CZ127097A3 - Air-operated control mechanism - Google Patents

Description

Vynález se týká pneumatického ovládacího ústrojí s několika pneumatickými spotřebiči, zejména s pracovními válci, jejichž pracovní prostory jsou tlakovými potrubími spojené s elektricky ovládanými přepínacími orgány, které jsou z jejich strany spojené přes napájecí tlaková potrubí se společným zdrojem tlaku a přes elektrická vedení signálu se společnou řídící jednotkou.

Dosavadní stav techniky

Ústrojí uvedeného druhu jsou v současné době značně rozšířená například u výrobních zařízení, dopravních a skladovacích zařízení a podobně, protože při malých rozměrech a relativně jednoduché instalaci poskytují k spolehlivě velké síly a v případě potřeby také velké posuvné dráhy a v důsledku pružnosti pracovního média mají kromě toho také například oproti hydraulickým nebo elektrickým pohonům i jiné výhody. Ačkoliv například při přímém porovnání hydraulicky poháněného ústrojí s válcem a pístem s odpovídajícím ústrojím ovládaným pneumaticky nabízí pneumatické ústrojí s ohledem na požadovaná připojovací vedení pracovního média bezprostředně tu výhodu, že se může provést odvedení objemu z právě nezatíženého pracovního prostoru obvykle prostě do okolí a nemusí- se vést zpět k čerpadlu nebo podobně, vyskytuje se přece i u pneumatického pracovního válce tohoto typu u obvyklých ovládacích ústrojí zmíněného druhu určitý počet přívodů, které představují s ohledem na konstrukci, uložení, údržbu atd. relativně vysoké náklady a také potenciální zdroje poruch.

Spolu s potřebnými přepínacími orgány, které jsou dnes ovládané prakticky výhradně elektricky nebo jsou elektricky alespoň předem nastavované, jsou dána například pro jeden pneumatický pracovní válec dvě tlaková potrubí pro spojení obou pracovních prostorů s příslušnými přepínacími orgány, jedno napájecí tlakové potrubí pro spojení přepínacího orgánu se zdrojem tlaku a také nejméně jedno elektrické vedení signálu pro nastavení přepínacího orgánu řídící jednotkou. Když se musí kontrolovat minimálně obě koncové polohy pracovního válce, případně se musí signalizovat zpět do řízení, což je častý případ, jsou potřeba také ještě navíc elektrická vedení signálu mezi odpovídajícími snímači a řídící jednotkou. Všechna tato vedení se musí nainstalovat a na obou stranách se musí spojit s odpovídajícími přípojkami, což vyžaduje množství přídavných komponent a náklady na instalaci.

Vyjde-li se z poznání této problematiky případně jejího negativního působení při použití ovládacích ústrojí tohoto typu, byla v poslední době zveřejněna odpovídající ústrojí, u kterých jsou přepínací orgány několika pneumatických spotřebičů, které spolu v celkovém uspořádání vzájemně sousedí, sestavena do takzvaných ventilových ostrovů. Při tom jsou potřebné přepínací orgány se společným napájením vzduchu a sdruženým elektrickým nastavováním namontované na jedné společné základové desce. Elektrické nastavování může být vzájemně spojené buď přes vícepólovou zástrčku nebo také přes sběrnicový systém, přičemž použití systémů sběrnic dává vesměs u ovládacích ústrojí typu uvedeného v úvodu podle dnešního stavu techniky nejmenší náklady na instalaci. Jako nedostatek zde přitom zůstávají přese všechno relativně vysoké náklady na montáž, jelikož je třeba na každý pneumatický spotřebič, jako například zejména pneumatický pracovní válec, stejně jako dříve, nainstalovat dvě hadice na tlakový vzduch (mezi každým z pracovních prostorů a ventilovým ostrovem) a podle potřeby také dvě elektrická vedení signálu (mezi snímači polohy a ventilovým ostrovem) a vždy připojit je přímo na obou stranách, popřípadě je opatřit zástrčkami.

Podstata vynálezu

Úkolem předloženého vynálezu je zlepšit pneumatické ovládací ústrojí typu uvedeného v úvodu tak, aby se mohly dále snížit náklady na instalaci a údržbu a přitom se předešlo popsaným nedostatkům známých uspořádání.

Tento úkol se u pneumatického ovládacího ústrojí typu uvedeného v úvodu řeší tak, že přepínací orgány jsou spolu s tlakovými potrubími k pracovním prostorům při vytvoření jedné spotřebičové jednotky uspořádané vždy přímo na spotřebičích a že elektrická vedení signálu a napájecí tlaková potrubí každé spotřebičové jednotky probíhají sdružená do jednoho kombinovaného vedení mezi spotřebičovou jednotkou na jedné straně a rozdělovačem přívodního vzduchu a signálu spojeným se zdrojem tlaku a řídící jednotkou na straně druhé. Tak se nyní bezprostředně dosáhne, že je každý jednotlivý spotřebič, tedy například pracovní válec, spojený s ostatním systémem již jen jedním jediným kombinovaným vedením, případně jej tak lze spojit, což nabízí s ohledem ná instalaci tohoto vedeni, případně výrobu spojů a podobně velké výhody.

Uspořádání přepínacích ventilů spolu s odpovídajícími tlakovými potrubími k pracovním prostorům bezprostředně na pracovních válcích je přitom jako takové už známé, zatímco nové a výhodné je v předložené souvislosti vytvoření zmíněné spotřebičové jednotky, která je s přiřazeným rozdělovačem přívodního vzduchu a signálu spojená jedním jediným kombinovaným vedením.

Obzvláště výhodná je další úprava vynálezu, podle níž vykazují kombinovaná vedení na obou stranách kombinovanou zástrčku pro společné spojení s přiřazenými tlakovými přípoji a elektrickými přívody. Tak je montáž i demontáž jednotlivých spotřebičů případně rozdělovačů u pneumatického ovládacího ústrojí tohoto typu podstatně zjednodušená, protože je například před vyjmutím závadného pracovního válce nebo podobně potřeba uvolnit popřípadě odejmout jen jedinou kombinovanou zástrčku.

Podle jiného dalšího výhodného provedení vynálezu jsou spolu do bloku sdružené rozdělovače přívodního vzduchu a signálu několika spotřebičových jednotek a jsou opatřené společnými napájecími přípojkami a přípojkami vedení signálu. Od zdroje tlaku na jedné straně případně od řídící jednotky na straně druhé jde tedy vždy k bloku rozdělovačů přívodního vzduchu a signálu jen jedno jediné spojovací vedení, od něhož opět běží vždy jen jedno jediné kombinované vedení od každého z rozdělovačů k příslušnému spotřebiči. Vzniká tak nanejvýš jednoduché celistvé uspořádání se značně sníženými náklady na montáž a údržbu, přičemž jsou také do značné míry vyloučené zdroje závad, způsobené například jednotlivými zaměněnými zástrčnými spojeními nebo podobně.

Vzájemné spojení bloků rozdělovačů přívodního vzduchu a signálu se zdrojem tlaku a s řídící jednotkou se může u dalšího vytvoření vynálezu provést rovněž kombinovanými vedeními a kombinovanými zástrčkami, což nabízí další možnosti zjednodušení celistvého uspořádání.

U pneumatického ovládacího ústrojí, u kterého, jak již bylo řečeno v úvodu, jsou na spotřebičových jednotkách uspořádané snímače funkce, zejména na pracovních válcích snímače polohy pístu, a jsou spojené elektrickými vedeními signálu s řídící jednotkou, je u dalšího výhodného provedení vynálezu navrženo, aby byla také vedení signálu z těchto snímačů vedena v kombinovaných vedeních a případně přes kombinované zástrčky. Spojení spotřebičových jednotek vytvořených, jak bylo popsáno, je tedy dosaženo jako dříve jedním jediným kombinovaným vedením, takže se i zde zcela dostavují shora popsané výhody vynálezu.

Na spotřebičových jednotkách jsou podle jednoho dalšího výhodného provedení vynálezu uspořádané sběrnicové uzly pro vedení signálu, přičemž vedení signálu, která leží mezi nimi, a také ta, která vedou k řídící jednotce, mohou být vytvořená jako sběrnicové spoje, zejména podle známé normy ASI. I toto opatření zlepšuje, případně zjednodušuje montáž a údržbu ovládacího ústrojí podle vynálezu.

Přehled obrázků na výkresech

V následujícím bude vynález ještě blíže objasněn za pomoci příkladů provedení znázorněných částečně schematicky na výkresech, na kterých přitom představuje obr. 1 příklad pneumatického ovládacího ústrojí s ventilovými ostrovy podle stavu techniky;

obr. 2 v odpovídajícím schematickém zobrazení příklad jednoho ústrojí podle předloženého vynálezu;

obr. 3 jedno další ústrojí podle předloženého vynálezu v detailnějším axonometrickém pohledu;

obr. 4 vyobrazení schematického řezu spojení rozdělovače přívodního vzduchu a signálu se spotřebičovou jednotkou jednoho dalšího ovládacího ústrojí vytvořeného podle vynálezu;

obr. 5 částečný řez podél čáry V-V v konkrétním provedení z obrázku 3;

obr. 6 zvětšený řez odpovídající obrázku 5, přičemž je zde znázorněná jen sejmutá kombinovaná zástrčka, a

obr. 7 detail podobný VII z obrázku 3 v částečném řezu.

Příklady provedení vynálezu

Pneumatické ovládací ústrojí podle obrázku 1 vytvořené dle stavu techniky vykazuje čtyři samostatné pneumatické spotřebiče 1, které jsou zde vytvořené jako ·pracovní válce pro dále nezajímavé úkoly, například u nějakého výrobního zařízení nebo podobně. Pracovní prostory ležící na obou stranách neznázorněného pístu jsou každý spojený samostatným tlakovým potrubím 2 s rovněž neznázorněnými elektricky ovládanými přepínacími orgány, které jsou společně sdružené v jednom takzvaném ventilovém ostrovu 3 znázorněném pouze schematicky. Na spotřebičích 1. jsou dále uspořádané snímače 4_ funkce, které zde například indukčně hlídají koncové polohy pístu a jsou s ventilovým ostrovem 3 spojené rovněž elektrickými vedeními _5 signálu.

Ventilové ostrovy 3 uspořádané většinou poblíž skupiny spotřebičů 1, které k sobě patří, případně přepínací orgány pro spotřebiče 1, které jsou tam přiřazené, jsou způsobem, který zde rovněž není znázorněn, spojené napájecími tlakovými potrubími se společným zdrojem tlaku a elektrickými vedeními signálu se společnou řídící jednotkou, do které se přivádějí také signály snímačů 4_ funkce. Elektrické nastavení může být provedeno buď vícepólovou zástrčkou nebo systémem sběrnice, což poskytuje u pneumatických ovládacích ústrojí dle současného stavu techniky nejmenší náklady na instalaci.

Nedostatkem zůstávají přezevšechno relativně vysoké náklady na montáž, protože na pneumatický spotřebič 1 je třeba, stejně jako dříve, nainstalovat dvě tlaková potrubí 2 (mezi každým z pracovních prostorů a ventilovým ostrovem 3) a také dvě elektrická vedení 5 signálu (mezi snímači 4 funkce a ventilovým ostrovem 3) a vždy je třeba je na obou stranách buď přímo připojit nebo je opatřit zástrčkami.

U ústrojí podle předloženého vynálezu, jak je znázorněné na obrázku 2, které funkčně odpovídá ústrojí podle obrázku 1, jsou nyní přepínací orgány 6 (které jsou podle obrázku 1 uspořádané ve ventilovém ostrově 3) spolu s tlakovými potrubími k pracovním prostorům (viz vztahové značky 2 a 7, 8 na obrázku 4) za vytvoření spotřebičové jednotky 9 uspořádané vždy přímo na spotřebičích _1. Dále jsou elektrická vedení 10 signálu (viz také zobrazení řezu podle obrázku 4) a napájecí tlakové vedení 11 každé spotřebičové jednotky 9 sdružená společně v jednom kombinovaném vedení 12, které nyní probíhá jako jediné spojení mezi spotřebičovou jednotkou 9 na jedné straně a rozdělovačem 13 přívodního vzduchu a signálu spojeným způsobem, který zde opět není znázorněn, se společným zdrojem tlaku a společnou řídící jednotkou na straně druhé.

Tato kombinovaná vedení 12, jak lze zejména zjistit z obrázků 3 až 7, vykazují na obou stranách kombinovanou zástrčku 14 pro vzájemné spojení s příslušnými tlakovými přípojkami a elektrickými přípojkami, avšak v případě potřeby by mohly disponovat také samostatnými zástrčkovými spoji nebo podobně pro tyto přípojky. V těchto kombinovaných vedeních 12 jsou také dále vedená vedení 5 signálu snímačů _4 funkce.

Jak je zřejmé jednak z obrázku 2 a jednak také z obrázků 3 a 7, je bezvýznamné, jestli vykazuje rozdělovač 13 přívodního vzduchu a signálu více samostatných přípojek pro více spotřebičů 1, nebo jestli podle obrázku 3 případně 7 jsou pro každý spotřebič 1 navržené vždy jednotlivé rozdělovače 13 přívodního vzduchu a signálu, které pak mohou být také například sdružené blokově do bloků 15 rozdělovačů přívodního vzduchu a signálu a mohou být opatřené společnými přípojkami napájecího tlaku a přípojkami vedení signálu. Podstatné je, že je nyní každý jednotlivý spotřebič 1 případně každá spotřebičové jednotka 9 spojená, případně se při montáži může spojit s ostatním systémem již jen jedním jediným kombinovaným vedením 12, což nabízí s ohledem na instalaci vedení, výrobu spojů a podobně velké výhody.

Podle obrázku 3 jsou tři pneumatické spotřebiče 1 případně spotřebičové jednotky 9 vytvořené opět jako pracovní válce spojené opět vždy jedním jediným kombinovaným vedením 12 vždy s jedním rozdělovačem 13 přívodního vzduchu a signálu. Na obou koncích kombinovaného vedení 12 jsou opět namontované kombinované zástrčky 14, které umožňují společné spojení napájecích tlakových potrubí a vedení signálu. Jednotlivé rozdělovače 13 přívodního vzduchu a signálu jsou sdružené do jednoho bloku 15 rozdělovačů přívodního vzduchu a signálu, přičemž spotřebiče zásobované třemi jednotlivými, na vyobrazení horními rozdělovači 13 přívodního vzduchu a signálu nejsou znázorněné.

Blok 15 rozdělovačů přívodního vzduchu a signálu podle obrázku 3 je na jedné straně spojený přes tlakové potrubí 16 a přístroj 17 pro úpravu tlakového vzduchu (maznice, tlakový regulátor nebo podobně) s neznázorněným společným zdrojem tlaku. Na druhé straně je tento blok 15 rozdělovačů přívodního vzduchu a signálu spojený přes sběrnicový spoj 18 s elektrickou případně elektronickou řídící jednotkou 19, popřípadě je k ní připojený přes zástrčku 20.

Dále je z obrázku 3 ještě patrné, že snímače 4 funkce, vytvořené opět jako snímače koncové polohy pístu, jsou spojené se spotřebičovými jednotkami 9_ rovněž vedeními 5 signálu. Odpovídající signály se odtud vedou přes kombinovanou zástrčku 14 a kombinovaná vedení 12 k rozdělovačům 13 přívodního vzduchu a signálu a odtud se přivádějí přes sběrnicové spoje 18 k řídící jednotce 19.

Na obrázku 4 je poněkud podrobněji znázorněna v řezu samostatná spotřebičová jednotka 9 ve spojení s příslušným rozdělovačem 13 přívodního vzduchu a signálu, která funkčně zcela odpovídá uspořádáním podle obrázku 2 případně 3. Pracovní prostory 7, 8 spotřebiče 1 uspořádané po obou stranách pístu 21 jsou přes tlaková potrubí 2 uspořádaná bezprostředně na spotřebiči 1 s přepínacím orgánem 6, který je zde provedený jako pístový šoupátkový ventil 23 nastavovaný elektromagnetickým ventilem 22 předběžného nastavení. Na straně šoupátka 24, která je protilehlá k ventilu 22 předběžného nastavení je uspořádaná pružina 25, která zajišťuje tlakové zatěžování pracovního prostoru 7, když jsou magnety bez proudu, zatímco při elektricky ovládaném ventilu 22 předběžného nastavení se šoupátko 24 pohybuje pneumaticky proti síle pružiny 25 do druhé koncové polohy a pracovní prostor 8 je propojen s napájecím tlakovým potrubím 11. Vztahovou značkou 28., případně 29 jsou označené odvzdušňovací přípojky obou pracovních prostorů ]_, 8., z nichž se může v odpovídající poloze pístu 24 odvzdušňovat daný pracovní prostor přímo do okolí.

Ve skříni spotřebičové jednotky 9 je nad přepínacím orgánem 6 naznačená destička 2 6 s elektrickými případně elektronickými konstrukčními díly 27 . Ta je jednak spojená přes kombinovanou zástrčku 14 s vedením případně vedeními 10 signálu v kombinovaném vedení 12 a jednak vedením 5 signálu ke snímači 4. funkce, který je zde znázorněn jen jeden, a případně neznázorněným způsobem s elektromagnetickým ventilem 22 předběžného nastavení. V případě, že jsou elektrická vedení 10 signálu vytvořená jako sběrnicové spoje, realizuje se prostřednictvím této destičky 26 popřípadě konstrukčních dílů 27, které jsou na ní naznačeny, také daný sběrnicový uzel, ve kterém se přijímají a odesílají a případně kódují i dekódují sběrnicové signály.

Na straně kombinovaného vedení 12, která je protilehlá spotřebičové jednotce 9, je uspořádaná rovněž jedna kombinovaná zástrčka 14, která je prostřednictvím těsnění 30 nasazená a utěsněná na příslušném rozdělovači 13 přívodního vzduchu a signálu. Pro bližší popis detailu, který se toho týká, se odkazuje na následující výklad k obrázkům 5 až 7, které v detailu znázorňují jednu alespoň funkčně stejně vytvořenou kombinaci rozdělovače 13 přívodního vzduchu a signálu a kombinované zástrčky 14.

Kombinovaná zástrčka 14 podle obrázků 5 až 7 vykazuje pouzdro 31 z tlakově litého lehkého kovu případně z vhodné plastické hmoty nebo podobně, které může být zajištěno centrálním šroubem 32 na závitovém vrtání 33 rozdělovače 13 přívodního vzduchu a signálu, přičemž jsou vyrobené požadované přípojky jednak pro tlakový vzduch a jednak pro vedení signálu případně sběrnicové spoje. Tlakový vzduch přivedený v rozdělovači 13 do vrtání 34 (viz tlakové potrubí 16 na obrázku 3) se dostává přes otvor 35 do pouzdra 31 kombinované zástrčky a odtud do vnitřního prostoru kombinovaného vedení 12. Plášť napájecího tlakového potrubí 11 kombinovaného vedení 12 je nastrčený v nástavci 36 pouzdra 31, je přidržovaný podélně rozříznutým přídržným kuželem 37 a je utěsněný těsněním 38 . Dále je mezi kombinovanou zástrčku 14 a rozdělovač 13 vložené dříve zmíněné těsnění 30, které se při zašroubovaném šroubu 32 stlačuj e.

Vedení 10 signálu probíhající uvnitř kombinovaného vedení 12 případně napájecího tlakového potrubí 11 je na výstupu z oblasti stlačeného vzduchu utěsněné samostatně prostřednictvím těsnění 39 a dále neznázorněným způsobem je spojené se dvěma samostatnými nástrčnýmí svorkami 40, které zasahují do nástrčných zdířek 41 rozdělovače 13. Tyto nástrčné zdířky 41 jsou rovněž blíže neznázorněným způsobem v kontaktu s žílami 42 sběrnicového spoje 19, který může být provedený například podle známé normy ASI. Kabel sběrnicového spoje 18 probíhá (jak je asi zejména dobře patrné z obrázku 7) všemi jednotlivými rozdělovači 13 sdruženými do bloku 15 rozdělovačů přívodního vzduchu a signálu v odpovídajícím vybrání 43, přičemž připojení k nástrčným zdířkám 41 se může provést například jednoduchým nastřižením příslušné strany kabelu při montáži.

Z obrázku 7 je ještě navíc zřejmé, že jednotlivé rozdělovače 13 přívodního vzduchu a signálu jsou vůči sobě utěsněné prostřednictvím těsnění 44 a sepnuté k sobě prostřednictvím zdola nasunutých přídržných svorek 45 . Na předním konci celého zobrazeného bloku je uspořádaná koncovka 46 pro spojení s tlakovým potrubím 16 případně pro uzamčené zavedení sběrnicového spoje 18 . Odpovídající koncovka bez přípojky tlakového potrubí může být navržena také na zadním konci zobrazeného bloku.

Vzájemné spojení jednotlivých rozdělovačů 13 přívodního vzduchu a signálu by se mohlo provést také šroubovými spoji nebo podobně, bylo by také možné využít, jak je naznačeno na obrázku 2, průběžné pouzdro pro více jednotlivých rozdělovačů. Kombinované zástrčky 14 by se mohly s rozdělovači spojit spolehlivě a těsně kromě šroubů 32 také prostřednictvím jiných vhodných elementů. I provedení kombinovaných zástrček a rozdělovačů samotných by se mohlo z konstrukčního hlediska měnit pro různá použití. Odlišně od znázorněného provedení by se mohlo dále provést přes odpovídající kombinovaná vedení a kombinované zástrčky také propojení tlaku a signálu více bloků rozdělovačů přívodního vzduchu a signálu mezi sebou, případně se společnou řídící a napájecí jednotkou tlaku.

Claims (6)

1. Pneumatické ovládací ústrojí

V, H Z 7, Γ. o pneumatickými spotřebiči (1), zejména pracovními váLe-i^ jejichž pracovní prostory (7, 8) jsou přes tlaková potrubí (2) spojené s elektricky ovládanými přepínacími orgány (6), které jsou na své straně spojené přes napájecí tlaková potrubí (11) se společným zdrojem tlaku a přes elektrická vedení (10) signálu se společnou řídící jednotkou (19), vyznačující se tím, že přepínací orgány (6) jsou spolu s tlakovými potrubími (2) k pracovním prostorům (7, 8) při vytvoření jedné spotřebičové jednotky (9) uspořádané vždy bezprostředně na spotřebičích (1) a že elektrická vedení (10) signálu a napájecí tlaková potrubí (11) každé spotřebičové jednotky (9) probíhají sdružená v jednom kombinovaném vedení (12) mezi spotřebičovou jednotkou (9) na jedné straně a rozdělovačem (13) přívodního vzduchu a signálu spojeným se zdrojem tlaku a s řídící jednotkou (19) na straně druhé.

r-g

2 7~T 0Vládací ústrojí podle nároku 1, vyznačující se tím, že kombinovaná vedení (12) vykazují na obou stranách kombinované zástrčky (14) pro vzájemné spojení s přiřazenými tlakovými přípojkami a elektrickými přípojkami.

3. iT OVládací ústrojí podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že rozdělovače (13) přívodního vzduchu a signálu několika spotřebičových jednotek (9) jsou sdružené do bloku a jsou opatřené společnými přípojkami napájecího tlaku a vedení signálu.

4 Tjr OVládací ústrojí podle nároku 3, vyznačující se tím, že spojení bloků (15) rozdělovačů přívodního vzduchu a signálu mezi sebou případně se zdrojem tlaku a řídící jednotkou (19) je provedeno rovněž kombinovanými vedeními (12) a kombinovanými zástrčkami (14).

5. ~F Ovládací ústrojí podle jednoho nebo více z nároků 1 až 4, přičemž na spotřebičových jednotkách (9) jsou uspořádané snímače (4) funkce, zejména snímače polohy pístu na pracovních válcích, a jsou spojené přes elektrická vedení (5) signálu s řídící jednotkou (19), vyznačující se tím, že i vedení (5) signálu těchto snímačů (4) jsou vedená v kombinovaných vedeních (12) a případně přes kombinované zástrčky (14).

6 ústrojí podle jednoho nebo více z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že na spotřebičových jednotkách (9) jsou uspořádané sběrnicové uzly pro vedení (10, 5) signálu a vedení signálu ležící mezi nimi a vedoucí také k řídící jednotce (19) jsou vytvořená jako sběrnicové spoje, s výhodou podle normy ASI.