DE3507974A1

DE3507974A1 - Druckluftzylinder-baugruppe

Info

Publication number: DE3507974A1
Application number: DE19853507974
Authority: DE
Inventors: Takashi Nagoya Aichi Kumura
Original assignee: Nippon Joucomatic Co Ltd
Current assignee: Nippon Joucomatic Co Ltd
Priority date: 1984-06-11
Filing date: 1985-03-06
Publication date: 1985-12-12
Also published as: US4779513A; JPS60263713A; JPH0223722B2; FR2565638A1; FR2565638B1; DE3507974C2

Description

Druckluftzylinder-Baugruppe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckluftzylinder-Baugruppe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Es ist eine Druckluftzylinder-Baugruppe mit einem Strömungsmitteldruck-Bremssystem bekannt (JP-OS 10 86 04), das den Kolben an einer gewünschten Position unter Verwendung einer Steuereinrichtung stoppen kann, wie z.B. eines Dreiwegventils. Diese Druckluftzylinder-Baugruppe weist einen Druckkolben auf, der durch eine Feder derart vorgespannt ist, daß er ein Strömungsmittel aus einer Druckverstärkungskammer verdrängt. Der Druck des verdrängten Strömungsmittels wird über eine Hydraulikkammer auf die äußere Umfangsflache einer geschlitzten Büchse auf dem Kolben derart ausgeübt, daß die Büchse in Radi al richtung zusammengezogen wird, wodurch die Kolbenstange gebremst und gestoppt wird.

Es ist weiterhin bekannt (JP-PS 43762/1982), eine Druckluftzylinder-Baugruppe mit einem Verriegelungsmechanismus vom mechanischen Typ zu verwenden. Diese Druckluftzylinder-Baugruppe weist einen Verriegelungszylinder auf, der mit dem Druckluftzylinder verbunden ist und einen Verriegelungskolben aufnimmt, der durch eine Feder vorgespannt ist. Der Verriegelungskolben schließt ein Befestigungsteil mit einer Keilwirkung ein und kann auf eine Vielzahl von Kugeln drücken, die ihrerseits gegen einen Verriegelungsschuh drücken, der die Kolbenstange aufnimmt, wodurch die Kolbenstange gebremst und verriegelt wird.

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Wenn diese Druckluftzylinder-Baugruppen mit einer Kolbenstangen-Stoppfunktion zum Antrieb verschiedener Maschinen verwendet werden, ist es erforderlich, eine Vielzahl von Steuereinrichtungen oder Elementen wie z.B. Magnetspulenventilen, Steuerschaltungen sowie einen Meßfühler zur Feststellung der Position der Kolbenstange zu verwenden.

Die üblichen Steuersysteme waren jedoch nicht in der Lage, eine ausreichend hohe Genauigkeit hinsichtlich der Steuerung der Stopp-Position zu erzielen, und zwar aus mehreren Gründen. Beispielsweise wird die Genauigkeit der Steuerung der Stopp-Position durch Änderungen der Ansprecheigenschaften der Magnetspulenventile beeinträchtigt. Wenn ein Mikrocomputer als Steuerschaltung verwendet wird, ändert sich die Zeitdauer von dem Zeitpunkt, zu dem ein Signal von dem Kolbenstangen-Positionsmeßfühler eingegeben wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Mikrocomputer tatsächlich das Ansteuersignal liefert, in Abhängigkeit von der zeitlichen Lage der in dem Mikrocomputer durchgeführten Abtastung. Zusätzlich ändert sich die Geschwindigkeit der Kolbenstange momentan, wodurch ein Unterschied im Ansprechverhalten auf die Steuerung auftritt.

Um eine höhere Präzision bei der Steuerung der Stopp-Position zu erzielen, wurde vorgeschlagen, eine sogenannte Rückführungssteuerung zu verwenden, bei der ein Vergleich zwischen der tatsächlichen Stopp-Position der Kolbenstange und der Befehls-Stopp-Position durchgeführt wird und die Steuerung derart erfolgt, daß die Differenz zu Null gemacht wird. Diese Rückführungssteuerung ist allgemein aufwendig und von ihrer Eigenart her im Betrieb

unstabi 1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und wenig aufwendig aufgebaute Druckluftzylinder-Baugruppe zu schaffen, bei der es möglich ist, die Kolbenstange an einer festgelegten Position mit hoher Genauigkeit zu stoppen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Druckluftzylinder-Baugruppe weist einen Geschwindigkeitsverringerungs-Mechanismus auf, der die Bewegung des Kolbens der Druckluftzylinder-Baugruppe während des Hubes auf eine gewünschte niedrige Geschwindigkeit verringert, so daß der Kolben an einer festgelegten Position stoppen kann, wobei eine hohe Genauigkeit bei der Steuerung der Stopp-Position erreicht wird.

Bei der erfindungsgemäßen Druckluftzylinder-Baugruppe wird die Kolbenstange gebremst, nachdem ein ausreichendes Ausmaß der Geschwindigkeitsverringerung der Bewegung der Kolbenstange erreicht wurde, so daß die Präzision bei der Steuerung der Stopp-Position beträchtlich verbessert ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Druckluftzylinder-Baugruppe Einstel1-Einrichtungen zur Einstellung der Rate der Geschwindigkeitsverringerung der Kolbenstange während der Geschwindigkeitsverringerung

mit Hilfe der Geschwindigkeitsverringerungs-Bremseinrichtungen auf.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 Figur 1A-

eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Druckluftzylinder-Baugruppe, wobei die obere Hälfte im Schnitt entlang der Längsachse gezeigt ist,

eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Fig. 1,

Figuren 2 bis 5 Darstellungen der Ausführungsform

nach Fig. 1 in verschiedenen Betriebs zuständen,

Figuren 6 bis 8 schematische Seitenansichten weiterer

Ausführungsformen des Kolbenstangen-Positionsdetektor-Mechani smus.

In Figur 1 ist eine Ausführungsform einer Druckluftzylinder-Baugruppe mit einem Geschwindigkeitsverringerungs-Mechanismus gezeigt. Diese Ausführungsform der Druckluftzylinder-Baugruppe weist einen Druckluftzylinder 1 auf, der ein Zylinderrohr 2 aus nicht magnetischem Material, wie z.B. Aluminium, einschließt. Das Zylinder-

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rohr 2 nimmt einen Kolben 3 verschiebbar auf. Der Kolben 3 ist mit einem Gummimagnet 4 versehen, der in eine kreisringförmige Nut eingesetzt ist, die an der Außenumf angsf lache des Kolbens ausgebildet ist. Der Kolben 3 kann in dem Zylinderrohr 2 gleiten, wenn Druckluft in einen Anschluß A oder B eingeleitet oder aus diesem ausgelassen wird, um auf diese Weise eine Kolbenstange 5 in Axialrichtung anzutreiben, die einstückig mit dem Kolben 3 ausgebildet ist. Eine Skalenplatte 6 mit einer Skala, die die Bewegung der Kolbenstange 5 anzeigt, ist an der Außenumfangsoberflache des Zylinderrohrs 2 angeordnet. Eine Kopfabdeckung 7 ist an einem Ende des Zylinderrohrs 2 mit Hilfe von Zugankern 8 befestigt. Einer der Zuganker 8 trägt an geeigneten Teilen zwei magnetische Annäherungsschalter 9,10, wie z.B. Reed-Schalter. Diese Reed-Schalter 9 und 10 erzeugen bei Feststellung des Magnetismus des Gummimagneten 4 Kontaktsignale, wenn sich der Kolben 3 ihnen nähert. Beispielsweise wird der Reed-Schalter 9 zur Erzeugung des Signals verwendet, das den Zeitpunkt darstellt, zu dem die Geschwindigkeitsverringerung oder Abbremsung der Kolbenstange 5 beginnen soll, während der andere Reed-Schalter 10 zum Stoppen der Kolbenstange 5 verwendet wird.

Eine Brems-Einrichtung oder ein Kolbenstangen-Bremsabschnitt 11 ist mit einem Ende des Druckluftzylinders 1 verbunden.

Der Bremsabschnitt 11 weist eine Innenbohrung 12 auf, die ein Bremsmetall 14 und eine flexible dünnwandige Hülse 15 aufnimmt. Das Bremsmetall oder die Bremsbacke 14 weist einen Schlitz 13 auf und nimmt die Kolbenstange 5 verschiebbar auf, während die Hülse 15 um das Bremsme-

tall 14 herum aufgepaßt ist. Eine erste Druckkammer 16 ist zwischen der Außenumfangsoberflache der flexiblen dünnwandigen Hülse 15 und der Wand der Bohrung 12 ausgebildet. Eine Hülse 17, die einstückig mit einer Kolbenstangen-Bremsabdeckung 18 ausgebildet ist, und in dem Bremsabschnitt 11 liegt, weist eine abgestufte Außenumf angsf lache auf, die durch einen einen großen Durchmesser aufweisenden Abschnitt 19 benachbart zur Kolbenstangen-Bremsabdeckung 18 und einen einen kleineren Durchmesser aufweisenden Abschnitt 21 benachbart zu einer Kolbenstangenabdeckung 20 gebildet ist. Ein Kraftverstärkerrohr 22 aus Aluminium ist zwischen der Kolbenstangen-Bremsabdeckung 18 und der Kolbenstangenabdeckung 20 angeordnet, so daß eine Kolbenkammer 23 um die Hülse 17 herum gebildet wird. Die Kolbenkammer 23 nimmt einen Kraftverstärkerkolben 24 auf, der den Raum in der Kolbenkammer in eine Federkammer 23a und eine Bremsenfreigabekamrner 23b unterteilt. Die Federkammer 23a nimmt eine Feder 25 auf, die den Kraftverstärkerkolben 24 in Richtung auf die Bremsenfreigabekammer 23b vorspannt. Der Kraftverstärkerkolben weist einen großen Kolben 26 und einen kleinen Kolben 27 auf, die einstückig miteinander ausgebildet sind. Der große Kolben 26 gleitet entlang des einen großen Durchmesser aufweisenden Abschnitts 19 der Hülse 17, während der kleine Kolben 27 entlang des einen kleineren Durchmesser aufweisenden Teils der Hülse 17 gleitet. Eine Ausnehmung 28 mit vorgegebener Breite ist in dem Kraftverstärkerkolben 24 derart ausgebildet, daß sie sich über die den großen und den kleinen Durchmesser aufweisenden Abschnitte 19 und 21 der Hülse 17 erstreckt, so daß eine zweite Druckkammer 29 zwischen der Hülse 17 und dem Kraftverstärkerrohr 22 gebildet wird. Die zweite Druck-

kammer 29 steht mit der ersten Druckkammer 16 über eine Verbindungsbohrung 30 in Verbindung, die in der Hülse 17 derart ausgebildet ist, daß sich die Bohrung senkrecht zum Außenumfang des einen kleineren Durchmesser aufweisenden Abschnitts 21 der Hülse 17 in der Nähe der Stufe zwischen den beiden Abschnitten erstreckt. Ein Bremsenfreigabeanschluß C, der mit der Bremsenfreigabekammer 23b in Verbindung steht, ist in einem Teil der Kolbenstangen-Bremsabdeckung 18 ausgebildet. Unter der Annahme, daß der Bremsenfreigabeanschluß C geöffnet ist und Luft frei ausströmen kann, wird der Kraftverstärkerkolben 24 durch die Feder 25 derart bewegt, daß ein gelartiges Gummimaterial G zusammengedrückt wird, das die zweite Druckkammer 29 füllt, so daß in letzterer ein Druck erzeugt wird. Dieser Druck wird dann durch die Verbindungsbohrung 30 auf das gelartige Gummimaterial G in der ersten Druckkammer 16 übertragen, so daß das Bremsmetall 14 über die flexible dünnwandige Hülse 15 in Radialrichtung nach innen gedrückt wird. Als Ergebnis hiervon wird das Bremsmetall 14 in Radialrichtung zusammengezogen, wobei die Breite des Schlitzes 13 verringert wird und die Kolbenstange 5 derart umfaßt wird, daß die Kolbenstange 5 durch Reibung festgehalten wird.

Eine Geschwindigkeitsverringerungs-Einrichtung oder ein Abbremsabschnitt 31 ist mit dem Kolbenstangen-Bremsabschnitt 11 verbunden. Der Abbremsabschnitt 31 weist eine Konstruktion auf, die im wesentlichen identisch zu der des Kolbenstangen-Bremsabschnitts 11 ist. Dieser Abschnitt 31 weist eine Abbremsabdeckung 32 auf, in der ein Bremsenfreigabeanschluß D ausgebildet ist. Wenn der Bremsenfreigabeanschluß D geöffnet wird, um Luft frei abzulassen, so umfaßt ein Bremsmetall 33 die Kolbenstange 5 und hält

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diese fest, so daß die Abbremsabdeckung 32 zusammen mit der Kolbenstange beweglich ist. Die Abbremsabdeckung 32 ist einstückig mit einer Strömungssteuerkolbenstange 34 ausgebildet, die von einem die Rate der Abbremsung oder Geschwindigkeitsverringerung einstellenden Abschnitt 41 aufgenommen wird, der weiter unten erläutert wird.

Der Rateneinstellabschnitt 41 für die Geschwindigkeitsverringerung oder Abbremsung, der mit dem Abbremsabschnitt 31 verbunden ist, schließt einen Strömungssteuerkolben 42, auf den die Abbremsabdeckung 32 drükken kann, um ihn zu verschieben, und einen Strömungsraten-Steuerkolben 43 ein, der so ausgebildet ist, daß die Strömungsraten-Steuerkolbenstange 34 auf ihn einen Druck ausüben kann, um ihn zu verschieben. Eine Strömungsmittelkammer 44, die zwischen den Strömugnsraten-Steuerkolben 42 und 43 ausgebildet ist, ändert ihr Volumen in Abhängigkeit von den Positionen dieser Kolben 42 und 43. Die Strömungsmittelkammer 44 steht mit einem Anschluß E in Verbindung.

Die Betriebsweise dieser Ausführungsform wird im folgenden anhand der Figuren 2 bis 5 beschrieben.

Wie dies aus Figur 2 zu erkennen ist, wird Druckluft von einer äußeren Druckluftquelle 51 über ein Fünfwegventil

54 und über ein jeweiliges Geschwindigkeitssteuerventil 52 bzw. 53 entweder dem Anschluß A oder dem Anschluß B zugeführt. Der Anschluß C kann über ein Dreiwegventil

55 entweder mit der Druckluftquelle 51 oder der Atmosphäre in Verbindung gebracht werden, während der Anschluß D selektiv über ein Dreiwegventil 55 entweder mit

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der Druckluftquelle 51 oder der Atmosphäre in Verbindung gebracht werden kann.

Der Anschluß E ist mit dem Anschluß D und dem Dreiwegventil 56 über ein Strömungssteuerventil 57 und einen Hydraulikwandler 58 verbunden. Die Strömungsmittelkammer 44, das Strömungssteuerventil 57 und der Hydraulikwandler 58 sind mit einem nicht komprimierbaren Strömungsmittel 59 gefüllt.

Eine Steuerschaltung 63 steuert bei Empfang von Signalen von den Annäherungs- oder Reed-Schaltern 9 und 10 die Positionen des Fünfwegventils 54 und der Dreiwegventile 55,56, so daß über die Anschlüsse A,B,C und D in geeigneter Weise Luft zugeführt und abgelassen wird. Die Steuerschaltung 63 kann beispielsweise eine Folgeschaltung sein.

Gemäß Figur 2 werden die Magnetspulenventile Sol 2 und Sol 1' des Fünfwegventils 54 so gesteuert, daß den Anschlüssen A und B Druckluft zugeführt bzw. von diesen abgelassen wird. Zur gleichen Zeit werden die Dreiwegventile 55 und 56 so gesteuert, daß Druckluft über die Anschlüsse C und D zugeführt wird. In diesem Zustand werden der Kolben 3 und damit die Kolbenstange 5 in Richtung des Pfeils 60 bewegt. Wenn der Magnetismus des Gummigmagneten 4 am Umfang des Kolbens 3 von dem Annäherungsschalter 9 festgestellt wird, steuert die Steuerschaltung 63 die Magnetspule Sol 3 des Dreiwegventi1s 56 derart an, daß der Anschluß D Druckluft abgeben kann, wie dies in Figur 3 gezeigt ist. Als Ergebnis hiervon erfaßt das Abbremsmetall 33 des Abbremsabschnitts 31 die Kolbenstange 5, so daß sich die Abbremsabdeckung 32 zu-

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sammen mit der Kolbenstange 5 zu bewegen beginnt. Das Ende der Abbremsabdeckung 32 drückt den Strömungssteuerkolben 42 nach vorne, so daß das Volumen in der Strömungsmittelkammer 44 verringert wird und das Strömungsmittel 59 aus der Strömungsmittelkammer 44 über den Anschluß E verdrängt wird. Durch Verwendung einer geeigneten Einrichtung zur Änderung der Durchtrittsfläche des Strömungsmittels 59 in dem Strömungssteuerventil 57 ist es möglich, die Strömungsrate des Strömungsmittels zu ändern, das von dem Anschluß E in den Hydraulikwandler 58 strömt, so daß eine Einstellung der Geschwindigkeit des Vorwärtshubes des Strömungsraten-Steuerkolbens 42, der Abbremsabdeckung 32 und der Kolbenstange 5 ermöglicht wird.

Damit wird die Annäherung des Gummimagneten 4 und damit des den Magneten 4 tragenden Kolbens 3 von dem Annäherungsschalter 9 gemessen, der an einer geeigneten Abbrems-Anfangsstellung entlang der Bewegungsbahn der Kolbenstange 5 angeordnet ist. Der Annäherungsschalter 9 erzeugt dann ein Signal zur Steuerung des Magnetspulenventils Sol 3 des Dreiwegventils 56 derart, daß der Anschluß D die Luft ausläßt, so daß sich die Kolbenstange 5 mit einer verringerten Geschwindigkeit weiterbewegt, die durch das Strömungssteuerventil 57 gesteuert wird.

Eine weitere Vorwärtsbewegung des Kolbens 3 bringt den Gummimagneten 4 auf dem Kolben 3 in eine Position, in der er von dem Annäherungsschalter 10 erfaßt wird, der auf die festgelegte Position eingestellt ist, an der die Kolbenstange 5 gestoppt werden soll. Als Ergebnis erzeugt der Annäherungsschalter 10 ein Ausgangssignal, das der Steuerschaltung 63 zugeführt wird. Bei Empfang dieses Signals

ORlGiNAL INSPECTED

betätigt die Steuerschaltung 63 die Magnetspule Sol 2 des Dreiwegventils 55, so daß Druckluft über den Anschluß C abgelassen wird. Als Folge hiervon erfaßt das Bremsmetall 14 des Kolbenstangen-Bremsabschnittes 11 die Kolbenstange 5 und stoppt diese. Wenn kein Luftdruck in den Anschlüssen A und B vorhanden ist, wird der Geschwindigkeitssteuereffekt der Geschwindigkeitssteuerventile 52,53 zu Null gemacht, was es der Kolbenstange 5 ermöglichen würde, bei der erneuten Freigabe sehr schnell auszufahren. Um diese Gefahr zu vermeiden, werden die Magnetspulen Sol 1 und Sol 2 des Fünfwegventils 54 so betätigt, daß ein Luftdruck in beiden Anschlüssen A und B aufrechterhalten wird, nachdem die Kolbenstange 5 durch das Ablassen von Luft aus dem Anschluß C gestoppt wurde.

Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit nach dem Stoppen der Kolbenstange 5 wird die Magnetspule Sol 3 des Dreiwegventils 56 betätigt, so daß die Zuführung von Druckluft über den Anschluß D ermöglicht wird. Als Ergebnis gibt das Abbremsmetall 33 die Kolbenstange 5 frei, so daß sich die Abbremsabdeckung 32 und die Strömungssteuerkolbenstange 34 frei bewegen können. Andererseits wirkt die Druckluft, die über das Dreiwegventil 56 zugeführt wird, außerdem auf den Hydraulikwandler 58, so daß das nicht komprimierbare Strömungsmittel 59 dazu dient, das Volumen der Strömungsmittelkammer 44 zu vergrößern, die mit dem Anschluß E in Verbindung steht. Als Folge hiervon werden der Strömungssteuerkolben 42 und die Abbremsabdekkung 32 in einer Richtung entgegengesetzt zum Pfeil 60 bewegt, so daß die Strömungssteuerkolben 42 und 43 in den in Fig. 2 gezeigten Positionen gestoppt werden.

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Im folgenden wird anhand der Fig. 5 eine Erläuterung der Rückwärtsbewegung gegeben, d.h. des Antriebs der Kolbenstange in einer Richtung entgegengesetzt zum Pfeil 6 nach Fig. 2. Weil der Anschluß D mit Druckluft aufgeladen wurde, ist die Greifkraft, die von dem Bremsmetall 14 auf die Kolbenstange 5 ausgeübt wurde, aufgehoben. Wenn dann der Anschluß A zur Atmosphäre hin geöffnet wird, während der Anschluß B unter Druck gehalten wird, beginnt der Kolben 3 sich in Richtung des Pfeils 61 zu bewegen. Der Annäherungsschalter 10, der nunmehr als Meßfühler zur Feststellung des Erreichens der Abbrems-Anfangsstellung durch den Kolben dient, erzeugt bei Feststellung des Magnetismus des Magneten 4 ein Signal, so daß der Anschluß D zur Atmosphäre hin geöffent wird. Als Ergebnis werden die Abbremsabdeckung 32, die Strömungssteuerkolbenstange 34 und der Strömungssteuerkolben 43 zusammen mit der Kolbenstange 5 mit einer Geschwindigkeit zurückgezogen, die durch das Strömungssteuerventil 57 in der gleichen Weise gesteuert wird, wie dies weiter oben erläutert wurde. Wenn dann der Magnetismus des Gummimagneten 4 von dem Annäherungsschalter 9 festgestellt wird, der nunmehr als Meßfühler zur Feststellung des Erreichens der Stopp-Position durch den Kolben 3 dient, so wird der Anschluß C zur Atmosphäre hin geöffnet, wodurch die Kolbenstange 5 an einer Zwischenstellung gestoppt wird. Danach wird die Kolbenstange 5 in dieser Stopp-Position gehalten, während beide Anschlüsse A und B mit Druckluft beaufschlagt werden. Nach einer Weile wird der Anschluß D mit Druckluft beaufschlagt, so daß die Abbremsabdeckung 32, die Strömungssteuerkolbenstange 34 und die Strömungssteuerkolben 42 und 43 in ihre Ausgangsstellungen zurückbewegt werden.

ORIGINAL INSPECTED

Wie dies erläutert wurde, ist es bei der beschriebenen Ausführungsform möglich, sowohl den Vorwärtshub als auch den Rückwärtshub des Kolbens in der gleichen Weise zu steuern. Beispielsweise wird beim Vorwärtshub der Kolbenstange 5 die festgelegte Stopp-Position durch den Annäherungsschalter 10 festgelegt, während die Position, an der die Abbremsung oder Geschwindigkeitsverringerung begonnen werden sollte, durch den Annäherungsschalter 9 eingestellt wird, der in Bewegungsrichtung der Kolbenstange vor dem Annäherungsschalter 10 angeordnet ist. Bei dieser Anordnung wird die Abbremsung gestartet, wenn der Kolben die Position des Annäherungsschalters 9 erreicht hat und der Kolben wird an der Position gestoppt, an der sich der Annäherungsschalter 10 befindet. Eine hohe Abbremsrate der Kolbenstange 5 und damit eine hohe Präzision hinsichtlich der Steuerung der Stopp-Position sind durch Einschränkung der Strömung der Luft durch das Strömungssteuerventil 57 erreichbar.

Bei der im vorstehenden beschriebenen Ausführungsform wird ein Hydraulikwandler 58 als Einrichtung zur Abbremsung der Kolbenstange 5 beschrieben. Die Verwendung des Hydraulikwandlers ist jedoch nicht wesentlich. Insbesondere wenn die Trägheitskraft der sich bewegenden Kolbenstange 5 klein ist, kann der Hydraulikwandler 58 fortgelassen werden. In einem derartigen Fall wird die Strömung der Luft, die von den Strömungssteuerkolben 42 und 43 abgegeben wird, durch das Strömungssteuerventil 57 beschränkt, wodurch die Geschwindigkeit der Kolbenstange gesteuert wird.

Wie dies beschrieben wurde, sind die Annäherungsschalter

9 und 10 der im vorstehenden beschriebenen Ausführungsform in der Lage, Kontaktsignale in Abhängigkeit von dem Magnetismus des Gummimagneten an dem Kolben 3 zu erzeugen. Diese Annäherungsschalter 9 und 10 sind auf eine vorgegebene Abbrems-Anfangsposition und eine festgelegte Stopp-Position eingestellt und die Signale von diesen Annäherungsschaltern werden in eine Steuerschaltung 63 eingegeben, die Ansteuersignale an die Magnetspulenventile Sol 2 und Sol 3 liefern kann, wodurch in geeigneter Weise Druckluft den Anschlüssen C und D zugeführt bzw. von diesen ausgelassen wird, wodurch die Kolbenstange 5 in optimaler Weise abgebremst und gestoppt wird.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird daher die Präzision der Steuerung der Stopp-Position verbessert und die Kolbenstange kann mit minimalem Aufprall gestoppt werden. Aufgrund dieser vorteilhaften Merkmale ist es möglich, die beschriebene Ausführungsform des Druckluftzylinders mit hoher Geschwindigkeit zu betreiben und sie für verschiedene Zwecke zu verwenden, wie z.B. zum Antreiben von Vorrichtungen, die ein präzises Stoppen der Kolbenstange an einer Position zwischen den Enden ihres Hubes erfordern.

Bei der irn vorstehenden beschriebenen Ausführungsform werden Annäherungs- oder Reed-Schalter 9 und 10 als Einrichtungen zur Feststellung der momentanen Position der Kolbenstange verwendet, und zwar zusammenwirkend mit einem Gummimagneten 4, der auf dem Kolben 3 befestigt ist. Diese Anordnung kann selbstverständlich auch durch andere äquivalente Systeme ersetzt werden.

Die Figuren 6, 7 und 8 zeigen weitere Ausführungsformen

von Positionsdetektor-Systemen, die anstelle der Kombination von Annäherungsschaltern und Gummimagneten verwendet werden können, wie sie bei der beschriebenen Ausführungsform verwendet wurden.

Im einzelnen zeigt die Fig. 6 eine Ausführungsform eines Positionsdetektor-Systems, bei dem Anschläge 102 und 103, die mit einem stationären Grenzschalter 101 zusammenwirken, beweglich auf einem Halterungsteil 104 befestigt sind, das auf der Kolbenstange 5 der Pneumatikzylinder-Baugruppe 100 befestigt ist. Wenn sich die Kolbenstange 5 in Richtung des Pfeils 105 bewegt, so berührt der auf dem Halterungsteil 104 festgelegte Anschlag 102 als erstes den Grenzschalter 101, so daß dieser ein Abbremssignal erzeugt, wodurch die Abbremsung oder Verzögerung der Kolbenstange 5 in der gleichen Weise wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eingeleitet wird. Danach kommt der Grenzschalter 101 mit dem Anschlag 103 in Berührung, wodurch ein Stopp-Signal erzeugt wird, das die Kolbenstange 5 stoppt.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Positionsdetektor-System mit einem ßewegungsumwandlungs-Mechanismus 110, wie z.B. einen Mechanismus vom Zahnstangen- und Ritzeltyp zur Umwandlung der Linearbewegung der Kolbenstange 5 in eine Drehbewegung, so daß ein Impulskodierer 111 mit einem Rotor 112, der betriebsmäßig mit dem Bewegungsumwandlungs· Mechanismus 110 verbunden ist, ein Signal entsprechend der Bewegung der Kolbenstange 5 erzeugt. Der Impulskodierer 111 weist die Funktion der Erzeugung von Impulsen entsprechend der Anzahl der Zähne 113 auf dem Rotor 112 auf, die entsprechend der Drehrichtung des Rotors 12 gezählt werden. Nach dem Zählen der Anzahl von Impulsen,

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die einer vorgegebenen Abbrems-Anfangsposition entsprechen, erzeugt der Impulskodierer 111 ein Abbremssignal, durch das die Abbremsung oder Verzögerung der Kolbenstange 5 eingeleitet wird. Wenn dann der Impulskodierer eine ausreichende Anzahl von Impulsen gezählt hat, die der Bewegung der Kolbenstange 5 zur Stopp-Position entspricht, so wird ein Stopp-Signal erzeugt, das die Kolbenstange an der gewünschten Stopp-Position stoppt.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausfiihrungsform eines Positionsdetektor-Systems, bei dem ein linear bewegliches Element 120 mit einer Vielzahl von Zähnen 122 betriebsmäßig mit der Kolbenstange 5 verbunden ist. Ein Impulskodierer 121, der ähnlich dem anhand der Fig. 7 beschriebenen ist, erzeugt ein Abbrems-Signal und ein Stopp-Signal nach einem Zählen der Zähne 122 auf dem beweglichen Bauteil 120, das sich linear zusammen mit der Kolbenstange 5 bewegt.

Es sei weiterhin darauf hingewiesen, daß der Brems-Mechanismus nach Fig. 1 lediglich zu Erläuterungszwecken dient und daß der Kolbenstangen-Bremsabschnitt irgendeine andere geeignete Konstruktion aufweist, die in wirkungsvoller Weise die Kolbenstange 5 halten und stoppen kann, ohne daß die Vorteile des Anmeldungsgegenstandes beeinträchtigt werden.

ORIGINAL

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. Curt Wallach Europäische Patentvertreter Dipl.-Ing. GüntherKoch European Patent Attorneys Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai d Datum: 6. Mär ζ 1985 NIPPON JOUCOMATIC CO., LTD. Unser Zeichen: 18 108 - F/f Druckliiftzyl inder-Baugruppe Patentansprüche

1. Druckluftzylinder-Baugruppe mit einem Druckluftzylinder, der ein Zylinderrohr einschließt, das einen Kolben aufnimmt, der in dem Zylinder in Abhängigkeit von der Zuführung und vom Ablassen von Druckluft beweglich ist und eine damit verbundene Kolbenstange aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckluftzylinder weiterhin Positionsdetektor-Einrichtungen (4,9,10; 101,102,103;110,111 ,112-,120,121,122) zur Erzeugung eines Geschwindigkeitsverringerungs-Signals und eines Stopp-Signals aufweist, wenn die Kolbenstange eine vorgegebene Geschwindigkeitsverringerungs-Anfangsposition bzw. eine festgelegte Stopp-Position erreicht hat, daß eine Brems-Einrichtung (11) mit dem Pneumatikzylinder (1) verbunden ist und ein Stoppen der Bewegung der Kolbenstange (5) in Abhängigkeit von dem Stopp-Signal ermöglicht, das von den Positionsdetektor-Einrichtungen erzeugt wird, und daß ein Geschwindigkeitsverringerungs-Mechanismus vorgesehen ist, der eine Geschwindigkeitsverringerungs-Einrichtung (31) aufweist, die mit den

Brems-Einrichtungen (11) verbunden ist, und die Geschwindigkeit der Kolbenstange (5) in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitsverringerungs-Signal verringert, das von den Positionsdetektor-Einrichtungen erzeugt wird.

2. Druckluftzylinder-Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brems-Einrichtungen eine Geschwindigkeitsverringerungs-Einstel!einrichtung (57) zur Einstellung der Rate der Geschwindigkeitsverringerung während der Abbremsung der Kolbenstange (5) einschließen.

3. Druckluftzylinder-Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsdetektor-Einrichtungen einen an dem Kolben (3) angeordneten Magneten (4) und Annäherungsschalter (9,10) einschließen, die beweglich entlang einer Skalenplatte (6) angeordnet sind, die entlang des Zylinders (2) angeordnet ist und eine Skala trägt, die die Bewegung der Kolbenstange (5) anzeigt.

4. Druckluftzylinder-Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsdetektor-Einrichtungen eine Anzahl von an einem mit der Kolbenstange (5) beweglichen Halterungsteil (104) befestigten Anschlägen (102,103) und einen Grenzschalter (101) einschließen, der durch die Anschläge (102,103) betätigbar ist, wenn der Kolben (3) eine vorgegebene Geschwindigkeitsverringerungs-Anfangsposition bzw. eine vorgegebene Stopp-Position erreicht hat.

Druckluftzylinder-Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsdetektor-Einrichtungen einen Bewegungskonverter-Mechanismus (110) zur Umwandlung der von der Bewegung der Kolbenstange abgeleiteten Linearbewegung in eine Drehbewegung, einen Rotor (112) mit einer Vielzahl von Zähnen an seinem Außenumfang, der mit dem Bewegungskonverter-Mechanismus derart verbunden ist, daß er sich über einen Winkel dreht, der der Bewegung der Kolbenstange entspricht, und einen Impulskodierer (111) einschließen, der die Größe der Drehung des Rotors feststellt und ein Geschwindigkeitsverringerungs-Signal und ein Stopp-Signal erzeugt, wenn die Kolbenstange (5) eine vorgegebene Geschwindigkeitsverringerungs-Anfangsposition bzw. eine vorgegebene Stopp-Position erreicht hat.

Druckluftzylinder-Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsdetektor-Einrichtungen ein linear zusammen mit der Kolbenstange bewegliches Bauteil (120) mit einer Vielzahl von Zähnen (122), die in einer Reihe mit einer vorgegebenen Zahnteilung angeordnet sind, und einen Impulskodierer (121) einschließen, der die Bewegung des linear beweglichen Bauteils (102) feststellt und ein Geschwindigkeitsverringerungs-Anfangssignal und ein Stopp-Signal erzeugt, wenn die Kolbenstange eine vorgegebene Geschwindigkeitsverringerungs-Anfangsposition bzw. eine vorgegebene Stopp-Position erreicht hat.