DE4123189A1 - Vorrichtung zur geschwindigkeitsregelung fuer einen pneumatischen zylinder - Google Patents

Vorrichtung zur geschwindigkeitsregelung fuer einen pneumatischen zylinder

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung für einen pneumatischen Zylinder.
Bei einem herkömmlichen, eine Last tragenden, pneumatischen Zylinder wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Kolbenstange durch Luftdruck unter Anwendung eines Reduzierventils geregelt. Der Schiebewiderstand der Kolbenstange kann sich während eines Hubes aufgrund verschiedener äußerer Kräfte verändern, die beispielsweise durch die Krümmung der Kolbenstange selbst hervorgerufen werden können. Dementsprechend kann sich die Geschwindigkeit der Kolbenstange verändern oder im Extremfall kann die Kolbenstange sogar zum Stillstand kommen.
Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung für einen pneumatischen Zylinder vorzuschlagen, die das einleitend erwähnte Problem löst.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung für einen pneumatischen Zylinder vorzuschlagen, bei der der Luftdruck für die Steuerung des Reduzierventils ausreichend unterstützt wird, auch wenn der Luftdruck nicht mehr ausreicht, um den pneumatischen Zylinder anzutreiben. Dadurch kann diese Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung für einen pneumatischen Zylinder diesen sicher mit einer erhöhten Geschwindigkeit steuern.
Die vorliegende Erfindung verwendet eine im folgenden beschriebene Konstruktion. Insbesondere beinhaltet das Reduzierventil: Eine erste Druckkammer, die mit einer Druckluftversorgung verbunden ist, eine zweite Druckkammer, die mit einer Öffnung eines pneumatischen Zylinders in Verbindung steht und eine Auslaßkammer, die mit der Außenluft verbunden ist. Die zweite Druckkammer kann in ihrer Verbindung zur ersten Druckkammer und zur Auslaßkammer durch einen Steuerventilkörper getrennt werden und damit mehrere Möglichkeiten der Druckregelung eröffnen. Ein 2/2-Wegeventil und ein verstellbares Drosselventil sind parallel in der Mitte entweder eines Luft-Zuführungs- oder -Auslaßkanals angeordnet und verbinden das Reduzierventil mit dem pneumatischen Zylinder. Die Geschwindigkeitsregelung des pneumatischen Zylinders kann von Luftdruck auf Luftmengenfluß durch das 2/2-Wegeventil und das verstellbare Drosselventil umgestellt werden.
Weiterhin kann die Zufuhr der zur Regelung des Reduzierventils und des pneumatischen Zylinders mit Hilfe von steuernden Ventilkörpern, die sich innerhalb des Reduzierventils befinden, benötigten Druckluft über eine von einer Hauptleitung abzweigende Steuerleitung sichergestellt werden. Ein Pneumatikspeicher und ein Rückschlagventil zur Verhinderung des Luftflusses in die Gegenrichtung von der Steuerleitung zur Hauptleitung sind in der Steuerleitung, bzw. zwischen dem Pneumatikspeicher und der Hauptleitung, vorgesehen.
Wenn eine Last sich in Verbindung mit der Kolbenstange des pneumatischen Zylinders mit langsamer Geschwindigkeit bewegt, gleicht sich der Druck der zweiten Druckkammer des pneumatischen Zylinders mit einem vorbestimmten Druck in dem Reduzierventil nahezu aus. Die Durchgangsöffnungen von der ersten Druckkammer zur zweiten Druckkammer oder von der zweiten Druckkammer zur Auslaßkammer sind dabei klein. Durch die kleinen Durchgangsöffnungen, das 2/2-Wegeventil, die erste Druckkammer und die zweite Druckkammer wird Luft reguliert dem pneumatischen Zylinder zugeführt. Ebenso wird Luft von dem pneumatischen Zylinder in die Auslaßkammer über die zweite Druckkammer ausgestoßen. Wenn nach einer Zeitperiode die Geschwindigkeit der Last aufgrund wachsenden Schiebewiderstands der Kolbenstange oder eines damit verbundenen Teils abnimmt oder die Last zum Stillstand kommt, vergrößern sich die oben erwähnten Durchgangsöffnungen durch die Regelung des Reduzierventils. Das Reduzierventil befindet sich dann in einem luftzu- oder luftabführenden Zustand, wobei die Luft ungehindert in dem Reduzierventil fließt. Mittlerweile wird, wenn das 2/2-Wegeventil geschlossen ist, der Luftmengenfluß durch das verstellbare Drosselventil geregelt. Auf diese Weise wird die Stellgröße zur Geschwindigkeitsregelung der Kolbenstange in dem pneumatischen Zylinder von Luftdruck auf Luftmengenfluß umgeschaltet. Dadurch vollzieht sich die Bewegung der Last in gewohnter Weise.
Der Steuerleitung wird Druckluft mit Hilfe des Pneumatikspeichers zugeführt. Das Rückschlagventil verhindert einen rückfließenden Luftstrom von der Steuerleitung in die Hauptleitung. So wird der Luftdruck in der Steuerleitung aufrechterhalten, auch wenn der Luftdruck in der Hauptleitung einbricht. Dadurch bleibt das Reduzierventil zuverlässig geregelt und der pneumatische Zylinder verhält sich normal, auch wenn die Geschwindigkeit der Bewegung hoch ist.
Nachfolgend werden anhand der Fig. 1 bis 7 der Zeichnung sieben Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Ausführungsbeispiel 1
Fig. 1 bezieht sich auf das erste Ausführungsbeispiel. Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung für einen pneumatischen Zylinder, die einen pneumatischen Zylinder 10, ein Reduzierventil 20, ein 2/2-Wegeventil 1 und ein verstellbares Drosselventil 2 beinhaltet. Das 2/2- Wegeventil 1 und das verstellbare Drosselventil 2 sind parallel angeordnet und sowohl mit dem pneumatischen Zylinder 10 als auch mit dem Reduzierventil 20 verbunden.
Im Inneren des Gehäuses des pneumatischen Zylinders 10 befindet sich ein verschiebbarer Kolben 12. Eine Kolbenstange 13 ist verschiebbar durch eine Abschlußwand 11a des Gehäuses 11 durchgeführt und trägt die Last W am Ende der Kolbenstange 13. Der pneumatische Zylinder 10 umfaßt weiterhin eine stangenseitige Kammer 14, eine kopfseitige Kammer 15, eine stangenseitige Öffnung 16 und eine kopfseitige Öffnung 17.
Das Reduzierventil 20 beinhaltet eine erste Trennwand 21c und eine zweite Trennwand 21d in einem zylindrischen Gehäuse 21. Ein hutförmig geformter Ausgleichskolben 22 und ein Druckkontrollkolben 23 befinden sich verschiebbar in einem Hohlraum, der durch die erste Trennwand 21c und eine obere Wand 21a geformt wird. Der Ausgleichskolben 22 kann durch ein Gewindeteil 30 gleiten, das an der oberen Wand 21a montiert ist. Ein Raum zwischen dem Ausgleichskolben 22 und der oberen Wand 21a bildet eine Luftversorgungskammer 24. Ein weiterer Raum zwischen dem Ausgleichskolben 22 und dem Druckkontrollkolben 23 bildet eine Ausgleichskammer 25. Ein anderer Raum zwischen dem Druckkontrollkolben 23 und der ersten Trennwand 21c bildet eine Druckkontrollkammer 26. Eine Druckkontrollschraube 27 ist in den Ausgleichskolben 22 eingeschraubt. Eine Druckkontrollfeder 28 ist zwischen der Druckkontrollschraube 27 und dem Druckkontrollkolben 23 angebracht. Die innere Seite des Gehäuses 21 ist mit einer Stufe 21e versehen, die als Anschlag für den Ausgleichskolben 22 wirkt. Ein Luftzuführungskanal 29 ist mit der Luftversorgungskammer 24 verbunden.
Ein Raum zwischen der ersten Trennwand 21c und der zweiten Trennwand 21d bildet eine Auslaßkammer 33, die mit der Außenluft über einen Kanal 34 verbunden ist. Die Auslaßkammer 33 hat die gleiche Achse wie die Druckkontrollkammer 26 und nimmt verschiebbar einen ersten Ventilkörper 32 auf. Eine Druckfeder 35 ist zwischen dem ersten Ventilkörper 32 und der ersten Trennwand 21c vorgesehen. Der erste Ventilkörper 32 liegt mit Dichtungen 37 auf einem ersten Ventilsitz 36, der aus der zweiten Trennwand 21d geformt ist. Der erste Ventilkörper 32 wird durch eine später beschriebene Stange 50 vom ersten Ventilsitz 36 abgehoben.
Die zweite Trennwand 21d umschließt eine zweite Druckkammer 38, die die gleiche Achse besitzt wie die Auslaßkammer 33. Die zweite Druckkammer 38 ist mit der Auslaßkammer 33 verbunden. Die zweite Druckkammer 38 steht außerdem mit einer ersten Druckkammer 39 in Verbindung, die durch die zweite Trennwand 21d und eine untere Wand 21b gebildet wird. In der ersten Druckkammer 39 befindet sich ein zweiter Ventilkörper 40. Der zweite Ventilkörper 40 kann in einer zweiten Ventilkammer 52 gleiten, die in der Bodenwand 21b vorgesehen ist. Der zweite Ventilkörper 40 liegt aufgrund einer Druckfeder 51 mit Dichtungen 42 auf einem zweiten Ventilsitz 41 auf, der in die zweite Trennwand 21d geformt ist. Der zweite Ventilkörper 40 wird von dem zweiten Ventilsitz 41 mit Hilfe einer Abwärtsbewegung einer Stange 50, die später beschrieben wird, gelöst. Die zweite Trennwand 21d ist mit Kanälen 43 und 44 versehen, die mit der zweiten Druckkammer 38 verbunden sind. Eine erste Ventilkammer 31 ist mit der zweiten Druckkammer 38 über einen Luftkanal 32a verbunden, der im ersten Ventilkörper 32 ausgebildet ist. Die zweite Ventilkammer 52 ist ebenfalls mit der zweiten Druckkammer 38 über einen Luftkanal 40a verbunden, der im zweiten Ventilkörper 40 ausgebildet ist.
Die Stange 50 besteht aus einem Teil 50a mit einem kleineren Durchmesser und einem Teil 50b mit einem größeren Durchmesser, die untereinander an der Schulter 50c verbunden sind. Der dünnere Teil 50a der Stange 50 ist am Druckkontrollkolben 23 befestigt und luftdicht und verschiebbar in die erste Trennwand 21c eingefügt. Der dünnere Teil 50a ist außerdem verschiebbar in den ersten Ventilkörper 32 eingefügt. Die Schulter 50c unterstützt den Boden des ersten Ventilkörpers 32. Der Teil 50b der Stange mit dem größeren Durchmesser ist innerhalb der zweiten Druckkammer 38 positioniert. Das Ende des Teils mit dem größeren Durchmesser 50b schließt oder öffnet den Kontakt zur Oberseite des zweiten Ventilkörpers 40 entsprechend der Bewegung des Druckkontrollkolbens 23.
Die Luftversorgungskammer 24 steht über Kanal 29 mit einem pneumatischen elektromagnetischen Ventil 45 in Verbindung, das über fünf Anschlüsse und zwei Einstellungen verfügt (im folgenden als 5/2-Wegeventil 45 bezeichnet). Das 5/2- Wegeventil 45 ist an eine Druckluftversorgung 49 angeschlossen. Die Druckkontrollkammer 26 ist über einen Kanal 46 mit einem pneumatischen elektromagnetischen Ventil 47 verbunden, das über drei Anschlüsse und zwei Einstellungen verfügt (im folgenden bezeichnet als 3/2- Wegeventil 47). Das 3/2-Wegeventil 47 steht mit dem 5/2- Wegeventil 45 und über Kanal 44 mit der zweiten Druckkammer 38 in Verbindung. Die erste Druckkammer 39 ist über einen Kanal 48 mit der Druckluftversorgung 49 verbunden.
Der Anschluß 43 des Reduzierventils 20 ist mit der stangenseitigen Öffnung 16 des pneumatischen Zylinders 10 über eine Luftleitung 3 verbunden. Die zweite Druckkammer 38 des Reduzierventils 20 steht also mit der stangenseitigen Kammer 14 des pneumatischen Zylinders 10 in Verbindung. Das 2/2-Wegeventil 1 und das verstellbare Drosselventil 2 sind, wie oben erwähnt, parallel in der Luftleitung 3 angeordnet.
Bei der nach obiger Beschreibung konstruierten Anordnung ist das 5/2-Wegeventil 45 eingeschaltet und das 3/2- Wegeventil 47 ausgeschaltet, während die Ladung W mit normaler Geschwindigkeit absinkt. Der Druckkontrollkolben 23 ist insbesondere für einen Niedrigdruckzustand durch eine leichte Spannung der Druckkontrollfeder 28 justiert. Die zweite Druckkammer 38 ist mit der Druckkontrollkammer 26 über das 3/2-Wegeventil 47 verbunden. Der erste Ventilkörper 32 wird also angehoben und der Druck in der zweiten Druckkammer 38 gleicht sich mit der schwachten Kraft der Druckkontrollfeder 28 aus. Es ergibt sich ein enger Spalt zwischen dem ersten Ventilkörper 32 und dem ersten Ventilsitz 36. In diesem Zustand wird die Luft aus der stangenseitigen Kammer 14 des pneumatischen Zylinders 10 über den Weg des 2/2-Wegeventils 1, die zweite Druckkammer 38, die Auslaßkammer 33 und dem Kanal 34 aus dem Reduzierventil 20 ausgestoßen.
Im Falle irgendeiner Änderung äußerer Kräfte wie beispielsweise die Erniedrigung des Drucks, der durch den pneumatischen Zylinder 10 erzeugt wird, schließt der erste Ventilkörper 32 den schmalen Spalt aufgrund der Kraft der Druckkontrollfeder 28 und bringt dabei die Ladung W zum Stillstand. In diesem Fall wird das 2/2-Wegeventil 1 elektrisch eingeschaltet. Das 5/2-Wegeventil 45 bleibt und das 3/2-Wegeventil 47 wird eingeschaltet. Der Druckkontrollkolben 23 des Reduzierventils 20 wird dadurch angehoben. So wird der Spalt zwischen dem ersten Ventilkörper 32 und dem ersten Ventilsitz 36 erweitert, um einen Zustand zu erreichen, bei dem Luft ausgestoßen wird. Somit fließt die Luft aus der Auslaßkammer 14 des pneumatischen Zylinders 10 ungehindert und ein vorbestimmter Luftmengenfluß strömt, durch das verstellbare Drosselventil 2 geregelt, über den pneumatischen Zylinder 10, die Auspuffkammer 33 des Reduzierventils 20 und den Kanal 34. Die Last W senkt sich also mit einer vorherbestimmten Geschwindigkeit ab.
Weiterhin werden beide sowohl das 5/2-Wegeventil 45 und das 3/2-Wegeventil 47 Ventil ausgeschaltet, wenn sich die Last mit langsamer Geschwindigkeit anhebt. Wenn sich die Last W während des Ansteigens verlangsamt oder zum Stillstand kommt, wird das 3/2-Wegeventil 47 eingeschaltet. So kommt das Reduzierventil 20 in einen luftzuführenden Zustand und das 2/2-Wegeventil ist geschlossen. Anschließend erhebt sich die Last W mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit.
Ausführungsbeispiel 2
Fig. 2 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein pneumatischer Zylinder 110 horizontal angeordnet und die auf Rollen 104 gelagerte Last W ist mit einer Kolbenstange 113 des pneumatischen Zylinders 110 verbunden. Wie in Fig. 2 dargestellt, kann die Last W nach links und rechts gleiten. Ein Auslaßkanal 116 des pneumatischen Zylinders 110 steht mit einem 2/2-Wegeventil 101, einem verstellbaren Drosselventil 102 und einem Reduzierventil 120 in Verbindung. Ein Eingangskanal 117 ist mit einem 2/2-Wegeventil 101a, einem verstellbaren Drosselventil 102a und einem Reduzierventil 120a verbunden. Die Kennzeichnung "a" ist jeder Referenzzahl hinzugefügt, die das 2/2-Wegeventil, das verstellbare Drosselventil und die Komponenten des Reduzierventils, die mit dem Eingangskanal 117 verbunden sind, beschreiben.
In Fig. 2 bewegt sich die Last W langsam in die linke Richtung. Das Reduzierventil 120a, das mit der Kopfseite des pneumatischen Zylinders 110 verbunden ist, ist auf einen Hochdruckzustand eingestellt. Ein 5/2-Wegeventil 145a und ein 3/2-Wegeventil 147a sind ausgeschaltet. Das mit der Stangenseite des pneumatischen Zylinders 110 verbundene Reduzierventil 120 ist auf einen Niedrigdruckzustand eingestellt. Ein 5/2-Wegeventil 145 ist eingeschaltet und ein 3/2-Wegeventil 147 ist ausgeschaltet. Wenn sich die Druckverhältnisse aufgrund irgendeines äußeren Einflusses verändern und die Bewegung der Last sich verlangsamt oder zum Stillstand kommt, wird das Reduzierventil 120a auf einen luftzuführenden Zustand eingestellt. Ventil 145a bleibt ausgeschaltet, während Ventil 147a eingeschaltet wird. Das Reduzierventil 120 verbleibt im Niedrigdruckzustand. Das 2/2-Wegeventil 101 ist eingeschaltet. Dementsprechend strömt die Luft in einer kopfseitigen Kammer 115 des pneumatischen Zylinders 110 ungehindert. Die Luft wird in das Reduzierventil 120a durch einen Kanal 148a einer ersten Druckkammer 139a geführt, und strömt dann durch das verstellbare Drosselventil 102a geregelt in den pneumatischen Zylinder 110 mit einem vorherbestimmten Luftmengenfluß.
Ausführungsbeispiel 3
Fig. 3 verdeutlicht das dritte Ausführungsbeispiel. Dieses Ausführungsbeispiel kennzeichnet den Fall, in dem eine Last W langsam durch einen pneumatischen Zylinder 210 angehoben wird. Eine Luftleitung 205 verbindet eine Druckluftversorgung 249 mit einem Kanal 248 einer ersten Druckkammer 239 in einem Reduzierventil 220. Ein 2/2- Wegeventil 201 und ein verstellbares Drosselventil 202 sind parallel in der Mitte der Luftleitung 205 angeordnet. Ein 5/2-Wegeventil 245 und ein 3/2-Wegeventil 247 sind ausgeschaltet. Dementsprechend ist ein Druckkontrollkolben 223 auf einen Hochdruckzustand eingestellt. Eine Stange 250 senkt sich ab, um einen zweiten Ventilkörper 240 herunterzudrücken, wodurch ein schmaler Spalt zwischen dem zweiten Ventilkörper 240 und einem zweiten Ventilsitz 241 gebildet wird. Die Luft von der Druckluftversorgung 249 strömt über das 2/2-Wegeventil 201, die Luftleitung 205, die erste Druckkammer 239 und eine zweite Druckkammer 238 in eine stangenseitige Kammer 214 des pneumatischen Zylinders 210. Die Last W wird dadurch langsam angehoben.
Wenn sich die Aufwärtsbewegung der Last W aufgrund irgendeiner Veränderung äußerer Kräfte verlangsamt oder zum Stillstand kommt, wird das Reduzierventil 220 auf einen luftzuführenden Zustand eingestellt. Das 5/2-Wegeventil 245 bleibt ausgeschaltet. Das 3/2-Wegeventil 247 wird eingeschaltet. Das 2/2-Wegeventil ist eingeschaltet. Dementsprechend wird der Spalt zwischen dem zweiten Ventilteil 240 und dem zweiten Ventilsitz 241 erweitert und die Luft strömt ungehindert. Die Luft von der Druckluftversorgung 249 wird durch das verstellbare Drosselventil 202 geregelt und strömt über die Luftleitung 205, die erste Druckkammer 239 und die zweite Druckkammer 238 in die stangenseitige Kammer 214 des pneumatischen Zylinders 210. Die Last wird somit langsam angehoben.
Ausführungsbeispiel 4
Fig. 4 bezieht sich auf das vierte Ausführungsbeispiel, welches eine Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels darstellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Leitung 307 mit einem Kanal 334, eine Auslaßkammer 333 in einem Reduzierventil 320 verbunden. Ein 2/2-Wegeventil 301 und ein verstellbares Drosselventil 302 sind parallel in der Mitte der Luftleitung 307 angeordnet. Während sich die Last W wie im ersten Ausführungsbeispiel langsam absenkt, wird ein 5/2-Wegeventil 345 ein- und ein 3/2-Wegeventil 347 ausgeschaltet.
Wenn sich die Bewegung der Last W aufgrund irgendeiner Veränderung äußerer Kräfte verlangsamt oder zum Stillstand kommt, wird das Reduzierventil 320 auf die folgende Weise in einen luftablassenden Zustand eingestellt: Das 2/2- Wegeventil 301 wird ausgeschaltet; das 5/2-Wegeventil 345 bleibt ein- und das 3/2-Wegeventil wird eingeschaltet; ein Druckkontrollkolben 323 des Reduzierventils 320 wird auf diese Weise angehoben und der Spalt zwischen einem ersten Ventilkörper 332 und einem ersten Ventilsitz 336 wird erweitert. Dadurch strömt die Luft ungehindert aus einer stangenseitigen Kammer 314 im pneumatischen Zylinder 310. Die Luft strömt vom pneumatischen Zylinder 310 durch eine zweite Druckkammer 338, die Auslaßkammer 333 und den Kanal 334. Die Luft wird dabei durch das verstellbare Drosselventil 302 geregelt und vom Reduzierventil 320 mit einem vorbestimmten Luftmengenfluß ausgestoßen.
Ausführungsbeispiel 5
Fig. 5 zeigt das fünfte Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel veranlaßt ein pneumatischer Zylinder 410 eine Last W zu Auf- und Abbewegungen. Verstellbare Drosselventile 402a und 402b werden anstelle der Benutzung eines einzigen wie im Ausführungsbeispiel 1 in Reihe angeordnet. Rückschlagventile 406a und 406b sind parallel zu den verstellbaren Drosselventilen 402a und 402b geschaltet. Die Rückschlagventile 406a und 406b zeigen in entgegengesetzte Richtungen. Wenn die Luft vom pneumatischen Zylinder 410 in Richtung des Pfeils P strömt, beispielsweise beim Absenken der Last W, arbeitet Rückschlagventil 406a. Wenn die Luft vom druckreduzierenden Entspannungsventil 420 in Richtung des Pfeils Q strömt, beispielsweise beim Anheben der Last W, arbeitet Rückschlagventil 406b. Ansonsten ist die Arbeitsweise des fünften Ausführungsbeispiels die gleiche wie diejenige des ersten oder dritten Ausführungsbeispiels und wird im folgenden nicht weiter erläutert.
Ausführungsbeispiel 6
Das sechste Ausführungsbeispiel wird anhand von Fig. 6 näher erläutert. Hierbei ist eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung mit einem Pneumatikspeicher 560 in einer Steuerleitung PL vorgesehen, wobei ein Rückschlagventil 570 zur Verhinderung eines Luftrückstroms von der Steuerleitung PL zu einer Hauptleitung ML zwischen dem Pneumatikspeicher 560 und der Hauptleitung ML angeordnet ist.
Die Ladung W wird in Fig. 6 mit hoher Geschwindigkeit angehoben. Ein 5/2-Wegeventil 545 ist ausgeschaltet, ein 3/2-Wegeventil 547 und ein 2/2-Wegeventil 501 sind eingeschaltet. Da die Druckluft von einer Druckluftversorgung 549 über die Steuerleitung zu einer Luftversorgungskammer 524 zugeführt wird und eine Druckkontrollkammer 526 mit der Außenluft verbunden ist, senkt sich ein Druckkontrollkolben 523 ab und drückt dabei kräftig auf einen zweiten Ventilkörper 540. So strömt die Druckluft, die von einer Druckluftversorgung 549 über die Leitung ML zu einer ersten Druckkammer 539 zugeführt wird, mit hoher Kraft in eine stagenseitige Kammer 514 eines pneumatischen Zylinders 510, wodurch sich die Last W mit hoher Geschwindigkeit anhebt.
Unabhängig von diesem Steuervorgang bleibt die Steuerleitung PL von der Druckluftversorgung 549 mit Druckluft versorgt und es ist Druck im Pneumatikspeicher 560 gespeichert. Wenn der Luftdruck in der Steuerleitung PL unter einen bestimmten Betrag sinkt, unterstützt der Pneumatikspeicher 560 den Luftdruck in der Steuerleitung PL.
Wenn die Last W in diesem Ausführungsbeispiel schnell angehoben wird, kann, wenn auch nur zeitweise, ein Abfall des Luftdrucks in der Leitung ML auftreten. In diesem Fall wird Druckluft, die aufgrund des Rückschlagventils 570 nicht in die Hauptleitung ML strömen kann, vom Pneumatikspeicher 560 in die Steuerleitung PL zugeführt. Darum bleibt der Luftdruck in der Steuerleitung PL erhalten, auch wenn der Luftdruck in der Hauptleitung ML, durch den der pneumatische Zylinder 520 normalerweise gesteuert wird, ungenügend ist.
Außerdem werden das 5/2-Wegeventil 545, das 3/2-Wegeventil 547 und das 2/2-Wegeventil 501 eingeschaltet, wenn sich die Last W mit hoher Geschwindigkeit absenken soll. Druckluft wird von der Druckluftversorgung 549 zur Druckkontrollkammer 526 zugeführt. Der Druckkontrollkolben 523 ist auf diese Weise stark angehoben, um einen ersten Ventilkörper 532 hochzuziehen. Dann wird eine zweite Druckkammer 538 mit einer Auslaßkammer 533 verbunden, um die Luft schnell aus der stangenseitigen Kammer 514 des pneumatischen Zylinders 510 auszustoßen. Dadurch senkt sich die Last W mit hoher Geschwindigkeit.
Die Arbeitsweise und die Wirkung des sechsten Ausführungsbeispiels wird im folgenden siebten Ausführungsbeispiel verdeutlicht.
Ausführungsbeispiel 7
Das siebte Ausführungsbeispiel wird nun mit Bezug auf Fig. 7 beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels. Eine Hauptleitung ML1 verbindet eine Druckluftversorgung 649 und erste Druckkammern 639 und 639a, die zu Reduzierventilen 620 und 620a gehören. Eine Steuerleitung PL1 ist mit jeweils einem der Eingänge von zwei 5/2- Wegeventilen 645 und 645a verbunden. Ein Pneumatikspeicher 660 ist in einer Nebenleitung 680 zwischen der Hauptleitung ML1 und der Steuerleitung PL1 vorgesehen. Ein Rückschlagventil 670 ist in der Nebenleitung 680 zwischen dem Pneumatikspeicher 660 und der Leitung ML1 positioniert. Ein paralleler Schaltkreis eines 2/2- Wegeventils 601 und eines verstellbaren Drosselventils 602 ist zwischen der Leitung ML1 und der Druckluftversorgung 649 angeordnet.
Die Arbeitsweise und die Wirkung der Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung dieses Ausführungsbeispiels ist am Beispiel schneller und langsamer nach links gerichteter Bewegungen der Last W beschrieben.
Um die Last W schnell nach links zu bewegen, wird das 5/2- Wegeventil 645 zur Steuerung des mit einer stangenseitigen Kammer 614 verbundenen Reduzierventils 620 eingeschaltet. Das 3/2-Wegeventil 647 ist ein-, wohingegen das 5/2- Wegeventil 645a zur Regelung des anderen Reduzierventils 620a ausgeschaltet ist. Das 3/2-Wegeventil 647a ist ein- und das 2/2-Wegeventil 601 ist ebenfalls eingeschaltet.
Im, wie oben beschrieben, mit der stangenseitigen Kammer 614 verbundenen Reduzierventil 620 wird Druckluft von der Druckluftversorgung 649 einer Druckkontrollkammer 626 zugeführt und ein Druckkontrollkolben 623 wird hochgedrückt. Ein erster Ventilkörper 632 bewegt sich dadurch heftig aufwärts. Eine zweite Druckkammer 638 wird dadurch an eine Auslaßkammer 633 angeschlossen, um die Luft von der stangenseitigen Kammer 614 des pneumatischen Zylinders 610 schnell auszustoßen.
Auf der anderen Seite wird im Reduzierventil 620a, das mit einer kopfseitigen Kammer 615 verbunden ist, Druckluft von der Druckluftversorgung 649 zu einer Luftversorgungskammer 624a zugeführt und eine Druckkontrollkammer 626a ist zur Außenluft hin geöffnet. In der Folge senkt sich ein Druckkontrollkolben 623a ab, um einen zweiten Ventilkörper 640a deutlich herunterzudrücken. Infolgedessen strömt die Druckluft, die von der Druckluftversorgung 649 über die Leitung ML1 der ersten Druckkammer 639a zugeführt wird, mit großer Kraft in die kopfseitige Kammer 614 des pneumatischen Zylinders 610. Dadurch wird die Luft schnell aus der stangenseitigen Kammer 614 des pneumatischen Zylinders 610 ausgestoßen, während Druckluft unmittelbar der vorderseitigen Kammer 615 zugeführt wird, wodurch sich die Last W mit hoher Geschwindigkeit in die linke Richtung bewegt.
Im Falle einer zu hohen Bewegungsgeschwindigkeit der Last W kann der Luftdruck in der Leitung ML1 nicht ausreichen. Falls dieses in einer Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung ohne Pneumatikspeicher 660 und Rückschlagventil 670 geschieht, kann der Luftdruck in der Leitung PL1 ebenfalls zu gering sein. In diesem Fall ist im Reduzierventil 620, das mit der stangenseitigen Kammer 614 verbunden ist, die Dauer der Druckversorgung der Druckkontrollkammer 626 über das 5/2-Wegeventil 645 und das 3/2-Wegeventil 647 zu kurz, um den Druckkontrollkolben 623 hochzudrücken. Deshalb werden die zweite Druckkammer 638 und die Auslaßkammer 633 voneinander getrennt und der Luftausstoß aus der stangenseitigen Kammer 614 unterbunden. Die Last W wird in ihrer schnellen Bewegung in die linke Richtung gestoppt. Erholt sich jedoch der Luftdruck in der kopfseitigen Kammer 615 und der Hauptleitung ML1, so genügt der Druck der Steuerleitung PL1 und die Last W wird wieder mit hoher Geschwindigkeit in die linke Richtung bewegt. Dieser Vorgang findet wiederholt statt. Im Ergebnis bewegt sich die Last W ruckartig mit hoher Geschwindigkeit in die linke Richtung oder die Last W kann im Extremfall stillstehen.
Dem siebten Ausführungsbeispiel entsprechend wird jedoch der Luftdruck in der Steuerleitung PL1 aufgrund des Pneumatikspeichers 660 und des Rückschlagventils 670 aufrechterhalten, auch wenn eine kurze Schwankung des Luftdrucks in der Hauptleitung ML1 auftritt. Dadurch kann das gerade eben erwähnte Problem gelöst werden.
Um die Last W langsam in die linke Richtung zu bewegen, werden das 5/2-Wegeventil 645 ein- das 3/2-Wegeventil 647 aus-, das 5/2-Wegeventil 645a aus-, das 3/2-Wegeventil 647a aus- und das 2/2-Wegeventil 601 eingeschaltet. In der so angeordneten Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels kann eine Unterbrechung des Luftdrucks in der Hauptleitung ML1 grundsätzlich nicht auftreten. Sollte jedoch aus irgendwelchen Gründen die Last W in ihrer Bewegung anhalten, könnte die Ursache darin liegen, daß das Drosselventil 602 auf einen so kleinen Luftmengenfluß eingestellt ist, daß der pneumatische Zylinder 610 anstelle von Luftdruck durch Luftmengenfluß gesteuert wird. In diesem Fall wird der Luftdruck in der Hauptleitung ML1 durch die Begrenzung des Luftmengenflusses automatisch zu schwach. Dadurch stoppt die Last W in der Vorrichtung ohne Pneumatikspeicher 660 und Rückschlagventil 670. Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel jedoch kann der Luftdruck in der Steuerleitung PL1 aufrechterhalten werden, wodurch kein Fehlverhalten in der Bewegung der Last W möglich ist.
Wie im sechsten und siebten Ausführungsbeispiel beschrieben, wird durch das Anbringen des Pneumatikspeichers 660 und des Rückschlagventils 670 zwischen den Leitungen ML1 und PL1 der Luftdruck in der Steuerleitung PL1 ausreichend hoch gehalten, auch wenn sich die Last W mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Dadurch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung eine stabile Regelung und eine höhere Bewegungsgeschwindigkeit der Last W erreichen. Darüber hinaus kann nach dem siebten Ausführungsbeispiel eine langsame Bewegung der Last W sicher durchgeführt werden und die Last W kommt niemals zum Stillstand, auch wenn der pneumatische Zylinder 610 durch Luftmengenfluß gesteuert wird.
Beschreibung der Ansprüche
Anspruch 1 ist ein breitgefaßter unabhängiger Anspruch auf der Grundlage der Übersetzung des japanischen Anspruchs in einer ersten Form.
Anspruch 2 bezieht sich auf Anspruch 1 und fügt die Beschränkung hinzu, daß die Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung ein 2/2-Wegeventil und ein Drosselventil beinhaltet, die parallel in der Luftzuführungsleitung angeordnet sind.
Anspruch 3 bezieht sich auf Anspruch 1 und fügt die Beschränkung hinzu, daß die Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung ein 2/2-Wegeventil und ein Drosselventil beinhaltet, die parallel in der Luftauslaßleitung angeordnet sind.
Anspruch 4 ist ein breitgefaßter unabhängiger Anspruch, der auf der Übersetzung des japanischen Anspruchs in einer zweiten Form basiert.
Anspruch 5 ist ein breitgefaßter unabhängiger Anspruch auf der Grundlage der Übersetzung des japanischen Anspruchs in einer dritten Form bezogen auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 2.
Anspruch 6 ist ein breitgefaßter unabhängiger Anspruch auf der Grundlage der Übersetzung des japanischen Anspruchs in einer vierten Form bezogen auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 2.
Anspruch 7 bezieht sich auf Anspruch 6 und fügt die Beschränkung hinzu, daß die erste Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung und die zweite Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung jeweils ein 2/2-Wegeventil und ein parallel angeordnetes Drosselventil beinhalten.
Anspruch 8 ist ein breitgefaßter unabhängiger Anspruch auf der Grundlage der Übersetzung des japanischen Anspruchs in einer fünften Form.
Anspruch 9 bezieht sich auf Anspruch 8 und fügt die Beschränkung hinzu, daß die Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung über ein 2/2-Wegeventil und ein Drosselventil verfügt, die parallel verbunden und in Reihe mit einer Luftzuführungsleitung in den oder einer Luftauslaßleitung aus dem pneumatischen Zylinder angeordnet sind.
Anspruch 10 ist ein unabhängiger Anspruch auf der Grundlage der Übersetzung des japanischen Anspruchs in einer sechsten Form.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung für einen pneumatischen Zylinder mit einem pneumatischen Leitungssystem, das eine zu diesem hinführende Luftzuführungs- und eine von diesem wegführende Luftauslaßleitung und ein Druckreduzierventil umfaßt, das eine an eine Druckluftversorgung angeschlossene erste Druckkammer, eine mit einer Öffnung des pneumatischen Zylinders verbundene zweite Druckkammer und eine mit der Außenluft verbundene Auslaßkammer aufweist, gekennzeichnet durch:
  • a) Regelventilmittel zum Verbinden und Trennen der zweiten Druckkammer (38) mit bzw. von der ersten Druckkammer (39) und der Auslaßkammer (33), wobei die zweite Druckkammer (38) an mehrere Druckquellen mit unterschiedlichen Drücken angeschlossen werden kann;
  • b) Mittel zur Geschwindigkeitsregelung, die in dem pneumatischen Leitungssystem angeordnet sind, um mit ihrer Hilfe wahlweise einen Wechsel des Betriebsmodus von Luftdruck auf Luftmengenfluß herbeizuführen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Geschwindigkeitsregelung ein 2/2- Wegeventil (201) und ein Drosselventil (202) umfassen, die parallel in einer Luftzuführungsleitung (205) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Geschwindigkeitsregelung ein 2/2- Wegeventil (301) und ein Drosselventil (302) umfassen, die parallel in einer Auslaßleitung (307) angeordnet sind.
4. Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung für einen pneumatischen Zylinder mit:
  • a) einem Druckreduzierventil mit
    • a1) einer mit einer Druckluftversorgung verbundenen ersten Druckkammer,
    • a2) einer mit einem Einlaß des pneumatischen Zylinders verbundenen zweiten Druckkammer und
    • a3) einer mit der Außenluft verbundenen Auslaßkammer, wobei
    • a4) die zweite Druckkammer mit der ersten Druckkammer und der Auslaßkammer mittels eines Regelventils verbindbar oder von diesen Kammern trennbar ist und dadurch verschiedene Geschwindigkeitsregelvorgänge ausführen kann,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • b) die Stellgröße für den Betrieb des pneumatischen Zylinders (10) mittels eines 2/2-Wegeventils (1) und eines Drosselventils (2), die zueinander parallel in eine Luftzuführungs- oder eine Luftauslaßleitung (3) des pneumatischen Zylinders (10) eingeschaltet sind, von Luftdruck auf Luftmengenfluß umgestellt werden kann.
5. Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung für einen pneumatischen Zylinder mit einem beweglichen Kolben
  • a) mit einem ersten Druckreduzierventil (120) und einem zweiten Druckreduzierventil (120a) jeweils mit
    • a1) einer mit einer Druckluftversorgung verbundenen ersten Druckkammer (139a),
    • a2) einer mit einem Einlaß des pneumatischen Zylinders (110) verbundenen zweiten Druckkammer und
    • a3) einer mit der Außenluft verbundenen Auslaßkammer, wobei
    • a4) die zweite Druckkammer mittels eines Regelventils mit der ersten Druckkammer (139a) und der Auslaßkammer verbindbar oder von diesen Kammern trennbar ist und mehrere Geschwindigkeitsregelvorgänge ausführen kann,
  • b) mit ersten Mitteln zur Geschwindigkeitsregelung für den pneumatischen Zylinder (110), die mittels eines 2/2-Wegeventils (101) und eines Drosselventils (102), die zueinander parallel in eine Luftzuführungsleitung vom ersten Druckreduzierventil (120) zu einem Anschluß (116) an einer Seite des Kolbens des pneumatischen Zylinders (110) eingefügt sind, von Luftdruck auf Luftmengenfluß umgestellt werden können, und
  • c) mit zweiten Mitteln zur Geschwindigkeitsregelung für den pneumatischen Zylinder (110), die mittels eines 2/2-Wegeventils (101a) und eines Drosselventils (102a), die zueinander parallel in eine Luftzuführungsleitung vom zweiten Druckreduzierventil (120a) zu einem Anschluß (117) an der anderen Seite des Kolbens des pneumatischen Zylinders (110) eingefügt sind, von Luftdruck auf Luftmengenfluß umgestellt werden können.
6. Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung für einen pneumatischen Zylinder mit einem beweglichen Kolben,
  • a) mit einem ersten Druckreduzierventil (120) und einem zweiten Druckreduzierventil (120a), beide mit
    • a1) einer mit einer Druckluftversorgung verbundenen ersten Druckkammer,
    • a2) einer mit einem Einlaß des pneumatischen Zylinders (110) verbundenen zweiten Druckkammer und
    • a3) einer mit der Außenluft verbundenen Auslaßkammer, wobei
    • a4) die zweite Druckkammer mittels eines Regelventils mit der ersten Druckkammer und der Auslaßkammer verbindbar oder von diesen Kammern trennbar ist und in mehreren Steuermodi betrieben werden kann,
  • b) mit ersten Geschwindigkeitsregelungsmitteln (101, 102) zum Wechseln von einem Luftdruckbetriebsmodus zu einem Luftmengenflußbetriebsmodus, die in einer Luftzuführungsleitung von dem ersten Druckreduzierventil (120) zu einem Anschluß (116) an einer Seite des Kolbens des pneumatischen Zylinders (110) angeordnet sind, und
  • c) mit zweiten Geschwindigkeitsregelungsmitteln (101a, 102a) zum Wechseln von einem Luftdruckbetriebsmodus zu einem Luftmengenflußbetriebsmodus, die in einer Luftzuführungsleitung von dem zweiten Druckreduzierventil (120a) zu einem Anschluß (117) an der anderen Seite des Kolbens des pneumatischen Zylinders (110) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Geschwindigkeitsregelungsmittel jeweils ein 2/2-Wegeventil (101, 101a) und ein Drosselventil (102, 102a) in paralleler Anordnung enthalten.
8. Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung für einen pneumatischen Zylinder mit:
  • a) mit einem Druckreduzierventil mit
    • a1) einer mit einer Druckluftversorgung verbundenen ersten Druckkammer,
    • a2) einer mit einem Einlaß des pneumatischen Zylinders verbundenen zweiten Druckkammer und
    • a3) einer mit der Außenluft verbundenen Auslaßkammer, wobei
    • a4) die zweite Druckkammer mit der ersten Druckkammer und der Auslaßkammer mittels eines Regelventils verbindbar oder von diesen Kammern trennbar ist und dadurch verschiedene Geschwindigkeitsregelvorgänge ausführen kann; und
  • b) mit Geschwindigkeitsregelungsmitteln zum Wechseln des Betriebs des pneumatischen Zylinders von einem Luftdruckmodus zu einem Luftmengenflußmodus.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher die Geschwindigkeitsregelungsmittel ein 2/2-Wegeventil und ein Drosselventil aufweisen, welche in Parallelschaltung in eine Luftzufuhr- oder eine Luftauslaßleitung des pneumatischen Zylinders eingeschaltet sind.
10. Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung für einen pneumatischen Zylinder
mit einem Druckreduzierventil (520), das über eine Hauptleitung (ML) mit einer Druckluftversorgung (549) und Zufuhr- und Auslaßanschlüssen des pneumatischen Zylinders (510) verbunden ist,
wobei das Druckreduzierventil (520) und der pneumatische Zylinder (510) durch im Druckreduzierventil angeordnete Ventilkörper (532, 540) mit Hilfe von Druckluft, die durch eine von der Hauptleitung (ML) abzweigende Steuerleitung (PL) zugeführt wird, verbunden oder getrennt werden können,
mit einem in der Steuerleitung (PL) vorgesehenen Pneumatikspeicher (560) und
mit einem zwischen dem Pneumatikspeicher (560) und der Steuerleitung (PL) vorgesehenem Rückschlagventil (570) zur Verhinderung eines rückwärts gerichteten Luftstroms von der Steuerleitung (PL) zur Hauptleitung (ML).
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