DE3710178A1 - CONTROL DEVICE FOR A PNEUMO-HYDRAULIC POWER DRIVE - Google Patents

CONTROL DEVICE FOR A PNEUMO-HYDRAULIC POWER DRIVE

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DE3710178A1
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Abstract

The control arrangement has a pneumatic-hydraulic power drive (14) with an actuating rod (17). The actuating rod (17) can be actuated pneumatically with small force over large distances by means of a working piston (40) and hydraulically with large force over small distances by means of a displacing piston (63). The displacing piston (63) can in turn be actuated pneumatically via a pressure intensifier (62/63). So that workpieces with freely programmable force/displacement profiles set in a controlled manner can be manipulated or machined, the actuating rod (17) is coupled to a displacement-measuring unit (20). The actuating pressure of the working piston (40) can be set independently of the actuating pressure of the displacing piston (63) as a function of an output signal of the displacement-measuring unit (20) (Fig. 2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für einen pneumo­ hydraulischen Kraftantrieb mit einer Betätigungsstange, die mittels eines Arbeitskolbens pneumatisch mit geringer Kraft über große Wege sowie mittels eines Verdrängerkolbens hydrau­ lisch mit großer Kraft über kleine Wege betätigbar ist, wobei der Verdrängerkolben seinerseits über den Druckübersetzer pneu­ matisch betätigbar ist. The invention relates to a control device for a pneumo hydraulic power drive with an operating rod that using a working piston pneumatically with little force over long distances and by means of a displacement piston hydrau is operable with great force via small paths, whereby the displacement piston, in turn, pneu via the pressure intensifier is actuated matically.  

Eine derartige Steuereinrichtung ist aus der DE-OS 28 18 337 bekannt.Such a control device is from DE-OS 28 18 337 known.

Bei der bekannten Steuereinrichtung weist der Kraftantrieb einen vorderen, doppelt wirkenden und pneumatisch betätigbaren Arbeitskolben auf, der in einer Zylinderbohrung mit verhältnis­ mäßig großem Durchmesser läuft und von beiden Seiten mit Druck­ luft beaufschlagbar ist. Der Arbeitskolben trägt eine Betäti­ gungsstange, die beispielsweise zum Vernieten eingesetzt werden kann. Wird der Arbeitskolben auf seiner Rückseite mit Druckluft beaufschlagt, fährt er im Eilgang mit verhältnismäßig geringer Kraft nach vorne aus. Bei Erreichen einer Endstellung erhöht sich der Druck auf der Rückseite des Arbeitskolbens. Die Druck­ luft strömt nun auf die Rückseite eines Luftkolbens etwa glei­ chen Querschnitts, der seinerseits den Verdrängerkolben wesent­ lich geringerer Querschnittsfläche trägt. Der Verdrängerkolben taucht in einen Ölspeicher ein, der im Bereich der Rückseite der Betätigungsstange angeordnet ist. Infolge des Durchmesser­ verhältnisses von Luftkolben und Verdrängerkolben ergibt sich bei pneumatischer Betätigung des Verdrängerkolbens eine Kraft­ verstärkung im Bereich des Ölspeichers und damit eine hohe Betätigungskraft für die Betätigungsstange bei geringer Auslen­ kung.In the known control device, the power drive a front, double-acting and pneumatically operated Working piston on in a cylinder bore with ratio moderately large diameter runs and pressure from both sides air can be applied. The working piston carries an actuator supply rod, which are used for example for riveting can. The working piston is compressed on its back with compressed air charged, it travels at a relatively low speed Force forward. Increased when reaching a final position the pressure on the back of the piston. The pressure Air now flows approximately evenly onto the back of an air piston Chen cross section, which in turn is essential to the displacement piston Lich smaller cross-sectional area. The displacement piston dips into an oil reservoir in the area of the back the actuating rod is arranged. Due to the diameter ratio of air pistons and displacement pistons results a force when the displacement piston is actuated pneumatically reinforcement in the area of the oil storage and thus a high Operating force for the operating rod with little deflection kung.

Bei der bekannten Einrichtung erfolgt die Umschaltung vom Eil­ gang mit geringer Kraft auf den Langsamgang (Krafthub) mit hoher Kraft selbsttätig, weil, wie erwähnt, die Druckluft von der Rückseite des Arbeitskolbens bei Erreichen eines bestimmten Werts selbsttätig auf die Rückseite des Luftkolbens gelangt und der Krafthub automatisch einsetzt. In the known device, the switchover is made from express gear with low force on the slow gear (power stroke) with high force automatically because, as mentioned, the compressed air from the back of the piston when reaching a certain one Value automatically reaches the back of the air piston and the power stroke starts automatically.  

Zur Steuerung können bei der bekannten Einrichtung auch Schalt­ ventile vorgesehen werden, wobei die Weiterleitung der Druckluft auf den Luftkolben durch ein Druck-Wegeventil erfolgt, das dann umgeschaltet wird, wenn der Druck am Eingang (Rückseite des Arbeitskolbens) einen vorgegebenen Betrag übersteigt. Bei der bekannten Einrichtung ist auch die Möglichkeit vorgesehen, eine wegabhängige Steuerung einzusetzen, bei der ein Endschalter in der Bewegungsbahn der Betätigungsstange vorgesehen ist, der bei Betätigung vom Eilgang auf den Langsamgang (Krafthub) um­ schaltet. Es werden jedoch bei all diesen Steuerungen ausschließlich Schaltventile eingesetzt, und die Betätigung des Luftkolbens erfolgt über eine Zwangs-Folgesteuerung in Abhängigkeit von der Betätigung des Arbeitskolbens.To control can also switch in the known device valves are provided, the forwarding of the compressed air done on the air piston by a pressure directional valve that is then switched when the pressure at the inlet (rear of the working piston) exceeds a predetermined amount. At the known device is also provided the possibility to use a path-dependent control with a limit switch is provided in the path of movement of the actuating rod, the when actuating from rapid to slow (power stroke) switches. However, with all of these controls only switching valves used, and the actuation of the air piston takes place via a forced sequence control in Dependence on the actuation of the working piston.

Die bekannte Einrichtung hat damit den Nachteil, daß der Über­ gang vom Eilgang zum Langsamgang stets schlagartig erfolgt und der Langsamgang ungeregelt verläuft, so daß die bekannte Ein­ richtung für eine Vielzahl von Anwendungen nicht einsetzbar ist, wenn es darauf ankommt, die Betätigungskraft in Abhängig­ keit vorgegebener Parameter zu dosieren oder auch in Abhängig­ keit vom jeweiligen Einsatzfall zu regeln.The known device has the disadvantage that the over from rapid to slow speed always occurs suddenly and the slow speed runs uncontrolled, so that the well-known Ein direction cannot be used for a large number of applications When it comes down to it, the actuating force is dependent dosing specified parameters or also depending of the respective application.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Betriebsparameter der Einrichtung frei vorgebbar und insbeson­ dere geregelt einstellbar sind.The invention is therefore based on the object of a device of the type mentioned in such a way that the Operating parameters of the facility freely definable and in particular which are regulated adjustable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Betätigungsstange mit einer Wegmeßeinheit gekoppelt ist und daß der Betätigungsdruck des Arbeitskolbens unabhängig vom Betätigungsdruck des Verdrängerkolbens in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Wegmeßeinheit einstellbar ist. This object is achieved in that the Actuating rod is coupled to a displacement measuring unit and that the operating pressure of the working piston regardless of Operating pressure of the displacer depending on an output signal of the displacement measuring unit is adjustable.  

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.The object on which the invention is based is achieved in this way completely solved.

Durch die über einen längeren Weg kontinuierlich einsetzbare Wegmeßeinheit kann - im Gegensatz zu dem bekannten Endlagen­ schalter - der Eilgang in seinem Verfahrweg frei programmiert werden. Durch die Abtrennung der Betätigung des Verdrängerkol­ bens von der Betätigung des Arbeitskolbens kann nach dem Durch­ laufen des Eilganges der Langsamgang (Krafthub) ebenfalls frei programmiert vorgegeben werden, wobei beliebige Kraft/Weg-Ab­ hängigkeiten vorgebbar sind.Due to the position measuring unit, which can be used continuously over a longer distance , the rapid traverse in its travel path can be freely programmed - in contrast to the known limit switch. By separating the actuation of the displacement piston from the actuation of the working piston after the rapid traverse, the slow speed (power stroke) can also be freely programmed, any force / displacement dependencies being specifiable.

Diese Maßnahmen haben damit den Vorteil, daß die erfindungsge­ mäße Steuereinrichtung für eine Vielzahl von Aufgaben einsetzbar ist, und zwar nicht nur für verhältnismäßig grobe Kraftarbeiten, wie das eingangs erwähnte Vernieten, sondern auch für präzise Kraftarbeiten, beispielsweise bei der Betätigung einer Hand eines Handhabungsgeräts und dergleichen mehr.These measures have the advantage that the fiction appropriate control device can be used for a variety of tasks is, and not just for relatively rough power work, like the riveting mentioned above, but also for precise Power work, for example when operating a hand a handling device and the like.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Arbeitskolben doppelt wirkend, und der Betätigungsdruck des Arbeitskolbens wird mittels elektropneumatischer 2/2-Servo­ ventile eingestellt.In a particularly preferred embodiment of the invention the working piston is double-acting, and the actuation pressure of the working piston is by means of an electro-pneumatic 2/2 servo valves set.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Schnellgang des Arbeits­ kolbens von der Anfangsstellung bis zur Endstellung besonders präzise eingestellt werden kann, weil die Verwendung elektro­ pneumatischer Servoventile eine genaue Umsetzung einer analogen Eingangsgröße in eine pneumatische Ausgangsgröße gestattet. This measure has the advantage of speeding up the work piston from the start position to the end position can be set precisely because the use of electro pneumatic servo valves an exact implementation of an analog Input variable allowed in a pneumatic output variable.  

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Verdrängerkolben mit Druckübersetzer einfach wirkend, und der Betätigungsdruck des Druckübersetzers wird mittels eines elektropneumatischen 2/2-Schaltventils mit Vorsteuerventil eingestellt.In a further preferred embodiment of the invention the displacement piston with pressure intensifier single acting, and the actuation pressure of the pressure intensifier is determined by means of a electropneumatic 2/2-way valve with pilot valve set.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die hohe Kraft der Betäti­ gungsstange präzise dosiert eingestellt werden kann.This measure has the advantage that the high power of the actuator dosing rod can be adjusted precisely.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Arbeitskolben bis zum Erreichen eines ersten Ausgangssignals der Wegmeßeinheit im Eilgang mit niedriger Kraft und dann der Verdrängerkolben bis zum Erreichen eines zweiten Signals im Langsamgang mit hoher Kraft ausfahrbar.In a further preferred embodiment of the invention the working piston until a first output signal is reached the measuring unit in rapid traverse with low force and then the Displacement piston until a second signal is reached in the Slow gear can be extended with high force.

Bei einer Variante dieses Ausführungsbeispiels ist das zweite Signal ein zweites Ausgangssignal der Wegmeßeinheit.In a variant of this embodiment, the second is Signal a second output signal of the displacement measuring unit.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß Aufgaben ausgeführt werden können, bei denen die Betätigungsstange eine bestimmte Weg­ strecke mit hoher Kraft durchfahren muß, ohne daß es dabei auf den Betätigungsdruck ankommt, wie dies z.B. bei Fügearbeiten der Fall ist.This measure has the advantage that tasks are carried out can where the operating rod a certain way must drive through with high force without it the actuation pressure arrives, e.g. during joining work the case is.

Bevorzugt ist bei dieser Variante, wenn bei Erreichen des zwei­ ten Signals der Betätigungsdruck des Verdrängerkolbens mittels eines Drucksensors gemessen und mit einem vorgegebenen Betäti­ gungsdruck-Intervall verglichen wird.It is preferred in this variant if when the two are reached th signal of the actuating pressure of the displacer measured by a pressure sensor and with a given actuator supply pressure interval is compared.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß überwacht werden kann, ob zum Durchmessen der vorgenannten Wegstrecke im Krafthub ein Betätigungsdruck aufgewendet werden mußte, der innerhalb einer vorgegebenen Toleranzbreite lag. Soll z.B. im Rahmen einer Fügearbeit ein Teil in ein anderes Teil eingepreßt werden, so würde ein Unterschreiten des Intervalls bedeuten, daß die zu fügenden Teile in dem Sinne unpräzise gefertigt waren, daß sie zu lose ineinander paßten und demzufolge nur ein geringer Be­ tätigungsdruck erforderlich war, um die vorgegebene Wegstrecke zu durchmessen, während ein Überschreiten des Intervalls andeu­ tet, daß die Teile zu eng gefertigt waren und daher ein zu hoher Betätigungsdruck erforderlich war, um die gewünschte Fügung zu erreichen. In beiden Fällen kann dies für den beab­ sichtigten Einsatzzweck der gefügten Teile unakzeptabel sein, so daß bei Über- oder Unterschreiten des Intervalls die gefügten Teile als Ausschuß deklariert werden konnen.This measure has the advantage that it can be monitored whether to measure the aforementioned distance in the power stroke Actuation pressure had to be applied within one  specified tolerance range. Should e.g. as part of a Joining a part to be pressed into another part, so would fall below the interval that the to joining parts were made imprecise in the sense that they fit too loosely into one another and consequently only a small amount pressure was required to travel the given distance to measure while exceeding the interval andeu tet that the parts were made too tight and therefore too high actuation pressure was required to achieve the desired one To achieve coincidence. In both cases, this can be done for the abs the intended use of the joined parts may be unacceptable, so that if the interval is exceeded or undershot, the added Parts can be declared as a committee.

Bei einer anderen Variante des Ausführungsbeispiels ist das zweite Signal ein Ausgangssignal eines den Betätigungsdruck des Verdrängerkolbens erfassenden Drucksensors.In another variant of the exemplary embodiment, this is second signal an output signal of the actuation pressure of the displacer-detecting pressure sensor.

Bei dieser Variante wird statt einer zu durchmessenden Weg­ strecke im Krafthub ein zu erreichender Druckwert vorgegeben, wenn beispielsweise im Rahmen von Fügearbeiten die Fügekraft vorgegeben ist.In this variant, instead of a path to be measured stretch a pressure value to be reached in the power stroke, if, for example, the joining force is part of joining work is specified.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann man entsprechend bei Erreichen des zweiten Signals das Ausgangssignal der Wegmeßein­ heit mit einem vorgegebenen Weg-Intervall vergleichen.In this embodiment, too, one can accordingly When the second signal reaches the output signal of the displacement measurement compare with a given path interval.

Bei dieser Variante wird somit ein Kriterium für ein Ausschuß­ teil dadurch gebildet, daß man überprüft, ob bis zum Erreichen des vorgegebenen Druckwerts ein Weg innerhalb einer zulässigen Toleranzbreite durchmessen wurde. Bei zu lose ineinander passen­ den Teilen würde z.B. bei Aufbringen des vorgegebenen Drucks (Betätigungskraft) ein zu großer Weg durchmessen, während um­ gekehrt bei zu eng gefertigten Teilen nur ein geringer Weg durchmessen werden könnte.This variant therefore becomes a criterion for a committee partly formed by checking whether until reaching of the specified pressure value a path within a permissible  Tolerance range was measured. If they fit together too loosely the parts would e.g. when the specified pressure is applied (Actuating force) measure too large a path while around swept only a short way when the parts are too narrow could be measured.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages result from the description and the attached drawing.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch erläuterten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the above and the following features still explained not only in the respective specified combination, but also in other combinations or can be used alone without the scope of the to leave the present invention.

Dies betrifft insbesondere die nachstehend anhand eines Ausfüh­ rungsbeispiels erläuterte Verschaltung mittels elektropneuma­ tischer Ventile, die im Rahmen fachmännischen Handelns auch auf andere, an sich bekannte Weise realisiert werden kann.This applies in particular to the following based on an implementation Example of connection explained using electropneuma valves, which are also part of professional action can be realized in other known ways.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge­ stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawing represents and will he in the description below purifies. Show it:

Fig. 1 eine schematisierte Gesamtansicht einer erfindungs­ gemäßen Steuereinrichtung für den Einsatzfall eines Fügegerätes; Figure 1 is a schematic overall view of a control device according to the Invention for the application of a joining device.

Fig. 2 einen Hydraulik- und Stromlaufplan zur Erläuterung der Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung; Fig. 2 is a hydraulic and circuit diagram for explaining the operation of an embodiment of a control device according to the invention;

Fig. 3 einen weiter detaillierten Stromlaufplan zur Erläute­ rung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsge­ mäßen Steuereinrichtung; Fig. 3 is a more detailed circuit diagram for one embodiment of a Erläute tion erfindungsge MAESSEN control means;

Fig. 4 einen Stromlaufplan, ähnlich Fig. 3, jedoch für ein anderes Ausführungsbeispiel. Fig. 4 is a circuit diagram, similar to Fig. 3, but for another embodiment.

In Fig. 1 bezeichnet 10 insgesamt eine Krafteinheit, wie sie z.B. zum Pressen, Prägen u. dgl. eingesetzt werden kann. Ein U-förmiges Portal 11 ist auf einen Arbeitstisch 12 aufgesetzt, der ein zu fügendes Werkstück 13 trägt. Ein Kraftantrieb 14, dessen Einzelheiten weiter unten zu Fig. 4 noch erläutert wer­ den, ist mit seitlich angesetzten Ventilpaketen 15 und 16 ver­ sehen. Unten aus dem Kraftantrieb 14 ragt eine Betätigungs­ stange 17 heraus, die vertikal in Abhängigkeit von der Betäti­ gung der Ventilpakete 15, 16 verfahrbar ist. Die Betätigungs­ stange 17 kann an ihrem unteren axialen Ende ein Werkzeug 18, beispielsweise einen Prägestempel o. dgl. tragen.In Fig. 1, 10 denotes a total of a force unit, such as those used for pressing, embossing and the like. Like. Can be used. A U-shaped portal 11 is placed on a work table 12 which carries a workpiece 13 to be joined . A power drive 14 , the details of which are further explained below in relation to FIG. 4, is seen with valve packs 15 and 16 attached laterally. At the bottom of the power drive 14 , an actuating rod 17 protrudes, which can be moved vertically as a function of the actuation of the valve packages 15 , 16 . The actuating rod 17 can carry a tool 18 , for example an embossing stamp or the like, at its lower axial end.

Die Betätigungsstange 17 ist seitlich an einen Arm 19 angekop­ pelt, der mit einer Wegmeßeinheit 20 für die vertikale Auslen­ kung der Betätigungsstange 17 zusammenwirkt.The actuating rod 17 is laterally coupled to an arm 19 which interacts with a displacement measuring unit 20 for the vertical deflection of the actuating rod 17 .

Über Anschlußkabel 21, 22, 23, 24 sind die Wegmeßeinheit 20 sowie die Ventilpakete 15, 16 an ein Steuergerät 25 angeschlos­ sen.Via connecting cables 21 , 22 , 23 , 24 , the displacement measuring unit 20 and the valve packages 15 , 16 are connected to a control unit 25 .

Das Steuergerät 25 verfügt z.B. über eine erste Tastatur 26 zur Vorgabe eines oder mehrerer Ausfahrwege der Betätigungs­ stange 17 sowie über eine zweite Tastatur 27, die z.B. zur Vorgabe bestimmter Betätigungskräfte oder Weg/Kraft-Verläufe dienen kann. Eine schematisiert angedeutete Anzeigeeinheit 28 dient zur Anzeige von Betriebszuständen, Betriebsparametern u. dgl.The control unit 25 has, for example, a first keyboard 26 for specifying one or more extension paths of the actuating rod 17 and a second keyboard 27 , which can serve, for example, for specifying certain actuating forces or path / force curves. A schematically indicated display unit 28 serves to display operating states, operating parameters and the like. the like

Mit der in Fig. 1 dargestellten Krafteinheit will man z.B. vorgeben können, daß die Betätigungsstange 17 zunächst im Eil­ gang einen großen Weg durchmißt, um den sie zuvor vom Werk­ stück 13 abgehoben war, um dieses im Bereich des Arbeitstischs 12 handhaben zu können. Die Betätigungsstange 17, ggf. mit Werkzeug 18, soll alsdann mit geringer Geschwindigkeit einen bestimmten Restweg unter hoher Krafteinwirkung (typischer­ weise im Bereich zwischen 10 und 500 kN) durchfahren. Dabei soll die Krafteinheit 10 so gesteuert werden können, daß die Betätigungsstange 17 entweder einen vorgegebenen Krafthub durch­ mißt, d.h. ohne Einflußnahme auf die Betätigungskraft, sofern diese natürlich einen bestimmten Grenzwert nicht überschreitet, oder aber es soll ein bestimmter Kraft-Endwert erreicht werden, ohne Berücksichtigung des hierfür erforderlichen Hubes.With the power unit shown in Fig. 1 you want to be able to pretend, for example, that the actuating rod 17 first in a rapid traverse measures a long way by which it was previously lifted from the workpiece 13 to handle this in the area of the work table 12 . The actuating rod 17 , possibly with a tool 18 , is then to travel a certain distance under low force at high speed (typically in the range between 10 and 500 kN). The force unit 10 should be able to be controlled in such a way that the actuating rod 17 either measures a predetermined force stroke, that is to say without influencing the actuating force, provided that this does not, of course, exceed a certain limit value, or a certain final force value is to be achieved without Taking into account the required stroke.

Im Falle des vorgegebenen Hubes will man jedoch ermitteln kön­ nen, ob die hierzu erforderliche Kraft innerhalb eines bestimm­ ten Toleranzbereichs liegt, und umgekehrt möchte man bei vor­ gegebener Betätigungskraft wissen, ob der hierzu durchmessene Hub innerhalb eines bestimmten Toleranzbereichs liegt, um bei Überschreiten des Toleranzbereichs jeweils ein Ausschußteil definieren zu können.In the case of the specified stroke, however, one wants to be able to determine NEN whether the force required for this within a certain t tolerance range, and vice versa one would like to given operating force know whether the diameter for this Stroke is within a certain tolerance range One committee part is exceeded in each case to be able to define.

In Fig. 2 erkennt man weitere Einzelheiten des Kraftantriebs 14 samt der zugehörigen Steuerung.In Fig. 2, one recognizes further details of the motor drive 14 together with the associated control.

Der an sich bekannte Kraftantrieb 14 weist im vorderen Teil einen Arbeitskolben 40 auf, der in einer ersten Zylinderboh­ rung 41 verhältnismäßig großen Durchmessers läuft. Mittels eines vorderen Kanals 42 und eines hinteren Kanals 43 ist der Arbeitskolben 40 von beiden Seiten mit Druckluft beaufschlagbar. Hierzu dient eine erste Leitung 44, die an den vorderen Kanal 42 angeschlossen ist und zu einem ersten elektropneumatischen 2/2-Servoventil 45 führt. Eine zweite Pneumatikleitung 46 ist an den hinteren Kanal 43 angeschlossen und führt zu einem zwei­ ten elektropneumatischen 2/2-Servoventil 47. Die Servoventile 45, 47 sind über eine dritte Leitung 48 bzw. eine vierte Leitung 49 an einen gemeinsamen Druckluftanschluß 50 angeschlossen, der typischerweise mit einem Versorgungsdruck von 5 bar beaufschlagt ist.The known power drive 14 has a working piston 40 in the front part, the tion in a first cylinder bore 41 runs relatively large diameter. The working piston 40 can be pressurized with compressed air from both sides by means of a front channel 42 and a rear channel 43 . For this purpose, a first line 44 is used , which is connected to the front channel 42 and leads to a first electropneumatic 2/2-servo valve 45 . A second pneumatic line 46 is connected to the rear channel 43 and leads to a two-th electropneumatic 2/2-servo valve 47 . The servo valves 45 , 47 are connected via a third line 48 or a fourth line 49 to a common compressed air connection 50 , which is typically acted upon by a supply pressure of 5 bar.

Die Betätigungsstange 17, die den Arbeitskolben 40 trennt, ist mit einer zweiten zylindrischen Bohrung 56 versehen. In einer dritten zylindrischen Bohrung 57, deren Durchmesser etwa dem der ersten zylindrischen Bohrung 41 entspricht, läuft ein Öl­ kolben 58, der vor sich einen Ölraum (Speicherraum) 60 defi­ niert, der bis in die zweite zylindrische Bohrung 56 reicht. Der Ölkolben 58, der frei in der dritten zylindrischen Boh­ rung 57 läuft, ist über eine Wendelfeder 61 mit einem ebenfalls in der dritten zylindrischen Bohrung 57 frei laufenden Luftkol­ ben 62 verbunden. Der Luftkolben 62 läuft nach vorne in einen Verdrängerkolben 63 aus, dessen Querschnittsfläche wesentlich geringer als die Querschnittsfläche des Luftkolbens 62, des Ölkolbens 58 und des Arbeitskolbens 40 ist. Der Durchmesser des Verdrängerkolbens 63 ist etwas geringer als der Durchmesser der zweiten zylindrischen Bohrung 56.The actuating rod 17 , which separates the working piston 40 , is provided with a second cylindrical bore 56 . In a third cylindrical bore 57 , the diameter of which corresponds approximately to that of the first cylindrical bore 41 , an oil piston 58 runs , which defines an oil space (storage space) 60 in front of it, which extends into the second cylindrical bore 56 . The oil piston 58 , which runs freely in the third cylindrical bore 57 , is connected via a helical spring 61 to an air piston 62 which also runs freely in the third cylindrical bore 57 . The air piston 62 runs forward into a displacement piston 63 , the cross-sectional area of which is substantially smaller than the cross-sectional area of the air piston 62 , the oil piston 58 and the working piston 40 . The diameter of the displacement piston 63 is slightly smaller than the diameter of the second cylindrical bore 56 .

Mittels eines Kanals 64 kann die Rückseite des Luftkolbens 62 über eine fünfte Leitung 65 mit Druckluft beaufschlagt werden. Die fünfte Leitung 65 führt zu einem 2/2-Schaltventil 66, das beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Vorsteuerventil versehen ist.The rear side of the air piston 62 can be acted upon by compressed air via a fifth line 65 by means of a channel 64 . The fifth line 65 leads to a 2/2-way switching valve 66 which is provided with a pilot valve in the exemplary embodiment shown.

Eine sechste Leitung 67 ist an den hinteren Kanal 43 angeschlos­ sen und dient zur Druckluftversorgung des 2/2-Schaltventils 66.A sixth line 67 is connected to the rear channel 43 and is used to supply compressed air to the 2/2-way switching valve 66 .

Mit 68 ist eine siebte Leitung angedeutet, die in den Raum zwischen Ölkolben 58 und Luftkolben 62 mündet. Mit der siebten Leitung 68 soll angedeutet werden, daß der Luftkolben 62 selbst­ verständlich auch doppelt wirkend ausgebildet und von beiden Seiten mit Druckluft beaufschlagt werden kann, wenn dies im Einzelfall günstiger sein sollte.With 68 a seventh line is indicated, which opens into the space between the oil piston 58 and air piston 62 . The seventh line 68 is intended to indicate that the air piston 62 can of course also be double-acting and can be pressurized with compressed air from both sides if this should be cheaper in individual cases.

Eine achte Leitung 70 führt als Stichleitung von der sechsten Leitung 67 weg zu einem Drucksensor 71. Der Drucksensor 71 ist seinerseits an einen Regler 72 angeschlossen, der ein weiteres Eingangssignal über eine Signalleitung 73 von der Wegmeßein­ heit 20 empfängt. Außerdem ist der Regler 72 an die Tastatu­ ren 26, 27 angeschlossen, und er verfügt über Ausgangsklem­ men 74, die über die Anschlußkabel 22, 23 zu den Ventilpake­ ten 15, 16 bzw. den darin enthaltenen Servoventilen 45, 47 und dem Schaltventil 66 führen.An eighth line 70 leads as a branch line from the sixth line 67 to a pressure sensor 71 . The pressure sensor 71 is in turn connected to a controller 72 which receives a further input signal via a signal line 73 from the Wegmeßein unit 20 . In addition, the controller 72 is connected to the keyboards 26 , 27 and it has output terminals 74 which lead via the connecting cables 22 , 23 to the valve packs 15 , 16 and the servo valves 45 , 47 and the switching valve 66 contained therein .

Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig. 2 soll nun anhand des Stromlaufplans der Fig. 3 näher erläutert werden.The mode of operation of the arrangement according to FIG. 2 will now be explained in more detail with reference to the circuit diagram of FIG. 3.

Bei der nachstehend geschilderten Variante wird vom Benutzer der Krafteinheit 10 ein erster Weg s a vorgegeben, der von der Betätigungsstange 17 im Schnellgang durchfahren werden soll. Nach Durchmessen dieses Weges s a soll im Krafthub ein zweiter, kleinerer Weg s e durchmessen werden. Während des Krafthubs soll der Druck p, der auf den Luftkolben 62 wirkt und der über den Kraftverstärker 62/63 in die Kraft der Betätigungsstange 17 umgerechnet werden kann, ermittelt werden, und es soll eine Aussage darüber herbeigeführt werden, ob der zum Durchmessen des Krafthubes s e erforderliche Druck p innerhalb einer vorbe­ stimmten Toleranz zwischen einem unteren Druckwert p u und einem oberen Druckwert p o liegt.In the variant described below, the user of the force unit 10 prescribes a first path s a , which the actuating rod 17 is to traverse at high speed. After measuring this path s a , a second, smaller path s e should be measured in the power stroke. During the power stroke, the pressure p which acts on the air piston 62 and which can be converted into the force of the actuating rod 17 via the force booster 62/63 is to be determined, and a statement is to be made as to whether it is for measuring the power stroke s e required pressure p is within a predetermined tolerance between a lower pressure value p u and an upper pressure value p o .

Um dies zu erreichen, werden die Werte s a , s e , p u und p o zu­ nächst mittels der Tastaturen 26, 27 in das Steuergerät 25 eingegeben.In order to achieve this, the values s a , s e , p u and p o are first entered into the control unit 25 using the keyboards 26 , 27 .

Um die Krafteinheit 10 in Betrieb zu setzen, wird zunächst über eine Klemme 75 ein Startsignal auf ein Flip-Flop 76 gegeben und dieses damit gesetzt. Das Flip-Flop 76 betätigt seinerseits das zweite elektropneumatische 2/2-Servoventil 47, so daß Druck­ luft auf den Arbeitskolben 40, und zwar von rechts in Fig. 2, gelangen kann.In order to put the power unit 10 into operation, a start signal is first given to a flip-flop 76 via a terminal 75 and the flip-flop 76 is thus set. The flip-flop 76 in turn actuates the second electro-pneumatic 2/2-servo valve 47 , so that compressed air can reach the working piston 40 , from the right in FIG. 2.

Die Wegmeßeinheit 20 ist an einen ersten Komparator 81 ange­ schlossen, dessen Ausgang mit einem ersten Null-Detektor 82 verbunden ist. Der Null-Detektor 82 steuert seinerseits den Setzeingang eines zweiten Flip-Flop 83, dessen Ausgang wiederum das 2/2-Schaltventil 66 betätigt. Ein zweiter Komparator 84 ist ausgangsseitig an einen zweiten Null-Detektor 85 angeschlos­ sen, dessen Ausgang mit dem Rücksetzeingang des zweiten Flip- Flop 83 verbunden ist.The displacement measuring unit 20 is connected to a first comparator 81 , the output of which is connected to a first zero detector 82 . The zero detector 82 in turn controls the set input of a second flip-flop 83 , the output of which in turn actuates the 2/2 switching valve 66 . A second comparator 84 is connected on the output side to a second zero detector 85 , the output of which is connected to the reset input of the second flip-flop 83 .

Die weiteren Eingänge der Komparatoren 81, 82 werden durch Klemmen 86, 87 gebildet, an denen Sollwerte, nämlich ein Wert s a für das Ende des Eilganges und ein Wert s e für das Ende des Langsamganges angelegt sind. The further inputs of the comparators 81 , 82 are formed by terminals 86 , 87 , to which setpoints, namely a value s a for the end of the rapid traverse and a value s e for the end of the slow traverse, are applied.

Der Drucksensor 71 ist an einen dritten Komparator 88 ange­ schlossen, dessen Ausgang mit einer ersten Schwellwertstufe 89 verbunden ist. Der Ausgang der Schwellwertstufe 89 liegt wie­ derum am Eingang eines UND-Gatters 90.The pressure sensor 71 is connected to a third comparator 88 , the output of which is connected to a first threshold stage 89 . The output of the threshold stage 89 is again at the input of an AND gate 90 .

Der Drucksensor 71 ist ferner mit einem Eingang eines vierten Komparators 91 verbunden, dessen Ausgang mit einer zweiten Schwellwertstufe 92 verbunden ist. Deren Ausgang ist wiederum mit einem zweiten Eingang des UND-Gatters 90 verbunden. Die weiteren Eingänge der Komparatoren 88, 91 sind auf Klemmen 93, 94 geführt, an die Sollwerte anlegbar sind, nämlich der untere Schwellwert P u sowie der obere Schwellwert p u des Drucks p. Die Schwellwerte der Schwellwertstufen 89, 92 definieren ein Druckintervall 95. Der Ausgang des UND-Gatters 90 ist auf eine Anzeige 96 geführt.The pressure sensor 71 is also connected to an input of a fourth comparator 91 , the output of which is connected to a second threshold value stage 92 . Its output is in turn connected to a second input of the AND gate 90 . The further inputs of the comparators 88 , 91 are connected to terminals 93 , 94 to which setpoints can be applied, namely the lower threshold value P u and the upper threshold value p u of the pressure p . The threshold values of the threshold value stages 89 , 92 define a printing interval 95 . The output of the AND gate 90 is led to a display 96 .

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgtThe device works as follows

Sobald sich der Arbeitskolben 40 durch Setzen des ersten Flip- Flops 76 in Fig. 2 nach links bewegt, gibt der Arm 19 mit der Wegmeßeinheit 20 ein Signal s ab, das über die Signalleitung 73 dem Regler 72 zugeführt wird. Im Regler 72 wird das Signal s in den Komparatoren 81 und 84 mit den dort vorgegebenen Soll­ werten s a und s e verglichen. Sobald der Sollwert s a erreicht ist, d.h. am Ende des Schnellgang-Bereichs, spricht der Null- Detektor 82 an und setzt das zweite Flip-Flop 83, das wiederum das 2/2-Schaltventil 66 betätigt. Da das zweite elektropneuma­ tische 2/2-Servoventil 47 noch eingeschaltet bleibt, kann über die sechste Leitung 67 Luftdruck aus dem rechten Kanal 43 über­ nommen und mittels des 2/2-Schaltventils 66 über die Leitun­ gen 67, 65 in den Kanal 64 geleitet werden, so daß der Luftkol­ ben 62 sich nach links bewegt und der Verdrängerkolben 63 mit entsprechender Kraftverstärkung für einen Druckaufbau im Öl­ raum 60 sorgt. Die Betätigungsstange 17 setzt auf diese Weise ihren Weg nach links in Fig. 2 fort, wobei durch Umschalten des ersten elektropneumatischen 2/2-Servoventils 45 auf beiden Seiten des Antriebskolbens 40 derselbe Druck eingestellt werden kann, um die weitere Bewegung der Betätigungsstange 17 aus­ schließlich von der Auslenkung des Verdrängerkolbens 63 abhängig zu machen.As soon as the working piston 40 moves to the left by setting the first flip-flop 76 in FIG. 2, the arm 19 emits a signal s with the displacement measuring unit 20 , which is fed to the controller 72 via the signal line 73 . In the controller 72 , the signal s is compared in the comparators 81 and 84 with the target values s a and s e specified there. As soon as the target value s a has been reached, ie at the end of the overdrive range, the zero detector 82 responds and sets the second flip-flop 83 , which in turn actuates the 2/2 switching valve 66 . Since the second electropneumatic table 2/2 servo valve 47 remains switched on, air pressure can be taken from the right channel 43 via the sixth line 67 and passed via the lines 67 , 65 into the channel 64 by means of the 2/2 switching valve 66 are so that the air piston ben 62 moves to the left and the displacer 63 with appropriate force amplification ensures a pressure build-up in the oil chamber 60 . The actuating rod 17 continues in this way to the left in Fig. 2, wherein by switching the first electropneumatic 2/2-servo valve 45 on both sides of the drive piston 40, the same pressure can be set to the further movement of the actuating rod 17 finally to make dependent on the deflection of the displacer 63 .

Wenn schließlich über den zweiten Komparator 84 erkannt wird, daß die Betätigungsstange 17 den Endwert s e des langsamen Kraft­ hubes erreicht hat, wird über den Null-Detektor 85 das zweite Flip-Flop 83 zurückgesetzt und das Schaltventil 66 wieder umge­ schaltet.When it is finally recognized via the second comparator 84 that the actuating rod 17 has reached the end value s e of the slow power stroke, the second flip-flop 83 is reset via the zero detector 85 and the switching valve 66 switches over again.

Durch Entlüften der rechten Seite des Arbeitskolbens 40 bei gleichzeitiger Druckluftbeaufschlagung über den linken Kanal 42 kann nun der Arbeitskolben 40 mit hoher Geschwindigkeit wieder in die Ausgangsposition zurückgefahren werden.By venting the right side of the working piston 40 while simultaneously applying compressed air via the left channel 42 , the working piston 40 can now be moved back to the starting position at high speed.

Während der vorstehend beschriebenen Operation, insbesondere während des Langsam-Krafthubes wurde über den Drucksensor 71 der Druck p an der Rückseite des Luftkolbens 62 überwacht. Wenn der Druck in diesem Bereich innerhalb des Intervalls 95 liegt, so spricht die Anzeige 96 an, weil nur in diesem Intervall die Ausgänge beider Schwellwertstufen 89 und 92 ein positives logisches Signal zeigen, während außerhalb des Intervalls 95 eine der beiden Schwellwertstufen ein negatives logisches Signal führt. Dies bedeutet, daß bei betätigter Anzeige 96 ein Werk­ stück im Sollbereich bearbeitet wurde, während bei Verlöschen der Anzeige 96 ein Ausschußteil produziert wurde. During the operation described above, in particular during the slow power stroke, the pressure p on the rear of the air piston 62 was monitored via the pressure sensor 71 . If the pressure in this range lies within the interval 95 , the display 96 responds because only in this interval the outputs of both threshold value stages 89 and 92 show a positive logic signal, while outside of the interval 95 one of the two threshold value stages shows a negative logic signal leads. This means that when the display 96 was actuated, a workpiece was processed in the target area, while a reject part was produced when the display 96 went out .

Der in Fig. 4 erkennbare Stromlaufplan entspricht weitgehend dem Stromlauf der Fig. 3, und es sind entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Lediglich durch Hinzufügen eines "a" sind in ihrer Funktion vergleichbare Bauelemente bezeichnet.The circuit diagram recognizable in FIG. 4 largely corresponds to the circuit diagram of FIG. 3, and corresponding elements are provided with the same reference symbols. Only by adding an "a" are comparable components designated in their function.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Variante wird das Durchfahren des Schnellganges über die Elemente 81 bis 83 durch Erreichen des Endwertes s a in der bereits beschriebenen Weise überwacht. Im langsamen Krafthub wird allerdings das Erreichen des Endwerts des Krafthubs nicht über den Weg, sondern über den Druck über­ wacht, und zwar im zweiten Komparator 84 a, der mit einem ent­ sprechenden Sollwert p a beschaltet ist. Wenn dieser Endwert erreicht wird, schaltet das 2/2-Schaltventil 66 um, und der Langsam-Krafthub ist beendet.In the embodiment shown in Fig. 4 variant, the driving through the quick passage over the elements 81 to 83 by reaching the final value S A is monitored in the manner already described. In the slow power stroke, however, the reaching of the final value of the power stroke is not monitored via the path, but via the pressure, specifically in the second comparator 84 a , which is connected to a corresponding target value p a . When this end value is reached, the 2/2 switching valve 66 switches over and the slow power stroke is ended.

Um auch in diesem Fall eine Aussage über ein korrekt gefertigtes Teil oder ein Ausschußteil zu treffen, wird mit Komparatoren 88 a, 91 a und Schwellwertstufen 89 a, 92 a ein Inter­ vall 95 a definiert, in diesem Fall allerdings ein Intervall des Weges, das zwischen einem unteren Grenzwert s u und einem oberen Grenzwert s o liegt. Im übrigen entspricht die Logik den Elementen der unteren Hälfte der Fig. 3.In order to make a statement about a correctly manufactured part or a reject part in this case too, an interval 95 a is defined with comparators 88 a , 91 a and threshold value stages 89 a , 92 a , in this case, however, an interval of the path that lies between a lower limit value s u and an upper limit value s o . Otherwise, the logic corresponds to the elements in the lower half of FIG. 3.

Während also bei der Variante gemäß Fig. 3 erkannt wurde, ob zum Durchmessen eines vorgegebenen Weges im Langsam-Krafthub mehr oder weniger als ein vorbestimmter Druckbereich benötigt wurde, ist es bei der Variante gemäß Fig. 4 umgekehrt, weil dort im Langsam-Krafthub auf das Erreichen eines End-Druckwerts abgestellt wird und erst dann geprüft wird, ob zum Erreichen dieses Druckwerts ein Weg durchmessen wurde, der innerhalb einer bestimmten Toleranz liegt.Thus, while it was recognized in the variant according to FIG. 3 whether more or less than a predetermined pressure range was required to measure a predetermined path in the slow force stroke, the reverse is true in the variant in accordance with FIG. 4 because there it is in the slow force stroke reaching an end pressure value is stopped and only then is it checked whether a path has been measured to reach this pressure value, which lies within a certain tolerance.

Claims (8)

1. Steuereinrichtung für einen pneumo-hydraulischen Kraftan­ trieb (14) mit einer Betätigungsstange (17), die mittels eines Arbeitskolbens (40) pneumatisch mit geringer Kraft über große Wege sowie mittels eines Verdrängerkolbens (63) hydraulisch mit großer Kraft über kleine Wege betätig­ bar ist, wobei der Verdrängerkolben (93) seinerseits über einen Druckübersetzer (62/63) pneumatisch betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstange (17) mit einer Wegmeßeinheit (20) gekoppelt ist und daß der Betätigungsdruck des Arbeitskolbens (40) unabhängig vom Betätigungsdruck des Verdrängerkolbens (63) in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Wegmeßeinheit (20) einstellbar ist.1. Control device for a pneumo-hydraulic Kraftan drive ( 14 ) with an actuating rod ( 17 ), which can be actuated by means of a working piston ( 40 ) pneumatically with low force over long distances and by means of a displacement piston ( 63 ) hydraulically with large force over short distances is, the displacement piston ( 93 ) in turn being pneumatically operable via a pressure intensifier ( 62/63 ), characterized in that the actuating rod ( 17 ) is coupled to a displacement measuring unit ( 20 ) and that the actuating pressure of the working piston ( 40 ) is independent of the actuating pressure of the displacement piston ( 63 ) can be set as a function of an output signal from the displacement measuring unit ( 20 ). 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (40) doppelt wirkend ist und daß der Betätigungsdruck des Arbeitskolbens (40) mittels elek­ tropneumatischer 2/2-Servoventile (45, 47) eingestellt wird.2. Control device according to claim 1, characterized in that the working piston ( 40 ) is double-acting and that the actuating pressure of the working piston ( 40 ) is set by means of electro-pneumatic 2/2 servo valves ( 45 , 47 ). 3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verdrängerkolben (63) mit Druckübersetzer (62/63) einfach wirkend ist und daß der Betätigungsdruck des Druckübersetzers (62/63) mittels eines elektropneuma­ tischen 2/2-Schaltventils (66) mit Vorsteuerventil einge­ stellt wird. 3. Control device according to claim 1 or 2, characterized in that the displacement piston ( 63 ) with pressure intensifier ( 62/63 ) is single-acting and that the actuating pressure of the pressure intensifier ( 62/63 ) by means of an electropneumatic table 2/2 switching valve ( 66 ) is set with pilot valve. 4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (40) bis zum Errei­ chen eines ersten Ausgangssignals (s a ) der Wegmeßeinheit (20) im Eilgang mit niedriger Kraft und dann der Verdrän­ gerkolben (63) bis zum Erreichen eines zweiten Signals (s e , p a ) im Langsamgang mit hoher Kraft ausfahrbar ist.4. Control device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the working piston (40) to the Errei chen a first output signal (s a) of the displacement measuring unit (20) in rapid traverse with low force and then the Verdrän gerkolben (63) to to reach a second signal ( s e , p a ) can be extended with high force in slow gear. 5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Signal ein zweites Ausgangssignal (s e ) der Wegmeßeinheit (20) ist.5. Control device according to claim 4, characterized in that the second signal is a second output signal ( s e ) of the displacement measuring unit ( 20 ). 6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen des zweiten Signals (s e ) der Betätigungs­ druck (p) des Verdrängerkolbens (63) mittels eines Druck­ sensors (71) gemessen und mit einem vorgegebenen Betäti­ gungsdruck-Intervall (95) verglichen wird.6. Control device according to claim 5, characterized in that when the second signal ( s e ) the actuating pressure ( p ) of the displacer ( 63 ) is measured by means of a pressure sensor ( 71 ) and with a predetermined actuating pressure interval ( 95 ) is compared. 7. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Signal ein Ausgangssignal (p a ) eines den Betätigungsdruck (p) des Verdrängerkolbens (63) erfassenden Drucksensors (71) ist.7. Control device according to claim 4, characterized in that the second signal is an output signal ( p a ) of the actuating pressure ( p ) of the displacer ( 63 ) detecting pressure sensor ( 71 ). 8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen des zweiten Signals (p a ) das Ausgangs­ signal (s) der Wegmeßeinheit (20) mit einem vorgegebenen Weg-Intervall (95 a) verglichen wird.8. Control device according to claim 7, characterized in that when the second signal ( p a ) is reached, the output signal ( s ) of the displacement measuring unit ( 20 ) is compared with a predetermined displacement interval ( 95 a ).
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