DE102008024338A1 - Electro-pneumatic drive system, has electrically actuatable control valve devices designed different such that switching time of one of valve devices is longer than switching time of another one of valve devices - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein elektro-pneumatisches Antriebssystem, mit mindestens einer pneumatisch betätigbaren Antriebsvorrichtung, die eine zwei Beaufschlagungskammern voneinander abteilende Abtriebseinheit aufweist, die zwei einander entgegengesetzt gerichtete Hubbewegungen zwischen zwei Endlagen ausführen kann, wobei zumindest die eine, erste Hubbewegung dadurch hervorrufbar ist, dass die eine, erste Beaufschlagungskammer mit unter einem Arbeitsdruck stehender Druckluft belüftet wird und zeitverzögert danach die andere, zweite Beaufschlagungskammer mit unter einem bezüglich dem Arbeitsdruck niedrigeren Bremsdruck stehender Druckluft gegenbelüftet wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebssystems.The The invention relates to an electro-pneumatic drive system, with at least one pneumatically actuable drive device, the output unit dividing two admission chambers comprising the two oppositely directed lifting movements can execute between two end positions, at least the one, first lifting movement can be caused by the fact that the one, first admission chamber with standing under a working pressure Compressed air is vented and delayed afterwards the other, second Beaufschlagungskammer with respect to the Working pressure lower brake pressure standing compressed air counter-ventilated becomes. The invention further relates to a method for operating such a drive system.
Ein
solches Antriebssystem mit zugehörigem Betriebsverfahren
ist aus der
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit geringem Aufwand hohe Verfahrgeschwindigkeiten der Abtriebseinheit einer pneumatisch betätigbaren Antriebsvorrichtung zu ermöglichen.The The object of the invention is low travel speeds of the Output unit of a pneumatically actuated drive device to enable.
Diese Aufgabe wird bei einem Antriebssystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zur Steuerung der Belüftung der ersten Beaufschlagungskammer eine elektrisch betätigbare erste Steuerventileinrichtung und zur Steuerung der Gegenbelüftung der zweiten Beaufschlagungskammer eine elektrisch betätigbare zweite Steuerventileinrichtung vorhanden ist, wobei diese beiden Steuerventileinrichtungen derart unterschiedlich ausgebildet sind, dass ab dem gleichzeitigen Anlegen eines elektrischen Umschaltsignals an beide Steuerventileinrichtungen die bis zum Umschalten in eine den Bremsdruck zuführende Gegenbelüftungsstellung verstreichende Umschaltdauer der zweiten Steuerventileinrichtung länger ist als die bis zum Umschalten in eine den Arbeitsdruck zuführende Belüftungsstellung verstreichende Umschaltdauer der ersten Steuerventileinrichtung.These Task is in a drive system of the type mentioned solved that to control the ventilation the first Beaufschlagungskammer an electrically actuated first control valve device and for controlling the counter ventilation the second Beaufschlagungskammer an electrically actuated second control valve means is present, these two Control valve devices are designed differently so that from the simultaneous application of an electrical switching signal to both control valve devices until switching to a the brake pressure supplying counter ventilation position passing Changeover duration of the second control valve device longer is as the up to switching to a working pressure feeding Ventilation position passing switching time of the first control valve device.
Darüber hinaus wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebssystems gelöst, bei dem man ausgehend von einem Zustand, in dem beide Beaufschlagungskammern entlüftet sind, zeitgleich ein elektrisches Umschaltsignal an beide Steuerventileinrichtungen anlegt, um das relativ zueinander zeitverzögerte Umschalten der beiden Steuerventileinrichtungen hervorzurufen.About that In addition, the object is achieved by a method for operating a solved such drive system, starting from a condition in which both admission chambers are vented are, at the same time an electrical switching signal to both control valve devices applies to the relative to each other time-delayed switching cause the two control valve devices.
Die zeitverzögerte Gegenbelüftung kann auf diese Weise initiiert werden, ohne auf Sensormittel zurückgreifen zu müssen, die ein gewisses Ereignis und/oder einen gewissen Zeitverlauf detektieren. Man spart sich folglich aufwendige Überwachungsmaßnahmen. Auch die zur Betätigung der Steuerventileinrichtung erforderlichen Mittel können verhältnismäßig kostengünstig realisiert werden, da keine zeitlich knapp aufeinanderfolgenden Umschaltsignale generiert werden müssen. Die elektrische Aktivierung der beiden Steuerventileinrichtungen findet zeitgleich statt, beispielsweise durch ein einziges, gleichzeitig beiden Steuerventileinrichtungen aufgeschaltetes Umschaltsignal oder durch zwei zeitgleich generierte Umschaltsignale, wobei die den gewünschten Zeitverzögerungseffekt liefernde Maßnahme in der unterschiedlichen konstruktiven Auslegung der beiden Steuerventileinrichtungen zu finden ist. Man greift beispielsweise auf Steuerventileinrichtungen zurück, die von Hause aus unterschiedliche Schaltzeiten aufweisen, beispielsweise bedingt durch unterschiedliche Reibungswerte der miteinander kooperierenden Ventilkomponenten oder auch durch Verwendung abweichender Steuerdrücke bei vorgesteuerten Ventilbauformen.The delayed counter ventilation can be this way be initiated without resorting to sensor means that have a certain event and / or a certain Detect time course. Consequently, expensive monitoring measures are saved. Also required for operating the control valve device Media can be relative be implemented cost-effectively, since no time short consecutive switching signals must be generated. The electrical activation of the two control valve devices takes place at the same time, for example, by a single, simultaneously two control valve devices switched switching signal or by two simultaneously generated switching signals, wherein the providing the desired time delay effect Measure in the different structural design the two control valve devices can be found. One attacks, for example back on control valve devices that come from home have different switching times, for example, conditionally by different friction values of cooperating with each other Valve components or by using different control pressures with pilot-operated valve designs.
Optimal lässt sich das Antriebssystem betreiben, wenn die erste Hubbewegung in einem Zustand initiiert wird, in dem beide Beaufschlagungskammern entlüftet sind. Dies bedeutet, dass die Abtriebseinheit zu Beginn der ersten Hubbewegung gegen eine völlig „leere” zweite Beaufschlagungskammer ausfährt und keiner nennenswerter Gegenkraft ausgesetzt ist, bis dann kurz danach die Gegenbelüftung zeitverzögert wirksam wird. Die Gegenbelüftung gewährleistet nach anfänglicher starker Beschleunigung der Abtriebseinheit ein ausreichend starkes Abbremsen, um einen harten Aufprall in der Endlage zu vermeiden bzw. die Wirksamkeit einer eventuell in die Antriebsvorrichtung integrierten Endlagendämpfungsmaßnahme zu gewährleisten.The drive system can optimally be operated if the first stroke movement is initiated in a state in which both admission chambers are vented. This means that the output unit extends at the beginning of the first stroke against a completely "empty" second Beaufschlagungskammer and no significant counterforce is exposed until shortly thereafter, the counter-ventilation is time-delayed effect. The counter-ventilation ensures after initial strong acceleration of the output unit a sufficiently strong deceleration to avoid a hard impact in the final position or the effectiveness of possibly integrated into the drive Endlagämpfungsmaß guarantee.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.advantageous Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims out.
Zur Betätigung der beiden Steuerventileinrichtungen ist das Antriebssystem zweckmäßigerweise mit geeigneten Steuermitteln ausgestattet, um das Umschaltsignal zu generieren und zu übertragen, letzteres entweder über Kabel oder drahtlos. Die Steuermittel sind zweckmäßigerweise von einer elektronischen Steuereinrichtung gebildet, insbesondere einer sogenannten SPS, wie sie für den Betrieb elektro-pneumatischer Antriebssysteme in der Regel sowieso eingesetzt wird und die bei vielen Anwendern bereits vorhanden ist, so dass sie für die Ansteuerung des erfindungsgemäßen Antriebssystems mitgenutzt werden kann.to Actuation of the two control valve devices is the Drive system expediently with suitable Control means equipped to generate the switching signal and transfer, the latter either via cable or wirelessly. The control means are expediently formed by an electronic control device, in particular one so-called PLC, as they are for the operation electro-pneumatic Drive systems are usually used anyway and at Many users already exist, so they for the control of the drive system according to the invention can be shared.
Zweckmäßigerweise unterscheiden sich die beiden Steuerventileinrichtungen in ihrer Bauart. Vorzugsweise ist die erste Steuerventileinrichtung als 5/3-Wegeventil ausgebildet und die zweite Steuerventileinrichtung als 3/2-Wegeventil. Die erste Steuerventileinrichtung kann dann nicht nur die erste Hubbewegung veranlassen, sondern auch den Rückhub im Rahmen einer entgegengesetzt orientierten zweiten Hubbewegung. Sie fungiert dann als Richtungssteuerventil zur Vorgabe der Bewegungsrichtung.Conveniently, The two control valve devices differ in their Design type. Preferably, the first control valve device is a 5/3-way valve formed and the second control valve device as a 3/2-way valve. The first control valve device can then not only the first Lift movement, but also the return stroke in the frame an oppositely oriented second stroke movement. It acts then as a directional control valve to specify the direction of movement.
Von Vorteil ist es, wenn beide Steuerventileinrichtungen vom vorgesteuerten Typ sind, also jeweils eine elektrisch betätigbare Vorsteuerventileinrichtung enthalten, die auf der Basis des empfangenen elektrischen Umschaltsignals ein fluidisches Stellsignal generieren, das letztlich das Umschalten der Steuerventileinrichtung bewirkt. In einem solchen Fall kann man beispielsweise über die gewählte Art der Zuführung des fluidischen Stellsignals – beispielsweise unter Verwendung verschiedener Drosselquerschnitte – oder auch durch Auswahl unterschiedlich großer Betätigungsflächen für das fluidische Stellsignal die Schaltzeiten wunschgemäß beeinflussen.From It is an advantage if both control valve devices of the pilot-controlled Type are, so in each case an electrically actuated pilot valve device included on the basis of the received electrical switching signal Generate a fluidic control signal, which ultimately switching the Control valve device causes. In such a case you can for example, about the selected type of feeder the fluidic control signal - for example, using various throttle cross sections - or by selection different sized actuating surfaces influence the switching times as desired for the fluidic actuating signal.
Bevor die beiden Steuerventileinrichtungen in die Belüftungsstellung bzw. die Gegenbelüftungsstellung umgeschaltet werden, nehmen sie zweckmäßigerweise eine als Bereitschaftsstel lung bezeichenbare Schaltstellung ein. Diese gewährleistet eine Entlüftung der zweiten Beaufschlagungskammer, so dass die erste Hubbewegung bei vollständig entlüfteter zweiter Beaufschlagungskammer beginnen kann. Die Zeitdauer, während der die Bereitschaftsstellung einzuhalten ist, um die vollständige Entlüftung zu gewährleisten, kann zuvor versuchstechnisch ermittelt werden. Der ermittelte Wert wird dann im Rahmen einer zeitgesteuerten Betätigung berücksichtigt und ermöglicht die Einhaltung minimaler Taktfrequenzen für aufeinanderfolgende erste und zweite Hubbewegungen.Before the two control valve devices in the ventilation position or the counter ventilation position are switched, take they expediently a treatment as readiness Stel markable switching position. This ensures a Vent the second impingement chamber so that the first stroke with fully vented can begin second impingement chamber. The time duration while to maintain the ready position for complete ventilation can be determined experimentally before become. The determined value is then in the context of a timed Acting considered and enabled adherence to minimum clock frequencies for consecutive clock frequencies first and second strokes.
Damit der Gegendruck nicht über Gebühr ansteigt, ist in die den Bremsdruck liefernde Fluidleitung zweckmäßigerweise ein Überdruckventil eingeschaltet, das bei einem zu starken Druckanstieg ein Abblasen des Überdruckes ermöglicht. Wird der Bremsdruck mittels eines Druckreglers bereitgestellt, der über ausreichende Sekundärentlüftungsmaßnahmen verfügt, kann auf ein gesondertes Überdruckventil verzichtet werden.In order to the back pressure does not rise excessively is in the brake pressure supplying fluid line expediently a pressure relief valve turned on, that too strong Pressure increase allows blowing off the overpressure. If the brake pressure is provided by means of a pressure regulator, the has sufficient secondary ventilation measures, can be dispensed with a separate pressure relief valve.
Auch der Arbeitsdruck wird zweckmäßigerweise mittels eines Druckreglers in der gewünschten Höhe bereitgestellt. Zweckmäßigerweise sind beide Druckregler eingangsseitig mit einem gemeinsamen Einspeiseanschluss verbunden, so dass eine gemeinsame Druckluftversorgung möglich ist.Also the working pressure is expediently means a pressure regulator provided at the desired height. Conveniently, both pressure regulators are input side connected to a common feed connection, so that a common compressed air supply is possible.
Um die gewünscht hohe Verfahrgeschwindigkeit zu gewährleisten, bedarf es der Bereitstellung einer ausreichend hohen Druckluftmenge. Dies lässt sich am einfachsten durch einen zwischengeschalteten Druckluftspeicher gewährleisten, der ein ausreichend hohes Puffervolumen zur Verfügung stellt.Around to ensure the desired high traversing speed it requires the provision of a sufficiently high amount of compressed air. The easiest way to do this is through an intermediary Ensure compressed air storage, which is a sufficiently high Buffer volume provides.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Richtungssteuerung der Abtriebseinheit mittels der ersten Steuerventileinrichtung. Sie enthält daher vorzugsweise zwei an jeweils eine der beiden Beaufschlagungskammern angeschlossene Arbeitsanschlüsse sowie einen Belüftungsanschluss zur Einspeisung des Arbeitsdruckes. Darüber hinaus ist sie vorzugsweise mit zwei Entlüftungsanschlüssen ausgestattet, von denen mindestens einer an den Arbeitsanschluss der zweiten Steuerventileinrichtung angeschlossen ist, so dass über diese hinweg eine Entlüftung durchführbar ist, wenn die erste Steuerventileinrichtung die oben erwähnte Bereitschaftsstellung einnimmt. Der zweite Entlüftungsanschluss kann direkt zur Atmosphäre führen, wenn die zweite Hubbewegung ohne Gegenbelüftung ausgeführt werden soll. Ist jedoch auch hier eine Gegenbelüftung erwünscht, kann der zweite Entlüftungsanschluss ebenfalls an eine zweite Steuerventileinrichtung angeschlossen sein, so dass sich eine funktionell spiegelbildliche Anordnung der Steuerventileinrichtungen ergibt.Conveniently, the directional control of the output unit is effected by means of the first control valve device. It therefore preferably contains two at each of the working connections connected to both admission chambers as well a ventilation connection for feeding the working pressure. In addition, it is preferably with two vent ports equipped, of which at least one to the work connection the second control valve device is connected, so that over this venting is feasible, when the first control valve means the above-mentioned Standby position occupies. The second vent port can lead directly to the atmosphere, if the second Lifting be performed without counter ventilation should. However, if a reverse ventilation is desired, can the second vent connection also to a second Control valve device connected, so that is a functional mirror image arrangement of the control valve devices results.
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung näher
erläutert. Die einzige Figur (
Das
insgesamt mit Bezugsziffer
Exemplarisch
ist die Antriebsvorrichtung
Die
Antriebsvorrichtung
Der
Kolben
Durch
aufeinander abgestimmte Druckluftbeaufschlagung der beiden Beaufschlagungskammern
Die
beiden Beaufschlagungskammern
Außer
den beiden Arbeitsanschlüssen
Der
durch den ersten Druckregler
Als
weitere Fluidanschlüsse enthält die erste Steuerventileinrichtung
Die
zweite Steuerventileinrichtung
Der
Gegenbelüftungsanschluss
Vorzugsweise
ist also zur Fluidversorgung beider Druckregler
Beide
Druckregler
Die
beiden Steuerventileinrichtungen
Im
elektrisch deaktivierten Zustand nimmt die zweite Steuerventileinrichtung
Für
den Betrieb des Antriebssystems
Der
zweite Druckregler
Zweckmäßigerweise
wird das Antriebssystem
Ausgangspunkt
ist die im Folgenden auch als Bereitschaftsstellung bezeichnete
Mittelstellung der ersten Steuerventil einrichtung
In
der Mittelstellung der ersten Steuerventileinrichtung
Nun
soll die Abtriebseinheit
Allerdings
findet diese Druckbeaufschlagung zeitlich verzögert statt.
Dies resultiert aus der unterschiedlichen konstruktiven Ausgestaltung
der beiden Steuerventileinrichtungen
Während
also die erste Steuerventileinrichtung
Damit
wird erreicht, dass die Abtriebseinheit
Die
für die unterschiedlichen Umschaltzeiten maßgeblichen
Unterschiede zwischen den beiderseitigen Steuerventileinrichtungen
Für
das Erreichen der gewünschten hohen Geschwindigkeit der
Abtriebseinheit
Da
das zeitlich versetzte Umschalten der beiden Steuerventileinrichtungen
Das
Erreichen der zweiten Endlage der Abtriebseinheit
Zum
Zurückfahren in die erste Endlage wird die erste Steuerventileinrichtung
Ab
dem Zeitpunkt, zu dem der Bremsdruck nicht mehr in der zweiten Beaufschlagungskammer
Mit
dem Zurückkehren in die erste Endlage ist ein Arbeitszyklus
beendet. Das Erreichen der ersten Endlage ist durch zweite Positionssensormittel
Bevor
nach Beendigung eines Arbeitszyklus erneut die erste Hubbewegung
Zweckmäßigerweise
sind Maßnahmen getroffen, die verhindern, dass der Bremsdruck
nennenswert über den durch den zweiten Regler
Während
sich die Hochgeschwindigkeitsphase beim Ausführungsbeispiel
auf die erste Hubbewegung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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