DD225173A1

DD225173A1 - COMPRESSED DEVICE FOR THE AUTOMATIC COMPENSATION OF POSITION CHANGES

Info

Publication number: DD225173A1
Application number: DD26497584A
Authority: DD
Inventors: Hans-Dieter Nerlich
Original assignee: Freital Plastmaschinen
Priority date: 1984-07-06
Filing date: 1984-07-06
Publication date: 1985-07-24

Abstract

WAEHREND ES ZIEL DER ERFINDUNG IST, FUER DEN PNEUMATISCHEN VERTIKALTRIEB EINES INDUSTRIEROBOTERS BEI AUFTRETENDEN LECKVERLUSTEN AM ARBEITSZYLINDER SOWIE IM ROHRLEITUNGSSYSTEM NEGATIVE EINFLUESSE AUF DIE FUNKTION DER EIN UNKONTROLLIERTES ABSENKEN DES VERTIKALTRIEBES VERHINDERNDEN MECHANISCHEN SPERRE AUSZUSCHLIESSEN, BESTEHT DIE AUFGABE IM SCHAFFEN EINER EINRICHTUNG, DIE EIN ABSENKEN DES VERTIKALTRIEBES AUS EINER FESTGELEGTEN POSITION AUTOMATISCH KOMPENSIERT. ERFINDUNGSGEMAESS WIRD DAS DADURCH ERREICHT, DASS IN DIE KOLBENSEITIGE UND KOLBENSTANGENSEITIGE DRUCKMITTELLEITUNG 14, 15 DER KOLBEN-ZYLINDEREINHEIT 5 EIN 5/2-WEGEVENTIL 8 EINGEBUNDEN IST, DAS UEBER EINE VORSTEUERLEITUNG 16 MIT EINEM RELATIV ZU EINER MIT DER KOLBEN-ZYLINDEREINHEIT 5 IN WIRKVERBINDUNG STEHENDEN STEUEREINRICHTUNG 3 BEWEGBAREN 2/2-WEGEVENTIL 1 KORRESPONDIERT.WHILE IT OBJECT OF THE INVENTION IS, FOR PNEUMATIC VERTICAL SHOOT AN INDUSTRIAL ROBOT AT OCCURRING LEAK LOSS AT WORK CYLINDER AND IN THE PIPELINE SYSTEM negative effects on the FUNCTION OF AN UNCONTROLLED LOWERING THE VERTICAL RUNNER preventing MECHANICAL LOCK RULED OUT IS THE TASK IN CREATING A DEVICE HAVING A LOWERING OF VERTICAL RUNNER AUTOMATICALLY COMPENSATED FROM A FIXED POSITION. BY THE INVENTION, IT IS OBTAINED THAT IN THE PISTON-SIDE AND PISTON-SIDED PRESSURE LINKAGE 14, 15 OF THE PISTON CYLINDER UNIT 5 A 5/2-WAY VALVE 8 IS INTEGRATED THROUGH A FORWARDING LINK 16 WITH A RELATIVE TO A PISTON CYLINDER UNIT 5 ACTIVATED CONTROL DEVICE 3 MOVABLE 2/2-WAY VALVE 1 CORRESPONDED.

Description

— 7- 7

Titel der ErfindungTitle of the invention

Druckmittelbetriebene Einrichtung zur automatischen Kompensation von PositionsänderungenPressure medium operated device for automatic compensation of position changes

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung ist vorgesehen zur Anwendung für den Vertikaltrieb eines Industrieroboters, um bei unvorhergesehenen Störungen oder Havarien infolge wirkender Schwerkraft ein unkontrolliertes Absenken des Vertikaltriebes aus der oberen Eridposition zu verhindern.The invention is intended for use in the vertical drive of an industrial robot to prevent uncontrolled lowering of the vertical drive from the upper Eridposition in case of unforeseen disturbances or accidents due to acting gravity.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Bekannt sind aus der Hydraulik Kreisläufe zum Anfahren und Halten einer bestimmten Position / Will, D. und Ströhl, H. "Einführung in die Hydraulik und Pneumatik" VEB Verlag Technik Berlin 1981 /Are known from the hydraulic circuits for starting and holding a certain position / Will, D. and Ströhl, H. "Introduction to hydraulics and pneumatics" VEB Verlag Technik Berlin 1981 /

Das Halten der hydraulisch angetriebenen Baugruppen einer Einrichtung in einer bestimmten Position über einen längeren Zeitraum stellt dabei besondere Anforderungen an den hydraulischen Kreislauf. In vielen Fällen ist diese Forderung nur durch zusätzliche mechan-ische Einrichtungen erfüllbar. Bei bekannten Sperrschaltungen wird die Bewegung des Kolbens durch Sperren der Zufluß- und Abflußleitungen gestoppt und der Kolben annähernd in dieser Position gehalten. 3eim Wirken äußerer Kräfte auf den Kolben wandert dieser aus der vorge-Keeping the hydraulically driven assemblies of a device in a certain position over a long period of time makes special demands on the hydraulic circuit. In many cases, this requirement can only be met by additional mechanical devices. In known blocking circuits, the movement of the piston is stopped by blocking the inflow and outflow lines and the piston is held approximately in this position. When external forces act on the piston, it moves out of the

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gebenen Position aus. Gründe für das Auswandern sindgive up position. Reasons for emigrating are

- Ausströmen von Leckflüssigkeit aus dem eingeschlossenen Flüssigkeitsvolumen;- Outflow of leakage liquid from the enclosed liquid volume;

- Zusamraendrückbarkeit der Flüssigkeit und evtl. eingeschlossener Luft in den Leitungen zwischen den Ventilen und dem Arbeitszylinder sowie im Arbeitszylinder selbst;- Compressibility of the liquid and possibly trapped air in the lines between the valves and the working cylinder and in the cylinder itself;

- Volumenänderungen durch Verformungen ira Leitungssystem.- Volume changes due to deformation ira pipe system.

Das Halten des Kolbens durch die Sperrstellung von standardisierten Wegeventilen mit Kolbenschieber ist nur kurzzeitig möglich, da die Leckverluste im Wegeventil, bedingt durch das Spiel zwischen Kolbenlängsschieber und Steuergehäuse, verhältnismäßig groß ist.The holding of the piston by the blocking position of standardized directional valves with spool is only possible for a short time, since the leakage in the directional control valve, due to the game between piston longitudinal slide and control housing, is relatively large.

Um diesen nachteiligen Einfluß zu vermeiden ist es bekannt, wenn die äußeren Kräfte auf dem Kolben nur aus einer Richtung wirken, in die entgegengesetzte Zylinderleitung des Arbeitszylinders ein entsperrbares Rückschlagventil, dessen Steuerkolben über eine Steuerleitung mit der entgegengesetzten Zylinderleitung verbunden ist, einzubinden. Damit wird erreicht,daß durch den Einsatz von Rückschlagventilen und Arbeitszylindern mit gumraielastischen Dichtungen, so gut wie keine Leckverluste auftreten. Ein ungewolltes Absenken des belasteten Kolbens hängt damit lediglich noch von der Kompressibilität des eingeschlossenen Mediums im Leitungssystem und von den Volumenänderungen der Leitungen ab.To avoid this adverse influence, it is known, when the external forces act on the piston only from one direction, in the opposite cylinder line of the working cylinder a pilot-operated check valve whose control piston is connected via a control line with the opposite cylinder line to integrate. This ensures that through the use of check valves and working cylinders with rubber-elastic seals, virtually no leakage occurs. An unwanted lowering of the loaded piston thus depends only on the compressibility of the enclosed medium in the piping system and on the volume changes of the lines.

Zur Vermeidung dieser Unzulänglichkeiten und um den gültigen Unfallverhütungsvorschriften gerecht zu werden, ist im Pressenbau eine Sicherheitseinrichtung in Gestalt einer hydraulisch betätigten. Verriegelung für den Pressenstößel bekannt / ölhydraulik und pneumatik 16 (1972) 8, S. 347-350/ . Dabei sind ein oder mehrere hydraulisch betriebene Verriegelungszylinder den ölhydraulischen Hilfskreisläufen der Presse zugeordnet. In der oberen Hubendlage ruht der Pressenstößel auf den ausgefahrenen Auflagestücken der Verriegelungskolben. Zur Einleitung des nächsten Preßvorganges muß der Pressenstößel zunächst geringfügig angehoben werden, damit die Verriegelungen unbelastet sind und eingefahren werden können.To avoid these shortcomings and to meet the valid accident prevention regulations, is in press construction a safety device in the form of a hydraulically operated. Locking for the press ram known / oil hydraulic and pneumatic 16 (1972) 8, pp. 347-350 /. In this case, one or more hydraulically operated locking cylinders are assigned to the oil-hydraulic auxiliary circuits of the press. In the upper stroke end position of the press ram rests on the extended bearing pieces of the locking piston. To initiate the next pressing of the press ram must first be raised slightly so that the locks are unloaded and can be retracted.

Es wird also kurz auf Rückzug geschaltet. Die Position des Verriegelungskolbens ist durch Endachalter überwacht.It is therefore switched briefly to withdrawal. The position of the locking piston is monitored by the end axle.

Bekannt ist auch eine technische Lösung, nach der ein pneumatischer Vertikaltrieb eines Industrieroboters beim Erreichen seiner durch Festanschlag begrenzten oberen Endlage mechanisch gegen eine ungewollte Abwärtsbewegung verriegelt wird. Zur Einleitung der Abwärtsbewegung des Vertikaltriebes wird der kolbenstangenseitige Zylinderraum des für die Vertikalbewegung verantwortlichen Arbeitszylinders beaufschlagt und nachfolgend erfolgt durch ein geeignetes Bauelement die Entsicherung der mechanischen Sperre. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß der kolbenseitige Zylinderraum des für die Vertikalbewegung verantwortlichen Arbeitszylinders in der oberen Endlage ständig unter Druck gehalten oder kurzzeitig druckbeaufschlagt werden muß, damit die mechanische Sperre entlastet wird und bei entsprechendem Befehl entsichert werden kann. Das bedeutet aber gleichzeitig, daß vor der Abwärtsbewegung cies Vertikaltriebes der ko'lbenseitige Zylinderraum des für die Vertikalbewegung verantwortlichen Arbeitszylinders nicht entlüftet bzw. teilentlüftet werden kann und somit ein hoher Staudruck in der Äbluftssite ISeide'r Abwärtsbewegung entsteht, was zur Verringerung der Verfahrgeschwindigkeit des Vertikaltriebes führt. Damit ist der Einsatz eines Wegeventils mit drei Schaltstellungen als Hauptsteuerventil für den Vertikaltrieb, bei dem vorzugsweise in der Mittelstellung des Wegeventils alle Leitungsn abgesperrt sind, nicht möglich. Dadurch ist ein Anhalten des Vertikaltriebes in beliebigen Zwischsnpositionen, beispielsweise bei Einrichten des Industrieroboters ausgeschlossen.Also known is a technical solution according to which a pneumatic vertical drive of an industrial robot is mechanically locked upon reaching its limited by fixed stop upper end position against unwanted downward movement. To initiate the downward movement of the vertical drive of the piston rod-side cylinder chamber of the responsible for the vertical movement working cylinder is applied and subsequently carried out by a suitable device, the release of the mechanical lock. The disadvantage of this solution is that the piston-side cylinder chamber of the responsible for the vertical movement working cylinder in the upper end position must be kept under constant pressure or pressurized for a short time, so that the mechanical lock is relieved and can be unlocked with the appropriate command. However, this means at the same time that before the downward movement cies vertical drive the ko'lbenseitige cylinder space of the responsible for the vertical movement working cylinder can not be vented or partially vented and thus a high dynamic pressure in Äbluftssite ISeide'r downward movement, resulting in reducing the travel speed of the vertical drive leads. Thus, the use of a directional control valve with three switch positions as the main control valve for the vertical drive, in which preferably all lines are shut off in the middle position of the directional control valve, not possible. As a result, stopping the vertical drive is excluded in any Zwiessnpositionen, for example when setting up the industrial robot.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei Gewährleistung der technischen Sicherheit für den pneumatischen Vertikaltrieb eines Industrieroboters gleichzeitig ein Teilentlüften des kolben- bzw. aufwärtsseitigen Zylinderraumes das für die Vertikalbewegung verantwortlichen Arbeitszylinders auf einemThe aim of the invention is, while ensuring the technical safety of the pneumatic vertical drive of an industrial robot at the same time a partial bleeding of the piston or upstream cylinder space responsible for the vertical movement of the working cylinder on a

gewünschten Haltedruck zu ermöglichen und bei auftretenden Leckverlusten am Arbeitszylinder sowie im Rohrleitungssystem negative Einflüsse auf die Funktion der mechanischen Sperre auszuschließen,to allow desired holding pressure and to exclude negative influences on the function of the mechanical lock in case of leakage occurring at the working cylinder and in the piping system,

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckmittelbetriebene Einrichtung zur automatischen Kompensation von Positionsänderungen für einen mit einem pneumatisch gesteuerten Vertikaltrieb ausgerüsteten Industrieroboter zu entwikkeln, die insbesondere ein unkontrolliertes Absenken des Vertikaltriebes > unabhängig vom Bewegungszustand anderer Antriebe des Industrieroboters, ausschließt.The invention has for its object to develop a fluid-operated device for automatic compensation of changes in position for a equipped with a pneumatically controlled vertical drive industrial robot, in particular an uncontrolled lowering of the vertical drive> independent of the state of motion of other drives of the industrial robot excludes.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daS in die kolbenseitige und kolbenstangenseitige Druckmittelleitung der eine Last tragenden Kolben-Zylindereinheit ein 5/2-Wegeventil eingebunden ist, das über eine Vorsteuerleitung mit einem relativ zu einer mit der Kolben-Zylindereinheit in Wirkverbindung stehenden Steuereinrichtung bewegbaren 2/2-Wegeventil korrespondiert. Die Steuereinrichtung ist dabei eine aus einer mit Anlauf schrägen und einer vertikal verlaufenden Nut mit Endbegrenzung versehenen Nockenplatte, Um eine aus der ungewollten Abwärtsbewegung des Kolbens bzw, des Zylinders der Kolben-Zylindereinheit resultierenden Belastung der mechanischen Sperre zu verhindern, ist die Endbegrenzung der Nut unterhalb des die Schaltfunktion des 2/2-VVegeventils auslösenden Nocken der Nockenplatte angeordnet. _: According to the invention, this object is achieved in that in the piston-side and piston rod side pressure medium line of a load-bearing piston-cylinder unit is a 5/2-way valve is integrated, which via a pilot line with a relative to a standing with the piston-cylinder unit operatively connected control device. 2 / 2-way valve corresponds. In this case, the control device is a cam plate which is provided with a stop and a vertically extending groove with end limitation. In order to prevent a load of the mechanical lock resulting from the unwanted downward movement of the piston or the cylinder of the piston-cylinder unit, the end limit of the groove is below arranged the switching function of the 2/2-VVegeventils triggering cam of the cam plate. _:

.Ausführungsbeispiel.Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werdenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment

Es zeigen Show it

Fig'. 1: die mechanische Sperre im Zusammenwirken mit der Steuereinrichtung und dem Vorsteuerventil in der DraufsichtFig '. 1: the mechanical lock in cooperation with the control device and the pilot valve in plan view

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Fig. 2: die mechanische Sperre im Zusammenwirken mit der Steuereinrichtung und dem Vorsteuerventil in der SeitenansichtFig. 2: the mechanical lock in cooperation with the control device and the pilot valve in the side view

Fig. 3: den Funktionsschaltplan der druckmittelbetriebenen. EinrichtungFig. 3: the functional diagram of the fluid-operated. Facility

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das Wegeventil 1 mechanisch mit dem Zugbolzen 2 der mechanischen Sperre verbunden. Dadurch wird das Wegeventil 1 bei Entsperrung des Vertikaltriebes - Fig. 3 - von einer Steuereinrichtung 3 weggezogen und es kann bei anschließender Abwärtsbewegung des Vertikaltriebes keine Schaltfunktion mehr ausführen. Entsprechend des Funktionsschaltplanes in Fig. 3 wird die mechanische Sperre bei Beaufschlagung des kolbenstangenseitigen Zylinderraumes 4 der für die Vertikalbewegüng Verantwortlichen Kolben-Zylindereinheit 5 durch den Arbeitszylinder 6 entriegelt. Dabei wird gleichzeitig Wegeventil 1 in eine Totstellung gebracht. Die Abwärtsbewegung des Vertikaltriebes kann jetzt ungehindert erfolgen. Der beschriebene Fall ist der Idealzustand und entspricht dem störungsfreien Betrieb. Es ist aber auch möglich, daß zum Beispiel nach längerer Standzeit des Industrieroboters in Wartestellung sich der Vertikaltrieb infolge Leckage an der Kolben-Zylindereinheit 5 bzw. am Druckleitungssystem aus der oberen Endlage absenkt und von der Steuereinrichtung 3 und dem Zugbolzen 2 gehalten wird. Dadurch befindet sich das Wegeventil 1 in Schaltstellung "b". Beim Schalten des Wegeventils 7 von Schaltstellung "a" zu "b^M kann die Sperre durch den Arbeitszylinder 6 nicht entriegelt werden, da der auf der Steuereinrichtung 3 aufliegende Vertikaltrieb eine Bewegung des Zugbolzens 2 verhindert. Da sich das Wegeventil I jedoch in Schaltstellung "b" befindet, kann das Wegeventil 8 angesteuert und in Schaltstsllung "a" umgeschaltet werden, wobei der kolbenseitige Zylinderrautn 9 der Kolben-Zylindereinheit 5 mit Druck beaufschlagt wird und den Zugbolzen 2 der mechanischen Sperre folglich entlastet und daraufhin die Sperre entriegelt wird.As can be seen from Fig. 1, the directional control valve 1 is mechanically connected to the draw bolt 2 of the mechanical lock. As a result, when the vertical drive is unlocked, the directional control valve 1 - FIG. 3 - is pulled away by a control device 3, and it can no longer perform any switching function during subsequent downward movement of the vertical drive. According to the functional circuit diagram in Fig. 3, the mechanical lock is unlocked upon actuation of the piston rod-side cylinder chamber 4 of responsible for Vertikalbewegüng piston-cylinder unit 5 by the working cylinder 6. At the same time directional control valve 1 is brought into a dead position. The downward movement of the vertical drive can now take place unhindered. The case described is the ideal condition and corresponds to trouble-free operation. But it is also possible that, for example, after a long service life of the industrial robot in the waiting position, the vertical drive due to leakage at the piston-cylinder unit 5 and the pressure line system from the upper end position lowered and held by the control device 3 and the tension bolt 2. As a result, the directional control valve 1 is in switch position "b". When switching the directional control valve 7 from switching position "a" to "b ^M , the lock can not be unlocked by the working cylinder 6, since the vertical drive resting on the control device 3 prevents movement of the tension bolt 2. However, since the directional control valve I is in the switching position" b ", the directional control valve 8 can be controlled and switched to Schaltstsllung" a ", wherein the piston-side Zylinderrautn 9 of the piston-cylinder unit 5 is pressurized and thus relieves the tension bolt 2 of the mechanical lock and then the lock is unlocked.

Infolgedessen erfolgt die Umschaltung des Wegeventils 1 von Schaltstellung "b" zu "a". Durch das abfallende Steuersignal am Wegeventil S schaltet dieses Ventil auf "b" zurück, wodurch eine anschließende Abwärtsbewegung des Vertikaltriebes bzw. der Kolben—Zylindereinheit 5 ermöglicht ist. Durch eine entsprechende Gestaltung der Steuereinrichtung 3 ist gewährleistet, daß das Wegeventil 1 von Schaltstellung "a" zu "b" und folglich das Wegeventil 8 bei anliegendem Druck von Schaltstellung "b" zu "a" geschaltet wird bevor der Zugbolzen 2 das Ende der Nut 10 in der Steuereinrichtung .3 erreicht hat.As a result, the switching of the directional control valve 1 from switching position "b" to "a" takes place. Due to the falling control signal at the directional control valve S, this valve switches back to "b", whereby a subsequent downward movement of the vertical drive or the piston-cylinder unit 5 is made possible. By an appropriate design of the control device 3 ensures that the directional control valve 1 is switched from switch position "a" to "b" and consequently the directional control valve 8 at applied pressure of switching position "b" to "a" before the tension bolt 2, the end of the groove 10 has reached in the controller .3.

Die im Gehäuse 11 angeordnete Feder 12 bringt den Zugbolzen stets wieder in seine Ausgangslage zurück, sobald der Arbeitszylinder 6 nicht mehr mit Druckbeaufschlagt wird. Das Einrasten des Zugbolzens 2 in die Nut 10 bei der Auf vvä rtsbewegung des Vertikaltriebes ermöglicht eine Anlaufschräge 13 an der Steuereinrichtung 3.The arranged in the housing 11 spring 12 brings the tension bolt always back to its original position as soon as the working cylinder 6 is no longer pressurized. The engagement of the tension bolt 2 in the groove 10 in the vvä rtsbewegung of the vertical drive allows a run-on slope 13 on the control device. 3

Claims

- 7 claims for invention:

1. Pressure medium-operated device for automatically compensating the piston or cylinder lowering of a load-bearing piston-cylinder unit from a predetermined position, in particular the vertical drive of an industrial robot, wherein safety arrangements in the form of a mechanical barrier with switching and control elements for pressure medium prevent downward movement of the vertical drive, characterized in that in the piston-side and piston rod side pressure medium line (14, 15) of the piston-cylinder unit (5) a 5/2-way valve (8) is integrated, which via a pilot line (16) with a relative to a piston with the piston Cylinder unit (5) operatively connected control device (3)''we'we'gbäVen 2/2-We'g "eventil (1) Corres- pondiert.

2. Pressure-medium-operated device according to item 1, characterized in that the control device (3.) is preferably a cam plate provided with run-on slopes (13) and a vertically extending groove (10) with end limit.

3. pressure medium operated device according to item 2, characterized in that the end limit of the groove (10) below the switching function for the 2/2-way valve (1) triggering cam (17) is arranged.

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