DD238090A1

DD238090A1 - Steuerung fuer pneumatischen linearantrieb

Info

Publication number: DD238090A1
Application number: DD27707785A
Authority: DD
Inventors: Eckhard Friedrich; Horst Karpowsky
Original assignee: Pruef Und Versuchsbetrieb Char
Priority date: 1985-06-06
Filing date: 1985-06-06
Publication date: 1986-08-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuerung fuer pneumatische Linearantriebe, mit der zwei Geschwindigkeiten sowie mindestens ein Haltepunkt zwischen den Endlagen realisierbar werden. Der pneumatische Linearantrieb (1) wird mit einem hydraulischen Arbeitszylinder (2) gekoppelt, der mit Fluessigkeit gefuellt ist. Der hydrauliche Arbeitszylinder (2) ist ueber ein Wegeventil (6) mit einem Drosselventil (7) und einem Drosselrueckschlagventil (8) sowie einem Ausgleichsbehaelter (9) verbunden. Je nach Stellung des Wegeventils (6) wird der Fluessigkeitsstrom durch das entsprechende Drosselventil (7) oder Drosselrueckschlagventil (8) wirksam gedaempft bzw. durch das Wegeventil (6) blockiert. Die Erfindung ist in der Robotertechnik zur Steuerung pneumatisch angetriebener Achsen anwendbar sowie ueberall dort, wo eine Steuerung pneumatischer Linearantriebe erforderlich ist. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für pneumatische Linearantriebe unter Verwendung einer Hydraulikbaugruppe. Durch die Erfindung können pneumatische Linearantriebe in jeder Bewegungsrichtung mit zwei Geschwindigkeiten unabhängig von der Belastung betrieben werden, sowie jeder Punkt zwischen den Endlagen als definierter Haltepunkt angefahren werden. Die Erfindung wird vorwiegend in der Robotertechnik angewendet, weil dort eine genaue Positionierung sowie gleichförmige Bewegung des Greifers bzw. Werkzeuges erwünscht ist. Ferner ist die Erfindung überall dort einsetzbar, wo eine lastunabhängige Steuerung pneumatischer Linearantriebe ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Vorrichtung zur Steuerung pneumatischer Linearantriebe sind bereits in der Praxis bekannt. Die einfachste Form stellt die Drosselung der in den pneumatischen Linearantrieb eintretenden Druckluft dar. Diese Art der Steuerung weist jedoch erhebliche Nachteile auf. Da Luft kompressibel ist, kommt es bei starker Drosselung zu dem sogenannten Stick-Slip-Effekt, ebenso zum vergrößerten Einsatz der Bewegung bei Überwindung größerer Kräfte. Beweg'.'*igsvorgänge mit stark wechselnden Belastungen sind hiermit nicht zu steuern.

Der nach DE 2440635 beschriebene hydropneumatische Antrieb stellt einen steuerbaren pneumatischen Antrieb dar. Nachteilig ist jedoch, daß in beiden Bewegungsrichtungen jeweils nur eine Verfahrensgeschwindigkeit möglich ist. Die Ansteuerung erfolgt mechanisch mit einer Reguliernadel. Ein definierter Haltepunkt zwischen den Endlagen ist nicht möglich. Nach DD 130068 ist eine Geschwindigkeitsregelung durch zwei Regelölkreisläufe möglich, wobei die beschriebene Erfindung als Drosselvorrichtung in eine Hydraulikanlage eingeführt wird. Es besteht zwar die Möglichkeit der stufenlosen Geschwindigkeitsregelung, wobei allerdings der Antrieb der nach DD 130068 beschriebenen Steuervorrichtung nur mechanisch möglich ist, eine Ansteuerung durch elektronische Sensoren, wie sie in der Robotertechnik angewendet werden, ist nicht möglich.

Weiterhin ist von Nachteil, daß nur ein begrenztes Programm von Drosselöffnungen vorgesehen ist. Das bedeutet, daß die Größe der jeweils erforderlichen Geschwindigkeiten sowie die über den Arbeitsweg aufgeteilten Geschwingkeitsbereiche nur in den entsprechenden Programmen vorhanden, aber nicht frei wählbar sind. Dies ist jedoch für Anwendungsfälle in der Robotertechnik unerläßlich. Ferner ist in der nach DD 130068 beschriebenen Erfindung kein fixierter Haltepunkt eines Arbeitszylinders möglich, allein dadurch ist ein Einsatz im bereits genannten Anwendungsgebiet nicht denkbar.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, pneumatische Linearantriebe so zu steuern, daß in jeder Bewegungsrichtung zwei gleichförmige Geschwindigkeiten wirksam werden und mindestens ein beliebiger Haltepunkt zwischen den Endlagen fixiert werden kann, wobei die Signalisierung entsprechender Punkte über elektronische Sensoren erfolgt, so daß Eil- und Schleichgeschwindigkeiten für Positioniervorgänge sowie eine Positionierung selbst zum Beispiel bei Robotern möglich werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischen Linearantrieb mit einem doppeltwirkenden Arbeitszylinder mechanisch so zu koppeln, daß der hydraulische Arbeitszylinder über den gesamten Verfahrensbereich des pneumatischen Linearantriebes wirksam bleibt. Der hydraulische Arbeitszylinder ist mit Flüssigkeit gefüllt sowie an ein Wegeventil angeschlossen. Das Wegeventil ist wiederum mit einem Drosselventil, einem Drosselrückschlagventil sowie einem Ausgleichsbehälter verbunden. Stellung „0" des Wegeventils entspricht dem Halides pneumatischen Linearantriebes. Das Wegeventil hat keinen Durchgang, die Flüssigkeit blockiert jede Bewegung.

Stellung „1" des Wegeventils entspricht beim Einfahren des pneumatischen Linearantriebes dessen Eilgeschwindigkeit. Der Kolben des hydraulischen Arbeitszylinders verdrängt die Flüssigkeit durch das Wegeventil, das Drosselventil und das Drosselrückschlagventil, wobei in dieser Flußrichtung die Flüssigkeit über das eingebaute Rückschlagventil fließt und die Drossel unwirksam wird, und zurück zum Wegeventil und zum hydraulischen Arbeitszylinder. Die Geschwindigkeit des pneumatischen Linearantriebes wird durch das Drosselventil bestimmt.

Stellung „2" des Wegeventils entspricht beim Einfahren des pneumatischen Linearantriebes dessen Schleichgeschwindigkeit.

Die Flüssigkeit nimmt dabei den Weg über das Wegeventil, Drosselrückschlagventil, Drosselventil und Wegeventil zurück zum hydraulischen Arbeitszylinder. Die Drosselwirkung des Drosselrückschlagventils muß jedoch größer sein als die des Drosselventils.

Beim Ausfahren des pneumatischen Linearantriebes sind zur Realisierung der Eil- bzw. Schleichgeschwindigkeit die Stellungen „1" und „2" des Wegeventils entsprechend zu vertauschen.

An die Verbindungsleitung zwischen dem Drosselventil und dem Drosselrückschlagventil ist ein Ausgleichsbehälter angeschlossen. Die im hydraulischen Arbeitszylinder befindliche Flüssigkeitsmenge unterscheidet sich in dessen eingefahrenen und ausgefahrenen Zustand um den Betrag des Volumens der eingefahrenen Kolbenstange. Der Ausgleichsbehälter nimmt entsprechendes Volumen während des Verfahrens des pneumatischen Linearantriebes auf bzw. gibt es wieder ab.

Ausführungsbeispiel

Die Erfidung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist der pneumatische Linearantrieb 1 mit dem hydraulischen Arbeitszylinder 2 über die Verbindungsschiene 5 mechanisch gekoppelt. Der Kolben 3 des hydraulischen Arbeitszylinders 2 wird über die Kolbenstange 4 und die Verbindungsschiene 5 vom pneumatischen Linearantrieb 1 betätigt. Der hydraulische Arbeitszylinder 2 ist an ein Wegeventil 6 angeschlossen, was wiederum mit dem Drosselventil 7 und dem Drosselrückschlagventil 8 verbunden ist. An die Verbindungsleitung zwischen Drosselventil 7 und Drosselrückschlagventil 8 ist der Ausgleichsbehälter 9 angeschlossen.

Beim Einfahren des pneumatischen Linearantriebes 1 erfolgt ein Verfahren des Kolbens 3 im hydraulischen Arbeitszylinder 2.

Damit wird die darin befindliche Flüssigkeit verdrängt bzw. angesaugt. In Stellung „0" des Wegeventils 6 ist das jedoch nicht möglich, der pneumatische Linearantrieb 1 wird blockiert.

In Stellung „1" des Wegeventils 6 wird die Flüssigkeit durch das Wegeventil 6, das Drosselventil 7, das Drosselrückschlagventil 8, wobei die Flüssigkeit in dieser Flußrichtung über das eingebaute Rückschlagventil fließt und die Drossel wirkungslos macht, und zurück zum Wegeventil 6 und zum hydraulischen Arbeitszylinder 2 gepumpt.

Da die Volumina im hydraulischen Arbeitszylinder 2 im ein- und ausgefahrenen Zustand sich um den Betrag des Volumens der eingefahrenen Kolbenstange 4 unterscheiden, nimmt der Ausgleichsbehälter 9 diese Flüssigkeitsmenge auf bzw. gibt sie wieder

In Stellung „2" des Wegeventils 6 fließt die Flüssigkeit durch das Drosselrückschlagventil 8, das Drosselventil 7 und das Wegeventil 6 zurück zum hydraulischen Arbeitszylinder 2. Die Drosselwirkung des Drosselrückschlagventils 8 muß größer sein als die des Drosselventils 7.

Durch das Drosselventil 7 wird die Eilgeschwindigkeit und durch das Drosselrückschlagventil 8 die Schleichgeschwindigkeit des pneumatischen Linearantriebes 1 bestimmt. Beim Ausfahren des pneumatischen Linearantriebes 1 entspricht Stellung „2" des Wdegeventils 6 der Eilgeschwindigkeit und Stellung „1" der Schleichgeschwindigkeit.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Steuerung für pneumatische Linearantriebe unter Verwendung an sich bekannter hydraulischer und pneumatischer Baugruppen, dadurch gekennzeichnet, daß ein pneumatischer Linearantrieb (1) mit einem hydraulischen Arbeitszylinder (2) mechanisch gekoppelt und an ein Wegeventil (6) angeschlossen ist, das ebenfalls mit einem Drosselventil (7), einem Ausgleichsbehälter (9) und einem Drosselrückschlagventil (8) verbunden ist.
2. Steuerung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Linearantrieb (1) mit dem hydraulischen Arbeitszylinder (2) über eine Verbindungsschiene (5) gekoppelt ist und daß der Kolben (3) im hydraulischen Arbeitszylinder (2) über den gesamten Verfahrbereich des pneumatischen Linearantriebes (1) bewegt wird.
3. Steuerung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Arbeitszylinder (2), das Wegeventil (6), das Drosselventil (7), der Ausgleichsbehälter (9) und das Drosselrückschlagventil (8) ein mit Flüssigkeit gefülltes System darstellen.
4. Steuerung nach den Punkten 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend den Stellungen des Wegeventils (6) die Varianten Eilgeschwindigkeit, Schleichgeschwindigkeit bzw. Halt des pneumatischen Linearantriebes möglich sind.
5. Steuerung nach den Punkten 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsbehälter (9) bei Betreiben des pneumatischen Linearantriebes (1) das verdrängungsbedingte Volumen einer Kolbenstange (4) des hydraulischen Arbeitszylinders (2) an Flüssigkeit aufnimmt bzw. abgibt.
6. Steuerung nach den Punkten 1,3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung in beiden Bewegungsrichtungen des pneumatischen Linearantriebes (1) wirksam ist.
7. Steuerung nach den Punkten 1,3,4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die möglichen Geschwindigkeiten separat einstellbar und annähernd konstant sind.