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Die Erfindung betrifft einen programmierbaren Servo-Pneumatikantrieb bzw. ein Steuersystem, insbesondere einen derartigen Servo-Luftmotor, welcher ohne Ausstattung mit einem Geber wie ein elektrischer Servomotor die Funktionalitäten wie Nothalt, Drehrichtungswechsel, Geschwindigkeitsregulierung, Winkelstellung und Drehmomentregulierung ausführen kann.
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Im Stand der Technik erfolgen die Regelungen des Drehmoments, der Drehzahl und des Drehwinkels eines Elektrowerkzeugs oder einer elektrischen Einrichtung unter anderem über einen elektrischen Servomotor oder einen bürstenlosen Motor. Dabei werden die Signale wie Drehmoment, Drehzahl und Drehwinkel grundsätzlich über einen Geber ermittelt und daraufhin an ein elektrisches Servomotor-Getriebe übertragen. Wenn diese Signale ausgewertet sind, werden sie zum Regeln des Drehmoments, der Drehzahl und des Drehwinkels über entsprechende durch einen Algorithmus programmierte Steuerformeln verwendet. Es sei bemerkt, dass für die Pneumatik-Werkzeuge keine Luftmotoren mit ähnlichen Servofunktionen vorhanden sind.
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Des Weiteren werden die allgemeinen Luftmotoren im Wesentlichen je nach Betriebsumgebung ausgewählt und angewendet. Die Luftmotoren finden auch noch in den Bereichen in der Art von petrochemischen Werken, hochstaubigen Betriebsfeldem, Minen, Offshore-Bohrinseln, Kanalisationen sowie feuchten Betriebsfeldem umfangreiche Anwendung und sind durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet: 1. keine Temperaturerhöhung bei Überlastung, keine Funkenbildung beim Betrieb, keine elektrische Schlaggefahr und Kurzschlussgefahr; 2. geringe Größe, geringes Gewicht, höheres Abtriebsdrehmoment als elektrische Motoren in gleichen Größen. Neben den genannten Vorteilen weisen die Luftmotoren jedoch folgende Nachteile auf: 1. Die Druckluft hat die Eigenschaften wie Verdichtbarkeit, starke Reibung, leichtes Lecken, Nichtlinearität und schwierige Steuerbarkeit; 2. bei ausgeschalteter Luftversorgung ist der Luftdruck in der Leitung zurückgeblieben, wodurch aufgrund diesen Restdrucks der Luftmotor nicht gestoppt werden kann oder die Betätigungen des Luftmotors nicht steuerbar bleiben; 3. die Drehzahl des Luftmotors erreicht mindestens 6000 U/min, und zwar manchmal noch über 10000 U/min, lässt sich deshalb nicht mittels eines Gebers ansteuern. Im Stand der Technik können alle Luftmotoren bis auf einfachen Drehrichtungswechsel keine Drehzahl, keinen Drehwinkel sowie kein Drehmoment regeln. Zur Zeit hat das Gewerbe eine stark wachsende Nachfrage an Servo-Pneumatikantriebsvomchtungen, da die elektrischen Servomotoren in vielen Betriebsumgebungen nicht angewendet werden dürfen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Servo-Luftmotor bereitzustellen, welcher wie ein elektrischer Servomotor die Funktionalitäten wie Nothalt, Drehrichtungswechsel, Geschwindigkeitsregulierung, Winkelstellung, Tippbetrieb und Drehmomentregulierung ausführen kann.
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Angesichts der Mängel der herkömmlichen Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen programmierbaren Servo-Pneumatikantrieb bzw. ein Steuersystem bereitzustellen, welcher bzw. welches ohne Ausstattung mit einem Geber die Funktionalitäten wie Nothalt, Drehrichtungswechsel, Geschwindigkeitsregulierung, Winkelstellung, Tippbetrieb und Drehmomentregulierung ausführen kann.
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Zum Lösen der erfindungsgemäßen Aufgabe wird ein programmierbarer Servo-Pneumatikantrieb bzw. ein Steuersystem bereitgestellt, bestehend aus einer Servo-Luftmotoreinheit und einem Servo-Luftmotor-Getriebe. Dabei weist die Servo-Luftmotoreinheit einen Luftmotor, welcher mit einer Abtriebsachse versehen ist, ein Bremsmodul, welches an der Abtriebsachse angekoppelt ist, und ein Abtastmodul auf, welches an der Abtriebsachse angekoppelt ist und eine Drehmoment-, Drehzahl- und Drehwinkel-Abtasteinheit, eine erste Zentralauswerteeinheit, eine erste Kommunikationseinheit, eine erste Input/Output-Einheit, eine Speichereinheit sowie eine Stromversorgungseinheit aufweist, wobei die Drehmoment-, Drehzahl- und Drehwinkel-Abtasteinheit zum Abtasten einer Ausgangsseite einer Abtriebsachse des Abtastmoduls mit der ersten Zentralauswerteeinheit elektrisch verbunden ist, um Signale des Drehmoments, der Drehzahl und des Drehwinkels an die erste Zentralauswerteeinheit zu übermitteln, die erste Kommunikationseinheit mit der ersten Zentralauswerteeinheit elektrisch verbunden ist, um die Signale des Drehmoments, der Drehzahl und des Drehwinkels an ein Kommunikationsmodul des Servo-Luftmotor-Getriebes zu übermitteln, die erste Input/Output-Einheit und die Stromversorgungseinheit mit der ersten Zentralauswerteeinheit elektrisch verbunden sind. Dabei weist das Servo-Luftmotor-Getriebe ein Aktuatormodul, ein Regelmodul und das Kommunikationsmodul auf. Das Regelmodul ist mit einer zweiten Zentralauswerteeinheit versehen. Das Kommunikationsmodul weist eine zweite Kommunikationseinheit und eine Kabelkommunikationseinheit auf, welche jeweils mit der zweiten Zentralauswerteeinheit elektrisch verbunden sind. Das Aktuatormodul ist mit der zweiten Zentralauswerteeinheit elektrisch verbunden und weist ein Zuluftdrucküberwachermodul, ein Luftdruckregelmodul, eine dritte Luftdruckmesseinheit, eine Drehrichtungsmagnetventileinheit sowie ein Bremsmagnetventil auf. Das Aktuatormodul ist über eine rechtdrehende Zuluftleitung und eine gegendrehende Zuluftleitung an den Luftmotor, über eine Bremszuluftleitung an das Bremsmodul und über eine Zuluftleitung an eine Luftversorgungseinheit angekoppelt. Die zweite Kommunikationseinheit empfängt das Drehmoment-Signal, das Drehzahl-Signal sowie das Drehwinkel-Signal und sendet sie danach an die zweite Zentralauswerteeinheit zum Ansteuern des Aktuatormoduls. Die Kabelkommunikationseinheit ist mit einem Fremdsteuergerät zum Ansteuern des Aktuatormoduls elektrisch verbunden.
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Im oben genannten Servo-Pneumatikantrieb bzw. Steuersystem ist die Stromversorgungseinheit mit Kabel oder kabellos aufzuladen.
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Im oben genannten Servo-Pneumatikantrieb bzw. Steuersystem ist das Servo-Luftmotor-Getriebe mit einem zweiten Input/Output-Modul und einem Stromversorgungsmodul versehen, welche jeweils mit der zweiten Zentralauswerteeinheit elektrisch verbunden sind, wobei das Stromversorgungsmodul mit Kabel oder kabellos aufzuladen ist.
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Im oben genannten Servo-Pneumatikantrieb bzw. Steuersystem weist das Regelmodul eine Speichereinheit, eine Eingabeeinheit, eine Anzeigeeinheit, eine Warneinheit oder eine beliebige Kombination davon auf, welche jeweils mit der zweiten Zentralauswerteeinheit elektrisch verbunden sind.
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Im oben genannten Servo-Pneumatikantrieb bzw. Steuersystem ist die dritte Luftdruckmesseinheit sowohl an die rechtdrehende Zuluftleitung als auch die gegendrehende Zuluftleitung angeschlossen.
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Im oben genannten Servo-Pneumatikantrieb bzw. Steuersystem weist das Zuluftdrucküberwachermodul ein Luftdruckbegrenzungsventil oder eine erste Luftdruckmesseinheit auf, welches oder welche an der Zuluftleitung angeschlossen ist.
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Im oben genannten Servo-Pneumatikantrieb bzw. Steuersystem weist das Luftdruckregelmodul eine zweite Luftdruckmesseinheit, ein Luftdruckproportionsventil und ein Luftdruckregelventil auf.
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Im oben genannten Servo-Pneumatikantrieb bzw. Steuersystem ist die zweite Luftdruckmesseinheit des Luftdruckregelmoduls jeweils an das Zuluftdrucküberwachermodul und an das Luftdruckproportionsventil angeschlossen, wobei das Luftdruckproportionsventil an das Luftdruckregelventil angeschlossen ist, während das Luftdruckregelventil an die Drehrichtungsmagnetventileinheit angeschlossen ist.
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Im oben genannten Servo-Pneumatikantrieb bzw. Steuersystem steuert die zweite Zentralauswerteeinheit das Zuluftdrucküberwachermodul zum Versorgen des Bremsmoduls mit einem zulässigen maximalen Zuluftdruck für einen Soforthalt oder ermöglicht es dem Bremsmagnetventil, das Bremsmodul über eine Tipp-Öffnung oder -Schließung anzusteuern.
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Im oben genannten Servo-Pneumatikantrieb bzw. Steuersystem weist die Drehrichtungsmagnetventileinheit ein separates rechtdrehendes Magnetventil sowie ein gegendrehendes Magnetventil auf, die jeweils mit dem Luftdruckregelmodul so mitwirken, dass die zweite Zentralauswerteeinheit den Luftmotor zum Abtrieb eines rechtdrehenden oder gegendrehenden Drehmoments ansteuert.
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Demzufolge kann der erfindungsgemäße programmierbare Servo-Pneumatikantrieb bzw. das Steuersystem ohne Ausstattung mit einem Geber wie ein elektrischer Servomotor die Funktionalitäten wie Nothalt, Drehrichtungswechsel, Geschwindigkeitsregulierung, Winkelstellung und Drehmomentregulierung ausführen.
- 1 ist eine Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen programmierbaren Servo-Pneumatikantriebs bzw. des Steuersystems.
- 2 ist ein Ansteuerungsdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen programmierbaren Servo-Pneumatikantriebs bzw. des Steuersystems.
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Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung.
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Wie aus 1 und 2 ersichtlich, besteht der erfindungsgemäße programmierbare Servo-Pneumatikantrieb bzw. das Steuersystem aus einer Servo-Luftmotoreinheit 1 und einem Servo-Luftmotor-Getriebe 2. In 1 wird ein programmierbarer Servo-Pneumatikantrieb gezeigt, wobei in 2 ein Steuersystem für die programmierbare Servo-Luftmotoreinheit gezeigt wird. Die Servo-Luftmotoreinheit 1 weist einen Luftmotor 11, ein Bremsmodul 12 und Abtastmodul 13 auf. Der Luftmotor 11 ist mit einer Abtriebsachse 113 versehen, wobei das freie Ende der Abtriebsachse 113 des Luftmotors 11 an das Abtastmodul 13 zum Ermitteln des Drehmoments, der Drehzahl sowie des Drehwinkels eines Antriebsmoduls 14 angeschlossen wird. Das Antriebsmodul 14 ist durch eine Abtriebsachse 137 des Abtastmoduls 13 angetrieben. Das Bremsmodul 12 ist an einem anderen freien Ende der Abtriebsachse 113 des Luftmotors 11 angekoppelt, damit die Abtriebsachse 113 freigegeben oder gestoppt wird. Das Bremsmodul 12 lässt sich an die aus der Achsenmitte des Luftmotors 11 nach außen erstreckte Antriebswelle anbringen und in Art einer Trommelbremse oder Scheibenbremse ausführen. Das Abtastmodul 13 weist eine erste Zentralauswerteeinheit 131, eine Drehmoment-, Drehzahl- und Drehwinkel-Abtasteinheit 132, eine erste Kommunikationseinheit 133, eine erste Input/Output-Einheit 134, eine Stromversorgungseinheit 135 sowie eine Speichereinheit 136 auf. Die Drehmoment-, Drehzahl- und Drehwinkel-Abtasteinheit 132 ist mit der ersten Zentralauswerteeinheit 131 elektrisch verbunden, um ein Drehmoment-Signal 1321, ein Drehzahl-Signal 1322 und ein Drehwinkel-Signal 1323 des Antriebsmoduls 14 im Betrieb unter Last zu übermitteln. Die Drehmoment-, Drehzahl- und Drehwinkel-Abtasteinheit 132 kann über einen Dehnmessstreifen (nicht abgebildet) oder sonstiges Drehmoment-Messmittel das Drehmoment-Signal 1321 ermitteln und über einen Kreisel (nicht abgebildet) oder sonstiges Drehzahl-Messmittel das Drehzahl-Signal 1322 sowie das Drehwinkel-Signal 1323 ermitteln. Die erste Zentralauswerteeinheit 131 kann als ein Mikroprozessor ausgeführt werden, ist mit der Speichereinheit 136 (zum Beispiel ein interner Speicher, eine Speicherkarte oder ein USB-Stick) elektrisch verbunden und dient zum Abspeichem vorabgeglichenen Drehmoment-Signalen 1321, Drehzahl-Signalen 1322 und Drehwinkel-Signalen 1323. Die erste Kommunikationseinheit 133 ist mit der ersten Zentralauswerteeinheit 131 elektrisch verbunden, um das Drehmoment-Signal 1321, das Drehzahl-Signal 1322 und das Drehwinkel-Signal 1323 an ein Kommunikationsmodul 23 des Servo-Luftmotor-Getriebes 2 zu übermitteln. Die erste Kommunikationseinheit 133 kann über drahtlose Kommunikationsmethoden wie Bluetooth, Infrarot, Funk oder WiFi oder über drahtgebundene Kommunikationsmethoden wie einen Schleifring gemeinsam mit der Stromversorgungseinheit 135 Daten übertragen. Des Weiteren ermöglicht der Schleifring die Stromversorgungseinheit 135 kabelbedingt aufzuladen. Bei der erfindungsgemäßen Servo-Luftmotoreinheit 1 kann die Abtriebsachse 113 des Luftmotors 11 durch das Bremsmodul 12 sofort gehalten werden. Aufgrund des Anschlusses des Bremsmoduls 12 an der Servo-Luftmotoreinheit 1 und anhand des durch die Drehmoment-, Drehzahl- und Drehwinkel-Abtasteinheit 132 ermittelten Drehwinkel-Signals 1323 wird ermöglicht, dass sich die Abtriebsachse 113 des Luftmotors 11 auf einen bestimmten Drehwinkel positioniert oder der Luftmotor 11 einen Tippbetrieb ausführt. Des Weiteren kann bei der erfindungsgemäßen Servo-Luftmotoreinheit 1 die Abtriebsachse 138 des Antriebsmoduls 14 der Servo-Luftmotoreinheit 1 anhand des durch die Drehmoment-, Drehzahl- und Drehwinkel-Abtasteinheit 132 ermittelten Drehmoment-Signals 1321 zur Ausgabe eines richtigen Drehmoments angesteuert werden.
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Wie aus 2 ersichtlich, kann die Stromversorgungseinheit 135 bei der genannten Servo-Luftmotoreinheit 1 die Drehmoment-, Drehzahl- und Drehwinkel-Abtasteinheit 132, die erste Zentralauswerteeinheit 131, die erste Kommunikationseinheit 133, die erste Input/Output-Einheit 134 und die Speichereinheit 136 über eine kabellose Aufladung kontinuierlich mit Strom versorgen. Darüber hinaus läst sich die Stromversorgungseinheit 135 kabelbedingt aufladen.
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Wie femer aus 1 und 2 ersichtlich, besteht das Servo-Luftmotor-Getriebe 2 aus einem Aktuatormodul 21, einem Regelmodul 22 und dem Kommunikationsmodul 23. Das Regelmodul 22 umfasst eine zweite Zentralauswerteeinheit 221, welche als ein Mikroprozessor ausgebildet sein kann. Das Kommunikationsmodul 23 ist mit der zweiten Zentralauswerteeinheit 221 elektrisch verbunden und umfasst eine zweite Kommunikationseinheit 231 sowie eine Kabelkommunikationseinheit 232 (wie zum Beispiel USB oder sonstige elektrische Anschlüsse). Das Aktuatormodul 21 ist ebenfalls mit der zweiten Zentralauswerteeinheit 221 elektrisch verbunden und umfasst ein Zuluftdrucküberwachermodul 211, ein Luftdruckregelmodul 212, eine dritte Luftdruckmesseinheit 213, eine Drehrichtungsmagnetventileinheit 214 sowie ein Bremsmagnetventil 215. Das Aktuatormodul 21 ist über eine rechtdrehende Zuluftleitung 111 sowie eine gegendrehende Zuluftleitung 112 an den Luftmotor 11, über eine Bremszuluftleitung 121 an das Bremsmodul 12 und über eine Zuluftleitung 31 an die Luftversorgungseinheit 3 angeschlossen. Die zweite Kommunikationseinheit 231 empfängt über die erste Kommunikationseinheit 133 das Drehmoment-Signal 1321, das Drehzahl-Signal 1322 und das Drehwinkel-Signal 1323, welche anschließend an die zweite Zentralauswerteeinheit 221 zum Ansteuern des Aktuatormoduls 21 übertragen werden. Die zweite Kommunikationseinheit 231 kann kabellose Datenübertragung über Bluetooth, Infrarot, Funk oder WiFi sowie kabelbedingte Datenübertragung ausführen. Ferner kann das Servo-Luftmotor-Getriebe 2 über die Kabelkommunikationseinheit 232 an ein Fremdsteuergerät 4 (wie zum Beispiel PC oder PLC) zum Ansteuern des Aktuatormoduls 21 angeschlossen sein. Demzufolge kann die zweite Zentralauswerteeinheit 221 dem Fremdsteuergerät 4 helfen, das Aktuatormodul 21 anzusteuern und mit einem externen Steuersystem zu verbinden. Bei der erfindungsgemäßen Servo-Luftmotoreinheit 1 kann das Servo-Luftmotor-Getriebe 2 das Bremsmodul 12 ansteuern, um die Abtriebsachse 113 des Luftmotors 11 sofort zu stoppen oder zu verlangsamen. Die Bremsleistung des Luftmotors 11 lässt sich durch eine Regelung an der gegenläufigen Zuluft der rechtdrehenden Zuluftleitung 111 oder der gegendrehenden Zuluftleitung 112 verstärken. Die zweite Zentralauswerteeinheit 221 kann auch das Zuluftdrucküberwachermodul 211 so ansteuern, dass dem Bremsmodul 12 ein zulässiger maximaler Zuluftdruck zum Soforthalt bereitgestellt wird, oder ermöglicht es dem Bremsmagnetventil 215, das Bremsmodul 12 über eine Tipp-Öffnung oder -Schließung anzusteuern. Bei der erfindungsgemäßen Servo-Luftmotoreinheit 1 wird die Drehrichtung und die Drehzahl des Luftmotors 11 durch das Servo-Luftmotor-Getriebe 2 geregelt. Wenn die zweite Zentralauswerteeinheit 221 die zur Ausgabe des Drehmoments dienende Rechtdrehung und Gegendrehung des Luftmotors 11 jeweils ansteuert, kann die Drehrichtungsmagnetventileinheit 214 aus einem rechtdrehenden Magnetventil 2141 und einem gegendrehenden Magnetventil 2142 bestehen, um mit dem Luftdruckregelmodul 212 mitzuwirken.
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Wie oben genannt, kann die erfindungsgemäße Servo-Luftmotoreinheit 1 ohne Ausstattung mit einem Geber die Funktionalitäten wie Nothalt, Drehrichtungswechsel, Geschwindigkeitsregulierung, Winkelstellung und Drehmomentregulierung ausführen. Weil die erfindungsgemäße Servo-Luftmotoreinheit 1 über die Funktionalitäten eines elektrischen Servomotors verfügt, findet die erfindungsgemäße Servo-Luftmotoreinheit 1 erweitert auch in gasexplosionsgefährdeten Servosteuereinrichtungen sowie Umgebungen Anwendung, wie zum Beispiel in petrochemischen Anlagen (beispielsweise chemische Rührkessel-Steuerung), Ex-Entlüftersteuerungen oder Bergbaumaschinen, um Arbeitsunfälle bei der Anwendung in petrochemischen Werken, hochstaubigen Betriebsfeldem, Minen, Offshore-Bohrinseln und Kanalisationen zu verhindern. Die erfindungsgemäße Servo-Luftmotoreinheit 1 kann ferner mit einem Untersetzungsgetriebe ausgestattet sein und somit als ein fortschrittlicher pneumatischer statischer Schraubenschlüssel mit der Servomotor-Funktionalität ausgebildet sein, welcher anstelle eines herkömmlichen pneumatischen statischen Schraubenschlüssels noch genauere Drehmomentregelung vornehmen kann und es ermöglicht, nachträglich abgeleitete Funktionen wie Verschlusswinkel nach einer Anlegung einer Schraube an einer Oberfläche anzusteuern, damit die künftige Verschraubungssicherheit die landesspezifisch verschiedenen Richtlinien erfüllt. Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße programmierbare Servo-Pneumatikantrieb bzw. das Steuersystem für verschiedene Luftmotoren modular erweitert werden, um die Steuergenauigkeit und Produktwerte zu erhöhen.
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Wie aus 1 und 2 ersichtlich, weist das oben genannte Servo-Luftmotor-Getriebe 2 ein zweites Input/Output-Modul 24 (wie zum Beispiel USB oder sonstige elektrische Anschlüsse) und ein Stromversorgungsmodul 25 (wie zum Beispiel Netzteil) auf, welche jeweils mit der zweiten Zentralauswerteeinheit 221 elektrisch verbunden sind. Dadurch kann das Servo-Luftmotor-Getriebe 2 über das zweite Input/Output-Modul 24 an externe elektronische Vorrichtungen zum Datenaustausch angeschlossen werden. Das Servo-Luftmotor-Getriebe 2 lässt sich durch das Stromversorgungsmodul 25 versorgt werden, wobei das Stromversorgungsmodul 25 entweder kabelbedingt oder kabellos aufgeladen wird.
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Wie aus 2 ersichtlich, weist das Regelmodul 22 bei dem genannten Servo-Luftmotor-Getriebe 2 eine Speichereinheit 222 (zum Beispiel interner Speicher, Speicherkarte oder USB-Stick), eine Eingabeeinheit 223 (zum Beispiel Tastatur oder Touchpanel), eine Anzeigeeinheit 224 (zum Beispiel TFT-Monitor), eine Wameinheit 225 (zum Beispiel Warnleuchte oder Hupe) oder eine beliebige Kombination davon auf, die jeweils mit der zweiten Zentralauswerteeinheit 221 elektrisch verbunden sind. Die Warneinheit 225 kann darauf hinweisen, ob die Servo-Luftmotoreinheit 1 ordentlich funktioniert. Die Anzeigeeinheit 224 dient zur Anzeige verschiedener Daten oder Meldungen. Mit der Eingabeeinheit 223 können Bremsbefehle, Drehrichtungswechselbefehle, Beschleunigungs- oder Verlangsamungsbefehle, Drehzahlbefehle, Drehwinkelbefehle, Tippbetrieb-Befehle und Drehmoment-Befehle eingegeben werden. Auf der Speichereinheit 222 können die Programme in Bezug auf das Drehmoment-Signal 1321, das Drehzahl-Signal 1322 und das Drehwinkel-Signal 1323 abgelegt werden.
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Wie aus 2 ersichtlich, ist das Zuluftdrucküberwachermodul 211 beim genannten Servo-Luftmotor-Getriebe 2 nicht nur an das Luftdruckregelmodul 212 sondern auch über die Zuluftleitung 31 an die Luftversorgungseinheit 3 angeschlossen. Das Zuluftdrucküberwachermodul 211 kann über eine erste Luftdruckmesseinheit 2111 oder ein Luftdruckbegrenzungsventil 2112 kontrollieren, ob der durch die Luftversorgungseinheit 3 bereitgestellte Luftdruck mit dem vorgegebenen normalen Wert übereinstimmt. Bei einem auftretenden Fehler steuert das Zuluftdrucküberwachermodul 211 die Drehrichtungsmagnetventileinheit 214 und das Bremsmagnetventil 215 über die zweite Zentralauswerteeinheit 221 oder das Fremdsteuergerät 4 so an, dass die Warneinheit 225 dementsprechend aufleuchtet oder ertönt. Das Luftdruckregelmodul 212 weist eine zweite Luftdruckmesseinheit 2121, ein Luftdruckproportionsventil 2122 und ein Luftdruckregelventil 2123 auf. Die zweite Luftdruckmesseinheit 2121 kann als ein Luftdrucksensor ausgebildet sein.
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Die zweite Luftdruckmesseinheit 2121, das Luftdruckproportionsventil 2122 und das Luftdruckregelventil 2123 sind mit der zweiten Zentralauswerteeinheit 221 elektrisch verbunden. Die zweite Luftdruckmesseinheit 2121 ist an das Zuluftdrucküberwachermodul 211 und das Luftdruckproportionsventil 2122 angeschlossen. Das Luftdruckproportionsventil 2122 ist an das Luftdruckregelventil 2123 angeschlossen, wobei das Luftdruckregelventil 2123 auch an die Drehrichtungsmagnetventileinheit 214 und das Bremsmagnetventil 215 angeschlossen ist. Dadurch kann das Luftdruckproportionsventil 2122 den Luftdruck anhand des Freigabebefehls der zweiten Zentralauswerteeinheit 221 gemäß dem durch die zweite Luftdruckmesseinheit 2121 gemessenen Luftdruck regulieren, indem die zweite Zentralauswerteeinheit 221 das Luftdruckregelventil 2123 anhand proportionierter Eingangsspannung (oder proportioniertem Strom) so veranlasst, dass das Luftdruckregelventil 2123 den bereitgestellten Luftdruck aus der Luftversorgungseinheit 3 erhöht oder verringert, um den in die Drehrichtungsmagnetventileinheit 214 sowie in das Bremsmagnetventil 215 einzugebenden Luftdruck zu regulieren, wodurch der Luftdruck stabilisiert werden kann. Die zweite Zentralauswerteeinheit 221 empfängt das durch das Abtastmodul 13 der Servo-Luftmotoreinheit 1 ermittelte Drehmoment-Signal 1321, Drehzahl-Signal 1322 und Drehwinkel-Signal 1323, um Ist-Zustände der Servo-Luftmotoreinheit zu erfahren und anschließend den Zuluftdruck entsprechend den ermittelten Ist-Zuständen zu regulieren, damit die Regelgenauigkeit in Bezug auf das Drehmoment, die Drehzahl und den Drehwinkel erhöht wird. Das Luftdruckregelmodul 212 ist an die Drehrichtungsmagnetventileinheit 214 und das Bremsmagnetventil 215 angeschlossen, um Ausgabedrücke aus der Drehrichtungsmagnetventileinheit 214 und dem Bremsmagnetventil 215 zu regulieren. Die Drehrichtungsmagnetventileinheit 214 ist über die dritte Luftdruckmesseinheit 213, die rechtdrehende Zuluftleitung 111 und die gegendrehende Zuluftleitung 112 an den Luftmotor 11 zum Ansteuern der Drehrichtung des Luftmotors 11 angeschlossen. Das Bremsmagnetventil 215 ist über die Bremszuluftleitung 121 an das Bremsmodul 12 angeschlossen, um die Abtriebsachse 113 des Luftmotors 11 sofort zu stoppen oder zu verlangsamen. Dadurch könne das Aktuatormodul 21 und das Regelmodul 22 oder ein Fremdsteuergerät 4 bei der erfindungsgemäßen Servo-Luftmotoreinheit 1 die Abtriebsachse 113 des Luftmotors 11 hinsichtlich der Drehzahl, des Drehmoments, der Drehrichtung, des Drehwinkels oder des Stopps ansteuern.
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Wie aus 2 ersichtlich, ist die dritte Luftdruckmesseinheit 213 beim genannten Servo-Luftmotor-Getriebe 2 an die rechtdrehende Zuluftleitung 111 und die gegendrehende Zuluftleitung 112 angeschlossen. Die dritte Luftdruckmesseinheit 213 kann als ein Luftdrucksensor ausgebildet sein. Dadurch kann die dritte Luftdruckmesseinheit 213 bei der erfindungsgemäßen Servo-Luftmotoreinheit 1 messen, ob sich der bereitgestellte Luftdruck im Luftmotor 11 in einem zulässigen Bereich befindet.
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Wie aus 2 ersichtlich, kann das Zuluftdrucküberwachermodul 211 beim genannten Servo-Luftmotor-Getriebe 2 als eine erste Luftdruckmesseinheit 2111 oder ein Luftdruckbegrenzungsventil 2112 ausgebildet sein und dient zum Kontrollieren, ob der durch die Luftversorgungseinheit 3 bereitgestellte Luftdruck in Ordnung ist. Die erste Luftdruckmesseinheit 2111 kann als ein Luftdrucksensor ausgebildet sein. Das Luftdruckregelmodul 212 weist eine zweite Luftdruckmesseinheit 2121, ein Luftdruckproportionsventil 2122 und ein Luftdruckregelventil 2123 auf. Die zweite Luftdruckmesseinheit 2121 kann als ein Luftdrucksensor ausgebildet sein. Die zweite Luftdruckmesseinheit 2121, das Luftdruckproportionsventil 2122 und das Luftdruckregelventil 2123 sind mit der zweiten Zentralauswerteeinheit 221 elektrisch verbunden. Die zweite Luftdruckmesseinheit 2121 ist an das Zuluftdrucküberwachermodul 211 und das Luftdruckproportionsventil 2122 angeschlossen, wobei das Luftdruckproportionsventil 2122 auch an das Luftdruckregelventil 2123 angeschlossen ist, während das Luftdruckregelventil 2123 auch an die Drehrichtungsmagnetventileinheit 214 und das Bremsmagnetventil 215 angeschlossen ist. Dadurch kann das Luftdruckproportionsventil 2122 den Luftdruck anhand des Freigabebefehls der zweiten Zentralauswerteeinheit 221 gemäß dem durch die zweite Luftdruckmesseinheit 2121 gemessenen Luftdruck regulieren, indem die zweite Zentralauswerteeinheit 221 das Luftdruckregelventil 2123 anhand proportionierter Eingangsspannung (oder proportioniertem Strom) so veranlasst, dass das Luftdruckregelventil 2123 den bereitgestellten Luftdruck aus der Luftversorgungseinheit 3 erhöht oder verringert, um den in die Drehrichtungsmagnetventileinheit 214 sowie in das Bremsmagnetventil 215 einzugebenden Luftdruck zu regulieren. Die zweite Zentralauswerteeinheit 221 empfängt das durch das Abtastmodul 13 der Servo-Luftmotoreinheit 1 ermittelte Drehmoment-Signal 1321, Drehzahl-Signal 1322 und Drehwinkel-Signal 1323, um Ist-Betriebszustände der Servo-Luftmotoreinheit 1 zu erfahren und anschließend den Zuluftdruck entsprechend den ermittelten Ist-Betriebszuständen zu regulieren, damit die Regelgenauigkeit in Bezug auf das Drehmoment, die Drehzahl und den Drehwinkel erhöht wird.
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In den obigen Kapiteln sind die bevorzugten Ausfuhrungsbeispiele dargestellt. Es ist jedoch zu bemerken, dass diese bevorzugten Ausführungsbeispiele den Bereich der Erfindung nicht beschränken, sondern nur zur Beschreibung der Erfindung dienen. In diesem Zusammenhang werden alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale als erfindungswesentlich angesehen. Es sind ausschließlich die nachfolgenden Patentansprüche für den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung gültig.
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Bezugszeichenliste
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- 1)
- Servo-Luftmotoreinheit
- 11)
- Luftmotor
- 111)
- rechtdrehende Zuluftleitung
- 112)
- gegendrehende Zuluftleitung
- 113)
- Abtriebsachse
- 12)
- Bremsmodul
- 121)
- Bremszuluftleitung
- 13)
- Abtastmodul
- 131)
- erste Zentralauswerteeinheit
- 132)
- Drehmoment-, Drehzahl- und Drehwinkel-Abtasteinheit
- 1321)
- Drehmoment-Signal
- 1322)
- Drehzahl-Signal
- 1323)
- Drehwinkel-Signal
- 133)
- erste Kommunikationseinheit
- 134)
- erste Input/Output-Einheit
- 135)
- Stromversorgungseinheit
- 136)
- Speichereinheit
- 137)
- Abtriebsachse
- 138)
- Abtriebsachse
- 14)
- Antriebsmodul
- 2)
- Servo-Luftmotor-Getriebe
- 21)
- Aktuatormodul
- 211)
- Zuluftdrucküberwachermodul
- 2111)
- erste Luftdruckmesseinheit
- 2112)
- Luftdruckbegrenzungsventil
- 212)
- Luftdruckregelmodul
- 2121)
- zweite Luftdruckmesseinheit
- 2122)
- Luftdruckproportionsventil
- 2123)
- Luftdruckregelventil
- 213)
- dritte Luftdruckmesseinheit
- 214)
- Drehrichtungsmagnetventileinheit
- 2141)
- rechtdrehendes Magnetventil
- 2142)
- gegendrehendes Magnetventil
- 215)
- Bremsmagnetventil
- 22)
- Regelmodul
- 221)
- zweite Zentralauswerteeinheit
- 222)
- Speichereinheit
- 223)
- Eingabeeinheit
- 224)
- Anzeigeeinheit
- 225)
- Warneinheit
- 23)
- Kommunikationsmodul
- 231)
- zweite Kommunikationseinheit
- 232)
- Kabelkommunikationseinheit
- 24)
- zweites Input/Output-Modul
- 25)
- Stromversorgungsmodul
- 3)
- Luftversorgungseinheit
- 31)
- Zuluftleitung
- 4)
- Fremdsteuergerät
