DE10118885C1 - Vakuumerzeuger - Google Patents

Abstract

Vakuumerzeuger mit einer Ejektordüse, welche über eine Druckluftleitung mit einem Druckluftanschluss verbunden ist, und mit einem ersten Ventil zum Öffnen und Schließen der Druckluftleitung, wobei an der Saugleitung des Ejetors ein zweites elektrisches Ventil angeschlossen ist, welches im stromlosen Zustand offen ist und einen pneumatischen Vakuumschalter mit der Saugleitung verbindet, der parallel zum ersten Ventil geschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumerzeuger mit einer Ejektordüse, welche über eine Druckluftleitung mit einem Druckluftanschluss verbunden ist, und mit einem ersten Ventil zum Öffnen und Schließen der Druckluftleitung.

Zur Erzeugung von Unterdruck werden verschiedene Vakuumerzeuger eingesetzt. Im Bereich der Automatisierung werden insbesondere Vakuumerzeuger eingesetzt, die zum Aufbau des Unterdrucks das Venturi-Prinzip verwenden. Diese Vakuumerzeuger werden Ejektoren genannt und benötigen Druckluft, mit welcher der Unterdruck aufgebaut wird. Der Vorteil dieser Vakuumerzeuger besteht darin, dass sie einen kleinen Aufbau haben und den Unterdruck sehr schnell bereitstellen können. Außerdem besitzen sie in der Regel keine bewegliche Teile.

In vielen Einsatzfällen werden diese Ejektoren auch als Kompaktejektoren angeboten, die mit zusätzlichen Ventilen ausgestattet sind, über welche der Unterdruck auf einfache Weise ein- bzw.. ausgeschaltet werden kann. Außerdem können diese Ejektoren noch mit weiteren Elementen bestückt werden, z. B. mit Vakuumsensoren bzw. Vakuumschaltern, die die Höhe des Unterdrucks direkt an der Ejektordüse messen und dann entsprechende Signale an die Steuerung weitergeben, so dass aufgrund der gemessenen Werte wiederum Ventile angesteuert werden können.

So ist es möglich, dass beim Erreichen eines bestimmten Unterdrucks die Steuersignale des Vakuumschalters direkt auf die Ventile wirken und selbsttätig die Ventile gemäß den gewünschten Vorgaben ansteuern. Zum Beispiel werden die Ventile abgeschaltet, wenn ein bestimmter Unterdruck erreicht ist, und erst dann wieder eingeschaltet, wenn dieser Unterdruck unter einen voreingestellten Wert fällt. In diesem Fall spricht man von einem geregelten Ejektor. Diese Ejektoren haben den wesentlichen Vorteil, dass nur dann Druckluft verbraucht wird, wenn tatsächlich ein Unterdruck erzeugt werden muss. Üblicherweise handelt es sich bei den Vakuumschaltern um elektrische Schalter, die wiederum elektrische Signale weitergeben.

Ein gravierender Nachteil bei diesen Ejektoren besteht jedoch darin, dass bei Stromausfall diese Schalt- bzw. Regelfunktion nicht mehr gegeben ist.

Als Lösung wird im Stand der Technik vorgeschlagen, dass die Elektromagnetventile des Ejektors so aufgebaut sind, dass bei Stromausfall an der Ejektordüse stets die Druckluft anliegt, so dass ständig ein Vakuum erzeugt wird. Dies hat den Vorteil, dass eine angesaugte Last nicht abgeworfen wird, jedoch wird ständig Energie verbraucht, ohne dass der Unterdruck permanent benötigt wird.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurden Ejektoren entwickelt, deren Steuerung rein pneumatisch ist, indem der Vakuumschalter als pneumatischer Schalter ausgebildet ist und die elektromagnetischen Ventile durch pneumatisch gesteuerte Ventile ersetzt werden. Dies bedeutet jedoch einen größeren Steuerungsaufwand innerhalb des Ejektors, und die pneumatischen Signale können nicht ohne Umwandlung an eine elektrische Steuerungseinrichtung (z. B. eine SPS) weitergeleitet werden. Außerdem besitzen die pneumatischen Bauteile eine geringere Lebensdauer als elektrisch gesteuerte Bauteile.

Eine Weiterentwicklung sieht vor, dass sowohl elektrische als auch pneumatische Vakuumschalter eingesetzt werden. Im Normalbetrieb übernimmt der elektrische Schalter die Steuer- und Regelfunktion. Der pneumatische Vakuumschalter gewinnt nur dann Bedeutung, wenn im Falle eines Stromausfalles der elektrische Schalter wirkungslos ist. Da die pneumatischen Vakuumschalter zusätzlich zu den elektrischen Vakuumschaltern eingesetzt werden, wird bei jedem Schaltzyklus des elektrischen Schalters gleichzeitig auch ein Schaltzyklus des pneumatischen Schalters ausgelöst. Die Lebensdauer eines derartigen Systems ist somit reduziert auf die Lebensdauer eines rein pneumatischen Systems. Da aufgrund der Bauweise der pneumatischen Vakuumschalter, die eine Vielzahl beweglicher mechanischer Teile und Membranen aufweisen, die Lebensdauer gegenüber derjenigen von elektrischen Schaltern deutlich reduziert ist, sind derartige Vakuumerzeuger zwar unanfällig gegen Stromausfall, jedoch nicht mit einer hohen Betriebsdauer gesegnet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Vakuumerzeuger bereitzustellen, der sowohl eine hohe Betriebssicherheit als auch eine hohe Lebensdauer aufweist.

Diese Aufgabe wird mit einem Vakuumerzeuger der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an der Saugleitung des Ejektors ein zweites elektrisches Ventil angeschlossen ist, welches im stromlosen Zustand offen ist und einen pneumatischen Vakuumschalter mit der Saugleitung verbindet, der parallel zum ersten Ventil geschaltet ist.

Beim erfindungsgemäßen Vakuumerzeuger ist ein zweites elektrisches Ventil vorhanden, welches permanent elektrisch angesteuert wird und dabei seine Schließstellung einnimmt. In dieser Schließstellung unterbricht das zweite elektrische Ventil die Verbindung zwischen der Saugleitung und dem pneumatischen Vakuumschalter, so dass dieser nicht vom Druck in der Saugleitung angesteuert wird. Der pneumatische Vakuumschalter nimmt also seine Ruhelage ein, solange das zweite elektrische Ventil angesteuert wird.

Bei Stromausfall kann das zweite elektrische Ventil nicht mehr angesteuert werden und nimmt seine Ruhelage ein, in welcher es offen ist. In dieser Stellung verbindet das zweite elektrische Ventil die Saugleitung mit dem pneumatischen Vakuumschalter, so dass dieser vom Druck in der Saugleitung beaufschlagt wird. Da der pneumatische Vakuumschalter parallel zum ersten Ventil geschaltet ist, übernimmt dieser die Funktion des ersten Ventils, welches aufgrund des Stromausfalls seine Ruhelage und Geschlossenstellung einnimmt.

Der erfindungsgemäße Vakuumerzeuger kann also im Normalbetrieb über die elektrischen Komponenten angesteuert werden. Bei Stromausfall sind die elektrischen Komponenenten wirkungslos und nehmen ihre Ruhelage ein und die Ansteuerfunktion wird vom pneumatischen Vakuumschalter, der dann mit der Saugleitung verbunden ist, übernommen.

Der erfindungsgemäße Vakuumerzeuger hat den wesentlichen Vorteil, dass dieser auch bei Stromausfall die volle Funktionsfähigkeit beibehält und somit die Ejektordüse entsprechend ansteuert. Die Lebensdauer des Vakuumerzeugers wird dadurch nicht beeinträchtigt, da der pneumatische Vakuumschalter im Normalbetrieb nicht betätigt wird und lediglich bei Stromausfall seine Tätigkeit aufnimmt.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Arbeitspunkt des pneumatischen Vakuumschalters einstellbar ist. Über diesen Arbeitspunkt wird der gewünschte Wert des Unterdrucks eingestellt, an welchem der Vakuumschalter von der Schließ- in die Offenstellung bzw. von der Offen- bzw. in die Schließstellung wechselt. Vorzugsweise sind zwei Arbeitspunkte vorhanden, nämlich ein Arbeitspunkt für den maximalen Unterdruck und ein Arbeitspunkt für den minimalen Unterdruck.

Bei eine Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Ventil und das zweite Ventil über ein ODER-Glied mit an der Ejektordüse vorgesehenen Sperrorganen verbunden sind. Über dieses ODER-Glied können sowohl das erste Ventil als auch der pneumatische Vakuumschalter die Ejektordüse gleichwertig ansteuert.

Vorzugsweise ist ein elektrischer Vakuumschalter zum Erfassen des herrschenden Unterdrucks vorgesehen. Dieser elektrische Vakuumschalter bestimmt die Arbeitspunkte des ersten Ventils, indem er dieses Ventil beim gewünschten maximalen und beim gewünschten minimalen Unterdruck ansteuert. Dieser elektrische Vakuumschalter ist jedoch außer Funktion bei Stromausfall und wird durch den pneumatischen Vakuumschalter ersetzt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Schaltsituationen des erfindungsgemäßen Vakuumerzeugers dargestellt sind.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Vakuumerzeugers;

Fig. 2 ein Schaltbild für den erfindungsgemäßen Vakuumerzeuger in Grundstellung;

Fig. 3 ein Schaltbild für den erfindungsgemäßen Vakuumerzeuger im Normalbetrieb, saugend;

Fig. 4 ein Schaltbild für den erfindungsgemäßen Vakuumerzeuger in Normalbetrieb, Saugfunktion ausgeschaltet;

Fig. 5 ein Schaltbild für den erfindungsgemäßen Vakuumerzeuger in Normalbetrieb beim Abblasen;

Fig. 6 ein Schaltbild für den erfindungsgemäßen Vakuumerzeuger bei Stromausfall, saugend; und

Fig. 7 ein Schaltbild für den erfindungsgemäßen Vakuumerzeuger bei Stromausfall, Saugfunktion ausgeschaltet.

Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungs­ gemäßen, insgesamt mit 10 bezeichneten Vakuumerzeugers, der als Doppelblock ausgebildet ist. Mit 12 ist ein Druckluftanschluss bezeichnet, an welchen das vorhandene Druckluftnetz angeschlossen wird.

Die beiden Sauganschlüsse 14 bilden den Sauggreiferanschluss an den Ejektor 16 mit Ejektordüse 18, wobei an den Sauganschluss 14 ein oder mehrere Sauggreifer 22 (Fig. 2) angeschlossen werden können. Die Druckluft wird über einen Schalldämpfer 20 ins Freie ausgeblasen. Die über die Sauggreifer 22 angesaugte Luft passiert einen Filter 24, bevor sie in die Ejektordüse 18 eintritt.

Zur Ansteuerung der Ejektordüse 18 weist der Vakuumerzeuger 10 ein erstes Ventil 26 auf, welches elektrisch betätigt wird. Mit diesem ersten Ventil 26 wird die Druckluftzufuhr zur Ejektordüse 18 und die Verbindung der Unterdruckleitung gesteuert. Ferner weist der Vakuumerzeuger 10 einen elektrischen Vakuumschalter 28 auf, über welchen das erste Ventil 26 abhängig vom herrschenden Unterdruck in der Saugleitung 40 (Fig. 2) angesteuert wird. Ferner ist ein elektrisch angesteuertes Ventil 30 vorgesehen, über welches die Saugleitung 40 mit der Druckluftleitung 38 (Fig. 2) verbunden wird und welches zum Ablasen angesteuert wird.

Schließlich weist der Vakuumerzeuger 10 noch ein zweites elektrisches Ventil 32 auf, welches sich im Normalbetrieb des Vakuumerzeugers 10 in Geschlossenstellung befindet. Dieses zweite Ventil 32 verbindet einen pneumatischen Vakuumschalter 34 mit der Saugleitung 40 des Sauggreifers 22. Dieser ist zum ersten Ventil 26 parallel geschaltet und über ein ODER-Glied 36 mit der Ejektordüse 16 verbunden.

Die einzelnen Schaltstellungen der Baulelemente ergeben sich aus den nachfolgenden Figuren, wobei Fig. 2 die Grundstellung des Vakuumerzeugers 10 zeigt. In dieser Grundstellung befinden sich das erste Ventil 26, das elektrische Ventil 30, das zweite Ventil 32 und der pneumatische Vakuumschalter 34 in der Ruhelage, wobei das erste Ventil 26 und der pneumatische Vaku­ umschalter 34 die Schließstellung und die Ventile 30 und 32 die Offenstellung einnehmen. In der Druckluftleitung 38 und der Saugleitung 40 der Ejektordüse 18 befinden sich Absperrorgane 42 und 44, die geöffnet sind. Das elektrische Ventil 30 steuert ein drittes Absperrorgan 46 an, welches die Saugleitung 40 mit dem Druckluftanschluss 12 verbindet. Dieses dritte Absperrorgan 46 befindet sich in der Schließstellung. Außerdem befindet sich in dieser Verbindungsleitung 48 eine einstellbare Drossel 50, mit welcher die Druckluftmenge zum Abblasen eingestellt werden kann.

Die Fig. 3 zeigt, das Schaltbild der Fig. 2 bei einge­ schaltetem Vakuumerzeuger 10 im Saugzustand. Der Unterschied dieser Schaltstellung besteht darin, dass an das zweite Ventil 32 Spannung angelegt wird und dieses in die Arbeitstellung überwechselt. Dadurch wird die Verbindung zwischen der Saugleitung 40 und dem pneumatischen Vakuumschalter 34 unterbrochen. Auf diese Weise wird der pneumatische Vakuumschalter 34 nicht mit dem in der Saugleitung 40 herrschenden Unterdruck beaufschlagt. Der pneumatische Vakuumschalter 34 nimmt nach wie vor seine Ruhelage ein.

Ist in der Saugleitung 40 der gewünschte Unterdruck aufgebaut worden, wird dies vom elektrischen Vakuumschalter 28 erkannt, der ein Signal an das erste Ventil 26 abgibt und dieses in die Offenstellung umschaltet. Diese Umschaltung des ersten Ventils 26 bewirkt ein Schließen des Absperrorgans 42 und ein Schließen des Absperrorgans 44, so dass die Ejektordüse 18 vom Druckluftanschluss 12 abgekoppelt und nicht mehr mit der Saug­ leitung 40 verbunden ist. Der Unterdruck in der Saugleitung 40 wird durch ein Rückschlagventil 52 gehalten (Fig. 4).

In der Fig. 5 zeigt das Schaubild den Zustand des Vakuumerzeugers 10 beim Abblasen. Hier werden sowohl das erste Ventil 26 als auch das elektrische Ventil 30 elektrisch betätigt und von ihren Ruhestellungen in die Arbeitsstellungen verlagert. Dabei nimmt das erste Ventil 26 seine Offenstellung und das elektrische Ventil 30 seine Schließstellung ein. Dies bewirkt, dass die beiden Absperrorgane 42 und 44 geschlossen und das Absperrorgan 46 geöffnet wird. Durch das Öffnen des Absperrorgans 46 wird der Druckluftanschluss 12 mit der Saugleitung über die Drossel 50 verbunden und Luft in die Saugleitung 40 eingeblasen, so dass ein vom Sauggreifer 22 angesaugtes Werkstück schnell abgeworfen wird.

Bei Stromausfall, was im Schaubild der Fig. 6 dargestellt ist, sind alle elektrischen Bauteile, nämlich das erste Ventil 26, der elektrische Vakuumschalter 28, das elektrische Ventil und das zweite Ventil 32 stromlos und nehmen ihre Ruhestellung ein. Dabei ist das erste Ventil 26 geschlossen und nehmen das elektrische Ventil 30 und das zweite Ventil 32 ihre Offenstellungen ein. Somit wird die Ejektordüse 18 mit Druckluft beaufschlagt und erzeugt einen Unterdruck in der Saugleitung 40. Dieser Unterdruck wird über das zweite Ventil 32 an den pneumatischen Vakuumschalter 34 weitergeleitet.

Dieser pneumatische Vakuumschalter 34 wird in seiner Ruhelage von einer einstellbaren Feder 54 gehalten. Erreicht der Unterdruck in der Saugleitung 40 einen gewünschten Wert, dann wird der pneumatische Vakuumschalter 34 von der in der Fig. 6 gezeigten Schließstellung in die in der Fig. 7 dargestellte Offenstellung umgeschaltet. Dieser Arbeitspunkt kann über die einstellbare Feder 54 geändert und auf den gewünschten Wert eingestellt werden. In dieser Stellung (Fig. 7) des pneumatischen Vakuumschalters 34 wird das ODER-Glied 36 über den pneumatischen Vakuumschalter 34, der nunmehr seine Offenstellung einnimmt, mit dem Druckluftanschluss 12 verbunden. Dadurch werden die beiden Absperrorgane 42 und 44 geschlossen, so dass an der Ejektordüse 18 keine Druckluft mehr anliegt und auch die Saugleitung 40 mit der Ejektordüse 18 nicht mehr verbunden ist. Der in der Saugleitung 40 herrschende Unterdruck wird über das Rückschlagventil 52 gehalten.

Aus den Fig. 2 bis 7 wird deutlich erkennbar, dass der pneumatische Vakuumschalter 34 lediglich dann betätigt wird, wenn das zweite Ventil 32 stromlos ist, was in der Regel lediglich bei einem Stromausfall der Fall ist. Mit dem pneumatischen Vakuumschalter 34 kann in dieser Notsituation der Vakuumerzeuger 10 nach wie vor problemlos betrieben werden, ohne dass unnötig Druckluft verbraucht wird.

Claims (8)

1. Vakuumerzeuger (10) mit einer Ejektordüse (18), welche über eine Druckluftleitung (38) mit einem Druckluft­ anschluss (12) verbunden ist, und mit einem ersten elektrisch betätigten Ventil (26) zum Öffnen und Schließen der Druckluftleitung (38), dadurch gekennzeich­ net, dass an der Saugleitung (40) des Ejektors (16) ein zweites elektrisches Ventil (32) angeschlossen ist, welches im stromlosen Zustand in seiner Ruhestellung offen ist und einen pneumatischen Vakuumschalter (34) mit der Saugleitung (40) verbindet, der zum Öffnen und Schließen der Druckluftleitung (38) parallel zum ersten Ventil (26) geschaltet ist, und dass das zweite Ventil (32) während des Betriebes betätigt ist und seine Geschlossenstellung einnimmt.

2. Vakuumerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Vakuumschalter (34) in Ruhestellung geschlossen ist.

3. Vakuumerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitspunkt des pneumatischen Vakuumschalters (34) einstellbar ist.

4. Vakuumerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (26) und das zeite Ventil (32) über ein ODER-Glied (36) mit an der Ejektordüse (18) vorgesehenen Sperrorganen (42, 44) verbunden sind.

5. Vakuumerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Vakuumschalter (28) zum Erfassen des herrschenden Unterdrucks in der Saugleitung (40) vorgesehen ist.

6. Vakuumerzeuger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (26) vom Vakuumschalter (28) elektrisch betätigbar ist.

7. Vakuumerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Vakuumschalter (34) bei Stromausfall mit der Saugleitung (40) verbunden ist, so dass die Steuerung der Ejektordüse (18) durch den pneumatischen Vakuumschalter (34) erfolgt.

8. Vakuumerzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Vakuum­ schalter (28) und der pneumatische Vakuumschalter (34) zur Erfassung des Unterdrucks vorgesehen sind, die Erfassung jedoch nicht gleichzeitig durch beide Vakuumschalter erfolgt.