DE102006013433B3

DE102006013433B3 - Steuereinrichtung

Info

Publication number: DE102006013433B3
Application number: DE102006013433A
Authority: DE
Inventors: Thomas Eisele; Leonhard Harter
Original assignee: J Schmalz GmbH
Current assignee: J Schmalz GmbH
Priority date: 2005-05-03
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2026-03-15
Also published as: DE502006004067D1; DE102005021149B3; ATE434579T1; CN101171193B; CN101171193A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für einen Sauggreifer mit einem Eingang für Arbeitsdruckluft für einen Ejektor, einem Eingang für Steuerdruckluft für ein Steuerventil, einem Sauganschluss, an welchen der Sauggreifer und der Ejektor angeschlossen sind, wobei das Steuerventil einen zwischen einer Ruhelage und einer Arbeitslage verschiebbaren Kolben aufweist, der mittels Beaufschlagung einer Rückstellkraft an einer Stirnseite in seiner Ruhelage gehalten wird und in der Ruhelage über einen Flächenabschnitt an seiner anderen Stirnseite von der Arbeitsdruckluft entgegen der Rückstellkraft beaufschlagt wird und eine Ringfläche aufweist, an welcher die Steuerdruckluft angreift, wobei die Steuerdruckluft die Ringfläche entgegen der Rückstellkraft beaufschlagt, und wobei die Kraft der Arbeitsdruckluft auf den Flächenabschnitt kleiner ist als die Rückstellkraft und die Summe der Kräfte der Steuerdruckluft auf die Ringfläche und die Kraft der Arbeitsdruckluft auf den Flächenabschnitt größer ist als die Rückstellkraft und dabei das Steuerventil von der Ruhelage in die Arbeitslage verlagert wird und dabei den Eingang für Arbeitsdruckluft mit dem Ejektor verbindet und wobei vom Eingang eine Leitung abzweigt, die an die eine Stirnseite eines zweiten Kolbens führt, der in seiner Ruhelage den Ausgang des Ejektors frei gibt und in seiner Arbeitslage den Ausgang verschließt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für wenigstens einen Sauggreifer nach einem der Ansprüche gemäß der DE 10 2005 021 149 .
Mit einem derartigen Sauggreifer können Gegenstände mittels Unterdruck festgehalten werden, so dass diese angehoben und an einen anderen Ort verbracht werden können. Bei dieser Steuereinrichtung bedarf es eines separaten Anschlusses für Druckluft, um die Funktion "Abblasen" zu realisieren. Bei dieser Funktion wird der Sauggreifer mit Druckluft beaufschlagt, so dass zum einen der Unterdruck schnell abgebaut wird, zum anderen das Lösen des angesaugten Werkstücks vom Sauggreifer unterstützt wird. Auf diese Weise, kann der Sauggreifer, nachdem das Werkstück abgelegt worden ist, sehr schnell vom Werkstück entfernt werden.
Der Erfindung liegt ausgehend von der DE 10 2005 021 149 die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung bereit zu stellen, die einfacher aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird mit einer Steuereinrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Durch kurzzeitiges Schalten des Pilotventils wird der Steuerventilkolben verfahren und der Ejektor in Betrieb gesetzt. Das Pilotventil kann anschließend sofort wieder deaktiviert werden, da der Steuerventilkolben in seiner Arbeitsstellung gehalten wird und der Ejektor weiter betrieben wird. Über die abgezweigte Leitung wird der zweite Kolben kurzzeitig aktiviert, nimmt aber sofort wieder seine Ausgangs- oder Ruhestellung ein, da das Pilotventil unmittelbar nach dessen Aktivierung gleich wieder deaktiviert wird der Druck in der abgezweigten Leitung abgebaut wird. Soll nun das Werkstück abgeworfen werden, wird das Pilotventil erneut aktiviert, wodurch der zweite Kolben verschoben wird und den Auslass des Ejektors versperrt. Der Ejektor bläst dann über seinen Sauganschluss ab, wodurch der Sauggreifer mit Druckluft beaufschlagt wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein weiteres Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigen:
1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Steuereinrichtung mit in Ruhelage sich befindendem Steuerventilkolben;
2 den Schnitt gemäß 1 mit in Arbeitslage sich befindendem Steuerventilkolben; und
3 einen Schaltplan der Steuereinrichtung mit Sauggreifer und Arbeitszylinder.
In den 1 und 2 ist mit dem Bezugszeichen 10 ein Ventilbock dargestellt, der als massives Bauteil ausgebildet ist. Dieser Ventilblock 10 besitzt einen Eingang 12 für Arbeitsdruckluft, welcher als Querbohrung ausgebildet ist, sowie einen Eingang 14 für ein Arbeitsfluid, der ebenfalls als Querbohrung ausgeführt ist. Diese Querbohrungen besitzen den Vorteil, dass mehrere Ventilblöcke 10 in Blickrichtung gemäß 1 hintereinander gesetzt werden können, so dass die Eingänge 12 und 14 zueinander fluchten, so dass alle Ventilblöcke 10 gemeinsam mit Arbeitsdruckluft und Arbeitsfluid versorgt werden können. Außerdem ist erkennbar, dass auf den Ventilblock 10 ein Pilotventil 16 aufgesetzt ist, mit welchem ein Eingang 18 für Steuerdruckluft geöffnet beziehungsweise verschlossen wird. Diese Bauteile besitzen alle die gleiche Breite (Abmessung in Blickrichtung gesehen).
Der Eingang 18 besitzt eine Verbindung 20 zum Eingang 12, so dass die Steuerdruckluft von der Arbeitsdruckluft abgezweigt werden kann. Dieses Pilotventil 16 wird elektrisch von einer Maschinensteuerung (nicht dargestellt) angesteuert und dadurch ein Sauggreifer 22 (3) gezielt aktiviert beziehungsweise deaktiviert. Der Ventilblock 10 besitzt außerdem einen Sauganschluss 24 für den Sauggreifer 22 sowie einen Ausgang 26, an welchen ein Arbeitszylinder 28 (3) angeschlossen ist.
Innerhalb des Ventilblocks 10 ist ein Steuerventilkolben 30 horizontal verschieblich gelagert, wobei der Steuerventilkolben 30 in der 1 in seiner Ruhelage dargestellt ist. Der Steuerventilkolben 30 ist Teil eines Steuerventils 32, mit welchem die Zufuhr von Arbeitsdruckluft an einen Ejektor 34 sowie die Verbindung des Eingangs 14 mit dem Ausgang 26 für das Arbeitsfluid gesteuert wird.
Die Funktion des Ventilblocks 10 wird nachfolgend näher erläutert. Liegt am Eingang 12 Arbeitsdruckluft an, so wird diese über einen Bypass 36 einem Stopfen 38 zugeleitet, und von dort über einen zentralen Kanal 40 dem Steuerventilkolben 30 zugeführt. Da die Stirnfläche 42 des Steuerventilkolbens 30 an einer Dichtung 44, welche vom Stopfen 38 gehalten wird, anliegt, wird die Stirnfläche 42 von dieser Dichtung 44 in einen Flächenabschnitt 46 und eine Ringfläche 48 aufgeteilt. In der in der 1 dargestellten Position des Steuerventilkolbens 30 liegt die Arbeitsdruckluft lediglich am Flächenabschnitt 46 der Stirnfläche 42 an. Der Steuerventilkolben 30 verbleibt jedoch in der in der 1 gezeigten Ruhelage, da er an seiner gegenüberliegenden Seite von einer Druckfeder 50 abgestützt wird und die Rückstellkraft der Druckfeder 50 größer ist als die am Flächenabschnitt 46 wirkende Kraft der Arbeitsdruckluft.
Wird durch Ansteuerung des Pilotventils 16 der Eingang 12 über die Verbindung 20 mit dem Eingang 18 verbunden, dann wird ein Teil der Arbeitsdruckluft als Steuerdruckluft über einen Kanal 52 der Ringfläche 48 zugeführt, so dass der Gesamtdruck auf die Stirnfläche 42 durch den an der Ringfläche 48 wirkenden Druck der Steuerdruckluft erhöht wird. Die Summe der beiden Drücke aus Arbeitsdruckluft und Steuerdruckluft am Flächenabschnitt 46 und der Ringfläche 48 ist höher als die Rückstellkraft der Druckfeder 50, so dass der Steuerventilkolben 30 in die in der 2 dargestellte Arbeitslage verschoben wird. In dieser Position des Steuerventilkolbens 30 strömt über eine Verbindung 54 dem Ejektor 34 sowohl Steuerdruckluft als auch Arbeitsdruckluft zu, der daraufhin Luft am Sauganschluss 24 ansaugt und am Sauggreifer 22 einen Unterdruck erzeugt. Die aus dem Ejektor 34 austretende Luft wird über einen Abluftkanal 56 aus dem Ventilblock 10 abgeführt.
Mit dem Verschieben des Steuerventilkolbens 30 wird aber auch eine vom Steuerventilkolben radial abragende Dichtlippe 58 von einem Dichtsitz 60 abgehoben, und dadurch der Eingang 14 über einen Kanal 62 mit dem Ausgang 26 für Arbeitsfluid verbunden. Dies hat zur Folge, dass mit dem Abheben des Steuerventilkolbens 30 aus der in der 1 dargestellten Ruhelage in die in der 2 dargestellte Arbeitslage Arbeitsfluid einem Druckraum 64 des Arbeitszylinders 28 (3) zugeführt wird, so dass der Sauggreifer 22 ausgefahren wird. Der Steuerventilkolben 30 liegt in seiner Arbeitslage über Sitzdichtungen 65 an einem Konus 67 des Ventilblocks 10 an. Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Sauganschluss 24 bzw. der Kanal 62 mit Drucksensoren verbunden ist bzw. sind, die eine Überwachungsfunktion übernehmen und entsprechende Signale an eine Steuerung weitergeben.
Sollte nun zum Beispiel durch Stromausfall oder eine Störung das Pilotventil 16 nicht mehr angesteuert werden und die Verbindung 20 zwischen dem Eingang 12 und dem Eingang 18 trennen, so dass die Steuerdruckluft unterbrochen wird, wird der Steuerventilkolben 30 weiterhin in der in der 2 dargestellten Arbeitslage gehalten, da an der gesamten Stirnfläche 42, das heißt sowohl am Flächenabschnitt 46 als auch an der Ringfläche 48, die Arbeitsdruckluft angreift und deshalb der resultierende Druck größer ist als die Rückstellkraft der Druckfeder 50. Sobald der Steuerventilkolben 30 von der Dichtung 44 abgehoben hat, ist es unerheblich, ob an der Stirnfläche 42 die Steuerdruckluft angreift oder nicht. Die Steuerdruckluft wird lediglich für den Abhebevorgang des Steuerventilkolbens 30 von der Dichtung 44 benötigt, jedoch nicht zum Halten des Steuerventilkolbens 30 in der Arbeitsstellung.
Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäße Steuereinrichtung auch bei Stromausfall oder bei einer Störung der Maschinensteuerung Unterdruck erzeugt und den Sauggreifer 22 in der ausgefahrenen Stellung hält, so dass das angesaugte und angehobene Werkstück weiterhin sicher gegriffen bleibt. Das Werkstück fällt also nicht vom Sauggreifer 22 ab.
In den 1 und 2 ist außerdem erkennbar, dass vom Eingang 18 eine Leitung 100 abzweigt, die zu einer Stirnseite 102 eines Kolbens 68 führt. Dieser Kolben 68 ist in einer Bohrung 98 verschieblich gelagert und kann aus der in den 1 und 2 dargestellten Lage nach rechts verschoben werden kann. In dieser verschobenen Position sperrt der Kolben 68 den Abluftkanal 56 ab, indem er diesen überfahrt, so dass der Ejektor 34 durch den Sauganschluss 24 abbläst. Soll der gegriffene Gegenstand vom Sauggreifer 22 gelöst werden, wird der Unterdruck dadurch abgebaut und der Gegenstand oder das Werkstück dadurch abgeworfen, dass über den Sauganschluss 24 nicht mehr angesaugt sondern Druckluft abgeblasen wird, was oben erläutert wurde.
Das bedeutet also, dass zum Abblasen das Pilotventil 16 aktiviert und Drucklust über die Leitung 100 der Stirnseite 102 zugeleitet wird. Zwar wird zum Anfang des Ansaugprozesses, d.h. beim Verschieben des Steuerventilkolbens 30 ebenfalls Druckluft durch die Leitung 100 gefördert, jedoch spielt das keine Rolle, da zum einen das Werkstück noch nicht angesaugt ist, zum anderen das Pilotventil 16 nur kurzzeitig betätigt wird. Das Pilotventil 16 wird nach dem Verschieben des Steuerventilkolbens 30 wieder deaktiviert, da der Steuerventilkolben 30 allein mit der am Eingang 12 anliegenden Arbeitsdruckluft gehalten wird.
Nach dem Abschalten des Pilotventils 16 verhindert ein Rückschlagventil 101 das Überströmen von Arbeitsdruckluft in die Leitung 100. Dieses Rückschlagventil 101 ist in den Eingang 18 zwischen der Abzweigung der Leitung 100 und Auslass zum Flächenabschnitt 48 eingesetzt. Dieses Rückschlagventil 101 schließt in Richtung des Abzweigs der Leitung 100.
Der in der 3 dargestellte Schaltplan zeigt ein Impulsventil 70, über welches die Zufuhr von Arbeitsdruckluft gesteuert wird. Bei geöffnetem Impulsventil 70 liegt die Arbeitsdruckluft über den Bypass 36 und den Flächenabschnitt 46 am Steuerventil 32 an. Sobald das Pilotventil 16 geöffnet wird, liegt zusätzlich zur Arbeitsdruckluft die Steuerdruckluft über den Kanal 18 am Steuerventil 32 an, wodurch der Steuerventilkolben 30 verschoben wird. Danach ist die Verbindung 17 zum Ejektor 34 offen, so dass dieser Luft über den Anschluss 24 ansaugen kann. Gleichzeitig ist der Eingang 14 über den Kanal 62 mit dem Ausgang 26 verbunden. Liegt an der Leitung 100 ein Druck an, wird der Kolben 68 verschoben, so dass der Ejektor 34, wie oben beschrieben, abbläst.
Eine Rückstellung des Arbeitszylinders 26 und Anheben des Sauggreifers 22 erfolgt dadurch, dass über einen Anschluss 74 im anderen Druckraum 72 ein Druck angelegt wird.
Aus der 3 ist außerdem erkennbar, dass das über den Eingang 14 zugeführte Arbeitsfluid auch an der der Druckfeder 50 zugewandten Stirnseite des Steuerventilkolbens 30 angreifen und die Druckfeder 50 unterstützen kann.
Soll der angesaugte Gegenstand abgeworfen werden, wird das Pilotventil 16 erneut betätigt, so dass Druckluft über die vom Eingang 18 vor dem Rückschlagventil 101 abzweigende Leitung 100 zur Stirnseite 102 des Kolbens 68 geführt wird, der den Auslass des Ejektors 34 verschließt, so dass der Ejektor 34 über den Sauganschluss 24 abbläst.

Claims

Steuereinrichtung für wenigstens einen Sauggreifer (22) mit – einem Eingang (12) für Arbeitsdruckluft für einen Ejektor (34), – einem Eingang (18) für Steuerdruckluft für ein Steuerventil (32), – einem Sauganschluss (24), an welchen der Sauggreifer (22) und der Ejektor (34) angeschlossen sind, – wobei das Steuerventil (32) einen zwischen einer Ruhelage und einer Arbeitslage verschiebbaren Steuerventilkolben (30) aufweist, der mittels Beaufschlagung durch eine Rückstellkraft an seiner ersten Stirnseite in seiner Ruhelage gehalten wird und der in der Ruhelage an seiner anderen, zweiten Stirnseite über einen zentralen Flächenabschnitt (46) von der Arbeitsdruckluft und über eine Ringfläche (48) von der Steuerdruckluft entgegen der Rückstellkraft beaufschlagt wird, und wobei die Kraft der Arbeitsdruckluft auf den Flächenabschnitt (46) kleiner ist als die Rückstellkraft und die Summe der Kräfte der Steuerdruckluft auf die Ringfläche (48) und der Arbeitsdruckluft auf den Flächenabschnitt (46) größer ist als die Rückstellkraft und daher bei Anlegen von Steuerdruckluft der Steuerventilkolben (30) von der Ruhelage in die Arbeitslage verlagert wird und dabei den Eingang (12) für Arbeitsdruckluft mit dem Ejektor (34) verbindet, wobei bei in Arbeitslage sich befindendem Steuerventilkolben (30) die Arbeitsdruckluft sowohl am Flächenabschnitt (46) als auch an der Ringfläche (48) angreift, nach Patent Nr. DE 10 2005 021 149 , dadurch gekennzeichnet, dass vom Eingang (18) eine Leitung (100) abzweigt, die an die eine Stirnseite (102) eines Kolbens (68) führt, der in seiner Ruhelage den Ausgang des Ejektors (34) frei gibt und in seiner Arbeitslage den Ausgang verschließt.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (68) mit seiner anderen Stirnseite oder mit seiner Mantelfläche vom Ausgang des Ejektors (34) beaufschlagt wird.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (68) mit seiner Mantelfläche einen Abluftkanal (56) überfährt, wenn er sich in seiner Arbeitslage befindet.
Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Eingang (18) zwischen dem Abzweig der Leitung (100) und dem Auslass zum Flächenabschnitt (48) ein Rückschlagventil (101) befindet.
Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (101) in Richtung des Abzweigs der Leitung (100) schließt.
Steuereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (101) ein Kugelventil ist.