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Die zu Grunde liegende Erfindung betrifft insbesondere eine Positionserkennungsvorrichtung, ein Werkzeughaltesystem, eine Fertigungsmaschine, insbesondere Umformmaschine, wie beispielsweise eine Presse, insbesondere mechanische Presse, und ein Verfahren zur Erkennung der Position einer bewegbaren Komponente, z.B. einer Maschinenkomponente.
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Zur Bestimmung der Spannposition von Schnellspannelementen für Werkzeuge an Pressen ist es beispielswiese aus der
DE 93 09 589 U1 bekannt, die Spannposition mittels Magnetsensoren zu bestimmen.
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Ferner ist aus der
EP 1 175 959 A2 eine sensorbasierte Erfassung der Position eines Spannzylinders einer Werkzeugspannvorrichtung bekannt, wobei beispielsweise an einer Spannkolbeneinheit angebrachte induktive Schalter, oder auch innerhalb eines Druckluftsystems zur Reinigung der Spannkolbeneinheit angebrachte Drucksensoren zur Positionserfassung herangezogen werden können.
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Aus der der
DE 199 55 270 A1 ist es bekannt, die Spannposition von Arbeitszylindern einer Werkzeugspannvorrichtung mittels elektrischen Drucksensoren zu messen, wobei die Drucksensoren im Hydrauliksystem der Arbeitszylinder angeordnet sind.
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Die bekannten Vorrichtungen zur Positionserkennung bzw. Positionsbestimmung lassen durchaus Raum für Verbesserungen, beispielsweise im Hinblick auf Genauigkeit und Zuverlässigkeit, auch unter extremen Bedingungen, wie z.B. Hochtemperaturbedingungen.
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Insoweit kann es als eine Aufgabe der Erfindung angesehen werden, eine neuartige, insbesondere alternative, Positionserkennungsvorrichtung anzugeben, welche z.B. auch unter erschwerten Bedingungen, z.B. bei hohen Temperaturen bis hin zu 250 Grad Celsius und mehr und/oder bei vergleichsweise hohen Drücken, bei Stoß- und/oder Vibrationseinwirkungen, zuverlässige und genaue Werte der Position einer bewegbaren Komponente, z.B. einer Maschinenkomponente, liefen können. Ferner soll ein entsprechendes Werkzeughaltesystem, eine Fertigungsmaschine, insbesondere Umformmaschine, beispielsweise Presse, insbesondere mechanische Presse, und ein Verfahren zur Erkennung der Position einer bewegbaren Komponente, beispielsweise einer Fertigungsmaschine, angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Ausgestaltungen und Varianten ergeben sich insbesondere aus den abhängigen Ansprüchen, und des Weiteren aus der nachfolgenden Beschreibung, insbesondere der hierin beschriebenen Ausgestaltungen und Ausführungsformen.
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Die hierin beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen gemäß der zu Grunde liegenden Erfindung sind nicht durch die in den Ansprüchen gewählte/n Merkmalskombination/en und die gewählten Rückbeziehungen beschränkt. Jedes Merkmal einer Anspruchskategorie kann auch in einer anderen Anspruchskategorie beansprucht werden. Ferner kann jedes Merkmal in den Patentansprüchen, auch unabhängig von der jeweiligen anspruchsgemäßen Rückbeziehung, beispielsweise in einer beliebigen Kombination mit einem oder mehreren anderen Merkmal(en) der Ansprüche oder der nachfolgenden Beschreibung beansprucht werden. Ferner kann jedes Merkmal, das in der nachfolgenden Beschreibung und/oder den anhängenden Zeichnungen offenbart und/oder im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben oder offenbart ist, für sich, unabhängig oder losgelöst von dem Zusammenhang, in dem es steht, allein oder in jeglicher Kombination mit einem oder mehreren anderen Merkmalen, das oder die in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Zeichnungen beschrieben oder offenbart ist oder sind, beansprucht werden, insbesondere in dem Umfang, in welchem das jeweilige Merkmal zumindest einen Beitrag zur Lösung der zu Grunde liegenden Aufgabe liefert. Insbesondere können auch jede der nachfolgend beschriebenen Ausgestaltungen bzw. jedes der beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Merkmale für sich gesondert und/oder in beliebigen Kombinationen beansprucht werden.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Positionserkennungsvorrichtung (insbesondere auch: Positionsbestimmungsvorrichtung, Positionsüberwachungsvorrichtung) für eine bewegbare Komponente, insbesondere Maschinenkomponente, beispielsweise einer Fertigungsmaschine, vorgeschlagen, wobei die Positionserkennungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, eine oder mehrere verschiedene Positionen bzw. Arbeitspositionen der bewegbaren Komponente zu erfassen und/oder zu überwachen.
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Bei der bewegbaren Komponente kann es sich beispielswiese um eine Verriegelungseinheit, Halteeinheit, Spanneinheit, oder Klemmeinheit für ein Werkzeug, beispielsweise ein Fertigungswerkzeug einer Fertigungsmaschine, insbesondere einer Umformmaschine, wie z.B. einer hydraulischen Presse, einer Spindelpresse, oder eines Bestandteils solcher Einheiten wie beispielsweise Zylinder-Kolben, Bolzen und dgl. handeln.
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Generell ist die Positionserkennungsvorrichtung nicht auf die genannten Einheiten beschränkt, sondern lässt sich im Allgemeinen bei beliebigen bewegbaren, z.B. linear bewegbaren, Komponenten, insbesondere bewegbaren Maschinenteilen oder Maschinenelementen einsetzen.
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Unter einer Arbeitsposition der Komponente soll generell eine vorgegebene bzw. definierte Position der Komponente verstanden werden. Beispielsweise kann es sich bei der Arbeitsposition um eine definierte, auf einem, insbesondere vorgegebenen, Bewegungspfad gelegene Position, beispielsweise eine Endposition des Bewegungspfads, handeln. Beispielsweise kommen als Arbeitspositionen zwei Endpositionen oder Endlagen der Komponente längs des Bewegungspfads in Frage. Jedoch ist es mit der zu Grunde liegenden Erfindung auch möglich im Wesentlichen beliebige Positionen längs eines Bewegungspfads zu bestimmen, ermitteln, und/oder überwachen.
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Die Positionserkennungsvorrichtung kann gemäß der vorgeschlagenen Ausgestaltung zumindest eine für ein Flüssig- oder Gasdruckmedium ausgebildete erste Ventileinheit mit zumindest einem in einem ersten Ventilsitz zwischen zumindest zwei Schaltstellungen bewegbaren ersten Ventilkörper umfassen.
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Der bewegbare Ventilkörper ist dazu ausgebildet, Druckleitungszweige der Ventileinheit, beispielsweise Anschlussöffnungen der Ventileinheit, miteinander zu verschalten, wobei die Verschaltung der Druckleitungszweige entsprechend bzw. korrespondierend zur Konfiguration des Ventilkörpers, betreffend insbesondere Durchlass-, und/oder Sperrsegmente des Ventilkörpers, und der Anschlüsse der Ventileinheit erfolgen kann. Insbesondere können in entsprechenden Schaltstellungen des Ventilkörpers korrespondierend zur Konfiguration des Ventilkörpers und des Ventilsitzes ein oder mehrere Strompfade bzw. Durchflusswege entweder geöffnet oder geschlossen werden.
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Beispielsweise kann es sich bei dem Ventilkörper um einen in einem korrespondierenden Ventilsitz bewegbar, insbesondere verschiebbar, gelagerten Ventilkörper handeln. Als Ventilkörper kommen generell alle möglichen Ventilschaltkörper bzw. Schaltkörper von Ventilen in Betracht, insbesondere Ventilschieber, wie Kugelschieber, Kolbenschieber, Flachschieber, Tellerschieber usw..
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Bei dem Flüssigdruckmedium kann es sich beispielsweise um Öl, eine Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Hydrauliköl handeln. Als Gasdruckmedium kommt ein Gas oder Gasgemisch, beispielsweise Luft, in Frage.
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Der erste Ventilkörper kann gemäß der vorgeschlagenen Ausgestaltung, mit einem mit der bewegbaren Komponente (insbesondere auch: Maschinenkomponente) gekoppelten oder koppelbaren Positionsabgriff mechanisch verbunden, insbesondere gekoppelt, sein.
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Dabei kann die Verbindung zwischen Positionsabgriff und Ventilkörper derart ausgebildet sein, dass Bewegungen des Positionsabgriffs, beispielsweise in Form von Verschiebungen, auf den Ventilkörper, insbesondere unmittelbar, übertragen werden.
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Der Positionsabgriff kann direkt mit dem Ventilkörper verbunden sein, wobei auch in Frage kommt, dass Positionsabgriff und Ventilkörper unter Zwischenschaltung von Übertragungs- und/oder Umlenkeinheiten, z.B. Getriebeeinheiten, miteinander verbunden, insbesondere mechanisch gekoppelt, sind.
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Die Verbindung zwischen Positionsabgriff und Ventilkörper kann insbesondere derart ausgebildet sein, so dass, wenn der Positionsabgriff in einer vorgegebenen ersten Position ist, der Ventilkörper in einer der ersten Position zugeordneten ersten Schaltstellung ist, und dass, wenn der Positionsabgriff in einer von der ersten Position verschiedenen, vorgegebenen zweiten Position ist, der Ventilkörper in einer der zweiten Position zugeordneten zweiten Schaltstellung ist.
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Insbesondere ist es möglich, eine die Position betreffende Korrelation zwischen dem Positionsabgriff und dem Ventilkörper zu definieren, bei welcher die erste Position der ersten Schaltstellung und die zweite Position des Positionsabgriffs der zweiten Schaltstellung eindeutig zugeordnet sind.
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Bei entsprechender Ausgestaltung kann durch Erfassen der Schaltstellung des Ventilkörpers, beispielsweise durch Überprüfung ob in den jeweiligen Schaltstellungen definierte Strompfade bzw. Durchflusswege gesperrt oder geöffnet sind, was z.B. unter Verwendung von Druckerfassungseinheiten, wie z.B. Drucksensoren oder Druckschaltern, erfolgen kann, ermittelt werden, in welcher Position der Positionsabgriff bzw. die mit dem Positionsabgriff gekoppelte Komponente ist.
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Die Verbindung bzw. Kopplung zwischen Positionsabgriff und der bewegbaren Komponente kann unmittelbar durch eine direkte Verbindung, oder durch Zwischenschaltung einer Umlenk- und/oder Übertragungseinheit, z.B. eines Getriebes, ausgebildet sein.
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Insbesondere kann die Verbindung bzw. Kopplung zwischen Positionsabgriff und der Komponente derart ausgebildet sein, dass die bewegbare Komponente in einer ersten Arbeitsposition ist, wenn der Positionsabgriff in der vorgegebenen ersten Position ist, und die bewegbare Komponente in einer zweiten Arbeitsposition ist, wenn der Positionsabgriff in der vorgegebenen zweiten Position ist.
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Durch Überprüfung, Erfassung oder Erkennung der ersten bzw. zweiten Position zugeordneten ersten bzw. zweiten Schaltstellung kann auf Grundlage der erfassten Schaltstellung des Ventilkörpers, insbesondere eindeutig, ermittelt werden, wenn bzw. ob sich die bewegbare Komponente in der ersten bzw. zweiten Arbeitsposition befindet, und/oder wenn bzw. ob die bewegbare Komponente in die erste oder zweite Arbeitsposition bewegt wird/wurde, und/oder wenn oder ob die Komponente aus der ersten oder zweiten Arbeitsposition herausbewegt wird/wurde.
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Unter einem Ventilkörper soll im Sinne der zu Grunde liegenden Erfindung insbesondere ein in der ersten Ventileinheit, insbesondere in einem korrespondierenden Ventilsitz der Ventileinheit, bewegbar, insbesondere linear bewegbar, oder verschiebbar gelagertes Ventilelement, insbesondere Ventilschaltelement, wie beispielsweise ein Schieber und dgl., verstanden werden, mit welchem Druckleitungszweige bzw. Druckleitungsanschlüsse der Ventileinheit in Abhängigkeit der Schaltposition des Ventilkörpers entsprechend einer durch den Ventilkörper vorgegebenen Verschaltung fluidisch (insbesondere: fluidtechnisch) miteinander verschaltet werden können.
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Wie bereits erwähnt, kann es sich bei dem Ventilkörper um einen Ventilschieber, insbesondere einen Kolben- oder Flachventilschieber handeln. Bei Kolben- oder Flachschieberventilen können eine Kolben- oder Flachstange in einem korrespondierenden Ventilsitz geführt sein, wobei entsprechende Ventilkörper beispielsweise umlaufende oder teilumlaufende, insbesondere radial umlaufende oder radial teilumlaufende, Nuten, Rillen, oder Durchgänge, oder Vertiefungen aufweisen können derart, dass Öffnungen der Druckleitungszweige bzw. mit den Anschlüssen der Ventileinheit fluidisch kommunizierende Öffnungen im Ventilsitz miteinander verbunden oder getrennt sind.
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Gemäß einer vorgeschlagenen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der erste Ventilkörper der ersten Ventileinheit, erste Druckleitungszweige der ersten Ventileinheit, und der Positionsabgriff der ersten Ventileinheit derart ausgebildet sind und miteinander zusammenwirken, dass in einer vorgegebenen ersten Position des Positionsabgriffs der erste Ventilkörper in einer ersten Schaltstellung ist, in welcher ein erster Druckmediumzufluss mit einem ersten Druckmediumabgriff der ersten Ventileinheit fluidisch verbunden ist.
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Entsprechend einer vorgeschlagenen Ausgestaltung kann weiterhin vorgesehen sein, dass in einer vorgegebenen zweiten Position des Positionsabgriffs der erste Ventilkörper in einer zweiten Schaltstellung ist, in welcher der erste Druckmediumabgriff mit einem ersten Druckmediumabfluss der ersten Ventileinheit fluidisch verbunden ist.
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Unter einem Druckmediumzufluss, Druckmediumabgriff, und Druckmediumabfluss sollen insbesondere Anschlüsse (insbesondere: Arbeitsanschlüsse) der Ventileinheit verstanden werden, durch welche die Ventileinheit mit Druckmedium beaufschlagt werden kann (Druckmediumzufluss), Druckmedium im Sinne eines Arbeitsanschlusses abgegriffen werden kann (Druckmediumabgriff), bzw. die Ventileinheit entlüftet oder mit einem Druckmedium-Reservoir oder Druckmedium-Tank oder einer Druckmedium-Senke fluidisch verbunden werden kann (Druckmediumabfluss).
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Unter Verwendung der Positionserkennungsvorrichtung kann beispielsweise die Position einer zu überwachenden bewegbaren Komponente, beispielsweise eines Maschinenelements, z.B. eine Kolbenstange eines Arbeitskolbens, auf Grundlage des am Druckmediumabgriff anliegenden bzw. abgreifbaren Drucks oder Druckzustands, insbesondere des statischen Drucks, und/oder eines beim Übergang in oder aus der ersten bzw. zweiten Position am Druckmediumabgriff erzeugten Drucksprungs oder einer korrespondierenden Druckänderung, ermittelt werden. Der Druck, der Drucksprung, bzw. die Druckänderung kann beispielsweise mittels einer mit dem Druckmediumabgriff fluidisch verbundenen Druckerfassungseinheit, z.B. einem Mess- oder Sensorelement, mit z.B. einem Drucksensor oder Druckschalter oder dgl., ermittelt, insbesondere gemessen werden. Damit ist es möglich, die Arbeitsposition der bewegbaren Komponente, korrespondierend zur Position des Positionsabgriffs bzw. korrespondierend zur Schaltstellung des Ventilkörpers, auf der Grundlage des/der durch die jeweiligen Schaltstellungen erzeugten bzw. entstehenden fluidischen Signals/Signale in Form von Drücken und/oder Druckänderungen zu ermitteln. Die fluidisch erzeugten Signale können mittels geeigneter Fluidleitungen beispielsweise zu Messeinheiten oder Überwachungseinheiten geführt werden, die vom Ort der Ventileinheit bzw. vom Ort der bewegbaren Komponente entfernt gelegen angeordnet sein können. Beispielsweise können Drucksensoren und/oder Druckschalter oder andere Sensor- oder Messeinheiten an Orten vorgesehen und betrieben werden, in bzw. an welchen für die jeweiligen Sensoren oder Messeinheiten geeignete Betriebsbedingungen, beispielsweise hinsichtlich Temperatur, Umgebungsdruck, mechanischer und/oder chemischer Belastung, usw. vorliegen.
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Zur Verbindung einer Druckerfassungseinheit mit der Ventileinheit können beispielsweise Druckleitungen, wie beispielsweise Hydraulikleitungen, Luftdruckleitungen usw. verwendet werden, die bei geeigneter Materialwahl, beispielsweise Metall, auch unter vergleichsweise hohen Umgebungstemperaturen, wie beispielswiese 250 °C und mehr, vergleichsweise hohen Drücken, mechanischen und/oder chemischen Belastungen usw., eingesetzt werden können.
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Wie bereits angedeutet, ist es unter Verwendung entsprechender Leitungen zwischen Ventileinheit und Druckerfassungseinheit usw. möglich, die Ermittlung (insbesondere auch: Bestimmung, Messung, Überwachung) des Drucks und/oder der jeweiligen Druckänderungen oder Drucksprünge an einer von der Ventileinheit entfernten Stelle durchzuführen, um so beispielsweise mechanische Belastungen und dgl. für entsprechende Sensoren/Schalter und zugeordnete Messeinheiten zu verringern.
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Mit der Positionserkennungsvorrichtung der beschriebenen Ausgestaltung kann die Position einer bewegbaren Komponente, beispielsweise einer Maschinenkomponente oder eines Maschinenelements, beispielsweise wie folgt ermittelt werden:
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Es sei angenommen, der Druck in dem dem Druckmediumzufluss zugeordneten Druckleitungszweig beträgt während des Betriebs der Positionserkennungsvorrichtung P1 > 0, und der Druck in dem dem Druckmediumabfluss zugeordneten Druckleitungszweig beträgt während des Betriebs P0 = 0. Ferner sei angenommen, es liege eine Ausgangsposition vor, in welcher die bewegbare Komponente in einer zweiten Arbeitsposition ist, wobei entsprechend der Positionsabgriff in der zweiten Position und der erste Ventilkörper in der zweiten Schaltstellung sind. In dieser Konstellation ist der Druckmediumabgriff mit dem Druckmediumabfluss verbunden, was heißt, dass an einer mit dem Druckmediumabgriff verbundenen Druckerfassungseinheit der Druck P0 anliegt.
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Wird unter dieser Ausgangssituation die bewegbare Komponente, und damit der mit der bewegbaren Komponente mechanisch gekoppelte (insbesondere auch: verbundene) Positionsabgriff, und entsprechend der mit dem Positionsabgriff gekoppelte (insbesondere auch: verbundene) Ventilkörper derart bewegt, dass der Ventilkörper von der zweiten Schaltstellung (insbesondere auch: Ventilstellung) in die erste Schaltstellung überführt wird, so ändert sich bei Erreichen der ersten Schaltstellung der an der Druckerfassungseinheit anliegende Druck von P0 zu P1.
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Auf Grundlage des beim Übergang in die erste Schaltstellung auftretenden Drucksprungs (insbesondere auch: Druckanstiegs) von P0 zu P1, der z.B. durch eine entsprechende Steuerung und/oder Auswerteeinheit und/oder Erfassungseinheit erfasst (insbesondere auch: ermittelt, gemessen) werden kann, kann die Position der bewegbaren Komponente erfasst (insbesondere auch: ermittelt, überwacht) werden, denn auf Grundlage des erfassten Drucksprungs kann auf die Schaltstellung, auf Grundlage der Schaltstellung wiederum auf die Position des Positionsabgriffs, und auf Grundlage der Position des Positionsabgriffs wiederum auf die jeweils zugeordnete Arbeitsposition geschlossen werden.
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In dem vorweg diskutierten Beispiel zeigt beispielsweise der Drucksprung von P0 auf P1 an, dass die bewegbare Komponente in die erste Arbeitsposition überführt ist bzw. wurde.
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Wird nun weiter die bewegbare Komponente von der ersten Arbeitsposition wegbewegt, derart, dass der Ventilkörper über den Positionsabgriff wieder in die zweite Schaltstellung gebracht wird, so liegt spätestens in der zweiten Schaltstellung wieder der Druck P0 an der Druckerfassungseinheit an, was anzeigt, und z.B. durch eine entsprechende Steuerung und/oder Auswerteeinheit und/oder Erfassungseinheit durch Messung eines entsprechenden Drucks oder Drucksprungs ermittelt werden kann, dass sich die bewegbare Komponente wieder in der zweiten Arbeitsposition befindet.
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Damit zeigt sich, dass es anhand der vorgeschlagenen Positionserkennungsvorrichtung möglich ist, die Position einer bewegbaren Komponente, insbesondere Maschinenkomponente, zuverlässig und genau zu bestimmen, beispielsweise insbesondere unter einer oder mehreren der folgenden erschwerten Einsatzbedingungen: vergleichsweise hohe/tiefe Temperaturen, und/oder mechanische Belastungen bzw. Erschütterungen, und/oder erschwerte Zugänglichkeit, und/oder externe Störeinflüsse wie Feuchte, Chemikalien, elektrische und magnetische (Stör-)Felder usw..
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In Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass der Ventilkörper und der Ventilsitz derart ausgebildet sind, dass die erste und zweite Schaltstellung entlang der Bewegungskurve des Ventilkörpers unmittelbar aufeinanderfolgen, d.h. dass zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung keine weiteren Schaltstellungen vorhanden sind.
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Ferner kann in Ausgestaltungen vorgesehen sein, dass der Druckmediumabgriff im Bewegungsablauf des Ventilkörpers zwischen der ersten und zweiten Schaltstellung lediglich in der ersten und der zweiten Schaltstellung mit Druckleitungszweigen der Ventileinheit verschaltet ist, d.h., dass zwischen erster und zweiter Schaltstellung keine zwischenliegenden Schaltstellungen vorhanden sind, die eine Verschaltung des Druckmediumabgriffs mit weiteren Druckleitungszweigen bewirken. Mit anderen Worten können die Ventileinheit, insbesondere der Ventilkörper, der Ventilsitz und die Druckleitungszweige, derart ausgebildet sein, dass die Verschaltung der zur Positionsermittlung bei einer Ventileinheit jeweils vorgesehenen und verwendeten Abgriffe, sprich zumindest der Druckmediumabgriff, der Druckmediumzufluss und der Druckmediumabfluss, lediglich beim Übergang in und aus der ersten bzw. zweiten Schaltstellung verändert wird, und im Bewegungsablauf des Ventilkörpers zwischen der ersten und zweiten Schaltstellung keine weitere Änderung der Verschaltung erfolgt. Entsprechendes soll für die weiter unten noch genauer beschriebene zweite Ventileinheit, bzw. für weitere zur Positionsermittlung verwendete und entsprechend ausgebildete Ventileinheiten gelten.
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Jedoch ist es auch möglich, dass eine zur Positionsermittlung verwendete Ventileinheit zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung befindliche weitere Schaltstellungen aufweist, in welchen die Verschaltung des Druckmediumabgriffs geändert wird, wobei den weiteren Schaltstellungen weitere Positionen zugeordnet sein können.
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Entsprechend weiterer Ausgestaltungen der Erfindung wird ferner ein Werkzeughaltesystem (insbesondere auch: Werkzeugspannsystem), zum Halten (insbesondere auch: Spannen, Einspannen) eines Werkzeugs, insbesondere eines Fertigungswerkzeugs, wie z.B. eines Umformwerkzeugs, insbesondere Pressenwerkzeugs, beispielsweise eines Ober- oder Unter-Werkzeugs an einer Fertigungs- bzw. Umformmaschine, beispielsweise einer Presse, z.B. einer hydraulischen Presse oder einer Spindelpresse, vorgeschlagen.
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Das Werkzeughaltesystem kann in einer vorgeschlagenen Ausgestaltung zumindest eine, insbesondere zwei, drei oder vier, Halteeinheiten (insbesondere auch: Spanneinheiten) umfassen, wobei zumindest eine der Halteeinheiten zumindest ein zwischen einer ersten und einer zweiten Halteposition (insbesondere auch: Spannposition) bewegbares Halteelement (insbesondere auch: Spannelement) umfassen kann.
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Bei dem Halteelement kann es sich beispielsweise um einen Haltebolzen einer Halte- oder Spanneinheit handeln, wobei der Haltebolzen mit einem linear verfahrbaren Kolben, insbesondere Hydraulikkolben, einer korrespondierenden Kolben-Zylinder-Einheit, beispielsweise in Form eines Blockzylinders, mechanisch verbunden (insbesondere: gekoppelt) sein kann, derart, dass das Halteelement mittels einer Kolbenbewegung je nach Bedarf aus- oder eingefahren werden kann. Bei der Kolben-Zylinder-Einheit kann es sich beispielsweise um eine doppeltwirkende Einheit, umfassend beispielsweise einen doppelt wirkenden Zylinder, handeln mit welcher der Kolben durch Beaufschlagung beispielsweise mit Hydraulikfluid, in zueinander entgegengesetzte Richtungen, beispielsweise in eine Halteposition und eine davon verschiedene Freigabeposition, verfahren werden kann.
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Erwähnt an dieser Stelle werden soll, dass mit der vorgeschlagenen Positionserkennungsvorrichtung nicht nur Position von Hydraulikzylindern, sondern auch die Position beliebiger Aktoren, insbesondere von Linearaktoren, oder von Läufern von Motoren, insbesondere Linearmotoren und dgl., ermittelt (insbesondere auch: bestimmt und/oder überwacht) werden können.
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Bei geeigneter Kopplung des Positionsabgriffs mit dem Ventilkörper, beispielsweise unter Verwendung einer entsprechenden Übersetzung bzw. eines entsprechenden Getriebes, insbesondere eines Übersetzungsgetriebes, und/oder bei Verwendung geeignet ausgebildeter Ventilkörper bzw. Positionsabgriffe, kann in Ausgestaltungen eine Positionserkennung auch bei Komponenten erfolgen, die längs einer beliebigen translatorisch und/oder rotatorischen Trajektorie bewegbar sind. Mit anderen Worten soll darauf hingewiesen werden, dass die hierin vorgeschlagene Positionserkennung bzw. Positionsüberwachung unter Verwendung einer oder mehrerer Schaltstellungen zumindest eines Ventilelements, nicht nur für linear bewegbare Komponenten geeignet ist.
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Das Werkzeughaltesystem gemäß einer hierin vorgeschlagenen Ausgestaltung kann zumindest eine der zumindest einen Halteeinheit zugeordnete Positionserkennungsvorrichtung entsprechend einer beliebigen der hierin vorgeschlagenen Ausgestaltungen der Positionserkennungsvorrichtung umfassen. Die Positionserkennungsvorrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, zur Ermittlung (insbesondere auch: Bestimmung, Überwachung) der Position, beispielsweise einer oder mehrerer Arbeitspositionen oder Haltepositionen, einer Maschinenkomponente, wie beispielsweise eines Halteelements der Halteeinheit.
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Entsprechend einer vorgeschlagenen Ausgestaltung kann der Positionsabgriff der Positionserkennungsvorrichtung derart mechanisch mit dem Halteelement gekoppelt sein, dass der Positionsabgriff in die vorgegebene erste bzw. vorgegebene zweite Position bewegt ist bzw. bewegt wird, wenn das Haltelement in die erste bzw. zweite Halteposition bewegt ist bzw. wird.
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Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Werkzeughaltesystems können sich insbesondere aus entsprechenden Vorteilen und vorteilhaften Wirkungen der hierin vorgeschlagenen Positionserkennungsvorrichtung ergeben, welche insbesondere als Positionsermittlungsvorrichtung bzw. als Positionsüberwachungsvorrichtung ausgebildet sein kann, sowie aus Vorteilen und vorteilhaften Wirkungen einer oder mehrerer der hierin beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung.
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Nach weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist ein Verfahren zur Erkennung der Position einer zwischen einer ersten Position (insbesondere auch: ersten Arbeitsposition) und einer zweiten Position (insbesondere auch: zweiten Arbeitsposition) bewegbaren, insbesondere linear bewegbaren, Komponente (insbesondere auch: Maschinenkomponente) vorgesehen.
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Bei dem Verfahren der vorgeschlagenen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass unter Verwendung einer Positionserkennungsvorrichtung, welche entsprechend zumindest einer/eines der hierin im Zusammenhang mit der Erfindung beschriebenen Ausgestaltungen/Ausführungsbeispiele ausgebildet ist, und/oder unter Verwendung eines Werkzeughaltesystems, welches entsprechend zumindest einer/eines der hierin im Zusammenhang mit der Erfindung beschriebenen Ausgestaltungen/Ausführungsbeispiels ausgebildet ist, zumindest eine, insbesondere genau zwei oder mehr als zwei, Arbeitspositionen der Komponente, beispielsweise Arbeitspositionen eines Maschinenelements, erkannt (insbesondere auch: ermittelt, überwacht) wird.
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Wegen Vorteilen und vorteilhaften Wirkungen wird insbesondere auf Vorteile und vorteilhafte Wirkungen der hierin vorgeschlagenen Positionserkennungsvorrichtung, sowie der hierin beschriebenen Ausgestaltungen und Ausführungsbeispiele der Erfindung verwiesen.
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Das vorgeschlagene Verfahren kann insbesondere eine Erfassung zumindest einer ersten oder zumindest einer zweiten Position (insbesondere auch: Arbeitsposition) der bewegbaren Komponente umfassen, wobei die erste oder zweite Position der Komponente erfasst werden kann basierend auf einer ersten bzw. zweiten Schaltstellung zumindest eines Wegeventils, beispielsweise eines 3/2-Wegeventils. Ein Ventilkörper des zumindest einen Wegeventils kann mit einem mit der Komponente, insbesondere Maschinenkomponente, mechanisch gekoppelten Positionsabgriff derart, insbesondere mechanisch, gekoppelt sein bzw. werden, dass Bewegungen der bewegbaren Komponente auf den Positionsabgriff und vom Positionsabgriff auf den Ventilkörper übertragen werden können.
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Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das Vorliegen der ersten Position, entsprechend z.B. einer ersten Arbeitsposition der bewegbaren Komponente, durch z.B. eine Steuereinheit, dadurch erfasst oder überwacht werden, dass durch entsprechende Positionierung bzw. Bewegung des über den Positionsabgriff mit der bewegbaren Komponente gekoppelten Ventilkörpers, insbesondere in dessen erster Schaltstellung, eine mit dem ersten Druckmediumabgriff gekoppelte erste Druckerfassungseinheit fluidisch mit dem ersten Druckmediumzufluss gekoppelt wird/ist, und an der ersten Druckerfassungseinheit der am ersten Druckmediumzufluss anliegende Druck (P1 > 0) anliegt und, und ein entsprechender Druck oder Drucksprung erfasst wird/werden kann. Auf Grundlage des erfassten Drucks (P1) und/oder eines korrespondierenden Drucksprungs, z.B. von P0 zu P1, (insbesondere auch: eines, insbesondere spezifischen, Druckübergangs) beim Übergang in die erste Position bzw. in die erste Schaltstellung, kann mittels der ersten Druckerfassungseinheit z.B. ermittelt werden, dass sich der Ventilkörper in der ersten Schaltstellung befindet, bzw. in die erste Schaltstellung überführt wurde/ist, dass der Positionsabgriff entsprechend in der ersten Position ist, und/oder dass sich die über den Positionsabgriff mit dem Ventilkörper gekoppelte bewegbare Komponente in der zur ersten Position korrespondierenden ersten Arbeitsposition befindet.
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Insbesondere kann ein durch einen Übergang in die erste Schaltstellung erzeugtes fluidisches Signal unter Verwendung des Druckmediums dazu verwendet werden, die Position der bewegbaren Komponente zu ermitteln, wobei das fluidische Signal insbesondere den druckbeaufschlagten Zustand, in welchem der Druckmediumabgriff mit dem Druckmediumzufluss fluidisch verschaltet ist, den drucklosen Zustand, in welchem der Druckmediumabgriff mit dem Druckmediumabfluss fluidisch verschaltet ist, und/oder beliebige Übergänge zwischen diesen beiden Zuständen umfassen kann.
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Ferner kann das Vorliegen der zweiten Position, und korrespondierend einer zweiten Arbeitsposition der/einer mit dem Ventilkörper über den Positionsabgriff gekoppelten bewegbaren Komponente, durch eine bzw. die Steuereinheit dadurch detektiert (insbesondere: erfasst, ermittelt) werden, dass durch entsprechende Bewegung, insbesondere Verschiebung, des/eines Ventilkörpers:
- - der erste Druckmediumabgriff mit dem ersten Druckmediumabfluss fluidisch gekoppelt wird, korrespondierend z.B. zur zweiten Schaltstellung des ersten Ventilkörpers, und an der ersten Druckerfassungseinheit der am ersten Druckmediumabfluss anliegende Druck (P0) erfasst wird, wobei auf Grundlage des ermittelten oder gemessenen Drucks (P0) und/oder eines korrespondierenden Drucksprungs (insbesondere auch: eines, insbesondere spezifischen, Druckübergangs), beispielsweise vom druckbeaufschlagten Zustand (P1) zum drucklosen Zustand (P0), ermittelt bzw. festgestellt werden kann, dass sich die bewegbare Komponente in einer zur zweiten Position korrespondierenden Arbeitsposition befindet, oder
- - eine mit einem/dem zweiten Druckmediumabgriff gekoppelte zweite Druckerfassungseinheit fluidisch mit einem/dem zweiten Druckmediumzufluss gekoppelt wird, und an der zweiten Druckerfassungseinheit der am zweiten Druckmediumzufluss anliegende Druck (P1) oder Drucksprung (z.B. von P0 zu P1) erfasst wird, wobei auf Grundlage des ermittelten Drucks und/oder Drucksprungs ermittelt wird, dass sich die Komponente in der zur zweiten Position korrespondierenden Arbeitsposition befindet.
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Es zeigt sich, dass die zweite Arbeitsposition anhand des an der ersten Druckerfassungseinheit gemessenen Drucks/Drucksprungs ermittelt werden kann, und dass die zweite Arbeitsposition z.B. unter Verwendung einer der zweiten Arbeitsposition zugeordneten zweiten Ventileinheit, mit einer zweiten Druckerfassungseinheit basierend auf einem an der zweiten Ventileinheit gemessenen Druck/Drucksprung ermittelt werden kann.
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Bei Verwendung zweier oder mehrerer Ventileinheiten und Druckerfassungseinheiten ist es auch möglich, dass die jeweils gemessenen Drücke bzw. Drucksignale und/oder korrespondierende, insbesondere definierte bzw. vorgegebene Drucksprünge zwischen zwei oder mehreren vorgegebenen Drücken, bei Vorliegen der ersten bzw. zweiten Schaltstellung, bzw. beim Übergang in die erste oder zweite Schaltstellung, oder aus der ersten oder zweiten Schaltstellung heraus, zumindest teilweise kombiniert werden, und die jeweilige(n) Position(en) der bewegbaren Komponente auf deren Grundlage ermittelt wird(werden).
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Beispielsweise kann das Vorliegen der zur ersten Position korrespondierenden ersten Arbeitsposition der bewegbaren Komponente durch eine Steuereinheit dadurch erfasst (insbesondere auch: detektiert, ermittelt, bestimmt) werden, dass durch entsprechende Bewegung des Ventilkörpers eine mit dem ersten Druckmediumabgriff der Ventileinheit gekoppelte erste Druckerfassungseinheit fluidisch mit dem ersten Druckmediumzufluss verbunden (insbesondere auch: fluidisch gekoppelt) wird/ist (z.B. erster Ventilkörper in erster Schaltstellung), während z.B. der Druckmediumabfluss gesperrt wird/ist, und ein weiter Druckmediumabgriff einer korrespondierenden weiteren Ventileinheit mit einem zweiten Druckmediumabfluss gekoppelt wird/ist, insbesondere drucklos geschalten wird/ist (z.B. zweiter Ventilkörper in zweiter Schaltstellung). In dieser Konstellation kann, repräsentativ für die erste Position der bewegbaren Komponente, an der ersten Druckerfassungseinheit der am Druckmediumzufluss anliegende Druck P1 bzw. ein Drucksprung von P0 nach P1 gemessen werden, während die zweite Druckerfassungseinheit beispielsweise den Druck P0 und/oder einen Drucksprung von P1 nach P0 messen oder ermitteln kann. Auf Basis der Messung (insbesondere auch: Detektion) des/der Drücke P1 und P0, korrespondierend zu den Drücken am ersten Druckmediumzufluss bzw. am zweiten Druckmediumabfluss, und/oder des/der Drucksprünge P0-->P1 und P1-->P0, korrespondierend zu Übergängen zwischen den Schaltstellungen der Ventileinheit, kann die Steuereinheit z.B. eindeutig ermitteln, dass die bewegbare Komponente in die zur ersten/zweiten Position korrespondierende erste/zweite Arbeitsposition überführt wurde. Unter Umständen genügt auch lediglich die Berücksichtigung eines Drucks und/oder Drucksprungs, um die Position der bewegbaren Komponente zu ermitteln. Beispielsweise kann beim Übergang von der zweiten Position in die erste Position der Drucksprung (P0-->P1) am ersten Druckmediumabgriff verwendet werden, um festzustellen, dass die bewegbare Komponente die erste Arbeitsposition eingenommen hat.
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Das Vorliegen der zweiten Arbeitsposition der bewegbaren Komponente kann beispielsweise durch eine bzw. durch die Steuereinheit dadurch erfasst (insbesondere auch: detektiert, ermittelt, bestimmt) werden, dass durch entsprechende Bewegung, insbesondere Verschiebung, des Ventilkörpers eine mit einem zweiten Druckmediumabgriff einer zweiten Ventileinheit gekoppelte zweite Druckerfassungseinheit fluidisch mit dem zweiten Druckmediumzufluss gekoppelt wird/ist (z.B. erste Schaltstellung des zweiten Ventilkörpers), während z.B. ein zweiter Druckmediumabfluss gesperrt wird/ist, und der erste Druckmediumabgriff mit dem ersten Druckmediumabfluss fluidisch verbunden wird/ist, z.B. drucklos geschalten wird/ist (P0) (z.B. zweite Schaltstellung des ersten Ventilkörpers). In dieser Konstellation kann, repräsentativ für die zweite Arbeitsposition der Komponente, an der zweiten Druckerfassungseinheit der am zweiten Druckmediumzufluss anliegende Druck P1 bzw. der Drucksprung P0-->P1 gemessen werden, während die erste Druckerfassungseinheit den Druck P0 am ersten Druckmediumabfluss bzw. einen korrespondierenden komplementären Drucksprung P1-->P0 misst oder messen kann. Auf Basis der Messung (insbesondere auch: Detektion) des Drucks P1 bzw. der Drücke P1 und P0, korrespondierend zu den Drücken am zweiten Druckmediumzufluss bzw. am ersten Druckmediumabfluss, und/oder basierend auf den genannten Drucksprüngen kann die Steuereinheit z.B. eindeutig ermitteln, dass die bewegbare Komponente in die zweite Position überführt wurde/ist. Insbesondere kann der Drucksprung P0-->P1 an der zweiten Druckerfassungseinheit dazu verwendet werden, festzustellen, dass die bewegbare Komponente in die zweite Position überführt wurde/ist.
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Insbesondere bei der vorweg beschriebenen Betriebsweise kann die erste bzw. zweite Arbeitsposition der bewegbaren Komponente durch zwei korrespondierend zueinander ausgebildete Ventileinheiten ermittelt werden, die zueinander komplementär mit dem Druckmedium beaufschlagt werden, was bedeuten soll, dass die erste, mit der ersten Ventileinheit gekoppelte Druckerfassungseinheit in der ersten Position mit dem Druck P1 des Druckmediumzuflusses beaufschlagt wird, während die zweite Druckerfassungseinheit mit den Druck des Druckmediumabflusses P0 beaufschlagt wird, und dass in der zweiten Position der bewegbaren Komponente die erste Druckerfassungseinheit mit dem Druck P0, und die zweite Druckerfassungseinheit mit dem Druck P1 beaufschlagt wird, so dass komplementäre Drucksprünge entstehen.
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Es soll erwähnt werden, dass bei Verwendung mehrerer Ventileinheiten die am Druckmediumzufluss und am Druckmediumabfluss anliegenden Drücke nicht bei allen Ventileinheiten gleich sein brauchen. Jedenfalls sollte für jede der Ventileinheiten gelten, dass am Druckmediumzufluss und am Druckmediumabfluss definierte, voneinander verschiedene Drücke P1 und P0 anliegen. Beispielsweise können jeweils am Druckmediumzufluss ein erster Druck, und am Druckmediumabfluss ein zweiter Druck anliegen, wobei der zweite Druck beispielsweise kleiner sein kann als der erste Druck.
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In Ausgestaltungen mit nur einem (einzigen) für die Positionserkennungsvorrichtung vorgesehenen Druckmediumkreis kann vorgesehen sein, dass während des ordnungsgemäßen Betriebs an allen Druckmediumabflüssen ein gleicher erster Druck, z.B. P0=0, und an allen Druckmediumzuflüssen ein gleicher zweiter Druck P1>0 anliegt. Variationen hinsichtlich der gewählten Drücke sind möglich, um beispielsweise differenzierte Ermittlungen von Arbeitspositionen zu ermöglichen.
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In Ausgestaltungen ist es auch möglich, dass die Ermittlung der ersten und zweiten Position lediglich unter Verwendung einer (einzigen) Ventileinheit erfolgt, wobei in diesem Falle das Vorliegen der zweiten Position durch eine bzw. die Steuereinheit dadurch detektiert werden kann, dass durch entsprechende Bewegung des Ventilkörpers der erste Druckmediumabgriff mit dem ersten Druckmediumabfluss fluidisch gekoppelt wird/ist, und an der ersten Druckerfassungseinheit der am ersten Druckmediumabfluss anliegende Druck (P0) bzw. ein korrespondierender Drucksprung P1-->P0 erfasst wird, wobei auf Grundlage des Drucks und/oder Drucksprungs ermittelt werden kann, dass die bewegbare Komponente in der zur zweiten Position korrespondierenden zweiten Arbeitsposition ist.
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Insgesamt zeigt sich, dass das hierin vorgeschlagene Verfahren und Ausgestaltungen desselben die zugrunde liegende Aufgabe lösen, wobei beispielsweise bei Verwendung einer Druckerfassungseinheit, umfassend beispielsweise einen oder mehrere Drucksensoren oder Druckschalter, ein Übergang von Drucklos (P0) auf den am Druckmediumzufluss anliegenden Druck (P1) bzw. umgekehrt jeweils als Signal für das Vorliegen der ersten Arbeitsposition der bewegbaren Komponente bzw. der zweiten Arbeitsposition der bewegbaren Komponente gewertet werden kann.
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Für die Durchführung des Verfahrens eignen sich insbesondere 3/2-Wegeventile mit insgesamt drei Anschlüssen, d.h. einem Druckmediumzufluss, einem Druckmediumabgriff, und einem Druckmediumabfluss, und zwei Schaltstellungen, d.h. einer ersten Schaltstellung, in welcher der Druckmediumabgriff mit dem Druckmediumzufluss fluidisch gekoppelt ist, korrespondierend z.B. zur ersten Position, und einer zweiten Schaltstellung, in welcher der Druckmediumabgriff mit dem Druckmediumabfluss fluidisch gekoppelt ist, insbesondere drucklos geschalten ist, korrespondierend z.B. zur zweiten Position.
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Ausgestaltungen der Erfindung betreffen ferner eine Fertigungsmaschine, insbesondere Umformmaschine, wie beispielsweise eine Presse, insbesondere mechanische Presse, welche zumindest ein Werkzeug, beispielsweise Fertigungswerkzeug, Umformwerkzeug insbesondere Presswerkzeug, und ein zum Halten (insbesondere auch: Einspannen) des Werkzeugs mit dem Werkzeug mechanisch koppelbar ausgebildetes ein Werkzeughaltesystem nach einer der hierin beschriebenen Ausgestaltungen umfasst. Die Fertigungsmaschine kann insbesondere eine Positionserkennungsvorrichtung nach einem der hierin beschriebenen Ausgestaltungen umfassen, und/oder kann eine Steuereinheit umfassen, welche eingerichtet und programmiert ist zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer der hierin beschriebenen Ausgestaltungen.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen die Verwendung einer Wegeventil-Kombination, insbesondere einer 3/2-Wegeventil-Kombination, umfassend jeweils zumindest zwei Wegeventile, insbesondere 3/2-Wegeventile, zur Erkennung (insbesondere auch: Erfassung, Ermittlung, Bestimmung) einer ersten und einer zweiten Position, insbesondere Arbeitsposition, einer zwischen zumindest zwei Positionen bewegbaren Komponente, insbesondere einer zwischen zwei Positionen bewegbaren Maschinenkomponente, z.B. einer Haltevorrichtung (insbesondere auch: Spannvorrichtung) einer Fertigungsmaschine, insbesondere Umformmaschine, wie beispielsweise einer Presse, insbesondere einer mechanischen Presse.
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Insbesondere kann die Wegeventil-Kombination dazu verwendet werden, eine erste und zweite Arbeitsposition eines Halte- oder Spannelements, -kolbens, oder -bolzens für ein Werkzeug an einer Fertigungsmaschine zu ermitteln, erfassen, und/oder zu überprüfen.
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Im Rahmen von Ausgestaltungen der Verwendung können Ventilkörper der beiden Wegeventile, die beispielsweise wie die hierin im Zusammenhang mit weiteren Ausgestaltungen und Ausführungsbeispielen beschriebenen Ventilkörper ausgebildet sein können, mechanisch gekoppelt sein mit einem mit der bewegbaren Komponente zum Zwecke der Übertragung von Bewegungen der bewegbaren Komponente zwischen der ersten und zweiten Position wiederum mechanisch gekoppelten Positionsabgriff. Im Rahmen der Verwendung kann die erste und zweite Position der bewegbaren Komponente basierend zumindest auf einer Schaltstellung, d.h. unter Verwendung zumindest einer Schaltstellung, des ersten bzw. zweiten Wegeventils, insbesondere eines ersten und zweiten Ventilkörpers, erkannt (insbesondere auch: erfasst, ermittelt, überwacht) werden.
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Ferner können Wegeventile verwendet werden, welche z.B. paarweise, in einen Druckmediumkreis komplementär parallel geschaltet sind, was bedeuten soll, dass an entsprechenden Druckerfassungseinheiten, insbesondere Drucksensoren bzw. Druckschaltern, Drücke bzw. Drucksprünge komplementär anliegen bzw. auftreten. Liegt beispielsweise in der ersten Arbeitsposition der bewegbaren Komponente an einem der Drucksensoren/-schalter der Druck P0 des Druckmediumabflusses am Druckmediumabgriff an, so liegt bei der komplementären Verschaltung am anderen Drucksensor/-schalter am Druckmediumabgriff der komplementäre Druck P1 des Druckmediumzuflusses an, und umgekehrt. Berücksichtigt man korrespondierende bzw. komplementäre Drucksprünge, so können die Ventileinheiten beispielsweise so eingerichtet sein, dass beim Übergang von der zweiten in die erste Position am Druckabgriff der einen Ventileinheit ein positiver Drucksprung (P0-->P1) auftritt, während an der anderen Ventileinheit ein korrespondierender komplementärer negativer Drucksprung (P1-->P0) auftritt und/oder umgekehrt.
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In Ausgestaltungen können mehrere der Wegeventil-Kombinationen separat, d.h. als separate Positionserkennungsvorrichtungen, betrieben werden, und/oder es können mehrere der Wegeventil-Kombinationen im Druckmediumkreis in Serie geschaltet sein. Eine Serienschaltung kann beispielsweise dadurch umgesetzt sein, dass Wegeventile zur Ermittlung der ersten/zweiten Position fluidisch in Reihe geschalten werden, wobei z.B. der Druckmediumabgriff eines zur Ermittlung der ersten/zweiten Position verwendeten Wegeventils mit dem Druckmediumzufluss eines fluidisch unmittelbar nachgeschalteten Wegeventils verbunden sein kann.
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Bei Verwendung mehrerer Wegeventile kann die Position von mehreren Maschinenkomponenten, beispielsweise Halte- oder Spannelementen für Werkzeuge, beispielsweise einer Fertigungsmaschine, Umformmaschine, beispielsweise einer Presse, insbesondere einer hydraulischen Presse, ermittelt und überwacht werden.
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Vorteilhafter Weise kann durch die Verwendung der hierin beschriebenen Positionserkennungsvorrichtung vergleichsweise genau und zuverlässig ermittelt werden, in welcher Position, z.B. die erste oder zweite Position, sich eine entsprechende Komponente, z.B. Maschinenkomponente, befindet, wodurch beispielsweise die Betriebssicherheit im Zusammenhang mit der Maschinenkomponente verbessert werden kann.
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In Ausgestaltungen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Positionserkennungsvorrichtung eine Steuereinheit umfasst, welche zum Betrieb der Positionserkennungsvorrichtung entsprechend einer beliebigen hierin beschriebenen Ausgestaltung, sowie zur Durchführung eines hierin im Zusammenhang mit Ausgestaltungen beschriebenen Verfahrens eingerichtet, und insbesondere programmiert, ist. Insbesondere kann die Steuereinheit einen Speicher umfassen, auf welchem ausführbare, insbesondere computerausführbare, Instruktionen gespeichert sind, die bei Ausführung durch die Steuereinheit ein Verfahren nach einem der hierin beschriebenen Ausgestaltungen und Ausführungsbeispiele bewirken.
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Nachfolgend werden weitere Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben, wobei Begriffe bzw. Komponenten die hierin mit „erste“ oder „zweite“ bezeichnet sind, generell ohne die Verwendung des Zusatzes „erste“ bzw. „zweite“ verwendet werden, bzw. die Zusätze „erste“ und „zweite“ in Klammern gesetzt sind. Sofern nicht anderweitig ausgeführt, sollen im Sinne der vorliegenden Erfindung jeweilige Ausgestaltungen und Merkmale sowohl für entsprechende „erste“ und „zweite“ Komponenten gelten und Anwendung finden.
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Ferner geht insbesondere aus den obigen Ausführungen hervor, dass die erste/zweite Arbeitsposition der bewegbaren Komponente korrespondiert zur ersten/zweiten Position des Positionsabgriffs, und dass die erste/zweite Position korrespondiert zur ersten/zweiten Schaltstellung (insbesondere auch: Ventilstellung) der jeweiligen Ventileinheit. Insoweit können die Begriffe „Position“, „Arbeitsposition“, und „Schaltstellung“/„Ventilstellung“ als zueinander korrespondierend angesehen werden.
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In Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass, wie bereits erwähnt, die Ventileinheit als Kolbenschieberventil oder als Flachschieberventil ausgebildet ist. Insbesondere eignen sich solche Ventileinheiten zur Positionsermittlung- und/oder Überwachung bei Blockzylindern von Werkzeughaltern oder Werkzeugspannern bei Fertigungsmaschinen, wie beispielsweise Pressen, insbesondere hydraulischen Pressen. Jedoch können bei der Erfindung auch andere Ventilarten verwendet werden.
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In Ausgestaltungen, insbesondere betreffend Kolbenschieberventile oder Flachschieberventile, kann vorgesehen sein, dass der der Positionsabgriff der Ventileinheit als ein sich vom Ventilkörper erstreckender Abgriffsbolzen (insbesondere auch: Abgriffskolben; bolzenartige Verlängerung) ausgebildet ist.
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Der Positionsabgriff kann sich beispielsweise koaxial zum Ventilkörper, beispielsweise einem linear bewegbaren Ventilschieber, erstrecken, wobei die Erstreckungsachse des Positionsabgriffs beispielsweise parallel zur Bewegungsachse des Ventilkörpers verlaufen kann.
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In Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass der Positionsabgriff einstückig mit dem Ventilkörper ausgebildet ist. Solche Ausgestaltungen des Positionsabgriffs ermöglichen beispielsweise eine vergleichsweise einfache, jedoch zuverlässige Übertragung der Bewegung bzw. Position von der jeweils betrachteten bewegbaren Komponente auf den Ventilkörper. Der Positionsabgriff kann starr oder gelenkig mit dem Ventilkörper verbunden sein.
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In Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass der ersten Ventileinheit eine erste Druckerfassungseinheit (insbesondere: Druckmesseinheit), beispielsweise in Form eines ersten Drucksensors oder Druckschalters, zugeordnet ist, der zur Erfassung des am ersten Druckmediumabgriff anliegenden Fluiddrucks des Druckmediums und/oder eines am ersten Druckmediumabgriff auftretenden Drucksprungs fluidisch mit dem ersten Druckabgriff verbunden ist oder mit dem ersten Druckmediumabgriff zur Erfassung des Fluiddrucks und/oder Drucksprungs fluidisch verbindbar ist.
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Insbesondere auf diese Weise können eine oder mehrere Schaltstellungen der Ventileinheit, wenn beispielsweise der Druckmediumabgriff mit dem Druckmediumzufluss oder mit dem Druckmediumabfluss fluidisch verbunden ist, durch Erfassung jeweiliger Drücke (P1 bzw. P0) und/oder Drucksprünge ermittelt (insbesondere auch: detektiert) werden. Insbesondere kann auf Basis der ermittelten Drücke und/oder Drucksprünge die jeweilige Schaltstellung und damit die entsprechende Position des Positionsabgriffs und damit der Arbeitsposition der bewegbaren Komponente ermittelt werden.
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In Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass die Positionserkennungsvorrichtung derart eingerichtet ist, dass im Betrieb der statische Druck im Druckmediumzufluss größer ist als im Druckmediumabfluss. Hierbei kann beispielsweise ein Hydraulikkreis verwendet werden, wobei der Druckmediumzufluss mit der Ausgangsseite einer Druckmediumpumpe, und der Druckmediumabfluss mit einem Reservoir oder Tank für das Druckmedium verbunden sein kann.
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Insbesondere im Falle von Fertigungsmaschinen, insbesondere Umformmaschinen, beispielsweise Pressen, insbesondere hydraulischen Pressen, kann es sich bei dem genannten Hydraulikkreis um einen Niederdruckkreis handeln, der beispielsweise ohnehin bereits zu Steuerzwecken, bzw. als Steuerkreis, eingerichtet ist. Mithin können bestehende Komponenten einer entsprechenden Maschine eingesetzt werden, wodurch der Installationsaufwand für die Positionserkennungsvorrichtung verringert werden kann.
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In Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass die Positionserkennungsvorrichtung derart eingerichtet ist, dass der (erste) Druckmediumabfluss im Betrieb als ein im Wesentlichen druckloser (erster) Rücklauf ausgebildet ist. Dadurch kann eine vergleichsweise einfache konstruktive Umsetzung erreicht werden.
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In Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass die (erste) Ventileinheit zumindest einen weiteren (ersten) Druckmediumzufluss aufweist, und dass der (erste) Ventilkörper, (erste) Druckleitungszweige, und der Positionsabgriff der (ersten) Ventileinheit derart ausgebildet und gekoppelt sind, und miteinander zusammenwirken, dass, insbesondere lediglich, der weitere (erste) Druckmediumzufluss in einer, insbesondere von der ersten und zweiten verschiedenen, vorgegebenen dritten Position des Positionsabgriffs in einer dritten Schaltstellung ist, in welcher der weitere erste Druckmediumzufluss mit dem (ersten) Druckmediumabgriff verbunden ist, und im Betrieb der statische Druck im (ersten) Druckmediumzufluss verschieden ist vom weiteren (ersten) Druckmediumzufluss. Durch Verwendung eines weiteren Druckmediumzuflusses mit verschiedenem Druck kann, wie erwähnt, beispielsweise eine weitere Position der jeweiligen bewegbaren Komponente überwacht werden, wodurch der Anwendungsbereich der Positionserkennungsvorrichtung erweitert werden kann.
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In Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass die Positionserkennungsvorrichtung des Weiteren zumindest eine zur ersten Ventileinheit korrespondierend ausgebildete zweite Ventileinheit mit zumindest einem in einem zweiten Ventilsitz zwischen zumindest zwei Schaltstellungen bewegbaren zweiten Ventilkörper zur Verschaltung zweiter Druckleitungszweige umfasst, wobei der zweite Ventilkörper mit dem Positionsabgriff mechanisch gekoppelten ist, und wobei ein zweiter Druckmediumzufluss vorhanden ist.
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Die zweite Ventileinheit und deren Komponenten, z.B. Positionsabgriff, zweiter Ventilkörper, zweite Druckleitungszweige, und/oder zweiter Druckmediumzufluss, können derart ausgebildet, und derart zusammenwirkend eingerichtet sein, dass, während des Betriebs, in der ersten Position des Positionsabgriffs der zweite Ventilkörper in einer zweiten Schaltstellung ist, in welcher der zweite Druckmediumabgriff mit dem zweiten Druckmediumabfluss der zweiten Ventileinheit fluidisch verbunden ist, und dass in der zweiten Position des Positionsabgriffs der zweite Ventilkörper in einer ersten Schaltstellung ist, in welcher der zweite Druckmediumzufluss mit dem zweiten Druckmediumabgriff fluidisch verbunden ist.
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Die zweite Ventileinheit kann korrespondierend zur ersten Ventileinheit ausgebildet sein, wobei die zweite Ventileinheit zur ersten Ventileinheit im Druckmediumkreis komplementär parallel geschaltet sein kann, was weiter oben bereits ausführlich beschrieben wurde.
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In Ausgestaltungen kann die Positionserkennungsvorrichtung insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet sein, basierend auf einem oder mehreren am ersten und/oder zweiten Druckmittelabgriff, z.B. unter Verwendung einer oder mehrerer Druckerfassungseinheiten wie Drucksensoren und/oder Druckschaltern, gemessenen oder ermittelten Drücken und/oder Drucksprüngen zwischen zwei oder mehreren vorgegebenen Drücken, die Arbeitsposition der bewegbaren Komponente zu ermitteln, zu bestimmen, zu überprüfen, oder zu überwachen. Dabei können, wie bereits erwähnt, eine oder mehrere, insbesondere zwei, Ventileinheiten zur Anwendung kommen.
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Bei entsprechender Kombination einer wie beschriebenen ersten und zweiten Ventileinheit kann, wie bereits beschrieben, beispielsweise die erste Position dadurch erkannt werden, dass die erste Druckerfassungseinheit mit dem im ersten Druckmediumzufluss herrschenden Druck P1 beaufschlagt wird, während die zweite Druckerfassungseinheit mit dem im zweiten Druckmediumabfluss herrschenden Druck P0 beaufschlagt wird/ist.
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Entsprechend kann, wie bereits beschrieben, beispielsweise die zweite Position dadurch erkannt werden, dass die erste Druckerfassungseinheit mit dem im ersten Druckmediumabfluss herrschenden Druck P0 beaufschlagt wird, während die zweite Druckerfassungseinheit mit dem im zweiten Druckmediumzufluss herrschenden Druck P1 beaufschlagt wird/ist, wobei vorausgesetzt ist, dass der erste und zweite Druckmediumzufluss und der erste und zweite Druckmediumabfluss im gleichen Druckmediumkreis integriert sind, in welchem P1 im Wesentlichen dem im Druckmedium herrschenden bzw. dem durch das Druckmedium erzeugen Druck, und in welchem P0 im Wesentlichen dem drucklosen Zustand entsprechen kann.
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In Ausgestaltungen kann die zweite Ventileinheit eine der zweiten Ventileinheit zugeordnete zweite Druckerfassungseinheit umfassen, die zur Erfassung des am zweiten Druckmediumabgriff anliegenden Fluiddrucks fluidisch mit dem zweiten Druckmediumabgriff verbunden (insbesondere: fluidisch gekoppelt) ist oder entsprechend verbindbar ist.
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In weiteren Ausgestaltungen kann die zweite Ventileinheit derart ausgebildet sein, dass im Betrieb der Positionserkennungsvorrichtung der statische Druck im zweiten Druckmediumzufluss größer ist als im zweiten Druckmediumabfluss.
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Ferner kann in Ausgestaltungen vorgesehen sein, dass der zweite Druckmediumabfluss im Betrieb als ein im Wesentlichen druckloser zweiter Rücklauf (insbesondere: Abfluss) ausgebildet ist.
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In Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass die zweite Ventileinheit einen weiteren zweiten Druckmediumzufluss aufweist, wobei der zweite Ventilkörper der zweiten Ventileinheit, zweite Druckleitungszweige der zweiten Ventileinheit, und der Positionsabgriff der zweiten Ventileinheit derart ausgebildet und (mechanisch) gekoppelt sein können, und miteinander zusammenwirken können, dass, in der dritten oder in einer von der ersten bis dritten Position verschiedenen, vorgegebenen vierten Position des Positionsabgriffs der zweite Ventilkörper in einer dritten Schaltstellung ist, in welcher der weitere zweite Druckmediumzufluss mit dem zweiten Druckmediumabgriff fluidisch verbunden (insbesondere: gekoppelt) ist oder entsprechend verbindbar ist, wobei im Betrieb der statische Druck im zweiten Druckmediumabgriff verschieden sein kann vom Druck im weiteren zweiten Druckmediumabgriff. Mit einer entsprechenden Ausgestaltung umfassend weitere Druckmediumzuflüsse unterschiedlicher Drücke ist es möglich, weitere Positionen, insbesondere mehr als zwei Positionen, des Positionsabgriffs und damit der jeweils interessierenden, mit dem Positionsabgriff insbesondere mechanisch gekoppelten, bewegbaren Komponente zu ermitteln bzw. zu überwachen.
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In Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass, wie bereits erwähnt, die zweite Ventileinheit als Kolbenschieberventil oder als Flachschieberventil ausgebildet ist.
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Ferner kann in Ausgestaltungen der Positionsabgriff als ein sich vom zweiten Ventilkörper erstreckender Abgriffsbolzen (insbesondere auch: Abgriffskolben; bolzenartige Verlängerung) ausgebildet sein.
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Der zweite Ventilkörper kann in Ausgestaltungen mechanisch fest, insbesondere starr und/oder gelenkig, mit dem ersten Ventilkörper verbunden oder gekoppelt sein.
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Ferner kann in Ausgestaltungen der zweite Ventilkörper koaxial zum ersten Ventilkörper ausgerichtet sein.
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Erster Ventilkörper, zweiter Ventilkörper und Positionsabgriff können in Ausgestaltungen beispielsweise einstückig ausgebildet sein.
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In Ausgestaltungen kann sich der Positionsabgriff koaxial zum zweiten Ventilkörper erstrecken.
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Vorteile der vorgenannten Ausgestaltungen können beispielsweise in einer vergleichsweise einfachen konstruktiven Ausbildung und Kombination einer ersten und zweiten Ventileinheit zur Ermittlung, oder Überwachung der Position einer bewegbaren Komponente, insbesondere Maschinenkomponente, gesehen werden.
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In Ausgestaltungen, insbesondere des Werkzeughaltesystems (insbesondere: Werkzeugspannsystems), kann vorgesehen sein, dass die Halteeinheit einen Zylinder, insbesondere einen Blockzylinder, insbesondere doppelwirkenden Zylinder, umfasst, und dass die erste und zweite Halteposition einer eingezogenen bzw. ausgefahrenen Position, entsprechend beispielsweise den Endlagen, des Kolbens des Zylinders entsprechen.
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In Ausgestaltungen kann der Positionsabgriff beispielsweise mechanisch mit der bewegbaren Komponente, insbesondere durch eine kraft- oder formschlüssige Verbindung, verbunden, insbesondere gekoppelt, sein. Weiter können der Positionsabgriff und die bewegbare Komponente koaxial zueinander angeordnet sein, wodurch mittels des Positionsabgriffs z.B. eine Endlagenkontrolle bzw. Endlagenüberwachung beispielsweise eines Kolbens einer Kolben-Zylinder-Einheit umgesetzt werden kann.
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In Ausgestaltungen des Werkzeughaltesystems kann der Zylinder zu dessen Betrieb mit einem ersten Druckmediumkreis fluidisch verbunden oder verbindbar sein, und die Positionserkennungsvorrichtung kann zu dessen Betrieb mit einem vom ersten Druckmediumkreis verschiedenen zweiten Druckmediumkreis verbunden oder verbindbar sein. Der Druck des Druckmediums im zweiten Druckmediumkreis kann kleiner sein als der Druck im ersten Druckmediumkreis, wobei z.B. der zweite Druckmediumkreis als Steuerkreis mit vergleichsweise niedrigem Arbeitsdruck, d.h. als Niederdruckkreis, mit Drücken im Bereich von bis zu etwa 20 bar, ausgebildet sein kann, und wobei der erste Druckmediumkreis als Hockdruckkreis ausgebildet sein kann, der, bei z.B. hydraulischen Pressen, mit Drücken von bis zu 320 bar und mehr betrieben werden kann.
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Durch Verwendung entsprechender Steuerkreise, insbesondere Niederdruckkreise, beispielsweise auf Basis von flüssigen oder gasförmigen Druckmedien, beispielsweise Hydrauliköl oder Luft, können Komponenten, z.B. Maschinenteile, von Maschinen und Vorrichtungen überwacht, insbesondere positionsüberwacht, werden die relativ extremen Bedingungen, z.B. hohen/tiefen Temperaturen, hohen Drücken usw. ausgesetzt sind, und/oder an vergleichsweise beengten oder schwer zugänglichen Stellen installiert sind, denn die am Ort der zu überwachenden Komponente erzeugten, und über das Druckmedium in den Ventileinheiten erzeigten Signale können durch entsprechende, gegenüber Extrembedingungen vergleichsweise robuste Leitungsführungen zu entfernten Auslese- bzw. Verarbeitungsstellen geleitet/übertragen werden, an welchen für jeweilige Sensoren und/oder entsprechende Verarbeitungselektroniken und dgl. betriebsfreundliche Konditionen herrschen.
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In Ausgestaltungen des Werkzeughaltesystems kann vorgesehen sein, dass die Positionserkennungsvorrichtung derart eingerichtet ist, dass die erste Halteposition durch die erste Ventileinheit erfasst wird, und die zweite Halteposition durch die zweite Ventileinheit erfasst wird, wobei die erste und zweite Ventileinheit derart eingerichtet und ausgebildet sind, dass in der ersten Halteposition der erste Druckmediumzufluss mit dem ersten Druckmediumabgriff fluidisch verbunden ist, während der zweite Druckmediumabgriff mit dem zweiten Druckmediumabfluss fluidisch verbunden ist, und dass in der zweiten Halteposition der erste Druckmediumzufluss mit dem ersten Druckmediumabfluss fluidisch verbunden ist, während der zweite Druckmediumabgriff mit dem zweiten Druckmediumzufluss fluidisch verbunden ist. Bei dieser Ausgestaltung können sowohl die erste Halteposition als auch die zweite Halteposition durch Erfassung eines, z.B. positiven, Drucks und/oder positiven oder negativen Drucksprungs ermittelt, insbesondere erfasst bzw. überwacht, werden. Insbesondere dadurch kann die Sicherheit der Positionsbestimmung verbessert werden, denn es können insbesondere durch Ausfälle bzw. Störungen im jeweiligen, der Positionserkennungsvorrichtung zugordneten, (zweiten) Druckkreis verursachte Fehler vermieden werden. Beispielsweise kann bei Verwendung positiver Drucksprünge vermieden werden, dass ein durch einen Defekt verursachter Druckabfall als Signal zur Positionsermittlung bzw. Positionsüberwachung verwendet wird.
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Insgesamt zeigt sich, dass durch die hierin vorgeschlagene Positionserkennungsvorrichtung, das vorgeschlagene Werkzeughaltesystem, die vorgeschlagene Fertigungsmaschine, insbesondere Umformmaschine, und das vorgeschlagene Verfahren und deren Ausgestaltungen das zu Grunde liegende Problem gelöst werden kann.
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Die Erfindung wird nachstehend, insbesondere auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine Werkzeughalteeinheit eines Werkzeughaltesystems mit einer mit der Werkzeughalteeinheit gekoppelten erfindungsgemäßen Positionserkennungsvorrichtung zur Erfassung der Position eines Haltebolzens der Werkzeughalteeinheit in einer ersten Betriebsstellung; und
- 2 die Werkzeughalteeinheit in einer zweiten Betriebsstellung.
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Einander entsprechende Teile und Komponenten in den Figuren sind, sofern nicht anders erläutert, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt als beispielhafte Ausgestaltung der Erfindung eine Werkzeughalteeinheit 1 eines Werkzeughaltesystems, z.B. einer Fertigungsmaschine wie z.B. einer Presse, mit einer mit der Werkzeughalteeinheit 1 gekoppelten erfindungsgemäßen Positionserkennungsvorrichtung 2 zur Erfassung der Position eines Haltebolzens 3 der Werkzeughalteeinheit 1 in einer ersten Betriebsstellung.
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Die zum Haltern bzw. Befestigen eines Werkzeugs ausgebildete Werkzeughalteeinheit 1 umfasst eine beispielhafte, jedoch erfindungsgemäß ausgebildete Positionserkennungsvorrichtung 2, wobei erwähnt werden soll, dass die Positionserkennungsvorrichtung 2 auch entsprechend anderer zuvor beschriebener Ausgestaltungen ausgebildet sein kann und auch zu anderen Zwecken zur Positionsermittlung einer beliebigen, bewegbaren Komponente, insbesondere Maschinenkomponente, verwendet werden kann.
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Die Werkzeughalteeinheit 1 umfasst eine doppelwirkende Kolben-Zylinder-Einheit mit einem in einem Zylinder 3 geführten Kolben 4, dessen aus dem Zylinder ragendes Ende als Haltebolzen 5 zum Halten oder Einspannen eines lediglich schematisch gezeigten Werkzeugs 6 ausgebildet ist.
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An der dem Haltebolzen 5 abgewandten Seite des Zylinders 3 durchgreift ein Positionsabgriff 7 der Positionserkennungsvorrichtung 2 den Zylindermantel, wobei der Positionsabgriff 7 mechanisch mit dem Kolben 4 der Kolben-Zylinder-Einheit verbunden bzw. gekoppelt ist, beispielsweise durch eine form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung.
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Der Positionsabgriff 7 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als einstückige Einheit mit einem ersten Ventilschieber 8 und einem zweiten Ventilschieber 9 ausgebildet.
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Der erste Ventilschieber 8 ist einem ersten 3/2-Wegeventil 10 zugeordnet, und der zweite Ventilschieber ist einem zweiten 3/2-Wegeventil 11 zugeordnet. An Stelle des 3/2 Wegeventils können auch andere Ventile, insbesondere Wegeventile, verwendet werden, wobei die nachfolgende Diskussion auch für entsprechende beliebige andere (Wege)Ventile gelten soll.
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Das erste und zweite 3/2-Wegeventil 10, 11 sind derart zueinander angeordnet und ausgebildet, dass der Positionsabgriff 7, der erste Ventilschieber 8, und der zweite Ventilschieber 9 koaxial zueinander angeordnet sind, und gemeinsam in axialer Richtung in einem Durchgang im Ventilblock 12 verschoben werden können.
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Die 3/2-Wegeventile 10, 11 sind im vorliegenden Beispiel als sog. Kolbenschieberventile ausgebildet, bei welchen auf den zylindrischen Ventilschiebern 8, 9 jeweils Vertiefungen, beispielsweise in Form umlaufender Nuten, ausgebildet sind, über welche Anschlüsse der 3/2-Wegeventile 10, 11 gesteuert werden. Jedoch können auch andere Ventiltypen verwendet werden, wobei die nachfolgenden und obigen Ausführungen entsprechend für allgemeine Ventiltypen gelten sollen.
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Das erste 3/2-Wegeventil 10 umfasst einen ersten Druckmediumzufluss 10A, einen ersten Druckmediumabfluss 10B, und einen ersten Druckmediumabgriff 10C. Korrespondierend umfasst das zweite 3/2-Wegeventil 11 einen zweiten Druckmediumzufluss 11A, einen zweiten Druckmediumabfluss 11B, und einen zweiten Druckmediumabgriff 11C.
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Der erste und zweite Druckmediumzufluss 10A, 11A sind fluidisch mit einer (nicht gezeigten) Druckmediumpumpe, z.B. einer Hydraulikpumpe, oder einem Luftkompressor, verbunden, und können einem entsprechenden vorgegebenen Druck P1 beaufschlagt werden.
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Der erste und zweite Druckmediumabfluss 10B, 11B sind fluidisch mit einer Druckmediumsenke, z.B. bei Verwendung von Hydrauliköl als Druckmedium mit einem Hydrauliktank, oder im Falle der Verwendung von Luft als Druckmedium mit der Umgebung, verbunden, wobei diese im Betrieb als drucklose Rücklaufanschlüsse korrespondierend zu einem vorgegebenen Druck P0 ausgebildet sind.
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Der erste und zweite Druckmediumabgriff 10C, 11C sind mit einem ersten Druckschalter 13 bzw. einem zweiten Druckschalter 14 fluidisch verbunden, so dass der jeweilige erste bzw. zweite Druckschalter 13, 14 den jeweils am ersten bzw. zweiten Druckmediumabgriff 10C, 11C anliegenden Druck und/oder erzeugten Drucksprung erfassen kann.
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Im Steuerblock 12 sind ferner erste und zweite Druckleitungszweige 10D und 11D vorhanden, über welche die Anschlüsse 10A, 10B, 10C, bzw. 11A, 11B, 11C in Abhängigkeit des jeweiligen ersten bzw. zweiten Ventilschiebers 8, 9 miteinander fluidisch gekoppelt werden können.
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In der Konfiguration der 1 ist der Kolben 4 der Werkzeughalteeinheit in den Zylinder 3 vollständig eingefahren. 2 zeigt eine Konfiguration, in welcher der Kolben 4 vollständig aus dem Zylinder 3 ausgefahren ist, und in welcher der Haltebolzen 5 in eine korrespondierende Kopplungsstruktur 15, beispielsweise eine Öffnung, Vertiefung, oder eine Nase, des Werkzeugs 6 eingreift, so dass das Werkzeug 6 mittels des Haltebolzens 5 gehalten, beispielsweise fixiert und/oder eingespannt werden kann.
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Die Bewegung des Kolbens 4 erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels eines nicht näher beschriebenen Hydraulikkreises, mit welchem die Druckkammern der Kolben-Zylinder-Einheit wechselweise mit einem Hydraulikmedium beaufschlagt werden können, so dass der Kolben in die Entriegelungsstellung der 1 und in die Verriegelungsstellung der 2 bewegt werden kann.
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Auf Grund der mechanischen Kopplung des Kolbens 4 und des Positionsabgriffs 7, und damit einhergehend der Ventilschieber 8, 9, folgen die Ventilschieber 8, 9 der Bewegung des Kolbens 4 korrespondierend zur Bewegung des Haltebolzens 5.
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Das erste 3/2-Wegeventil 10, sprich der erste Ventilschieber 8, die ersten Druckleitungszweige 10D, und die Anschlüsse 10A, 10B, 10C, sind im gezeigten Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass in der Entriegelungsstellung der 1 der erste Druckmediumzufluss 10A fluidisch mit dem ersten Druckmediumabgriff 10C verbunden ist, und dass der erste Druckmediumabfluss 10B gesperrt ist.
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Gleichzeitig sind das zweite 3/2-Wegeventil 11, sprich der zweite Ventilschieber 9, die zweiten Druckleitungszweige 11D, und die Anschlüsse 11A, 11B, 11C, im gezeigten Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass in der Entriegelungsstellung der 1 der zweite Druckmediumabgriff 11C fluidisch mit dem zweiten Druckmediumabfluss verbunden ist, und dass der zweite Druckmediumzufluss 11B gesperrt ist.
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Im Betrieb der Werkzeughalteeinheit 1 und Positionserkennungsvorrichtung 2 ergibt sich für die Entriegelungsstellung damit, dass am ersten Druckschalter 13 der durch die Druckmediumpumpe im entsprechenden Druckmediumkreis erzeugte Druck P1 anliegt, und dass der zweite Druckschalter 14 drucklos (P0) geschalten ist.
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Im Hinblick auf die Verriegelungsstellung der 2 ist das erste 3/2-Wegeventil 10, sprich der erste Ventilschieber 8, die ersten Druckleitungszweige 10D, und die Anschlüsse 10A, 10B, 10C, im gezeigten Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass in der Verriegelungsstellung der 2 der erste Druckmediumzufluss 10A gesperrt ist, und der Druckmediumabgriff 10C fluidisch verbunden ist mit dem ersten Druckmediumabfluss 10B, was bedeutet, dass am ersten Druckschalter 13 der Druck P0 anliegt.
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Gleichzeitig ist das zweite 3/2-Wegeventil 11, sprich der zweite Ventilschieber 9, die zweiten Druckleitungszweige 11D, und die Anschlüsse 11A, 11B, 11C, im gezeigten Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass in der Verriegelungsstellung der 2 der zweite Druckmediumabgriff 11C fluidisch mit dem zweiten Druckmediumzufluss 11A verbunden ist, und dass der zweiten Druckmediumabfluss 11B gesperrt ist, was bedeutet, dass am zweiten Druckschalter 14 der Druck P1 anliegt.
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Im Betrieb der Werkzeughalteeinheit 1 und Positionserkennungsvorrichtung 2 ergibt sich für die Verriegelungsstellung damit, dass am zweiten Druckschalter 14 der durch die Druckmediumpumpe im entsprechenden Druckmediumkreis erzeugte Druck P1 anliegt, und dass der erste Druckschalter 13 drucklos (P0) geschaltet ist.
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Für den Betrieb der Werkzeughalteeinheit 1 und Positionserkennungsvorrichtung 2 ergibt sich, dass beim Übergang von der Verriegelungsstellung der 2 in die Entriegelungsstellung der 1 am ersten Druckschalter 13 ein Druckübergang bzw. Drucksprung von P0 auf P1 erfolgt, und dass beim Übergang von der Entriegelungsstellung der 1 in die Verriegelungsstellung der 2 am zweiten Druckschalter 14 ein Druckübergang bzw. Drucksprung von P0 auf P1 erfolgt. Damit können anhand der ermittelten, bzw. gemessenen Drucksprünge die Verriegelungsstellung und die Entriegelungsstellung, d.h. die Endlagen des Kolbens 4 korrespondierend zu den Arbeitspositionen des Haltebolzens 5 sicher erkannt werden.
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Auf Grund der Verwendung der Wegeventile 8, 9, ist es möglich, die Druckschalter 13, 14 an Orten zu positionieren und betreiben, die weniger extremen Bedingungen, beispielsweise im Hinblick auf Temperatur, Druck, und/oder mechanische Belastungen, ausgesetzt sind, als am Ort der Werkzeughalteeinheit.
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Eine zuverlässige Ermittlung der Endstellungen des Kolbens 4, bzw. des Haltebolzens 5 der Werkzeughalteeinheit 1 ist damit möglich.
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Im beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt die Erkennung der Verriegelungsstellung und der Entriegelungsstellung jeweils durch einen positiven Drucksprung, z.B. von P0=0 auf P1>0, so dass Positionsfehlbestimmungen, beispielswiese verursacht durch Störungen und Fehler im Druckmediumsystem/- kreis der Positionserkennungsvorrichtung zuverlässig vermieden werden können.
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Ausgehend von dem im Zusammenhang mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiel ergibt sich, dass die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe insbesondere durch eine hierin vorgeschlagene Positionserkennungsvorrichtung für eine bewegbare Komponente, beispielsweise einer Maschine, insbesondere Fertigungsmaschine, gelöst werden kann.
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Die Positionserkennungsvorrichtung kann beispielswiese zumindest eine für ein Druckmedium ausgebildete Ventileinheit aufweisen, welche zumindest einen in der Ventileinheit bewegbar gelagerten Ventilkörper umfasst, wobei zumindest ein mit der bewegbaren Komponente gekoppelter Positionsabgriff vorhanden ist, und der Ventilschieber mit zumindest einem des zumindest einen Positionsabgriffs mechanisch gekoppelt sein kann, und wobei der Ventilschieber, Druckleitungszweige, und der Positionsabgriff derart ausgebildet sein können und miteinander zusammenwirken können, dass in einer vorgegebenen ersten Position des Positionsabgriffs ein Druckmediumzufluss mit einem Druckmediumabgriff der Ventileinheit fluidisch verbunden ist, und dass in einer vorgegebenen zweiten Position des Positionsabgriffs der Druckmediumabgriff mit einem Druckmediumabfluss der Ventileinheit fluidisch verbunden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Werkzeughalteeinheit
- 2
- Positionserkennungsvorrichtung
- 3
- Zylinder
- 4
- Kolben
- 5
- Haltebolzen
- 6
- Werkzeug
- 7
- Positionsabgriff
- 8
- erster Ventilschieber
- 9
- zweiter Ventilschieber
- 10
- erstes 3/2-Wegeventil
- 10A
- erster Druckmediumzufluss
- 10B
- erster Druckmediumabfluss
- 10C
- erster Druckmediumabgriff
- 10D
- erste Druckleitungszweige
- 11
- zweites 3/2-Wegeventil
- 11A
- zweiter Druckmediumzufluss
- 11B
- zweiter Druckmediumabfluss
- 11C
- zweiter Druckmediumabgriff
- 11D
- zweite Druckleitungszweige
- 12
- Ventilblock
- 13
- erster Druckschalter
- 14
- zweiter Druckschalter
- 15
- Kopplungsstruktur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 9309589 U1 [0002]
- EP 1175959 A2 [0003]
- DE 19955270 A1 [0004]