DE102010052532B4 - Damping valve for a pneumatic drive unit - Google Patents

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Abstract

Ein Dämpfungsventil für eine Pneumatikantriebseinheit weist einen sich innerhalb eines Ventilgehäuses bewegbaren Stellkolben (17) auf. Der Stellkolben (17) weist eine Mehrzahl von Kolben (18, 20, 22, 24) auf, die dazwischen angeordnete erste, zweite und dritte Ventilkammern (35, 30, 32) begrenzen. Der in eine Ventilkammerabdichtstellung vorgespannte Stellkolben (17) ist durch Einleiten von Druckluft in die dritte Ventilkammer (32) entgegen der Vorspannkraft in eine Öffnungsstellung bewegbar, in der ein Durchfluss zwischen der ersten und zweiten Ventilkammer (25, 30) ermöglicht wird.A damping valve for a pneumatic drive unit has a control piston (17) which can be moved within a valve housing. The actuating piston (17) has a plurality of pistons (18, 20, 22, 24) defining the first, second and third valve chambers (35, 30, 32) arranged therebetween. The biased in a Ventilkammerabdichtstellung actuating piston (17) is movable by introducing compressed air into the third valve chamber (32) against the biasing force in an open position in which a flow between the first and second valve chamber (25, 30) is made possible.

Description

Die Erfindung betriff ein Dämpfungsventil für eine Pneumatikantriebseinheit, insbesondere für einen doppelt wirkenden Pneumatikzylinder, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a damping valve for a pneumatic drive unit, in particular for a double-acting pneumatic cylinder, according to the preamble of claim 1.

In der Industrie werden häufig hochdynamische Pneumatikantriebseinheiten, insbesondere Pneumatikzylinder und pneumatische Schwenkantriebe, eingesetzt, bei denen es auf hohe Arbeitsgeschwindigkeiten ankommt. Ein Einsatzgebiet ist beispielsweise die Handhabung elektronischer Bauelemente bei deren Herstellung oder wenn die elektronischen Bauelemente getestet werden.Highly dynamic pneumatic drive units, in particular pneumatic cylinders and pneumatic quarter-turn actuators, are frequently used in industry, where high working speeds are important. A field of application is, for example, the handling of electronic components in their manufacture or when the electronic components are tested.

Hohe Arbeitsgeschwindigkeiten von Pneumatikzylindern und Schwenkantrieben sind jedoch mit speziellen technischen Herausforderungen und Problemen verbunden.However, high working speeds of pneumatic cylinders and rotary actuators involve special technical challenges and problems.

Die Kolben müssen zunächst stark beschleunigt und anschließend gegen Ende des Kolbenwegs bei Erreichen einer bestimmten Sollposition mit einer möglichst ruck- und stoßfreien Verzögerung wieder sehr schnell bis zum Stillstand abgebremst werden, um anschließend wieder in die entgegengesetzte Richtung verfahren zu werden.The pistons must first be strongly accelerated and then slowed down towards the end of the piston stroke when reaching a certain target position with a jolt and jolt-free delay again very quickly to a standstill, and then again to be moved in the opposite direction.

Es wird bekannterweise versucht, diese Probleme mit speziellen Wegmesssystemen und regelbaren pneumatischen Servoventilen zu bewältigen. Diese sind jedoch sehr kostenaufwändig, stellen eine zusätzliche externe Masse am Pneumatikzylinder dar, benötigen zusätzlichen Platz und bedingen einen erhöhten elektronisch geregelten Steueraufwand.It is known to try to overcome these problems with special displacement measuring systems and adjustable pneumatic servo valves. However, these are very costly, represent an additional external mass on the pneumatic cylinder, require additional space and cause an increased electronically controlled control effort.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist aus der DE 101 38 026 A1 bereits ein Dämpfungsventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt geworden, bei dem jeder Arbeitsraum beidseits des Kolbens einer Pneumatikantriebseinheit über zwei hintereinander angeordnete Wegeventile mit einer Druckluftzuführleitung und Druckluftabführleitung verbunden sind. Durch entsprechendes Schalten dieser Wegeventile kann ein ungedrosselter oder gedrosselter Durchfluss für die Zuführung oder Abführung der Druckluft geschaffen werden, wobei zum Abbremsen der Kolbenbewegung Druckluft aktiv in den sich verkleinernden Arbeitsraum eingeleitet wird.To avoid these disadvantages is out of the DE 101 38 026 A1 already known a damping valve according to the preamble of claim 1, wherein each working space on both sides of the piston of a pneumatic drive unit via two successively arranged directional valves are connected to a Druckluftzuführleitung and Druckluftabführleitung. By appropriately switching these directional valves, an unthrottled or throttled flow for the supply or discharge of the compressed air can be created, wherein compressed air is actively introduced into the decreasing working space for braking the piston movement.

Hat bei diesem bekannten Pneumatikantrieb der Kolben nach Ablauf einer bestimmten Sollzeit die Endposition noch nicht vollständig erreicht, wird die sich im verkleinernden Arbeitsraum befindliche Luft über eine im Dämpfungsventil integrierte Dämpfungsdrossel abgeleitet. Hierdurch kann der Kolben in einer Art ”Schleichgang” bis zur endgültigen Endposition verfahren werden. Hierbei ist von Bedeutung, dass die Geschwindigkeit des Kolbens in der Endposition einen bestimmten Wert von beispielsweise 0,1 m/sek. nicht überschreiten soll. Diese geringe zulässige Höchstgeschwindigkeit des Kolbens erfordert einen relativ kleinen Querschnitt der Dämpfungsdrossel, über welche die Druckluft aus dem sich verkleinernden Arbeitsraum der Pneumatikantriebseinheit abgeführt wird und die den minimalen Durchflussquerschnitt bestimmt.Has in this known pneumatic drive, the piston after a certain set time, the end position is not fully reached, the air located in the reducing working space is derived via an integrated damping valve damping in the damper. As a result, the piston can be moved in a kind of "creep" to the final end position. It is important here that the speed of the piston in the end position has a specific value of, for example, 0.1 m / sec. should not exceed. This low permissible maximum speed of the piston requires a relatively small cross section of the damping throttle, via which the compressed air is discharged from the decreasing working space of the pneumatic drive unit and determines the minimum flow cross section.

Dieser kleine freie Drosselquerschnitt führt andererseits dazu, dass im sich verkleinernden Arbeitsraum sehr hohe Kompressionsdrücke auftreten können, wenn der Kolben mit daran befestigter Last eine hohe kinetische Energie aufweist, d. h. wenn die bewegten Massen und/oder Geschwindigkeiten hoch sind. Die maximal zulässigen Kompressionsdrücke der Zylinder- und Ventildichtungen sind jedoch begrenzt. Bei höherer kinetischer Energie muss deshalb eine Begrenzung auf den maximal zulässigen Kompressionsdruck vorgenommen werden.On the other hand, this small free throttle area results in very high compression pressures in the decreasing working space when the piston with the load attached has a high kinetic energy, d. H. when the moving masses and / or speeds are high. However, the maximum allowable compression pressures of the cylinder and valve seals are limited. At higher kinetic energy, therefore, a limitation to the maximum allowable compression pressure must be made.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dämpfungsventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, mit dem die notwendige Druckbegrenzung sowie eine ruck- und stoßfreie Verzögerung einer Pneumatikantriebseinheit auf möglichst zuverlässige, einfache und präzise Weise sowie mit möglichst wenig Bauteilen und minimaler Baugröße erreicht werden kann.The invention has for its object to provide a damping valve according to the preamble of claim 1, with which the necessary pressure relief and a jerk and shock-free delay of a pneumatic drive unit in the most reliable, simple and accurate manner and with as few components and minimum size can be achieved can.

Diese Aufgabe wird durch ein Dämpfungsventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by a damping valve having the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are described in the further claims.

Das erfindungsgemäße Dämpfungsventil ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

  • – Der Stellkolben weist eine Mehrzahl von Kolben auf, die dazwischen angeordnete erste, zweite und dritte Ventilkammern begrenzen,
  • – die erste Ventilkammer ist über eine erste Ventilkammeranschlussleitung, die zweite Ventilkammer ist über eine zweite Ventilkammeranschlussleitung und die dritte Ventilkammer ist über eine dritte Ventilkammeranschlussleitung mit einer zur Pneumatikantriebseinheit führenden Antriebsverbindungsleitung verbindbar, wobei der Durchfluss durch die zweite Ventilkammeranschlussleitung im Vergleich zur ersten Ventilkammeranschlussleitung gedrosselt ist,
  • – in die zweite Ventilkammer mündet eine Druckluftzuführ-/Entlüftungsleitung zum Zuführen von Druckluft und/oder zum Entlüften,
  • – der Stellkolben ist mit einer bestimmten Vorspannkraft in eine Ventilkammerabdichtstellung vorgespannt, in der er die drei Ventilkammern gegeneinander abdichtet,
  • – der Stellkolben ist durch Einleiten von Druckluft in die dritte Ventilkammer entgegen der Vorspannkraft in eine Öffnungsstellung bewegbar, in der ein Durchfluss zwischen der ersten und zweiten Ventilkammer ermöglicht wird.
The damping valve according to the invention is characterized by the following features:
  • The actuating piston has a plurality of pistons which delimit first, second and third valve chambers arranged therebetween,
  • The first valve chamber is connectable via a first valve chamber connection line, the second valve chamber is connected via a second valve chamber connection line and the third valve chamber can be connected via a third valve chamber connection line to a drive connection line leading to the pneumatic drive unit, wherein the flow through the second valve chamber connection line is throttled in comparison to the first valve chamber connection line,
  • - In the second valve chamber opens a Druckluftzuführ- / vent line for supplying compressed air and / or for venting,
  • - The actuating piston is biased with a certain biasing force in a Ventilkammerabdichtstellung in which it seals the three valve chambers against each other,
  • - The actuating piston is movable by introducing compressed air into the third valve chamber against the biasing force in an open position in which a flow between the first and second valve chamber is made possible.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Dämpfungsventils kann auf sehr einfache, zuverlässige und präzise Weise mittels eines Stellkolbens sowohl zwischen einem maximalen und einem minimalen Durchfluss umgeschaltet als auch die notwendige Druckbegrenzung innerhalb der Pneumatikantriebseinheit oder anderer angeschlossener Komponenten bei ruck- und stoßfreier Verzögerung der Pneumatikantriebseinheit erreicht werden. Die gewünschte Druckbegrenzung erfolgt auf sehr einfache Weise dadurch, dass der Stellkolben in seine Öffnungsstellung verschoben wird, wenn der Druck in der dritten Ventilkammer so ansteigt, dass die dadurch bedingte, auf den Stellkolben wirkende Verschiebekraft größer ist als die entgegen gerichtete Vorspannkraft, welche den Stellkolben in seine Ventilkammerabdichtstellung drängt. In der Öffnungsstellung kann bei einem Abbremsvorgang der Pneumatikantriebseinheit die aus dem sich verkleinernden Arbeitsraum austretende Druckluft dann direkt von der ersten Ventilkammer in die zweite Ventilkammer und von dort abströmen, ohne dass die Druckluft den Umweg über die stärker gedrosselte zweite Ventilkammeranschlussleitung nehmen müsste. Hierdurch kann auf einfache Weise eine entsprechende Druckreduzierung erreicht werden. Gleichzeitig werden die notwendigen Teile und die Baugröße des Dämpfungsventils auf ein Minimum begrenzt. Ein weiterer besonderer Vorteil liegt darin, dass die Möglichkeit- besteht, zwischen der ersten und zweiten Druckkammer das Druckpotential einzustellen, wodurch die Pneumatikantriebseinheiten, insbesondere Kolbenstangenzylinder sowie kolbenstangenlose Zylinder und Schwenkantriebe, unabhängig von dem in der Drucklufthauptversorgungsleitung vorherrschenden Druck optimal ruck- und stoßfrei betrieben werden können. Das erfindungsgemäße Dämpfungsventil kann ohne weiteres direkt an der Pneumatikantriebseinheit angeordnet werden.With the help of the damping valve according to the invention can be switched in a very simple, reliable and precise manner by means of a control piston both between a maximum and a minimum flow and the necessary pressure limitation within the pneumatic drive unit or other connected components with jolt and shock-free delay of the pneumatic drive unit can be achieved. The desired pressure limitation is carried out in a very simple manner in that the adjusting piston is moved to its open position when the pressure in the third valve chamber increases so that the consequent, acting on the actuating piston displacement force is greater than the opposing biasing force, which the actuating piston in its Ventilkammerabdichtstellung urges. In the open position, during a braking operation of the pneumatic drive unit, the compressed air emerging from the decreasing working space can then flow directly from the first valve chamber into the second valve chamber and from there without the compressed air having to take the detour via the more strongly throttled second valve chamber connection line. As a result, a corresponding reduction in pressure can be achieved in a simple manner. At the same time the necessary parts and the size of the damping valve are limited to a minimum. A further particular advantage resides in the possibility of setting the pressure potential between the first and second pressure chambers, whereby the pneumatic drive units, in particular piston rod cylinders and rodless cylinders and part-turn actuators, are operated optimally without jerks or bumps, independently of the pressure prevailing in the main compressed air supply line can. The damping valve according to the invention can be readily arranged directly on the pneumatic drive unit.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird die auf den Stellkolben einwirkende Vorspannkraft durch eine Feder erzeugt, die in einem an den Stellkolben angrenzenden Vorspannungserzeugungsraum angeordnet ist. Alternativ hierzu oder zusätzlich ist es auch möglich, ein Fluid in den Vorspannungserzeugungsraum einzuleiten, mit dem der Stellkolben in die Ventilkammerabdichtstellung gedrückt wird.According to an advantageous embodiment, the biasing force acting on the actuating piston is generated by a spring which is arranged in a bias generating space adjacent to the actuating piston. Alternatively or additionally, it is also possible to introduce a fluid into the preload generating space with which the adjusting piston is pressed into the valve chamber sealing position.

Die gewünschte Druckbegrenzung kann auf sehr einfache Weise dadurch bewirkt werden, dass die dritte Ventilkammer auf der einen Seite durch einen Kolben mit einer größeren wirksamen Druckfläche als auf ihrer gegenüberliegenden Seite begrenzt wird, so dass bei steigendem Druck in der dritten Ventilkammer auf den Stellkolben eine zunehmende Verschiebekraft in Richtung Öffnungsstellung wirkt. Ein derartiger Kolben kann auch als Differenzdruckkolben bezeichnet werden.The desired pressure limitation can be effected in a very simple manner in that the third valve chamber is limited on one side by a piston having a larger effective pressure surface than on its opposite side, so that with increasing pressure in the third valve chamber on the actuating piston an increasing Displacement force acts in the direction of the open position. Such a piston may also be referred to as a differential pressure piston.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung begrenzt der Stellkolben mit einer äußeren Stirnseite eine vierte Ventilkammer, in die eine Steuerdruckleitung mündet, um mittels in die vierte Ventilkammer eingeleiteter Druckluft den Stellkolben entgegen der Wirkung der Vorspannkraft von der Ventilkammerabdichtstellung in die Öffnungsstellung zu verschieben. Hierdurch kann der Stellkolben zu jedem gewünschten Zeitpunkt entgegen der Wirkung der Vorspannkraft von seiner Schließstellung, in der er einen Durchfluss zwischen der ersten und zweiten Ventilkammer unterbindet, in seine Öffnungsstellung bewegt werden, in der die Druckluft ungehindert zwischen der ersten und zweiten Ventilkammer und damit über diejenige Ventilkammeranschlussleitung strömen kann, die den geringeren Durchflusswiderstand bietet. Diese Funktion kann insbesondere dafür verwendet werden, um beim Betrieb eines Pneumatikzylinders die Druckluft entweder gedämpft oder ungedämpft in den sich vergrößernden Arbeitsraum des Pneumatikzylinders einströmen zu lassen, oder um die Druckluft aus dem sich verkleinernden Arbeitsraum des Pneumatikzylinders entweder gedämpft oder ungedämpft entweichen zu lassen. Weiterhin kann durch eine entsprechende Verschiebung des Stellkolbens zwischen seiner Öffnungs- und Ventilkammerabdichtstellung das aktive Abbremsen des Antriebskolbens des Pneumatikzylinders durch mehr oder weniger stark gedämpftes Einleiten von Druckluft in den sich verkleinernden Arbeitsraum, d. h. durch einen aktiven, variablen Gegendruckaufbau, gezielt beeinflusst werden.According to an advantageous embodiment of the invention, the actuating piston delimits with an outer end face a fourth valve chamber into which opens a control pressure line to move the actuating piston against the action of the biasing force of the Ventilkammerabdichtstellung in the open position by means of compressed air introduced into the fourth valve chamber. In this way, the adjusting piston at any desired time against the action of the biasing force of its closed position, in which it prevents a flow between the first and second valve chamber, are moved to its open position in which the compressed air freely between the first and second valve chamber and thus over the one valve chamber connection line can flow, which offers the lower flow resistance. This function can be used in particular to allow the operation of a pneumatic cylinder, the compressed air either steamed or unattenuated to flow into the increasing working space of the pneumatic cylinder, or to escape the compressed air from the decreasing working space of the pneumatic cylinder either muted or unattenuated. Furthermore, by a corresponding displacement of the actuating piston between its opening and Ventilkammerabdichtstellung the active braking of the drive piston of the pneumatic cylinder by more or less strongly attenuated introduction of compressed air into the decreasing working space, d. H. be influenced by an active, variable back pressure build-up.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Stellkolben endseitig einen zusätzlichen Kolben auf, der eine im Vergleich zum benachbarten Kolben vergrößerte wirksame Druckfläche besitzt und die vierte Ventilkammer begrenzt, in welche die Steuerdruckleitung mündet. Aufgrund der vergrößerten wirksamen Druckfläche des zusätzlichen Kolbens kann der Druck in der Steuerdruckleitung relativ niedrig gehalten werden, um eine bestimmte Verschiebekraft des Verstellkolbens zu bewirken, oder bei gegebenem Stelldruck in der Steuerdruckleitung eine entsprechend höhere Verschiebekraft auf den Stellkolben ausgeübt werden, die den Stellkolben in seine Öffnungsstellung drückt.According to an advantageous embodiment, the actuating piston has an additional piston end, which has an enlarged compared to the adjacent piston effective pressure surface and limits the fourth valve chamber, in which the control pressure line opens. Due to the increased effective pressure area of the additional piston, the pressure in the control pressure line can be kept relatively low to cause a certain displacement force of the adjusting, or at a given control pressure in the control pressure line a correspondingly higher displacement force are exerted on the actuating piston, which controls the actuating piston in his Opening position presses.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die erste und zweite Ventilkammer jeweils auf beiden Seiten durch gleich große Kolbenflächen begrenzt, so dass durch die in der ersten und zweiten Ventilkammer vorherrschenden Drücke keine den Stellkolben axial verschiebenden Verschiebekräfte erzeugt werden. Hierdurch ist das Verschieben des Stellkolbens zwischen seiner Ventilkammerabdichtstellung und seiner Öffnungsstellung unabhängig von der Höhe des Druckes, der in der ersten oder zweiten Ventilkammer herrscht, und unabhängig davon, ob das Fluid in gedrosselter Weise über die zweite Ventilkammer oder in nicht bzw. weniger gedrosselter Weise über die erste Ventilkammer strömt.According to an advantageous embodiment, the first and second valve chamber are each bounded on both sides by piston surfaces of equal size, so that no pressure prevails due to the pressures prevailing in the first and second valve chambers Adjusting piston axially displaceable sliding forces are generated. As a result, the displacement of the actuating piston between its valve chamber sealing position and its open position is independent of the amount of pressure prevailing in the first or second valve chamber, and regardless of whether the fluid in a throttled manner via the second valve chamber or in no or less throttled manner flows over the first valve chamber.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist in der zur zweiten Ventilkammer führenden zweiten Ventilkammeranschlussleitung eine einstellbare Dämpfungsdrossel angeordnet. Hierdurch kann auf einfache Weise die Beschleunigungs- bzw. Bremsgeschwindigkeit der Pneumatikantriebseinheit eingestellt und variiert werden.According to an advantageous embodiment, an adjustable damping throttle is arranged in the second valve chamber connecting line leading to the second valve chamber. As a result, the acceleration or braking speed of the pneumatic drive unit can be adjusted and varied in a simple manner.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in der zur dritten Ventilkammer führenden dritten Ventilkammeranschlussleitung eine einstellbare Dämpfungsdrossel oder ein Drosselrückschlagventil angeordnet. Mit einer derartigen einstellbaren Dämpfungsdrossel kann das Verhältnis der Drücke, die in der ersten und dritten Ventilkammer herrschen, variabel eingestellt werden, wobei dieses Verhältnis immer größer oder gleich 1 ist. Durch dieses einstellbare Druckpotential können Kolbenstangenzylinder sowie kolbenstangenlose Zylinder und Schwenkantriebe unabhängig von dem in der Drucklufthauptversorgungsleitung vorhandenen Druck optimal ruck- und stoßfrei betrieben werden. Wird die Dämpfungsdrossel in der dritten Ventilkammeranschlussleitung durch ein Drosselrückschlagventil ersetzt, kann eine schnellere Absenkung des Druckes in der dritten Ventilkammer erreicht werden.According to a further advantageous embodiment, an adjustable damping throttle or a throttle check valve is arranged in the third valve chamber connecting line leading to the third valve chamber. With such an adjustable damping throttle, the ratio of the pressures prevailing in the first and third valve chamber, can be variably adjusted, this ratio is always greater than or equal to 1. Due to this adjustable pressure potential, piston rod cylinders as well as rodless cylinders and part-turn actuators can be operated optimally jerk-free and bum-free regardless of the pressure present in the main compressed air supply line. If the damping throttle in the third valve chamber connection line is replaced by a throttle check valve, a faster reduction of the pressure in the third valve chamber can be achieved.

Das erfindungsgemäße Dämpfungsventil ist besonders vorteilhaft bei einer Ventilanordnung einsetzbar, die zusätzlich ein Mehrwege-Arbeitsventil und ein Mehrwege-Pilotventil aufweist, wobei über das Mehrwege-Arbeitsventil die Druckluftzuführ-/Entlüftungsleitung und über das Mehrwege-Pilotventil die Steuerdruckleitung jeweils wahlweise mit einer Drucklufthauptversorgungsleitung oder einer Entlüftung verbunden sind.The damping valve according to the invention is particularly advantageous in a valve assembly used, which additionally has a multi-way working valve and a multi-way pilot valve, via the multi-way working valve the Druckluftzuführ- / vent line and the multi-way pilot valve, the control pressure line either with a compressed air main supply line or a Venting are connected.

Die Kombination eines derartigen Dämpfungsventils mit einem Mehrwege-Arbeitsventil und einem Mehrwege-Pilotventil schafft eine Ventilanordnung, die besonders vorteilhaft für hochdynamische Pneumatikantriebseinheiten geeignet ist und das gewünschte schnelle Beschleunigen und Abbremsen der Pneumatikantriebseinheit auf besonders einfache Weise und dabei ruck- und stoßfrei ermöglicht. Hierdurch können insbesondere auf besonders einfache Weise doppelt wirkende Pneumatikantriebe geschaffen werden, wobei die beiden Arbeitsräume der Pneumatikantriebseinheit beidseits des Antriebskolbens jeweils mit einer derartigen Ventilanordnung verbunden sind.The combination of such a damping valve with a multi-way working valve and a multi-way pilot valve provides a valve arrangement which is particularly advantageous for highly dynamic pneumatic drive units and the desired rapid acceleration and deceleration of the pneumatic drive unit in a particularly simple manner and thereby enables jerk and bum-free. As a result, double-acting pneumatic actuators can be provided in a particularly simple manner, wherein the two working chambers of the pneumatic drive unit are each connected to such a valve arrangement on both sides of the drive piston.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the drawings. Show it:

1: eine schematische Darstellung eines Pneumatikantriebs mit zwei Ventilanordnungen, die jeweils ein erfindungsgemäßes Dämpfungsventil enthalten, 1 : a schematic representation of a pneumatic drive with two valve assemblies, each containing an inventive damping valve,

2: eine schematische Einzeldarstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpfungsventils, und 2 : A schematic detail of a first embodiment of the damping valve according to the invention, and

3: eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpfungsventils. 3 A second embodiment of the damping valve according to the invention.

Aus 1 ist eine Pneumatikantriebseinheit 1 in der Form eines Pneumatikzylinders mit einem zylindrischen Gehäuse 2 ersichtlich, in dem ein Antriebskolben 3 mit einer Kolbenstange 4 längs verschiebbar geführt ist. Der Antriebskolben 3 unterteilt den Innenraum des Gehäuses 2 in einen Arbeitsraum 5, der sich in 1 links vom Antriebskolben 3 befindet, und einen Arbeitsraum 6, der rechts vom Antriebskolben 3 angeordnet ist. In 1 befindet sich der Antriebskolben 3 in seiner am weitesten links befindlichen Stellung, von der er bei dem nachfolgend beispielhaft näher erläuterten Bewegungsablauf nach rechts verschoben und ab einer bestimmten Zwischenposition abgebremst werden soll, um ruck- und stoßfrei in eine rechte Endposition zu gelangen. Von dieser rechten Endposition kann der Antriebskolben 3 dann wieder in entsprechender Weise nach links bewegt werden. Es handelt sich somit um einen doppelt wirkenden Zylinder mit hin- und herbewegbaren Antriebskolben 3.Out 1 is a pneumatic drive unit 1 in the form of a pneumatic cylinder with a cylindrical housing 2 can be seen in which a drive piston 3 with a piston rod 4 is guided longitudinally displaceable. The drive piston 3 divides the interior of the housing 2 in a workroom 5 who is in 1 to the left of the drive piston 3 located, and a work space 6 , the right of the drive piston 3 is arranged. In 1 is the drive piston 3 in its leftmost position, from which it is to be moved to the right in the sequence of movements explained in more detail below and decelerated from a certain intermediate position, to move smoothly and jerk-free into a right end position. From this right end position of the drive piston 3 then be moved in a corresponding manner to the left again. It is therefore a double-acting cylinder with reciprocating drive piston 3 ,

Die Bewegung des Antriebskolbens 3 wird durch Druckluft bewirkt, die über eine linksseitige Ventilanordnung 8, die hier als primärseitige Ventilanordnung bezeichnet wird, und eine rechtsseitige Ventilanordnung 8, die hier als sekundärseitige Ventilanordnung bezeichnet wird, zu- bzw. abgeführt wird.The movement of the drive piston 3 is effected by compressed air, via a left-hand valve assembly 8th , which is referred to herein as a primary-side valve assembly, and a right-side valve assembly 8th , which is referred to here as a secondary-side valve arrangement, is added or removed.

Beide Ventilanordnungen 8 sind identisch aufgebaut und umfassen jeweils ein mit einem strichpunktierten Rahmen gekennzeichnetes Dämpfungsventil 9, ein Mehrwege-Arbeitsventil 10 und ein Mehrwege-Pilotventil 11. Die Mehrwege-Arbeitsventile 10 und Mehrwege-Pilotventile 11 sind an eine gemeinsame Drucklufthauptversorgungsleitung 12 angeschlossen, über die Druckluft mit dem Druck p zugeführt wird.Both valve arrangements 8th are identically constructed and each comprise a designated with a dot-dashed frame damping valve 9 , a multi-way working valve 10 and a multiway pilot valve 11 , The multi-way work valves 10 and multipath pilot valves 11 are connected to a common compressed air main supply line 12 connected, is supplied via the compressed air with the pressure p.

Die beiden Dämpfungsventile 9 stehen jeweils über eine Antriebsverbindungsleitung 13 mit dem linksseitigen Arbeitsraum 5 bzw. mit dem rechtsseitigen Arbeitsraum 6 in Fluidverbindung. Weiterhin steht jedes Dämpfungsventil 9 über eine Druckluftzuführ-/Entlüftungsleitung 14 mit dem zugeordneten Mehrwege-Arbeitsventil 10 in Fluidverbindung. Zusätzlich steht jedes Dämpfungsventil 9 über eine Steuerdruckleitung 15 mit dem zugeordneten Mehrwege-Pilotventil 11 in Fluidverbindung.The two damping valves 9 each have a drive connection line 13 with the left-side workspace 5 or with the right-hand working space 6 in fluid communication. Furthermore, there is each damping valve 9 via a compressed air supply / vent line 14 with the associated multi-way working valve 10 in fluid communication. In addition, there is each damping valve 9 via a control pressure line 15 with the associated multiway pilot valve 11 in fluid communication.

Anhand von 2 wird nachfolgend das Dämpfungsventil 9 näher beschrieben.Based on 2 subsequently becomes the damping valve 9 described in more detail.

Das Dämpfungsventil 9 weist ein Ventilgehäuse mit einem innenliegenden, mehrfach gestuften Zylinderraum auf, dessen Umfangskontur mit 16 bezeichnet ist. Innerhalb des Zylinderraums ist ein Stellkolben 17 längsverschiebbar angeordnet.The damping valve 9 has a valve housing with an inner, multi-stepped cylinder chamber whose peripheral contour with 16 is designated. Inside the cylinder chamber is an actuating piston 17 arranged longitudinally displaceable.

Der Stellkolben 17 umfasst mehrere, hintereinander angeordnete Kolben und Kolbenstangen, die miteinander zu einer festen Einheit verbunden sind, nämlich einen ersten Kolben 18, eine erste Kolbenstange 19, einen zweiten Kolben 20, eine zweite Kolbenstange 21, einen dritten Kolben 22, eine dritte Kolbenstange 23 und einen vierten Kolben 24. Die zylinderförmigen Kolben und Kolbenstangen 18–24 sind fluchtend hintereinander angeordnet, wobei die Kolben 18, 20, 22, 24 durch die Kolbenstangen 19, 21, 23 gegenseitig auf Abstand gehalten werden.The adjusting piston 17 comprises a plurality of piston and piston rods arranged one behind the other, which are connected together to form a fixed unit, namely a first piston 18 , a first piston rod 19 , a second piston 20 , a second piston rod 21 , a third piston 22 , a third piston rod 23 and a fourth piston 24 , The cylindrical pistons and piston rods 18 - 24 are arranged in alignment one behind the other, the pistons 18 . 20 . 22 . 24 through the piston rods 19 . 21 . 23 keep each other at a distance.

Der erste Kolben 18 und der zweite Kolben 20 begrenzen eine erste Ventilkammer 25 innerhalb des gestuften Zylinderraums. Der erste Kolben 18 liegt dabei mit seiner Umfangsfläche an der Umfangswand eines vorderen Abschnitts 26 des Zylinderraums an und dichtet den Kolben 18 gegenüber dieser Umfangswand ab. Der zweite Kolben 20 ist im Bereich eines Abschnitts 27 des Zylinderraums angeordnet, der einen im Vergleich zum Abschnitt 26 größeren Durchmesser aufweist. In der in 2 dargestellten Stellung des Stellkolbens 17, die als Ventilkammerabdichtstellung bezeichnet werden kann, liegt die hintere Stirnseite des zweiten Kolbens 20 an einer Stirnwand 28 des Ventilgehäuses an und sorgt in diesem Bereich für eine fluiddichte Abdichtung der ersten Ventilkammer 25. Die Stirnwand 28 umfasst somit einen Tellersitz für den zweiten Kolben 20.The first piston 18 and the second piston 20 limit a first valve chamber 25 within the stepped cylinder space. The first piston 18 lies with its peripheral surface on the peripheral wall of a front portion 26 of the cylinder chamber and seals the piston 18 from this peripheral wall. The second piston 20 is in the range of a section 27 the cylinder space arranged, the one compared to the section 26 larger diameter. In the in 2 illustrated position of the actuating piston 17 , which may be referred to as Ventilkammerabdichtstellung, is the rear end side of the second piston 20 on a front wall 28 of the valve housing and ensures in this area for a fluid-tight seal of the first valve chamber 25 , The front wall 28 thus comprises a plate seat for the second piston 20 ,

Weiterhin weist im gezeigten Ausführungsbeispiel der zweite Kolben 20 den gleichen Außendurchmesser und die gleiche wirksame Druckfläche wie der erste Kolben 18 auf, so dass sich beim Einleiten von Druckluft in die erste Ventilkammer 25 die auf den Stellkolben 17 einwirkenden Axialkräfte aufheben und hierdurch keine Verschiebung des Stellkolbens 17 bewirkt wird.Furthermore, in the illustrated embodiment, the second piston 20 the same outer diameter and the same effective pressure area as the first piston 18 on, so that when introducing compressed air into the first valve chamber 25 the on the adjusting piston 17 cancel acting axial forces and thereby no displacement of the actuating piston 17 is effected.

Der dritte Kolben 22 befindet sich in einem Abschnitt 29 des Zylinderraums, der im gezeigten Ausführungsbeispiel etwa den gleichen Durchmesser wie der Abschnitt 26 hat. Der dritte Kolben 22 begrenzt mit dem zweiten Kolben 20 eine zweite Ventilkammer 30. Beim Einleiten von Druckluft in die zweite Ventilkammer 30 ist, wenn sich der Stellkolben 17 in seiner Ventilkammerabdichtstellung befindet, die wirksame Druckfläche des dritten Kolbens 22 etwas größer als diejenige des zweiten Kolbens 20, so dass auf den Stellkolben 17 eine vorbestimmte, jedoch relativ geringe Axialkraft wirkt, welche den Stellkolben 17 nach links, d. h. in seine Ventilkammerabdichtstellung, drückt.The third piston 22 is in a section 29 the cylinder space, which in the embodiment shown about the same diameter as the section 26 Has. The third piston 22 limited with the second piston 20 a second valve chamber 30 , When introducing compressed air into the second valve chamber 30 is when the actuator piston 17 is in its valve chamber sealing position, the effective pressure surface of the third piston 22 slightly larger than that of the second piston 20 , so on the actuator piston 17 a predetermined, but relatively small axial force acts, which the adjusting piston 17 to the left, ie in its valve chamber sealing position, presses.

Der vierte Kolben 24 befindet sich in einem Abschnitt 31 des Zylinderraums, der am linksseitigen Ende des Zylinderraums liegt und einen kleineren Durchmesser als die Abschnitte 26, 27, 29 hat. Der vierte Kolben 24 und dritte Kolben 22 begrenzen eine dritte Ventilkammer 32. Die wirksame Druckfläche des dritten Kolbens 22 ist merklich größer als diejenige des vierten Kolbens 24, so dass beim Einleiten von Druckluft in die dritte Ventilkammer 33 auf den Stellkolben 17 eine Axialkraft wirkt, die versucht, den Stellkolben 17 nach rechts zu verschieben und damit den zweiten Kolben 20 von der Stirnwand 28 zu entfernen.The fourth piston 24 is in a section 31 the cylinder space, which is located at the left-side end of the cylinder space and a smaller diameter than the sections 26 . 27 . 29 Has. The fourth piston 24 and third pistons 22 limit a third valve chamber 32 , The effective pressure surface of the third piston 22 is significantly larger than that of the fourth piston 24 so that when introducing compressed air into the third valve chamber 33 on the actuator piston 17 an axial force acts, which tries to control the actuator piston 17 to shift to the right and thus the second piston 20 from the front wall 28 to remove.

Diejenige (nicht dargestellte) Stellung, bei welcher der Stellkolben 17 gegenüber der in 2 gezeigten Stellung nach rechts verschoben ist, wodurch zwischen dem zweiten Kolben 20 und der Stirnwand 28 des Ventilgehäuses ein Zwischenraum entsteht, über den ein Fluidaustausch zwischen der ersten Ventilkammer 25 und der zweiten Ventilkammer 30 möglich ist, wird nachfolgend als Öffnungsstellung bezeichnet.The (not shown) position in which the adjusting piston 17 opposite to the 2 shown shifted position to the right, whereby between the second piston 20 and the front wall 28 the valve housing creates a gap through which a fluid exchange between the first valve chamber 25 and the second valve chamber 30 is possible, hereinafter referred to as open position.

Wie weiterhin in 2 dargestellt, wird der Stellkolben 17 durch eine als Druckfeder ausgebildete Feder 33 in seine Ventilkammerabdichtstellung vorgespannt. Die Feder 33 ist im endseitigen Abschnitt 26 des Zylinderraums zwischen dem ersten Kolben 18 und einer endseitigen Stirnwand 34 des Zylinderraums angeordnet und stützt sich mit ihrem hinteren Ende am ersten Kolben 18 ab. Das vordere Ende der Feder 33 stützt sich an einem Federteller 35 ab. Zur Variation der Federkraft kann die Axialposition des Federtellers 35 verstellt werden. Der vom ersten Kolben 18 begrenzte Zylinderraum, in dem sich die Feder 33 befindet, kann auch als Vorspannungserzeugungsraum bezeichnet werden.As continues in 2 shown, the adjusting piston 17 by a spring designed as a compression spring 33 biased in its valve chamber sealing position. The feather 33 is in the end section 26 the cylinder space between the first piston 18 and a terminal end wall 34 arranged the cylinder chamber and is supported by its rear end on the first piston 18 from. The front end of the spring 33 rests on a spring plate 35 from. To vary the spring force, the axial position of the spring plate 35 be adjusted. The first piston 18 limited cylinder space in which the spring 33 may also be referred to as a bias generation space.

Die erste Ventilkammer 25 ist über eine erste Ventilkammeranschlussleitung 36, die zweite Ventilkammer 30 über eine zweite Ventilkammeranschlussleitung 37 und die dritte Ventilkammer 32 über eine dritte Ventilkammeranschlussleitung 38 mit der Antriebsverbindungsleitung 13 verbunden. Die erste Ventilkammeranschlussleitung 36 ermöglicht eine ungedrosselte Fluidströmung zwischen der Pneumatikantriebseinheit 1 und der ersten Ventilkammer 25. In der zweiten Ventilkammeranschlussleitung 37 ist eine einstellbare Dämpfungsdrossel 39 vorgesehen, mit welcher der Durchflussquerschnitt verringert wird. In gleicher Weise ist in der dritten Ventilkammeranschlussleitung 38 eine einstellbare Dämpfungsdrossel 40 vorgesehen, mit welcher ebenfalls der Durchflussquerschnitt verringert werden kann.The first valve chamber 25 is via a first valve chamber connection line 36 , the second valve chamber 30 via a second valve chamber connection line 37 and the third valve chamber 32 via a third valve chamber connection line 38 with the drive connection line 13 connected. The first valve chamber connection line 36 allows unthrottled fluid flow between the pneumatic drive unit 1 and the first valve chamber 25 , In the second valve chamber connection line 37 is an adjustable damping throttle 39 intended, with which the flow cross-section is reduced. In the same way is in the third valve chamber connection line 38 an adjustable damping throttle 40 provided, with which also the flow area can be reduced.

Die Druckluftzuführ-/Entlüftungsleitung 14 mündet in die zweite Ventilkammer 30.The compressed air supply / vent line 14 opens into the second valve chamber 30 ,

Die Steuerdruckleitung 15 mündet in eine vierte Ventilkammer 44, die zwischen dem vierten Kolben 24 und der linksseitigen Stirnwand 41 des Zylinderraums liegt.The control pressure line 15 opens into a fourth valve chamber 44 that between the fourth piston 24 and the left-hand end wall 41 the cylinder space is located.

Aufgrund dieser Anordnung ist es somit möglich, den Stellkolben 17 auf zweifache Weise von der dargestellten Ventilkammerabdichtstellung nach rechts in seine Öffnungsstellung zu verschieben. Die erste Möglichkeit besteht darin, über die Steuerdruckleitung 15 Druckluft zuzuführen, um auf den Stellkolben 17 eine axiale Verschiebekraft nach rechts auszuüben, die höher als die entgegen gerichteten Axialkräfte sind, insbesondere höher als die Federkraft der Feder 33. Weiterhin wird der Stellkolben 17 auch dann nach rechts in die Öffnungsstellung verschoben, wenn in der dritten Ventilkammeranschlussleitung 38 und damit in der dritten Ventilkammer 32 ein entsprechender Überdruck vorliegt, der eine ausreichende Verschiebekraft auf den im Vergleich zum vierten Kolben 24 größeren dritten Kolben 22 ausübt.Due to this arrangement, it is thus possible, the adjusting piston 17 Move in two ways from the Ventilkammerabdichtstellung shown to the right in its open position. The first option is to use the control pressure line 15 Supply compressed air to the actuator piston 17 exert an axial displacement force to the right, which are higher than the opposing axial forces, in particular higher than the spring force of the spring 33 , Furthermore, the actuator piston 17 also shifted to the right in the open position, when in the third valve chamber connection line 38 and thus in the third valve chamber 32 there is a corresponding overpressure, which has a sufficient displacement force on the compared to the fourth piston 24 larger third piston 22 exercises.

Die beiden einstellbaren Dämpfungsdrosseln 39, 40 sind vorzugsweise innerhalb des Ventilgehäuses angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, eine oder beide Dämpfungsdrosseln 39, 40 außerhalb des Ventilgehäuses anzuordnen.The two adjustable damping throttles 39 . 40 are preferably arranged inside the valve housing. However, it is also possible to have one or both damping throttles 39 . 40 to be arranged outside of the valve housing.

Die Funktion des Dämpfungsventils 9 wird im Folgenden anhand des in 1 gezeigten Anwendungsfalls näher beschrieben.The function of the damping valve 9 will be described below on the basis of in 1 described use case described in more detail.

Ausgangspunkt ist die dargestellte Stellung des Antriebskolbens 3, wobei sich die beiden Dämpfungsventile 9 in ihrer Ventilkammerabdichtstellung befinden, in der die erste Ventilkammer 25 gegenüber der zweiten Ventilkammer 30 abgedichtet ist.The starting point is the illustrated position of the drive piston 3 , where are the two damping valves 9 are in their valve chamber sealing position, in which the first valve chamber 25 opposite the second valve chamber 30 is sealed.

Bei den beiden Arbeitsventilen 10 handelt es sich jeweils um 3/2-Wegeventile, wobei in der dargestellten ersten Schaltstellung der Durchfluss von der Drucklufthauptversorgungsleitung 12 zur Druckluftzuführ-/Entlüftungsleitung 14 gesperrt ist, während die Druckluftzuführ-/Entlüftungsleitung 14 mit einer Entlüftungsleitung 42 verbunden ist.At the two working valves 10 each are 3/2-way valves, wherein in the illustrated first switching position, the flow from the compressed air main supply line 12 to the compressed air supply / vent line 14 is locked while the compressed air supply / vent line 14 with a vent line 42 connected is.

In der zweiten Schaltstellung ist die Druckluftzuführ-/Entlüftungsleitung 14 dagegen mit der Drucklufthauptversorgungsleitung 12 durchgehend verbunden.In the second switching position is the Druckluftzuführ- / vent line 14 on the other hand with the compressed air main supply line 12 connected throughout.

Die beiden Mehrwege-Pilotventile 11 sind ebenfalls 3/2-Wegeventile. In der ersten, dargestellten Schaltstellung sind die Steuerdruckleitung 15 mit einer Entlüftung 43 verbunden, während sie in der zweiten Schaltstellung durchgehend mit der Drucklufthauptversorgungsleitung 12 verbunden ist.The two multi-way pilot valves 11 are also 3/2-way valves. In the first, shown switching position are the control pressure line 15 with a vent 43 connected in the second switching position continuously with the compressed air main supply line 12 connected is.

Ausgehend von der in 1 dargestellten Stellung des Antriebskolbens 3 soll dieser zunächst nach rechts beschleunigt werden. Hierzu werden primärseitig zunächst das Mehrwege-Arbeitsventil 10 und das Mehrwege-Pilotventil 11 in die zweite Schaltstellung geschaltet, in der Druckluft der Druckluftzuführ-/Entlüftungsleitung 14 und der Steuerdruckleitung 15 über die Drucklufthauptversorgungsleitung 12 zugeführt wird.Starting from the in 1 shown position of the drive piston 3 this should be accelerated to the right first. For this purpose, the primary side initially the multi-way valve 10 and the multipath pilot valve 11 switched to the second switching position, in the compressed air of Druckluftzuführ- / vent line 14 and the control pressure line 15 via the compressed air main supply line 12 is supplied.

Die primärseitige Zuführung von Druckluft über die Steuerdruckleitung 15 bewirkt zunächst, dass der Stellkolben 17 nach rechts in seine Öffnungsstellung verschoben wird. Hierdurch entsteht eine direkte Fluidverbindung zwischen der zweiten Ventilkammer 30 und der ersten Ventilkammer 25. Die Druckluft kann damit direkt und ungedrosselt von der Drucklufthauptversorgungsleitung 12 über die zweite Ventilkammer 30 und die erste Ventilkammer 25 zum linksseitigen Arbeitsraum 5 der Pneumatikantriebseinheit 1 strömen. Der Antriebskolben 3 wird stark beschleunigt und nach rechts bewegt.The primary-side supply of compressed air via the control pressure line 15 first causes the actuator piston 17 is moved to the right in its open position. This creates a direct fluid connection between the second valve chamber 30 and the first valve chamber 25 , The compressed air can thus directly and unthrottled from the compressed air main supply line 12 over the second valve chamber 30 and the first valve chamber 25 to the left-side working space 5 the pneumatic drive unit 1 stream. The drive piston 3 is strongly accelerated and moved to the right.

Sekundärseitig wird in dieser Beschleunigungsphase das sekundärseitige Mehrwege-Arbeitsventil 10 in die dargestellte erste Schaltstellung geschaltet, in welcher die zweite Ventilkammer 30 mit der Entlüftungsleitung 42 verbunden ist. Das sekundärseitige Mehrwege-Pilotventil 11 wird dagegen in die zweite Schaltstellung geschaltet, in welcher die Steuerdruckleitung 15 mit der Drucklufthauptversorgungsleitung 12 durchgehend verbunden ist. Auch der sekundärseitige Stellkolben 17 wird daher nach rechts in seine Öffnungsstellung gedrückt. Hierdurch ist es möglich, dass die sich aus dem sich verkleinernden rechtsseitigen Arbeitsraum 6 der Pneumatikantriebseinheit 1 abströmende Druckluft sehr schnell und ungedrosselt von der ersten Ventilkammer 25 in die zweite Ventilkammer 30 und von dort über die Entlüftungsleitung 42 abströmen kann. Die Bremswirkung durch die abströmende Druckluft ist somit minimal.On the secondary side, in this acceleration phase, the secondary-side multi-way working valve 10 connected in the illustrated first switching position, in which the second valve chamber 30 with the vent line 42 connected is. The secondary-side multiway pilot valve 11 is, however, switched to the second switching position, in which the control pressure line 15 with the compressed air main supply line 12 is connected throughout. Also the secondary-side actuating piston 17 is therefore pressed to the right in its open position. This makes it possible that the resulting from the downsized right-hand working space 6 the pneumatic drive unit 1 outgoing compressed air very fast and unthrottled from the first valve chamber 25 in the second valve chamber 30 and from there via the vent line 42 can flow out. The braking effect by the outflowing compressed air is thus minimal.

Soll der Antriebskolben 3 ab einer bestimmten Stellung abgebremst werden, wird sekundärseitig das Mehrwege-Pilotventil 11 auf die erste Schaltstellung, d. h. auf ”Entlüftung” umgeschaltet. Hierdurch sinkt der Druck in der Ventilkammer 44 entsprechend ab. Der Stellkolben 17 wird durch die Kraft der Feder 33 nach links in seine Ventilkammerabdichtstellung verschoben.Should the drive piston 3 braked from a certain position, the secondary side is the multi-way pilot valve 11 switched to the first switching position, ie to "vent". This reduces the pressure in the valve chamber 44 accordingly. The adjusting piston 17 is due to the force of the spring 33 moved to the left in its valve chamber sealing position.

Soll der Antriebskolben 3 langsam auf ”passive” Weise abgebremst werden, wird das sekundärseitige Mehrwege-Arbeitsventil 10 in die erste Schaltstellung geschaltet. Die aus dem sich verkleinernden Arbeitsraum 6 der Pneumatikantriebseinheit 1 abströmende Druckluft strömt daher, da der ungedrosselte Weg zwischen der ersten Ventilkammer 25 und der zweiten Ventilkammer 30 blockiert ist, über die zweite Ventilkammeranschlussleitung 37 und die Dämpfungsdrossel 39 zur zweiten Ventilkammer 30 und von dort zur Entlüftungsleitung 42. Should the drive piston 3 slowly decelerated in a "passive" manner, becomes the secondary-side multi-way work valve 10 switched to the first switching position. The out of the shrinking workspace 6 the pneumatic drive unit 1 outgoing compressed air flows therefore, as the unthrottled path between the first valve chamber 25 and the second valve chamber 30 is blocked, via the second valve chamber connection line 37 and the damping throttle 39 to the second valve chamber 30 and from there to the vent line 42 ,

Soll der Antriebskolben 3 sehr schnell abgebremst werden, kann durch Schalten des sekundärseitigen Mehrwege-Arbeitsventils 10 in die zweite Schaltstellung ein ”aktiver” Bremsvorgang eingeleitet werden. Hierbei wird der Druck in dem sich verkleinernden Arbeitsraum 6 durch Druckluftzufuhr aus der Drucklufthauptversorgungsleitung 12 erhöht bzw. nur soweit abgesenkt, bis er dem Druck in der Drucklufthauptversorgungsleitung 12 entspricht.Should the drive piston 3 can be braked very quickly, by switching the secondary-side multi-way working valve 10 in the second switching position an "active" braking operation can be initiated. Here, the pressure in the decreasing working space 6 by compressed air supply from the compressed air main supply line 12 increased or lowered only so far until it the pressure in the main compressed air supply line 12 equivalent.

Treten hierbei im sich verkleinernden Arbeitsraum 6 unzulässig hohe Kompressionsdrücke auf, so gelangen diese in entsprechender Weise über die Dämpfungsdrossel 40 auch zur dritten Ventilkammer 32. Überschreitet dort der Druck ein vorbestimmtes Maß, bewirkt dies ein automatisches Verschieben des Stellkolbens 17 in seine Öffnungsstellung entgegen der Kraft der Feder 33. Hierdurch kann der überhöhte Druck sehr schnell auf direktem Weg abgebaut werden, da dann die Druckluft nicht mehr über die Dämpfungsdrossel 39 strömen muss, sondern ungedrosselt von der ersten Ventilkammer 25 zur zweiten Ventilkammer 30 und von dort über die Druckluftzuführ-/Entlüftungsleitung 14 abströmen kann. Hierdurch wird ein wirksamer Schutz vor zu hohen Drücken geschaffen.Kicking in the shrinking workspace 6 impermissibly high compression pressures, so they pass in a similar manner via the damping throttle 40 also to the third valve chamber 32 , If there the pressure exceeds a predetermined level, this causes an automatic displacement of the actuating piston 17 in its open position against the force of the spring 33 , As a result, the excessive pressure can be reduced very quickly in a direct way, since then the compressed air is no longer on the damping throttle 39 must flow, but unthrottled from the first valve chamber 25 to the second valve chamber 30 and from there via the Druckluftzuführ- / vent line 14 can flow out. This provides effective protection against excessive pressures.

Durch den vorzugsweise neutralen Axialkraftausgleich in der ersten Ventilkammer 25 und zweiten Ventilkammer 30 ist bei Stillstand des Antriebskolbens 3 die eingestellte Federkraft der Feder 33 gleich der durch den Druck in der dritten Ventilkammer 32 entstehenden, gegengerichteten Axialkraft. Mit der Federkraft wird die Größe des Druckes in der dritten Ventilkammer 32 bestimmt, der auch eine Funktion des Druckes in der Antriebsverbindungsleitung 13 und der Dämpfungsdrossel 40 ist. Der Druck in der Antriebsverbindungsleitung 13 und damit in der ersten Ventilkammer 25 ist eine Wahlgröße für die Weichheit des Bremsvorganges und muss in der Dynamik größer als der entstehende primäre Druck durch die Antriebskraft sein. Im Stillstand der abgebremsten Pneumatikantriebseinheit 1 werden die beiden Axialkräfte durch die Überdruckregelung ausgeglichen. Überschreitet die durch den Druck in der dritten Ventilkammer 32 ausgeübte Axialkraft die Federkraft, so wird der Stellkolben 17 je nach Federrate entsprechend weit geöffnet und der Kompressionsdruck in der beschriebenen Weise über das sekundärseitige Mehrwege-Arbeitsventil 10 abgebaut. Nach entsprechender Druckreduzierung in der dritten Ventilkammer 32 schließt der Stellkolben 17 wieder automatisch.By the preferably neutral Axialkraftausgleich in the first valve chamber 25 and second valve chamber 30 is at standstill of the drive piston 3 the set spring force of the spring 33 the same by the pressure in the third valve chamber 32 resulting, opposing axial force. With the spring force, the size of the pressure in the third valve chamber 32 also determines a function of the pressure in the drive connection line 13 and the damping throttle 40 is. The pressure in the drive connection line 13 and thus in the first valve chamber 25 is an option for the softness of the braking process and must be greater in dynamics than the resulting primary pressure by the driving force. At standstill of the braked pneumatic drive unit 1 the two axial forces are compensated by the overpressure control. Exceeds the pressure in the third valve chamber 32 applied axial force the spring force, so is the actuator piston 17 Depending on the spring rate correspondingly wide open and the compression pressure in the manner described on the secondary-side multi-way working valve 10 reduced. After appropriate pressure reduction in the third valve chamber 32 closes the actuator piston 17 again automatically.

Je nach Trägheit des Antriebssystems kann die Dämpfungsdrossel 40 durch ein Drosselrückschlagventil ersetzt werden, womit eine schnellere Absenkung des Druckes in der dritten Ventilkammer 32 erreicht werden kann.Depending on the inertia of the drive system, the damping throttle 40 be replaced by a throttle check valve, whereby a faster reduction of the pressure in the third valve chamber 32 can be achieved.

Mit der Dämpfungsdrossel 39 kann die minimale Anfahrgeschwindigkeit am Hubende des Antriebskolbens 3 eingestellt werden, beispielsweise auf einen Wert von 0,05 bis 0,1 m/s.With the damping throttle 39 can the minimum approach speed at the stroke end of the drive piston 3 be set, for example, to a value of 0.05 to 0.1 m / s.

Durch die einstellbaren Druckpotentiale in den Ventilkammern 25, 30, 32 kann die Pneumatikantriebseinheit 1 unabhängig vom Druck p in der Drucklufthauptversorgungsleitung 12 optimal ruck- und stoßfrei betrieben werden.Due to the adjustable pressure potentials in the valve chambers 25 . 30 . 32 can the pneumatic drive unit 1 regardless of the pressure p in the main compressed air supply line 12 be operated optimally jerk and bumpless.

Anhand von 3 wird nachfolgend eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dämpfungsventils 9' beschrieben. Aufbau und Funktionsweise dieser zweiten Ausführungsform sind in allen wesentlichen Punkten identisch zur ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, dass der Stellkolben 17' hinter dem vierten Kolben 24 einen zusätzlichen fünften Kolben 45 aufweist, der mittels einer vierten Kolbenstange 46 auf Abstand zum vierten Kolben 24 gehalten wird. Der fünfte Kolben 45 hat einen wesentlich größeren Durchmesser als der vierte Kolben 24 und ist in einem Abschnitt 47 des Zylinderraums hin- und herbewegbar, der einen entsprechend größeren Durchmesser als der Abschnitt 31 aufweist. Die Ventilkammer 44, in die die Steuerdruckleitung 15 mündet, befindet sich zwischen dem fünften Kolben 45 und der Stirnwand 41 des Ventilgehäuses.Based on 3 Below is a second embodiment of a damping valve according to the invention 9 ' described. Structure and operation of this second embodiment are identical in all essential points to the first embodiment with the exception that the actuating piston 17 ' behind the fourth piston 24 an additional fifth piston 45 having, by means of a fourth piston rod 46 at a distance to the fourth piston 24 is held. The fifth piston 45 has a much larger diameter than the fourth piston 24 and is in a section 47 the cylinder chamber back and forth, which has a correspondingly larger diameter than the section 31 having. The valve chamber 44 into which the control pressure line 15 opens, is located between the fifth piston 45 and the front wall 41 of the valve housing.

Die zweite Ausführungsform bietet den Vorteil, dass aufgrund der im Vergleich zum vierten Kolben 24 größeren Druckfläche des fünften Kolbens 45 der pneumatische Stelldruck in der Steuerdruckleitung 15 und in der Ventilkammer 44 im Vergleich zur ersten Ausführungsform verringert werden kann bzw. bei gleich großem Stelldruck größere Stellkräfte zum Verschieben des Stellkolbens 17' in seine Öffnungsstellung erzeugt werden können.The second embodiment offers the advantage that due to the compared to the fourth piston 24 larger pressure surface of the fifth piston 45 the pneumatic actuating pressure in the control pressure line 15 and in the valve chamber 44 can be reduced compared to the first embodiment or at the same large actuating pressure greater actuating forces for moving the actuating piston 17 ' can be generated in its open position.

Bei der zweiten Ausführungsform ist somit zwischen dem vierten Kolben 24 und dem fünften Kolben 45 eine fünfte Ventilkammer 48 vorhanden, die jedoch keine Fluiddurchflussfunktion hat. Der zusätzliche fünfte Kolben 45 dient lediglich der Kraftübersetzung zur leichteren Verschiebbarkeit des Stellkolbens 17' in seine Öffnungsstellung.In the second embodiment is thus between the fourth piston 24 and the fifth piston 45 a fifth valve chamber 48 present but having no fluid flow function. The additional fifth piston 45 serves only the power transmission for easier displacement of the actuating piston 17 ' in its open position.

Claims (8)

Dämpfungsventil für eine Pneumatikantriebseinheit (1), mit einem innerhalb eines Ventilgehäuses bewegbaren Stellkolben (17, 17'), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – der Stellkolben (17, 17') weist eine Mehrzahl von Kolben (18, 20, 22, 24) auf, die dazwischen angeordnete erste, zweite und dritte Ventilkammern (25, 30, 32) begrenzen, – die erste Ventilkammer (25) ist über eine erste Ventilkammeranschlussleitung (36), die zweite Ventilkammer (30) ist über eine zweite Ventilkammeranschlussleitung (37) und die dritte Ventilkammer (32) ist über eine dritte Ventilkammeranschlussleitung (38) mit einer zur Pneumatikantriebseinheit (1) führenden Antriebsverbindungsleitung (13) verbindbar, wobei der Durchfluss durch die zweite Ventilkammeranschlussleitung (37) im Vergleich zur ersten Ventilkammeranschlussleitung (36) gedrosselt ist, – in die zweite Ventilkammer (30) mündet eine Druckluftzuführ-/Entlüftungsleitung (14) zum Zuführen von Druckluft und/oder zum Entlüften, – der Stellkolben (17, 17') ist mit einer bestimmten Vorspannkraft (33) in eine Ventilkammerabdichtstellung vorgespannt, in der er die drei Ventilkammern (25, 30, 32) gegeneinander abdichtet, – der Stellkolben (17, 17') ist durch Einleiten von Druckluft in die dritte Ventilkammer (32) entgegen der Vorspannkraft in eine Öffnungsstellung bewegbar, in der ein Durchfluss zwischen der ersten und zweiten Ventilkammer (25, 30) ermöglicht wird.Damping valve for a pneumatic drive unit ( 1 ), with a movable within a valve housing actuating piston ( 17 . 17 ' ), characterized by the following features: 17 . 17 ' ) has a plurality of pistons ( 18 . 20 . 22 . 24 ), the interposed first, second and third valve chambers ( 25 . 30 . 32 ), - the first valve chamber ( 25 ) is via a first valve chamber connection line ( 36 ), the second valve chamber ( 30 ) is via a second valve chamber connection line ( 37 ) and the third valve chamber ( 32 ) is connected via a third valve chamber connection line ( 38 ) with a to the pneumatic drive unit ( 1 ) leading drive connection line ( 13 ), wherein the flow through the second valve chamber connection line ( 37 ) compared to the first valve chamber connection line ( 36 ) is throttled, - in the second valve chamber ( 30 ) opens a Druckluftzuführ- / vent line ( 14 ) for supplying compressed air and / or for venting, - the adjusting piston ( 17 . 17 ' ) is with a certain biasing force ( 33 ) is biased in a Ventilkammerabdichtstellung in which he the three valve chambers ( 25 . 30 . 32 ) seals against each other, - the adjusting piston ( 17 . 17 ' ) is by introducing compressed air into the third valve chamber ( 32 ) movable against the biasing force in an open position in which a flow between the first and second valve chamber ( 25 . 30 ). Dämpfungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Stellkolben (17, 17') einwirkende Vorspannkraft durch eine Feder (33), die in einem an den Stellkolben (17, 17') angrenzenden Vorspannungserzeugungsraum angeordnet ist, und/oder mittels eines Fluids erzeugt wird, das in diesen Vorspannungserzeugungsraum eingeleitet wird.Damping valve according to claim 1, characterized in that on the adjusting piston ( 17 . 17 ' ) acting biasing force by a spring ( 33 ), which in one to the adjusting piston ( 17 . 17 ' ) adjacent bias generation space, and / or is generated by means of a fluid, which is introduced into this bias generation space. Dämpfungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Ventilkammer (32) auf der einen Seite durch einen Kolben (22) mit einer größeren wirksamen Druckfläche als auf ihrer gegenüberliegenden Seite begrenzt wird, so dass bei steigendem Druck in der dritten Ventilkammer (32) auf den Stellkolben (17, 17') eine zunehmende Verschiebekraft in Richtung Öffnungsstellung wirkt.Damping valve according to claim 1 or 2, characterized in that the third valve chamber ( 32 ) on one side by a piston ( 22 ) is limited with a larger effective pressure surface than on its opposite side, so that with increasing pressure in the third valve chamber ( 32 ) on the adjusting piston ( 17 . 17 ' ) acts an increasing displacement force in the direction of the open position. Dämpfungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (17, 17') mit einer äußeren Stirnseite eine vierte Ventilkammer (44) begrenzt, in die eine Steuerdruckleitung (15) mündet, um mittels in die vierte Ventilkammer (44) eingeleiteter Druckluft den Stellkolben (17) entgegen der Wirkung der Vorspannkraft von der Ventilkammerabdichtstellung in die Öffnungsstellung zu verschieben.Damping valve according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting piston ( 17 . 17 ' ) with an outer end face a fourth valve chamber ( 44 ) into which a control pressure line ( 15 ) opens, by means of the fourth valve chamber ( 44 ) introduced compressed air the adjusting piston ( 17 ) to move against the action of the biasing force of the valve chamber sealing position in the open position. Dämpfungsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (17') endseitig einen zusätzlichen Kolben (44) aufweist, der eine im Vergleich zum benachbarten Kolben (24) vergrößerte wirksame Druckfläche besitzt und die vierte Ventilkammer (44) begrenzt, in welche die Steuerdruckleitung (15) mündet.Damping valve according to claim 4, characterized in that the adjusting piston ( 17 ' ) end an additional piston ( 44 ), which has one compared to the adjacent piston ( 24 ) has enlarged effective pressure surface and the fourth valve chamber ( 44 ) into which the control pressure line ( 15 ) opens. Dämpfungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Ventilkammer (25, 30) jeweils auf beiden Seiten durch gleich große Kolbenflächen begrenzt sind, so dass durch die in der ersten und zweiten Ventilkammer (25, 30) vorherrschenden Drücke keine den Stellkolben (17, 17') axiale verschiebende Verschiebekräfte erzeugt werden.Damping valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first and second valve chamber ( 25 . 30 ) are each bounded on both sides by equal piston surfaces, so that by the in the first and second valve chamber ( 25 . 30 ) prevailing pressures do not affect the actuator piston ( 17 . 17 ' ) are generated axially displaceable sliding forces. Dämpfungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zur zweiten Ventilkammer (30) führenden zweiten Ventilkammeranschlussleitung (37) eine einstellbare Dämpfungsdrossel (39) angeordnet ist.Damping valve according to one of the preceding claims, characterized in that in the second valve chamber ( 30 ) leading second valve chamber connection line ( 37 ) an adjustable damping throttle ( 39 ) is arranged. Dämpfungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zur dritten Ventilkammer (32) führenden dritten Ventilkammeranschlussleitung (38) eine einstellbare Dämpfungsdrossel (40) oder ein Drosselrückschlagventil angeordnet ist.Damping valve according to one of the preceding claims, characterized in that in the third valve chamber ( 32 ) leading third valve chamber connection line ( 38 ) an adjustable damping throttle ( 40 ) or a throttle check valve is arranged.
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