DE102023004805A1

DE102023004805A1 - Pneumatikaktorvorrichtung

Info

Publication number: DE102023004805A1
Application number: DE102023004805.4A
Authority: DE
Inventors: Martin Seckler
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2023-11-23
Filing date: 2023-11-23
Publication date: 2024-01-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pneumatikaktorvorrichtung (1) mit einer Pneumatikzylindereinheit (2), erfindungsgemäß gekennzeichnet durch zwei Ventile (V1, V2), wobei- ein Zylinderanschluss (Z1, Z2) des jeweiligen Ventils (V1, V2) mit jeweils einer Zylinderkammern (K1, K2) verbunden ist,- ein Druckluftanschluss (D1, D2) des jeweiligen Ventils (V1, V2) mit einer Druckluftversorgung verbunden ist,- das jeweilige Ventil (V1, V2) einen Entlüftungsanschluss (E1, E2) aufweist,- das jeweilige Ventil (V1, V2) durch eine Ansteuerung mittels einer Steuerungseinheit (6) aus einer Mittelposition (MP1, MP2) heraus, in der die Anschlüsse (D1, D2, E1, E2, Z1, Z2) geschlossen sind, in eine Druckluftzufuhrposition (DP1, DP2) bewegbar ist, in der der Zylinderanschluss (Z1, Z2) mit dem Druckluftanschluss (D1, D2) verbunden ist, und bei Deaktivierung der Ansteuerung in die Mittelposition (MP1, MP2) zurückbewegbar ist, und in eine Entlüftungsposition (EP1, EP2) bewegbar ist, in der der Zylinderanschluss (Z1, Z2) mit dem Entlüftungsanschluss (E1, E2) verbunden ist, und bei Deaktivierung der Ansteuerung in die Mittelposition (MP1, MP2) zurückbewegbar ist, und- die Steuerungseinheit (6) eingerichtet ist, die Ansteuerung des jeweiligen Ventils (V1, V2) in der Druckluftzufuhrposition (DP1, DP2) bei Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne zu deaktivieren, die derart vorgegeben ist, dass sich der Kolben (4) bei deren Ablauf auf einem Verschiebeweg zwischen beiden Endlagen befindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pneumatikaktorvorrichtung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist, wie in der US 4,328,829 beschrieben, ein Universalmodul für eine pneumatische Festzyklussteuerung bekannt. Es umfasst einen bistabilen Speicherkreis mit einem ersten Zweistellungsventil mit einer Einlassöffnung, die mit einer Betriebsdruckquelle verbunden ist, und einem Servomotor, der zum Verschieben des Ventilschiebers betreibbar und mit einer Startverbindungsöffnung des bistabilen Speicherkreises verbunden ist. Das erste Ventil ist betätigbar, um einen Ausgangsdruck bereitzustellen, der ein Aktivierungssignal für eine mit dem Modul verbundene Last definiert. Ein zweites Zweistellungsventil fungiert als UND-Glied, hat eine Eingangsöffnung, die mit dem Aktivierungssignal beaufschlagt wird, und einen Ventilschieber-Servomotor, der mit einem wiederkehrenden Signal beaufschlagt wird. Ein Zweiwegeventil fungiert als ODER-Glied, das über zwei Eingänge verfügt, die mit Stoppverbindungsöffnungen des Moduls verbunden sind, und über einen Ausgang, der mit einer Stoppverbindungsöffnung des bistabilen Speicherkreises verbunden ist. Das erste Zweistellungsventil des bistabilen Speicherkreises ist zunächst durch die Kraft einer Feder in seine Schließstellung vorgespannt. Der Servomotor des ersten Zweistellungsventils ist über ein zweites Zweistellungsventil mit der Startverbindungsöffnung des bistabilen Speicherkreises und dem Ausgang eines dritten Zweistellungsventils verbunden. Das dritte Zweistellungsventil verfügt über einen Ventilschieber, der zunächst durch eine Feder in seine Durchgangsstellung vorgespannt ist. Das dritte Zweistellungsventil weist einen Eingang auf, der mit dem Ausgang des ersten Zweistellungsventils verbunden ist, einen Ausgang, der das Aktivierungssignal zur Verfügung stellt, und einen Servomotor, der mit der Stoppverbindungsöffnung des bistabilen Speicherkreises verbunden ist.
In der EP 2 005 037 B1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines fluidbetätigten Steuersystems beschrieben. Es sind zumindest einer Druckmittelquelle, zumindest zwei mit unter Druck stehendem Fluid beaufschlagbare Stellglieder und eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung des fluidbetätigten Steuersystems vorgesehen. In dem Verfahren wird ein zusätzliches Steuerungsmodul genutzt, welches Signale über zumindest eine vorliegende Steuerungsaktion einliest und daraus gemäß vorgegebener Muster und/oder Berechnungsvorschriften und/oder Modelle Signale erzeugt, welche die Beaufschlagung von nicht geschalteten Stellgliedern mit unter Druck stehendem Arbeitsfluid veranlassen. Zumindest die Mehrzahl der nicht geschalteten Stellglieder wird nicht gleichzeitig mit den geschalteten Stellgliedern mit unter Druck stehendem Arbeitsfluid beaufschlagt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Pneumatikaktorvorrichtung anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Pneumatikaktorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Pneumatikaktorvorrichtung weist mindestens einen als Pneumatikzylindereinheit ausgebildeten Pneumatikaktor auf, wobei die Pneumatikzylindereinheit einen in einem Zylinder zwischen zwei Endlagen verschiebbaren Kolben aufweist, wobei beidseits des Kolbens jeweils eine Zylinderkammer im Zylinder vorgesehen ist. Beidseits des Kolbens ist jeweils eine dieser beiden Endlagen vorgesehen, so dass der Kolben im Zylinder in Richtung der einen Endlage und zurück in Richtung der anderen Endlage verschiebbar ist.
Erfindungsgemäß weist die Pneumatikaktorvorrichtung ein erstes Ventil und ein zweites Ventil auf. Ein Zylinderanschluss des ersten Ventils ist mit der ersten Zylinderkammer des Zylinders verbunden. Ein Zylinderanschluss des zweiten Ventils ist mit der zweiten Zylinderkammer des Zylinders verbunden. Ein Druckluftanschluss des jeweiligen Ventils ist mit einer Druckluftversorgung verbunden. Das jeweilige Ventil weist einen Entlüftungsanschluss auf. Der jeweilige Entlüftungsanschluss ist insbesondere zum Entlüften der jeweiligen Zylinderkammer vorgesehen, d. h. zum Ablassen von Luft aus der jeweiligen Zylinderkammer in eine Umgebung der Pneumatikaktorvorrichtung.
Das jeweilige Ventil ist derart ausgebildet, dass es durch eine Ansteuerung mittels einer Steuerungseinheit, insbesondere mittels einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), aus einer Mittelposition heraus, in der die Anschlüsse im Ventil geschlossen sind, entgegen einer Federkraft einer ersten Rückstellfeder in eine Druckluftzufuhrposition bewegbar ist, in der der Zylinderanschluss mit dem Druckluftanschluss fluidisch verbunden ist, durch die Ansteuerung in der Druckluftzufuhrposition haltbar ist und mittels der ersten Rückstellfeder bei Deaktivierung der Ansteuerung in die Mittelposition zurückbewegbar ist. Das jeweilige Ventil ist zudem derart ausgebildet, dass es entgegen einer Federkraft einer zweiten Rückstellfeder in eine Entlüftungsposition bewegbar ist, in der der Zylinderanschluss mit dem Entlüftungsanschluss fluidisch verbunden ist, durch die Ansteuerung in der Entlüftungsposition haltbar ist und mittels der zweiten Rückstellfeder bei Deaktivierung der Ansteuerung in die Mittelposition zurückbewegbar ist.
Das jeweilige Ventil muss somit zumindest die beschriebenen drei Anschlüsse aufweisen, d. h. den Zylinderanschluss, den Druckluftanschluss und den Entlüftungsanschluss. Des Weiteren muss das jeweilige Ventil in die drei Positionen bewegbar sein. Das jeweilige Ventil ist daher beispielsweise als ein 3/3-Wegeventil ausgebildet. Beispielsweise kann das jeweilige Ventil auch als ein 4/3-Wegeventil oder als ein 5/3-Wegeventil ausgebildet sein, wobei dann, d. h. bei der Ausbildung als 5/3-Wegeventil, ein weiterer Anschluss in der Entlüftungsposition mit dem Druckluftanschluss fluidisch verbunden ist und wobei dieser weitere Anschluss außerhalb des Ventils verschlossen ist.
Somit ist es auch möglich, ein 4/3-Wegeventil oder 5/3-Wegeventil zu verwenden, das diese drei Anschlüsse und diese drei Positionen aufweist, falls beispielsweise ein Ventil mit nur den beschriebenen drei Anschlüssen nicht oder nur mit großem Aufwand, insbesondere Kostenaufwand, verfügbar sein sollte. Der jeweilige bei diesen Ventilen zusätzlich vorhandene Anschluss wird dann nicht verwendet bzw. es erfolgt eine Modifikation, insbesondere des 5/3-Wegeventils, derart, dass einer der beiden weiteren Anschlüsse, nämlich derjenige, der in der Entlüftungsposition mit dem Druckluftanschluss fluidisch verbunden ist, außerhalb des Ventils verschlossen wird, um in der Entlüftungsposition einen Druckluftaustritt und somit einen unnötigen Verbrauch der von der Druckluftversorgung bereitgestellten Druckluft zu verhindern.
Die Steuerungseinheit ist eingerichtet, die Ansteuerung des jeweiligen Ventils in der Druckluftzufuhrposition bei Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne zu deaktivieren, wobei diese Zeitspanne derart vorgegeben ist, dass sich der Kolben bei Ablauf dieser Zeitspanne, angetrieben durch eine Druckluftzufuhr über das sich in der Druckluftzufuhrposition befindende Ventil, auf einem Verschiebeweg im Zylinder zwischen den beiden Endlagen befindet.
Nach Deaktivierung der Ansteuerung kehrt das jeweilige Ventil somit mittels der Federkraft der ersten Rückstellfeder in seine Mittelposition zurück, in der die Anschlüsse im Ventil geschlossen sind.
Diese Einrichtung der Steuerungseinheit, insbesondere der speicherprogrammierbaren Steuerung, erfolgt insbesondere mittels eines so genannten Templates, d. h. mittels einer entsprechenden Programmierung. Dieses Template ist dabei beispielsweise ein Zusatz zu einer herkömmlichen Programmierung der Steuerungseinheit zur Ansteuerung der Ventile, insbesondere ein zusätzlicher Programmbaustein. Bei dieser herkömmlichen Programmierung wird die Ansteuerung der Ventile beispielsweise erst bei Erreichen der jeweiligen Endlage des Kolbens im Zylinder deaktiviert. Das Erreichen der jeweiligen Endlage wird beispielsweise mittels jeweils eines Endlagensensors erfasst.
Durch das nun zusätzlich vorgesehene Template wird dieser herkömmliche Ablauf verändert. Die Ansteuerung des jeweiligen Ventils in der Druckluftzufuhrposition wird nun nicht mehr erst bei Erreichen der jeweiligen Endlage deaktiviert, sondern bereits vorher, nämlich nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne.
Die beschriebene Lösung ermöglicht eine effektive Nutzung einer Expansionsenergie der Druckluft im Zylinder zum Verschieben des Kolbens, insbesondere zu dessen Weiterverschiebung auf seinem Verschiebeweg ab der Deaktivierung der Ansteuerung des jeweiligen Ventils in der Druckluftzufuhrposition bis zum Erreichen der jeweiligen Endlage. Durch diese Deaktivierung der Ansteuerung wird das betreffende Ventil mittels der ersten Rückstellfeder aus der Druckluftzufuhrposition in die Mittelposition zurückbewegt, in der die Anschlüsse im Ventil geschlossen sind, so dass keine weitere Druckluft in den Zylinder, d. h. in die jeweilige Zylinderkammer, einströmt.
Zur Weiterverschiebung des Kolbens wird die Expansionsenergie der bereits in den Zylinder eingeleiteten Druckluft verwendet. Dadurch kann der Verbrauch der von der Druckluftversorgung bereitgestellten Druckluft erheblich reduziert werden. Daraus resultierend können auch ein Energieverbrauch, welcher bei der Erzeugung der Druckluft, d. h. des Drucks der Druckluftversorgung von beispielsweise 5 bar, auftritt, und daraus resultierende Kosten entsprechend reduziert werden.
Die beschriebene Lösung ist kostengünstig umsetzbar, weist eine geringe Komplexität auf, da pro verwendetem Pneumatikaktor nur zwei Ventile und deren Ansteuerung erforderlich ist, ist mit hoher Genauigkeit betreibbar und entspricht insbesondere der Maschinenrichtlinie, insbesondere der Richtlinie 2006/42/EG des europäischen Parlaments und des Rates vom 17. Mai 2006 über Maschinen und zur Änderung der Richtlinie 95/16/EG (Neufassung), so dass auch die Arbeitssicherheit sichergestellt ist, denn durch die Verwendung der beschriebenen Ventile, welche bei Wegfall der Ansteuerung federbelastet in die Mittelposition bewegt werden, in der die Anschlüsse im Ventil geschlossen sind, ist sichergestellt, dass die Ventile beispielsweise bei einen NOT-HALT nach der oben genannten Maschinenrichtlinie oder bei einem Ausfall der elektrischen Energie, zum Beispiel durch einen Kurzschluss während eines Automatikbetriebs oder Einrichtbetriebs, durch die Federkraft der jeweiligen Rückstellfeder in die Mittelposition springen, in der somit jeglicher Durchfluss durch das Ventil hindurch gesperrt ist. Somit ist sichergestellt, dass der Kolben sofort angehalten wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 schematisch eine Pneumatikaktorvorrichtung mit einem Pneumatikaktor,
2 schematisch die Pneumatikaktorvorrichtung während einer Betriebsphase des Pneumatikaktors,
3 schematisch die Pneumatikaktorvorrichtung während einer weiteren Betriebsphase des Pneumatikaktors,
4 schematisch die Pneumatikaktorvorrichtung während einer weiteren Betriebsphase des Pneumatikaktors,
5 schematisch die Pneumatikaktorvorrichtung während einer weiteren Betriebsphase des Pneumatikaktors,
6 schematisch die Pneumatikaktorvorrichtung während einer weiteren Betriebsphase des Pneumatikaktors,
7 schematisch die Pneumatikaktorvorrichtung während einer weiteren Betriebsphase des Pneumatikaktors,
8 schematisch die Pneumatikaktorvorrichtung während einer weiteren Betriebsphase des Pneumatikaktors, und
9 schematisch die Pneumatikaktorvorrichtung während einer weiteren Betriebsphase des Pneumatikaktors.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer Pneumatikaktorvorrichtung 1 mit einem Pneumatikaktor 2. Die 2 bis 9 zeigen beispielhaft verschiedene Betriebsphasen der Pneumatikaktorvorrichtung 1, insbesondere von deren Pneumatikaktor 2, beispielsweise während eines Verfahrens zum Betrieb der Pneumatikaktorvorrichtung 1.
In der beispielhaft dargestellten Ausführungsform der Pneumatikaktorvorrichtung 1 ist der Pneumatikaktor 2 als eine Pneumatikzylindereinheit ausgebildet und wird daher im Folgenden auch als Pneumatikzylindereinheit 2 bezeichnet. Die Pneumatikzylindereinheit 2 weist einen in einem Zylinder 3 zwischen zwei Endlagen verschiebbaren Kolben 4 auf, wobei beidseits des Kolbens 4 jeweils eine Zylinderkammer K1, K2 im Zylinder 3 vorgesehen ist. Beidseits des Kolbens 4 ist jeweils eine dieser beiden Endlagen vorgesehen, so dass der Kolben 4 im Zylinder 3 in Richtung der einen Endlage und zurück in Richtung der anderen Endlage verschiebbar ist.
Das Erreichen der jeweiligen Endlage wird in der dargestellten Ausführungsform mittels jeweils eines Endlagensensors S1, S2 erfasst. Die Endlagensensoren S1, S2 sind im dargestellten Beispiel außerhalb des Zylinders 3 angeordnet und erfassen in diesem Beispiel ein vom Kolben 4 abgewandtes stirnseitiges Ende einer mit dem Kolben 4 verbundenen Kolbenstange 5, wenn sich der Kolben 4 in der jeweiligen Endlage befindet. Der erste Endlagensensor S1 erfasst somit die erste Endlage des Kolbens 4, in der dargestellten Ausführungsform die linke Endlage, und der zweite Endlagensensor S2 erfasst die zweite Endlage des Kolbens 4, in der dargestellten Ausführungsform die rechte Endlage.
Die Pneumatikaktorvorrichtung 1 weist des Weiteren ein erstes Ventil V1 und ein zweites Ventil V2 auf. Das erste Ventil V1 weist einen Zylinderanschluss Z1 auf, der mit der ersten Zylinderkammer K1 des Zylinders 3 verbunden ist, in der dargestellten Ausführungsform über eine erste Pneumatikleitung PL1. Das zweite Ventil V2 weist einen Zylinderanschluss Z2 auf, der mit der zweiten Zylinderkammer K2 des Zylinders 3 verbunden ist, in der dargestellten Ausführungsform über eine zweite Pneumatikleitung PL2.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass das erste Ventil V1 einen Druckluftanschluss D1 aufweist und das zweite Ventil V2 einen Druckluftanschluss D2 aufweist. Der jeweilige Druckluftanschluss D1, D2 ist mit einer in den Figuren nicht dargestellten Druckluftversorgung verbunden.
Zudem ist vorgesehen, dass das erste Ventil V1 einen Entlüftungsanschluss E1 zum Entlüften der ersten Zylinderkammer K1 aufweist, d. h. zum Ablassen von Luft aus der ersten Zylinderkammer K1 in eine Umgebung der Pneumatikaktorvorrichtung 1, und dass das zweite Ventil V2 einen Entlüftungsanschluss E2 zum Entlüften der zweiten Zylinderkammer K2 aufweist, d. h. zum Ablassen von Luft aus der zweiten Zylinderkammer K2 in die Umgebung der Pneumatikaktorvorrichtung 1.
Das jeweilige Ventil V1, V2 ist derart ausgebildet, dass es durch eine Ansteuerung mittels einer Steuerungseinheit 6, die als eine speicherprogrammierbare Steuerung ausgebildet ist, aus einer Mittelposition MP1, MP2 heraus, in der die Anschlüsse D1, D2, E1, E2, Z1, Z2 im Ventil V1, V2 geschlossen sind, entgegen einer Federkraft einer ersten Rückstellfeder in eine Druckluftzufuhrposition DP1, DP2 bewegbar ist, in der der Zylinderanschluss Z1, Z2 mit dem Druckluftanschluss D1, D2 fluidisch verbunden ist, durch die Ansteuerung in der Druckluftzufuhrposition DP1, DP2 haltbar ist und mittels der ersten Rückstellfeder bei Deaktivierung der Ansteuerung in die Mittelposition MP1, MP2 zurückbewegbar ist.
Das jeweilige Ventil V1, V2 ist zudem derart ausgebildet, dass es entgegen einer Federkraft einer zweiten Rückstellfeder in eine Entlüftungsposition EP1, EP2 bewegbar ist, in der der Zylinderanschluss Z1, Z2 mit dem Entlüftungsanschluss E1, E2 fluidisch verbunden ist, durch die Ansteuerung in der Entlüftungsposition EP1, EP2 haltbar ist und mittels der zweiten Rückstellfeder bei Deaktivierung der Ansteuerung in die Mittelposition MP1, MP2 zurückbewegbar ist.
Die 1, 3, 4, 5 und 9 zeigen das erste Ventil V1 in seiner Mittelposition MP1.
2 zeigt das erste Ventil V1 in seiner Druckluftzufuhrposition DP1.
Die 6, 7 und 8 zeigen das erste Ventil V1 in seiner Entlüftungsposition EP1.
Die 1, 5, 7, 8 und 9 zeigen das zweite Ventil V2 in seiner Mittelposition MP2.
6 zeigt das zweite Ventil V2 in seiner Druckluftzufuhrposition DP2.
Die 2, 3 und 4 zeigen das zweite Ventil V2 in seiner Entlüftungsposition EP2.
Das jeweilige Ventil V1, V2 muss somit zumindest die beschriebenen drei Anschlüsse D1, D2, E1, E2, Z1, Z2 aufweisen, d. h. den Zylinderanschluss Z1, Z2, den Druckluftanschluss D1, D2 und den Entlüftungsanschluss E1, E2. Des Weiteren muss das jeweilige Ventil V1, V2 in die drei Positionen DP1, DP2, EP1, EP2, MP1, MP2 bewegbar sein. Das jeweilige Ventil V1, V2 kann daher in hier nicht dargestellten anderen Ausführungsformen beispielsweise als ein 3/3-Wegeventil ausgebildet sein. Beispielsweise kann das jeweilige Ventil V1, V2 auch als ein 4/3-Wegeventil ausgebildet sein.
In der hier dargestellten Ausführungsform ist das jeweilige Ventil V1, V2 als ein 5/3-Wegeventil ausgebildet, wobei ein weiterer Anschluss WA1, WA2 in der Entlüftungsposition EP1, EP2 mit dem Druckluftanschluss D1, D2 fluidisch verbunden ist und wobei dieser weitere Anschluss WA1, WA2 außerhalb des Ventils V1, V2 verschlossen ist.
Somit ist es auch möglich, ein 4/3-Wegeventil oder, wie in der hier dargestellten Ausführungsform, ein 5/3-Wegeventil, das diese drei Anschlüsse D1, D2, E1, E2, Z1, Z2 und diese drei Positionen DP1, DP2, EP1, EP2, MP1, MP2 aufweist, als jeweiliges Ventil V1, V2 zu verwenden. In der hier dargestellten Ausführungsform wird das 5/3-Wegeventil als jeweiliges Ventil V1, V2 verwendet, da ein Ventil mit nur den beschriebenen drei Anschlüssen, d. h. das 3/3-Wegeventil, und ebenfalls das 4/3-Wegeventil beispielsweise nicht oder nur mit großem Aufwand, insbesondere Kostenaufwand, verfügbar wären und das verwendete 5/3-Wegeventil bereits existiert und auf einfache und kostengünstige Weise erwerbbar ist.
Wird das 4/3-Wegeventil verwendet, dann wird der zusätzlich vorhandene Anschluss nicht verwendet. Bei dem in der dargestellten Ausführungsform verwendeten 5/3-Wegeventil welches zwei zusätzliche Anschlüsse aufweist, wird der eine zusätzliche Anschluss ZA1, ZA2 nicht verwendet und bei dem weiteren Anschluss WA1, WA2 erfolgt eine Modifikation derart, dass dieser weitere Anschluss WA1, WA2, der in der Entlüftungsposition EP1, EP2 mit dem Druckluftanschluss D1, D2 fluidisch verbunden ist, außerhalb des Ventils V1, V2 verschlossen wird. Dadurch wird in der Entlüftungsposition EP1, EP2 ein Druckluftaustritt und somit ein unnötiger Verbrauch der von der Druckluftversorgung bereitgestellten Druckluft verhindert.
Die Steuerungseinheit 6 ist eingerichtet, die Ansteuerung des jeweiligen Ventils V1, V2 in der Druckluftzufuhrposition DP1, DP2 bei Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne zu deaktivieren. Diese Zeitspanne ist derart vorgegeben, dass sich der Kolben 4 bei Ablauf dieser Zeitspanne, angetrieben durch eine Druckluftzufuhr über das sich in der Druckluftzufuhrposition DP1, DP2 befindende Ventil V1, V2, auf einem Verschiebeweg im Zylinder 3 zwischen den beiden Endlagen befindet.
Nach Deaktivierung der Ansteuerung kehrt das jeweilige Ventil V1, V2 somit mittels der Federkraft der ersten Rückstellfeder in seine Mittelposition MP1, MP2 zurück.
Diese Einrichtung der als speicherprogrammierbare Steuerung ausgebildeten Steuerungseinheit 6 erfolgt insbesondere mittels eines so genannten Templates, d. h. mittels einer entsprechenden Programmierung. Dieses Template ist dabei beispielsweise ein Zusatz zu einer herkömmlichen Programmierung der Steuerungseinheit 6 zur Ansteuerung der Ventile V1, V2. Bei dieser herkömmlichen Programmierung wird die Ansteuerung der Ventile V1, V2 beispielsweise erst bei Erreichen der jeweiligen Endlage des Kolbens 4 im Zylinder 3 deaktiviert.
Durch das nun zusätzlich vorgesehene Template wird dieser herkömmliche Ablauf verändert. Die Ansteuerung des jeweiligen Ventils V1, V2 in der Druckluftzufuhrposition DP1, DP2 wird nun nicht mehr erst bei Erreichen der jeweiligen Endlage deaktiviert, sondern bereits vorher, nämlich nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne.
Die beschriebene Lösung ermöglicht eine effektive Nutzung einer Expansionsenergie der Druckluft im Zylinder 3 zum Verschieben des Kolbens 4, insbesondere zu dessen Weiterverschiebung auf seinem Verschiebeweg ab der Deaktivierung der Ansteuerung des jeweiligen Ventils V1, V2 in der Druckluftzufuhrposition DP1, DP2 bis zum Erreichen der jeweiligen Endlage. Durch diese Deaktivierung der Ansteuerung wird das betreffende Ventil V1, V2 mittels der ersten Rückstellfeder aus der Druckluftzufuhrposition DP1, DP2 in die Mittelposition MP1, MP2 zurückbewegt, so dass keine weitere Druckluft in den Zylinder 3, d. h. in die jeweilige Zylinderkammer K1, K2, einströmt.
Zur Weiterverschiebung des Kolbens 4 wird die Expansionsenergie der bereits in den Zylinder 3, d. h. in die jeweilige Zylinderkammer K1, K2, eingeleiteten Druckluft verwendet. Dadurch kann der Verbrauch der von der Druckluftversorgung bereitgestellten Druckluft erheblich reduziert werden. Daraus resultierend können auch ein Energieverbrauch, welcher bei der Erzeugung der Druckluft, d. h. des Drucks der Druckluftversorgung von beispielsweise 5 bar, auftritt, und daraus resultierende Kosten entsprechend reduziert werden.
Im Folgenden wird anhand der 1 bis 9 die Funktionsweise der beispielhaft Pneumatikaktorvorrichtung 1, beispielsweise in einem Verfahren zum Betrieb der Pneumatikaktorvorrichtung 1, beschrieben. Dabei zeigt 1 eine Ausgangssituation der Pneumatikaktorvorrichtung 1 zu Beginn des Verfahrens und die 2 bis 9 zeigen verschiedene Betriebsphasen während des Verfahrens. Der dargestellte Verfahrensablauf mit den verschiedenen aufeinander folgenden Betriebsphasen erfolgt insbesondere in einem Automatikbetrieb der Pneumatikaktorvorrichtung 1.
Die 2 bis 4 zeigen Betriebsphasen zum Verschieben des Kolbens 4 aus der ersten Endlage gemäß 1 in die zweite Endlage gemäß 4 bzw. 5, d. h. in der dargestellten Ausführungsform nach rechts, wie durch einen ersten Bewegungspfeil P1 schematisch dargestellt.
Die 6 bis 9 zeigen Betriebsphasen zum Verschieben des Kolbens 4 aus der zweiten Endlage gemäß 5 zurück in die erste Endlage gemäß 8 bzw. 9, d. h. in der dargestellten Ausführungsform nach links, wie durch einen zweiten Bewegungspfeil P2 schematisch dargestellt.
5 zeigt ein Verharren des Kolbens 4 in der zweiten Endlage nach deren Erreichen und 9 zeigt ein Verharren des Kolbens 4 in der ersten Endlage nach deren Erreichen. Je nach Funktionsweise der Pneumatikaktorvorrichtung 1 bzw. einer Vorrichtung, für deren Antrieb die Pneumatikaktorvorrichtung 1 verwendet wird, kann dieses Verharren in der jeweiligen Endlage beispielsweise nur sehr kurz andauern oder beispielsweise über eine längere Zeit andauern.
Die Ansteuerung jeweils eines der beiden Ventile V1, V2 oder beider Ventile V1, V2 erfolgt mittels Ansteuersignalen X1, X2, X3, X4 der Steuereinheit 6. Eine solche Ansteuerung erfolgt in den Betriebsphasen, die in den 2, 3, 4 sowie 6, 7 und 8 dargestellt sind. In der in 1 dargestellten Ausgangssituation der Pneumatikaktorvorrichtung 1 zu Beginn des Verfahrens sowie in der in den Betriebsphasen, die in den 5 und 9 dargestellt sind, erfolgt keine Ansteuerung der Ventile V1, V2 durch die Steuereinheit 6.
1 zeigt, wie bereits erwähnt, die Ausgangssituation der Pneumatikaktorvorrichtung 1 zu Beginn des Verfahrens. In 1 befinden sich beide Ventile V1, V2 in ihrer Mittelposition MP1, MP2. Es erfolgt keine Ansteuerung der Ventile V1, V2 durch die Steuerungseinheit 6. Der Kolben 4 befindet sich in der ersten Endlage.
In 2 wird das erste Ventil V1 mittels der Steuerungseinheit 6 durch das erste Ansteuersignal X1 angesteuert und dadurch entgegen der Federkraft seiner ersten Rückstellfeder in die Druckluftzufuhrposition DP1 bewegt. Dadurch wird der Zylinderanschluss Z1 des ersten Ventils V1 mit dem Druckluftanschluss D1 des ersten Ventils V1 fluidisch verbunden, wodurch von der Druckluftversorgung bereitgestellte Druckluft über das erste Ventil V1, d. h. über dessen Druckluftanschluss D1 und Zylinderanschluss Z1, in die erste Zylinderkammer K1 des Zylinders 3 einströmt, wie schematisch durch eine erste Schraffur SC1 in der ersten Zylinderkammer K1 dargestellt.
Zudem wird das zweite Ventil V2 mittels der Steuerungseinheit 6 durch das vierte Ansteuersignal X4 angesteuert und dadurch entgegen der Federkraft seiner zweiten Rückstellfeder in die Entlüftungsposition EP2 bewegt. Dadurch kann die zweite Zylinderkammer K2 über das zweite Ventil V2, d. h. über dessen Zylinderanschluss Z2 und Entlüftungsanschluss E2, entlüftet werden. Durch die in die erste Zylinderkammer K1 einströmende Druckluft wird der Kolben 4 somit in Richtung der zweiten Endlage verschoben und verdrängt dabei Luft aus der zweiten Zylinderkammer K2, welche über das zweite Ventil V2, d. h. über dessen Zylinderanschluss Z2 und Entlüftungsanschluss E2, in die Umgebung der Pneumatikaktorvorrichtung 1 abgelassen wird.
In 3 wird die Ansteuerung des ersten Ventils V1, d. h. das erste Ansteuersignal X1, durch die mittels des Templates entsprechend programmierte Steuerungseinheit 6 nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne deaktiviert. Dadurch wird das erste Ventil V1 mittels dessen erster Rückstellfeder in die Mittelposition MP1 zurückbewegt. In 3 befindet sich das erste Ventil V1 bereits wieder in dieser Mittelposition MP1. Die fluidische Verbindung des Zylinderanschlusses Z1 des ersten Ventils V1 mit dem Druckluftanschluss D1 des ersten Ventils V1 ist somit unterbrochen. Der Zylinderanschluss Z1, der Druckluftanschluss D1 und der Entlüftungsanschluss E1 des ersten Ventils V1 sind im ersten Ventil V1 geschlossen. Dadurch ist die in die erste Zylinderkammer K1 eingeströmte Druckluft in der ersten Zylinderkammer K1 eingeschlossen.
Die Ansteuerung des zweiten Ventils V2 mittels der Steuerungseinheit 6 durch das vierte Ansteuersignal X4 liegt weiterhin vor, wodurch das zweite Ventil V2 in der Entlüftungsposition EP2 verbleibt. Dadurch kann die zweite Zylinderkammer K2 weiterhin über das zweite Ventil V2, d. h. über dessen Zylinderanschluss Z2 und Entlüftungsanschluss E2, entlüftet werden. Aufgrund dessen kann die Druckluft in der ersten Zylinderkammer K1 expandieren, wie schematisch durch eine zweite Schraffur SC2 dargestellt, und dadurch den Kolben 4 weiter in Richtung der zweiten Endlage verschieben, wodurch weiterhin Luft aus der zweiten Zylinderkammer K2 verdrängt wird, welche über das zweite Ventil V2, d. h. über dessen Zylinderanschluss Z2 und Entlüftungsanschluss E2, in die Umgebung der Pneumatikaktorvorrichtung 1 abgelassen wird. Die Zeitspanne, nach deren Ablauf die Ansteuerung des ersten Ventils V1, d. h. das erste Ansteuersignal X1 der Steuerungseinheit 6, deaktiviert wird, ist insbesondere derart vorgegeben, dass der Kolben 4 durch diese Expansion der in der ersten Zylinderkammer K1 eingeschlossenen Druckluft bis in die zweite Endlage verschoben wird.
4 zeigt den Abschluss dieser Bewegung des Kolbens 4 durch die Expansion der in der ersten Zylinderkammer K1 eingeschlossenen Druckluft, d. h. das Erreichen der zweiten Endlage. An den Ansteuerungen der Ventile V1, V2 und den Ventilpositionen der Ventile V1, V2 hat sich daher gegenüber 3 nichts verändert. Das erste Ventil V1 befindet sich weiterhin in der Mittelposition MP1, wodurch der Zylinderanschluss Z1, der Druckluftanschluss D1 und der Entlüftungsanschluss E1 des ersten Ventils V1 weiterhin im ersten Ventil V1 geschlossen sind und die Druckkluft somit in der ersten Zylinderkammer K1 weiterhin eingeschlossen ist. Das erste Ventil V1 wird nicht durch die Steuerungseinheit 6 angesteuert.
Die Ansteuerung des zweiten Ventils V2 mittels der Steuerungseinheit 6 durch das vierte Ansteuersignal X4 liegt weiterhin vor, wodurch das zweite Ventil V2 weiterhin in der Entlüftungsposition EP2 verbleibt. Dadurch kann die zweite Zylinderkammer K2 weiterhin über das zweite Ventil V2, d. h. über dessen Zylinderanschluss Z2 und Entlüftungsanschluss E2, entlüftet werden, so dass die Druckluft in der ersten Zylinderkammer K1 weiter expandieren und dadurch den Kolben 4 in die zweite Endlage verschieben kann und die dadurch aus der zweiten Zylinderkammer K2 verdränge Luft über das zweite Ventil V2, d. h. über dessen Zylinderanschluss Z2 und Entlüftungsanschluss E2, in die Umgebung der Pneumatikaktorvorrichtung 1 abgelassen wird. In 4 hat der Kolben 4 soeben die zweite Endlage erreicht.
Das Erreichen der zweiten Endlage wird mittels des zweiten Endlagensensors S2 erfasst und vorteilhafterweise an die Steuerungseinheit 6 übermittelt, beispielsweise direkt oder über eine Verteilerbox. Daraufhin wird, wie in 5 dargestellt, auch die Ansteuerung des zweiten Ventils V2, d. h. das vierte Ansteuersignal X4, durch die Steuerungseinheit 6 deaktiviert. Dadurch wird das zweite Ventil V2 mittels dessen zweiter Rückstellfeder in die Mittelposition MP2 zurückbewegt. In 5 befindet sich das zweite Ventil V2 bereits wieder in dieser Mittelposition MP2. Die fluidische Verbindung des Zylinderanschlusses Z2 des zweiten Ventils V2 mit dem Entlüftungsanschluss E2 des zweiten Ventils V2 ist somit unterbrochen. Der Zylinderanschluss Z2, der Druckluftanschluss D2 und der Entlüftungsanschluss E2 des zweiten Ventils V2 sind im zweiten Ventil V2 geschlossen.
Das erste Ventil V1 befindet sich weiterhin in der Mittelposition MP1, wodurch der Zylinderanschluss Z1, der Druckluftanschluss D1 und der Entlüftungsanschluss E1 des ersten Ventils V1 weiterhin im ersten Ventil V1 geschlossen sind und die Druckkluft somit in der ersten Zylinderkammer K1 weiterhin eingeschlossen ist. Diese in der ersten Zylinderkammer K1 eingeschlossene Druckluft ist nun zumindest weitgehend expandiert, wie schematisch durch eine dritte Schraffur SC3 dargestellt. Da sichergestellt werden muss, dass der Kolben 4 durch das Expandieren der Druckluft in der ersten Zylinderkammer K1 die zweite Endlage erreicht, ist die Druckluft in der ersten Zylinderkammer K1 vorteilhafterweise nicht vollständig expandiert, d. h. der Druck in der ersten Zylinderkammer K1 ist noch größer als ein Umgebungsdruck in der Umgebung der Pneumatikaktorvorrichtung 1. Da Pneumatikschaltungen, insbesondere Ventile V1, V2, Pneumatikleitungen PL1, PL2 und Pneumatikverbindungen, üblicherweise keine Langzeitdichtigkeit aufweisen, nimmt der Druck in der ersten Zylinderkammer K1 kontinuierlich ab und nähert sich dem Umgebungsdruck in der Umgebung der Pneumatikaktorvorrichtung 1 an, wenn diese Betriebsphase über einen längeren Zeitraum andauert. Daher wird diese Betriebsphase auch als Abklingphase bezeichnet. Sie dauert insbesondere bis zu einem nächsten anstehenden Fahrbefehl zum Verschieben des Kolbens 4 im Zylinder 3.
Diese Betriebsphase kann im fortlaufenden Automatikbetrieb, wenn eine Nonstop, d. h. ununterbrochen, reversierende Pneumatikzylindereinheit 2 dies erfordert, auch übersprungen werden. Ansonsten dauert sie beispielsweise nur Sekundenbruchteile oder sehr viel länger. Entsprechend dazu nimmt der Druck in dieser Druckabklingphase zwischen der ersten Zylinderkammer K1 und dem zugeordneten ersten Ventil V1, wenn zwischenzeitlich kein neuer Fahrbefehl, der diese erste Zylinderkammer K1 betrifft, ansteht, kontinuierlich soweit ab, bis er dem Umgebungsdruck in der Umgebung der Pneumatikaktorvorrichtung 1 entspricht, wie bereits erwähnt.
Die 6 bis 9 zeigen das Zurückverschieben des Kolbens 4 in die erste Endlage.
In 6 wird das zweite Ventil V2 mittels der Steuerungseinheit 6 durch das dritte Ansteuersignal X3 angesteuert und dadurch entgegen der Federkraft seiner ersten Rückstellfeder in die Druckluftzufuhrposition DP2 bewegt. Dadurch wird der Zylinderanschluss Z2 des zweiten Ventils V2 mit dem Druckluftanschluss D2 des zweiten Ventils V2 fluidisch verbunden, wodurch von der Druckluftversorgung bereitgestellte Druckluft über das zweite Ventil V2, d. h. über dessen Druckluftanschluss D2 und Zylinderanschluss Z2, in die zweite Zylinderkammer K2 des Zylinders 3 einströmt, wie schematisch durch die erste Schraffur SC1 in der zweiten Zylinderkammer K2 dargestellt.
Zudem wird das erste Ventil V1 mittels der Steuerungseinheit 6 durch das zweite Ansteuersignal X2 angesteuert und dadurch entgegen der Federkraft seiner zweiten Rückstellfeder in die Entlüftungsposition EP1 bewegt. Dadurch kann die erste Zylinderkammer K1 über das erste Ventil V1, d. h. über dessen Zylinderanschluss Z1 und Entlüftungsanschluss E1, entlüftet werden. Durch die in die zweite Zylinderkammer K2 einströmende Druckluft wird der Kolben 4 somit in Richtung der ersten Endlage verschoben und verdrängt dabei Luft aus der ersten Zylinderkammer K1, welche über das erste Ventil V1, d. h. über dessen Zylinderanschluss Z1 und Entlüftungsanschluss E1, in die Umgebung der Pneumatikaktorvorrichtung 1 abgelassen wird.
In 7 wird die Ansteuerung des zweiten Ventils V2, d. h. das dritte Ansteuersignal X3, durch die mittels des Templates entsprechend programmierte Steuerungseinheit 6 nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne deaktiviert. Dadurch wird das zweite Ventil V2 mittels dessen erster Rückstellfeder in die Mittelposition MP2 zurückbewegt. In 7 befindet sich das zweite Ventil V2 bereits wieder in dieser Mittelposition MP2. Die fluidische Verbindung des Zylinderanschlusses Z2 des zweiten Ventils V2 mit dem Druckluftanschluss D2 des zweiten Ventils V2 ist somit unterbrochen. Der Zylinderanschluss Z2, der Druckluftanschluss D2 und der Entlüftungsanschluss E2 des zweiten Ventils V2 sind im zweiten Ventil V2 geschlossen. Dadurch ist die in die zweite Zylinderkammer K2 eingeströmte Druckluft in der zweiten Zylinderkammer K2 eingeschlossen.
Die Ansteuerung des ersten Ventils V1 mittels der Steuerungseinheit 6 durch das zweite Ansteuersignal X2 liegt weiterhin vor, wodurch das erste Ventil V1 in der Entlüftungsposition EP1 verbleibt. Dadurch kann die erste Zylinderkammer K1 weiterhin über das erste Ventil V1, d. h. über dessen Zylinderanschluss Z1 und Entlüftungsanschluss E1, entlüftet werden. Aufgrund dessen kann die Druckluft in der zweiten Zylinderkammer K2 expandieren, wie schematisch durch die zweite Schraffur SC2 dargestellt, und dadurch den Kolben 4 weiter in Richtung der ersten Endlage verschieben, wodurch weiterhin Luft aus der ersten Zylinderkammer K1 verdrängt wird, welche über das erste Ventil V1, d. h. über dessen Zylinderanschluss Z1 und Entlüftungsanschluss E1, in die Umgebung der Pneumatikaktorvorrichtung 1 abgelassen wird. Die Zeitspanne, nach deren Ablauf die Ansteuerung des zweiten Ventils V2, d. h. das dritte Ansteuersignal X3 der Steuerungseinheit 6, deaktiviert wird, ist ebenfalls insbesondere derart vorgegeben, dass der Kolben 4 durch diese Expansion der in der zweiten Zylinderkammer K2 eingeschlossenen Druckluft bis in die erste Endlage verschoben wird.
8 zeigt den Abschluss dieser Bewegung des Kolbens 4 durch die Expansion der in der zweiten Zylinderkammer K2 eingeschlossenen Druckluft, d. h. das Erreichen der ersten Endlage. An den Ansteuerungen der Ventile V1, V2 und den Ventilpositionen der Ventile V1, V2 hat sich daher gegenüber 7 nichts verändert. Das zweite Ventil V2 befindet sich weiterhin in der Mittelposition MP2, wodurch der Zylinderanschluss Z2, der Druckluftanschluss D2 und der Entlüftungsanschluss E2 des zweiten Ventils V2 weiterhin im zweiten Ventil V2 geschlossen sind und die Druckkluft somit in der zweiten Zylinderkammer K2 weiterhin eingeschlossen ist. Das zweite Ventil V2 wird nicht durch die Steuerungseinheit 6 angesteuert.
Die Ansteuerung des ersten Ventils V1 mittels der Steuerungseinheit 6 durch das zweite Ansteuersignal X2 liegt weiterhin vor, wodurch das erste Ventil V1 weiterhin in der Entlüftungsposition EP1 verbleibt. Dadurch kann die erste Zylinderkammer K1 weiterhin über das erste Ventil V1, d. h. über dessen Zylinderanschluss Z1 und Entlüftungsanschluss E1, entlüftet werden, so dass die Druckluft in der zweiten Zylinderkammer K2 weiter expandieren und dadurch den Kolben 4 in die erste Endlage verschieben kann und die dadurch aus der ersten Zylinderkammer K1 verdränge Luft über das erste Ventil V1, d. h. über dessen Zylinderanschluss Z1 und Entlüftungsanschluss E1, in die Umgebung der Pneumatikaktorvorrichtung 1 abgelassen wird. In 8 hat der Kolben 4 soeben die erste Endlage erreicht.
Das Erreichen der ersten Endlage wird mittels des ersten Endlagensensors S1 erfasst und vorteilhafterweise an die Steuerungseinheit 6 übermittelt, beispielsweise direkt oder über eine Verteilerbox. Daraufhin wird, wie in 9 dargestellt, auch die Ansteuerung des ersten Ventils V1, d. h. das zweite Ansteuersignal X2, durch die Steuerungseinheit 6 deaktiviert. Dadurch wird das erste Ventil V1 mittels dessen zweiter Rückstellfeder in die Mittelposition MP1 zurückbewegt. In 9 befindet sich das erste Ventil V1 bereits wieder in dieser Mittelposition MP1. Die fluidische Verbindung des Zylinderanschlusses Z1 des ersten Ventils V1 mit dem Entlüftungsanschluss E1 des ersten Ventils V1 ist somit unterbrochen. Der Zylinderanschluss Z1, der Druckluftanschluss D1 und der Entlüftungsanschluss E1 des ersten Ventils V1 sind im ersten Ventil V1 geschlossen.
Das zweite Ventil V2 befindet sich weiterhin in der Mittelposition MP2, wodurch der Zylinderanschluss Z2, der Druckluftanschluss D2 und der Entlüftungsanschluss E2 des zweiten Ventils V2 weiterhin im zweiten Ventil V2 geschlossen sind und die Druckkluft somit in der zweiten Zylinderkammer K2 weiterhin eingeschlossen ist. Diese in der zweiten Zylinderkammer K2 eingeschlossene Druckluft ist nun zumindest weitgehend expandiert, wie schematisch durch die dritte Schraffur SC3 dargestellt. Da sichergestellt werden muss, dass der Kolben 4 durch das Expandieren der Druckluft in der zweiten Zylinderkammer K2 die erste Endlage erreicht, ist die Druckluft in der zweiten Zylinderkammer K2 vorteilhafterweise nicht vollständig expandiert, d. h. der Druck in der zweiten Zylinderkammer K2 ist noch größer als der Umgebungsdruck in der Umgebung der Pneumatikaktorvorrichtung 1. Da Pneumatikschaltungen, insbesondere Ventile V1, V2, Pneumatikleitungen PL1, PL2 und Pneumatikverbindungen, wie oben erwähnt, üblicherweise keine Langzeitdichtigkeit aufweisen, nimmt der Druck in der zweiten Zylinderkammer K2 kontinuierlich ab und nähert sich dem Umgebungsdruck in der Umgebung der Pneumatikaktorvorrichtung 1 an, wenn diese Betriebsphase über einen längeren Zeitraum andauert. Daher wird diese Betriebsphase, wie bereits erwähnt, auch als Abklingphase bezeichnet. Sie dauert insbesondere bis zu einem nächsten anstehenden Fahrbefehl zum Verschieben des Kolbens 4 im Zylinder 3.
Wie bereits erwähnt, kann auch diese Betriebsphase im fortlaufenden Automatikbetrieb, wenn eine Nonstop, d. h. ununterbrochen, reversierende Pneumatikzylindereinheit 2 dies erfordert, auch übersprungen werden. Ansonsten dauert sie beispielsweise nur Sekundenbruchteile oder sehr viel länger. Entsprechend dazu nimmt der Druck in dieser Druckabklingphase zwischen der zweiten Zylinderkammer K2 und dem zugeordneten zweiten Ventil V2, wenn zwischenzeitlich kein neuer Fahrbefehl, der diese zweite Zylinderkammer K2 betrifft, ansteht, kontinuierlich soweit ab, bis er dem Umgebungsdruck in der Umgebung der Pneumatikaktorvorrichtung 1 entspricht, wie bereits erwähnt.
Bei der beschriebenen Lösung ist somit insbesondere vorgesehen, dass im Automatikbetrieb das Template, welches die Ansteuerung des jeweiligen Ventils V1, V2 in der Druckluftzufuhrposition DP1, DP2 bei Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne deaktiviert, in der Steuerungseinheit 6 selektiv aktiv ist.
Die Steuerungseinheit 6 weist beispielsweise für jedes Ansteuersignal X1 bis X4 einen eigenen Signalausgang auf.
In den Betriebsphasen gemäß den 1, 5 und 9 ist kein Ansteuersignal X1 bis X4 und somit kein Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv. Das Template ist passiv und hat somit keinen Einfluss auf die Pneumatikzylindereinheit 2.
In den Betriebsphasen gemäß den 7 und 8 ist nur das zweite Ansteuersignal X2 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv. Das Template ist aktiv und deaktiviert den Signalausgang des dritten Ansteuersignals X3 und somit dieses dritte Ansteuersignal X3. Die zweite Zylinderkammer K2 enthält expandierende Druckluft.
In der Betriebsphase gemäß 6 sind das zweite Ansteuersignal X2 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 und zudem das dritte Ansteuersignal X3 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv. Das Template ist passiv und hat somit keinen Einfluss auf die Pneumatikzylindereinheit 2.
In den Betriebsphasen gemäß den 3 und 4 ist nur das vierte Ansteuersignal X4 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv. Das Template ist aktiv und deaktiviert den Signalausgang des ersten Ansteuersignals X1 und somit dieses erste Ansteuersignal X1. Die erste Zylinderkammer K1 enthält expandierende Druckluft.
In der Betriebsphase gemäß 2 sind das erste Ansteuersignal X1 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 und zudem das vierte Ansteuersignal X4 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv. Das Template ist passiv und hat somit keinen Einfluss auf die Pneumatikzylindereinheit 2.
Des Weiteren sind auch weitere Betriebsphasen möglich, beispielsweise eine Betriebsphase, in der nur das erste Ansteuersignal X1 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv ist, und/oder eine Betriebsphase, in der nur das dritte Ansteuersignal X3 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv ist, und/oder eine Betriebsphase, in der das erste Ansteuersignal X1 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 und zudem das dritte Ansteuersignal X3 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv sind, und/oder eine Betriebsphase, in der das zweite Ansteuersignal X2 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 und zudem das vierte Ansteuersignal X4 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv sind. Da diese Betriebsphasen jedoch insbesondere nicht zu einer Bewegung des Kolbens 4 im Zylinder 3 oder insbesondere zumindest nicht zu einer ausreichend weiten Bewegung des Kolbens 4 im Zylinder 3 führen, sind sie zweckmäßigerweise nicht von praktischer Bedeutung für den Automatikbetrieb.
Die beschriebene Lösung ermöglicht insbesondere eine Steigerung der Nachhaltigkeit durch Energieeinsparung innerhalb der Pneumatik durch die Nutzung der Expansionsenergie, indem auf die beschriebene Weise während der Ausfahrbewegung des Kolbens 4 auf der Arbeitsseite, wo Druckluft zugeführt wird, diese Zufuhr ventiltechnisch blockiert wird und die bereits eingeleitete Druckluft somit mit beispielsweise ca. 5 bar eingeschlossen wird und dann expandieren und dadurch den Kolben 4 weiter im Zylinder 3 verschieben kann.
Die Beschreibung der Lösung erfolgte hier am Beispiel eines als Pneumatikzylindereinheit 2 ausgebildeten Pneumatikaktors 2. Alternativ kann der Pneumatikaktor 2 beispielsweise auch als eine Dreheinheit ausgebildet sein und dann eine zur oben beschriebenen Funktionsweise korrespondierende Funktionsweise aufweisen, d. h. insbesondere ebenfalls, wie oben beschrieben, zeitweise mit Expansionsenergie der eingeschlossenen und expandierenden Druckluft betrieben werden. Die Ausgestaltung des Pneumatikaktors 2 als Pneumatikzylindereinheit 2 wird in der Praxis weit überwiegend verwendet, so dass die Lösung beispielhaft anhand dieses als Pneumatikzylindereinheit 2 ausgebildeten Pneumatikaktors 2 beschrieben wurde. Anwendbar ist die beschriebene Lösung auch bei als Dreheinheiten bzw. Drehachsen ausgebildeten Pneumatikaktoren 2.
Der als Pneumatikzylindereinheit 2 ausgebildete Pneumatikaktor 2 ist in der hier beispielhaft dargestellten und beschriebenen Ausführungsform als eine doppelwirkende Pneumatikzylindereinheit 2 mit einseitiger Kolbenstange 5 ausgebildet. Alternativ können auch alle anderen Arten von Pneumatikzylindereinheiten 2 als Pneumatikaktor 2 verwendet werden.
Bezugnahme für den Druck der Druckluft ist der statische Druck (Druckluftdruck), der tatsächlich zur Anwendung kommende dynamische Druck während der Fahrbewegung des Kolbens 4 wird je nach der Gestaltung der Anlage niedriger sein, zum Beispiel 4,7 bar, abhängig von einem an einer Wartungseinheit eingestellten Druck von beispielsweise 5 bar.
Da während der Nutzung der Expansionsenergie zum Verschieben des Kolbens 4 auf der gegenüberliegen Zylinderanschlussseite ventiltechnisch die Entlüftungsfunktion aktiv ist, um die Verschiebebewegung des Kolbens 4 zu ermöglichen, herrscht auf dieser Kolbenseite ein geringerer Druck. Somit kann die mit dem höheren Druck eingeschlossene Druckluft in der jeweils betreffenden Zylinderkammer K1, K2 auf der Arbeitsseite expandieren, limitiert von einer Arbeitsleistung, die erbracht werden muss, und der Kolben 4 wird weiterbewegt, obwohl keine Druckluft von außen über das zugeordnete Ventil V1, V2 mehr nachströmt.
Die beschriebene Lösung, insbesondere die beschriebene Pneumatikaktorvorrichtung 1 und deren Pneumatikschaltung, ist dabei besonders effizient, da lediglich zwei Ventile V1, V2 erforderlich sind. Dadurch ist die beschriebene Lösung mit geringen Kosten, einem geringen erforderlichen Ventilbauraum und einer geringen Komplexität der Pneumatik und einer daraus resultierenden geringen Störwahrscheinlichkeit umsetzbar.
Bei einer üblicherweise zum Einsatz kommenden Ventilinseltechnologie ist zudem bei der beschriebenen Lösung nur eine einzige Ventilgrundplatte erforderlich, auf der beide Ventile V1, V2 angeordnet sind.
Wie bereits erwähnt, werden bei der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform zwei speziell ausgestaltete 5/3-Wegeventile als Ventile V1, V2 für das Ansteuern der Pneumatikzylindereinheit 2 verwendet, in Kombination mit der beschriebenen speziell dafür ausgestalteten Pneumatikschaltung, insbesondere ertüchtigt auf die hier verlangte Kernfunktionalität der effizienteren Nutzung der Druckluft-Expansionsenergie.
Bei der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform ist jeweils der oben rechts angeordnete Anschluss des jeweiligen Ventils V1, V2 der weitere Anschluss WA1, WA2, der außerhalb des Ventils V1, V2 verschlossen ist, und der oben links angeordnete Anschluss des jeweiligen Ventils V1, V2 ist der Zylinderanschluss Z1, Z2. In einer anderen Ausführungsform kann dies auch umgekehrt sein, wobei dann auch die Druckluftzufuhrposition DP1, DP2 und die Entlüftungsposition EP1, EP2 umgekehrt positioniert sind, d. h. die Bewegung des Ventils V1, V2 in die jeweilige Position DP1, EP1, DP2, EP2 erfolgt dann in die jeweils entgegengesetzte Richtung.
Ein Bestandteil der hier beschriebenen Lösung ist insbesondere das für die beschriebene Funktionalität der Ventile V1, V2 erforderliche Template, d. h. des gezielt hierfür programmierten Programmbausteins, zur Integration in die insbesondere als speicherprogrammierbare Steuerung ausgebildeten Steuerungseinheit 6, und die Generierung dieses Template. Dieser Programmbaustein, d. h. das Template, muss nur einmal programmiert werden und kann dann ausgerollt werden, d. h. in allen auf die beschriebene Weise ausgestalteten Pneumatikaktorvorrichtungen 1 verwendet werden. Dies ist somit ein Einmalinvest und entsprechend ein geringer Kostenaufwand.
Wie bereits erwähnt, greift dieser Programbaustein, d. h. das Template, im Automatikbetrieb selektiv ein bzw. schaltet jeweils gezielt ein einzelnes Ansteuersignal X1, X3, d. h. Ausgangssignal der Steuerungseinheit 6, für ein bestimmtes Ventil V1, V2 ab, das direkt mit nur einer Pneumatikleitung PL1, PL2 an nur einer Zylinderluftanschlussseite des Zylinders 3 angeschlossen ist. Bei konventionellen Schaltungen ohne Implementierung dieses Programmbausteins bleibt das entsprechende Ausgangssignal dagegen bis zum Erreichen der zugordneten Sensorendlage und deren Signaleingang in die Steuerungseinheit 6 aktiv.
In einer Betriebsart Einrichten, d. h. während eines Einrichtbetriebs der Pneumatikaktorvorrichtung 1, so wie sie im Allgemeinen bekannt ist, kommt das Template nicht zum Einsatz, d. h. alle Signalausgänge der Steuerungseinheit 6 und somit alle Ansteuersignale X1 bis X4 bleiben davon unbeeinflusst. Das Template ist somit im Einrichtbetrieb passiv und hat dadurch keinen Einfluss auf die Pneumatikzylindereinheit 2.
In einer Einrichtbetriebsphase ist beispielsweise nur das erste Ansteuersignal X1 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv. Dadurch wird die erste Zylinderkammer K1 mit Druckluft beaufschlagt, d. h. befüllt, und in der zweiten Zylinderkammer K2 wird die dort enthaltene Luft eingeschlossen. Diese Einrichtbetriebsphase dient beispielsweise einer Wiederbefüllung der ersten Zylinderkammer K1 nach einem Druckabfall.
In einer weiteren Einrichtbetriebsphase ist beispielsweise nur das dritte Ansteuersignal X3 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv. Dadurch wird die zweite Zylinderkammer K2 mit Druckluft beaufschlagt, d. h. befüllt, und in der ersten Zylinderkammer K1 wird die dort enthaltene Luft eingeschlossen. Diese Einrichtbetriebsphase dient beispielsweise einer Wiederbefüllung der zweiten Zylinderkammer K2 nach einem Druckabfall.
In einer weiteren Einrichtbetriebsphase sind beispielsweise das erste Ansteuersignal X1 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 und zudem das dritte Ansteuersignal X3 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv. Dadurch werden beide Zylinderkammern K1, K2 mit Druckluft beaufschlagt, d. h. befüllt, wodurch der Kolben 4 beidseitig mit Druckluft beaufschlagt wird. Diese Einrichtbetriebsphase dient beispielsweise der Wiederbefüllung beider Zylinderkammern K1, K2 nach einem Druckabfall.
In einer weiteren Einrichtbetriebsphase sind beispielsweise das zweite Ansteuersignal X2 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 und zudem das vierte Ansteuersignal X4 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv. Dadurch werden beide Zylinderkammern K1, K2 entlüftet.
In einer weiteren Einrichtbetriebsphase ist beispielsweise nur das zweite Ansteuersignal X2 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv. Dadurch wird die erste Zylinderkammer K1 entlüftet und in der zweiten Zylinderkammer K2 wird die dort enthaltene Luft eingeschlossen.
In einer weiteren Einrichtbetriebsphase ist beispielsweise nur das vierte Ansteuersignal X4 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv. Dadurch wird die zweite Zylinderkammer K2 entlüftet und in der ersten Zylinderkammer K1 wird die dort enthaltene Luft eingeschlossen.
Des Weiteren sind noch weitere Einrichtbetriebsphasen möglich, beispielsweise eine Einrichtbetriebsphase, in der kein Ansteuersignal X1 bis X4 und somit kein Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv ist, und/oder eine Einrichtbetriebsphase, in der nur das zweite Ansteuersignal X2 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv ist, und/oder eine Einrichtbetriebsphase, in der das zweite Ansteuersignal X2 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 und zudem das dritte Ansteuersignal X3 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv sind, und/oder eine Einrichtbetriebsphase, in der nur das vierte Ansteuersignal X4 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv ist, und/oder eine Einrichtbetriebsphase, in der das erste Ansteuersignal X1 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 und zudem das vierte Ansteuersignal X4 und somit dessen Signalausgang der Steuerungseinheit 6 aktiv sind.
Bei der beschriebenen Pneumatikaktorvorrichtung 1 ist des Weiteren, insbesondere als Bestandteil des Expansionsverfahrens aufgrund der Integration des Templates in die Steuerungseinheit 6, vorteilhafterweise zusätzlich die sogenannte Betriebsart „Template einrichten“ vorgesehen. Da die meisten Maschinen mehr als nur einen Pneumatikaktor 2 und somit mehr als nur eine Pneumatikaktorvorrichtung 1 aufweisen, die bzw. deren Kolben 4 dann innerhalb eines Taktes oft zeitüberschneidend bewegt werden, ist es vorteilhaft, in diesen Fällen die Vergabe eines Startzeitpunkts, also wann das Template gegebenenfalls einen aktiven Signalausgang der Steuerungseinheit 6 und damit ein Ansteuersignal X1, X3, das eines der hier verwendeten Ventile V1, V2 schaltet, deaktiviert, unter den Bedingungen des Automatikbetriebs einzurichten, da der dann anstehende dynamische Druck durchaus niedriger als sonst sein kann, weil gegebenenfalls mehrere Verbraucher gleichzeitig Druckluft benötigen. Würden dagegen einzelne Pneumatikaktoren 2 bzw. Pneumatikaktorvorrichtungen 1, genauer gesagt deren Kolben 4, isoliert bewegt werden, wie sonst im allgemeinen Einrichtbetrieb üblich, würde jeweils ein höherer dynamischer Druck zur Verfügung stehen. Da aber bei dem hier beschriebenen Expansionsverfahren der Befülldruck der betroffenen Zylinderkammer K1, K2 beim Umschalten von der Druckluftbefüllphase in die Expansionsphase das entscheidende Kriterium für die Kapazität des Expansionsverfahrens darstellt, muss hier mit dem realen dynamischen Druck im Automatikbetrieb der Umschaltzeitpunkt eingerichtet werden, d. h. die Zeitpanne, bei deren Ablauf das Ansteuersignal X1, X3 deaktiviert wird, ermittelt und dann entsprechend vorgegeben werden.
Es ist deshalb vorteilhaft, zunächst im Automatikbetrieb mehrere Takte zu fahren, beispielsweise zehn Takte, und jeweils eine Verfahrzeit, d. h. eine Verschiebezeit des Kolbens 4 zwischen einer sensorabgefragten Endlage und der gegenüberliegenden sensorabgefragten Endlage zu erfassen. Davon kann die Durchschnittszeit steuerungstechnisch erfasst werden, zum Beispiel drei Sekunden. Dann wird der gewünschte Umschaltzeitpunkt für den zugeordneten Signalausgang der Steuerungseinheit 6 und somit für das entsprechende Ansteuersignal X1, X3 als Start des Expansionsverfahrens in die Steuerungseinheit 6 eingegeben. Vorteilhafterweise wird hierfür ein Prozentwert verwendet, d. h. die Zeitpanne, ab deren Ablauf das Ansteuersignal X1, X3 deaktiviert wird, wird als Prozentwert vorgegeben. Alternativ kann auch eine absolute Zeit vorgegeben werden, wobei dies bei mehreren Pneumatikaktorvorrichtungen 1 aufwendiger ist, da dann stets wieder neu entsprechend der individuellen Verfahrzeit, d. h. insbesondere Verschiebezeit des jeweiligen Kolbens 4, gerechnet werden muss.
Wird die Zeitspanne als Prozentwert mit beispielsweise 55% vorgegeben, bedeutet das rechnerisch, das nach einer Zeitspanne basierend auf der Verfahrzeit, d. h. Verschiebezeit des Kolbens 4, von drei Sekunden gemäß dem obigen Beispiel bei 1,65 Sekunden nach dem Start der Verschiebebewegung des Kolbens 4 der Umschaltzeitpunkt für die Aktivierung des Expansionsverfahrens, d. h. für die Deaktivierung des betreffenden Ansteuersignals X1, X3, gegeben ist. An der betreffenden Ventilseite fällt in diesem Augenblick also das gerade noch anstehende Ansteuersignals X1, X3 ab, wodurch das betreffende Ventil V1, V2 durch die Federkraft der ersten Rückstellfeder in die Mittelposition MP1, MP2 zurückbewegt wird.
Bei einer nicht zufriedenstellenden Funktionsweise der Pneumatikaktorvorrichtung 1 mit der auf diese Weise vorgegebenen Zeitspanne, beispielsweise wenn festgestellt wird, dass der Kolben 4 die Endlage nicht erreicht oder zu schnell in die Endlage verschoben wird und dort beispielsweise zu hart anschlägt, kann dieser Prozentwert der vorgegebenen Zeitspanne so lange verändert werden, bis das Ergebnis zufriedenstellend ist.
Dies ist ein besonderer Vorteil der hier beschriebenen Lösung, denn sie ermöglicht eine stufenlos einstellbare Aktivierung des Templates unter Realbedingungen.
Diese Vorgehensweise bietet sich für jede geeignete Pneumatikaktorvorrichtung 1, insbesondere für jeden geeigneten, insbesondere als Pneumatikzylindereinheit 2 ausgebildeten, Pneumatikaktor 2 und jede geeignete Verfahrrichtung an.
Wird innerhalb dieser Betriebsart „Template einrichten“ oder im Automatikbetrieb in Zeiträumen, in denen auf die oben beschriebene Weise die Expansion der Druckluft erfolgt, ein NOT-HALT ausgelöst, werden vorteilhafterweise sofort alle Template-Funktionen deaktiviert. Selbst wenn dies nicht erfolgen sollte, ist es unproblematisch, da durch das Template das betreffende Ansteuersignal X1, X3 deaktiviert wird und das betreffende Ventil V1, V2 dadurch automatisch mittels der ersten Rückstellfeder in die Mittelposition MP1, MP2 zurückbewegt wird. Aus rechtlichen Gründen kann das explizite Deaktivieren aller Template-Funktionen jedoch vorteilhaft sein, um gegebenenfalls entsprechende gesetzliche Vorgaben eindeutig zu erfüllen.
Bei der beschriebenen Lösung ist insbesondere vorgesehen, dass programtechnisch niemals seitens des Template eine Aktivierung eines Signalausgangs der Steuerungseinheit 6 und somit eine Aktivierung des betreffenden Ansteuersignals X1 bis X4 geschaltet wird, sondern stets, unter den oben beschriebenen Bedingungen, nur die Deaktivierung des jeweiligen Signalausgangs und somit des betreffenden Ansteuersignals X1, X3, wodurch stets das betreffende Ventil V1, V2 automatisch mittels der ersten Rückstellfeder in die Mittelposition MP1, MP2 bewegt wird. Dadurch kann durch das Template niemals ein Fahrbefehl ausgelöst werden, wodurch die Arbeitssicherheit optimiert wird.
Werden somit Signalausgänge der Steuerungseinheit 6 und somit entsprechende Ansteuersignale X1, X3 innerhalb des Expansionsverfahrens im Automatikbetrieb deaktiviert, dann wartet die Steuerungseinheit 6 wie im herkömmlichen Betrieb solcher Pneumatikeinheiten, d. h. ohne das Expansionsverfahren, auf das Sensorsignal des zu erreichenden Endlagensensors S1, S2, bevor sie dann den nächsten davon abhängenden Vorgang aktiviert.
Ebenso erfolgt vorteilhafterweise bei einer eventuellen Zeitüberschreitung einer Kolbenverschiebestrecke von einer Endlage zur anderen Endlage eine entsprechende Fehlermeldung, wie auch bei herkömmlichen Pneumatikeinheiten, d. h. ohne das Expansionsverfahren, üblich. Sollte es sich dabei um eine zeitunkritische Kolbenverschiebestrecke handeln, kann es sich anbieten, die Zeitspanne bis zum Auslösen des Starts der Expansionsphase, d. h. bis zum Deaktivieren des betreffenden Ansteuersignals X1, X3, zu verlängern, bis die Ursache gefunden und beseitigt ist.
Bezüglich der Arbeitssicherheit ist durch die Verwendung der oben beschriebenen Ventile V1, V2 mit der Mittelposition MP1, MP2 sichergestellt, dass diese bei einem NOT-HALT nach der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG oder bei einem Ausfall der elektrischen Energie, zum Beispiel durch einen Kurzschluss während des Automatikbetriebs oder Einrichtbetriebs, durch die Federkraft der ersten Rückstellfeder in die Mittelposition MP1, MP2 bewegt werden, in der jeglicher Durchfluss gesperrt ist. Somit ist sichergestellt, oder die Pneumatikaktoren 2, insbesondere die Kolben 4 der Pneumatikzylindereinheiten 2, sofort angehalten werden. Gemäß dieser Maschinenrichtlinie-Richtlinie 2006/42/EG des europäischen Parlaments und des Rates vom 17. Mai 2006 über Maschinen und zur Änderung der Richtlinie 95/16/EG (Neufassung) ist vorgeschrieben, dass, wenn Maschinen oder Maschinenteile dazu bestimmt sind, zusammenzuwirken, sie so konstruiert und gebaut sein müssen, dass die Einrichtungen zum Stillsetzen, einschließlich der NOT-HALT-Befehlsgeräte, nicht nur die Maschine selbst stillsetzen können, sondern auch alle damit verbundenen Einrichtungen, wenn von deren weiterem Betrieb eine Gefahr ausgehen kann. Diese Vorgabe wird durch die hier beschriebene Lösung erfüllt. Die beschriebene Lösung ist somit konform nach Maschinenrichtlinie 2006/42/EG, betreffend die Vorgaben zum NOT-HALT. Die Arbeitssicherheit ist somit sichergestellt.
Die beschriebene Lösung erfordert nur geringe Investitionskosten und ermöglicht somit ein frühes Erreichen der Gewinnschwelle. Des Weiteren fördert sie die Verbreitung der Nutzung der Expansionsenergie, die bis jetzt nicht genutzt wird. Die beschriebene Lösung weist nur einen geringen Bauraumbedarf auf. Durch die einfache Installation mit geringer Komplexität weist die beschriebene Lösung besonders geringe potentielle Fehlerquellen auf. Zudem ist ein Steuerungsaufwand und Installationsaufwand gering. Die beschriebene Lösung ist auf einfache Weise in einer Ventilinsel integrierbar.
Die beschriebene Lösung ist energiesparend durch die Nutzung der Expansionsenergie. Es sind keine Drosseln mehr notwendig wie bei den bisher üblichen konventionellen Ventilkonfigurationen. Zumindest teilweise sind keine Stoßdämpfer mehr notwendig wie bei den bisher üblichen konventionellen Ventilkonfigurationen. Schaltbare Entlüftungsventile zum Energieabbau sind unnötig, da nach Belieben entlüftet werden kann.
In der Summe können somit bis zu drei Bauteile, nämlich Drosseln, Stoßdämpfer und Entlüftungsventile, pro Zylinderanschlussseite eingespart werden, bei einer doppelwirkenden Pneumatikzylindereinheit 2 entsprechend sechs Bauteile.
Bei durch die beschriebene Lösung ermöglichter zweiseitiger Entlüftung ist die Pneumatikzylindereinheit 2, insbesondere deren Kolben 4, schwimmend geschaltet. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei waagrechter Zylindereinbaulage für Einrichtarbeiten oder im Extremfall zur schnellen Personenbefreiung bei Arbeitsunfällen, da dann in der Regel viele Pneumatikzylindereinheiten 2, insbesondere deren Kolben 4, von Hand verschiebbar sind.
Bei einem Wiederanlauf, wenn zum Beispiel nach längerem Stillstand ein geringer Restdruck oder kein Druck mehr im Zylinder 3 ist, kann bei der beschriebenen Lösung jede Kolbenseite, d. h. jede Zylinderkammer K1, K2, gezielt mit Druckluft wieder vorbefüllt werden. So kann ein unerwünschtes Verhalten der Pneumatikzylindereinheit 2 bei Wiederanlauf, beispielsweise hartes Fahren in die Endlage, d. h. ein hartes Anschlagen des Kolbens 4 in der Endlage, vermieden werden.
Im stetigen Automatikbetrieb wird durch die beschriebene Lösung ein schnellerer erster Streckenabschnitt der Verschiebebewegung des Kolbens 4 ermöglicht, da durch das Expansionsverfahren weniger Restdruck, d. h. weniger Druckluftdruck und weniger Luftmenge, die verdrängt werden muss, in der betreffenden Zylinderkammer K1, K2 auf der Kolbengegenseite vorhanden ist.
Ein ungewollter Reibungsanstieg und/oder Kraftanstieg in der beteiligten Mechanik und/oder in der Pneumatikzylindereinheit 2 kann bei der beschriebenen Lösung frühzeitig erkannt werden, wenn der Kolben 4 dann nicht mehr die Endlage erreichen sollte. Darauf kann beispielsweise durch kurzfristiges Verkürzen der Expansionsphase und somit eine Leistungssteigerung und/oder durch eine kurzfristige Behebung der Ursache reagiert werden, bevor sich eventuell weitere Folgeschäden ergeben. Ebenso können durch die beschriebene Lösung eventuell sich entwickelnde Leckagen frühzeitig erkannt werden, da bei einer solchen Leckage der Kolben 4 die Endlage nicht oder verspätet erreicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4328829 [0002]
EP 2005037 B1 [0003]

Claims

Pneumatikaktorvorrichtung (1) mit mindestens einem als Pneumatikzylindereinheit (2) ausgebildeten Pneumatikaktor (2), wobei die Pneumatikzylindereinheit (2) einen in einem Zylinder (3) zwischen zwei Endlagen verschiebbaren Kolben (4) aufweist, wobei beidseits des Kolbens (4) jeweils eine Zylinderkammer (K1, K2) im Zylinder (3) vorgesehen ist, gekennzeichnet durch ein erstes Ventil (V1) und ein zweites Ventil (V2), wobei - ein Zylinderanschluss (Z1) des ersten Ventils (V1) mit der ersten Zylinderkammer (K1) des Zylinders (3) verbunden ist und ein Zylinderanschluss (Z2) des zweiten Ventils (V2) mit der zweiten Zylinderkammer (K2) des Zylinders (3) verbunden ist, - ein Druckluftanschluss (D1, D2) des jeweiligen Ventils (V1, V2) mit einer Druckluftversorgung verbunden ist, - das jeweilige Ventil (V1, V2) einen Entlüftungsanschluss (E1, E2) aufweist, - das jeweilige Ventil (V1, V2) durch eine Ansteuerung mittels einer Steuerungseinheit (6) aus einer Mittelposition (MP1, MP2) heraus, in der die Anschlüsse (D1, D2, E1, E2, Z1, Z2) im Ventil (V1, V2) geschlossen sind, entgegen einer Federkraft einer ersten Rückstellfeder in eine Druckluftzufuhrposition (DP1, DP2) bewegbar ist, in der der Zylinderanschluss (Z1, Z2) mit dem Druckluftanschluss (D1, D2) fluidisch verbunden ist, durch die Ansteuerung in der Druckluftzufuhrposition (DP1, DP2) haltbar ist und mittels der ersten Rückstellfeder bei Deaktivierung der Ansteuerung in die Mittelposition (MP1, MP2) zurückbewegbar ist, und entgegen einer Federkraft einer zweiten Rückstellfeder in eine Entlüftungsposition (EP1, EP2) bewegbar ist, in der der Zylinderanschluss (Z1, Z2) mit dem Entlüftungsanschluss (E1, E2) fluidisch verbunden ist, durch die Ansteuerung in der Entlüftungsposition (EP1, EP2) haltbar ist und mittels der zweiten Rückstellfeder bei Deaktivierung der Ansteuerung in die Mittelposition (MP1, MP2) zurückbewegbar ist, und - die Steuerungseinheit (6) eingerichtet ist, die Ansteuerung des jeweiligen Ventils (V1, V2) in der Druckluftzufuhrposition (DP1, DP2) bei Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne zu deaktivieren, wobei diese Zeitspanne derart vorgegeben ist, dass sich der Kolben (4) bei Ablauf dieser Zeitspanne, angetrieben durch eine Druckluftzufuhr über das sich in der Druckluftzufuhrposition (DP1, DP2) befindende Ventil (V1, V2), auf einem Verschiebeweg im Zylinder (3) zwischen den beiden Endlagen befindet.
Pneumatikaktorvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Ventil (V1, V2) als ein 3/3-Wegeventil ausgebildet ist.
Pneumatikaktorvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Ventil (V1, V2) als ein 4/3-Wegeventil ausgebildet ist.
Pneumatikaktorvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Ventil (V1, V2) als ein 5/3-Wegeventil ausgebildet ist, wobei ein weiterer Anschluss (WA1, WA2) in der Entlüftungsposition (EP1, EP2) mit dem Druckluftanschluss (D1, D2) fluidisch verbunden ist und wobei dieser weitere Anschluss (WA1, WA2) außerhalb des Ventils (V1, V2) verschlossen ist.