-
Hintergrund der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Strömungsdurchgangsschalteinheit, die in einem pneumatischen System eingesetzt wird, das einen Luft- oder Pneumatikzylinder aufweist.
-
Stand der Technik
-
Bei einem Luftzylinder, der weithin als ein pneumatisches Stellglied bei verschiedenen Arten von automatisierten Maschinen eingesetzt wird, wird ein Kolben, an dem eine Stange befestigt ist, durch die Zufuhr und Abfuhr von Druckluft in jeweilige Druckkammern hin und her bewegt. Außerdem wird im Allgemeinen die Zufuhr und Abfuhr der Druckluft bei dieser Art von Luftzylindern mittels eines Schaltventils durchgeführt.
-
Da bei dem oben beschriebenen Luftzylinder während eines Arbeitshubes zur Durchführung einer Arbeit bei der hin und her gehenden Bewegung des Kolbens eine äußere Last auf die Stange aufgebracht wird, ist eine große Antriebskraft erforderlich. Im Gegensatz dazu wird bei einem Rückhub, wenn der Kolben zu seiner Ursprungsposition zurückgeführt wird, der Rückhub mit einer geringeren Antriebskraft durchgeführt als der Arbeitshub, da hierbei die oben genannte äußere Last nicht auf die Stange ausgeübt wird. Die Antriebskraft hängt von dem Druckniveau der Druckluft ab, welche den Druckkammern zugeführt wird. Eine Einsparung bei der Menge des Luftverbrauchs lässt sich erreichen, indem der Druck während des Rückhubes verringert wird.
-
Zur Lösung des oben beschriebenen Problems wurde in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
JP 2013-024345 A ein Energiesparventil vorgeschlagen.
-
Das Energiesparventil umfasst einen Hauptventilkörper, in dem eine Ventilbohrung, ein Luftzufuhranschluss, ein erster Ausgangsanschluss, ein zweiter Ausgangsanschluss und ein Auslassanschluss ausgebildet sind, eine einzelne Spule, welche gleitend in die Ventilbohrung eingesetzt ist und welche den ersten Ausgangsanschluss und den zweiten Ausgangsanschluss mit dem Luftzufuhranschluss oder dem Auslassanschluss verbindet, einen Spulenantriebsabschnitt, welcher die Spule von einer ersten Position zu einer zweiten Position umschaltet, und einen Druckregelkolben mit einer Druckaufnahmefläche, auf die ein Druck von dem zweiten Ausgangsanschluss wirkt, und auf den eine elastische Vorspannkraft ausgeübt wird. Entsprechend dem Druck des zweiten Ausgangsanschlusses wird die Spule so bewegt, dass sie die Querschnittsfläche eines Strömungsdurchgangs, welcher von dem Luftzufuhranschluss zu dem zweiten Ausgangsanschluss durchtritt, verändert, wodurch die Spule den Druck des zweiten Ausgangsanschlusses auf einen eingestellten Druck einstellt, der geringer ist als der Druck der Druckluft, welche von dem Luftzufuhranschluss zugeführt wird.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung wurde auf der Basis des oben beschriebenen Standes der Technik gemacht und hat die Aufgabe, eine Strömungsdurchgangsschalteinheit vorzuschlagen, mit welcher die Betriebskosten und die Anschaffungskosten durch Einsparungen beim Luftverbrauch verringert werden können, wobei gleichzeitig ein einfacher Aufbau erreicht wird. Dies hat Vorteile hinsichtlich einer wirtschaftlichen Nutzung.
-
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Strömungsdurchgangsschalteinheit vorgesehen, die in einem pneumatischen System eingesetzt wird, welches einen Luftzylinder (Pneumatikzylinder) aufweist, wobei der Luftzylinder so konfiguriert ist, dass er einen Arbeitshub eines Kolbens durch die Zufuhr von Druckluft in eine erste Druckkammer durchführt und dass er einen Rückhub des Kolbens durch die Zufuhr der Druckluft in eine zweite Druckkammer durchführt, wobei die Strömungsdurchgangsschalteinheit einen Ventilkörper aufweist, in dem eine Ventilöffnung oder -bohrung, ein Luftzufuhranschluss, dem Druckluft von einer Druckzufuhrquelle zugeführt wird, ein erster Ausgangsanschluss, der mit der ersten Druckkammer verbunden ist, ein zweiter Ausgangsanschluss, der mit der zweiten Druckkammer verbunden ist, und ein Auslassanschluss, der zur Umgebung offen ist, ausgebildet sind, wobei der Luftzufuhranschluss, der erste Ausgangsanschluss, der zweite Ausgangsanschluss und der Auslassanschluss mit der Ventilbohrung in Verbindung stehen, eine Spule mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende in einer axialen Richtung der Spule, wobei die Spule so konfiguriert ist, dass sie in der axialen Richtung in der Ventilbohrung hin und her gleiten kann, eine Spulenantriebseinheit mit einem Elektromagnetventil, wobei die Spulenantriebseinheit so konfiguriert ist, dass sie die Spule durch Aufbringen einer Kraft auf das erste Ende der Spule in Abhängigkeit von einem Erregungs- oder Einschaltzustand des Elektromagnetventils in einer ersten Richtung von einer Seite des ersten Ende zu einer Seite des zweiten Endes antreibt, einen Vorspannmechanismus, der im Inneren des Ventilkörpers angeordnet ist, wobei der Vorspannmechanismus dazu konfiguriert ist, die Spule elastisch vorzuspannen, und einen Kolbenabschnitt, der im Inneren des Ventilkörpers angeordnet ist, wobei der Kolbenabschnitt dazu konfiguriert ist, auf der Basis eines Drucks des ersten Ausgangsanschlusses eine Kraft auf die Spule in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung auszuüben. In der Strömungsdurchgangsschalteinheit ist die Spule an einer ersten Position positioniert, welche eine Kommunikation zwischen dem ersten Ausgangsanschluss und dem Auslassanschluss erlaubt, wenn die Spulenantriebseinheit in einem Aus-Zustand ist und die durch den Kolbenabschnitt auf der Basis des Drucks des ersten Ausgangsanschlusses ausgeübte Kraft größer ist als eine Vorspannkraft des Vorspannmechanismus, und erlaubt eine Kommunikation zwischen dem Luftzufuhranschluss und dem zweiten Ausgangsanschluss entgegen der Vorspannkraft des Vorspannmechanismus. Wenn die durch den Kolbenabschnitt auf der Basis des Drucks des ersten Ausgangsanschlusses ausgeübte Kraft geringer ist als die Vorspannkraft des Vorspannmechanismus, so wird die Spule außerdem durch die Vorspannkraft des Vorspannmechanismus zu einer zweiten Position verschoben, in welcher der Luftzufuhranschluss nicht mit dem ersten Ausgangsanschluss oder dem zweiten Ausgangsanschluss kommunizieren kann.
-
Wenn bei der Strömungsdurchgangsschalteinheit, die in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, der Kolben während des Rückhubes des Luftzylinders sein Hubende erreicht, wird die Spule durch die elastische Kraft des Vorspannmechanismus zu der zweiten Position, an welcher der Luftzufuhranschluss weder mit dem ersten Ausgangsanschluss noch mit dem zweiten Ausgangsanschluss kommuniziert, verschoben(geschlossenes Zentrum). Gleichzeitig mit dem Abschluss des Rückhubes des Luftzylinders wird daher jegliche unnötige Zufuhr von Druckluft in die zweite Druckkammer blockiert, und ein Anstieg des Drucks der zweiten Druckkammer wird gestoppt. Dementsprechend können während der Zeit des Rückhubes durch Einsparung des Luftverbrauchs die Betriebskosten verringert werden. Außerdem hat die Strömungsdurchgangsschalteinheit einen einfachen Aufbau und exzellente Eigenschaften hinsichtlich der wirtschaftlichen Nutzung.
-
Bei der oben beschriebenen Strömungsdurchgangsschalteinheit kann die Spulenantriebseinheit vorzugsweise einen Antriebskolben aufweisen, der dazu konfiguriert ist, einen Druck der Druckluft aufzunehmen, wenn der Luftzufuhranschluss und der erste Ausgangsanschluss in Verbindung miteinander gebracht sind. Eine Druckaufnahmefläche des Antriebskolbens ist vorzugsweise größer als eine Druckaufnahmefläche des Kolbenabschnitts.
-
Durch einen solchen Aufbau kann durch Nutzung der Differenz der Druckaufnahmeflächen dank des Antriebskolbens, welcher den Druck der Druckluft aufnimmt, die Spule zuverlässig zu der Position verschoben werden, an welcher der Luftzufuhranschluss und der erste Ausgangsanschluss in Verbindung miteinander gebracht sind. Dadurch kann der Arbeitshub des Luftzylinders ohne irgendwelche Probleme durchgeführt werden.
-
Bei der oben beschriebenen Strömungsdurchgangsschalteinheit kann ein Stoppabschnitt, der dazu ausgestaltet ist, den Vorspannmechanismus durch Eingriff mit diesem zu stoppen, im Inneren des Ventilkörpers vorgesehen sein. Wenn die Spule sich aufgrund der Vorspannung durch den Vorspannmechanismus von der ersten Position zu der zweiten Position verschiebt, kann die Spule an der zweiten Position dadurch angehalten werden, dass der Stoppabschnitt den Vorspannmechanismus durch Eingriff mit diesem stoppt.
-
Durch einen solchen Aufbau kann die Spule zuverlässig zu der zweiten Position verschoben werden, was mit einem Abschluss des Rückhubes des Luftzylinders verbunden ist.
-
Bei der Strömungsdurchgangsschalteinheit gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich die Betriebskosten und die Anschaffungskosten verringern, da der Luftverbrauch reduziert wird. Gleichzeitig ergibt sich ein einfacher Aufbau, so dass die Strömungsdurchgangsschalteinheit hinsichtlich der wirtschaftlichen Nutzung exzellente Eigenschaften hat.
-
Weitere Vorteile, Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder der Rückbeziehung.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine schematische Ansicht (erste erläuternde Darstellung der Betriebsweise) eines Pneumatiksystems mit einer Strömungsdurchgangsschalteinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist eine zweite erläuternde Darstellung der Betriebsweise des Pneumatiksystems gemäß 1;
-
3 ist eine dritte erläuternde Darstellung der Betriebsweise des Pneumatiksystems gemäß 1; und
-
4 ist eine vierte erläuternde Darstellung der Betriebsweise des Pneumatiksystems gemäß 1.
-
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
-
Eine bevorzugte Ausführungsform einer Strömungsdurchgangseinheit und einer Strömungsdurchgangsschalteinheit gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
-
Die Strömungsdurchgangsschalteinheit 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 1 gezeigt ist, wird in einem Pneumatiksystem 12 mit einem Luft- oder Pneumatikzylinder 14 verwendet. Der Luftzylinder 14 umfasst ein Zylinderrohr 18, in dem eine Kolbenkammer 16 ausgebildet ist, einen Kolben 20, der zur gleitenden, hin und her gehenden Bewegung im Inneren des Zylinderrohres 18 angeordnet ist, und eine Kolbenstange 22, welche mit dem Kolben 20 verbunden ist.
-
Durch den Kolben 20 wird die Kolbenkammer 16 in eine erste Druckkammer 16A und eine zweite Druckkammer 16B unterteilt. In dem Luftzylinder 14 wird durch Druckluft, die von der ersten Druckkammer 16A zugeführt wird, ein Arbeitshub zur Verrichtung von Arbeit durchgeführt. Indem Druckluft der zweiten Druckkammer 16B zugeführt wird, wird ein Rückhub durchgeführt, um den Kolben 20 zu seiner Ursprungsposition zurückzuführen.
-
Das Pneumatiksystem 12 umfasst den oben genannten Luftzylinder 14 und die Strömungsdurchgangsschalteinheit 10 zum Umschalten zwischen der Zufuhr und Abfuhr von Druckluft von einer nicht dargestellten Druckzufuhrquelle (einem Luftkompressor oder dergleichen) zu/von dem Luftzylinder 14.
-
Die Strömungsdurchgangsschalteinheit 10 umfasst einen Ventilkörper 24, in dem eine Ventilöffnung oder -bohrung 25 und mehrere Anschlüsse ausgebildet sind, einen Adapter 26, der in einer fixierten Weise mit einem ersten Ende 24a in der axialen Richtung des Ventilkörpers 24 verbunden ist, eine Endplatte 28, die in einer fixierten Weise mit einem zweiten Ende 24b an einer dem ersten Ende 24a gegenüberliegenden Seite des Ventilkörpers 24 verbunden ist, eine Spule 30, die so im Inneren des Ventilkörpers 24 angeordnet ist, dass sie hin und her gehend in der axialen Richtung gleiten kann, eine Spulenantriebseinheit 32 zum Antreiben der Spule 30 in einer ersten Richtung (A-Richtung) von dem ersten Ende 24a zu dem zweiten Ende 24b, einen Vorspannmechanismus 34, welcher die Spule 30 elastisch vorspannen kann, und einen Kolbenabschnitt 36, der eine Kraft in einer zweiten Richtung (B-Richtung), welche der ersten Richtung entgegengesetzt ist, auf die Spule 30 ausübt.
-
Die Ventilbohrung 25 ist so ausgebildet, dass sie in der axialen Richtung durch den Ventilkörper 24 hindurchtritt. Die Spule 30 ist so angeordnet, dass sie im Inneren der Ventilbohrung 25 hin und her gleiten kann. Mehrere ringförmige Dichtelemente 38 sind mit Lücken in der axialen Richtung dazwischen an den äußeren Umfangsabschnitten der Spule 30 angebracht.
-
Die mehreren Anschlüsse in dem Ventilkörper 24 umfassen einen Luftzufuhranschluss 40, einen ersten Ausgangsanschluss 42, einen zweiten Ausgangsanschluss 44, einen ersten Auslassanschluss 46 und einen zweiten Auslassanschluss 48. Der Luftzufuhranschluss 40, der erste Ausgangsanschluss 42, der zweite Ausgangsanschluss 44, der erste Auslassanschluss 46 und der zweite Auslassanschluss 48 stehen mit der Ventilbohrung 25 in Verbindung.
-
Anstelle des ersten Auslassanschlusses 46 und des zweiten Auslassanschlusses 48, die separat vorgesehen sind, kann auch ein einziger gemeinsamer Auslassanschluss in dem Ventilkörper 24 vorgesehen sein.
-
Von der Druckzufuhrquelle wird dem Luftzufuhranschluss 40 Druckluft zugeführt. Entsprechend der Position der Spule 30 kann der erste Ausgangsanschluss 42 wahlweise mit dem Luftzufuhranschluss 40 oder dem ersten Auslassanschluss 46 über eine ringförmige erste Vertiefung 52, die an der Spule 30 vorgesehen ist, kommunizieren. Entsprechend der Position der Spule 30 kann außerdem der zweite Ausgangsanschluss 44 wahlweise mit dem Luftzufuhranschluss 40 oder dem zweiten Auslassanschluss 48 durch eine an der Spule 30 vorgesehene ringförmige zweite Vertiefung 54 kommunizieren. Die erste Vertiefung 52 und die zweite Vertiefung 54 sind an unterschiedlichen Positionen in der axialen Richtung an der Spule 30 vorgesehen.
-
Entsprechend der Position der Spule 30 in der axialen Richtung wird die Strömungsdurchgangsschalteinheit 10 zwischen einem geschalteten Zustand, in welchem der Luftzufuhranschluss 40 und der erste Ausgangsanschluss 42 in Verbindung miteinander gebracht sind und in dem der zweite Ausgangsanschluss 44 und der zweite Auslassanschluss 48 in Verbindung miteinander gebracht sind (2), einem geschalteten Zustand, in welchem der Luftzufuhranschluss 40 und der zweite Ausgangsanschluss 44 in Verbindung miteinander gebracht sind und in dem der erste Ausgangsanschluss 42 und der erste Auslassanschluss 46 in Verbindung miteinander gebracht sind (3), und einem geschalteten Zustand, in welchem der Luftzufuhranschluss 40 weder mit dem ersten Ausgangsanschluss 42 noch mit dem zweiten Ausgangsanschluss 44 in Verbindung gebracht ist (1, 4), betätigt.
-
Bei dem dargestellten Beispiel sind der Luftzufuhranschluss 40, der erste Ausgangsanschluss 42, der zweite Ausgangsanschluss 44, der erste Auslassanschluss 46 und der zweite Auslassanschluss 48 auf derselben Seite in dem Ventilkörper 24 angeordnet. Bei einer Modifikation können der Luftzufuhranschluss 40, der erste Ausgangsanschluss 42, der zweite Ausgangsanschluss 44, der erste Auslassanschluss 46 und der zweite Auslassanschluss 48 aber auch auf einer Seite und einer anderen Seite in dem Ventilkörper 24 verteilt vorgesehen sein. Beispielsweise können der erste Ausgangsanschluss 42 und der zweite Ausgangsanschluss 44 an einer Seite in dem Ventilkörper 24 vorgesehen sein, während der Luftzufuhranschluss 40, der erste Auslassanschluss 46 und der zweite Auslassanschluss 48 an einer anderen Seite in dem Ventilkörper 24 vorgesehen sind.
-
Die Spulenantriebseinheit 32 umfasst einen Antriebskolben 56, der in der axialen Richtung der Spule 30 gleiten kann und in der A-Richtung auf die Spule 30 drückt, sowie ein Elektromagnetventil 58, welches den Antriebskolben 56 antreibt. Eine Aussparung oder Vertiefung 61, die sich an der Seite des Ventilkörpers 24 öffnet, ist in dem Adapter 26 vorgesehen. Der Antriebskolben 56 ist gleitend in dem Inneren der Aussparung 61 angeordnet. Ein ringförmiges Dichtelement 64 ist an einem äußeren Umfangsabschnitt des Antriebskolbens 56 angebracht. Das Dichtelement 64 wird in engem Kontakt mit dem inneren Umfang an einer inneren Umfangsfläche des Adapters 26 gehalten.
-
Das Elektromagnetventil 58 ist so aufgebaut, dass es dafür sorgt, dass ein Druck der Druckluft, welche dem Luftzufuhranschluss 40 zugeführt wird, auf eine Druckaufnahmefläche des Antriebskolbens 56 ausgeübt wird, die an einer der Spule 30 entgegengesetzten Seite des Antriebskolbens 56 vorgesehen ist, um dadurch den Antriebskolben 56 in der A-Richtung anzutreiben. Ein Strömungsdurchgang im Inneren des Elektromagnetventils 58 steht mit dem Luftzufuhranschluss 40 durch einen Luftströmungsdurchgang 63 in Verbindung, welcher in dem Ventilkörper 24 ausgebildet ist, und durch einen Luftströmungsdurchgang, der in dem Adapter 26 ausgebildet ist. Das Elektromagnetventil 58 wird so geschaltet, dass dann, wenn es durch die Zufuhr von Strom eingeschaltet wird, Druckluft in eine Druckkammer 65 fließen kann, und so, dass die Luft im Inneren der Druckkammer 65 nach außen abgeführt wird, wenn es durch Abschalten der Stromzufuhr ausgeschaltet wird.
-
Der Vorspannmechanismus 34 ist im Inneren des Ventilkörpers 24 angeordnet und so aufgebaut, dass er in der Lage ist, die Spule 30 elastisch in der axialen Richtung vorzuspannen. Im Einzelnen umfasst der Vorspannmechanismus 34 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein erstes bewegliches Element 59 und ein zweites bewegliches Element 60, welche sich in der axialen Richtung der Spule 30 bewegen können, und ein elastisches Element 68 (Spulenfeder), das zwischen dem ersten beweglichen Element 59 und dem zweiten beweglichen Element 60 gehalten wird. Ein rohrförmiges Element 29 ist innerhalb des Ventilkörpers 24 an der Seite des ersten Endes 24a angeordnet. Der Vorspannmechanismus 34 ist innerhalb des Rohrelementes 29 angeordnet.
-
Das erste bewegliche Element 59 ist ringförmig aufgebaut und weist eine Durchgangsöffnung 59a auf. Das zweite bewegliche Element 60 ist ebenfalls ringförmig aufgebaut und weist eine Durchgangsöffnung 60a auf. Eine Welle der Spule 30 an deren Seite in B-Richtung ist durch die Durchgangsöffnung 59a des ersten beweglichen Elements 59 und die Durchgangsöffnung 60a des zweiten beweglichen Elements 60 eingesetzt. Eine ringförmige Aussparung oder Vertiefung 31 (Abschnitt mit kleinem Durchmesser), in welcher das erste bewegliche Element 59 und das zweite bewegliche Element 60 aufgenommen sind, ist in der Spule 30 ausgebildet. Wie in 1 gezeigt ist, steht das erste bewegliche Element 59 in Eingriff mit einem Stufenabschnitt 31a, der an der Seite in der A-Richtung der ringförmigen Aussparung 31 vorgesehen ist. Das zweite bewegliche Element 60 steht in Eingriff mit einem Stufenabschnitt 31b, der an der Seite in B-Richtung der ringförmigen Aussparung 31 vorgesehen ist.
-
Ein erster Stopperabschnitt 69, welcher eine Bewegungsendposition des ersten beweglichen Elements 59 zu der Seite der A-Richtung durch Anhalten des ersten beweglichen Elements 59 in einem Eingriffszustand mit dem ersten beweglichen Element 59 reguliert, ist an dem Ventilkörper 24 vorgesehen. Andererseits ist ein zweiter Stopperabschnitt 75, welcher eine Bewegungsendposition des zweiten beweglichen Elements 60 zu der Seite in B-Richtung durch Anhalten des zweiten beweglichen Elements 60 in einem Eingriffszustand mit dem zweiten beweglichen Element 60 reguliert, ist an dem Rohrelement 29 vorgesehen.
-
Ein Ende des elastischen Elements 68 liegt an dem ersten beweglichen Element 59 an. Ein anderes Ende des elastischen Elements 68 liegt an dem zweiten beweglichen Element 60 an.
-
Der Kolbenabschnitt 36 ist im Inneren des Ventilkörpers 24 angeordnet und so aufgebaut, dass er auf der Basis des Drucks des ersten Ausgangsanschlusses 42 eine Kraft auf die Spule 30 in einer zweiten Richtung (B-Richtung) ausübt. Eine Dichtung 77 ist an einem äußeren Umfangsabschnitts des Kolbenabschnitts 36 angebracht. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Kolbenabschnitt 36 integral oder einstückig an einem Ende der Spule 30 ausgebildet, das in der A-Richtung angeordnet ist. Der Kolbenabschnitt 36 kann aber auch als eine separate Komponente getrennt von der Spule 30 ausgebildet sein.
-
Eine Druckkammer 72, welche dem Kolbenabschnitt 36 gegenüberliegt, und ein Verbindungsdurchgang 76, der eine Verbindung zwischen der Druckkammer 72 und einem Luftströmungsdurchgang 74 in dem Ventilkörper 24 herstellt, sind in der Endplatte 28 ausgebildet. Ein Druck des ersten Ausgangsanschlusses 42 wird durch den Luftströmungsdurchgang 74 und den Verbindungsdurchgang 76 auf die Druckaufnahmefläche des Kolbenabschnitts 36 ausgeübt. Dementsprechend spannt der Kolbenabschnitt 36 die Spule 30 in der B-Richtung auf der Basis des Drucks des ersten Ausgangsanschlusses 42 vor. Die Druckaufnahmefläche des oben genannten Antriebskolbens 56 ist größer als die Druckaufnahmefläche des Kolbenabschnitts 36.
-
Die Vorspannkraft (elastische Kraft) des oben beschriebenen elastischen Elements 68 in der A-Richtung auf die Spule 30 ist geringer als die Kraft, mit welcher der Kolbenabschnitt 36 die Spule 30 durch den Druck des ersten Ausgangsanschlusses 42 in der B-Richtung vorspannt, wenn der Luftzylinder 14 den Rückhub durchführt. In einem Zustand, in welchem dem Luftzufuhranschluss 40 Druckluft zugeführt wird, wird daher die Spule 30 durch die in der B-Richtung wirkende Vorspannkraft des Kolbenabschnitts 36 auf der Basis des Druckes des ersten Ausgangsanschlusses 42 in der B-Richtung entgegen der in der A-Richtung wirkenden Vorspannkraft des Vorspannmechanismus 34 (elastisches Element 68) verschoben, wenn die Spulenantriebseinheit 32 aus dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand umgeschaltet wird.
-
Wenn der Rückhub des Luftzylinders 14 abgeschlossen ist, wird außerdem die Vorspannkraft in der B-Richtung des Kolbenabschnitts 36 auf die Spule 30 kleiner als die Vorspannkraft des Vorspannmechanismus 34 in der A-Richtung. Daher wird die Spule 30 als Folge der Vorspannkraft des Vorspannmechanismus 34 in der A-Richtung in dieser A-Richtung verschoben.
-
Als nächstes werden die Betriebs- und Wirkungsweisen der Strömungsdurchgangsschalteinheit 10, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, näher erläutert.
-
Auch wenn in 1 Druckluft von der Druckzufuhrquelle dem Luftzufuhranschluss 40 zugeführt wird, ist das Elektromagnetventil 58 der Spulenantriebseinheit 32 in einem Aus-Zustand, und die Spule 30 ist an einer Position (geschlossenes Zentrum) positioniert, an welcher der Luftzufuhranschluss 40 weder mit dem ersten Ausgangsanschluss 42 noch mit dem zweiten Ausgangsanschluss 44 in Verbindung steht. Außerdem ist der Kolben 20 des Luftzylinders 14 in einer Ursprungsposition (einem Hubende auf der Rückführseite) positioniert und wird in einem Zustand gehalten, bei dem eine kleine Menge des Luftdrucks immer noch in der zweiten Druckkammer 16B verbleibt.
-
Wenn ausgehend von dem in 1 gezeigten Zustand die Spulenantriebseinheit 32 in einen Ein-Zustand versetzt wird, wird ein Druck (Zufuhrdruck P) der dem Luftzufuhranschluss 40 zugeführten Druckluft auf die Druckaufnahmefläche des Antriebskolbens 56 ausgeübt, wodurch die Spule 30 durch den Antriebskolben 56 in der A-Richtung gedrückt wird. Wie in 2 gezeigt ist, wird als Folge die Spule 30 zu einer Position verschoben, an welcher der Luftzufuhranschluss 40 und der erste Ausgangsanschluss 42 in Verbindung miteinander gebracht sind, und an welcher der zweite Ausgangsanschluss 44 und der zweite Auslassanschluss 48 in Verbindung miteinander gebracht sind. Zusammen mit der Verschiebung der Spule 30 in der A-Richtung wird auch das zweite bewegliche Element 60, das in Eingriff mit dem Stufenabschnitt 31b steht, ebenfalls in der A-Richtung verschoben, und das elastische Element 68 wird in der axialen Richtung komprimiert.
-
Obwohl in diesem Fall der Zufuhrdruck P auch auf den Kolbenabschnitt 36 ausgeübt wird, welcher durch den Luftzufuhrdurchgang 74 und den Verbindungsdurchgang 76 mit dem ersten Ausgangsanschluss 42 in Verbindung steht, ist außerdem die Kraft, mit welcher der Antriebskolben 56 in der A-Richtung auf die Spule 30 drückt, größer als die Kraft, mit welcher der Kolbenabschnitt 36 die Spule 30 in der B-Richtung vorspannt, weil die Druckaufnahmefläche des Antriebskolbens 56 größer ist als die Druckaufnahmefläche des Kolbenabschnitts 36. Dementsprechend kann der Antriebskolben 56 bewirken, dass die Spule 30 in der oben beschriebenen Weise entgegen der in der B-Richtung wirkenden Vorspannkraft des Kolbenabschnitts 36 in der A-Richtung verschoben wird.
-
Verbunden mit der dementsprechenden Bewegung der Spule 30 wird die Druckluft, welche dem Luftzufuhranschluss 40 zugeführt wird, durch den ersten Ausgangsanschluss 42 in die erste Druckkammer 16A des Luftzylinders 14 eingebracht. Hierdurch führt der Luftzylinder 14 einen Arbeitshub durch, um die Kolbenstange 22 vorwärts zu bewegen. Da zu dieser Zeit der zweite Ausgangsanschluss 44 und der zweite Auslassanschluss 48 miteinander verbunden sind, fließt die Luft, die sich in der zweiten Druckkammer 16B des Luftzylinders 14 angesammelt hat, in den zweiten Ausgangsanschluss 44 und wird durch den zweiten Auslassanschluss 48 außerdem zur Umgebung abgelassen. Dementsprechend wird der Kolben 20 des Luftzylinders 14 zu dem Hubende an der Arbeitsseite verschoben und dort angehalten, indem das Elektromagnetventil 58 in dem Ein-Zustand gehalten wird (vgl. 2).
-
Wenn als nächstes das Elektromagnetventil 58 der Spulenantriebseinheit 32 ausgeschaltet wird, während die Zufuhr von Druckluft zu dem Luftzufuhranschluss 40 beigehalten wird, wie es in 3 gezeigt ist, wird die Spule 30 an einer Position (ersten Position) positioniert, an welcher der erste Ausgangsanschluss 42 und der erste Auslassanschluss 46 miteinander verbunden sind und an welcher der Luftzufuhranschluss 40 und der zweite Ausgangsanschluss 44 miteinander verbunden sind.
-
Wenn das Elektromagnetventil 58 ausgeschaltet wird, wird zudem ein Zustand hergestellt, bei welchem der Druck der Druckluft, die dem Luftzufuhranschluss 40 zugeführt wird, nicht auf die Druckaufnahmefläche des Antriebskolbens 56 ausgeübt wird. Hierdurch wird die Kraft, mit welcher der Kolbenabschnitt 36 die Spule 30 in der B-Richtung auf der Basis des Druckes des ersten Ausgangsanschlusses 42 vorspannt, größer als die Kraft, mit welcher der Vorspannmechanismus 34 die Spule 30 in der A-Richtung vorspannt. Hierdurch wird die Spule 30 entgegen der Vorspannkraft des Vorspannmechanismus 34 in der B-Richtung verschoben. Zu dieser Zeit wird das erste bewegliche Element 59 durch den Stufenabschnitt 31a der Spule 30 gepresst und in der B-Richtung verschoben, und das zweite bewegliche Element 60 wird durch den Eingriff mit dem zweiten Stopperabschnitt 75 des Rohrelementes 29 angehalten.
-
Verbunden mit der dementsprechenden Verschiebung der Spule 30 wird die Druckluft, die dem Luftzufuhranschluss 40 zugeführt wird, durch den zweiten Ausgangsanschluss 44 in die zweite Druckkammer 16B des Luftzylinders 14 eingeführt. Als Folge hiervon führt der Luftzylinder 14 einen Rückhub durch, um die Kolbenstange 22 zurückzuziehen. Zu dieser Zeit fließt die Luft, die sich in der ersten Druckkammer 16A des Luftzylinders 14 angesammelt hat, in den ersten Ausgangsanschluss 42 und wird durch den ersten Auslassanschluss 46 in die Umgebung abgelassen.
-
Wenn der Druck des ersten Ausgangsanschlusses 42 mit der Ankunft des Kolbens 20 des Luftzylinders 14 an dem Hubende an der Rückführseite abgesenkt wird, wird außerdem die Kraft, mit welcher der Kolbenabschnitt 36 die Spule 30 auf der Basis des Druckes des ersten Ausgangsanschlusses 42 in der B-Richtung vorspannt, kleiner als die Kraft, mit welcher der Vorspannmechanismus 34 die Spule 30 in der A-Richtung vorspannt.
-
Wie in 4 gezeigt ist, wird dadurch die Spule 30 durch die Vorspannwirkung des Vorspannmechanismus 34 in der A-Richtung verschoben. Zu dieser Zeit wird das erste bewegliche Element 59 des Vorspannmechanismus 34 an einer Position angehalten, an welcher es mit dem ersten Stopperabschnitt 69 in Eingriff steht. Verbunden mit dem Anhalten des ersten beweglichen Elements 59 wird auch die Spule 30 angehalten. Hierdurch wird die Spule 30 an einer Position (zweite Position/geschlossenes Zentrum) positioniert, an welcher der Luftzufuhranschluss 40 weder mit dem ersten Ausgangsanschluss 42 noch mit dem zweiten Ausgangsanschluss 44 in Verbindung steht.
-
Hierdurch wird die Zufuhr von Druckluft in die zweite Druckkammer 16B des Luftzylinders 14 blockiert. Nachdem der Kolben 20 des Luftzylinders 14 das Hubende auf der Rückführseite erreicht hat, kann hierdurch der Luftverbrauch verringert werden, da der zweiten Druckkammer 16B des Luftzylinders 14 keine unnötige Druckluft zugeführt wird.
-
Bei der Strömungsdurchgangsschalteinheit 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, wird die Spule 30 durch die elastische Kraft des Vorspannmechanismus 34 zu einer Position (geschlossenes Zentrum) verschoben, an welcher der Luftzufuhranschluss 40 weder mit dem ersten Ausgangsanschluss 42 noch mit dem zweiten Ausgangsanschluss 44 in Verbindung steht, wenn der Kolben 20 während des Rückhubes des Luftzylinders 14 sein Hubende erreicht. Gleichzeitig mit dem Abschluss des Rückhubes des Luftzylinders 14 wird somit die unnötige Zufuhr von Druckluft in die zweite Druckkammer 16B blockiert und ein Anstieg des Druckes in der zweiten Druckkammer 16B wird gestoppt. Zu der Zeit des Rückhubes können dementsprechend durch eine Einsparung des Luftverbrauches die Betriebskosten verringert werden.
-
Da wie oben beschrieben die unnötige Zufuhr von Druckluft in die zweite Druckkammer 16B des Luftzylinders 14 blockiert wird, wird außerdem in Inneren des zweiten Druckkammer 16B der Druck nicht stärker erhöht als notwendig. Während des Arbeitshubes des nächsten Zyklus wird dementsprechend der Bewegungswiderstand durch den Druck in der zweiten Druckkammer 16B verringert und als Folge kann eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Arbeitshubes erwartet werden.
-
Da bei der vorliegenden Ausführungsform die Druckaufnahmefläche des Antriebskolbens 56 größer ist als die Druckaufnahmefläche des Kolbenabschnitts 36 kann die Spule 30 zuverlässig zu der Position verschoben werden, an welcher der Luftzufuhranschluss 40 und der erste Ausgangsanschluss 42 miteinander in Verbindung gebracht sind, indem die Differenz der Druckaufnahmeflächen mittels des Antriebskolbens 56, der den Druck der Druckluft aufnimmt, genutzt wird. Somit kann der Arbeitshub des Luftzylinders 14 ohne jegliche Probleme durchgeführt werden.
-
Im Inneren des Ventilkörpers 24 kann außerdem der erste Stopperabschnitt 69, welcher den Vorspannmechanismus 34 durch Eingriff mit diesem stoppen kann, vorgesehen sein. Wenn die Spule 30 sich durch die Vorspannwirkung des Vorspannmechanismus 34 von der ersten Position (3) zu der zweiten Position (4) verschiebt, kann die Spule 30 an der zweiten Position (4) dadurch gestoppt werden, dass der erste Stopperabschnitt 69 den Vorspannmechanismus 34 durch Eingriff mit diesem stoppt. Durch einen solchen Aufbau kann die Spule 30 beim Abschluss des Rückhubes des Luftzylinders 14 zuverlässig zu der zweiten Position bewegt werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
