken Teil der Zeichnung ist zu erkennen, wie ein Mitnehmer 20 des Drehtellers 12 in eine Antriebsnut 22 der Kurventrommel 14 eingreift. Die Dar- stellung dieses bekannten Antriebskonzept ist lediglich stark vereinfacht darge- stellt.

Der rechte Teil der Fig. 2 umfasst die Antriebskomponenten der Kurventrommel

14. Im Gegensatz zu der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform weist der Antrieb des Rundschalttischs 10' keine Antriebswelle 16 auf. Vielmehr bildet die Kurven- trommel 14 selbst ein Teil des Motors 18', der als Torque-Motor ausgebildet ist. Die Kurventrommel 14 weist an einem Verlängerungsabschnitt A (Elektro-) Mag- nete 24 auf, die mit Spulen 26 des Torque-Motors 18' Zusammenwirken. Mit ande- ren Worten ist der Verlängerungsabschnitt A der Rotor des Torque-Motors 18', der mit einem die Antriebsnut 22 aufweisenden Abschnitt B der Kurventrommel 14 in direkter Verbindung steht. Die Abschnitte A, B sind folglich integrale Bestandteile der Kurventrommel 14. Der Abschnitt B der Kurventrommel 14 kann - bezogen auf den Verlängerungsabschnitt A - auch als Verlängerung des Rotors des Torque- Motors 18' bezeichnet werden. Der Verlängerungsabschnitt A weist im Wesentli- chen den gleichen Durchmesser auf, wie der mit der Antriebsnut 22 versehene Abschnitt B der Kurventrommel 14.

Die in Fig. 2 skizzenhaft dargestellte Ausführungsform des Antriebs des Rund- schalttischs 10' zeichnet sich durch eine kompakte Bauform und einem präzisen Antrieb der Kurventrommel 14 aus. Teure und reibungs-/spielbehaftete Getriebe- elemente gelangen nicht zum Einsatz.

Fig. 3 zeigt einen vereinfachten Schaltplan zur Ansteuerung eines Rundschalt- tischs, der zur Vereinfachung in dieser Fig. nicht gezeigt ist. Dessen Motor M (sie- he beispielsweise Motoren 18, 18‘ in den Fig. 1 und 2) steht über einen Motor- schütz 28 mit einem Dreiphasenwechselstromnetz 30 in Verbindung. Der Schütz 28 stellt sicher, dass eine Bestromung des Motors M erst erfolgt, wenn eine Brem- se 32 vollständig geöffnet oder gelüftet ist.

Die Bremse 32 ist elektromechanischer Bauart und dient dazu, den Drehteller 12 bei Bedarf zu fixieren. Sie wirkt dabei - wie eingangs beschrieben - direkt oder indirekt mit dem Drehteller 12 zusammen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel muss die Bremse 32 bestromt werden, um sie gegen eine einen geschlossenen Zustand der Bremse 32 sichernde Vorspannkraft zu öffnen. Die Öffnungsbewe- gung wird beispielsweise durch die Kraft eines Elektromagneten bewirkt. Die Bremse 32 ist einem Verschleiß unterworfen, sodass ihr vollständiges Öffnen oder Lüften mit zunehmender Betriebsdauer einen größeren Hub erforderlich macht. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, den Verschleiß der Bremse 32 mittels Analyse eines zeitlichen Verlaufs eines charakteristischen Parameters der Bestromung während des Öffnens der Bremse 32 zu bestimmen. Zu diesem Zweck ist die Bremse 32 mit einer Steuereinheit 34 verbunden, die die Analyse des zeitlichen Verlaufs des Parameters vornimmt. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Stromaufnahme der Bremse 32 während des Öffnens zu betrachten. Wenn die Analyse der sprechenden Daten ergibt, dass die Bremse 32 vollständig geöffnet ist, so gibt die Steuereinheit 34 ein entsprechendes Signal an den Motor- schütz 28 aus, der dann für eine Bestromung des Motors M sorgt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Drehteller 12 nicht angetrieben wird, bevor die Bremse nicht zuverlässig gelöst wurde. Zur Erhöhung der Betriebssicherheit kann vorge- sehen sein, dass nach einem Feststellen eines vollständigen Öffnens der Bremse 32 eine gewisse Zeit gewartet wird, bevor der Motor M bestromt wird. Diese Ver- zögerung kann ein fixer Wert sein. Es ist aber durchaus denkbar, diese Verzöge- rung in Abhängigkeit des Verschleißes der Bremse 32 zu wählen.

Anhand der in den Fig. 4 bis 6 gezeigten Kurven wird im Folgenden erläutert, wie das vollständige Öffnen der Bremse 32 bestimmt wird. Die Kurven zeigen jeweils den Verlauf der Stromstärke I gegen die Zeit t.

Fig. 4 zeigt einen typischen Verlauf, der zu erwarten ist, wenn die Bremse 32 noch keinem (wesentlichen) Verschleiß ausgesetzt war. Zum Zeitpunkt to beginnt die Bestromung der Bremse 32, um diese zu öffnen. Die Stromstärke I steigt im Fol- genden an, bis sie zu einem Zeitpunkt ti kurzzeitig abfällt (lokales Maximum im Kurvenverlauf), um danach wieder anzusteigen (lokales Minimum im Kurvenver- lauf) und schließlich ein Plateau zu erreichen. Der vorstehend beschrieben cha- rakteristische Abfall markiert den Zeitpunkt, an dem ein Anker eines Elektromag- neten der Bremse 32 an einem räumlich statisch angeordneten Teil der Bremse 32 anschlägt. Sie ist nun vollständig geöffnet. Eine Dauer dt ₁ zur Öffnung der Bremse 32 wird also durch den Zeitpunkt t ₁ definiert.

Die Dauer dt ₁ bildet somit einen Referenzwert. Mit zunehmendem Verschleiß nimmt die Öffnungsdauer zu, wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist (siehe Zeitpunkte t ₂ und t ₃ bzw. Öffnungsdauern dt ₂ und dt ₃ ). Es kann vorgesehen sein, dass bei einem Überschreiten eines Schwellwerts der Öffnungsdauer dt ein Korrektur- und/oder Warnsignal ausgegeben wird, um - wie eingangs bereits beschrieben wurde - z.B. eine Anpassung der Bestromung des Motors M vorzunehmen oder eine Wartung anzumahnen.

Vorstehend wurde das erfindungsgemäße Verfahren in Zusammenhang mit der Analyse eines zeitlichen Verlaufs der Stromstärke und insbesondere anhand eines charakteristischen kurzzeitigen Stromabfalls beim Öffnen einer Bremseinrichtung beschrieben. Es versteht sich, dass das der Erfindung zugrunde liegende Konzept auch die Analyse von Kurven anderer Parameter und/oder die Betrachtung ande- rer charakteristischer Eigenschaften oder Muster der entsprechenden Kurven ein- schließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass übliche Methoden zur Datenanaly- se, wie etwa Filterung und/oder Glättung, zum Einsatz gelangen können, um das erfindungsgemäße Verfahren effizienter zu gestalten.

Bezugszeichenliste

10, 10‘ Rundschalttisch

12 Drehteller

14 Kurventrommel

16 Antriebswelle

M, 18, 18‘ Motor bzw. Torque-Motor

20 Mitnehmer

22 Antriebsnut

24 Magnet

26 Spule

28 Motorschütz

30 Dreiphasenwechselstromnetz

32 Bremse

34 Steuereinheit

R, R' Rotationsachse

A Verlängerungsabschnitt

B Nutabschnitt

I Stromstärke t Zeit t ₁ , t ₂ , t ₃ Zeitpunkt dt ₁ , dt ₂ , dt ₃ Öffnungsdauer Max lokales Maximum Min lokales Minimum