DE3307215A1 - Umschaltventil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Umschal tv-.-nt das für Öl drucks teuerkreise u.dgl. Verwendung finden soll.

In der einschlag inen Praxis sind verschiedene Umschaltverti dieser Art verwendet worden, die sich jedoch insofern nachti auswirkten, als das Gesamtsystem zu verwickelt wurde, wenn < Öldruck im System auf digitale Weise gesteuert werden so⁷lt( um die Umschaltgeschwindigkoit zu erhöhen.

Um öldruckbetriebene Industrieroboter zu. veranlassen, mit ehöheren Geschwindigkeit zu arbeiten, ist es erforderlich, zi solche Bauelemente wie Arme usw. mit einer hohen Geschwindi< an eine gewünschte Stelle zu bewegen und sie dann mit hoher Genauigkeit zu positionieren und aufzuhängen. Die bekannten Umschaltventile hatten jedoch eine langsame Ansprechgescr.wi r keit, und der ö!betrag änderte sich entsprechend; dadurc- wi es notwendig, das Ventil in einer ausreichend von der gewünschten Stelle entfernten Stellung zu starten und das "Jffr des Ventils einzustellen, während die Stellung der Arme oder anderer Elemente von einem Sensor ermittelt wird. Da das öff des Ventils und der ölbetrag in einem System nicht immer übereinstimmen, wo sich der ölbetrag entsprechend ändert, is schwierig, Arme oder andere Elemente eines Industrieroboters genau zu positionieren; dadurch wird eine Anzah¹ zusätzliche Korrekturmechani snien zum Lösen eines solchen Problems erforderlich.

In Fällen, wo ein solches Umschaltventil mit einer höheren Geschwindigkeit arbeitet, u;n den ölbetrag auf digitale W'.- i s e zu- steuern, wird es ".löqlich, Arne oder andere Elemente e.· ei

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gewünschten Stelle mit höherer- Genauigkeit durch Öffnen des Ventils unmittelbar, nachdem die Arme in die Nähe der Stelle bewegt worden sind, und durch Steuern des öffnens oder der Anzahl derselben aufzuhängen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, -ein Umschaltventil zu schaffen, das in der Lage ist, die Geschwindigkeit und die Genauigkeit von Industrierobotern u.dgl. zu erhöhen bzw. zu verbessern, und insbesondere, ein Zweiweg-Umschaltventil zu . schaffen, das beim Umschalten (öffnen/Schließen) ausgezeichnet anspricht und einfach im Aufbau ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erf i ndun.gsgemäß die im Hauptanspruch angegebenen !litte!.

Dementsprechend ist bei diesem Umschaltventil der Mittelpunkt eines ferromagnetisehen Antriebszapfens an-einem Ventil körper derart drehgelagert, daß ein freies Schwingen ermöglicht wird; dabei sind Wicklungen an beiden Seiten auf den von der" mittleren Achse getragenen Antriebszapfen gewickelt; ein Paar von Permanentmagneten unterschiedlicher Polaritäten ist vorgesehen, die gegenüberliegend angeordnet sind, um das Ende des Antriebszapfens zwischen sich zu halten, und ein Paar von Steuerventilen, stößt an beide Enden des Antriebs- . zapfens, wobei das Paar von Steuerventilen zum öffnen und Schließen einer zu einer Ventilkammer des Richtungs-Umschaltventils führenden Steuerdruckbahn verwendet wird. . ·

Die Ventilkammer des Umschaltventils kann mit Kolben versehen sein, die von Federn zwischen einem Druckf 1 uidzuf uhrk'rei s und einem Druckf1uidentladekreis betrieben werden. Ein Steuerdruck-

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kreis kommuniziert vorteilhaft mit dem ,Kolben auf dess Rückseite, so da_fΐ der Steuerdruck intermittierend auf Rückseite des Kolbens durch Betätigen des Antriebszapf zum Bewegen der Kolben gerichtet wird; dadurch wird de Zufuhrkreis des Druckfluids mit jedem gewünschten En11« kreis verbunden.

Der Steuerdruckkreis gemäß der vorliegenden Erfindung l< mit der Rückseite der Kolben über Ventilsitze verbunden und die Steuerventile stoßen auf die Ventilsitze auf. D Steuerventil wird zum Schließen des Kreises von einem 1 gestreckten Stift gedrückt, der während des Betriebes n; Antriebszapfen verriegelt ist. Der Steuerdruck wird dur Wiederholung des Vorgangs des Drückens bzw. Freigebens ■ Steuerventils durch Betätigung des Antriebszapfens der !. seite der Kolben zugeführt.

Das Umschaltventil gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß es in der Lage ist, die StrJ bahn des Druckfluids durch einfaches Steuern und Regulie des Steuerstroms der Wick!.ng schnell umzuschalten, und es sowohl vom elektrischen als auch vom mechanischen Au*" her einfach ist.

Ein Ausführungs bei spiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch das ζ us amme η ge: α Ums c ha 1 tv cn ti 1 ;

Fig. 2 ist ein Schnitt durch das in Fig. 1 dargestellte V entlang der Linie 2-2;

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Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht des Teils 3 ir, Fig. 1.

In Fig. 1 hat eine über· einem Ventilkörper A angebrachte Elektroden kämmer B einen Antriebszapfen 10, der aus einem ferromagneti sehen Material mit einer gc;ringen Remanenz, beispielsweise aus Weicheisen, besteht und in seiner Mitte auf einer spitzengelagerten Welle 11 derart drehgelagert ist, daß ein freies Schwingen ermöglicht wird. Durch Relaiswicklungen 12, 12 auf beiden Seiten der Welle 11 wird über Klemmen 13, 14 elektrischer Strom durch die Wicklungen 12, 12 geleitet, um ein Ende des Antriebszapfens 10 als Nordpol (N) zu erregen, während das andere Ende als Südpol (S) erregt wird.

Im Inneren der Elektrodenkammer B ist auf-beiden Seiten des Antriebszapfens 10 ein Paar von einander gegenüberliegenden Permanentmagneten 15 angeordnet, die die Enden des Zapfens zwischen sich halten, um beispielsweise den Nordpol (N) in solch eine Lage zu bringen, daß et· der Unterfläche des Antriebszapfens 10 zunewandt ist, während der Südpol (S) der Oberfläche desselben zugewandt sein soll". Wiu in Fig. 1 gezeigt, wird, wenn ein positiver Gleichstrom der Klemme 13 und ein negativer Gleichstrom der Klemme 14 zum Erregen des Antriebszapfens 10 zugeführt wird, der Antriebszapfen 10 im Uhrzeigersinn um den Tragpunkt eines spitzengelagerten Stiftes 11 gedreht.

Der Antriebszapfen 10 hat eine zum Vorspringen an beiden Enden der Elektrodenkammer B ausreichende Länge, und langgestreckte Stifte 16, 16a sind an dem Ventilkörper A derart angebracht, daß freie senkrechte Bewegungen in Stellungen ermöglicht werden, · um den beiden Enden des Antriebszapfens 10 entgegenzuwirken. Die

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oberen Hälften der langgestreckten Stifte 16, 16a sind jew» im Ventil körper A derart untergebracht, daß Axialbewegungti erlaubt werden, während die unteren Enden derselben an in·. . von ballonartigen Hohlräumen 17, 17a liegende Steuerventil·: 18a stoßen. Die Steuerventile 18, 18a haben Kugelform und d im Inneren der Hohlräume 17, 17a zum Umschalten des Drucke der Steuerdruckbahn 19, um entweder eine Verbindung mit ds/i-Steuerdruckzufuhrbahnen 20, 20a herzustellen oder um die Zi bahnen freizugeben und mit den Bahnen 21, 21a eine Verbindl herzustellen.

Aus Fig. 3 geht hervor, daß, wenn das Steuerventil 18 den £ wärtsdruck von dem langgestreckten Stift 16 aus empfängt, d Steuerventil den Vontilsatz 22 der Steuerdtuckbahn 19.sch¹' um die Zufuhrbahn ?0 und die Entlastungsbahn 21 ^u öffnen. W der Druck des langgestreckten Stiftes 16 gelöst './i.d, scr. "i andererseits das Steuerventil den zur Entl djitungsbahn f ü ·".·■· Ventilsitz 23 und öffnet dadurch die Steuerdruckbahn 20.

Die Enden der Steuerdruckzufuhrbdhnen 20, ZOa sind mit Ve· t kammern 24, 24a verbunden. Die Venti1 kammern 24, 24a sind von einer mittleren Trennwand 25 und Rückwänden 26, 26a g-t um ein Paar getrennter Kammern zu bilden.

Hie in Fig. 2 zu sehen ist, sind zwei Venti1 kammern 24, 2-a parallel angeordnet, und die Zufuhrbahnen 20, 20a sind an ·..· i Zwischenpunkt ausgezweigt, um die Luft jeweils.den Kammern führen. Die Venti1 kammern 24, 24a nehmen Kolben 27, 27a "n'o auf, und ihre kleine Durchmesser aufweisenden Stangen 2ί·, durchdringen die mittlere Trennwand 25, um anei randerzustj;⁷

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Zwischen den Kolben 27, 27a und den Rückwänden 26, 26a sind Federn 29, 29a angebracht, so daß die ^Kolben 27, 27a an den Stangen 28, 28a kleinen Durchmessers ständig gegeneinander gedrückt werden. Es sei darauf hingewiesen, daß die Kolben 27, 27a Sä'ul enf orm haben und daß, obwohl sie zwecks Erleichterung der Herstellung in zwei Teile geschnitten sind, es für beide von ihnen wünschenswert ist, daß sie als einstückiges Element gleiten.

Wenn kein Druck von den Steuerdruckzufuhrbahnen 20, 20a aus auf die Kolben 27, 27a aufgebracht wird, sind die Kolben zum Schließen der Ventilsitze 30, 30a positioniert. Die Ventil kammern 24, 24a liegen auf beiden Seiten der Ventilsitze 30, 30a, von denen einer mit dem Zufuhrkreis 31 und der andere mit Entladekreisen 32, 32a verbunden ist.

Wenn die Kolben 27, 27a durch den an die Steuerdruckzufuhr- ■ bahn 20 gelieferten pneumatisehen Druck nach links bewegt werden, wird der Fluiddruck* aus dem Zufuhrkreis 31 des Druckfluids auf den Entlade kreis 32a entladen. Wenn im Gegensatz hierzu der Steuerdruck der Ventil kammer 24a auf der linken Seite zugeführt wird, werden die Kolben 27, 27a nach rechts bewegt, um den Fluiddruck auf den Entladekreis 32a zu entladen. Wenn der Steuerdruck der linken Ve η ti 1 kammer 24a zugeführt wird, werden andererseits die Kolben 27, 27a nach rechts bewegt, um den Fluiddruck aus dem Entladekreis 32 auf der rechten Seite zu entladen.

Während der Klemme 13 ein positiver Gleichstrom und der Klemme 14 in Fig. 1 ein negativer Strom zugeführt wird, wird der An triebszapfen 10 im Uhrzeinersinn um die spitzengelagerte

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Welle 11 herum gekippt, um den langgestreckten Stift 16 . der rechten Seite herunterzuschieben,. Wenn an die Klemme ein negativer Strom und an die Klemme 14 ein positiver Si angelegt wird, wird der Antriebszapfen 10 zur entgegenge^ Seite hin gekippt, um den langgestreckten Stift 16 der d^r oder· der linken Seite he runter zuschieben. Dem entspreche π J das Druckfluid vo>". dem Zu fuhr kreis 31 aus den Fn 11 ade k ce ■ 32a nur während da- Versorgung der Klemmen 13, !" mit po und negativem Gleichstrom zugeführt.

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Claims (6)

1. Pater.' a η s j j r ü c h e

   Umschaltventil^ ekennzeichnet durch
   einen Antriebszapfen (10), der derart drehgelagert ist,
   ein.freies Schwingen auf einer Zentralwelle (11) möglich und der aus ferromagnetische!« Material hergestellt und j beiden Seiten mit Wicklungen (12) umwickelt ist; durch υ Paar von auf beiden Seiten des Antriebszapfens vorgeseher. Permanentmagneten (15) unterschiedlicher Polaritäten; d-j ein Paar von Steuerventilen (16, 16a; 18, 18a), die gen·· Antriebszapfen stoßen und die eine zur Venti1 kammer (24, des Umschaltventils führende Steuerdruckbahn (20, 20a)
   bzw. schließen; und durch Kolben (27, 27a), die in der '. kammer untergebracht sind und von dem Steuerdruck, wenn zugeführt wird, bewegt werden, um den Zufuhrkreis und c· ladekreis für da:· Druckfluid zu öffnen bzw. zu schließe·,

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2. 2. Umschaltventil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e η " ζ e i c h η e t, daß das Steuerventil (18, 18a) in Hohl:äu des Venti 1 körpers (A) untergebracht ist, die Steuerdruc'-'ba. (20, 20a) und die Entlastungsbahn (21, 21a) öffnet bzw. se

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   BAD ORIGINAL

   BERLIN: TELEFON (O3O) 8312088 KABEL: PROPINDUS ■ TELEX: 184Ο57

   MÜNCHEN: TELEFON (Οθβ) 22 SS 85 KABELiPROPINDUS-TELEX: 524344

   und von langgestreckten Stiften (16, 16a) gesteuert wird, die mit dem Ende des Antriebszapfens (10.) verbunden sind.
3. 3. Umschaltventil nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e η η zeichnet, daß das Steuerventil (18, 13a) Kugel form hat.
4. 4. Umschaltventil nach Anspruch 1, d a d u rc h g e k e η η zeichnet, daß die Ventil kammer ein Paar von durch eine mittlere Trennwand (25) und Rückwände (26, 26a) getrennten Kammern (24, 24a) umfaßt; daß' einen kleinen Durch-

   . messer aufweisende Stangen (28, 28a) der in ihnen untergebrachten Kolben (27, 27a) die mittlere Trennwand durchdringen, um aneinander zu stoßen, und daß, wenn die" Kolben mit zwischen den Kolben und den Rückwänden angebrachten Federn (29, 29a) ausgeglichen sind,die Kolben die Ventilsitze des Zufuhr kreises und des Entladekreises des D ruckfluids schließen. . ^:
5. 5. Umschaltventil nach Anspruch i,dadurch gekenn zeichnet, daß die Vehtilkammer ein Paar von parallel" in axialer Richtung angeordneten und jeweils einen Kolben aufnehmenden Kammern umfaßt und daß die Steuerdruckzufuhrbahn in der Mitte ausgezweigt ist, so daß jeder Kammer jeweils ein Steuerdruck zugeführt wird. . ·

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6. 6. Umschaltventil nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, dadurch g ο k e η n! / e i c h η e t, daß die Kolben Säulen form haben. ' "

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