DE19547534A1 - Differenzdruckerfassungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Differenzdruckerfassungssystem und insbesondere ein Differenzdruckerfassungssystem, das an einem mechanischen Arm verwendet wird, um eine Klemmung eines Gegenstandes oder Werkstückes oder ein fehlerhaftes Klemmen, d. h. ein Klemmen ohne Gegenstand oder Werkstück zu erkennen bzw. zu erfassen.

Bekannte Klemmarme zum Erfassen, d. h. zum Klemmen eines Gegenstandes, die in explosiven oder durch Staub oder Dampf verunreinigten Bereichen eingesetzt werden, weisen eine hohe Ausfallrate auf, so daß ihre Anwendung und ihr Betrieb begrenzt sind.

Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Differenzdruckerfassungssystem zu schaffen, bei dem ein empfindlicher Schalter von der entsprechenden Arbeitsstelle weit weg vorgesehen sein kann, wobei der Betrieb und die Verwendung des mechanischen Arms dem Einfluß der Arbeitsstelle und ihrer Umgebung nicht ausgesetzt ist. Das bedeutet, daß das erfindungsgemäße Differenzdruckerfassungssystem den Vorteil aufweist, daß es in einem Bereich zuverlässig verwendet werden kann, der explosionsgefährdet ist, oder der Verunreinigungen durch Staub oder Dampf aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Differenzdruckerfassungssystem gelöst mit einer Druckluftquelle, die mit einem elektromagnetischen Ventil zum Anwählen eines Luftzufuhrloches A oder eines Luftzufuhrloches B versehen ist, einem mechanischen Arm, der an einem Ende mit einer Klammer und am anderen Ende mit einem Gehäuse versehen ist, einem beweglichen Glied, das in dem Gehäuse zum Öffnen und Schliefen der Klammer angeordnet ist, einem Kolbenraum, der zum Bewegen eines Kolbens unmittelbar hinter dem Gehäuse vorgesehen ist, einem Einlaß A1 und einem Einlaß B2 in den Kolbenraum, wobei durch Druckluftzufuhr durch den Einlaß A1 oder durch den Einlaß B2 der Kolben nach vorwärts oder nach rückwärts bewegt wird, wobei dieses Druckdifferenzerfassungssystem erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß in dem Gehäuse an der Rückseite des Gliedes eine Klammer, ein Durchgang und in dem Durchgang ein Ventilkörper vorgesehen ist, der darin beweglich angeordnet ist, wobei das Vorderteil des Ventilkörpers mit dem Glied verbunden ist, während das rückwärtige Teil des Ventilkörpers mit einem sich axial erstreckenden Luftkanal versehen ist, am Ende des Luftkanales ein sich radial nach außen erstreckendes Durchgangsloch vorgesehen ist, das rückwärtige Teil des Ventilkörpers mit dem Kolben verbunden ist und sich zur Ermöglichung einer Verbindung zwischen dem Durchgangsloch und dem Kolbenraum durch den Kolben hindurcherstreckt, das Luftzufuhrloch A mit dem Einlaß A1 und das Luftzufuhrloch B mit dem Einlaß B2 und einem Zylinder verbunden ist, so daß der Kolben in dem Kolbenraum nach links und nach rechts bewegt werden kann, wenn Druckluft durch das Luftzufuhrloch A oder durch das Luftzufuhrloch B zugeführt wird, wobei die Luftzufuhr auch bewirkt, daß sich der Ventilkörper in dem Durchgang bewegt, um das Glied zum Öffnen oder Schließen der Klammer zu aktivieren.

Das erfindungsgemäße Druckdifferenzerfassungssystem ist also gekennzeichnet durch ein Durchgangsloch, das am Ende des Durchgangs des Ventilkörpers vorgesehen ist, und das sich radial nach außen erstreckt, sowie durch eine Auslaßöffnung, die sich vom Zentrum des Durchgangs im Gehäuse nach außen erstreckt und die mit der umgebenden Atmosphäre kommuniziert, um den Zylinder und den empfindlichen Schalter entsprechend zu bewegen. Wenn sich die Klammer an dem mechanischen Arm ursprünglich in einem erfolgreichen Klemmzustand befindet, d. h. wenn die Klammer tatsächlich einen Gegenstand klemmt, besitzt die Druckluft, die durch das Luftzufuhrloch B zugeführt wird, einen normalen (konstanten) Druckwert, der grob genug ist, um den Zylinder zu drücken und hierdurch den empfindlichen Schalter derartig zu bewegen, daß er eine Anzeigevorrichtung aktiviert. Wenn die Klammer fehlerhaft klemmt, d. h. wenn sich in der Klammer kein zu klemmender Gegenstand befindet und die Klammer sich im Klemmzustand befindet, erreicht das Durchgangsloch des Ventilkörpers die Auslaßöffnung des Durchgangs im Gehäuse, so daß die durch das Luftzufuhrloch B zugeführte Druckluft nach außen aus strömt und gleichzeitig die Anzeigevorrichtung ausgeschaltet wird, so daß die Anzeigevorrichtung die fehlerhafte Klemmung anzeigt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Druckdifferenzerfassungssystemes.

Es zeigt

Fig. 1 teilweise aufgeschnitten das Differenzdruckerfassungssystem in einem Ausgangszustand,

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht des Differenzdruckerfassungssystemes in einem erfolgreichen, d. h. in einem Klemmzustand, in welchem ein Gegenstand geklemmt wird, und

Fig. 3 eine den Fig. 1 und 2 ähnliche Ansicht des Differenzdruckerfassungssystemes in einem erfolglosen, d. h. in einem Klemmzustand, in welchem die Kammer keinen Gegenstand klemmt.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen eine Ausbildung des Differenzdruckerfassungssystemes, das einen mechanischen Arm 1, eine Druckluftquelle 2, einen Zylinder 3 und einen empfindlichen Schalter 4 aufweist.

Der mechanische Arm 1 weist ein Gehäuse 11 und eine Klammer 12 auf, die am Vorderende des Gehäuses 11 vorgesehen ist. Mit der Klammer 12 ist ein bewegliches Glied 13 verbunden, das in der Nachbarschaft des Vorderendes dem Gehäuses 11 vorgesehen ist. Eine Bewegung des Gliedes 13 bewirkt ein Öffnen oder ein Schliefen der Klammer 12. Ein Kolbenraum 14 ist unmittelbar hinter dem Gehäuse 11 vorgesehen. Im Kolbenraum 14 ist ein Kolben 15 angeordnet. Am Außenumfang des Kolbens 15 ist eine Öldichtung 151 vorgesehen. Ein Einlaß B2 ist an der Rückseite des Kolbenraumes 14 an einer passenden Stelle vorgesehen. An einer zweckmäßigen Stelle der Vorderseite des Kolbenraumes 14 ist ein Einlaß A1 vorgesehen. Zwischen dem Glied 13 und dem Kolbenraum 14 ist ein Durchgang 16 vorgesehen. In dem Durchgang 16 befindet sich ein Ventilkörper 17. Eine Seite des Ventilkörpers 17 ist mit dem Glied 13 verbunden. Die andere Seite des Ventilkörpers 17 erstreckt sich durch den Kolben 15 hindurch und ist mit dem Kolben 15 mittels einer Mutter 171 fest verbunden. Der rückwärtige Abschnitt des Ventilkörpers 17 ist mit einem sich axial erstreckenden Luftkanal 172 ausgebildet. Am Ende des Luftkanales 172 ist ein Durchgangsloch 173 vorgesehen, das sich in radialer Richtung erstreckt und das mit dem Kolbenraum 14 kommuniziert. An einer zentralen Stelle des Durchgangs 16 des Gehäuses 11 läuft eine ringförmige Rille 161 um. Von der ringförmigen Rille 161 erstreckt sich eine Auslaßöffnung 162 nach außen, die mit der umgebenden Atmosphäre kommuniziert. An jeder Seite des Durchgangsloches 173 ist eine Öldichtung 174 und eine Öldichtung 175 vorgesehen. Eine Öldichtung 176 ist an einer geeigneten Stelle vor der Öldichtung 174 (links davon) vorgesehen.

Die Druckluftquelle 2 ist zum Einlaß A1 und zum Einlaß B2 zugeordnet und mit einem elektromagnetischen Ventil 21 versehen, das die Druckluftquelle 2 wahlweise mit einem Luftzufuhrloch A oder mit einem Luftzufuhrloch B verbindet. Das Luftzufuhrloch A ist mit dem Einlaß A1 und das Luftzufuhrloch B ist mit dem Einlaß B2 verbunden.

Der Zylinder 3 ist mit einer elastisch rückstellbaren Feder 31 versehen. Wenn der Zylinder 3 nicht der Druckluft ausgesetzt ist, wird der Zylinder 3 infolge der Spannung der Feder 31 konstant in einem "nicht betätigten" Zustand gehalten. Außerhalb des Zylinders 3 ist ein Auslösestab 33 vorgesehen, der mit dem Zylinder bewegbar ist. Ein Luftzufuhrrohr 32 des Zylinders 2 ist mit dem Luftzufuhrloch B verbunden.

Der empfindliche Schalter 4 kann zusätzlich zu dem in den Zeichnungen dargestellten Begrenzungsschalter wahlweise einen photoelektrischen Schalter oder einen anderen geeigneten Schalter aufweisen. Wesentliches Erfordernis ist, daß der Schalter entsprechend der Bewegung des Zylinders 3 wirksam ist, d. h. er kann mittels des Auslösestabes 33, mittels des Begrenzungsschalters oder eines anderen empfindlichen Schalters 4 gedrückt werden, um eine (nicht dargestellte) Anzeigevorrichtung oder ein anderes Steuerungssystem anzutreiben.

Fig. 1 zeigt einen Ausgangszustand des Differenzdruckerfassungssystemes, wobei durch das Luftzufuhrloch A Druckluft zum Einlaß A1 geliefert wird, wodurch der Kolben 15 nach rückwärts bewegt wird. Mit dem Kolben 15 wird der Ventilkörper 17 nach rückwärts bewegt. Hierdurch wird das Glied 13 gezogen und die Klammer 12 geöffnet. Dabei verbleibt das Durchgangsloch 173 des Ventilkörpers 17 dauerhaft hinter der Auslöseöffnung 162 des Durchgangs 16, so daß der Druck der Druckluft im Durchgang 16 aufrechterhalten bleibt.

Fig. 2 zeigt den Zustand des Differenzdruckerfassungssystemes, in welchem ein Gegenstand zuverlässig, d. h. erfolgreich, festgeklemmt wird. Dabei liefert das Druckluftzufuhrloch B Druckluft zum Einlaß B2, wodurch der Kolben 15 nach vorne gedrückt wird. Mit dem Kolben 15 wird der Ventilkörper 17 nach vorne gedrückt, wobei das Glied 13 die Klammer 12 nach vorne drückt und ein Gegenstand in der Klammer 12 festgeklemmt wird. Infolge der Dicke des Gegenstandes 5 geht die Vorwärtsbewegung des Ventilkörpers 17 jedoch nur soweit, daß das Durchgangsloch 173 die Auslöseöffnung 162 nicht erreicht bzw. sich nicht über diese hinweg bewegt. Das bedeutet jedoch, daß das Luftzufuhrloch B permanent Druckluft mit konstantem Druck liefert. Die Druckluft von dem Luftzufuhrloch B bewegt somit den Zylinder 3 und betätigt folglich den empfindlichen Schalter 4, wodurch die Anzeigevorrichtung oder ein anderes Steuerungssystem betätigt wird, um ein Signal abzugeben, das eine erfolgreiche Klemmung anzeigt.

Fig. 3 verdeutlicht einen Zustand des Differenzdruckerfassungssystemes, in welchem die Klammer keinen Gegenstand festklemmt, d. h. in welchem sich in der Klammer kein Gegenstand befindet, so daß das Durchgangsloch 173 die Auslaßöffnung 162 erreicht, wenn der Ventilkörper 17 nach vorwärts gedrückt wird. In dieser Stellung kann die Druckluft, die durch das Luftzufuhrloch B zugeführt wird, entlang des Luftkanales 172 strömen und durch das Durchgangsloch 173 und die Auslaßöffnung 162 ausströmen. Der Zylinder 3 wird dann bei gleichzeitiger Reduktion des Druckes der Druckluft in seinen Ausgangszustand zurückgestellt, wobei der Druck kleiner ist als der Widerstand der Feder 31. Gleichzeitig wird mittels des empfindlichen Schalters 4 die Anzeigevorrichtung ausgeschaltet und hierdurch eine fehlerhafte Klemmung signalisiert.

Das erfindungsgemäße Differenzdruckerfassungssystem weist die folgenden Eigenschaften und Merkmale bzw. Vorteile auf:

• 1. Der Begrenzungsschalter 4 ist nicht in dem mechanischen Arm 1 oder im Arbeitsbereich angeordnet, sondern er ist von der entsprechenden Umgebung weit entfernt vorgesehen, woraus sich eine erhebliche Reduktion möglicher Betriebsfehler des mechanischen Arms 1 ergibt. Außerdem wird hierdurch eine Verlängerung der Lebens- bzw. Anwendungsdauer des Systems erzielt. Auch ergibt sich eine wesentliche Verbesserung möglicher Ausfallsituationen des in einem Bereich angewandten mechanischen Arms 1, wo Explosion möglich sind bzw. Staub oder Dämpfe auftreten.
• 2. Der Zylinder 3 wird durch einen Differenzdruck zwischen der zugeführten Druckluft und dem Druck der Feder 31 angetrieben, wobei dieser Differenzdruck davon abhängig ist, ob ein Gegenstand 5 erfolgreich, d. h. tatsächlich, geklemmt wird, und gleichzeitig der Begrenzungsschalter 4 die Anzeigevorrichtung ein- oder ausschaltet, je nachdem, ob ein Gegenstand geklemmt wird oder ein kein Gegenstand geklemmt wird, wobei diese Betätigung schnell und präzise durchgeführt wird.

Im tatsächlichen Betrieb ergibt sich eine Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Differenzdruckerfassungssystemes, die besser ist als erwartet worden ist. Außerdem kann das erfindungsgemäße Differenzdruckerfassungssystem in großen Stückzahlen einfach produziert werden.

Claims (9)

1. Differenzdruckerfassungssystem mit
einer Druckluftquelle (2),
einem elektromagnetischen Ventil (21) zum Anwählen eines ersten Luftzufuhrloches (A) oder eines zweiten Luftzufuhrloches (B),
einem mechanischen Arm (1), der mit einer Klammer (12) und einem Gehäuse (11) versehen ist,
einem beweglichen Glied (13), das in dem Gehäuse (11) zum Öffnen und Schließen der Klammer (12) angeordnet ist,
einem Kolbenraum (14), der zum Bewegen eines Kolbens (15) unmittelbar hinter dem Gehäuse (11) vorgesehen ist,
einem ersten und einem zweiten Einlaß (A1, B2) in den Kolbenraum (14), wobei durch Druckluftzufuhr durch den ersten Einlaß (A1) oder durch den zweiten Einlaß (B2) der Kolben (15) nach vorwärts oder nach rückwärts bewegt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Gehäuse (11) des mechanischen Arms an der Rückseite des Gliedes (13) der Klammer (12) ein Durchgang (16) und im Durchgang (16) ein Ventilkörper (17) vorgesehen ist, der im Durchgang (16) beweglich angeordnet ist, wobei
das Vorderteil des Ventilkörpers (17) mit dem Glied (13) verbunden ist, während das rückwärtige Teil des Ventilkörpers (17) mit einem sich axial erstreckenden Luftkanal (172) versehen ist, am Ende des Luftkanales (172) ein sich radial nach außen erstreckendes Durchgangsloch vorgesehen ist, das rückwärtige Teil des Ventilkörpers (17) mit dem Kolben (15) verbunden ist und sich zur Ermöglichung einer Verbindung zwischen dem Durchgangsloch (16) und dem Kolbenraum (14) durch den Kolben (15) hindurcherstreckt,
in der Nachbarschaft des Zentrums des Durchgangs (16) des Gehäuses (11) eine Auslaßöffnung (162) sich nach außen erstreckt, die mit der umgebenden Atmosphäre kommuniziert,
das erste Luftzufuhrloch (A) mit dem ersten Einlaß (A1) und das zweite Luftzufuhr (B) mit dem zweiten Einlaß (B2) und einem Zylinder (3) verbunden ist, so daß der Kolben (15) in den Kolbenraum (14) nach links und nach rechts bewegt werden kann, wenn Druckluft durch das erste oder das zweite Luftzufuhrloch (A, B) zugeführt wird, wobei die Luftzufuhr auch bewirkt, daß sich der Ventilkörper (17) im Durchgang (16) bewegt, um das Glied (13) zum öffnen oder Schließen der Klammer (12) zu aktivieren.

2. Differenzdruckerfassungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Luftzufuhrloch (B) zum Ergreifen eines Gegenstandes (5) (eines Werkstücks) Druckluft zum zweiten Einlaß (B2) liefert, um den Kolben (15) nach vorwärts zu drücken, wodurch der Ventilkörper (17) selbst nach vorwärts gedrückt wird und hierdurch über das Glied (13) die Klammer (12) nach vorwärts gedrückt wird, um den Gegenstand (5) zu fassen, wobei in Abhängigkeit von der Dicke des Gegenstandes (5) die Bewegungsdistanz des Ventilkörpers (17) begrenzt und zu kurz ist, um mit dem Durchgangsloch (173) die Auslaßöffnung (162) zu erreichen, so daß durch das zweite Luftzufuhrloch (B) stets Druckluft mit konstantem Druck gegeben ist und die Druckluft konstanten Druckes vom zweiten Luftzufuhrloch (B) den Zylinder (3) bewegt und damit den empfindlichen Schalter (4) derart aktiviert, daß eine Anzeigevorrichtung betätigt wird, die ein Signal abgibt, das eine erfolgreiche Klemmung anzeigt, und wenn der Ventilkörper (17) nach vorwärts gedrückt wird und wenn sich gleichzeitig kein zu klemmender Gegenstand in der Klammer (12) befindet, erreicht das Durchgangsloch (173) die Auslaßöffnung (162), so daß die Druckluft, die durch das zweite Luftzufuhrloch (B) zugeführt wird, entlang des Luftkanales (172) strömt und durch das Durchgangsloch (173) und die Auslaßöffnung (162) ausströmt, so daß der Zylinder (3) infolge der Reduktion des Druckes der Druckluft in seinen Ausgangszustand zurückgestellt wird, wobei der empfindliche Schalter (4) die Anzeigevorrichtung ausschaltet, um eine fehlerhafte Klemmung anzuzeigen.

3. Differenzdruckerfassungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zylinder (3) eine elastische rückstellbare Feder (31) vorgesehen ist.

4. Differenzdruckerfassungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (15) mindestens eine erste Öldichtung (151) aufweist.

5. Differenzdruckerfassungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um das Zentrum des Durchgangs (16) des Gehäuses (11) eine ringförmige Rille (161) umläuft, und daß sich von der ringförmigen Rille (161) eine Auslaßöffnung (162) nach außen erstreckt, die mit der umgebenden Atmosphäre kommuniziert.

6. Differenzdruckerfassungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Seiten des Durchgangsloches (173) des Ventilkörpers (17) jeweils mindestens eine zweite Öldichtung (174, 175) vorgesehen sind.

7. Differenzdruckerfassungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ventilkörper (17) eine dritte Öldichtung (176) vorgesehen ist.

8. Differenzdruckerfassungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Zylinders (3) ein Auslösestab (33) vorgesehen ist, der mit dem Arm des Zylinders (3) beweglich ist, wobei der Auslösestab (33) zur Betätigung des empfindlichen Schalter (4) vorgesehen ist.

9. Differenzdruckerfassungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der empfindliche Schalter (4) ein Begrenzungsschalter ist.