DE19922396A1 - Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung für Zylinder - Google Patents
Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung für ZylinderInfo
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Abstract
Eine Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung (10) für Zylinder weist den Zylinder (2), Geschwindigkeitssteuerungen (11a, 11b) zur Steuerung von Durchflußraten eines in bzw. von Zylinderkammern eingeführten bzw. abgeführten Druckfluids, eine Steuerung (15) zur Ausgabe von Steuersignalen an die Geschwindigkeitssteuerungen (11a, 11b) und einen Sensor (19) zur Feststellung des Verschiebungsweges eines Kolbens (7) des Zylinders (2) und zur Übertragung eines Feststellsignals an die Steuerung (15) auf. Jede der Geschwindigkeitssteuerungen (11a, 11b) weist einen Drosselabschnitt zur Steuerung der Durchflußrate des durch den Fluiddurchgang fließenden unter Druck stehenden Fluids und einen Drosselungssteuerungsabschnitt zur Änderung der Drosselung an dem Drosselabschnitt auf der Basis des von der Steuerung (15) übertragenen Steuersignals auf.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Geschwindig
keitssteuerungsvorrichtung für Zylinder, die die automatische
Steuerung der Verschiebungsgeschwindigkeit eines Kolbens mit
Hilfe einer Geschwindigkeitssteuerung zur elektrischen
Steuerung der Durchflussrate eines unter Druck stehenden
Fluids ermöglicht, welches in den Zylinder eingeführt und von
diesem abgelassen wird.
Druckfluidbetriebene Vorrichtungen werden in großem Umfang
eingesetzt, um Objekte mit Hilfe eines Druckfluids, ins
besondere Druckluft, zu verschieben und zu steuern. Fig. 13
zeigt eine derartige druckfluidbetriebene Vorrichtung in Form
eines Geschwindigkeitssteuerungsschaltkreises zur Steuerung
der Betriebsgeschwindigkeit eines Zylinders.
Der Geschwindigkeitssteuerungsschaltkreis 1 weist einen
Zylinder 2, ein Wechselventil 5 zum Umschalten zwischen einem
ersten Anschluss 4a und einem zweiten Anschluss 4b des
Zylinders 2 für das von einer Druckfluidzufuhrquelle 3
zugeführte Druckfluid und eine Paar von Geschwindigkeits
steuerungen 6a, 6b auf, die an dem Anschlusspaar 4a, 4b des
Zylinders 2 angebracht sind.
In diesem Fall wird das von der Druckfluidzufuhrquelle 3
zugeführte Druckfluid entsprechend der Umschaltwirkung des
Wechselventiles 5 dem ersten oder zweiten Anschluss 4a (4b)
des Zylinders 2 über die ersten oder zweiten Geschwindigkeits
steuerungen 6a (6b) zugeführt. Ein in einer Zylinderkammer des
Zylinders 2 aufgenommener Kolben 7 bewegt sich mit einer
festgelegten Geschwindigkeit entsprechend der Wirkung des
Druckfluids hin und her. Beide Geschwindigkeitssteuerungen 6a,
6b weisen im wesentlichen ein regelbares Drosselventil 8 und
ein Steuerventil 9 auf, die einstückig parallel miteinander
verbunden sind. Das regelbare Drosselventil 8 weist einen
nicht dargestellten Ventilstößel auf, der einen nach außen
ragenden Knopf (nicht dargestellt) aufweist. Wenn eine
Bedienungsperson den Knopf ergreift, um den Ventilstößel in
einer festgelegten Richtung zu drehen, wird der Abstand
(Drosselung) zwischen dem Ventilstab und einem Sitzabschnitt
eingestellt. Als Folge hiervon wird die Durchgangsfläche im
Inneren des Ventils in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen
dem Ventilstab und dem Sitzabschnitt geändert, wodurch die
Durchflussrate des Druckfluids, das dem Zylinder 2 zugeführt
bzw. von diesem abgeführt wird, gesteuert wird.
Der herkömmliche Geschwindigkeitssteuerschaltkreis 1 für den
Zylinder 2 weist jedoch folgenden Nachteil auf: Jedes Mal,
wenn die Betriebsgeschwindigkeit des Zylinders 2 aufgrund
einer Änderung des Zufuhrdruckes der Druckfluidzufuhrquelle
3 oder dgl. geändert wird, muß die Bedienungsperson den
Abstand (Drosselung) zwischen dem Ventilstab und dem Sitz
abschnitt einstellen, indem der Knopf beider Geschwindigkeits
steuerungen 6a, 6b manuell in der festgelegten Richtung
gedreht wird. Der herkömmliche Geschwindigkeitssteuerschalt
kreis 1 ist nicht so aufgebaut, dass die Betriebsgeschwindig
keit des Zylinders 2 automatisch gesteuert wird.
Wird bspw. die Betriebsgeschwindigkeit des Zylinders 2 während
eines Wartungsvorgangs eingestellt, stellt die Bedienungs
person die Drosselung einer großen Anzahl von Geschwindig
keitssteuerungen individuell manuell ein oder nach. Somit ist
die herkömmliche Technik kompliziert und erschwert die
Durchführung von Wartungsoperationen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung für Zylinder vor
zuschlagen, die die automatische Steuerung der Betriebs
geschwindigkeit des Zylinders ermöglicht.
Diese Aufgabe wird im wesentlichen mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst. Es wird eine Geschwindigkeitssteuerungs
vorrichtung für Zylinder vorgeschlagen, die die Wartungs
vorgänge vereinfacht und eine gemeinsame Einstellung der
Drosselung einer großen Anzahl von Geschwindigkeitssteuerungen
mit Hilfe einer Fernsteuerung ermöglicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von
Unteransprüchen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle
beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für
sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der
Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in einzelnen
Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Schaltkreisdiagramm einer Ge
schwindigkeitssteuervorrichtung für Zylinder gemäß
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Geschwindigkeits
steuerung zur Verwendung in einer Vorrichtung gemäß
Fig. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt entlang der Linie III-III in
Fig. 2,
Fig. 4 einen Längsschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig.
3,
Fig. 5 ein Blockdiagramm, das den Betrieb der Geschwindig
keitssteuerungsvorrichtung für Zylinder gemäß Fig.
1 erläutert,
Fig. 6 die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit und dem
Hub, die erreicht wird, wenn die Verschiebungs
geschwindigkeit des Kolbens des Zylinders so
gesteuert wird, das sie konstant ist,
Fig. 7 die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit und dem
Hub, die erreicht wird, wenn die Verschiebungs
geschwindigkeit des Zylinderkolbens in Echtzeit
gesteuert wird,
Fig. 8 die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit und dem
Hub, die erreicht wird, wenn die Verschiebungs
geschwindigkeit des Zylinderkolbens in mehreren
Stufen gesteuert wird,
Fig. 9 ein Flussdiagramm eines Falles, bei dem von der
Steuerung ein Alarmsignal ausgegeben wird,
Fig. 10 einen Längsschnitt durch eine Geschwindigkeits
steuerung gemäß einer modifizierten Ausführungs
form,
Fig. 11 einen Teilschnitt, der einen an einer Membran der
Geschwindigkeitssteuerung gemäß Fig. 10 befestigten
Vorsprung darstellt,
Fig. 12 zeigt einen Längsschnitt durch eine Geschwindig
keitssteuerung gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung und
Fig. 13 eine Anordnung eines Geschwindigkeitssteuerungs
schaltkreises gemäß dem Stand der Technik.
Mit Bezug auf Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine
Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung für Zylinder gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die gleichen
Grundelemente wie bei der Geschwindigkeitssteuerungsvor
richtung 1 gemäß dem Stand der Technik, wie er in Fig. 13
dargestellt ist, werden mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet, so dass auf ihre erneute detaillierte Beschreibung
verzichtet werden kann.
Die Geschwindigkeitssteuerungsvorrichtung 10 für Zylinder
weist den Zylinder 2, eine erste Geschwindigkeitssteuerung 11a
und eine zweite Geschwindigkeitssteuerung 11b, die aus
identischen Grundelementen aufgebaut und an einem Paar von
Anschlussöffnungen 4a, 4b des Zylinders 2 angebracht sind, ein
Umschaltventil 13, das zwischen einer Druckfluidzufuhrquelle
3 und den ersten und zweiten Geschwindigkeitssteuerungen 11a,
11b angeordnet ist, eine Steuerung 15, die elektrisch an die
erste Geschwindigkeitssteuerung 11a, die zweite Geschwindig
keitssteuerung 11b und das Umschaltventil 13 angeschlossen
ist, um Steuersignale an die erste Geschwindigkeitssteuerung
11a, die zweite Geschwindigkeitssteuerung 11b und das
Umschaltventil 13 abzugeben, und einen Sensor 19 zum Fest
stellen der Verschiebungsmenge eines in dem Zylinder 2
aufgenommenen Kolbens 7 auf, um ein erhaltenes Feststellsignal
an die Steuerung 15 zu liefern.
Der Sensor 19 besteht bspw. aus einem Potentiometer oder einem
Linearencoder, und das Signal wird als analoges oder digitales
Feststellsignal an die Steuerung 15 übertragen.
Die erste Geschwindigkeitssteuerung 11a (zweite Geschwindig
keitssteuerung 11b) weist einen im wesentlichen rechteckigen
parallelepipedförmigen Grundkörper 16 mit einer ersten
Druckfluideinlass/Auslassöffnung 12 und einer zweiten
Druckfluideinlass/Auslassöffnung 14 (vgl. Fig. 4) und einen
solenoidbetätigten Ventilabschnitt 22 mit einem Paar von einem
ersten solenoidbetätigten Ventil 18 und einem zweiten
solenoidbetätigten Ventil 20 auf, die an einer Seitenfläche
des Grundkörpers 16 übereinander angeordnet sind, wobei sie
voneinander um einen festgelegten Abstand beabstandet sind
(vgl. Fig. 3). In der nachfolgenden Beschreibung wird die
Vorrichtung auf der Basis der ersten Geschwindigkeitssteuerung
11a erläutert, während die nähere Beschreibung der zweiten
Geschwindigkeitssteuerung 11b weggelassen wird, da die erste
Geschwindigkeitssteuerung 11a auf die gleiche Weise wie die
zweite Geschwindigkeitssteuerung 11b aufgebaut ist.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, weist die erste Geschwindig
keitssteuerung 11a (zweite Geschwindigkeitssteuerung 11b)
einen Drosselabschnitt 24 auf, der in einem im wesentlichen
mittigen Abschnitt des Grundkörpers 16 angeordnet ist, um die
Durchflussrate des von der zweiten Druckfluid
einlass/Auslassöffnung 14 zu der ersten Druckfluideinlass-
/Auslassöffnung 12 fließenden unter Druck stehenden Fluids zu
steuern, einen Drosselungssteuerabschnitt 28 zur Steuerung der
Drosselung an dem Drosselabschnitt 24 entsprechend der
Antriebswirkung des ersten solenoidbetätigten Ventils 18 oder
des zweiten solenoidbetätigten Ventils 20, die auf der Basis
des von der Steuerung 15 aus gegebenen Steuersignals betätigt
werden, und ein Abdeckelement 30, das an der oberen Fläche des
Grundkörpers 16 vorgesehen und einstückig mit dem Grundkörper
16 gekoppelt ist. Das erste solenoidbetätigte Ventil 18 ist
auf die gleiche Weise aufgebaut wie das zweite solenoid
betätigte Ventil 20. Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist,
weist jedes der ersten und zweiten solenoidbetätigten Ventile
18, 20 ein Gehäuse 32 mit rechteckigem Querschnitt, einen
Spulenabschnitt 34, der in dem Gehäuse 32 angeordnet ist und
eine gewundene Spule mit einer Vielzahl von Windungen umfasst,
einem beweglichen Eisenkern 36, der von dem Spulenabschnitt
34 umgeben wird und in Richtung des Pfeiles Y verschieblich
vorgesehen ist, sowie Leitungsdrähte 38 zur elektrischen
Verbindung einer nicht dargestellten Stromquelle mit dem
Spulenabschnitt 34 auf.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist ein Federelement 42 über
ein Kupplungselement 40 an dem beweglichen Eisenkern 36
angebracht. Die Rückstellkraft des Federelements 42 bewirkt,
dass der bewegliche Eisenkern 36 immer in Richtung des Pfeiles
Y2 vorgespannt ist. Ein Kugelelement 46, das in Punkt-zu-
Punkt-Kontakt mit dem ersten Ende einer später zu beschreiben
den Zahnstange 44 steht, ist an dem ersten Ende des be
weglichen Eisenkerns 36 befestigt. Das Bezugszeichen 48
bezeichnet ein an dem zweiten Ende der Zahnstange 44 be
festigtes Federelement.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist der Drosselungssteuer
abschnitt 28 symmetrisch angeordnet, wobei der Drossel
abschnitt 24 in der Mitte angeordnet ist. Der Drosselungs
steuerabschnitt 28 weist einen ersten Steuermechanismus 50a
und einen zweiten Steuermechanismus 50b auf, die jeweils aus
identischen Grundelementen aufgebaut sind. Der erste Steuer
mechanismus 50a dient dazu, einen Ventilstopfen 52 in einer
Richtung (Richtung des Pfeiles X2) zu verschieben, um ihn, wie
später beschrieben wird, einem Sitzabschnitt 54 anzunähern.
Andererseits dient der zweite Steuermechanismus 50b dazu, den
Ventilstopfen 52 in einer Richtung (Richtung des Pfeiles X1)
zu verschieben, um ihn von den Sitzabschnitt 54 abzuheben. Bei
der nachfolgenden Erläuterung werden die gleichen Grund
elemente des ersten Steuermechanismus 50a und des zweiten
Steuermechanismus 50b durch die gleichen Bezugszeichen
bezeichnet.
Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, weist der erste
Steuermechanismus 50a (zweiter Steuermechanismus 50b) eine im
wesentlichen säulenförmige Gestalt auf und umfasst die
Zahnstange 44, die über das Kugelelement 45 an dem beweglichen
Eisenkern 36 des ersten solenoidbetätigten Ventils 18
anliegt, ein Ritzel (Zahnrad) 56, das mit Zähnen der Zahn
stange 44 kämmt, um die gradlinige Bewegung der Zahnstange 44
in eine Drehbewegung umzusetzen, und eine Welle 58, die mit
dem Ritzel 56 derart gekoppelt ist, dass sie sich gemeinsam
mit dem Ritzel 56 dreht. Die Zahnstange 44 ist entlang einer
Öffnung 60 mit kreisförmigem Querschnitt gleitend angeordnet,
die sich relativ zu dem Grundkörper 16 in im wesentlichen
horizontaler Richtung erstreckt. Die Zähne, die eine festge
legte Ganghöhe haben, sind an der äußeren Umfangsfläche der
Zahnstange 44 ausgebildet. Zähne für den Eingriff mit den
Zähnen der Zahnstange 44 sind an der äußeren Umfangsfläche des
Ritzels 56 ausgebildet.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, sind eine Ein-Weg-Kupplung (in
eine Richtung wirkende Kupplung) 62, die dazu dient, die
Rotationskraft nur zu übertragen, wenn die Welle 58 in einer
festgelegten ersten Richtung gedreht wird, und ein Antriebs
zahnrad 66, das einen Kämmabschnitt 64 aufweist, der ein
stückig an einem Stufenabschnitt an der oberen Seite der
äußeren Umfangsfläche ausgebildet ist, koaxial mit dem Ritzel
56 an die Welle 58 gekoppelt. Bei dieser Ausführungsform wird
die Rotationskraft der Welle 58 nur dann über die Ein-Weg-
Kupplung 62 zu dem Antriebszahnrad 66 übertragen, wenn das
Ritzel 56 und die Welle 58 gemeinsam in der festgelegten
ersten Richtung gedreht werden. Andererseits wird die
Rotationskraft der Welle 58 nicht auf das Antriebszahnrad 66
übertragen, wenn das Ritzel 56 und die Welle 58 in einer von
der obengenannten Richtung abweichenden Richtung gedreht
werden.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist ein Abtriebszahnrad 58, das
an seiner äußeren Umfangsfläche Zähne zum Eingriff mit dem
Kämmabschnitt 64 des Antriebszahnrads 66 aufweist, an einem
im wesentlichen mittigen Abschnitt des Grundkörpers 16
angeordnet. Ein Wellenabschnitt 70, der drehbar in einer
Öffnung des Abdeckelementes 30 gehalten ist, ist einstückig
an den oberen Oberflächenbereich des Abtriebzahnrads 68
gekoppelt. Ein Schraubenelement 72, das mit einem Gewinde an
seiner äußeren Umfangsfläche versehen ist, ist einstückig mit
dem Bodenoberflächenbereich des Abtriebszahnrads 68 gekoppelt.
Das Schraubenelement 72 ist so vorgesehen, dass es mit einer
in einer Öffnung eines ringförmigen Lagerelements 74 ausge
bildeten Gewindeöffnung in Eingriff steht. Das Lagerelement
74 wird, wie später beschrieben wird, über einen Stufen
abschnitt eines zylindrischen Elements 76 gehalten und an
einem Lösen mit Hilfe eines Ringelements 78 gehindert, das an
der oberen Fläche des zylindrischen Elements 76 angebracht
ist. Das Abtriebszahnrad 68, der Wellenabschnitt 70 und das
Schraubenelement 72 dienen als Verschiebungselemente, die sich
gemeinsam verschieben.
Bei dieser Ausführungsform werden der Wellenabschnitt 70 und
das Schraubenelement 72 gemeinsam mit dem Abtriebszahnrad 68
gedreht, wenn das Abtriebszahnrad 68 um die festgelegte
Strecke gedreht wird. Daher ist das Abtriebszahnrad 68 so
vorgesehen, dass es gemäß der Zunahme oder Abnahme der
Einschraubtiefe des Schraubenelements 72 relativ zu der
Gewindeöffnung des Lagerelements 74 in vertikaler Richtung
(Richtung des Pfeiles X) verschoben wird. Ein Kugelelement 80,
das in Punkt-zu-Punkt-Kontakt mit dem Ventilstopfen 52 steht,
ist an dem ersten Ende des Schraubenelements 72 befestigt.
Wie in den Fig. 2 und 4 dargestellt ist, weist der Drossel
abschnitt 24 das mit Hilfe eines Stufenabschnitts in einer
Aussparung 82 des Grundkörpers 16 befestigte zylindrische
Element 76, den entlang einer in dem zylindrischen Element 76
ausgebildeten Durchgangsöffnung 84 verschieblichen Ventil
stopfen 52, ein Federelement 86, dessen erstes Ende an einem
ringförmigen Stufenabschnitt in der Durchgangsöffnung 84
befestigt ist und dessen zweites Ende an einem ringförmigen
Vorsprung des Ventilstopfens 52 befestigt ist, und ein
Kontrollventil 88 auf, das an einer ringförmigen Nut an
gebracht ist, die in der äußeren Umfangsfläche des zylin
drischen Elements 76 ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungs
form ist der Ventilstopfen 52 immer in einem Zustand, in dem
er entsprechend der Rückstellkraft des Federelementes 86 nach
oben (in Richtung des Pfeiles X1) vorgespannt ist. Die
Bezugszeichen 90a, 90b bezeichnen Dichtungselemente, die an
dem zylindrischen Element 76 bzw. dem Ventilstopfen 52
angebracht sind.
Wie in Fig. 4 dargestellt ist, weist das zylindrische Element
76 eine erste Öffnung 92 auf, die senkrecht zu der Achse der
Durchgangsöffnung 84 ausgebildet ist und als Durchgang zur
Herstellung einer Verbindung zwischen der ersten Druckfluid
einlass-/Auslassanschlussöffnung 12 und der Durchgangsöffnung
84 dient, und eine zweite Öffnung 94, die als Durchgang zur
Herstellung einer Verbindung zwischen der zweiten Druckfluid
einlass-/Auslassanschlussöffnung 14 und der Durchgangsöffnung
84 dient.
Das erste Ende des Ventilstopfens 52 weist einen konischen
Querschnitt auf. Wenn das erste Ende des Ventilstopfens 52 auf
dem Sitzabschnitt 54, der an der inneren Wandfläche des
zylindrischen Elements 76 ausgebildet ist, aufsetzt, wird die
Durchgangsöffnung 84 geschlossen. Das zweite Ende des
Ventilstopfens 52 ist dazu vorgesehen, über das Kugelelement
80 in Punkt-zu-Punkt-Kontakt gegen das Schraubenelement 72 des
Abtriebszahnrads 68 anzuliegen.
Wenn der Ventilstopfen 52 gemeinsam mit dem Abtriebszahnrad
68 entsprechend der Drehwirkung des Antriebszahnrads 68
entgegen der Rückstellkraft des Federelements 68 nach unten
verschoben wird, wird daher der Abstand zwischen dem
Sitzabschnitt 54 und dem ersten Ende des Ventilstopfens 52,
das einen konischen Querschnitt mit allmählich abnehmendem
Durchmesser aufweist, verringert. Dementsprechend wird das
erste Ende des Ventilstopfens 52 auf dem Sitzabschnitt 54
aufgesetzt, so dass die Durchgangsöffnung 84 geschlossen wird.
Andererseits wird, wenn der Ventilstopfen 52 entsprechend der
Rückstellkraft des Federelements 86 gemeinsam mit dem
Abtriebszahnrad 68 nach oben verschoben wird, der Abstand
zwischen dem Sitzabschnitt 54 und dem ersten Ende des
Ventilstopfens 52 vergrößert.
Das Kontrollventil 88 besteht bspw. aus einem flexiblen
Material, wie Gummi. Das Kontrollventil 88 weist einen
Lippenabschnitt 96 auf, der in Kontakt mit der inneren
Wandfläche der Aussparung 82 des Grundkörpers 16 steht, um ein
Fließen des unter Druck stehenden Fluids von dem zweiten
Druckfluideinlass-/Auslassanschluss 14 zu dem ersten Druck
fluideinlass-/Auslassanschluss 12 zu verhindern.
Die Geschwindigkeitssteuervorrichtung 10 für Zylinder gemäß
der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im
wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend
werden ihr Betrieb, ihre Funktion und Wirkungsweise erläutert.
Zunächst wird eine Beschreibung eines Falles gegeben, bei dem
die Steuerung so durchgeführt wird, dass der Kolben 7 des
Zylinders 2 mit konstanter Verschiebungsgeschwindigkeit
verschoben wird.
Das unter Druck stehende Fluid (Druckluft), das von der
Druckfluidzufuhrquelle 3 zugeführt wird, tritt durch das
Wechselventil 18 und wird über den ersten Druckfluideinlass-
/Auslassanschluss 12 der ersten Geschwindigkeitssteuerung 11a
in die Aussparung 82 des Grundkörpers 16 eingeführt. Das in
die Aussparung 82 eingeführte Druckfluid wirkt auf den
Lippenabschnitt 96 des Kontrollventils 88, um ihn von der
inneren Wandfläche der Aussparung 82 abzuheben und nach innen
zu biegen. Das Druckfluid tritt durch die Lücke zwischen dem
Lippenabschnitt 96 und der inneren Wandfläche und wird aus dem
zweiten Druckfluideinlass-/Auslassanschluss 14, der mit der
Aussparung 82 in Verbindung steht, abgelassen. Außerdem tritt
das Druckfluid durch die Öffnung 4a und wird der ersten
Zylinderkammer 99a des Zylinders 2 zugeführt. Der Kolben 7
wird entsprechend der Wirkung des der ersten Zylinderkammer
99a zugeführten Druckfluids in Richtung des Pfeiles B
verschoben.
Der Verschiebungsweg des Kolbens 7 wird über den Sensor 19
festgestellt, und das Feststellsignal wird an die Steuerung
15 übertragen. Die Steuerung 15 vergleicht die ursprünglich
eingestellte Verschiebungsgeschwindigkeit mit der auf der
Basis des Feststellsignals errechneten Verschiebungsgeschwin
digkeit. Die Steuerung 15 liefert ein Steuersignal, um die
Drosselung der ersten Geschwindigkeitssteuerung 11a und/oder
der zweiten Geschwindigkeitssteuerung 11 b zu erhöhen oder zu
verringern, wie später beschrieben wird. Somit wird über eine
Rückmeldungssteuerung (Feedback) gewährleistet, dass die
Verschiebungsgeschwindigkeit des Kolbens 7 innerhalb eines
zuvor festgelegten gewünschten Rahmens der Verschiebungs
geschwindigkeit liegt.
Während dieses Prozesses wird das Druckfluid in der zweiten
Zylinderkammer 99a gedrosselt, um mit Hilfe der zweiten
Geschwindigkeitssteuerung 11b eine festgelegte Durchflussrate
zu erreichen, und wird dann über das Umschaltventil 13 nach
außen abgegeben. Dies bedeutet, dass das Druckfluid, das in
die zweite Druckfluideinlass-/Auslassöffnung 14 der zweiten
Geschwindigkeitssteuerung 11b eingeführt wird, den Lippen
abschnitt 96 des Kontrollventils 88 zu der inneren Wandfläche
hin drückt. Somit wird ein Fließen des Druckfluids entlang der
Aussparung 82 verhindert. Das Druckfluid wird über die zweite
Öffnung 94, die Durchgangsöffnung 84, die erste Öffnung 92 und
die erste Druckfluideinlass-/Auslassöffnung 12, die in
Verbindung miteinander stehen, dem Umschaltventil 13 zu
geführt. Während dieses Prozesses wird das Druckfluid, das
entlang der Durchgangsöffnung 84 von der zweiten Öffnung 94
fließt, gedrosselt, um in Abhängigkeit von dem Abstand
zwischen dem ersten Ende des Ventilstopfens 52 und dem
Sitzabschnitt 54 eine festgelegte Durchflussrate zu erreichen.
Es wird angenommen, dass die Drosselmenge als festgelegte
Drosselmenge zuvor eingestellt wurde.
Anschließend wird, nachdem der Kolben 7 an der Verschiebungs
endposition angekommen ist, die Ventilposition entsprechend
dem Umschaltsignal, das von der Steuerung 15 an das Um
schaltventil 13 abgegeben werden wird, umgeschaltet. Das von
der Druckfluidzufuhrquelle 3 zugeführte unter Druck stehende
Fluid tritt durch das Wechselventil 13, die zweite Ge
schwindigkeitssteuerung 11b und die Öffnung 4b hindurch und
wird der zweiten Zylinderkammer 99b des Zylinders 2 zugeführt.
Der Kolben 7 wird entsprechend der Wirkung des Druckfluids in
der der oben angegebenen Richtung entgegengesetzten Richtung
(Richtung des Pfeiles A) verschoben. Während dieses Prozesses
wird das unter Druck stehende Fluid in der ersten Zylinderkam
mer 99a gedrosselt, um mit Hilfe der ersten Geschwindigkeits
steuerung 11a eine festgelegte Durchflussrate zu erreichen,
und wird dann über das Wechselventil 13 nach außen abgegeben.
Nachfolgend wird ein Fall erläutert, bei dem die Verschie
bungsgeschwindigkeit des Kolbens 7 des Zylinders 2 konstant
gesteuert wird, indem die Drosselung verstärkt oder verringert
wird, indem das Steuersignal zu der ersten Geschwindigkeits
steuerung 11a und/oder der zweiten Geschwindigkeitssteue
rung 11b übertragen wird, wenn die Messsteuerung wie oben
beschrieben durch die ersten und zweiten Geschwindigkeits
steuerungen 11a, 11b durchgeführt wird.
Es wird lediglich eine Erläuterung für die Steuerung der
Drosselmenge der ersten Geschwindigkeitssteuerung 11a gegeben,
während auf eine Erläuterung der zweiten Geschwindigkeits
steuerung 11b verzichtet wird, da die ersten und zweiten
Geschwindigkeitssteuerungen 11a, 11b auf die gleiche Weise
aufgebaut sind.
Zunächst wird ein Fall erläutert, bei dem die Drosselung der
ersten Geschwindigkeitssteuerung 11a verstärkt wird. Ein ON-
Signal und ein OFF-Signal werden von der Steuerung 15 zu dem
ersten solenoidbetätigten Ventil 18 übertragen. Das ON-Signal
und das OFF-Signal können entweder ein einzelnes Steuersignal
oder eine Vielzahl von kontinuierlichen Steuersignalen sein.
Der bewegliche Eisenkern 36 bewegt sich auf der Basis des ON-
Signals und des OFF-Signals um minimale Entfernungen hin und
her. Die geradlinige hin- und hergehende Bewegung des
beweglichen Eisenkerns 36 wird auf die Zahnstange 44 über
tragen, die den ersten Steuermechanismus 50a bildet. Das
Ritzel 56, das mit der Zahnstange 44 in Eingriff steht,
vollführt entsprechend der hin- und hergehenden Bewegung der
Zahnstange 44 eine Drehbewegung um einen festgelegten Winkel
sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung.
Bei dieser Ausführungsform wird lediglich die Drehbewegung in
einer Richtung, entweder der Vorwärtsrichtung oder der
Rückwärtsrichtung, mit Hilfe der Ein-Weg-Kupplung 62 auf das
Antriebszahnrad 66 übertragen. Die Drehbewegung des Antriebs
zahnrades 66 wird über den Eingriffsabschnitt 64 auf das
Abtriebszahnrad 68 übertragen und das Abtriebszahnrad 68 wird
in der festgelegten Richtung gedreht. Die Drehbewegung des
Abtriebszahnrads 68 wird entsprechend der Eingriffsverbindung
des Schraubenelements 72 und der Gewindeöffnung des Lager
elements 74 in eine geradlinige Bewegung umgesetzt. Somit wird
das Abtriebszahnrad 68 nach unten verschoben (in Richtung des
Pfeiles X2).
Somit wird der Ventilstopfen 52 entgegen der Rückstellkraft
des Federelements 86 mit Hilfe des Schraubenelements 72, das
einstückig mit dem Abtriebszahnrad 68 verschoben wird, nach
unten verschoben, um den Abstand zwischen dem ersten Ende des
Ventilstopfens 52 und dem Sitzabschnitt 54 zu verringern. Als
Folge hiervon wird das Druckfluid, das durch die Durchgangs
öffnung 84 zugeführt wird, gedrosselt, so dass sich die
Durchflussrate durch die Lücke zwischen dem ersten Ende des
Ventilstopfens 52 und dem Sitzabschnitt 54 verringert. Somit
wird die Drosselung verstärkt.
Wenn das Abtriebszahnrad 68 entsprechend der von dem ersten
Steuermechanismus 50a übertragenen Drehbewegung in der
festgelegten Richtung gedreht wird, bewegt sich das Antriebs
zahnrad 66, das den zweiten Steuermechanismus 50b bildet,
entsprechend der Wirkung der Ein-Weg-Kupplung 62 im Leerlauf.
Somit wird die Drehbewegung nicht von dem ersten Steuermecha
nismus 50a auf den zweiten Steuermechanismus 50b übertragen.
Nachfolgend wird die Erläuterung eines Falles gegeben, bei dem
die Drosselung der ersten Geschwindigkeitssteuerung 11a
verringert wird. Zunächst werden ein ON-Signal und ein OFF-
Signal von der Steuerung 15 zu dem zweiten solenoidbetätigten
Ventil 20 übertragen. Das ON-Signal und das OFF-Signal können
entweder ein einzelnes Steuersignal oder eine Vielzahl von
Steuersignalen sein.
Der bewegliche Eisenkern 36 vollzieht auf der Basis des ON-
Signals und des OFF-Signals eine hin- und hergehende Bewegung
um geringfügige Strecken. Die geradlinige hin- und hergehende
Bewegung des beweglichen Eisenkerns 36 wird auf die Zahn
stange 44 übertragen, die den zweiten Steuermechanismus 50b
bildet. Das Ritzel 56, das mit der Zahnstange 44 in Eingriff
steht, vollzieht auf der Basis der hin- und hergehenden
Bewegung der Zahnstange 44 eine Drehbewegung um einen
festgelegten Winkel in Vorwärts- bzw. Rückwärtsrichtung.
Bei dieser Ausführungsform wird lediglich die Drehbewegung in
einer Richtung, entweder der Vorwärtsrichtung oder der
Rückwärtsrichtung, entsprechend der Wirkung der Ein-Weg-
Kupplung 62 auf das Antriebszahnrad 66 übertragen. Die
Drehbewegung des Antriebszahnrades 66 wird über den Eingriffs
abschnitt 64 auf das Abtriebszahnrad 68 übertragen, und das
Abtriebszahnrad 68 wird in der der oben beschriebenen
festgelegten Richtung entgegensetzten Richtung gedreht. Die
Drehbewegung des Abtriebszahnrads 68 wird entsprechend des
Eingriffs des Schraubenelements 72 in die Schrauböffnung des
Lagerelements 64 in eine geradlinige Bewegung umgesetzt. Somit
wird das Abtriebszahnrad 68 nach oben verschoben (in Richtung
des Pfeiles X1).
Somit wird der Ventilstopfen 52 entsprechend der Rückstell
kraft des Federelements 86 mit Hilfe des Schraubelements 72,
das einstückig mit dem Abtriebszahnrad 68 verschoben wird,
nach oben verschoben, um den Abstand zwischen dem ersten Ende
des Ventilstopfens 52 und dem Sitzabschnitt 54 zu vergrößern.
Als Folge hiervon wird die Durchflussrate des Druckfluids, das
über die Durchgangsöffnung 84 zugeführt wird und durch die
Lücke zwischen dem ersten Ende des Ventilstopfens 52 und den
Sitzabschnitt 54 fließt, erhöht. Somit wird die Drosselung
verringert.
Wenn das Abtriebszahnrad 68 entsprechend der von dem zweiten
Steuermechanismus 50b übertragenen Drehbewegung gedreht wird,
bewegt sich das Antriebszahnrad 66, das den ersten Steuer
mechanismus 50a bildet, aufgrund der Wirkung der Ein-Weg-
Kupplung 62 im Leerlauf. Somit wird die Drehbewegung nicht von
dem zweiten Steuermechanismus 50b auf den ersten Steuermecha
nismus 50a übertragen.
Die Drosselung der zweiten Geschwindigkeitssteuerung 11b wird
auf die gleiche Weise verstärkt oder verringert wie bei der
ersten Geschwindigkeitssteuerung 11a.
Wie oben beschrieben wurde, wird das von der Steuerung 15
ausgegebene Steuersignal dazu verwendet, das erste solenoid
betätigte Ventil 18 oder das zweite solenoidbetätigte
Ventil 20 der ersten Geschwindigkeitssteuerung 11a und/oder
der zweiten Geschwindigkeitssteuerung 11b zu betätigen oder
abzuschalten, so dass der Abstand zwischen dem Ventil
stopfen 52 und den Sitzabschnitt 54 mit Hilfe des ersten
Steuermechanismus 50a oder des zweiten Steuermechanismus 50b,
die von dem ersten solenoidbetätigten Ventil 18 oder dem
zweiten solenoidbetätigten Ventil 20 angetrieben werden,
bequem vergrößert oder verringert werden kann.
Die Drosselung der ersten Geschwindigkeitssteuerung 11a und/
oder der zweiten Geschwindigkeitssteuerung 11b wird auf der
Basis des von dem Sensor 19 in die Steuerung 15 eingegebenen
Feststellsignals eingestellt. D.h., dass die Steuerung 15 die
tatsächliche Verschiebungsgeschwindigkeit des Kolbens 7, die
auf der Basis des Feststellsignals des Sensors 19 berechnet
wird, mit der ursprünglich eingestellten Verschiebungs
geschwindigkeit des Kolbens 7 vergleicht. Außerdem überträgt
die Steuerung 17 das Steuersignal zu der ersten Geschwindig
keitssteuerung 11a und/oder der zweiten Geschwindigkeits
steuerung 11b, um die Drosselung so zu steuern, dass die
tatsächliche Verschiebungsgeschwindigkeit des Kolbens 7
innerhalb des ursprünglich eingestellten erlaubten Bereiches
liegt. Als Folge hiervon wird, wie in Fig. 6 dargestellt ist,
die Steuerung so ausgeführt, dass die Verschiebungsgeschwin
digkeit des Kolbens 7 des Zylinders 2 konstant ist.
Wie in Fig. 5 dargestellt ist, wird die Drosselung der ersten
Geschwindigkeitssteuerung 11a und/oder der zweiten Ge
schwindigkeitssteuerung 11b auf der Basis des von der
Steuerung 15 übertragenen Steuersignals geändert, um eine
Feedback-Steuerung der Verschiebungsgeschwindigkeit des
Kolbens 7 zu erreichen. Somit wird die Verschiebungsgeschwin
digkeit des Kolbens 7 automatisch auf eine gewünschte
Geschwindigkeit eingestellt. Dadurch kann die Wartung
vereinfacht werden. Außerdem kann die Drosselung einer
Vielzahl von mit der Steuerung 15 verbundenen Geschwindig
keitssteuerungen mit Hilfe einer Fernsteuerung gemeinsam
eingestellt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuerung der
Verschiebungsgeschwindigkeit des Kolbens 7 des Zylinders 2
nicht auf eine Konstantgeschwindigkeitssteuerung, wie sie in
Fig. 6 dargestellt ist, beschränkt. Alternativ kann die
Geschwindigkeitssteuerung auch in Echtzeit durchgeführt
werden, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Außerdem ist es, wie
in Fig. 8 dargestellt, möglich, die Verschiebungsgeschwindig
keit des Kolbens 7 in vielen Stufen zu steuern, indem zwei
Sensoren einschließlich eines nicht dargestellten ersten
Sensors, der an einer Endseite des Zylinders 2 angeordnet ist,
und eines nicht dargestellten zweiten Sensors, der an der
anderen Seite des Zylinders 2 angeordnet ist, verwendet
werden. Im Falle der oben angesprochenen Mehrstufensteuerung
versteht es sich, dass die Feedback-Steuerung auf der Basis
von Feststellsignalen durchgeführt wird, die von dem ersten
Sensor bzw. dem zweiten Sensor ausgegeben werden. Hierbei
haben sowohl die erste als auch die zweite Geschwindigkeits
steuerung 11a, 11b eine Selbsthaltefunktion, wobei der
Ventilstopfen 52 an der festgelegten Position gehalten wird,
wenn kein Strom auf das erste solenoidbetätigte Ventil 18 oder
das zweite solenoidbetätigte Ventil 20 gegeben wird.
Das ON-Signal und das OFF-Signal, die an das erste solenoid
betätigte Ventil 18 oder das zweite solenoidbetätigte
Ventil 20 gegeben werden, können dazu verwendet werden, die
Drosselung einzustellen oder anzupassen. Es ist nicht
notwendig, beispielsweise einen Verstärker für die Antriebs
operation zu verwenden. Dadurch können die Herstellkosten
reduziert werden.
Mit Bezug auf das in Fig. 9 dargestellte Flussdiagramm wird
nun ein Fall erläutert, bei dem die tatsächliche Verschie
bungsgeschwindigkeit des Kolbens 7, die auf der Basis des
Feststellsignals des Sensors 19 errechnet wird, mit der
ursprünglich eingestellten Verschiebungsgeschwindigkeit des
Kolbens 7 verglichen wird, wobei von der Steuerung 15 ein
Alarmsignal ausgegeben wird, wenn die tatsächliche Ver
schiebungsgeschwindigkeit des Kolbens 7 nicht innerhalb des
ursprünglich eingestellten erlaubten Bereiches liegt.
Zunächst wird das Druckfluid entsprechend der Betätigungs
wirkung der Druckfluidzufuhrquelle 3 dem Zylinder 2 zugeführt
(Schritt S1). Der Kolben 7 des Zylinders 2 beginnt seine
Verschiebung in der festgelegten Richtung entsprechend der
Wirkung des zugeführten Druckfluids (Schritt S2). Die
Steuerung 15 bestätigt auf der Basis des von dem Sensor 19
ausgegebenen Feststellsignals, ob der Kolben 7 seine Ver
schiebung begonnen hat oder nicht (Schritt S3). Beginnt der
Kolben 7 die Verschiebung nicht, gibt die Steuerung 15 ein
Alarmsignal an eine weitere nicht dargestellte Vorrichtung aus
(Schritt S4). Die Bedienungsperson kann die Tatsache, dass der
Zylinder 2 nicht in Betrieb ist beispielsweise mit Hilfe eines
Alarmtones oder eines ausgegebenen Lichtes einer LED, die
Licht auf der Basis des Alarmsignals aussendet, erkennen.
Nachdem der Zylinder 2 betätigt worden ist, berechnet die
Steuerung 15 die Verschiebungsgeschwindigkeit des Kolbens 7
auf der Basis des durch den Sensor 19 festgestellten Ver
schiebungsweges des Kolbens 7, um zu beurteilen, ob die
Verschiebungsgeschwindigkeit innerhalb des ursprünglich
eingestellten erlaubten Bereiches der Verschiebungsgeschwin
digkeit des Kolbens 7 liegt oder nicht (Schritte S5, S6).
Liegt die Verschiebungsgeschwindigkeit des Kolbens 7 nicht
innerhalb des erlaubten Bereiches, gibt die Steuerung 15 das
Steuerungssignal an die erste Geschwindigkeitssteuerung 11a
und/oder die zweite Geschwindigkeitssteuerung 11b, um die
Drosselung der ersten Geschwindigkeitssteuerung 11a und/oder
der zweiten Geschwindigkeitssteuerung 11b einzustellen, so
dass die Verschiebungsgeschwindigkeit des Kolbens 7 wieder
innerhalb des erlaubten Bereiches liegt (Schritt S7).
Liegt die Verschiebungsgeschwindigkeit des Kolbens 7 innerhalb
des erlaubten Bereiches, erkennt die Steuerung 15 die
Tatsache, dass der Kolben 7 an der Verschiebungsendposition
ankommt, auf der Basis des von dem Sensor 19 festgestellten
Feststellsignals (Schritt S8). Außerdem beurteilt die
Steuerung 15, ob die tatsächliche Verschiebungszeit, die von
dem Start des Kolbens 7 bis zu seiner Ankunft an der Ver
schiebungsendposition erforderlich ist, innerhalb des zuvor
eingestellten erlaubten Bereiches der Verschiebungszeit liegt
oder nicht (Schritt S9).
Liegt die tatsächliche Verschiebungszeit des Kolbens 7 nicht
innerhalb des zuvor eingestellten Bereiches der Verschiebungs
zeit, mit anderen Worten, wenn der Kolben 7 an der Ver
schiebungsendposition früher ankommt als bei der zuvor
eingestellten Verschiebungszeit oder wenn der Kolben 7 an der
Verschiebungsendposition später ankommt als bei der vor
eingestellten Verschiebungszeit, gibt die Steuerung 15 das
Alarmsignal aus (Schritt S10).
Andererseits gibt die Steuerung 15 ein Operation-durchgeführt-
Signal aus (Schritt S11), wenn die tatsächliche Verschiebungs
zeit des Kolbens 7 innerhalb des zuvor eingestellten erlaubten
Bereiches der Verschiebungszeit liegt.
Wie oben beschrieben kann die Bedienungsperson auf der Basis
des von der Steuerung 15 ausgegebenen Alarmsignals bequem
erkennen, ob die Verschiebungsgeschwindigkeit des Kolbens 7
des Zylinders 2 normal gesteuert wird oder nicht.
Nachfolgend zeigt Fig. 10 eine Geschwindigkeitssteuerung 100
gemäß einer modifizierten Ausführungsform, bei der die
Anordnung des Drosselbereichs sich von der oben beschriebenen
unterscheidet.
Die Geschwindigkeitssteuerung 100 weist einen Grundkörper 106
mit einer ersten Druckfluideinlass-/Auslassöffnung 102 und
einer zweiten Druckfluideinlass-/Auslassöffnung 104 auf, eine
Kappe 108, die einstückig mit dem Grundkörper 106 gekoppelt
ist, und eine Membran (Diaphragma) 110, die zwischen dem
Grundkörper 106 und der Kappe 108 angeordnet ist.
Eine Kammer 112, die von der Membran 110 verschlossen wird,
ist auf der Innenseite der Kappe (Haube) 108 ausgebildet. Ein
gestapeltes elektrostriktives oder ein piezoelektrisches
Element 114 ist in der Kammer 112 angeordnet. Das elek
trostriktive Element 114 weist ein Paar von Isolations
elementen 116a, 116b auf, die an den obersten und untersten
Abschnitten vorgesehen sind, und eine Vielzahl von gesinterten
Elementen 118, die zwischen dem Paar von Isolationselementen
116a, 116b übereinandergestapelt sind. Ein Paar von nicht
dargestellten externen Elektroden ist auf beiden Seitenflächen
des elektrostriktiven Elements 114 angebracht. Die externen
Elektroden sind über nicht dargestellte Leitungen mit der
Steuerung 15 verbunden. Nicht dargestellte interne Elektroden,
die eine kammförmige Gestalt aufweisen, sind zwischen der
Vielzahl von aneinander angrenzenden Sinterelementen 118
ausgebildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das
erste Ende des elektrostriktiven Elementes 114 an der Decke
der Kappe 108 befestigt, während das zweite Ende an der oberen
Fläche der Membran 110 befestigt ist.
Eine Membrankammer 123, die über einen ersten Durchgang 120
und einen zweiten Durchgang 122 mit der ersten Druckfluid
einlass-/Auslassöffnung 102 und der zweiten Druckfluideinlass-
/Auslassöffnung 104 in Verbindung steht, ist unter der
Membran 110 ausgebildet. Eine Düsenöffnung 124, die mit den
zweitem Durchgang 122 in Verbindung steht, ist unter einem
mittleren Abschnitt der Membran 110 ausgebildet. Die Drosse
lung wird für das durch die Lücke zwischen der Düsenöff
nung 124 und der Membran 110 fließende Druckfluid eingestellt.
Die Geschwindigkeitssteuerung 100 gemäß der modifizierten
Ausführungsform ist im wesentlichen wie oben beschrieben
aufgebaut. Nachfolgend werden ihr Betrieb, ihre Funktion und
Wirkungsweise erläutert.
Das unter Druck stehende Fluid (Druckluft), das von der ersten
Druckfluideinlass-/Auslassöffnung 102 zugeführt wird, tritt
durch den ersten Durchgang 120 hindurch und wird in die
Membrankammer 123 eingeführt. Das in die Membrankammer 123
eingeführte unter Druck stehende Fluid wird gedrosselt, um
entsprechend dem Abstand zwischen der Membran 110 und der
Düsenöffnung 124 eine festgelegte Durchflussrate zu erreichen.
Anschließend wird das Druckfluid abgelassen und beispielsweise
einer druckfluidbetriebenen Vorrichtung, wie dem Zylinder 2,
über den zweiten Durchgang 122 und die zweite Druckfluid
einlass-/Auslassöffnung 104 zugeführt, die mit der Düsenöff
nung 124 in Verbindung steht.
Wenn die Drosselung des Fluids verstärkt oder verringert wird,
wird das Steuersignal von der Steuerung 15 zu dem elek
trostriktiven Element 114 übertragen. In dem elektrostriktiven
Element 114 fließt der Strom durch die internen Elektroden
zwischen den gestapelten gesinterten Elementen 118 über die
nicht dargestellten externen Elektroden. Dadurch wird ein
elektrisches Feld erzeugt. Die Vielzahl von gestapelten
Sinterelementen 118 expandiert entsprechend der Wirkung des
elektrischen Feldes. Dementsprechend wird die Membran 110, die
an dem ersten Ende des elektrostriktiven Elements 114
befestigt ist, zu der Düsenöffnung 124 hingebogen.
Somit erfährt das elektrostriktive Element 114 auf der Basis
des von der Steuerung 15 zugeführten Steuersignals eine
Verlängerung bzw. Kontraktion in Richtung des Pfeiles X. Somit
ist es möglich, den Abstand zwischen der Membran 110 und der
Düsenöffnung 124 zu vergrößern oder zu verringern. Als Folge
hiervon kann die Drosselung durch Verwendung des von der
Steuerung 15 übertragenen Steuersignals bequem eingestellt
werden.
Die Verwendung des elektrostriktiven Elements 114 ermöglicht
es, die Reaktionsgeschwindigkeit zu verbessern und die
Drosselung auch dann einzustellen, wenn der Kolben 7 des
Zylinders 2 in der festgelegten Richtung verschoben wird.
Außerdem kann die Durchflussrate sowohl für das von der ersten
Druckfluideinlass-/Auslassöffnung 102 zu der zweiten Druck
fluideinlass-/Auslassöffnung 104 fließende Druckfluid als auch
für das in der dieser Richtung entgegengesetzten Richtung,
d. h. von der zweiten Druckfluideinlass-/Auslassöffnung 104 zu
der ersten Druckfluideinlass-/Auslassöffnung 102 fließende
Druckfluid, eingestellt werden. Das elektrostriktive
Element 114 kann mit Hilfe der Halbleitertechnik hergestellt
werden. Das elektrostriktive Element 114 bietet Vorteile, da
es sehr genau in großen Stückzahlen hergestellt werden kann.
Wie in Fig. 11 dargestellt ist, kann die Vorrichtung so
ausgebildet sein, dass ein Vorsprung 124 mit konischem
Querschnitt zum Einsetzen in die Düsenöffnung 124 an der
Bodenfläche der Membran 110 befestigt ist. Das Vorsehen des
Vorsprungs 124 ermöglicht es, die Drosselung des Druckfluids
hochgenau zu steuern.
Wie in Fig. 12 dargestellt ist, ist ein Verbindungsdurch
gang 128 vorgesehen, um eine Verbindung zwischen der ersten
Druckfluideinlass-/Auslassöffnung 102 und der zweiten
Druckfluideinlass-/Auslassöffnung 104 herzustellen. Ein
Kontrollventil 130 ist vorgesehen, um ein Fließen des
Druckfluids von der zweiten Druckfluideinlass-/Auslassöff
nung 104 zu der ersten Druckfluideinlass-/Auslassöffnung 102
zu verhindern. Somit ist es möglich, die Drosselung des
lediglich in eine Richtung fließenden Druckfluid zu steuern.
Die Drosselung kann auch durch Verwendung verschiedener nicht
dargestellter Elektromotoren, wie einem Schwingspulenlinear
stellglied oder einem Schrittmotor an Stelle des elek
trostriktiven Elements 114 gesteuert werden.
Claims (11)
1. Geschwindigkeitssteuerungvorrichtung für Zylinder mit:
dem Zylinder (2),
einer Geschwindigkeitssteuerung (11a, 11b, 100), die an einer Öffnung (4a, 4b) des Zylinders (2) angebracht ist, um eine Durchflussrate eines zu bzw. von einer Zylinderkammer (99a, 99b) zugeführten bzw. abgeführten Druckfluids zu steuern,
einer Steuerung (15) zur Ausgabe eines Steuersignals an die Geschwindigkeitssteuerung (11a, 11b, 100) und
einem Sensor (19) zur Feststellung eines Verschiebungsweges eines Kolbens (7) des Zylinders (2) und zum Übertragen eines Feststellsignals an die Steuerung (15),
wobei die Geschwindigkeitssteuerung (11a, 11b, 100) folgende Elemente umfasst:
einen Grundkörper (16, 106), mit einem Fluiddurchgang (84, 92, 94, 120, 122, 123) zur Herstellung einer Verbindung zwischen einer ersten Druckfluideinlass-/Auslassöffnung (12, 102) und einer zweiten Druckfluideinlass-/Auslassöffnung (14, 104),
einem Drosselabschnitt (24, 124) zur Steuerung der Durchfluss rate des durch den Fluiddurchgang (84, 92, 94, 120, 122, 123) fließenden Druckfluids und
einem Drosselungssteuerabschnitt (23, 114) zur Änderung der Drosselung des Drosselabschnitts (24, 124) auf der Basis des von der Steuerung (15) übertragenen Steuersignals.
dem Zylinder (2),
einer Geschwindigkeitssteuerung (11a, 11b, 100), die an einer Öffnung (4a, 4b) des Zylinders (2) angebracht ist, um eine Durchflussrate eines zu bzw. von einer Zylinderkammer (99a, 99b) zugeführten bzw. abgeführten Druckfluids zu steuern,
einer Steuerung (15) zur Ausgabe eines Steuersignals an die Geschwindigkeitssteuerung (11a, 11b, 100) und
einem Sensor (19) zur Feststellung eines Verschiebungsweges eines Kolbens (7) des Zylinders (2) und zum Übertragen eines Feststellsignals an die Steuerung (15),
wobei die Geschwindigkeitssteuerung (11a, 11b, 100) folgende Elemente umfasst:
einen Grundkörper (16, 106), mit einem Fluiddurchgang (84, 92, 94, 120, 122, 123) zur Herstellung einer Verbindung zwischen einer ersten Druckfluideinlass-/Auslassöffnung (12, 102) und einer zweiten Druckfluideinlass-/Auslassöffnung (14, 104),
einem Drosselabschnitt (24, 124) zur Steuerung der Durchfluss rate des durch den Fluiddurchgang (84, 92, 94, 120, 122, 123) fließenden Druckfluids und
einem Drosselungssteuerabschnitt (23, 114) zur Änderung der Drosselung des Drosselabschnitts (24, 124) auf der Basis des von der Steuerung (15) übertragenen Steuersignals.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuerung (15) eine voreingestellte Verschiebungs
geschwindigkeit mit einer auf der Basis des von dem Sensor
(19) festgestellten Feststellsignals berechneten Verschie
bungsgeschwindigkeit vergleicht und das Steuersignal zu der
Geschwindigkeitssteuerung (11a, 11b, 100) überträgt, um die
Drosselung zu verstärken oder zu verringern, so dass die
tatsächliche Verschiebungsgeschwindigkeit innerhalb eines
erlaubten Bereiches der voreingestellten Verschiebungs
geschwindigkeit liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuerung (15) die voreingestellte Verschiebungsgeschwin
digkeit mit der auf der Basis des von dem Sensor (19)
festgestellten Feststellsignals berechneten Verschiebungs
geschwindigkeit vergleicht und ein Alarmsignal überträgt, wenn
die tatsächliche Verschiebungsgeschwindigkeit nicht innerhalb
des erlaubten Bereiches der voreingestellten Verschiebungs
geschwindigkeit liegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Drosselungssteuerungsabschnitt (28) einen ersten Steuer
mechanismus (50a) aufweist, der auf der Basis einen ON-Signals
und eines OFF-Signals, die in ein erstes solenoidbetätigtes
Ventil (18) eingegeben werden, angetrieben wird, um die
Drosselung in dem Drosselabschnitt (24) zu verstärken, und
einen zweiten Steuermechanismus (50b), der auf der Basis eines
ON-Signals und eines OFF-Signals, die einem zweiten solenoid
betätigten Ventil (20) eingegeben werden, angetrieben wird,
um die Drosselung in dem Drosselabschnitt (24) zu verringern.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Steuermechanismus (50a) eine Zahnstange (44)
aufweist, auf die eine hin- und hergehende geradlinige
Bewegung eines beweglichen Eisenkernes (36) des ersten
solenoidbetätigten Ventils (18) übertragen wird, ein Ritzel
(56), das mit der Zahnstange (44) kämmt, um die geradlinige
Bewegung in eine Drehbewegung umzusetzen, und ein Ver
schiebungselement (68, 70, 72,) das entsprechend der Über
tragung der Drehbewegung mit Hilfe eines koaxial zu dem Ritzel
(56) angeordneten Antriebszahnrades in einer Axialrichtung
verschiebbar ist, und dass ein Ventilstopfen (52) entsprechend
der Verschiebungswirkung des Verschiebungselements (68, 70,
72) entgegen der Rückstellkraft eines Federelements (86)
vorgespannt wird, so dass ein Abstand zwischen dem Ventil
stopfen (52) und einem Sitzabschnitt (54) verringert wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Steuermechanismus (50b) eine Zahnstange (44)
aufweist, auf die eine hin- und hergehende geradlinige
Bewegung eines beweglichen Eisenkernes (36) des zweiten
solenoidbetätigten Ventils (18) übertragen wird, ein Ritzel
(56), das mit der Zahnstange (44) kämmt, um die geradlinige
Bewegung in eine Drehbewegung umzuwandeln, und ein Ver
schiebungselement (68, 70, 72), das entsprechend der Über
tragung der Drehbewegung mit Hilfe eines koaxial zu dem Ritzel
(56) vorgesehenen Antriebszahnrades (66), das in einer
Axialrichtung verschiebbar ist, und dass ein Ventilstopfen
(52) in einer Richtung verschoben wird, so dass er ent
sprechend einer Verschiebungswirkung des Verschiebungselements
(68, 70, 72) mit Hilfe der Rückstellkraft eines Federelements
(86) von einem Sitzabschnitt (54) abgehoben wird, um einen
Abstand zwischen dem Ventilstopfen (52) und dem Sitzabschnitt
(54) zu vergrößern.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch
eine Ein-Weg-Kupplung (62), die zwischen dem Ritzel (56) und
dem Antriebzahnrad (66) angeordnet ist, um lediglich die
Drehbewegung in einer Richtung des Ritzel (56) auf das
Antriebszahnrad (66) zu übertragen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Drosselabschnitt einer Düsenöffnung (124) zur Herstellung
einer Verbindung mit dem Fluiddurchgang aufweist und eine
Membran (110) zur Steuerung einer Durchflussrate des durch die
Düsenöffnung (124) fließenden unter Druck stehenden Fluids in
Abhängigkeit von einem Abstand zwischen der Membran (110) und
der Düsenöffnung (124),
dass der Drosselungssteuerabschnitt ein elektrostrikti ves/piezoelektrisches Element (114) zur Verschiebung der Membran (110) aufweist und
dass der Abstand zwischen der Membran (110) und der Düsenöff nung (124) durch Aufbringen eines elektrischen Stromes auf das elektrostriktive/piezoelektrische Element (114) eingestellt wird, um das elektrostriktive/piezoelektrische Element (114) auszudehnen.
dass der Drosselungssteuerabschnitt ein elektrostrikti ves/piezoelektrisches Element (114) zur Verschiebung der Membran (110) aufweist und
dass der Abstand zwischen der Membran (110) und der Düsenöff nung (124) durch Aufbringen eines elektrischen Stromes auf das elektrostriktive/piezoelektrische Element (114) eingestellt wird, um das elektrostriktive/piezoelektrische Element (114) auszudehnen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Vorsprung (126) mit konischem Querschnitt an einer unteren
Fläche der Membran (110) vorgesehen ist, die der Düsenöffnung
(124) gegenüberliegt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Geschwindigkeitssteuerung einer ersten Geschwindigkeits
steuerung (11a), die an einer ersten Öffnung (4a) des
Zylinders (2) angebracht ist, und eine zweite Geschwindig
keitssteuerung (11b) aufweist, die an einer zweiten Öffnung
(4b) des Zylinders (2) angebracht ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuerung (15) Steuersignale in eine Vielzahl von
Geschwindigkeitssteuerungen (11a, 11b), die an einer Vielzahl
von Zylindern (2) angebracht sind, eingibt, so dass die
Drosselungen der entsprechenden Geschwindigkeitssteuerungen
(11a, 11b) gemeinsam durch Fernsteuerung gesteuert werden.
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