DE3602174A1 - Bs, as mit p-regler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Steuerung für einen Manipulator, bei dem die Bewegung der Lastaufnahme und der Last in der Senkrechten durch einen oder mehrere pneumatisch betriebene Zylinder erfolgt, durch Zuführung oder Abströmen von Luft, mit einem an sich bekanntem Ventil wie z. B. einem pneumatisch betätigtem Balancierventil, einem manuell betätigten Analog- oder Pistolenventil.

In den Gebrauchsmustern G 85 03 301.4 und G 85 14 279.4 sind beispielhaft Manipulatoren beschrieben.

Die Betätigung der Steuerung dieser Manipulatoren befindet sich bei der Lastaufnahme, weshalb sehr lange Leitungen für die Luft erforderlich sind. Die Querschnitte der Ventile können aus Platz- und Kostengründen nicht beliebig groß gemacht werden. Dadurch ergibt sich ein Strömungswiderstand, der bei hoher Last = hohem Zylinderdruck die Maximalgeschwindigkeit für die Bewegung in der Senkrechten reduziert. In der Praxis wird deshalb die maximale Last niedriger angegeben, wobei aber die mechanischen Teile für die Tragfähigkeit bei vollem Netzdruck ausgelegt sein müssen.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß zusätzlich zu dem steuernden Ventil ein pneumatischer Druckregler nahe dem Zylinder geschaltet wird, und daß der Steuerdruck des pneumatischen Druckreglers von dem steuernden Ventil und von dem Zylinderdruck bestimmt wird. Dazu wird bei der Steuerung eine Verbindung vom Ausgang des steuernden Ventils zu dem Zylinderanschluß und zu dem Steueranschluß des pneumatischen Druckreglers geschaltet. Nach einem weiteren Vorschlag wird in die Verbindung vom Ausgang des steuernden Ventils zu dem Zylinderanschluß ein Strömungswiderstand geschaltet, der vorteilhafterweise auch verstellbar ist, und wobei der Anschluß der Verbindung zu dem Steueranschluß des pneumatischen Druckreglers zwischen dem Ausgang aus dem steuernden Ventil und dem Strömungswiderstand liegt. Ferner wird vorgeschlagen, den Strömungswiderstand in Abhängigkeit vom Zylinderdruck zu verstellen, was zumindest in einer Stufe erfolgen kann. Dazu wird parallel zum Strömungswiderstand ein Ventil geschaltet, das von einem Ventil betägigt wird, bei dem auf eine Steuerseite der Zylinderdurck wirkt und auf der anderen Seite eine einstellbare Kraft.

Des weiteren wird vorgeschlagen, die Steuerung nach einem oder mehreren Vorschlägen als Balanciersteuerung mit einem Rückschlagventil als Strömungswiderstand auszuführen. Besonders günstig ist die Verwendung der vorgeschlagenen Steuerung in einem Manipulator, der nach dem Pantographenprinzip arbeitet.

An Hand der Fig. 1 und 2 ist die Wirkung der vorgeschlagenen Steuerung erklärt. Dabei zeigt die Fig. 1 den Schaltplan der Steuerung mit einem Analogventil

Fig. 2 den Schaltplan mit einem Balancierventil

Fig. 3 schematisch ein nach dem Pantographenprinzip arbeitenden Manipulator.

Zu Fig. 1 ist:
 1 a= manuell betätigtes Analogventil  1 c= Drossel für Aufwärtsbewegung  1 d= Drossel für Abwärtsbewegung  2= pneumatischer Druckregler  2 a= Steueranschluß des pneumatischen Druckreglers 2  3 a= Ausgang des Analogventils  4= Strömungswiderstand  5= Druckregelventil  6= pneumatisch betätigtes 3/2 Wegeventil  6 a= Steueranschluß des Ventils 6  6 b= Steueranschluß des Ventils 6  7= pneumatisch/federbetätigtes 2/2 Wegeventil  7 a= Steueranschluß des Ventils 7  8= Zylinderanschluß  9= Zylinder für die Bewegung in der Senkrechten 10= Druckluftanschluß

Zu Fig. 2 ist:
 1 b= pneumatisch betätigtes Balancierventil  2= pneumatischer Druckregler  2 a= Steueranschluß des pneumatischen Druckreglers  3 b= Ausgang des Balancierventils 1 b  4 b= Rückschlagventil  8= Zylinderanschluß  9= Zylinder für die Bewegung in der Senkrechten 10= Druckluftanschluß 11= manuell betätigtes Druckregelventil 12= manuell betätigtes Druckregelventil 13= 3/2 Wegventil bestabil 14= Oder-Element 15= Steueranschluß des Balancierventils 1 b 16= Steueranschluß des Balancierventils 1 b 17= Drossel-Rückschlagventil 18= Drossel-Rückschlagventil 19= pneumatisch/federbetätigtes 2/2 Wegeventil 20= Steueranschluß des Ventils 19

Zu Fig. 3 ist:
 9= Zylinder für die Bewegung in der Senkrechten 21= Lastaufnahme 22= Gestänge nach dem Pantographenprinzip 23= Drehpunkt für das Gestänge 22 24 a= horizontale Fahrbahn 24 b= Abstützrolle des Gestänges 22 25= Säule 26= Lager 27= Ständer 28= Parallelführung für die horizontale Fahrbahn 24 a

In Fig. 1 wirkt auf das 3/2 Wegeventil 6 an dem Steueranschluß 6 a der Zylinderdruck, und an dem Steueranschluß 6 b ein konstanter Druck, der durch das Druckregelventil 5 eingestellt wird. Ist der Zylinderdruck größer als dieser konstante Druck, so ist der Anschluß 6 b mit der Außenluft verbunden, damit auch der Steueranschluß 7 a des 2/2 Wegeventils 7; das 2/2 Wegeventil 7 sperrt ab. Ist der Zylinderdruck geringer als der konstante Druck, öffnet das 2/2 Wegeventil 7.

Bei Betätigung des Analogventils 1 a zur Aufwärtsbewegung, wird die Drossel 1 c geöffnet. Dadurch gelangt die Druckluft von dem Anschluß 10 zu dem Steueranschluß 2 a des pneumatischen Druckreglers 2 und durch den Strömungswiderstand 4 und, je nach Stellung, durch das 2/2 Wegeventil 7 zu dem Zylinder 9. Entsprechend dem Druck am Steueranschluß 2 a kann die Druckluft von Anschluß 10 durch den Druckregler 2 zu dem Zylinder 9 strömen. Dadurch wird die Aufwärtsbewegung bewirkt.

Durch diese gleichzeitige Beschlagung des Druckregelventils 2 und des Zylinders 9 über den Strömungswiderstand 4 wird erreicht, daß der Steuerdruck bei dem Anschluß 2 a maximal nur um den Druckverlust durch den Strömungswiderstand höher sein kann als der Zylinderdruck, wodurch ein nach oben schießen der Lastaufnahme und der Last verhindert wird. Ferner wird bei sehr geringem Öffnen der Drossel 1 c die Luft durch den Strömungswiderstand 4 zu dem Zylinder 9 gehen, ohne daß das Regelventil 2 anspricht, so daß ein sehr feinfühliges Aufwärtsfahren möglich ist.

Bei hohem Zylinderdruck entsprechend einer hohen Last, schließt das 2/2 Wegeventil 7, wodurch der Strömungswiderstand hoch wird, so daß der Steuerdruck des Regelventils erhöht wird. Hierdurch wird eine erhöhte Geschwindigkeit bei der Aufwärtsbewegung erreicht. Da die Verbindung vom Druckregelventil 2 zu dem Zylinder 9 sehr kurz ist, ist der Strömungswiderstand dieser Verbindung sehr gering. Zur Abwärtsbewegung wird bei dem Analogventil 1 a die Drossel 1 d geöffnet. Dadurch sinkt der Druck an Steueranscluß 2 a; beim Absinken des Zylinderdrucks wird deshalb durch den Druckregler 2 keine Luft zum Zylinder gelassen. Die Zylinderluft kann über die Drossel ins Freie entweichen und bei dem Druckregler 2, wenn dieser mit einer Entlastung ausgerüstet ist. Dadurch wird die Abwärtsbewegung bewirkt. In der Fig. 2 ist eine Balanciersteuerung gezeigt. Dabei ist der Steueranschluß 16 des Balancierventils 1 b mit dem Zylinder 9 verbunden. Der Steueranschluß 15 ist über das Oder-Element 14 mit dem Ausgang des Druckregelventils 11 oder, bei Zuschaltung durch das Ventil 13, mit dem Druckregelventil 12 verbunden. Der Ausgang 3 b des Balancierventils 1 b ist mit dem Steueranschluß 2 a des Druckreglers 2 verbunden und mit dem Zylinder 9 über das Rückschlagventil 4 b und das 2/2 Wegeventil 19. Das 2/2 Wegeventil 19 dient als Sicherheitsventil. Beim Einschalten des Netzdruckes gelangt dieser verzögert durch das Drossel-Rückschlagventil 18 zu dem Steueranschluß 20 und öffnet die Verbindung des Anschlusses 8 zu dem Zylinder 9. Die Verzögerung ist so bemessen, daß alle angeschlossenen Leitungen Netzdruck haben, ehe das 2/2 Wegeventil 19 öffnet, wodurch unkontrollierte Bewegungen des Manipulators verhindert werden. In der Verbindung vom Zylinder 9 zu dem Steueranschluß 16 befindet sich ein Drossel-Rückschlagventil 17, um ein Schwingen des Balancierventils zu dämpfen.

Das Druckregelventil 11 wird so eingestellt, daß der Druck als Vergleichsdruck am Steueranschluß 15 gegen den Zylinderdruck am Anschluß 16 das Balancierventil 1 b in der gezeichneten Schließstellung hält, wenn keine Last an der Lastaufnahme ist. Das Druckregelventil 12 wird so eingestellt, daß bei betätigtem Ventil 14 das Balancierventil 1 b in Schließstellung ist, wenn die Last an der Lastaufnahme befestigt ist. Wird die Lastaufnahme resp. die Last nach unten gezogen, so erhöht sich der Zylinderdruck und damit wird der Druck bei Steueranschluß 16 höher als der Vergleichsdruck am Steueranschluß 15. Dadurch schaltet das Balancierventil den Anschluß 3 b an die Außenluft und Luft strömt aus dem Zylinder ins Freie: Abwärtsbewegung. Wird die Lastaufnahme resp. die Last nach oben geschoben, so sinkt der Zylinderdruck unter dem Vergleichsdruck und das Balancierventil verbindet den Anschluß 3 b mit dem Netzanschluß 10, der Druck am Steueranschluß 2 a erhöht sich und vom Netzanschluß 10 strömt die Luft durch das Regelventil 2 zu dem Zylinder 9: Aufwärtsbewegung.

Besonders einfach ist der Betrieb einer hier beschriebenen Steuerung mit einem Manipulator nach dem Pantographprinzip, da bei diesem der Zylinderdruck unabhängig ist von der Lage der Lastaufnahme und der Last im Raum.

In Fig. 3 ist der Ständer 27 drehbar über das Lager 26 auf der Säule 25 befestigt. Am Ständer 27 ist drehbar um den Drehpunkt 23 das Pantographen-Gestänge 22 befestigt. Fest mit dem Ständer verbunden ist der Zylinder 9, der die Fahrbahn 24 a in der Senkrechten bewegt, wobei die Parallelführung 28 dafür sorgt, daß die Fahrbahn 24 a immer waagerecht bleibt. Auf der Fahrbahn 24 a stützt sich über die Rolle 24 b das Gestänge 22 ab. Dabei kann die Rolle 24 b auf der Fahrbahn 24 a bewegt werden. Am Ende des Gestänges 22 ist die Lastaufnahme 21 an die die zu transportierende Last aufgehängt wird. Wird die Rolle 24 b in der Waagerechten bewegt, so bewegt sich ebenfalls die Lastaufnahme 21 und damit eine eventuell angehängte Last ebenfalls auf einer Waagerechten.

Claims (10)

1. Steuerung für einen Manipulator, bei dem die Bewegeung der Lastaufnahme (und der Last) in der Senkrechten durch einen oder mehrere pneumatisch betriebene Zylinder erfolgt, durch Zuführung von Druckluft Zu- und Abströmen von Luft aus dem/n Zylinder/n, mit einem an sich bekannten Ventil wie z. B. pneumatisch betätigtes Balancierventil, manuell betätigtes Pistolen- oder Analogventil, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Ventil (1 a, 1 b) ein pneumatischer Druckregler (2) vorhanden ist und wobei der Steuerdruck des pneumatischen Druckreglers (2) von dem Ventil (1 a, 1 b) und dem Zylinderdruck bestimmt wird.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung zumindest aus einem Ventil (1 a, 1 b) und einem pneumatischen Druckregler (2) und der Verbindung von: Ausgang (3 a, 3 b) des Ventils (1 a, 1 b) zu dem Zylinderschluß (8) und zu dem Steueranschluß (2 a) des pneumatischen Druckreglers (2) besteht.

3. Steuerung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den Strömungswiderstand (4, 4 b) in der Verbindung vom Ausgang (3 a, 3 b) des Ventils (1 a, 1 b) zu dem Zylinderanschluß (8).

4. Steuerung nach Anspruch 3, wobei der Strömungswiderstand der Verbindung vom Ausgang (3 a, 3 b) des Ventils (1 a, 1 b) zu dem Zylinderanschluß (8) verstellbar ist.

5. Steuerung nach Anspruch 4, wobei der Anschluß der Verbindung zu dem Steueranschluß (2 a) des pneumatischen Druckreglers (2) zwischen dem Ausgang (3 a, 3 b) und dem Strömungswiderstand (4, 4 b) liegt.

6. Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Strömungswiderstandes in Abhängigkeit von dem Druck in dem/n Zylinder/n erfolgt.

7. Steuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Strömungswiderstandes zumindest in einer Stufe erfolgt.

8. Steuerung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Ventile (6) und (7), wobei das Ventil (7) in der Verbindung von dem Ausgang (3 a) des Ventils (1 a) zu dem Zylinderanschluß (8) liegt, parallel zu dem Strömungswiderstand (4), und wobei bei dem Ventil (6) der Steueranschluß (6 a) mit dem Zylinderanschluß (8) und der Ausgang (6 b) mit dem Steueranschluß (7 a) des Ventils (7) verbunden ist.

9. Steuerung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung durch ein Balancierventil (1 b) erfolgt und der Strömungswiderstand (4 b) ein Rückschlagventil ist.

10. Steuerung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei der Manipulator nach dem Pantographenprinzip wirkt.