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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anheben eines Werkstückteils gegenüber einem Restwerkstück, insbesondere eines Blechteils gegenüber einem Restblech, mit Hubelementen, die zur Beaufschlagung eines Werkstückteils ausgebildet sind sowie mit einem Element-Zustellantrieb, mittels dessen die Hubelemente relativ zueinander in einer Hubrichtung zustellbar sind,
- • wobei der Element-Zustellantrieb mehrere Antriebseinheiten umfasst und unterschiedliche Hubelemente unterschiedlichen Antriebseinheiten zugeordnet sind,
- • wobei jede der Antriebseinheiten des Element-Zustellantriebs einen durch einen Betätigungsdruck betätigbaren Stellmotor mit einem Druckraum umfasst und
- • wobei aufgrund einer Betätigung des Stellmotors einer Antriebseinheit ein dieser Antriebseinheit zugeordnetes Hubelement in Hubrichtung aus einer Ausgangsposition in eine vorgesetzte Position zustellbar ist.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine mit einer Vorrichtung der genannten Art versehene Werkstückauflage zur Lagerung eines Werkstückteils und eines Restwerkstücks sowie eine mit einer derartigen Werkstückauflage versehene Werkzeugmaschine zum trennenden Bearbeiten von Werkstücken.
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Gattungsgemäßer Stand der Technik ist offenbart in
DE 10 2014 209 811 A1 . Diese Druckschrift betrifft eine maschinelle Anordnung mit einer Bearbeitungseinrichtung, mittels derer aus einem plattenartigen Werkstück zwei Werkstückteile erzeugt werden. Die beiden Werkstückteile sind auf einer Werkstückauflage der maschinellen Anordnung gelagert. Zum gegenseitigen Trennen der beiden Werkstückteile ist eine Aushebevorrichtung vorgesehen, die unterhalb der Werkstückauflage parallel zu einer von der Werkstückauflage ausgebildeten Auflageebene positioniert werden kann. Die Aushebevorrichtung weist eine Mehrzahl pneumatischer Kolben-Zylinder-Einheiten auf, wobei mit jedem der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheiten ein Hubelement in Form eines Aushebestifts verbunden ist. Die Kolben-Zylinder-Einheiten und die zugehörigen Aushebestifte sind nach Art einer Matrix in Spalten und Zeilen angeordnet und können getrennt und unabhängig voneinander auf eine Druckquelle aufgeschaltet werden. Um die beiden Werkstückteile voneinander zu trennen, werden nur die Kolben-Zylinder-Einheiten der Aushebestifte unter einem der beiden Werkstückteile angesteuert. Infolge der Betätigung dieser Kolben-Zylinder-Einheiten werden die zugehörigen Aushebestifte gegenüber den Aushebestiften der anderen Kolben-Zylinder-Einheiten in einer vertikalen Hubrichtung zugestellt. Die zugestellten Aushebestifte bewegen sich dabei durch hierfür vorgesehene Öffnungen in der Werkstückauflage, beaufschlagen das zugeordnete Werkstückteil an dessen Unterseite und heben das Werkstückteil gegenüber dem auf der Werkstückauflage verbleibenden Werkstückteil an. Das angehobene Werkstückteil wird schließlich von der Werkstückauflage entladen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfache und gleichwohl funktionssichere Steuerung der Aushebeelemente einer Aushebevorrichtung der beschriebenen Art zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die Vorrichtung zum Anheben eines Werkstückteils gemäß Patentanspruch 1, durch die Werkstückauflage gemäß Patentanspruch 12 und durch die Werkzeugmaschine gemäß Patentanspruch 13.
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Im Falle der Erfindung umfasst jede der unterschiedlichen Hubelementen zugeordneten Antriebseinheiten ein gesteuert schaltbares Ventil, wobei Ventile unterschiedlicher Antriebseinheiten längs gemeinsamer Betätigungsdruckleitungen und auch längs gemeinsamer Steuerdruckleitungen angeordnet sind. Dadurch ergibt sich für die Ventile, für die zugehörigen Stellmotoren und auch für die den verschiedenen Antriebseinheiten zugeordneten Hubelemente eine Matrixanordnung, deren Spalten durch die gemeinsamen Druckleitungen der einen Art und deren Zeilen durch die gemeinsamen Druckleitungen der anderen Art definiert werden. Jedes der Ventile ist sowohl längs einer der gemeinsamen Betätigungsdruckleitungen als auch längs einer der gemeinsamen Steuerdruckleitungen und folglich an dem Schnittpunkt der beiden gemeinsamen Druckleitungen angeordnet. Als Druckmedium kommt insbesondere Druckluft in Frage. Aber auch hydraulische Druckmedien sind denkbar.
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Eine Betätigung des mit einem der Ventile versehenen Stellmotors und somit ein Zustellen des diesem Stellmotor zugeordneten Hubelements in die vorgesetzte Position erfolgt dann, wenn an der betreffenden gemeinsamen Steuerdruckleitung ein Betätigungsbereitschaftsdruck und gleichzeitig an der betreffenden gemeinsamen Betätigungsdruckleitung ein Betätigungsdruck anliegt. Aufgrund des Betätigungsbereitschaftsdrucks in der gemeinsamen Steuerdruckleitung ist das Ventil in einen Offenzustand geschaltet. Im Offenzustand stellt das Ventil eine Verbindung zwischen dem Druckraum des ihm zugeordneten Stellmotors und der Betätigungsdruckleitung her, an welche das Ventil angeschlossen ist. Aufgrund dieser Verbindung wird an den Druckraum des Stellmotors der Betätigungsdruck angelegt und dadurch der Stellmotor betätigt und das an den Stellmotor angebundene Hubelement in eine vorgesetzte Position zugestellt.
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Nach der Betätigung eines Stellmotors kann das betreffende Ventil aus dem Offenzustand in einen Geschlossenzustand geschaltet werden, indem an die gemeinsame Steuerdruckleitung, an welche das Ventil angeschlossen ist, anstelle des Betätigungsbereitschaftsdrucks ein Sperrdruck angelegt wird. Im Geschlossenzustand sorgt das Ventil dafür, dass in dem Druckraum des betreffenden Stellmotors zuvor aufgebauter Druck erhalten bleibt und folglich das durch die vorausgegangene Betätigung des Stellmotors zugestellte Hubelement in der vorgesetzten Position verharrt.
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Zur Steuerung der von den Ventilen, den zugehörigen Stellmotoren und den diesen zugeordneten Hubelementen gebildeten Matrix werden im Falle der Erfindung demnach die Druckverhältnisse in den mehreren Ventilen gemeinsamen Steuerdruckleitungen und in den mehreren Ventilen gemeinsamen Betätigungsdruckleitungen variiert. Die erfindungsgemäße Matrixsteuerung erfolgt somit spalten- und zeilenweise und erfordert folglich nur einen verhältnismäßig geringen Aufwand.
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Besondere Ausführungsarten der Erfindung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 11.
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Gemäß Patentanspruch 2 ist im Falle der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Ventil der Antriebseinheit, die einem in die vorgesetzte Position zugestellten Hubelement zugeordnet ist, aus dem Geschlossenzustand in den Offenzustand schaltbar, indem an die betreffende gemeinsame Steuerdruckleitung der Betätigungsbereitschaftsdruck angelegt wird. Bei in den Offenzustand geschaltetem Ventil und bei drucklosem Zustand der gemeinsamen Betätigungsdruckleitung, an welche das Ventil angeschlossen ist, kann sich der bei Sperrzustand des Ventils in dem Druckraum des betreffenden Stellmotors anstehende Druck abbauen und das an den Stellmotor angebundene Hubelement kann aus der vorgesetzten Position in die Ausgangsposition rückgestellt werden. Dementsprechend wird der Betätigungsbereitschaftsdruck im Falle der Erfindung sowohl zum Überführen eines Hubelements aus der Ausgangsposition in die vorgesetzte Position als auch zum Rückstellen des Hubelements aus der vorgesetzten Position in die Ausgangsposition an die betreffende gemeinsame Steuerdruckleitung angelegt.
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Ausweislich Patentanspruch 3 weisen an der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Ventile der unterschiedlichen Antriebseinheiten jeweils ein Verschlussorgan auf, das durch Anlegen des Betätigungsbereitschaftsdrucks an die jeweilige gemeinsame Steuerdruckleitung in eine Offenstellung und durch Anlegen des Sperrdrucks an die jeweilige gemeinsame Steuerdruckleitung in eine Geschlossenstellung überführbar ist. Die Verbindung zwischen der jeweiligen gemeinsamen Betätigungsdruckleitung und dem Druckraum des Stellmotors der betreffenden Antriebseinheit wird von dem Verschlussorgan des betreffenden Ventils in der Offenstellung freigegeben und in der Geschlossenstellung blockiert.
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Im Falle der Erfindungsbauart gemäß Patentanspruch 4 ist vorgesehen, dass das Verschlussorgan der Ventile der unterschiedlichen Antriebseinheiten gegen die Wirkung einer Rückstellkraft aus der Offenstellung in die Geschlossenstellung oder aus der Geschlossenstellung in die Offenstellung bewegbar ist. Die bei einem ersten Schaltvorgang aufgebaute Rückstellkraft sorgt für eine funktionssichere Umschaltung des mit dem Verschlussorgan versehenen Ventils in den Ausgangs-Schaltzustand. Als Rückstellkraft kann beispielsweise eine Federkraft und/oder die Schwerkraft vorgesehen sein. Denkbar ist auch, dass die Rückstellkraft durch Druck erzeugt wird.
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Für das Verschlussorgan der Ventile erfindungsgemäßer Vorrichtungen sind unterschiedliche Bauarten denkbar.
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Als Verschlussorgan bevorzugt wird im Falle der Erfindung eine Verschlussmembran (Patentanspruch 5) oder ein in einem Zylinder längs einer Zylinderachse beweglich geführter Verschlusskolben (Patentanspruch 9).
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Durch eine mit geringem Aufwand realisierte und gleichwohl funktionssichere Schaltbarkeit des Verschlussorgans und der mit einem Verschlussorgan versehenen Ventile zeichnen sich die Erfindungsbauarten gemäß den Patentansprüchen 6 und 10 aus.
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Gemäß Patentanspruch 6 ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung an einer Seite der als Verschlussorgan des betreffenden Ventils vorgesehenen Verschlussmembran ein Zugang für die gemeinsame Betätigungsdruckleitung zu dem Druckraum des betreffenden Stellmotors vorgesehen, während an der gegenüberliegenden Seite der Verschlussmembran die betreffende gemeinsame Steuerdruckleitung mündet. Liegt an der gemeinsamen Steuerdruckleitung der Betätigungsbereitschaftsdruck an, so befindet sich die Verschlussmembran in der Offenstellung und gibt dadurch die Verbindung zwischen der gemeinsamen Betätigungsdruckleitung und dem Druckraum des mit dem Ventil versehenen Stellmotors frei. Durch Anlegen des Sperrdrucks an die gemeinsame Steuerdruckleitung wird die Verschlussmembran in die Geschlossenstellung bewegt, in welcher sie den Zugang für die gemeinsame Betätigungsdruckleitung zu dem Druckraum des betreffenden Stellmotors blockiert.
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Im Falle der Erfindungsbauart nach Patentanspruch 10 ist ein Zylinderraum des Zylinders, welcher den als Verschlussorgan vorgesehenen Verschlusskolben eines Ventils führt, an die betreffende gemeinsame Steuerdruckleitung angeschlossen. Infolge einer entsprechenden Wahl des Drucks in der gemeinsamen Steuerdruckleitung und in dem an diese angeschlossenen Zylinderraum bewegt sich der Verschlusskolben in die Offenstellung oder in die Geschlossenstellung.
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Ein selbsttätiges Umschalten eines Ventils mit einer Verschlussmembran aus dem Offenzustand in den Geschlossenzustand oder umgekehrt wird im Falle der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Patentanspruch 7 dadurch bewirkt, dass die Verschlussmembran unter elastischer Verformung aus einer dem Ausgangs-Schaltzustand des Ventils zugeordneten Schaltstellung in eine dem zweiten Schaltzustand des Ventils zugeordnete Schaltstellung bewegbar ist.
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Entsprechend sorgt im Falle einer bevorzugten Erfindungsbauart mit einem Verschlusskolben als Verschlussorgan eine Rückstellfeder dafür, dass sich der Verschlusskolben selbsttätig aus der Offenstellung in die Geschlossenstellung oder aus der Geschlossenstellung in die Offenstellung bewegt (Patentanspruch 11).
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die mit einer Verschlussmembran versehenen Ventile der unterschiedlichen Antriebseinheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Ventilkörper mit einem ersten Eingang und einem zweiten Eingang auf. Über den ersten Eingang des Ventilkörpers ist an einer Seite der Verschlussmembran der Zugang zu dem Druckraum des mit dem Ventil versehenen Stellmotors an die zugehörige gemeinsame Betätigungsdruckleitung angeschlossen. An der gegenüberliegenden Seite der Verschlussmembran mündet die betreffende gemeinsame Steuerdruckleitung über den zweiten Eingang des Ventilkörpers (Patentanspruch 8).
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand beispielhafter schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Teildarstellung einer Werkzeugmaschine für die trennende Blechbearbeitung mit einer Werkstückauflage und einer unterhalb der Werkstückauflage angeordneten Aushebevorrichtung,
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2 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Funktionsweise der Aushebevorrichtung gemäß 1 mit in eine vorgesetzte Position zugestellten Hubelementen der Aushebevorrichtung,
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3a bis 3e eine erste Bauart einer Antriebseinheit zum Zustellen von Hubelementen der Aushebevorrichtung gemäß den 1 und 2,
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4 eine zweite Bauart einer Antriebseinheit zum Zustellen von Hubelementen der Aushebevorrichtung gemäß den 1 und 2 und
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5 Darstellungen zur Veranschaulichung der Funktionsweise einer Aushebevorrichtung mit Antriebseinheiten gemäß den 3a bis 3e und/oder mit Antriebseinheiten gemäß 4.
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In 1 ist die Entladeseite einer Werkzeugmaschine 1 zum trennenden Bearbeiten von Blechen 2 gezeigt. In 1 nicht erkennbar ist die Bearbeitungsseite der Werkzeugmaschine 1, an welcher mittels eines Laserschneidkopfs aus einem Blech 2 durch trennende Blechbearbeitung ein Blechteil 3 sowie ein das Blechteil 3 umschließendes Restblech 4 erzeugt worden ist. Mittels einer an dem Restblech 4 angreifenden Bewegungseinheit 5 wurde nach Beendigung der trennenden Blechbearbeitung das Restblech 4 gemeinsam mit dem Blechteil 3 zu der Entladeseite der Werkzeugmaschine 1 transferiert.
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An der Entladeseite der Werkzeugmaschine 1 sind das Blechteil 3 und das Restblech 4 auf einem Auflagetisch 6 einer Werkstückauflage 7 gelagert. Unterhalb des Auflagetisches 6 ist eine Aushebevorrichtung 8 angeordnet, die in dem dargestellten Beispielsfall zwei Aushebeeinheiten 9, 10 umfasst. Die Aushebeeinheiten 9, 10 sind motorisch angetrieben längs einer Führungsschiene 11 verfahrbar. Die Führungsschiene 11 ihrerseits kann motorisch angetrieben längs zweier Träger 12, 13 positioniert werden. Aufgrund ihrer Beweglichkeit längs der Führungsschiene 11 und der gleichzeitigen Beweglichkeit der Führungsschiene 11 längs der Träger 12, 13 können die Aushebeeinheiten 9, 10 unterhalb des Auflagetisches 6 der Werkstückauflage 7 jede beliebige Position in einer parallel zu dem Auflagetisch 6 verlaufenden Ebene anfahren.
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Bei jeder der beiden Aushebeeinheiten 9, 10 handelt es sich um eine Vorrichtung zum Anheben eines Werkstückteils gegenüber einem Restwerkstück, in dem dargestellten Beispielsfall zum Anheben des Blechteils 3 gegenüber dem Restblech 4. Eine der baugleichen Aushebeeinheiten 9, 10 ist in 2 stark schematisch dargestellt.
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Die Aushebeeinheiten 9, 10 weisen jeweils eine Mehrzahl von Hubelementen in Form von Aushebestiften 14 auf. Ausweislich 5 sind die Aushebestifte 14 an der betreffenden Aushebeeinheit 9, 10 nach Art einer Matrix mit Spalten S1 bis S10 und Zeilen Z1 bis Z3 angeordnet.
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Mittels eines Element-Zustellantriebs lassen sich die Aushebestifte 14 einer Aushebeeinheit 9, 10 unabhängig voneinander in einer vertikalen Hubrichtung zustellen. In 2 sind beispielhaft vier Aushebestifte 14 gezeigt, von denen die beiden inneren Aushebestifte 14 mittels des Element-Zustellantriebs in Hubrichtung aus einer Ausgangsposition in eine vorgesetzte Position zugestellt sind, während die beiden äußeren Aushebestifte 14 in der Ausgangsposition verblieben sind. Durch die Zustellung der beiden inneren Aushebestifte 14 in die vorgesetzte Position wird das Blechteil 3 gegenüber dem Restblech 4 in vertikaler Richtung angehoben, in dem dargestellten Beispielsfall aus dem Restblech 4 ausgehoben. Bei der Zustellbewegung passieren die Aushebestifte 14 Durchtrittsöffnungen 15, die zu diesem Zweck an dem Auflagetisch 6 der Werkstückauflage 7 vorgesehen sind (1). In 2 ist der Auflagetisch 6 der Einfachheit halber nicht dargestellt.
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Die beiden inneren Aushebestifte 14 beaufschlagen in der vorgesetzten Position das Blechteil 3 an dessen Unterseite und drücken das Blechteil 3 gegen eine Grundplatte einer an der Oberseite des Blechteils 3 angeordneten Saugerplatte 16. Die Grundplatte der Saugerplatte 16 dient als starres Widerlager für das Blechteil 3.
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Vor Beginn des Anhebevorgangs wird die Saugerplatte 16 auf die Oberseite des auf dem Auflagetisch 6 gelagerten Blechteils 3 abgesenkt und mit der Grundplatte auf das Blechteil 3 aufgelegt. Anschließend werden die beiden inneren Aushebestifte 14 mittels des Element-Zustellantriebs in vertikaler Richtung zugestellt und dadurch an die Unterseite des Blechteils 3 angelegt. Das einerseits von den beiden inneren Aushebestiften 14 beaufschlagte und andererseits von der Grundplatte der Saugerplatte 16 abgestützte und dadurch mit horizontaler Ausrichtung gehaltene Blechteil 3 wird dann in vertikaler Richtung angehoben und verkantungsfrei aus dem Restblech 4 ausgehoben. Zu diesem Zweck werden die beiden inneren Aushebestifte 14 und die Saugerplatte 16 synchron in vertikaler Richtung zugestellt, bis sich schließlich die Verhältnisse gemäß 2 ergeben. Nun wird ein Unterdruck an den beiden inneren Aushebestiften 14 gegenüberliegende Sauger 17 der Saugerplatte 16 angelegt. Dadurch wird das Blechteil 3 an der Saugerplatte 16 fixiert. Sobald das Blechteil 3 an der Saugerplatte 16 festgelegt ist, werden die beiden inneren Aushebestifte 14 in die Ausgangsposition abgesenkt, in welcher die freien Enden der beiden inneren Aushebestifte 14 mit den freien Enden der beiden äußeren Aushebestifte 14 fluchten.
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Die Zustellbewegungen der Aushebestifte 14 werden mit Hilfe von Antriebseinheiten der Element-Zustellantriebe der Aushebeeinheiten 9, 10 erzeugt. Dabei ist jedem der Aushebestifte 14 eine eigene Antriebseinheit zugeordnet. Mögliche Bauarten der Antriebseinheiten für die Aushebestifte 14 der Aushebeeinheiten 9, 10 sind in den 3a bis 3e und in 4 dargestellt.
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Gemäß den 3a bis 3e umfasst eine Antriebseinheit 18 für einen Aushebestift 14 als Stellmotor eine in dem dargestellten Beispielsfall pneumatische Kolben-Zylinder-Einheit 19 mit einem Zylinder 20 und einem Kolben 21. An dem Kolben 21 ist ein der Antriebseinheit 18 zugeordneter Aushebestift 14 angebracht. Der Aushebestift 14 erstreckt sich längs einer in 3a strichpunktiert angedeuteten Hubachse. Längs der Hubachse ist der mit dem Aushebestift 14 versehene Kolben 21 im Inneren des Zylinders 20 beweglich geführt. An seiner Oberseite wird der Kolben 21 durch eine Rückstellfeder 22 beaufschlagt. An der Unterseite des Kolbens 21 ist zwischen dem Kolben 21 und der Wand des Zylinders 20 ein Druckraum 23 der Kolben-Zylinder-Einheit 19 vorgesehen. In den Druckraum 23 mündet eine Zugangsöffnung 24, über welche der Druckraum 23 der Kolben-Zylinder-Einheit 19 mit dem Innenraum eines Ventilkörpers 25 eines Ventils 26 in Verbindung steht.
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Das Ventil 26 weist als Verschlussorgan eine elastische Verschlussmembran 27 auf, die mit ihrem Rand an dem Ventilkörper 25 des Ventils 26 fixiert ist.
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An der Oberseite der Verschlussmembran 27 ist der Ventilkörper 25 mit einem ersten Eingang 28 versehen. Unterhalb der Verschlussmembran 27 weist der Ventilkörper 25 einen zweiten Eingang 29 auf (3b).
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An dem ersten Eingang 28 ist das Ventil 26 an eine Betätigungsdruckleitung 30, an dem zweiten Eingang 29 an eine Steuerdruckleitung 31 angeschlossen. Die Betätigungsdruckleitung 30 kann auf eine Betätigungsdruckquelle 32, die Steuerdruckleitung 31 auf eine Steuerdruckquelle 33 aufgeschaltet werden. Sowohl bei der Betätigungsdruckquelle 32 als auch bei der Steuerdruckquelle 33 handelt es sich in dem dargestellten Beispielsfall um eine pneumatische Druckquelle.
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3a zeigt den Aushebestift 14 und die dem Aushebestift 14 zugeordnete Antriebseinheit 18 in einem Ausgangszustand. Der Aushebestift 14 befindet sich längs der Hubachse in der Ausgangsposition. Die Betätigungsdruckquelle 32 ist ausgeschaltet, die Betätigungsdruckleitung 30 folglich drucklos. Die Steuerdruckquelle 33 ist eingeschaltet und infolgedessen ist an die Steuerdruckleitung 31 und über diese an die Unterseite der Verschlussmembran 27 ein Sperrdruck angelegt. Aufgrund des auf die Verschlussmembran 27 wirkenden Sperrdrucks ist die Verschlussmembran 27 in eine Geschlossenstellung bewegt, in welcher die Verschlussmembran 27 die in den Druckraum 23 der Kolben-Zylinder-Einheit 19 mündende Zugangsöffnung 24 verschließt. Dabei ist die aus elastischem Material bestehende Verschlussmembran 27 gegen die Wirkung einer elastischen Rückstellkraft gelängt.
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Ausgehend von diesen Verhältnissen werden die Steuerdruckquelle 33 stillgesetzt und die Steuerdruckleitung 31 entlüftet. In dem Innenraum des Ventilkörpers 25 stellt sich folglich an der Unterseite der Verschlussmembran 27 der Atmosphärendruck ein. Infolgedessen bewegt sich die Verschlussmembran 27 unter der Wirkung der elastischen Rückstellkraft aus der Geschlossenstellung gemäß 3a in eine in 3b dargestellte Offenstellung. In der Offenstellung gibt die Verschlussmembran 27 die Zugangsöffnung 24 zu dem Druckraum 23 der Kolben-Zylinder-Einheit 19 frei. Der nach dem Entlüften in der Steuerdruckleitung 31 herrschende Atmosphärendruck bildet einen Betätigungsbereitschaftsdruck.
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Nun wird die bislang ausgeschaltete Betätigungsdruckquelle 32 eingeschaltet und über die Betätigungsdruckleitung 30, den ersten Eingang 28 des Ventilkörpers 25 und die Zugangsöffnung 24 baut sich in dem Druckraum 23 der Kolben-Zylinder-Einheit 19 ein Betätigungsdruck auf, aufgrund dessen die Kolben-Zylinder-Einheit 19 betätigt wird. Unter der Wirkung des Betätigungsdrucks bewegt sich der Kolben 21 der Kolben-Zylinder-Einheit 19 längs der Hubachse des Aushebestifts 14 nach oben. Dadurch wird der Aushebestift 14 gegen die Wirkung der durch den Kolben 21 gestauchten Rückstellfeder 22 längs der Hubachse aus der Ausgangsposition gemäß den 3a und 3b in die vorgesetzte Position gemäß 3c zugestellt.
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Sobald der Aushebestift 14 die vorgesetzte Position erreicht hat, wird bei nach wie vor eingeschalteter Betätigungsdruckquelle 32 die Steuerdruckquelle 33 zugeschaltet. Aufgrund des damit erzeugten Sperrdrucks an der Unterseite der Verschlussmembran 27 wird die Verschlussmembran 27 aus der Offenstellung in die Geschlossenstellung überführt, in welcher die Verschlussmembran 27 die Zugangsöffnung 24 des Druckraums 23 der Kolben-Zylinder-Einheit 19 bei im Inneren des Druckraums 23 weiterhin anstehendem Betätigungsdruck verschließt. Es ergibt sich damit die in 3d veranschaulichte Situation. Der Sperrdruck an der Unterseite der Verschlussmembran 27 und der Betätigungsdruck in dem Druckraum 23 der Kolben-Zylinder-Einheit 19 sind betragsmäßig derart aufeinander abgestimmt, dass die in die Geschlossenstellung bewegte und an der Unterseite durch den Sperrdruck beaufschlagte Verschlussmembran 27 den Druckraum 23 ungeachtet des in dem Druckraum 23 herrschenden Betätigungsdrucks dicht verschließt.
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Wird nun die Betätigungsdruckquelle 32 ausgeschaltet, so werden die Betätigungsdruckleitung 30 und der sich an den ersten Eingang 28 des Ventilkörpers 25 anschließende und die Zugangsöffnung 24 des Druckraums 23 umgebende Teil des Innenraums des Ventilkörpers 25 entlüftet und dadurch druckfrei (Atmosphärendruck). Es ergeben sich damit die Verhältnisse gemäß 3e. Ungeachtet der Abschaltung der Betätigungsdruckquelle 32 verharrt der Aushebestift 14 in der vorgesetzten Position.
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Soll der Aushebestift 14 aus der vorgesetzten Position in die Ausgangsposition zurückgestellt werden, so sind bei nach wie vor ausgeschalteter Betätigungsdruckquelle 32 und druckloser Betätigungsdruckleitung 30 die Steuerdruckquelle 33 stillzusetzen und die Steuerdruckleitung 31 sowie der im Inneren des Ventilkörpers 25 unterhalb der Verschlussmembran 27 vorgesehene Bereich zu entlüften. Die Verschlussmembran 27 bewegt sich infolgedessen aus der Geschlossenstellung in die Offenstellung. Über die nunmehr geöffnete Zugangsöffnung 24 kann sich der bis dahin im Inneren des Druckraums 23 der Kolben-Zylinder-Einheit 19 anstehende Betätigungsdruck abbauen. Die zuvor gespannte Rückstellfeder 22 stellt den Kolben 21 aus seiner angehobenen Position in seine Ausgangsposition zurück und schiebt dabei die in dem Inneren des Druckraums 23 anstehende Luft aus dem Druckraum 23 aus. Der an dem Kolben 21 angebrachte Aushebestift 14 gelangt aus der vorgesetzten Position zurück in die Ausgangsposition. Die Absenkbewegung des Kolbens 21 wird in dem dargestellten Beispielsfall durch die Schwerkraft unterstützt.
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Die Funktionsweise einer in 4 dargestellten Antriebseinheit 34 stimmt mit der Funktionsweise der Antriebseinheit 18 gemäß den 3a bis 3e grundsätzlich überein.
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Die Antriebseinheit 34 unterscheidet sich von der Antriebseinheit 18 durch ein in 4 dargestelltes Ventil 35. Das Ventil 35 weist als Ventilkörper einen Zylinder 36 auf, in dessen Inneren als Verschlussorgan ein Verschlusskolben 37 längs einer in 4 strichpunktiert angedeuteten Zylinderachse des Zylinders 36 beweglich geführt ist. Der Verschlusskolben 37 ist mit einer Ringnut 38 versehen und über eine Kolbenstange 39 an einen Steuerkolben 40 angebunden. Der Steuerkolben 40 ist in einem weiteren zylindrischen Hohlraum des Zylinders 36 längs der Zylinderachse beweglich. An der in 4 linken Seite des Steuerkolbens 40 ist ein Zylinderraum 41 ausgebildet. Ein erster Eingang 42 des Zylinders 36 mündet in den zur Führung des Verschlusskolbens 37 dienenden zylindrischen Hohlraum, ein zweiter Eingang 43 des Zylinders 36 in den Zylinderraum 41 mit dem Steuerkolben 40. Über eine weitere Öffnung in der Wand des Zylinders 36 ist der zur Führung des Verschlusskolbens 37 dienende zylindrische Hohlraum des Zylinders 36 an der in der Abbildung linken Seite des Verschlusskolbens 37 mit der Umgebung des Ventils 35 verbunden. über diese weitere Öffnung kann bei längs der Zylinderachse ausgeführten Bewegungen des Verschlusskolbens 37 an dessen linker Seite je nach Bewegungsrichtung des Verschlusskolbens 37 Luft in den Zylinder 36 ein- oder aus dem Zylinder 36 ausströmen.
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Über den ersten Eingang 42 des Zylinders 36 ist das Ventil 34 an eine Betätigungsdruckleitung 30 und über diese an eine Betätigungsdruckquelle 32 angeschlossen. Der zweite Eingang 43 des Zylinders 36 verbindet den Zylinderraum 41 mit einer Steuerdruckleitung 31 und einer Steuerdruckquelle 33. Eine Zugangsöffnung 44 stellt eine Verbindung zwischen dem Ventil 35 und einem Druckraum eines Stellmotors her, bei dem es sich um eine Kolben-Zylinder-Einheit 19 gemäß den 3a bis 3e handelt.
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Der Funktionszustand der Antriebseinheit 34 in 4 entspricht dem Funktionszustand der Antriebseinheit 18 in 3a. Der Verschlusskolben 37 befindet sich in der Geschlossenstellung, in welcher er die Zugangsöffnung 44 zu dem Druckraum der an das Ventil 35 angeschlossenen Kolben-Zylinder-Einheit 19 verschließt. In dem Zylinderraum 41 des Zylinders 36 herrscht der Sperrdruck.
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Abweichend von der Antriebseinheit 18 ist an der Antriebseinheit 34 als Sperrdruck der Atmosphärendruck vorgesehen. Die Steuerdruckquelle 33 ist demnach in 4 ausgeschaltet, die Steuerdruckleitung 31 und der Zylinderraum 41 des Zylinders 36 sind entlüftet. Die Betätigungsdruckquelle 32 ist ebenfalls ausgeschaltet. In der Betätigungsdruckleitung 30 und an dem ersten Eingang 42 des Zylinders 36 herrscht folglich ebenfalls der Atmosphärendruck.
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Wird ausgehend von diesen Verhältnissen die Steuerdruckquelle 33 eingeschaltet, so baut sich in der Steuerdruckleitung 31 und in dem Zylinderraum 41 des Zylinders 36 der Betätigungsbereitschaftsdruck auf. Unter der Wirkung des Betätigungsbereitschaftsdrucks wird der Steuerkolben 40 aus der Position gemäß 4 nach rechts verschoben und der Verschlusskolben 37 des Ventils 35 führt gegen die Wirkung einer Rückstellfeder 45 eine gleichgerichtete Bewegung aus, bis die Ringnut 38 des Verschlusskolbens 37 einerseits auf Höhe des ersten Eingangs 42 des Zylinders 36 und andererseits auf Höhe der Zugangsöffnung 44 der Kolben-Zylinder-Einheit 19 zu liegen kommt. Der Verschlusskolben 37 befindet sich nun in der Offenstellung, in welcher er die Verbindung zwischen der Betätigungsdruckleitung 30 beziehungsweise der Betätigungsdruckquelle 32 und dem Druckraum der Kolben-Zylinder-Einheit 19 freigibt. Der damit vorliegende Funktionszustand der Antriebseinheit 34 entspricht dem Funktionszustand der Antriebseinheit 18 in 3b.
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Nun wird die Betätigungsdruckquelle 32 eingeschaltet und über die Betätigungsdruckleitung 30, die Ringnut 38 des Verschlusskolbens 37 und die Zugangsöffnung 44 baut sich in dem Druckraum der an das Ventil 35 angeschlossenen Kolben-Zylinder-Einheit 19 der Betätigungsdruck auf. Infolgedessen wird die Kolben-Zylinder-Einheit 19 betätigt und der an den Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit 19 angebundene Aushebestift 14 wird aus der Ausgangsposition in die vorgesetzte Position zugestellt (entspricht 3c).
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Werden nun bei nach wie vor eingeschalteter Betätigungsdruckquelle 32 die Steuerdruckquelle 33 stillgesetzt und der Zylinderraum 41 des Zylinders 36 sowie die Steuerdruckleitung 31 entlüftet, so stellt sich in dem Zylinderraum 41 und in der Steuerdruckleitung 31 wieder der Sperrdruck (Atmosphärendruck) ein. Unter der Wirkung der zuvor vorgespannten Rückstellfeder 45 bewegt sich folglich der Verschlusskolben 37 aus der Offenstellung zurück in die Geschlossenstellung gemäß 4. Der Verschlusskolben 37 dichtet nun den weiterhin mit dem Betätigungsdruck beaufschlagten Druckraum der Kolben-Zylinder-Einheit 19 ab und der zugestellte Aushebestift 14 verharrt in seiner vorgesetzten Position. Damit liegt ein Funktionszustand der Antriebseinheit 34 vor, welcher dem in 3d veranschaulichten Funktionszustand der Antriebseinheit 18 entspricht. Nach dem Stillsetzen der Betätigungsdruckquelle 32 und dem Entlüften der Betätigungsdruckleitung 30 ergeben sich an der Antriebseinheit 34 schließlich Verhältnisse wie in 3e.
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Zum Absenken des Aushebestifts 14 aus der vorgesetzten Position in die Ausgangsposition wird die Steuerdruckquelle 33 bei weiterhin ausgeschalteter Betätigungsdruckquelle 32 eingeschaltet. Die Steuerdruckquelle 33 erzeugt dadurch in der Steuerdruckleitung 31 und in dem Zylinderraum 41 des Zylinders 36 den Betätigungsbereitschaftsdruck, aufgrund dessen sich der Verschlusskolben 37 aus der Geschlossenstellung in die Offenstellung bewegt, in welcher der Druckraum der an das Ventil 35 angeschlossenen Kolben-Zylinder-Einheit 19 über die Zugangsöffnung 44 und die Ringnut 38 des Verschlusskolbens 37 entlüftet werden kann. Aufgrund des damit verbundenen Druckabbaus in dem Druckraum der Kolben-Zylinder-Einheit 19 bewegt sich der Aushebestift 14 in der vorstehend zu den 3a bis 3e beschriebenen Weise aus der vorgesetzten Position zurück in die Ausgangsposition.
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Ausweislich 5 sind an den Aushebeeinheiten 9, 10 der Aushebevorrichtung 8 jeweils mehrere Antriebseinheiten 18 oder mehrere Antriebseinheiten 34 längs einer gemeinsamen Betätigungsdruckleitung 30 angeordnet und dabei parallel geschaltet an die jeweilige gemeinsame Betätigungsdruckleitung 30 angeschlossen. Gleichzeitig sind jeweils mehrere Antriebseinheiten 18 oder mehrere Antriebseinheiten 34 längs einer gemeinsamen Steuerdruckleitung 31 angeordnet und parallel geschaltet an die jeweilige gemeinsame Steuerdruckleitung 31 angeschlossen. Die gemeinsamen Betätigungsdruckleitungen 30 bilden die Spalten S1 bis S10, die gemeinsamen Steuerdruckleitungen 31 die Zeilen Z1 bis Z3 der in 5 dargestellten Matrixanordnung aus.
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Die in den Teildarstellungen (1) bis (8) von 5 punktierten Antriebseinheiten 18, 34 sollen in der vorstehend beschriebenen Weise betätigt werden. Die in Rede stehenden Antriebseinheiten 18, 34 befindet sich jeweils an einem Schnittpunkt einer gemeinsamen Betätigungsdruckleitung 30 und einer gemeinsamen Steuerdruckleitung 31, im Einzelnen an den Schnittpunkten der gemeinsamen Betätigungsdruckleitungen 30 und der gemeinsamen Steuerdruckleitungen 31 von Zeile Z1 und Spalte S5, von Zeile Z2 und Spalte S5 sowie von Zeile Z2 und Spalte S10.
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In Teildarstellung (1) von 5 befinden sich die Antriebseinheiten 18, 34 im Ausgangszustand. Die jeweils zugeordneten Aushebestifte 14 nehmen folglich ihre Ausgangsposition ein. An den gemeinsamen Steuerdruckleitungen 31 der Zeilen Z1 und Z2 liegt der Sperrdruck an, die gemeinsamen Betätigungsdruckleitungen 30 der Spalten S5 und S10 sind drucklos geschaltet (Verhältnisse gemäß 3a).
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Ausgehend von diesen Verhältnissen ist in Teildarstellung (2) von 5 an die gemeinsame Steuerdruckleitung 31 der Zeile Z1 bei nach wie vor drucklosen gemeinsamen Betätigungsdruckleitungen 30 der Betätigungsbereitschaftsdruck angelegt (Verhältnisse gemäß 3b).
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Wird nun die gemeinsame Betätigungsdruckleitung 30 von Spalte S5 mit dem Betätigungsdruck beaufschlagt (Teildarstellung (3) von 5), so wird die Kolben-Zylinder-Einheit 19 der Antriebseinheit 18, 34 an dem Schnittpunkt der Zeile Z1 und der Spalte S5 betätigt und der dieser Antriebseinheit 18, 34 zugeordnete Aushebestift 14 wird aus der Ausgangsposition in die vorgesetzte Position zugestellt. Die beiden übrigen Aushebestifte 14 verbleiben zunächst in der Ausgangsposition.
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Nun wird an die gemeinsame Steuerdruckleitung 31 von Zeile Z1 wieder der Sperrdruck angelegt. Der Aushebestift 14 an dem Schnittpunkt der Zeile Z1 und der Spalte S5 verharrt folglich in der vorgesetzten Position. In der gemeinsamen Betätigungsdruckleitung 30 der Spalte S5 herrscht nach wie vor der Betätigungsdruck (Teildarstellung (4) von 5).
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Bei weiterhin bestehendem Betätigungsdruck in der gemeinsamen Betätigungsdruckleitung 30 der Spalte S5 wird dann an die gemeinsame Steuerdruckleitung 31 der Zeile Z2 der Betätigungsbereitschaftsdruck angelegt (Teildarstellung (5) von 5). Infolgedessen wird die Kolben-Zylinder-Einheit 19 der Antriebseinheit 18, 34 an dem Schnittpunkt der Zeile Z2 und der Spalte S5 betätigt und der dieser Antriebseinheit 18, 34 zugeordnete Aushebestift 14 wird aus der Ausgangsposition in die vorgesetzte Position zugestellt. Der Aushebestift 14 an dem Schnittpunkt der Zeile Z1 und der Spalte S5 verharrt weiterhin in der vorgesetzten Position, da an der gemeinsamen Steuerdruckleitung 31 der Zeile Z1 weiterhin der Sperrdruck anliegt.
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Anschließend wird auch an die gemeinsame Betätigungsdruckleitung 30 der Spalte S10 der Betätigungsdruck angelegt (Teildarstellung (6) von 5). Da außerdem in der gemeinsamen Steuerdruckleitung 31 der Zeile Z2 der Betätigungsbereitschaftsdruck anliegt, werden folglich die Antriebseinheit 18, 34 an dem Schnittpunkt der Zeile Z2 und der Spalte S10 betätigt und der zugeordnete Aushebestift 14 aus der Ausgangsposition in die vorgesetzte Position zugestellt. Damit befinden sich die Aushebestifte 14 an sämtlichen punktierten Schnittpunkten der Matrix von 5 in der vorgesetzten Position.
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Nun wird an die gemeinsame Steuerdruckleitung 31 der Zeile Z2 der Sperrdruck angelegt (Teildarstellung (7) von 5). Infolgedessen verharren nun auch die an den Schnittpunkten der Zeile Z2 mit der Spalte S5 und mit der Spalte S10 angeordneten Aushebestifte 14 in der vorgesetzten Position, wenn die gemeinsamen Betätigungsdruckleitungen 30 der Spalten S5 und S10 drucklos geschaltet werden (Teildarstellung (8) von 5).
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Sollen die in die vorgesetzte Position zugestellten Aushebestifte 14 in die Ausgangsposition zurückgestellt werden, so ist zumindest an die gemeinsamen Steuerdruckleitungen 31 der Zeilen Z1 und Z2 der Betätigungsbereitschaftsdruck anzulegen. Die Druckräume der Kolben-Zylinder-Einheiten 19 der den zugestellten Aushebestiften 14 zugeordneten Antriebseinheiten 18, 34 werden infolgedessen entlüftet und die zuvor in die vorgesetzte Position zugestellten Aushebestifte 14 senken sich in die Ausgangsposition ab. Es ergeben sich damit die Verhältnisse gemäß der Teildarstellung (9) von 5, in welcher die Schnittpunkte der Zeilen Z1 bis Z3 und der Spalten S1 bis S10 einheitlich ohne Punktierung dargestellt sind.
