EP2631496A2 - Fluid control, in particular pneumatic control for testing machines - Google Patents
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- EP2631496A2 EP2631496A2 EP13156354.6A EP13156354A EP2631496A2 EP 2631496 A2 EP2631496 A2 EP 2631496A2 EP 13156354 A EP13156354 A EP 13156354A EP 2631496 A2 EP2631496 A2 EP 2631496A2
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Definitions
- the present invention relates to a actuatable by an operator control unit, in particular as a foot control unit, the operation of a fluidic cylinder, in particular a pneumatic linear cylinder, either movable to change a degree of closure or statically durable to maintain a degree of closure allows in different modes, a control method with a valve and a corresponding fluidic cylinder and a controller, a part of which is a footswitch, in particular according to the preambles of claims 1 and 14.
- Fluidic controls for moving machine parts especially in the field of materials testing, latently pose a hazard potential.
- machines for material testing during major test series eg. B. to examine a number of similar material samples, have an accessible test room.
- Machine operation only after being released by safety sensors, such as light barriers, which measure an intervention in the test room is not a viable option for material testing machines.
- the fluid used is often air under pressure; many machines, eg. B. material testing machines and component testing machines, can be operated pneumatically.
- the DD 247 198 A5 (Patentee: Institutul de Strukturre Stüntifica, priority date: 15.05.1985) shows a pneumatic control for lifting tools, in which the safety function considered in the pneumatic circuit can be seen in the fact that an overpressure relief valve is arranged in front of a working cylinder.
- the individual switching functions can be selected by a mechanically actuated multi-position valve. A smooth transition from one switching function to the next does not seem to be possible.
- the implemented security functions should also be considered quite rudimentary.
- the DE 89 09 061 U1 (Applicant: Assmus, M., filing date: 26.07.1989) transports the pneumatic earlier findings to hydraulic circuits, but still remains in the same world of thought even a decade later DE 28 39 341 B2 arrested in relation to the creation of security functions.
- the DE 89 09 061 U1 proposes as an essential safety measure to arrange an additional lever on the first valve. When the lever is moved from the first valve, first the pressure flows through a shuttle valve and via another valve back to the tank.
- the DE 2 158 700 A (Applicant: Festo-münfabrik Gottling Stoll, filing date: 26.11.1971) proposes to operate a control with two manual valves.
- the WO 02/058 979 A2 (Applicant: BENDIX COMMERCIAL VEHICLE SYSTEMS LLC, priority date: 04.12.200) describes another interface, namely a footswitch for actuation. Such foot switches can be obtained from many manufacturers.
- a control unit For the safe operation of a testing machine, in particular a modular material testing machine, a control unit is required, which is easy to install.
- the control should be able to be operated so that a threat to the staff, which z. B. changes a specimen in the testing machine is as low as possible, because the staff can pay full attention to the required operating handles.
- the control unit should also improve the reproducibility of the test piece measurements with the testing machine, and in particular the service lives of the test pieces Shorten the testing machine by changing the test piece.
- a valve having only two decided positions is to be regarded as a particularly advantageous valve, because it is to be regarded as particularly simple realized due to the reduced number of switching positions.
- valves with more than two positions at the corresponding points in the fluidic circuit can be used instead of the two-position valve. It is primarily a question of whether the states and switch positions described in more detail and actually found are actually to be found in a valve used. Thus, the switching positions discussed below z. B. be the two extreme positions of a valve between which are still more positions and switching positions.
- a fluidic control unit may be formed as a pneumatic control unit, the z. B. can be used on an actuated with air pressure Maschinenstoffprüfmaschine. If the material testing machine has a hydraulic system, then the fluidic control unit according to the invention can be equipped with components that are suitable for the hydraulic medium used in each case, such. As a hydraulic oil, are suitable.
- a hydraulic control unit is connectable to a hydraulic pressure source.
- a pneumatic control unit z. B. with air pressure or inert gas pressure is operable, can be connected to a compressor or a compressed gas cylinder and with a suitable pressure, for. B. a pressure of less than 200 bar, are supplied on the input side.
- Fluidic control units can be designed for a wide pressure range, in particular an input-side pressure range.
- An ingestible maximum value of a pressure is preferably with a screw z. B. in a pressure reducer, which is inserted into the fluid supply, adjustable.
- Favorable operating pressures of the controller can be calculated or extrapolated from machine parameters of materials testing machines.
- Fluidic control units can also be used for material testing machines or component testing machines. Fluidic control units are particularly suitable for testing machines, which have an actuator, preferably for the holder of a test specimen. Test specimens often have to be precisely arranged in testing machines, for which purpose the specimen is introduced manually or with a tool into the test area of the testing machine is. The specimen is often axially aligned. Here, the holder of the specimen is to approach as accurately as possible.
- Activities on the testing machine can be carried out in particular with great care, concentration and accuracy, if the hands of the operating personnel are not claimed with routine operations on controls.
- a fluidic foot control unit With a fluidic foot control unit remain the hands of the operator, z. B. an operator, free, z. B. for service activities on a testing machine. Frequently, tests on test specimens are performed by several persons as operating personnel, one of which is the operator.
- a foot control unit has treads on each of which a signal, such as an operating signal, can be introduced into the control unit with a foot position.
- control signals can also by the foot, z. B. with the ball of the foot, applied forces are converted.
- an operation can be implemented by means of an operating force, in such a case, the force acts as a control signal.
- An operating signal acts as a control signal.
- a foot control unit may have a plurality of tread surfaces, each of which convert a force into a movement or a lever position.
- the force conversion takes place without electronic sensors, but can also be load cells and pressure cells, in particular as an electronic signal converter, be present in the controller and used.
- the foot control unit or a stepping field of the foot control unit is preferably in a mechanical, force-transmitting connection to an actuating element.
- An actuating position of the fluidic control unit is supplied by the actuating element at least one fluidic cylinder.
- the fluidic cylinder is preferably operatively connected to the material testing machine or constitutes part of the materials testing machine. At least one fluidic cylinder can be moved by the fluidic control unit.
- test specimens in a first and / or in a second dimension can be brought into a fixing position.
- a test specimen can be fastened at least at a first location, preferably also at a second location.
- the holder of the test piece can be detected by a fluidic control unit.
- the method and the detection represent in one view two functional states of a fluidic control unit.
- two fluidic cylinders, a first fluidic cylinder and a second fluidic cylinder are actuated by the fluidic control unit.
- a first fluidic cylinder may be associated with a first function, such as holding a first specimen
- a second fluidic cylinder may have a second function, such as the arrangement of e.g. B. a second specimen to be assigned.
- the two fluidic cylinders can clamp the two ends of a test specimen.
- Fluidic cylinders are preferably controlled independently of one another, in particular in each case with a tread field.
- at least two fluidic cylinders synchronously with each other with a fluidic Control unit to proceed.
- the fluidic cylinders are in particular movable bidirectionally by means of a pressure to be applied by a fluid.
- components of the testing machine on which the fluidic cylinder acts such as a carriage or a clamping jaw, are displaced.
- the control unit offers at least two states for the operation of a fluidic cylinder.
- a first fluidic cylinder and a second fluidic cylinder can, in each case independently of one another, assume at least two states, which are predetermined by the control unit.
- the fluidic cylinder is designed to be movable for setting the respective state. By the method of a fluidic cylinder, a longitudinal extent of the fluidic cylinder is increased or decreased.
- a jogging operation is a state of the control unit in which a fluidic cylinder is movable from a first position corresponding to a first longitudinal extent to a second position corresponding to a second longitudinal extent.
- the first position and / or the second position may be extreme positions, to each of which a stop surface is assigned.
- a position is assumed which is indicated to the control unit by an operating person.
- a fluidic cylinder can be moved in one direction.
- a further state of the control of the fluidic cylinder can be moved in a direction that opposes a first direction of travel.
- a fluidic cylinder is moved in inching operation alternately in one direction, for example over a distance which is assigned to a sample holder.
- a specimen can be fitted by means of the control unit in a seat of the sample holder.
- a forward direction in a backward direction in particular in each position of the foot control, switchable.
- the forward direction may also be understood as an upward direction and the reverse direction as a downward direction.
- a direction in which the fluidic cylinder can be actuated can be adapted in particular to the design or the function of the testing machine.
- the fluidic control unit provides the fluidic cylinder with a main pressure operation.
- the fluidic cylinder is preferably supplied with a maximum ingestible pressure from the fluidic control unit.
- the maximum pressure is adjustable, but it is usually not changed in the main pressure mode.
- a clamping pressure in the fluidic cylinder can continue to build, which fixes, for example, a test specimen. A sample holder is stretched and held in this state.
- the main pressure can also be used to move the fluidic cylinder at a higher speed than possible in jog mode would.
- the translation at the higher speed, which corresponds to the main pressure is possible in an advantageous embodiment exclusively in the opening direction in which the fluidic cylinder assumes an open position, ie the position in which no clamping pressure can be applied.
- the process of the fluidic cylinder in the main pressure mode is possible only in one direction, such as the reverse direction.
- a method in a direction opposite thereto, such as the forward direction, which may also be referred to as the closing direction, is impossible in the control unit with the higher speed corresponding to the main pressure in such a configuration and may not be inadvertent, e.g. B. by incorrect operation performed. This further increases the safety of the control and the protection of the operating operator.
- the movement of the fluidic cylinder to the retreat position causes the main pressure operation to be terminated.
- the controller is automatically prepared to start typing again. If the control unit is in a jogging mode, a change from a first to a second state, in particular into a main pressure mode, is also possible.
- the change to the main printing operation is carried out automatically by the control unit, ie, an operator or an actuated robot can cause this change only via an execution of the inching operation.
- the control unit executes automatically, preferably as a function of pressure conditions in supply lines of the control unit, when the state change takes place from the inching mode into the main pressure mode.
- An informative signaling of state changes preferably takes place acoustically.
- An audible signal such as the hissing of a valve, indicates when the jogging mode is automatically exited. The operator can thus understand the state of the control unit, without having to take further measures to change the state. The operator can leave the control unit to himself without a change of state.
- a fluidic cylinder can also be understood as an actuator unit, which comprises a hollow body and a piston or piston, which is arranged at least segmentally therein, in particular sealed therein.
- An actuator may include one or a plurality of fluidic cylinders.
- punches and hollow bodies can also deviate from a cylindrical shape in order to make favorable use of a space for the actuator unit.
- An even better seal is, however, achieved with a cylinder-like fluidic hollow body which has a curvature, that is to say a curved surface, such as a fluidic cylinder, in particular along an extension direction.
- a shape-adapted piston In the fluidic cylinder, at least in one area of the fluidic cylinder, there is a shape-adapted piston. Fluidic cylinders and pistons are components of an actuator unit.
- a first volume area of at least one second volume area is delimited by the plunger or the piston.
- the volume areas are closed and can be closed be referred to as chambers.
- a fluid can be introduced into the hollow body of the fluidic cylinder.
- Numerous aspects of the various embodiments, discussed below for fluidic cylinders and pistons, may accordingly be understood to include arrangements including plungers and hollow bodies.
- classic fluidic cylinders or other hollow bodies with punches can be used as actuators.
- Each volume area in the fluidic cylinder is assigned a port.
- a fluid can apply a force, wherein preferably only on one side fluid is supplied, and flows from the other side fluid.
- the pressure, in particular of the supplied fluid acts on the respective side of the piston.
- a fluid pressure in the first volume range moves the piston in the direction of the second volume range, so that the second volume range decreases.
- the distribution of the fluid in the fluidic cylinder increases the first volume area of the fluidic cylinder.
- the supply of a fluid through a second connection into a second volume region of the fluidic cylinder increases the second volume region and reduces the first volume region.
- the piston moves in accordance with a pressure differential due to the pressure difference between the first volume region and the second volume region.
- the actuator can be precisely and continuously brought into a position as an actuator.
- a first valve having a plurality, at least two, positions may alternately communicate a pressure side associated with a pressure source with the first or second port of the fluidic cylinder.
- the connections for the supply of fluid are formed by pressure-resistant pipes, which preferably have a line cross-section which is greater than or equal to a flow cross-section of a connected valve.
- the connection of the valve comprising at least two positions and the one side, preferably the second side of the fluidic cylinder, which is closed off from the second side of the piston, passes through a two position changeover valve.
- the two-position changeover valve is arranged in at least one of the connections.
- the flow of fluid through this connection is interrupted.
- a second position of the two-position changeover valve an inflow of fluid from a line connection into the connection line to the first fluidic cylinder can be released.
- the fluidic cylinder is a fluid having a second, in particular compared to the pressure in the first valve, higher pressure fed.
- the second pressure is also called the main pressure.
- the supply of the main pressure by means of fluid in the two-position changeover valve and further into the fluidic cylinder can be released to the two-position change-over valve by means of a main pressure-freeing valve connected upstream of the connecting line.
- the main pressure is always smaller, or at least equal or not greater, than the source pressure, which can be supplied from a fluid pressure source.
- the source pressure is also adaptable via a pressure regulating valve, so that in a control fluid pressure can be used, which corresponds to the source pressure, and - in an alternative setting of the pressure regulating valve - a fluid pressure that is smaller than the source pressure, such as an intermediate pressure, in particular less than the main pressure is.
- the flow cross-section of fluid lines should always be chosen sufficiently large in order to allow a pressure drop over the extension of the connecting line out of consideration.
- a fluid line cross section can also be used as a throttle.
- one, two or even more chokes are installed in the supply lines.
- the throttles can also be realized by fluid line cross sections.
- An isolation valve in one aspect, has a position in which a first pressure region is separated from a second pressure region of a fluid, such that pressure in the first pressure region is independent of at least one pressure change in the second pressure region, and preferably in one of the pressure regions in one Switching state, a pressure is applied, which corresponds to the atmospheric pressure of 1 bar.
- An isolation valve in the form of a two-position valve has, in addition to the unlock position, a second position, which may also be referred to as a switch-through position. In a switch-on position of an isolation valve, an input-side fluid conduit that supplies fluid to the valve is connected to an output-side fluid conduit that removes fluid from the valve for free fluid flow.
- the main pressure relief valve is preferably a two-position valve located in a supply line for fluid.
- the main pressure relief valve is still fluidly actuated.
- the fluidic actuation of the main pressure relief valve is effected by a fluid pressure which is applied to an actuating mechanism of the main pressure-free valve.
- An actuating mechanism sets at least a first or a second position of a valve, in particular without fluid from the fluidic actuation in a closed position of the valve initiate.
- the fluidic actuation more precisely the fluid pressure for the fluidic actuation, works against a restoring force of a valve spring.
- the actuating mechanism which can also be referred to as a release mechanism, comprises in particular a spring whose spring force is tuned to an activation point for an applied minimum pressure of a fluid.
- a two-position valve can be advantageously installed in other areas of a control unit according to the invention, because it is suitable for automatic operations.
- Actuation of the main pressure relief valve releases the main pressure for passage into the two position shuttle valve so that a fluid under main pressure enters a chamber of the fluidic cylinder and the main pressure acts on one side of the piston.
- the fluidic actuation of the main pressure relief valve may also be referred to as control pressure or back pressure.
- the control pressure can be controlled by a pilot valve.
- the pilot valve is preferably a two-position valve.
- the pilot valve is in a spring-actuated position, preferably in a switched position, which can also be referred to as a standard position.
- the actuation of the main pressure-free valve is preferably exercisable by a fluidly actuated line connection, which acts on a valve piston as the actuating mechanism of the main pressure-free valve.
- An actuation of the main pressure-free valve can also be performed automatically by a pilot valve.
- the pilot valve can interrupt the switching through a control pressure via the main pressure relief valve by the spring-actuated main pressure relief valve assumes a closed state.
- a pressure actuation so no manual or electromagnetic actuation of an isolation valve or a pilot valve.
- the operation of the pilot valve is z. B. exercisable by a fluid pressure acting on a first side of a piston or on a fluidic cylinder.
- the fluid pressure which is associated with a connection to a chamber of the fluidic cylinder, is in at least one branch of a pipeline, such as the fluid line, as the control pressure and serves in particular the connected pilot valve as a back pressure against a spring bias of the pilot valve, in particular a control piston of the pilot valve , is working.
- Control methods that are practicable with fluidic control units as described above may facilitate the incorporation of specimens into fixtures.
- Such so-called test fixtures can be used in particular in semi-automatic production lines for components or molded materials made of different materials.
- Suitable testing machines, in which a fluidic control method can be advantageously applied z. B. materials or components with different Forces such as tensile forces, vibration forces or compressive forces. Material testing often requires precise positioning of a material sample in a test fixture, so that test results can be measured with reliable quality.
- a fluidic control method is applied to a fluidic cylinder, so that a first position of the fluidic cylinder can be controlled to a second position of the fluidic cylinder.
- the Fluidikyzlinder can take a first or second extreme position. In an extreme position, a movement of the fluidic cylinder is limited in at least one direction. An extreme position represents a reversal point. In the extreme position, maximum adjustable pressures of a fluid can prevail in the fluidic cylinder.
- the control method guides a fluidic cylinder from a first position to a second position, wherein one of the positions may be an extreme position.
- the change of the fluidic cylinder is controlled by the inflow and outflow of a fluid from the fluidic cylinder, in particular from at least one chamber of the fluidic cylinder, in each case by at least one connection and at least one connecting line.
- the fluidic cylinder can be displaced relative to another element, such as a test receptacle, a test specimen or a piston.
- the element may be a component of a testing machine, such as a part of a sample holder.
- the fluidic control method comprises at least two switching states.
- Two switching states are arranged in mirror image to each other.
- the switching states have a comparable geometric arrangement, but they can qualitatively lead to a different connection, such as a directional transmission position. Alternatively, a release state can be taken in the mirror image arrangement.
- the two switching states may be present in a main pressure relief valve and an intermediate pressure relief valve.
- the intermediate pressure-free valve is a two-position valve whose positions are arranged in particular mirror images of the main pressure relief valve.
- the control unit comprises a valve, which may also be referred to as a movement valve with at least two switching states.
- Each of the switching states has a first via connection and a second through connection for a fluid, wherein the second via connection (in symbolic representation) makes an angle to the first via connection.
- the two switching states are mirror images of each other.
- the circuit diagram of the first state can be mirrored or graphically folded onto the circuit diagram of the second state. Mechanically, such graphic representations can be realized differently.
- the valve can in a switching state a straight bore and a bore assembly that leads from a first side of the valve body to a second side of the valve body at a displacement relative to the first bore.
- the respectively associated with the first switching state terminals of the isolation valve are different on a connection side, such as the pressure input side, in particular less spaced than on the opposite terminal side, such as the pressure output side.
- the first unlock state connects the first print output page, the z. B. has a connection to a connection to the first chamber of a fluidic cylinder, with a fluid supply line to the input side of the isolation valve.
- an output-side connecting line which connects a second chamber of a fluidic cylinder, released to a Fluidabloom für, z. B. opens into a fluid reservoir.
- the second unlock state has a passage connection from the fluid supply line to the connection line to the second chamber of the fluidic cylinder, wherein the connection line to the first chamber of the fluidic cylinder to a fluid discharge line z. B. leads into a fluid reservoir, which in a pneumatic implementation z. B. may be the ambient air.
- the fluid supply line is supplied via a pressure distribution with fluid from a pressure medium source.
- the main pressure relief valve and the intermediate pressure relief valve are z. B. arranged over connecting lines, so that they can complement each other in the effect.
- the main pressure-free valve and the intermediate pressure-free valve control the fluid pressure which can be supplied to the fluidic cylinder in the mirror-image switching states of the movement valve.
- Switching states can be controlled by pressure conditions in a feedback loop. With the help of a pilot valve, in particular a feedback enable can be set.
- isolation valves are actuated by a spring in a feedback release.
- a release by feedback of a fluid pressure can take place in a feedback enable.
- a first pressure region which is used during a movement of the fluidic cylinder, is assigned to an intermediate pressure region.
- a certain pressure which is in the range of the first pressure range, is applied.
- the applied after the movement in the extreme position of the fluidic cylinder intermediate pressure can be further increased.
- An increase of the moving pressure in the fluidic cylinder to a Clamping pressure is without an additional (external) operation, ie by an operator, the control feasible.
- the clamping pressure to be applied can be preset to a fixed value.
- the clamping pressure forces the fluidic cylinder in an extreme position, which can correspond to a starting position, in particular for a movement.
- the initial position corresponds for example to a holding position of a test receptacle, which is suitable for holding a test specimen in the test receptacle and for its exact positioning.
- a starting position can also correspond to a closed position of a test receptacle in which a test specimen is firmly clamped to the test receptacle.
- the home position includes two engageable extreme positions of the fluidic cylinder.
- the starting position is a permanent position, z. B. in a retreat position, which is not automatically changed by the controller.
- a movement of the fluidic cylinder from the starting position can be achieved by actuation of the control unit z. B. done with a footswitch.
- the controller responds to the assumption of an end stop position of a fluidic cylinder.
- the end stop position may relate to an abutment surface in connection with a surface of a specimen. Only when the end stop position is reached, the operating mode of the controller in a second mode, for. B. in the main printing operation, which can also be designed as a clamping pressure operation, transferred. In the end stop position, a holding pressure can build up in the fluidic cylinder, which acts as a control pressure on a fluidic valve, which, for concern of the control pressure z. B. switches the main pressure in the fluidic cylinder.
- the usually given susceptibility, caused by special Endanschlagssensoren, switch in the response or response thereof connected valves of the pneumatic circuit, can be dispensed with by the pneumatic solution presented here.
- the pneumatic circuit is therefore in a sense endanschlagssensorenfrei executable.
- the fluidic cylinder of the fluidic control unit is connected via at least one connection for conducting a fluid.
- a further two-position valve may be arranged.
- the two-position valve is a spring-biased two-position valve.
- the spring tension can be counteracted by a fluid pressure, so that the Two-position valve may also be referred to as a fluidically biased valve.
- a valve position can be taken up by a first and a second pressure of a fluid at a fluidically opposed two-position valve. By the respective pressure a counter-tension, in particular against a valve spring, constructed, which holds the two-position valve in each one of the two positions.
- a first position preferably comprises a blocking position. The blocking position blocks the flow of a fluid.
- the second position of the two-position valve is in particular a switching position.
- a fluid pressure can be fed to a chamber of a fluidic cylinder.
- the position of the two-position valve can be predetermined by a fluidic countervoltage.
- a feedback for example.
- a main pressure in a second pressure range which can also be referred to as intermediate pressure range, signal pressure range or range of motion pressure, be interrupted by a closure or by a fluidic interruption.
- the two-position changeover valve of the fluidic control unit is preferably a fluidic control element that implements an alternative OR operation.
- An output-side connection can be either a first or a second connection exclusively for the supply of fluid, i. H. input side, be assigned.
- the two-position change valve z. B. may be formed as a ball seat valve.
- the valve shape of the valve corresponds to a check valve.
- the valve positions are taken by means of pressure difference between the two input-side connections. If a pressure is applied, which can also be referred to as high pressure, main pressure, clamping pressure or end-of-stroke pressure, the connection is released from the corresponding pressure side to the outlet side of the two-position changeover valve.
- the second connection which is associated with an intermediate pressure side, can be unlocked if the fluid pressure is not present in the first connection, for example because the connection line of the first connection is pressure-relieved by a two-position valve.
- the passage position of the two-position changeover valve, in particular the seat of the sealing ball on one of the input-side connections, is determined by the respectively supplied fluid pressures.
- a connection can be unlocked by the two-position changeover valve.
- a ball seat valve is a rugged valve with short switching times that reliably handles a large number of switching events. As a passive valve, it works without external operation, only as a function of the pressure differences in its connecting lines such as supply and discharge lines.
- the fluidic control unit can be further improved when in a line connection for fluids a third two-position valve is installed.
- the third two-position valve is a spring-biased two-position valve.
- the bias voltage is generated for example by a valve provided on the coil spring.
- the third two-position valve serves as a pilot valve. At least two positions of the valve are receivable, in which a fluid pressure in the output-side connection of the two-position valve to a downstream valve, for. B. on a two-position valve, can act.
- Two-position valves can be set very sensitively with the pilot valve.
- the pilot valve allows an exclusively fluidic actuated valve circuit can be built. Preferably, similar two-position valves are used.
- a pilot valve may act on a counterpressure side of a two position valve.
- a fluidic back pressure allows the setting of a switching state of the downstream two-position valve.
- connections can also be made from one pilot valve to two or more downstream two-position valves in order to control these in each case on a fluidic counterpressure side.
- at least one pilot valve is connected to a first and a second fluidic counter-pressure side, ie in each case on one side of downstream valves.
- a throttle on a pressure side of the pilot valve, on the z.
- the pressure side in particular the input-side line connection for switchable fluid in the pilot valve, contains a throttle between the pilot valve and a branch of this line connection.
- the branch opens into an inlet-side line connection for the fluid supply to a movement valve and in particular a fluidic cylinder.
- At a throttle occurs at least temporarily a pressure drop.
- a throttle represents a flow resistance for a fluidic connection. Due to the inhibited flow, a delayed pressure adjustment takes place on a pressure side of the pilot control valve.
- the throttle can also be referred to as a delay element.
- an adjustable throttle is used with which a delay time is adjustable.
- the delay time is determined by the time required to adjust a pressure.
- the throttle also has an influence on a pressure adjustment on the output side of the pilot valve.
- the throttle is a feedback, in particular a time constant feedback to at least one disconnect valve, adjustable.
- the first position can also be referred to as a rest position.
- the rest position is of the first valve, the z. B. a Two-position valve is, ingestible. Due to the internal forces in the valve, e.g. B. via springs, the rest position is the preferred position of the valve piston.
- the retraction position is a position in which the fluidic cylinder assumes a passive position, so that the fluidic cylinder no danger, z. B. in a testing machine represents.
- an intermediate pressure holds the fluidic cylinder in an extreme position, in particular without a clamping force corresponding to the clamping pressure being exerted.
- the intermediate pressure can be supplied to the fluidic cylinder via further valve members.
- a valve member for example, is a two-position valve, with a fast pressure release can be performed, a throttle for adjusting a movement speed of the fluidic cylinder or a pressure relief valve to protect the fluidic cylinder from potentially damaging, especially seals damaging overpressures of the supplied fluid.
- a second position of the valve which includes at least two positions, is a position that may be referred to as a working position. In the working position, the valve provides a passage connection to the two position shuttle valve. The input side of the valve applied intermediate pressure is supplied to the two-position change valve.
- the two-position changeover valve directs the intermediate pressure to the fluidic cylinder.
- the fluidic cylinder begins its work, which is to apply a force to a component disposed on the cylinder, e.g. B. a testing machine such as a material testing machine, apply.
- a foot switch With the operation of the valve by a foot switch, the position of the fluidic cylinder can be changed controlled.
- a pilot valve is adjustable by supplying a fluidic pressure to the counter-pressure side of the pilot valve.
- the fluidic back pressure can be released in a feedback.
- a pressure applied to the fluidic cylinder is returned to a pressure to be applied to the fluidic cylinder.
- the connection of the pressure distribution line to the feedback can be made mechanically by a check valve. After actuation of the check valve opens this check valve, so that fluid from the pressure distribution line can flow into the feedback.
- a spring biased check valve is used which is held in a closed state by spring force.
- the pressure which can be introduced through the check valve can act on the counter-pressure side of a pilot valve, so that the pilot valve changes into a second switching state.
- the back pressure acts in particular on at least three two-position valves.
- the pilot valve can be released, so that the pressure drops on the back pressure side of two isolation valves.
- at least one unlocking valve is offset from a switching position into an unlocked position, so that z.
- a feedback of a main pressure in the fluidic cylinder can be made to an intermediate pressure in the control unit.
- the state of the fluidic control unit can be changed via a mechanical operating switch.
- the operation switch allows an intervention on the state.
- the operating switch connected to the fluidic control unit is preferably mounted tiltably.
- the storage of the control switch can also be referred to as free-floating or floating.
- By pressing z. B. with a foot of the operating switch can be spent in a first or in a second position.
- Two valves of the control unit are connected to the operating switch.
- a first valve, on which the actuation switch can engage, is in particular one of the valves with at least two positions.
- a second valve on which the actuation switch can engage is preferably a check valve. At least two valves can be operated alternately with the operating switch.
- the switching state of at least one of the valves connected to the operation switch is changed.
- the actuation takes place against a spring tension.
- At least one spring is changed during actuation such that the activating switch effects a second valve position from a first valve position, such as a blocking position.
- the mechanical actuating switch is preferably in a neutral position. In the neutral position, the spring voltages keep the actuating circuit in this position, the spring voltages do not change the position of the pistons of their valves; they are ineffective in this regard.
- the switching state of the respective valve in the neutral position is its actuation-free state, which is set only by spring force.
- a plurality of valves are interconnected by fluid line connections.
- a fluid pressure from a supply port may be supplied to a fluidic cylinder depending on fluid parameters such as compressibility or viscosity. Targeted movements of the fluidic cylinder can be caused.
- the input parameters are a mechanical force and the inlet pressure of the fluid.
- the valves present in the fluidic control unit include valves with at least two positions, such as a first movement valve and a second movement valve. At least one of the valves can be designed as a two-position valve.
- a fluidic control unit comprises a first two-position changeover valve and a second two-position changeover valve.
- a first pilot valve in particular in the embodiment as a third two-position valve
- a second pilot valve in particular in the embodiment as a fourth two-position valve
- the other valves include a first check valve and a second check valve with which, for example, a supply of an intermediate pressure to a fluidic cylinder can be interrupted.
- a control function is made possible, in particular, by means of a first intermediate pressure free-flow valve, which can preferably be counteracted fluidically, and a second intermediate pressure free-flow valve, which can preferably be counteracted in a fluidic manner.
- the fluidic control unit may comprise a first main pressure-free valve, which is adjustable in particular with fluidic counter-voltage, and a second main pressure-free valve, which is adjustable in particular with fluidic counter-tension.
- a main pressure relief valve may also be referred to as a clamping pressure relief valve.
- the reliability is increased by the fact that the pressure is supplied to the downstream components of the fluidic control unit only in case of need.
- a first valve of each type is associated with a first fluidic cylinder.
- a first valve of each type may also be included in a first control unit and a second valve of each type in a second control unit.
- a first fluidic cylinder can, for example, fix a first test receptacle in a holding position.
- a second respective valve of each type is associated with a second fluidic cylinder.
- the second fluidic cylinder can be arranged in a second test receptacle.
- the first test receptacle and the second test receptacle can be actuated independently of each other by at least one fluidic cylinder.
- a specimen for material testing can be clamped and released for removal.
- a fluidic control advantageously comprises a footswitch and preferably a control unit.
- the fluidic control is operable on a footswitch by an operator or a robot.
- the footswitch is located near the floor. Due to the integrated in the control unit fluidic controls, the control comes without power supply. It may nevertheless be advantageous if at least one valve is designed as an electric valve. The remaining, forming a core of the circuit valves are realized without electromagnetic actuation.
- the foot switch is suitable for installation in a damp room. Penetrating liquids, such as water or hydraulic fluid, can drain out of the housing of the footswitch without interfering with the fluidic control. There is no housing seal required.
- the footswitch is preferably a tread area, such as a pedal, integrated, which is actuated by muscle power. By tapping the tread area with the foot switching positions can be taken. Switch positions are supplied to an actuator by the fluidic control.
- the actuator is preferably associated with a testing machine, in particular a sample holder of a material testing machine. Of the Actuator can be used, for example, to position a sample holder.
- an actuator is a linear cylinder with a spacing between a first and a second end, which is changeable, wherein the first end is preferably fixedly mounted and the second end with a piston along a line is movable.
- An actuator may exert a force on a component or a component of a testing machine.
- a component for. B. a jaw of a sample holder to relocate.
- An actuator can fix and preferably position a material sample in the material testing machine. On the positioning of the sample body or the material sample can be taken in particular manually prior to fixing, with an interaction between fluid control and handling is possible.
- the tensioning by means of the actuator the manually influenced specimen can be held solely by the clamping jaws in one position of the actuator.
- additional foot switches can be arranged in the control, which can be actuated in particular with a second foot.
- an actuator is assigned to only one footswitch.
- the footswitch has at least three positions.
- the foot switch acts via a mechanical connection to at least one fluidic valve.
- the fluidic valve is moved to an actuating position.
- the fluidic control comprises at least one actuation position of a fluidic valve.
- a first position of the footswitch in which the footswitch is at rest, d. H. is located without the action of an operator, is referred to as a neutral position.
- a clamping pressure may be present in the actuator.
- the actuator in the neutral position, may be in a retracted open position, which may in particular be a starting position for actuation by the controller.
- a position of the foot switch such as the second position or the third position, is ingestible against a spring force. It is advantageous if the neutral position is held by a balance of two spring forces.
- the position of the neutral position is preferably between the second and the third position of the foot switch, so that the respective position is quickly adjustable without taking the other position. Thus, the foot switch gets into a middle position when the foot switch is free of external force.
- a valve In a second position of the foot switch, a valve is actuated.
- an associated valve In the second position of the footswitch, an associated valve is either in a first state or in a second state.
- a first state of the valve corresponds to a first flow connection of a fluid and a second state of a valve can a second Flow connection of the valve correspond.
- a flow connection is assumed by the closed position of the valve.
- a control pressure such as a moving pressure, can be applied in the actuator.
- the signal pressure actuates the actuator.
- the operating position of the valve is taken with the foot switch against the force of a spring, which is associated with the valve.
- a force To take a second position of the valve, a force must be applied to the foot switch, which at least compensates for the actuating force of the spring, in particular in its effect on the valve, preferably in a first position.
- the foot switch has a third position in which a relief valve is actuated.
- a relief valve In the third position of the foot switch arranged on the foot switch return spring is compressed.
- the force to be applied against the return spring for actuating the relief valve is applied to the switch with one foot.
- the relief valve is connected to a fluidic region in which a closing pressure can be applied.
- the relief valve may also be connected to a fluid volume in which the clamping pressure is applied.
- the intermediate pressure can be relieved when the relief valve is actuated.
- the supply of the clamping pressure which can also be referred to as the main clamping pressure, is blocked by moving the relief valve into a switched-through position.
- the clamping pressure is released by discharging fluid from the actuator.
- the relief of the actuator is a state of control, in which the actuator is released from a first extreme position and preferably the second extreme position is supplied.
- the relief is associated with a fluid pressure reduction in the actuator.
- a fluid pressure in particular a main pressure, is also built up in the actuator in order to move the actuator or the fluidic cylinder into the open and safe starting position.
- the relief valve provides in one embodiment by its operation for a movement of the actuator in a position in which z. B. a jaw is no longer held in or by the actuator, in particular on a sample body. It happens automatically, d. H. without additional actuation of the foot switch, a backward movement of the actuator at maximum speed and a return of the fluidic control unit in the jogging operation.
- the fluidic control makes it possible to dwell with the foot switch between the neutral position and the second position in a transition region.
- the transition region of the actuator is movable or adjustable. If the foot switch is in the transition area, this may already cause a movement of the actuator.
- a first opening of a valve and a second opening of a passage position of the valve only partially overlap.
- the flow through a valve can be throttled.
- a fluidic valve can be caused to the foot switch that a fluid volume penetrates into a fluid chamber of the actuator.
- the actuator assumes a position which is proportional to the volume of fluid supplied.
- the pressure moves an actuator component to a (preferred) position.
- the position of the foot switch therefore affects the position of a movable actuator component so that an actuator can be adjusted by an operator.
- the actuator preferably has a first chamber and a second chamber. Both the first chamber and the second chamber, a fluid can be supplied.
- a first chamber of the actuator In a neutral position of the foot switch, a first chamber of the actuator to an intermediate pressure, which is associated with a retaining position of the actuator.
- the intermediate pressure acts on a movably mounted actuator plate.
- the direction of the force applied by the intermediate pressure on the actuator plate corresponds to the direction of a clamping force that can be applied to the actuator plate by the main pressure in the second chamber of the actuator.
- the fluidic control takes virtually automatically a retracted position when the foot switch is not actuated and the main pressure for introducing the clamping force in the actuator is not present. In this way the security is increased. At the actuator no serious mechanical bruising is added to an operator.
- a slight pressure pain can lead to a reflex-like retraction movement of the foot of the foot switch, so that the fluidic control automatically goes to the neutral position. Only when the intermediate pressure on the actuator is present beyond a reaction time predetermined by flow times at throttle components in the fluidic control, or longer lasting, is the actuator braced.
- the strained actuator is to secure the actuator position of the solidified grip or handle with the supplied by the main pressure, especially in comparison to the intermediate pressure higher, force.
- the two-position valve which takes over the function of the movement valve to control one of the fluidic cylinders, can be realized both by a two-position valve and by a three-position valve or even a four-position valve or a valve with more than four positions.
- a position may be a blocking position.
- the movement valve has a position in which only the natural leaks, z. B. the fluidic cylinder and / or the movement valve, cause or cause the movement behavior of the fluidic cylinder.
- the jog mode can be increased even further in its minimum duration to be created and thus make safer by speeding the movement speed of the piston of the fluidic cylinder is provided.
- This can be z. B. by throttling for the flow of fluid volumes to and from the fluidic realize cylinder.
- the piston of the fluidic cylinder assumes an end stop position, it can be automatically switched by means of the control from one operation to the other operation. Such a switchover is thus tamper-free. The operator can not influence that the one operation, for. B. the jogging mode, is left and that the other operation, for. B. the main printing operation is taken.
- the number of safety functions that can be integrated in the controller can be further increased if an activation valve is connected upstream of the entire controller.
- the activation valve can, for. B. be implemented as an electromagnetic fluidic valve that releases a fluidic working pressure on all parts of the control when both a sufficient fluid pressure is applied to the activation valve as well as a corresponding electrical signal, such as a potential or an electrical voltage is applied to the activation valve.
- a corresponding electrical signal such as a potential or an electrical voltage is applied to the activation valve.
- the activation valve can respond to an existing supply pressure, which must be present in order for the valve to reach a switch-over position. Otherwise, a spring pushes the activation valve in a blocking position. In the blocking position, no fluid can escape from the controller.
- the safety function will be further enhanced if there is a check valve on the working side of the controller. The non-return valve on the working side allows fluid to enter the controller. The check valve prevents leakage of the fluid present in the control via the activation valve or via the fluid pressure source.
- the activation valve can provide access to a central pressure distribution line, from which all pressures in the control unit are obtained.
- the pressure distribution line provides the highest pressure level in the control unit, which can also be referred to as source pressure.
- the activation valve of the power-free operating control unit is shut off, so that no unwanted or unpredictable movement of the fluidic cylinder, the z. B. holds a test sample by a clamping pressure can take place.
- the held in the control unit pressure ranges to perform a one-time emergency opening operation of the fluidic cylinder.
- the speed of movement of all connected fluidic cylinder or sample holder can, for. B. be set to a reaction time of the operator fixed.
- z. B. a speed on the travel of 600 millimeters / minute z. B. be preset in a pneumatic drive, which is recognized as a safe movement speed.
- the movement speed of 10 mm / s is z. B. after the information and worksheet BIA 330 216 in the BGIA Handbook for Safety at Work of the Institute for Occupational Safety and Health of the German Social Accident Insurance, Erich Schmidt Verlag & Co., Berlin 2007, recommended for clamping workpieces.
- a fluidic control unit according to the invention can comply with such proposed speeds with less than 5% deviation. Furthermore, the clamping pressure for a secure grip on a second material can be increased in order to suppress a sliding of the actuator on the material. A lower clamping pressure can be used to prevent damage to a specimen due to clamping. The transition between movement pressure and clamping pressure is ergonomic and tamper-proof, so no additional operator is required and accidental operation can be almost eliminated. Additional hedging instruments such.
- B. Photoelectric sensors are (actually) not necessary, but may also be available to increase the reliability. The operation is without guidance and intuitively executable. Operating errors are highly unlikely.
- the function of opening with the control according to the invention from the floating pendulum bearing of the footswitch results intuitively. With the foot switch, the control unit can be quickly and safely vented, z. B. to disconnect a connection to the testing machine.
- FIG. 1 shows an embodiment of a controller 1 according to the invention, which is due to their flat design in the foot of a table or a testing machine (not shown) can be arranged or placed without affecting the access to the testing machine or z. B. to narrow an escape route.
- the controller 1 comprises the housing 74 and the bottom plate 75, wherein the housing 74 to the bottom plate 75 at least partially encloses an angle 73 of less than 50 °.
- Bottom plate 75 and housing 74 together form a fully-sided interior as in the following FIGS. 2 to 5 In the area of the housing 74 arranged ergonomically to the bottom plate 75, the first mechanical switch 51 and the second mechanical switch 52 protrude from the housing 74.
- the second mechanical switch 52 is in the neutral position 96, in which the switch 52 extends nearly parallel to the angle 73 of the housing 74.
- the mechanical switches 51, 52 can be actuated for several minutes or even hours, without this causing back pain in the operator.
- the neutral position is the first position 96 occupied by the controller 1 without an operation.
- the first mechanical switch 51 is shown in the second position 97, with the first mechanical switch 51 extending almost parallel to the bottom plate 75.
- the second position 97 is an actuating position, the z. B. by a foot (not shown) must be kept so that the first mechanical switch 51 does not automatically in a neutral position, such as the neutral position 96 of the second mechanical switch 52 passes.
- the controller 1 further includes a pressure port 78 for supplying a pressurized fluid (not shown) to the controller 1.
- a fluid pressure used inside the controller 1 is adjustable on the adjusting screw 85. The pressure is displayed on the manometer 77.
- FIG. 2 an open housing 174 of the controller 101 is shown.
- the arrangement of the components of the control unit 102 with respect to the bottom plate 175 is compact.
- FIG. 5 can be removed.
- the pressure gauge 177 which indicates the adjustable with the first pressure regulating valve 120 on the adjusting screw 185, such as the working pressure of the pressure source.
- the fluid (not shown), e.g. As compressed air is fed as a pressure medium through the connector 178 to the first pressure regulating valve 120.
- the fluid may flow into the control unit 102 only when the safety valve 179 is held in an open position by an applied electric potential and a fluid pressure applied to the supply side.
- the second pressure regulating valve 121 is adjustable only with the housing 174 open, and the pressure regulating valve 121 is factory preset for safety reasons.
- the set with the second pressure regulating valve 121 pressure is applied in particular to the input of the first valve 114 and the input of the second valve 115 and is controllable as an intermediate pressure via other valves.
- the output-side pressure of the controller 101 can be supplied by the first control connection 182 and the second control connection 183 to an application, such as a first and a second sample holder.
- the first control port 182 thus at least one fluidic cylinder (not shown) can be actuated.
- the first port 182 ' is connected to the first two-position shuttle valve 112 and the second port 183' is connected to the second two-position shuttle valve 113.
- the two-position changeover valves 112, 113 are space-saving in pairs mounted on each other and screwed in particular with the bottom plate 175.
- the first pair of control terminals 182, 182 ' is controlled by the first foot switch 151.
- the second control terminal pair 183, 183 ' is controlled by the second foot switch 152.
- the foot switches 151, 152 are free-floating on the bearing 199, guided tilting.
- the mobility of the first foot switch 151 is connected to the first valve 114 via the first actuating switch 153 and to the first shut-off valve 122 via the second half of the first actuating switch 153 '.
- the first operation switch 153 comprises a Only the first foot switch 151 is shown in a position of the jogging operation 187, wherein the first foot switch 151 occupies a second position 197, in which the mechanical connection 155 acts on the first valve 114 actuated while compressing the first valve spring 156. The actuating foot is not shown.
- the second half of the first actuating switch 153 ' is in the open position, so that the first shut-off valve 122 remains closed.
- the inching mode 187 it is set on the first valve 114 whether a fluid supply should take place via the first two-position changeover valve 112 to the first control connection 182 ', or whether a fluid pressure from the second pressure regulation valve 121 is supplied to the first control connection 182.
- the first intermediate pressure relief valve 126 is installed, so that the connection can be interrupted quickly if necessary.
- the intermediate pressure isolation valve 126 is protected against high pressures from the direction of the first control port 182, 182 'by a pressure relief valve 181.
- the intermediate pressure isolation valve 126 can be adjusted via the first pilot valve 116, which supplies the intermediate pressure isolation valve 126 with a control pressure or counterpressure required for blocking. If the control unit 102 is held in the second position 197 in the inching operation 187 with the foot switch 151, the intermediate pressure from the second pressure regulating valve 121 via the first throttle 118 and the opened first pilot valve 116 as control pressure for closing on the first intermediate pressure relief valve 126 and the Open at the first main pressure relief valve 124 build.
- the main pressure from the first pressure regulating valve 120 can be supplied to the first two-position change-over valve 112 when the first main pressure-free-closing valve 124 is open, which assumes a passage position for the main pressure to the first control connection 182 'as a result of the applied pressure.
- the first two-position changeover valve 112 may open a bypass line (not shown) of the first valve 114, so that further actuation of the first foot switch 151 in inching mode 187 has no further influence on the pressure ratios of the first control connection pair 182, 182 '.
- the first foot switch 151 In order to leave this bypass state with respect to a valve 114, 115 or the clamping state, the first foot switch 151 must be in a position such as the third position 198 of the second foot switch 152 are inclined. In position 198, the second foot switch 152 does not act on the second valve 115 via the second actuating switch 154, but on the second half of the second actuating switch 154 ', namely on the second blocking valve 123, which is thus opened.
- One, the second check valve 123 closing, spring force must be overcome at the second operating switch 154 '. The closing spring force helps to keep the second foot switch 152 in a neutral position without the action of an operator.
- the release of the second foot switch 152 transfers the second foot switch to the neutral position, so that again a jog operation, such as jogging operation 187, can be received via the second valve 115.
- the transition to a second state of a main pressure operation with the creation of a bypass line to the second valve 115 can now via the second throttle 119 according to the above description for the first throttle 118 after setting the intermediate pressure as the control pressure on the second intermediate pressure relief valve 127 and the second main pressure relief valve 125 automatically respectively.
- the insectsschulschulschaltventile 126, 127, the Hauptdruckfreischaltventile 124, 125 and the pilot valves 116, 117 are mounted in pairs in the compact arrangement of the control unit 102, preferably screwed.
- the back of a controller 201 is in FIG. 3 outlined.
- the connector 278 for pressure connection to the pressure source (not shown) and next to the electromechanical diverter valve 279 for uncoupling the inlet pressure from the internal pressure of the controller 201, and the adjusting screw 285 for adjusting the internal pressure, in particular the main pressure .
- the bulkhead valve 279 closes in case of power failure, ie when an applied control voltage falls below a setpoint, according to an interlock system.
- a switching position of the bulkhead valve 279 may be remotely controlled, e.g. B. via a control computer, be taken.
- the first control terminals 282, 282 'and the second Control ports 283, 283 ' are shown, with the first ports 282, 282' serving to output fluid pressure and pressure changes of a fluid caused by actuation of the first mechanical switch 251, and the second control ports 283, 283 'output a fluid pressure and pressure changes that are displayed to the controller 201 via the second mechanical switch 252.
- the mechanical switches 251, 252 can each be seen through an opening 276 in the bottom plate 275. If the controller 201 is standing on the ground, water entering through the opening 276, possibly from a wet shoe into the housing 275, may drain.
- the controller 201 operates without power, so there is no risk of electrical malfunctions, such as short circuits.
- the first mechanical switch 251 is shown in a position of the main pressure operation 286 with the first mechanical switch 251 in the neutral position 296.
- the main pressure of the fluid is output through the first port 282 '.
- the mechanical connection 255 which acts from the first mechanical switch 251 to the first valve 214, which is hidden under the bottom plate 275.
- a presetting area 292 is disposed on the bottom plate 275. The presetting area 292 allows the precise adjustment of the mechanical connection 255, tuned to the switching state of the valve 214.
- the valve 214 is displaceable in the presetting area 292 along an axis which overlaps the first mechanical switch 251.
- the spring force of the first valve 214 which acts on the first mechanical switch 251 via the mechanical connection 255, counteracts the force of the return spring 284.
- the return springs 284, 284 ' are adjustable, so that the first mechanical switch 251 and the second mechanical switch 252 are held without actuation in a floating position.
- the second mechanical switch 252 is shown pressed into a third position 298 associated with a second main pressure mode 286 '.
- the first main pressure operation 286 and the second main pressure operation 286 ' differ by an opposite effect.
- the first main pressure mode 286 is automatically assisted by the controller 201 when the first mechanical switch 251 has entered the neutral position.
- the second main pressure mode 286 ' is automatically terminated by the controller 201 when the second mechanical switch 252 assumes the neutral position.
- the first main pressure mode 286 assigns an increased fluid pressure to the first control ports 282' at the first mechanical switch 251 while the first control port 282 is switched ,
- the first mechanical switch 251 and the second mechanical switch 252 may each alternately control the control unit (not shown) into a first main pressure operation 286 or a second Main printing operation 286 'set, so z. B. in the controller 201 simultaneously two first main printing operations as the first main printing operation 286 are executable.
- a fluidic cylinder (not shown) can be clamped with the force of the main pressure.
- a second fluidic cylinder (not shown) is opened by the action of the main pressure.
- Position 298 can also be taken from a jogging operation for emergency opening. If, after actuation of the position 298 of the second mechanical switch 252, the latter is released into the neutral position, a transition of the controller 201 into an intermediate pressure mode takes place automatically, which moves the fluidic cylinder into a return position position.
- the control unit 302 of FIG. 4 has an area of action, to which the actuator 303 belongs, and the control unit 302 has a pressure-providing area, with the activation valve 379, the check valve 330, the first pressure regulating valve 320, the second pressure regulating valve 321 and the pressure distribution line 344.
- Working pressure is supplied from a fluid pressure source 372 for the control unit 302 is provided.
- the actual control region is arranged between the effective region and the pressure supply region, in particular the two-position changeover valves 312, 313 and the movement valves 328, 329 and a plurality of two-position valves 316, 317, 322, 323, 324, 325, 326, 327 and throttles 318, 319, 331 '331' includes.
- the actuator 303 includes the first fluidic cylinder 304 and the second fluidic cylinder 310, each of which is independently operable.
- the actuator 303 is completely sensorless.
- the first state 390 is a jog operation for the first fluidic cylinder 304. A corresponding first state as the first state 390 may also be adopted in the control unit 302 for the second fluidic cylinder 310.
- the first fluidic cylinder 304 acts on the first test receptacle 332.
- the second fluidic cylinder 310 acts on the second test receptacle 333, wherein the second fluidic cylinder 310 is in the retracted position 366.
- the test receptacles can also be called actuator plates in one aspect.
- a fluidic cylinder such as the first fluidic cylinder 304, includes a piston 305 associated with a first side 308 and a second side 309. The first side 308 of the piston 305 defines the first chamber 306 and the second side 309 defines the second chamber 307.
- the first fluidic cylinder 304 is by supplying a fluid pressure through the first port 338 into the first chamber 306 or by supplying a fluid pressure through the second Connection 339 in the second Chamber 307, in particular alternately, operable.
- the piston 305 is movable relative to the fluidic cylinder 304.
- the first two-position change valve 312 which is connected via the second connection 341 with the second chamber 307, allows an inflow of the fluid from the first valve 314 into the second chamber 307.
- the position of the circle or ball in the two-position change-over valve 312 in a sealing position with respect to the first supply line 342 corresponds to the flow connection between the second supply line 343 and the second connection 341.
- the first main pressure release valve 324 in the embodiment of a two-position valve, with a control pressure against the fifth valve spring 360 can be actuated, forms the main pressure side 334 for the actuation of the first fluidic cylinder 304 through the second port 339 via the first supply line 342, which is connectable to the two-position changeover valve 312 to the second connection 341.
- the first state 390 stands Supply line 342 pressure-free through the first main pressure relief valve 324 and the intermediate pressure side 335 is active.
- the first valve 314 in the form of a two-position valve may act on the second chamber 307 by actuation of the first actuation switch 353 by means of fluid pressure.
- a jog operating pressure 380 reaches the piston 305.
- an intermediate pressure from the second pressure regulating valve 321 is passed into the first connection 340 to the first port 338 into the first chamber 306.
- fluid from the second chamber 307 is sequentially through the second port 339, the second connection 341, the first two-position changeover valve 312, the second supply line 343, the first valve 314 in the second outflow line 349 and a second muffler 347 connected derived in an environment reservoir.
- the pressure in the second chamber 307 remains constant as an increase in pressure in the first chamber 306 moves the piston 305 toward the second chamber 307.
- the position of the first valve 314 corresponds to a neutral position, which is held by the first valve spring 356.
- the first intermediate pressure release valve 326, the throttle 331 and the adjustable pressure limiter 381 are sequentially arranged.
- the pressure limiter 381 is adaptable to the pressure of the second regulating valve.
- the flow rate through the throttle 331 is adjustable, in an alternative embodiment, it can also be permanently fixed.
- a movement speed of the piston 305 is adjustable with the throttle 331. This makes the operability of the control unit 302 even more comfortable.
- the pressure limiter 381 provides additional security to protect the control unit 302 from overpressure and to protect the fluidic cylinder 304 from a possible erroneous adjustment of the second pressure regulating valve 321.
- the area of the control unit 302, with a Passage connection between the second pressure regulating valve 321 and a port 338, 339 can be established is also referred to as an intermediate pressure range corresponding to the pressure on the intermediate pressure side 335.
- a moving direction of the first piston 305 can be reversed.
- fluid is discharged from the first chamber 308 through the first connection 340, the first outflow line 348 and the first silencer 346 into a reservoir (not shown).
- fluid under an intermediate pressure is introduced from the second pressure regulating valve 321 via the second supply line 343 into the second chamber 307, so that the volume of the second chamber 307 increases, the volume of the first chamber 306 decreases correspondingly, and the first piston 305 moves toward the first test receptacle 332, which may be referred to as a forward direction.
- the main pressure side 334 is activated by the first Hauptlichfreischaltventil 324 from the blocking position 369 goes into the switching position 370, and the applied main pressure from the main pressure line 345 through the first supply line 342, the first two-position change valve 312 on passage in the connection 341 to the second chamber 307 switches , In this case, the second supply line 343 is closed.
- the back pressure also actuates the first intermediate pressure isolation valve 326 against the ninth valve spring 364 and switches from the closed position 370 'to the blocking position 369' of the two-position valve, the intermediate pressure-free valve 326. In this position, the first movement valve 328 can no longer effect movement of the first fluidic cylinder 304.
- a first main pressure operating state described here can only be interrupted or terminated by a further main pressure operating state, for which an actuation of the first actuation switch 353 'on the first shutoff valve 322 would be required.
- the first check valve 322 is held by the third valve spring 358 in a locking position, which, however, can pass by compression of the third valve spring 358 in the second, continuous position of the two-position lock-up valve 322.
- This is a Working pressure or a source pressure 372 in the main pressure line 345 'is turned on, which abuts through the first port 338 in the first chamber 306 and acts on the first side 308 of the piston 305.
- the pilot valve 316 is a two-position valve, which is a spring-actuated intermediate position for the intermediate pressure from the second pressure regulating valve 321 in a counter-pressure-actuated blocking position for the intermediate pressure goes over and in the locked position, the counter-pressure side 336 of the control unit 302 pressure-free so that the first intermediate pressure relief valve 326 by the ninth valve spring 364 and the first main pressure relief valve 324 by the fifth valve spring 360 spring-actuated occupy the position of the first state 390.
- the junction 337 is part of a feedback 350 'of the intermediate pressure from the pressure regulating valve 321 to the back pressure side 336 for automatically controlling the intermediate pressure relief valve 326 and the main pressure relief valve 324, with feedback via the variable restrictor 318 being timed.
- the second fluidic cylinder 310 can also be moved with the second movement valve 329, the adjustment speed being adjustable by the throttle 331 'and / or the time for the automatic transition to the main pressure operation with the second throttle 319.
- the first position 367 of the second valve 315 can be transferred counter to the second valve spring 357 into the working position 368 of the second valve 315, so that the second fluidic cylinder 310 is moved out of the retracted position 366.
- the second two-position changeover valve 313 can be actuated automatically by means of back pressure on the sixth valve spring 361 of the second main pressure relief valve 325 and by means of counterpressure on the tenth valve spring 365 of the second intermediate pressure isolation valve 327, corresponding to the first fluidic cylinder 304.
- a first main pressure operation is in a second main pressure operation.
- the transition from the second main pressure mode to the first main pressure mode is only possible automatically from a completed intermediate pressure mode in which the working position 368 remains held over a fixed time interval.
- the control unit 402 in FIG. 5 is in turn constructed in two parts, that is, it has the ability to operate two actuators 403, and it corresponds in many components to the structure of the control unit 302 from FIG. 4 ,
- the control unit 402 in FIG. 5 allows the Actuating the actuator 403, more specifically the actuators 403, comprising the first fluidic cylinder 404 and the second fluidic cylinder 410, wherein the fluidic cylinders 404, 410 are movable separately from each other.
- a movement in the actuator 403 may, for. Example by means of the first valve 414 or the first stop valve 422 for the first fluidic cylinder 404 or by means of the second valve 415 or the second shut-off valve 423 for the second fluidic cylinder 410 are executed.
- the check valves 422, 423 are two-position valves. In contrast to the control unit 302 off FIG. 3 the valves 414, 415 are three-position valves. Two mirror-inverted positions of the first valve 414 in FIG. 5 form the operating positions 471, 471 ', wherein in a first operating positions 471 fluid to the first intermediate pressure free valve 426 or in another operating position 471' fluid to the first two-position change valve 412 is zuleitbar.
- the actuating positions 471, 471 ' can be found at the ends of the piston of the first valve 414 and are to be drawn in a mirror image in a circuit diagram. In the in FIG.
- the moving pressure 488 is supplied to the first fluidic cylinder 404 and the moving pressure 488 'discharged from the first fluidic cylinder 404 via the first two-position changeover valve 412 and the release state 493.
- the actuation position 471, 471 ', the activation state 493 and the activation state 493' are respectively assigned to a direction of movement of the control unit 402 to be controlled.
- a third, on a mirror axis (not shown) of the mirror image arranged operating position 471 and 471 'located position of the first valve 414 is the neutral position 496, in which all connection lines of the first valve 414 are locked, so that in this position, the first fluidic cylinder 404 at least during at least for a first phase remains motionless.
- the neutral position 496 manual actuation of the first valve 414 does not occur.
- the main pressure 495 is continuously switchable with the first check valve 422 to the first fluidic cylinder 404. Via the feedback 450, the main pressure 495 can act on the first pilot valve 416 and thus determine the feedback enable 494.
- the feedback enable circuit 494 is further carried out the feedback enable 494 "of the first main pressure relief valve 424 and in particular the termination of the feedback enable 494 'of the first intermediate pressure relief valve 426. Is used as the first pilot valve 416 two-position valve corresponding FIG.
- a back pressure may gradually build up over the first throttle 418 to control the first intermediate pressure relief valve 426 and the first main pressure relief valve 424 which reached these valves 424, 426 at one Minimum pressure automatically, ie against a spring (without reference numeral), operated.
- the clamping pressure 489 can be applied to the first fluidic cylinder 404 through the first two-position changeover valve 412.
- the clamping pressure 489 is variably adjustable via the first pressure regulating valve 420 with respect to the source pressure 472, which essentially corresponds to the main pressure 495, in particular for a user, and the clamping pressure 489 can be read off the pressure gauge 477. So z. B.
- the clamping pressure 489 can be fed to both the first fluidic cylinder 404 and the second fluidic cylinder 410, which is why the control unit 402, similar to the control unit 102 in FIG. 2 and the control unit 302 in FIG FIG. 4 , manages with a small number of valves, which further reduces an already very low maintenance requirements of a controller according to the invention.
- FIG. 5 It is possible to apply the first fluidic cylinder 404 through the first check valve 422 with a higher pressure, the main pressure 495, than the clamping pressure 489, which is switchable by the first main pressure relief valve 424 on the fluidic cylinder 404.
- the intermediate pressure 488, the z. B. at most 2 bar is smaller than the main pressure and smaller than the clamping pressure is from the second pressure regulating valve 421 both for the first fluidic cylinder 404 and for the second fluidic cylinder 410, z. B. by the second valve 415 and the second two-position changeover valve 413, that is provided for the entire actuator 403.
- the design options shown in the individual figures can also be interconnected in any form. All operations and movements described on a fluidic cylinder can in particular also be carried out on a second fluidic cylinder with components provided for this purpose. Components for moving a fluidic cylinder can be combined with other fluidic components to automatically control the movement of a fluidic cylinder between a retracted position and a clamping position, for. B. with an intermediate step, a fluidic control can be used to control a plurality of fluidic cylinders, for. B. by duplication of fluidic circuits are formed.
- the control is also versatile, because without additional sensors, the stop position of a cylinder actuated by fluidic clamping jaw on a first sample body and on a comparatively thicker second sample body is variable in a sample change ingestible.
- the use of proven mechanical components allows the integration of the controller in many different Meßendedten and a fault-resistant operation even under operating conditions that place special demands on the reliability of material and technology.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine durch eine Betätigungsperson zu betätigende Steuereinheit, die insbesondere als Fußsteuereinheit die Betätigung eines Fluidikzylinders, insbesondere eines pneumatischen Linearzylinders, in unterschiedlichen Betriebsweisen entweder bewegbar zur Veränderung eines Schließgrades oder statisch haltbar zur Beibehaltung eines Schließgrades zulässt, ein Steuerungsverfahren mit einem Ventil und einem entsprechenden Fluidikzylinder und eine Steuerung, von der ein Teil ein Fußschalter ist, insbesondere nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 14.The present invention relates to a actuatable by an operator control unit, in particular as a foot control unit, the operation of a fluidic cylinder, in particular a pneumatic linear cylinder, either movable to change a degree of closure or statically durable to maintain a degree of closure allows in different modes, a control method with a valve and a corresponding fluidic cylinder and a controller, a part of which is a footswitch, in particular according to the preambles of
Fluidische Steuerungen für sich bewegende Maschinenteile, insbesondere im Bereich der Werkstoffprüfung, bergen latent ein Gefahrenpotential. Anders als bei Werkzeug- und Produktionsmaschinen, z. B. bei pneumatischen und hydraulischen Pressen, müssen Maschinen für die Werkstoffprüfung während größerer Prüfserien, z. B. zur Untersuchung einer Reihe von gleichartigen Materialproben, einen zugänglichen Prüfraum aufweisen. Eine Maschinenbetätigung erst nach einer Freigabe durch Sicherheitssensoren wie Lichtschranken, die einen Eingriff in den Prüfraum messen, ist kein gangbarer Weg für Materialprüfmaschinen.Fluidic controls for moving machine parts, especially in the field of materials testing, latently pose a hazard potential. Unlike in tooling and production machines, z. As in pneumatic and hydraulic presses, machines for material testing during major test series, eg. B. to examine a number of similar material samples, have an accessible test room. Machine operation only after being released by safety sensors, such as light barriers, which measure an intervention in the test room is not a viable option for material testing machines.
Werden die Materialprüfmaschinen betätigt, so kann es zu Unfällen kommen, weil ein Bediener oder sonstiger Mitarbeiter in den Prüfraum hineinreicht, obwohl die Probenhalter, eine Fahrtraverse oder eine Spannvorrichtung bewegt werden.If the material testing machines are actuated, accidents can occur because an operator or other employee reaches into the test chamber, even though the sample holders, a truss or a tensioning device are moved.
Das Gefahrenpotential ist den meisten Bedienern von solchen Materialprüfmaschinen, z. B. von Universalprüfmaschinen, grundsätzlich hinlänglich bekannt. Trotzdem ist häufig im Laufe der Zeit eine gewisse Nachlässigkeit mit der eigenen Sicherheit festzustellen. Eine Form, doch noch sicherheitsrelevantes Verhalten zu zeigen, liegt darin, die Prüfposition der beweglichen Teile der Materialprüfmaschinen schrittchenweise anzufahren, was auch als Tippbetrieb bezeichnet wird.The potential danger is the majority of operators of such material testing machines, eg. As universal testing machines, basically well known. Nevertheless, there is often a certain amount of negligence with your own safety over time. One way to show safety-relevant behavior is to approach the inspection position of the moving parts of the material testing machine in steps, which is also called jogging.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn gewisse Sicherheitsfunktionen in der fluidischen Steuerung integriert sind. Als Fluid wird häufig Luft unter Druck verwendet; viele Maschinen, z. B. Materialprüfmaschinen und Bauteilprüfmaschinen, lassen sich pneumatisch betreiben.It is advantageous if certain safety functions are integrated in the fluidic control. The fluid used is often air under pressure; many machines, eg. B. material testing machines and component testing machines, can be operated pneumatically.
Die
In der
Die
Ein weiteres Prinzip der Sicherheitssteigerung bei mit Kolben betriebenen Bewegungsarmen besteht darin, mit Endanschlagssensorik das Erreichen der End- bzw. Extrempositionen des Kolbens zu überwachen. Sowohl die
In dem gleichen Anwendungsgebiet des Krustenbrechens bewegt sich die Darstellung der
Die
Ähnlich schlägt die
Wie anhand des Standes der Technik festzuhalten ist, werden zahlreiche Sicherheitsfunktionen in fluidischen Schaltungen, insbesondere in pneumatischen Schaltungen, von Steuereinheiten, die insbesondere wegen des speziellen Anwendungsgebietes der jeweiligen Schaltung erforderlich erscheinen, durch spezielle Sensoren, spezielle sensorartige Ventilglieder oder durch Zweistellungswechselventile realisiert.As can be noted from the prior art, numerous safety functions in fluidic circuits, in particular in pneumatic circuits, of control units, which appear to be required in particular because of the specific application of the respective circuit, realized by special sensors, special sensor-like valve members or by two position changeover valves.
Zur Bedienung solcher Schaltungen gibt es unterschiedliche Möglichkeiten.There are various possibilities for operating such circuits.
Die
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Die elektronische Verarbeitung von Signalen elektronischer Sensorik in Steuereinheiten kann zu zahlreichen Problemen führen. Solche Sensorik kann unbefriedigende Ergebnisse beim Betrieb der Steuereinheit verursachen. Z. B. werden Endpositionen von Spannbacken oft nur ungenau oder bei Verwendung stationärer Schalter zur Erkennung der Endpositionen mitunter gar nicht erkannt. Elektronische Komponenten erfordern zusätzlich elektronische Prozessoren mit dazugehöriger Steuerungslogik, die in Hardware oder Software auszuführen ist, sowie Kabel und zudem oft teure Redundanzlösungen, um einen geforderten Grad an Betriebssicherheit zu verwirklichen bzw. einzuhalten. Anspruchsvolle Umgebungsbedingungen, z. B. hinsichtlich Staub oder Feuchtigkeit, können große Einschränkungen in der Verwendbarkeit einer elektronikbasierten Steuerung ergeben und mit Blick auf vorzuhaltende IP-Schutzklassen einen größeren Aufwand bei der Gestaltung des Gehäuses erforderlich machen. Sensorik, die Druck oder Durchflüsse erfasst, erweist sich oft als zu ungenau, weil der Fluiddruck funktionsbedingt schwanken kann und Durchflüsse insbesondere in der Pneumatik stark von einem jeweils angeschlossenen Probenhalter abhängen können. Die tatsächlich vorhandenen Kräfte in der Materialprüfmaschine, die aus sicherheitsrelevanten Überlegungen zu beobachten sind, können aus den Messwerten von Fluidparametern nur indirekt ermittelt werden. Die erhaltenen Informationen bezüglich Durchfluss und Endposition geben oft nur unzureichend Auskunft über tatsächliche, mechanische Verhältnisse und können zu hohen Ungenauigkeiten elektronischer Steuereinheiten führen. Nicht zuletzt bedeuten elektronische Bauteile und Kabel in einer Steuereinheit auch weitere Kosten, die als weitere Ursache neben den aus der Bauteilverwendung stammenden Risiken für die Funktionssicherheit und als Unfallquelle für die Bediener der Steuereinheit nachteilig hinzukommen.The electronic processing of signals from electronic sensors in control units can lead to numerous problems. Such sensors can cause unsatisfactory results in the operation of the control unit. For example, end positions of jaws are often inaccurate or sometimes not recognized when using stationary switches to detect the end positions. In addition, electronic components require electronic processors with associated control logic to be implemented in hardware or software, as well as cables and often expensive redundancy solutions to achieve a required degree of operational safety. Challenging environmental conditions, eg. As in terms of dust or moisture, can result in major limitations in the usability of an electronics-based control and make it necessary in view of existing IP protection classes a greater effort in the design of the housing. Sensors that detect pressure or flow often prove to be too imprecise, because the fluid pressure may fluctuate due to the function and flow rates, especially in pneumatics can depend heavily on each connected sample holder. The forces actually present in the material testing machine, which can be observed for safety-relevant considerations, can only be determined indirectly from the measured values of fluid parameters. The information obtained regarding flow and end position often provide insufficient information about actual mechanical conditions and can lead to high inaccuracies of electronic control units. Last but not least, electronic components and cables in a control unit also mean additional costs that are disadvantageously added as a further cause in addition to the risks arising from the use of the components for functional reliability and as an accident source for the operator of the control unit.
Für den sicheren Betrieb einer Prüfmaschine, insbesondere einer modular aufgebauten Materialprüfmaschine, ist eine Steuereinheit erforderlich, die einfach zu installieren ist. Die Steuerung soll so bedient werden können, dass eine Gefährdung des Personals, welches z. B. einen Prüfling in der Prüfmaschine wechselt, so gering wie möglich ist, weil das Personal seine volle Aufmerksamkeit den erforderlichen Bedienungshandgriffen zuwenden kann. Die Steuereinheit soll nach weiteren Aspekten auch eine Reproduzierbarkeit der Prüflingsmessungen mit der Prüfmaschine verbessern, sowie insbesondere die Standzeiten der Prüfmaschine durch Prüflingswechsel verkürzen.For the safe operation of a testing machine, in particular a modular material testing machine, a control unit is required, which is easy to install. The control should be able to be operated so that a threat to the staff, which z. B. changes a specimen in the testing machine is as low as possible, because the staff can pay full attention to the required operating handles. According to further aspects, the control unit should also improve the reproducibility of the test piece measurements with the testing machine, and in particular the service lives of the test pieces Shorten the testing machine by changing the test piece.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Steuereinheit nach Anspruch 1 gelöst, ein geeignetes Steuerungsverfahren lässt sich Anspruch 14 entnehmen. Vorteilhafte Weiterbildungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen.The object of the invention is achieved by a control unit according to
Wenn nachfolgend von einem Zweistellungsventil gesprochen wird, so ist damit gemeint, dass ein Ventil, das nur zwei dezidierte Stellungen aufweist, als besonders vorteilhaftes Ventil anzusehen ist, weil es aufgrund der verringerten Anzahl Schaltpositionen als besonders einfach realisiert anzusehen ist. An Stelle des Zweistellungsventils können natürlich auch Ventile mit mehr als zwei Stellungen an den entsprechenden Stellen in der Fluidikschaltung verwendet werden. Vorrangig geht es darum, ob die näher beschriebenen und untersuchten Zustände und Schaltstellungen tatsächlich in einem eingesetzten Ventil vorzufinden sind. So können die nachfolgend diskutierten Schaltstellungen z. B. die beiden Extremstellungen eines Ventils sein, zwischen denen sich noch weitere Stellungen und Schaltpositionen befinden.When it is referred to below by a two-position valve, it is meant that a valve having only two decided positions, is to be regarded as a particularly advantageous valve, because it is to be regarded as particularly simple realized due to the reduced number of switching positions. Of course, valves with more than two positions at the corresponding points in the fluidic circuit can be used instead of the two-position valve. It is primarily a question of whether the states and switch positions described in more detail and actually found are actually to be found in a valve used. Thus, the switching positions discussed below z. B. be the two extreme positions of a valve between which are still more positions and switching positions.
Eine fluidische Steuereinheit kann als pneumatische Steuereinheit ausgebildet sein, die z. B. an einer mit Luftdruck aktuierten Werkstoffprüfmaschine einsetzbar ist. Wenn die Werkstoffprüfmaschine ein Hydrauliksystem aufweist, so kann die erfindungsgemäße fluidische Steuereinheit mit Komponenten ausgestattet sein, die sich für das jeweils verwendete Hydraulikmittel, wie z. B. ein Hydrauliköl, eignen. Eine hydraulische Steuereinheit ist mit einer hydraulischen Druckquelle verbindbar. Eine pneumatische Steuereinheit, die z. B. mit Luftdruck oder mit Inertgasdruck betreibbar ist, kann an einen Kompressor oder eine Druckgasflasche angeschlossen werden und mit einem geeigneten Druck, z. B. ein Druck von weniger als 200 bar, eingangsseitig versorgt werden. Fluidische Steuereinheiten können für einen weiten Druckbereich, insbesondere einen eingangsseitigen Druckbereich, konzipiert sein. Ein einnehmbarer Maximalwert eines Drucks ist vorzugsweise mit einer Stellschraube z. B. in einem Druckminderer, der in die Fluidzuleitung eingesetzt ist, einstellbar. Günstige Betriebsdrücke der Steuerung lassen sich aus Maschinenparametern von Werkstoffprüfmaschinen berechnen bzw. extrapolieren. Fluidische Steuereinheiten können auch für Materialprüfmaschinen oder Bauteilprüfmaschinen verwendet werden. Fluidische Steuereinheiten eignen sich insbesondere für Prüfmaschinen, die einen Aktuator, vorzugsweise für die Halterung eines Prüfkörpers, aufweisen. Prüfkörper müssen oft in Prüfmaschinen präzise angeordnet werden, wozu der Prüfkörper manuell oder mit einem Werkzeug in den Prüfbereich der Prüfmaschine einzuführen ist. Der Prüfkörper ist häufig axial auszurichten. Hierbei ist die Halterung des Prüfkörpers möglichst genau anzufahren.A fluidic control unit may be formed as a pneumatic control unit, the z. B. can be used on an actuated with air pressure Werkstoffprüfmaschine. If the material testing machine has a hydraulic system, then the fluidic control unit according to the invention can be equipped with components that are suitable for the hydraulic medium used in each case, such. As a hydraulic oil, are suitable. A hydraulic control unit is connectable to a hydraulic pressure source. A pneumatic control unit z. B. with air pressure or inert gas pressure is operable, can be connected to a compressor or a compressed gas cylinder and with a suitable pressure, for. B. a pressure of less than 200 bar, are supplied on the input side. Fluidic control units can be designed for a wide pressure range, in particular an input-side pressure range. An ingestible maximum value of a pressure is preferably with a screw z. B. in a pressure reducer, which is inserted into the fluid supply, adjustable. Favorable operating pressures of the controller can be calculated or extrapolated from machine parameters of materials testing machines. Fluidic control units can also be used for material testing machines or component testing machines. Fluidic control units are particularly suitable for testing machines, which have an actuator, preferably for the holder of a test specimen. Test specimens often have to be precisely arranged in testing machines, for which purpose the specimen is introduced manually or with a tool into the test area of the testing machine is. The specimen is often axially aligned. Here, the holder of the specimen is to approach as accurately as possible.
Tätigkeiten an der Prüfmaschine können insbesondere mit großer Umsicht, Konzentration und Genauigkeit ausgeführt werden, wenn die Hände des Bedienpersonals nicht mit Routinehandgriffen an Bedienelementen beansprucht sind. Mit einer fluidischen Fußsteuereinheit bleiben die Hände des Bedienpersonals, z. B. einer Betätigungsperson, frei, z. B. für Servicetätigkeiten an einer Prüfmaschine. Häufig werden Versuche an Prüfkörpern durch mehrere Personen als Bedienpersonal durchgeführt, von denen einer die Betätigungsperson ist. Eine Fußsteuereinheit weist Trittfelder auf, an denen jeweils mit einer Fußstellung ein Signal, wie ein Bediensignal, in die Steuereinheit eingebracht werden kann. Als Bediensignale können auch durch den Fuß, z. B. mit dem Fußballen, aufgebrachte Kräfte umgewandelt werden. So lässt sich mithilfe einer Bedienkraft eine Betätigung umsetzen, in einem solchen Fall wirkt die Kraft als Bediensignal. Ein Bediensignal wirkt als Steuersignal. Eine Fußsteuereinheit kann mehrere Trittflächen aufweisen, die jeweils eine Kraft in eine Bewegung oder eine Hebelstellung umsetzen. Vorzugsweise erfolgt die Kraftumsetzung ohne elektronische Sensorik, allerdings können auch Kraftmessdosen bzw. Druckmessdosen, insbesondere als elektronische Signalwandler, in der Steuerung vorhanden sein und eingesetzt werden. Die Fußsteuereinheit bzw. ein Trittfeld der Fußsteuereinheit steht vorzugsweise in einer mechanischen, Kraft vermittelnden Verbindung zu einem Betätigungselement. Eine Betätigungsstellung der fluidischen Steuereinheit wird durch das Betätigungselement mindestens einem Fluidikzylinder zugeführt. Der Fluidikzylinder ist vorzugsweise operativ mit der Werkstoffprüfmaschine verbunden bzw. stellt einen Teil der Werkstoffprüfmaschine dar. Wenigstens ein Fluidikzylinder ist durch die fluidische Steuereinheit verfahrbar. Bei einigen Werkstoffprüfmaschinen sind Prüfkörper in einer ersten und/oder in einer zweiten Dimension in eine Fixierstellung verbringbar. Ein Prüfkörper kann zumindest an einer ersten Stelle, vorzugsweise auch an einer zweiten Stelle befestigt werden. Die Halterung des Prüfkörpers ist mit einer fluidischen Steuereinheit feststellbar. Das Verfahren und das Feststellen stellen in einer Betrachtungsweise zwei Funktionszustände einer fluidischen Steuereinheit dar. Vorzugsweise werden von der fluidischen Steuereinheit zwei Fluidikzylinder, ein erster Fluidikzylinder und ein zweiter Fluidikzylinder, betätigt. Ein erster Fluidikzylinder kann einer ersten Funktion, wie der Halterung eines ersten Prüfkörpers, zugeordnet sein und ein zweiter Fluidikzylinder kann einer zweiten Funktion, wie der Anordnung z. B. eines zweiten Prüfkörpers, zugeordnet sein. In einer alternativen Anordnung können die beiden Fluidikzylinder die beiden Enden eines Prüfkörpers einspannen. Fluidikzylinder werden vorzugsweise unabhängig voneinander, insbesondere jeweils mit einem Trittfeld, angesteuert. Es ist allerdings auch möglich, mindestens zwei Fluidikzylinder synchron zueinander mit einer fluidischen Steuereinheit zu verfahren. Die Fluidikzylinder sind mittels eines anzulegenden Drucks eines Fluids insbesondere bidirektional verfahrbar. Dabei können Komponenten der Prüfmaschine, auf die der Fluidikzylinder einwirkt, wie ein Schlitten oder eine Spannbacke, verlagert werden.Activities on the testing machine can be carried out in particular with great care, concentration and accuracy, if the hands of the operating personnel are not claimed with routine operations on controls. With a fluidic foot control unit remain the hands of the operator, z. B. an operator, free, z. B. for service activities on a testing machine. Frequently, tests on test specimens are performed by several persons as operating personnel, one of which is the operator. A foot control unit has treads on each of which a signal, such as an operating signal, can be introduced into the control unit with a foot position. As control signals can also by the foot, z. B. with the ball of the foot, applied forces are converted. Thus, an operation can be implemented by means of an operating force, in such a case, the force acts as a control signal. An operating signal acts as a control signal. A foot control unit may have a plurality of tread surfaces, each of which convert a force into a movement or a lever position. Preferably, the force conversion takes place without electronic sensors, but can also be load cells and pressure cells, in particular as an electronic signal converter, be present in the controller and used. The foot control unit or a stepping field of the foot control unit is preferably in a mechanical, force-transmitting connection to an actuating element. An actuating position of the fluidic control unit is supplied by the actuating element at least one fluidic cylinder. The fluidic cylinder is preferably operatively connected to the material testing machine or constitutes part of the materials testing machine. At least one fluidic cylinder can be moved by the fluidic control unit. In some materials testing machines test specimens in a first and / or in a second dimension can be brought into a fixing position. A test specimen can be fastened at least at a first location, preferably also at a second location. The holder of the test piece can be detected by a fluidic control unit. The method and the detection represent in one view two functional states of a fluidic control unit. Preferably, two fluidic cylinders, a first fluidic cylinder and a second fluidic cylinder, are actuated by the fluidic control unit. A first fluidic cylinder may be associated with a first function, such as holding a first specimen, and a second fluidic cylinder may have a second function, such as the arrangement of e.g. B. a second specimen to be assigned. In an alternative arrangement, the two fluidic cylinders can clamp the two ends of a test specimen. Fluidic cylinders are preferably controlled independently of one another, in particular in each case with a tread field. However, it is also possible, at least two fluidic cylinders synchronously with each other with a fluidic Control unit to proceed. The fluidic cylinders are in particular movable bidirectionally by means of a pressure to be applied by a fluid. In this case, components of the testing machine on which the fluidic cylinder acts, such as a carriage or a clamping jaw, are displaced.
Die Steuereinheit bietet mindestens zwei Zustände für den Betrieb eines Fluidikzylinders an. Ein erster Fluidikzylinder und ein zweiter Fluidikzylinder können, insbesondere jeweils unabhängig voneinander, mindestens zwei Zustände, die durch die Steuereinheit vorgegeben sind, einnehmen. Der Fluidikzylinder ist zur Einstellung des jeweiligen Zustands verfahrbar ausgebildet. Durch das Verfahren eines Fluidikzylinders wird eine Längserstreckung des Fluidikzylinders vergrößert oder verkleinert.The control unit offers at least two states for the operation of a fluidic cylinder. A first fluidic cylinder and a second fluidic cylinder can, in each case independently of one another, assume at least two states, which are predetermined by the control unit. The fluidic cylinder is designed to be movable for setting the respective state. By the method of a fluidic cylinder, a longitudinal extent of the fluidic cylinder is increased or decreased.
Das Verfahren des Fluidikzylinders erfolgt in einem Verfahrintervall, insbesondere in einem Tippbetrieb. Ein Tippbetrieb ist ein Zustand der Steuereinheit, in dem ein Fluidikzylinder von einer ersten Stellung, die einer ersten Längserstreckung entspricht, zu einer zweiten Stellung, die einer zweiten Längserstreckung entspricht, verfahrbar ist. Die erste Stellung und/oder die zweite Stellung können Extremstellungen sein, denen jeweils ein Anschlagsfläche zugeordnet ist. Es wird eine Stellung eingenommen, die der Steuereinheit durch eine Betätigungsperson angezeigt ist. In einem Zustand der Steuerung kann ein Fluidikzylinder in eine Richtung verfahren werden. In einem weiteren Zustand der Steuerung kann der Fluidikzylinder in eine Richtung verfahren werden, die einer ersten Verfahrrichtung entgegenweist. Ein Fluidikzylinder ist im Tippbetrieb wechselweise in jeweils eine Richtung verfahrbar, beispielsweise über eine Wegstrecke, die einem Probenhalter zugeordnet ist. Ein Probenkörper kann mit Hilfe der Steuereinheit in einen Sitz des Probenhalters eingepasst werden. Im Tippbetrieb ist vorzugsweise eine Vorwärtsrichtung in eine Rückwärtsrichtung, insbesondere in jeder Stellung der Fußsteuerung, umschaltbar. Die Vorwärtsrichtung kann auch als eine Aufwärtsrichtung bzw. die Rückwärtsrichtung als eine Abwärtsrichtung verstanden werden. Eine Richtung, in der der Fluidikzylinder betätigbar ist, kann insbesondere an die Bauform oder auch die Funktion der Prüfmaschine angepasst sein.The process of the fluidic cylinder takes place in a travel interval, in particular in a jogging operation. A jogging operation is a state of the control unit in which a fluidic cylinder is movable from a first position corresponding to a first longitudinal extent to a second position corresponding to a second longitudinal extent. The first position and / or the second position may be extreme positions, to each of which a stop surface is assigned. A position is assumed which is indicated to the control unit by an operating person. In a state of control, a fluidic cylinder can be moved in one direction. In a further state of the control of the fluidic cylinder can be moved in a direction that opposes a first direction of travel. A fluidic cylinder is moved in inching operation alternately in one direction, for example over a distance which is assigned to a sample holder. A specimen can be fitted by means of the control unit in a seat of the sample holder. In jog mode, preferably a forward direction in a backward direction, in particular in each position of the foot control, switchable. The forward direction may also be understood as an upward direction and the reverse direction as a downward direction. A direction in which the fluidic cylinder can be actuated can be adapted in particular to the design or the function of the testing machine.
In einem zweiten Zustand bietet die fluidische Steuereinheit dem Fluidikzylinder einen Hauptdruckbetrieb an. Im Hauptdruckbetrieb wird dem Fluidikzylinder vorzugsweise ein maximal einnehmbarer Druck aus der fluidischen Steuereinheit zugeführt. Der Maximaldruck ist einstellbar, er wird allerdings im Hauptdruckbetrieb in der Regel nicht mehr geändert. Beim Übergang in den Hauptdruckbetrieb kann sich ein Spanndruck im Fluidikzylinder weiter aufbauen, der beispielsweise einen Prüfkörper fixiert. Ein Probenhalter wird gespannt und in diesem Zustand gehalten. Der Hauptdruck kann weiterhin dazu verwendet werden, den Fluidikzylinder mit einer höheren Geschwindigkeit zu verfahren als dies im Tippbetrieb möglich wäre. Die Translation mit der höheren Geschwindigkeit, die dem Hauptdruck entspricht, ist allerdings in einer vorteilhaften Ausgestaltung ausschließlich in der Öffnungsrichtung möglich, in der der Fluidikzylinder eine Öffnungsstellung einnimmt, also der Stellung, in der kein Spanndruck anlegbar ist. Das Verfahren des Fluidikzylinders im Hauptdruckbetrieb ist nur in eine Richtung, wie der Rückwärtsrichtung, möglich. Ein Verfahren in eine dazu entgegengesetzte Richtung, wie der Vorwärtsrichtung, die auch als Schließrichtung bezeichnet werden kann, ist in der Steuereinheit mit der, dem Hauptdruck entsprechenden, höheren Geschwindigkeit in einer solchen Ausgestaltung unmöglich und kann auch nicht unbeabsichtigt, z. B. durch fehlerhaftes Bedienen, durchgeführt werden. Damit werden die Sicherheit der Steuerung und der Schutz des betätigenden Bedieners weiter erhöht. Das Verfahren des Fluidikzylinders in die Rückzugslagenposition führt dazu, dass der Hauptdruckbetrieb beendet wird. Automatisch wird die Steuerung vorbereitet, wieder einen Tippbetrieb einzunehmen. Wenn sich die Steuereinheit in einem Tippbetrieb befindet, so ist auch ein Wechsel aus einem ersten in einen zweiten Zustand, insbesondere in einen Hauptdruckbetrieb, möglich. Der Wechsel in den Hauptdruckbetrieb erfolgt selbsttätig durch die Steuereinheit, d. h. eine Betätigungsperson oder ein zur Betätigung veranlagter Roboter kann diesen Wechsel nur über eine Ausführung des Tippbetriebs veranlassen. Die Steuereinheit vollzieht selbsttätig, vorzugsweise in Abhängigkeit von Druckverhältnissen in Zuleitungen der Steuereinheit, wenn der Zustandswechsel von dem Tippbetrieb in den Hauptdruckbetrieb stattfindet. Eine informative Signalisierung von Zustandswechseln erfolgt vorzugsweise akustisch. Ein akustisches Signal, wie das Zischen eines Ventils, zeigt an, wenn der Tippbetrieb automatisch verlassen wird. Die Betätigungsperson kann so den Zustand der Steuereinheit nachvollziehen, ohne weitere Maßnahmen zur Zustandsänderung bewirken zu müssen. Die Betätigungsperson kann die Steuereinheit sich selbst überlassen, ohne dass eine Zustandsänderung erfolgt.In a second state, the fluidic control unit provides the fluidic cylinder with a main pressure operation. In the main pressure operation, the fluidic cylinder is preferably supplied with a maximum ingestible pressure from the fluidic control unit. The maximum pressure is adjustable, but it is usually not changed in the main pressure mode. During the transition to the main pressure operation, a clamping pressure in the fluidic cylinder can continue to build, which fixes, for example, a test specimen. A sample holder is stretched and held in this state. The main pressure can also be used to move the fluidic cylinder at a higher speed than possible in jog mode would. The translation at the higher speed, which corresponds to the main pressure, however, is possible in an advantageous embodiment exclusively in the opening direction in which the fluidic cylinder assumes an open position, ie the position in which no clamping pressure can be applied. The process of the fluidic cylinder in the main pressure mode is possible only in one direction, such as the reverse direction. A method in a direction opposite thereto, such as the forward direction, which may also be referred to as the closing direction, is impossible in the control unit with the higher speed corresponding to the main pressure in such a configuration and may not be inadvertent, e.g. B. by incorrect operation performed. This further increases the safety of the control and the protection of the operating operator. The movement of the fluidic cylinder to the retreat position causes the main pressure operation to be terminated. The controller is automatically prepared to start typing again. If the control unit is in a jogging mode, a change from a first to a second state, in particular into a main pressure mode, is also possible. The change to the main printing operation is carried out automatically by the control unit, ie, an operator or an actuated robot can cause this change only via an execution of the inching operation. The control unit executes automatically, preferably as a function of pressure conditions in supply lines of the control unit, when the state change takes place from the inching mode into the main pressure mode. An informative signaling of state changes preferably takes place acoustically. An audible signal, such as the hissing of a valve, indicates when the jogging mode is automatically exited. The operator can thus understand the state of the control unit, without having to take further measures to change the state. The operator can leave the control unit to himself without a change of state.
Ein Fluidikzylinder kann auch als eine Aktuatoreinheit verstanden werden, die einen Hohlkörper und einen zumindest segmentweise darin angeordneten, insbesondere abgedichtet darin beweglichen Stempel oder Kolben, umfasst. Ein Aktuator kann einen oder eine Mehrzahl von Fluidikzylindern umfassen. Stempel und Hohlkörper können prinzipiell auch von einer Zylinderform abweichen, um einen Bauraum für die Aktuatoreinheit günstig auszunutzen. Eine noch bessere Abdichtung wird aber mit einem zylinderartigen Fluidikhohlkörper, der insbesondere entlang einer Erstreckungsrichtung eine Krümmung, also eine gekrümmte Oberfläche aufweist, wie einem Fluidikzylinder erreicht. In dem Fluidikzylinder, zumindest in einem Bereich des Fluidikzylinders befindet sich ein formangepasster Kolben. Fluidikzylinder und Kolben sind Komponenten einer Aktuatoreinheit. In dem Hohlkörper bzw. Fluidikzylinder wird durch den Stempel bzw. den Kolben ein erster Volumenbereich von mindestens einem zweiten Volumenbereich abgegrenzt. Die Volumenbereiche sind geschlossen und können auch als Kammern bezeichnet werden. Durch mindestens einen Anschluss kann ein Fluid in den Hohlkörper des Fluidikzylinders eingebracht werden. Zahlreiche Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen, die im Folgenden für Fluidikzylinder und Kolben diskutiert sind, können entsprechend auch für Anordnungen, die Stempel und Hohlkörper umfassen, verstanden werden. Je nach Bauraumnutzung lassen sich klassische Fluidikzylinder oder sonstige Hohlkörper mit Stempeln als Aktuator einsetzen.A fluidic cylinder can also be understood as an actuator unit, which comprises a hollow body and a piston or piston, which is arranged at least segmentally therein, in particular sealed therein. An actuator may include one or a plurality of fluidic cylinders. In principle, punches and hollow bodies can also deviate from a cylindrical shape in order to make favorable use of a space for the actuator unit. An even better seal is, however, achieved with a cylinder-like fluidic hollow body which has a curvature, that is to say a curved surface, such as a fluidic cylinder, in particular along an extension direction. In the fluidic cylinder, at least in one area of the fluidic cylinder, there is a shape-adapted piston. Fluidic cylinders and pistons are components of an actuator unit. In the hollow body or fluidic cylinder, a first volume area of at least one second volume area is delimited by the plunger or the piston. The volume areas are closed and can be closed be referred to as chambers. By means of at least one connection, a fluid can be introduced into the hollow body of the fluidic cylinder. Numerous aspects of the various embodiments, discussed below for fluidic cylinders and pistons, may accordingly be understood to include arrangements including plungers and hollow bodies. Depending on the space used, classic fluidic cylinders or other hollow bodies with punches can be used as actuators.
Jedem Volumenbereich im Fluidikzylinder ist ein Anschluss zugeordnet. Auf einer ersten Seite des Kolbens und auf einer zweiten Seite des Kolbens kann jeweils ein Fluid eine Kraft aufbringen, wobei vorzugsweise nur auf einer Seite Fluid zugeführt wird, und von der jeweils anderen Seite Fluid abströmt. Der Druck, insbesondere des zugeführten Fluids, wirkt auf die jeweilige Seite des Kolbens. Ein Fluiddruck im ersten Volumenbereich bewegt den Kolben in Richtung des zweiten Volumenbereichs, sodass sich der zweite Volumenbereich verkleinert. Durch die Verteilung des Fluids in dem Fluidikzylinder wird der erste Volumenbereich des Fluidikzylinders vergrößert. In analoger Weise kann durch die Zufuhr eines Fluids durch einen zweiten Anschluss in einen zweiten Volumenbereich des Fluidikzylinders der zweite Volumenbereich vergrößert und der erste Volumenbereich verkleinert werden. Der Kolben bewegt sich aufgrund des Druckunterschieds zwischen dem ersten Volumenbereich und dem zweiten Volumenbereich in Übereinstimmung mit einem Druckgefälle. Der Aktuator kann wie eine Stelleinheit präzise und kontinuierlich in eine Position gebracht werden.Each volume area in the fluidic cylinder is assigned a port. On a first side of the piston and on a second side of the piston in each case a fluid can apply a force, wherein preferably only on one side fluid is supplied, and flows from the other side fluid. The pressure, in particular of the supplied fluid, acts on the respective side of the piston. A fluid pressure in the first volume range moves the piston in the direction of the second volume range, so that the second volume range decreases. The distribution of the fluid in the fluidic cylinder increases the first volume area of the fluidic cylinder. In an analogous manner, the supply of a fluid through a second connection into a second volume region of the fluidic cylinder increases the second volume region and reduces the first volume region. The piston moves in accordance with a pressure differential due to the pressure difference between the first volume region and the second volume region. The actuator can be precisely and continuously brought into a position as an actuator.
Ein erstes Ventil mit mehreren, wenigstens zwei, Stellungen kann wechselweise eine Druckseite, die einer Druckquelle zugeordnet ist, mit dem ersten oder dem zweiten Anschluss des Fluidikzylinders in Verbindung setzen. In der ersten Stellung des Ventils kann Fluid dem ersten Anschluss zugeführt werden. In der zweiten Stellung des Ventils kann Fluid dem zweiten Anschluss zugeführt werden. Die Verbindungen für die Zuführung von Fluid werden durch druckfeste Rohrleitungen gebildet, welche vorzugsweise einen Leitungsquerschnitt aufweisen, der größer oder gleich einem Durchflussquerschnitt eines angeschlossenen Ventils ist. Die Verbindung des wenigstens zwei Stellungen umfassenden Ventils und der einen Seite, vorzugsweise der zweiten Seite des Fluidikzylinders, die von der zweiten Seite des Kolbens abgeschlossen ist, führt durch ein Zweistellungswechselventil. Das Zweistellungswechselventil ist in mindestens einer der Verbindungen angeordnet. In einer Stellung des Zweistellungswechselventils ist der Durchfluss von Fluid durch diese Verbindung unterbrochen. In einer zweiten Stellung des Zweistellungswechselventils kann ein Zufluss von Fluid aus einem Leitungsanschluss in die Verbindungsleitung zum ersten Fluidikzylinder freigeschaltet werden. In der zweiten Stellung des Zweistellungswechselventils ist dem Fluidikzylinder ein Fluid mit einem zweiten, insbesondere im Vergleich zu dem Druck im ersten Ventil höheren, Druck zuführbar. Der zweite Druck wird auch als Hauptdruck bezeichnet. Die Zufuhr des Hauptdrucks mittels Fluid in das Zweistellungswechselventil und weiter in den Fluidikzylinder ist durch ein der Verbindungsleitung vorgeschaltetes Hauptdruckfreischaltventil zum Zweistellungswechselventil freigebbar.A first valve having a plurality, at least two, positions may alternately communicate a pressure side associated with a pressure source with the first or second port of the fluidic cylinder. In the first position of the valve fluid can be supplied to the first port. In the second position of the valve fluid can be supplied to the second port. The connections for the supply of fluid are formed by pressure-resistant pipes, which preferably have a line cross-section which is greater than or equal to a flow cross-section of a connected valve. The connection of the valve comprising at least two positions and the one side, preferably the second side of the fluidic cylinder, which is closed off from the second side of the piston, passes through a two position changeover valve. The two-position changeover valve is arranged in at least one of the connections. In one position of the two-position shuttle valve, the flow of fluid through this connection is interrupted. In a second position of the two-position changeover valve, an inflow of fluid from a line connection into the connection line to the first fluidic cylinder can be released. In the second position of the two-position changeover valve, the fluidic cylinder is a fluid having a second, in particular compared to the pressure in the first valve, higher pressure fed. The second pressure is also called the main pressure. The supply of the main pressure by means of fluid in the two-position changeover valve and further into the fluidic cylinder can be released to the two-position change-over valve by means of a main pressure-freeing valve connected upstream of the connecting line.
Der Hauptdruck ist nach einem Aspekt immer kleiner oder zumindest gleich bzw. nicht größer als der Quellendruck, der aus einer Fluiddruckquelle zuführbar ist. Allerdings ist der Quellendruck auch über ein Druckregulierventil anpassbar, sodass in einer Steuerung ein Fluiddruck Verwendung finden kann, der dem Quellendruck entspricht, und - in einer alternativen Einstellung des Druckregulierventils - ein Fluiddruck, der kleiner als der Quellendruck ist, wie ein Zwischendruck, der insbesondere kleiner als der Hauptdruck ist. Der Durchflussquerschnitt von Fluidleitungen soll grundsätzlich hinreichend groß gewählt sein, um einen Druckabfall über die Erstreckung der Verbindungsleitung außer Betracht lassen zu können. Allerdings kann auch ein Fluidleitungsquerschnitt als eine Drossel Verwendung finden. In einer möglichen Ausgestaltung sind ein, zwei oder noch mehr Drosseln in den Zuleitungen eingebaut. In einer alternativen Ausgestaltung können die Drosseln auch durch Fluidleitungsquerschnitte realisiert sein.According to one aspect, the main pressure is always smaller, or at least equal or not greater, than the source pressure, which can be supplied from a fluid pressure source. However, the source pressure is also adaptable via a pressure regulating valve, so that in a control fluid pressure can be used, which corresponds to the source pressure, and - in an alternative setting of the pressure regulating valve - a fluid pressure that is smaller than the source pressure, such as an intermediate pressure, in particular less than the main pressure is. The flow cross-section of fluid lines should always be chosen sufficiently large in order to allow a pressure drop over the extension of the connecting line out of consideration. However, a fluid line cross section can also be used as a throttle. In one possible embodiment, one, two or even more chokes are installed in the supply lines. In an alternative embodiment, the throttles can also be realized by fluid line cross sections.
Ein Freischaltventil weist nach einem Aspekt eine Stellung auf, in der ein erster Druckbereich von einem zweiten Druckbereich eines Fluids separiert ist, sodass ein Druck in dem ersten Druckbereich zumindest von einer Druckänderung in dem zweiten Druckbereich unabhängig ist, und vorzugsweise in einem der Druckbereiche in einem Schaltzustand ein Druck anliegt, der dem Atmosphärendruck von 1 bar entspricht. Ein Freischaltventil in der Gestalt eines Zweistellungsventils weist neben der Freischaltstellung eine zweite Stellung auf, die auch als Durchschaltstellung bezeichnet werden kann. In einer Durchschaltstellung eines Freischaltventils ist eine eingangsseitige Fluidleitung, die Fluid dem Ventil zuführt, mit einer ausgangsseitigen Fluidleitung, die Fluid von dem Ventil abführt, für den freien Fluiddurchfluss verbunden.An isolation valve, in one aspect, has a position in which a first pressure region is separated from a second pressure region of a fluid, such that pressure in the first pressure region is independent of at least one pressure change in the second pressure region, and preferably in one of the pressure regions in one Switching state, a pressure is applied, which corresponds to the atmospheric pressure of 1 bar. An isolation valve in the form of a two-position valve has, in addition to the unlock position, a second position, which may also be referred to as a switch-through position. In a switch-on position of an isolation valve, an input-side fluid conduit that supplies fluid to the valve is connected to an output-side fluid conduit that removes fluid from the valve for free fluid flow.
Das Hauptdruckfreischaltventil ist vorzugsweise ein Zweistellungventil, das sich in einer Zuleitung für Fluid befindet. Das Hauptdruckfreischaltventil ist weiterhin fluidisch betätigbar. Die fluidische Betätigung des Hauptdruckfreischaltventils erfolgt durch einen Fluiddruck, der an einem Betätigungsmechanismus des Hauptdruckfreischaltventils anliegt. Es existiert keine Durchleitungsverbindung für ein Fluid in einem Zweistellungsventil zwischen dem Betätigungsmechanismus des Ventils und den Stellungen des Ventils. Ein Betätigungsmechanismus setzt zumindest eine erste oder eine zweite Stellung eines Ventils, insbesondere ohne Fluid aus der fluidischen Betätigung in eine Durchschaltstellung des Ventils einzuleiten. Die fluidische Betätigung, genauer der Fluiddruck für die fluidische Betägigung arbeitet gegen eine Rückstellkraft einer Ventilfeder. Der Betätigungsmechanismus, der auch als Freischaltmechanismus bezeichnet werden kann, umfasst insbesondere eine Feder, deren Federkraft auf einen Freischaltpunkt für einen anliegenden Mindestdruck eines Fluids abgestimmt ist. Ein derartiges Zweistellungsventil kann vorteilhaft auch in anderen Bereichen einer erfindungsgemäßen Steuereinheit eingebaut sein, weil es sich für automatische Betätigungen eignet.The main pressure relief valve is preferably a two-position valve located in a supply line for fluid. The main pressure relief valve is still fluidly actuated. The fluidic actuation of the main pressure relief valve is effected by a fluid pressure which is applied to an actuating mechanism of the main pressure-free valve. There is no passage connection for a fluid in a two-position valve between the actuating mechanism of the valve and the positions of the valve. An actuating mechanism sets at least a first or a second position of a valve, in particular without fluid from the fluidic actuation in a closed position of the valve initiate. The fluidic actuation, more precisely the fluid pressure for the fluidic actuation, works against a restoring force of a valve spring. The actuating mechanism, which can also be referred to as a release mechanism, comprises in particular a spring whose spring force is tuned to an activation point for an applied minimum pressure of a fluid. Such a two-position valve can be advantageously installed in other areas of a control unit according to the invention, because it is suitable for automatic operations.
Eine Betätigung des Hauptdruckfreischaltventils schaltet den Hauptdruck zur Weiterleitung in das Zweistellungswechselventil frei, sodass ein unter Hauptdruck stehendes Fluid in eine Kammer des Fluidikzylinders gelangt, und der Hauptdruck auf eine Seite des Kolbens wirkt. Die fluidische Betätigung des Hauptdruckfreischaltventils kann auch als Steuerdruck oder Gegendruck bezeichnet werden. Der Steuerdruck kann durch ein Vorsteuerventil kontrolliert angelegt werden. Das Vorsteuerventil ist vorzugsweise ein Zweistellungsventil. Das Vorsteuerventil befindet sich in einer federbetätigten Stellung, vorzugsweise in einer Durchschaltstellung, die auch als Standardstellung bezeichnet werden kann. Die Betätigung des Hauptdruckfreischaltventils ist vorzugsweise durch eine fluidisch beaufschlagte Leitungsverbindung, die auf einen Ventilkolben als Betätigungsmechanismus des Hauptdruckfreischaltventils einwirkt, ausübbar. Eine Betätigung des Hauptdruckfreischaltventils kann auch automatisch von einem Vorsteuerventil ausgeübt werden. Das Vorsteuerventil kann insbesondere das Durchschalten eines Steuerdrucks über das Hauptdruckfreischaltventil unterbrechen, indem das Hauptdruckfreischaltventil federbetätigt einen geschlossenen Zustand einnimmt. Automatisch erfolgt eine Druckbetätigung, also keine manuelle oder elektromagnetische Betätigung eines Freischaltventils oder eines Vorsteuerventils. Die Betätigung des Vorsteuerventils ist z. B. von einem Fluiddruck ausübbar, der auf eine erste Seite eines Kolbens oder auf einen Fluidikzylinder wirkt. Der Fluiddruck, der einem Anschluss an eine Kammer des Fluidikzylinders zugeordnet ist, liegt in mindestens einer Verzweigung einer Rohrleitung, wie der Fluidleitung, als Steuerdruck an und dient insbesondere dem angeschlossenen Vorsteuerventil als Gegendruck, der gegen eine Federvorspannung des Vorsteuerventils, insbesondere eines Steuerkolbens des Vorsteuerventils, arbeitet.Actuation of the main pressure relief valve releases the main pressure for passage into the two position shuttle valve so that a fluid under main pressure enters a chamber of the fluidic cylinder and the main pressure acts on one side of the piston. The fluidic actuation of the main pressure relief valve may also be referred to as control pressure or back pressure. The control pressure can be controlled by a pilot valve. The pilot valve is preferably a two-position valve. The pilot valve is in a spring-actuated position, preferably in a switched position, which can also be referred to as a standard position. The actuation of the main pressure-free valve is preferably exercisable by a fluidly actuated line connection, which acts on a valve piston as the actuating mechanism of the main pressure-free valve. An actuation of the main pressure-free valve can also be performed automatically by a pilot valve. In particular, the pilot valve can interrupt the switching through a control pressure via the main pressure relief valve by the spring-actuated main pressure relief valve assumes a closed state. Automatically, a pressure actuation, so no manual or electromagnetic actuation of an isolation valve or a pilot valve. The operation of the pilot valve is z. B. exercisable by a fluid pressure acting on a first side of a piston or on a fluidic cylinder. The fluid pressure, which is associated with a connection to a chamber of the fluidic cylinder, is in at least one branch of a pipeline, such as the fluid line, as the control pressure and serves in particular the connected pilot valve as a back pressure against a spring bias of the pilot valve, in particular a control piston of the pilot valve , is working.
Steuerungsverfahren, die mit fluidischen Steuerungseinheiten, so wie zuvor beschrieben, ausführbar sind, können die Aufnahme von Prüfkörpern in Halter bzw. Spanneinrichtungen erleichtern. Derartige, so genannte Prüfaufnahmen können insbesondere in halbautomatischen Fertigungsstraßen für Bauteile oder ausgeformte Materialien aus verschiedenen Werkstoffen Verwendung finden. Geeignete Prüfmaschinen, in denen ein fluidisches Steuerverfahren vorteilhaft angewendet werden kann, belasten z. B. Werkstoffe oder Bauteile mit verschiedenen Kräften, wie Zugkräften, Vibrationskräften oder Druckkräften. Materialprüfungen erfordern oft eine präzise Positionierung einer Materialprobe in einer Prüfaufnahme, sodass Prüfergebnisse mit verlässlicher Qualität gemessen werden können. Nach einem Aspekt wird ein fluidisches Steuerungsverfahren auf einen Fluidikzylinder angewendet, sodass sich eine erste Stellung des Fluidikzylinders kontrolliert in eine zweite Stellung des Fluidikzylinders überführen lässt. Der Fluidikyzlinder kann eine erste oder zweite Extremstellung einnehmen. In einer Extremstellung ist eine Bewegung des Fluidikzylinders in zumindest einer Richtung begrenzt. Eine Extremstellung stellt einen Umkehrpunkt dar. In der Extremstellung können im Fluidikzylinder maximal einstellbare Drücke eines Fluids vorherrschen. Das Steuerungsverfahren führt einen Fluidikzylinder von einer ersten Position in eine zweite Position, wobei eine der Positionen eine Extremstellung sein kann. Die Änderung des Fluidikzylinders wird durch den Zufluss und den Abfluss eines Fluids aus dem Fluidikzylinder, insbesondere aus mindestens einer Kammer des Fluidikzylinders, jeweils durch mindestens einen Anschluss und mindestens eine Verbindungsleitung, gesteuert. Der Fluidikzylinder kann relativ zu einem weiteren Element, wie einer Prüfaufnahme, einem Prüfkörper oder einem Kolben, verschoben werden. Das Element kann eine Komponente einer Prüfmaschine, wie ein Teil eines Probenhalters, sein. Durch kontinuierlichen Fluss eines Fluids ist der Fluidikzylinder kontinuierlich verschiebbar. Zwischen zwei Extremstellungen wird der Fluidikzylinders von dem strömenden Fluid in eine Position gedrückt.Control methods that are practicable with fluidic control units as described above may facilitate the incorporation of specimens into fixtures. Such so-called test fixtures can be used in particular in semi-automatic production lines for components or molded materials made of different materials. Suitable testing machines, in which a fluidic control method can be advantageously applied, z. B. materials or components with different Forces such as tensile forces, vibration forces or compressive forces. Material testing often requires precise positioning of a material sample in a test fixture, so that test results can be measured with reliable quality. According to one aspect, a fluidic control method is applied to a fluidic cylinder, so that a first position of the fluidic cylinder can be controlled to a second position of the fluidic cylinder. The Fluidikyzlinder can take a first or second extreme position. In an extreme position, a movement of the fluidic cylinder is limited in at least one direction. An extreme position represents a reversal point. In the extreme position, maximum adjustable pressures of a fluid can prevail in the fluidic cylinder. The control method guides a fluidic cylinder from a first position to a second position, wherein one of the positions may be an extreme position. The change of the fluidic cylinder is controlled by the inflow and outflow of a fluid from the fluidic cylinder, in particular from at least one chamber of the fluidic cylinder, in each case by at least one connection and at least one connecting line. The fluidic cylinder can be displaced relative to another element, such as a test receptacle, a test specimen or a piston. The element may be a component of a testing machine, such as a part of a sample holder. By continuous flow of a fluid, the fluidic cylinder is continuously displaceable. Between two extreme positions, the fluidic cylinder is forced into a position by the flowing fluid.
Das fluidische Steuerungsverfahren umfasst mindestens zwei Schaltzustände. Zwei Schaltzustände sind spiegelbildlich zueinander angeordnet. Die Schaltzustände weisen eine vergleichbare geometrische Anordnung auf, sie können jedoch qualitativ zu einer unterschiedlichen Verbindung, wie eine gerichtete Durchschaltstellung, führen. Wechselweise kann in der spiegelbildlichen Anordnung ein Freischaltzustand eingenommen werden. Die zwei Schaltzustände können in einem Hauptdruckfreischaltventil und einem Zwischendruckfreischaltventil vorhanden sein. Das Zwischendruckfreischaltventil ist ein Zweistellungsventil, dessen Stellungen insbesondere spiegelbildlich zu dem Hauptdruckfreischaltventil angeordnet sind. Weiterhin umfasst die Steuereinheit ein Ventil, das auch als ein Bewegungsventil mit mindestens zwei Schaltzuständen bezeichnet werden kann. Jeder der Schaltzustände weist eine erste Durchgangsverbindung und eine zweite Durchgangsverbindung für ein Fluid auf, wobei die zweite Durchgangsverbindung (in symbolischer Darstellung) einen Winkel zu der ersten Durchgangsverbindung einnimmt. Die beiden Schaltzustände sind spiegelbildlich zueinander angeordnet. In symbolischer Darstellung kann das Schaltbild des ersten Zustands auf das Schaltbild des zweiten Zustands gespiegelt bzw. graphisch umgeklappt werden. Mechanisch lassen sich solche graphischen Darstellungen unterschiedlich realisieren. Das Ventil kann in einem Schaltzustand eine geradlinige Bohrung aufweisen und eine Bohrungsanordnung, die unter einem Versatz bezüglich der ersten Bohrung von einer ersten Seite des Ventilkörpers auf eine zweiten Seite des Ventilkörpers führt. Die jeweils dem ersten Schaltzustand zugeordneten Anschlüsse des Freischaltventils sind auf einer Anschlussseite, wie der Druckeingangsseite anders, insbesondere weniger beabstandet als auf der gegenüberliegenden Anschlussseite, wie der Druckausgangsseite. Im zweiten Schaltzustand sind die Durchgangsverbindungen im Vergleich zum ersten Schaltzustand an einer Zentralachse des Freischaltventils gespiegelt angeordnet. Der erste Freischaltzustand verbindet die erste Druckausgangsseite, die z. B. eine Verbindung zu einem Anschluss zur ersten Kammer eines Fluidikzylinders aufweist, mit einer Fluidzuleitung an der Eingangsseite des Freischaltventils. Daneben wird eine ausgangsseitige Verbindungsleitung, welche eine zweite Kammer eines Fluidikzylinders anschließt, zu einer Fluidabführleitung freigeschaltet, die z. B. in ein Fluidreservoir mündet. Der zweite Freischaltzustand weist eine Durchgangsverbindung von der Fluidzuleitung zur Verbindungsleitung zur zweiten Kammer des Fluidikzylinders auf, wobei die Verbindungsleitung zur ersten Kammer des Fluidikzylinders zu einer Fluidabführleitung z. B. in ein Fluidreservoir führt, was bei einer pneumatischen Realisierung z. B. die Umgebungsluft sein kann. Die Fluidzuleitung wird über eine Druckverteilung mit Fluid aus einer Druckmittelquelle versorgt.The fluidic control method comprises at least two switching states. Two switching states are arranged in mirror image to each other. The switching states have a comparable geometric arrangement, but they can qualitatively lead to a different connection, such as a directional transmission position. Alternatively, a release state can be taken in the mirror image arrangement. The two switching states may be present in a main pressure relief valve and an intermediate pressure relief valve. The intermediate pressure-free valve is a two-position valve whose positions are arranged in particular mirror images of the main pressure relief valve. Furthermore, the control unit comprises a valve, which may also be referred to as a movement valve with at least two switching states. Each of the switching states has a first via connection and a second through connection for a fluid, wherein the second via connection (in symbolic representation) makes an angle to the first via connection. The two switching states are mirror images of each other. In a symbolic representation, the circuit diagram of the first state can be mirrored or graphically folded onto the circuit diagram of the second state. Mechanically, such graphic representations can be realized differently. The valve can in a switching state a straight bore and a bore assembly that leads from a first side of the valve body to a second side of the valve body at a displacement relative to the first bore. The respectively associated with the first switching state terminals of the isolation valve are different on a connection side, such as the pressure input side, in particular less spaced than on the opposite terminal side, such as the pressure output side. In the second switching state, the passage connections are mirrored in comparison to the first switching state on a central axis of the isolation valve. The first unlock state connects the first print output page, the z. B. has a connection to a connection to the first chamber of a fluidic cylinder, with a fluid supply line to the input side of the isolation valve. In addition, an output-side connecting line, which connects a second chamber of a fluidic cylinder, released to a Fluidabführleitung, z. B. opens into a fluid reservoir. The second unlock state has a passage connection from the fluid supply line to the connection line to the second chamber of the fluidic cylinder, wherein the connection line to the first chamber of the fluidic cylinder to a fluid discharge line z. B. leads into a fluid reservoir, which in a pneumatic implementation z. B. may be the ambient air. The fluid supply line is supplied via a pressure distribution with fluid from a pressure medium source.
Das Hauptdruckfreischaltventil und das Zwischendruckfreischaltventil sind zueinander z. B. über Verbindungsleitungen angeordnet, sodass sie sich gegenseitig in der Wirkung ergänzen können. Das Hauptdruckfreischaltventil und das Zwischendruckfreischaltventil kontrollieren den Fluiddruck, der in den spiegelbildlichen Schaltzuständen des Bewegungsventils dem Fluidikzylinder zuführbar ist. Eine Beeinflussung der beiden Ventile, Hauptdruckfreischaltventil und Zwischendruckfreischaltventil, kann beispielsweise über eine einzige Rückkopplungsschaltung erfolgen. Schaltzustände sind durch Druckverhältnisse in einer Rückkopplung steuerbar. Mit Hilfe eines Vorsteuerventils kann insbesondere eine Rückkopplungsfreischaltung eingestellt werden. Nach einem Aspekt bzw. in einem Zustand werden in einer Rückkopplungsfreischaltung Freischaltventile durch eine Feder betätigt. Nach einem weiteren Aspekt bzw. in einem weiteren Zustand kann in einer Rückkopplungsfreischaltung eine Freischaltung durch Rückkopplung eines Fluiddrucks erfolgen. Durch Betätigung von Freischaltventilen ist eine Änderung eines Fluiddrucks in einem Fluidikzylinder möglich. Ein erster Druckbereich, der bei einer Bewegung des Fluidikzylinders zum Einsatz kommt, ist einem Zwischendruckbereich zugeordnet. Idealerweise liegt ein bestimmter Druck, der im Bereich des ersten Druckbereichs liegt, an. Der nach der Bewegung in der Extremstellung des Fluidikzylinders anliegende Zwischendruck kann weiter erhöht werden. Es erfolgt ein Übergang aus dem Bewegungsdruckbereich in einen Spanndruckbereich. Eine Erhöhung des Bewegungsdrucks in dem Fluidikzylinder zu einem Spanndruck ist ohne eine zusätzliche (externe) Betätigung, also durch eine Betätigungsperson, der Steuerung durchführbar. Der anzulegende Spanndruck kann auf einen festen Wert voreingestellt werden. Der Spanndruck zwingt den Fluidikzylinder in eine Extremstellung, die einer Ausgangsstellung, insbesondere für eine Bewegung, entsprechen kann. Die Ausgangsstellung entspricht beispielsweise einer Haltestellung einer Prüfaufnahme, die sich zum Festhalten eines Prüfkörpers in der Prüfaufnahme und zu dessen exakter Positionierung eignet. Eine Ausgangsstellung kann auch einer geschlossenen Stellung einer Prüfaufnahme entsprechen, in der ein Prüfkörper mit der Prüfaufnahme fest verspannt ist. Nach einem Aspekt umfasst die Ausgangsstellung zwei einnehmbare Extremstellungen des Fluidikzylinders. Die Ausgangsstellung ist eine Dauerstellung, z. B. in einer Rückzugslagenposition, die von der Steuerung nicht selbsttätig veränderbar ist. Eine Bewegung des Fluidikzylinders aus der Ausgangsstellung kann durch Betätigung der Steuereinheit z. B. mit einem Fußschalter erfolgen.The main pressure relief valve and the intermediate pressure relief valve are z. B. arranged over connecting lines, so that they can complement each other in the effect. The main pressure-free valve and the intermediate pressure-free valve control the fluid pressure which can be supplied to the fluidic cylinder in the mirror-image switching states of the movement valve. An influence of the two valves, Hauptdruckfreischaltventil and Zwischendruckfreischaltventil, for example, via a single feedback circuit. Switching states can be controlled by pressure conditions in a feedback loop. With the help of a pilot valve, in particular a feedback enable can be set. According to one aspect or in a state, isolation valves are actuated by a spring in a feedback release. According to another aspect or in another state, a release by feedback of a fluid pressure can take place in a feedback enable. By actuating isolation valves, it is possible to change a fluid pressure in a fluidic cylinder. A first pressure region, which is used during a movement of the fluidic cylinder, is assigned to an intermediate pressure region. Ideally, a certain pressure, which is in the range of the first pressure range, is applied. The applied after the movement in the extreme position of the fluidic cylinder intermediate pressure can be further increased. There is a transition from the moving pressure range into a clamping pressure range. An increase of the moving pressure in the fluidic cylinder to a Clamping pressure is without an additional (external) operation, ie by an operator, the control feasible. The clamping pressure to be applied can be preset to a fixed value. The clamping pressure forces the fluidic cylinder in an extreme position, which can correspond to a starting position, in particular for a movement. The initial position corresponds for example to a holding position of a test receptacle, which is suitable for holding a test specimen in the test receptacle and for its exact positioning. A starting position can also correspond to a closed position of a test receptacle in which a test specimen is firmly clamped to the test receptacle. In one aspect, the home position includes two engageable extreme positions of the fluidic cylinder. The starting position is a permanent position, z. B. in a retreat position, which is not automatically changed by the controller. A movement of the fluidic cylinder from the starting position can be achieved by actuation of the control unit z. B. done with a footswitch.
Es kann auch gesagt werden, die Steuerung reagiert auf die Einnahme einer Endanschlagsposition eines Fluidikzylinders. Die Endanschlagsposition kann eine Anschlagsfläche in Verbindung mit einer Oberfläche eines Probenkörpers betreffen. Erst wenn die Endanschlagsposition erreicht ist, wird die Betriebsart der Steuerung in eine zweite Betriebsart, z. B. in den Hauptdruckbetrieb, der auch als Spanndruckbetrieb ausgeführt sein kann, übergeführt. In der Endanschlagsposition kann sich in dem Fluidikzylinder ein Haltedruck aufbauen, der als Steuerdruck auf ein Fluidikventil wirkt, welches bei Anliegen des Steuerdrucks z. B. den Hauptdruck in den Fluidikzylinder schaltet.It can also be said that the controller responds to the assumption of an end stop position of a fluidic cylinder. The end stop position may relate to an abutment surface in connection with a surface of a specimen. Only when the end stop position is reached, the operating mode of the controller in a second mode, for. B. in the main printing operation, which can also be designed as a clamping pressure operation, transferred. In the end stop position, a holding pressure can build up in the fluidic cylinder, which acts as a control pressure on a fluidic valve, which, for concern of the control pressure z. B. switches the main pressure in the fluidic cylinder.
Die in der Regel gegebene Störanfälligkeit, hervorgerufen durch besondere Endanschlagssensoren, bei deren Reaktion oder Ansprechen hieran angeschlossene Ventile der Pneumatikschaltung umschalten, kann durch die hier vorgestellte pneumatische Lösung verzichtet werden. Die Pneumatikschaltung ist also in einem gewissen Sinne endanschlagssensorenfrei ausführbar.The usually given susceptibility, caused by special Endanschlagssensoren, switch in the response or response thereof connected valves of the pneumatic circuit, can be dispensed with by the pneumatic solution presented here. The pneumatic circuit is therefore in a sense endanschlagssensorenfrei executable.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln aus auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können.In the following, advantageous embodiments and developments are set forth, which in themselves, both individually and in combination, can also disclose inventive aspects.
Der Fluidikzylinder der fluidischen Steuereinheit ist über wenigstens eine Verbindung zur Leitung eines Fluids angeschlossen. In der Verbindung kann ein weiteres Zweistellungsventil angeordnet sein. Vorzugsweise ist das Zweistellungsventil ein federvorgespanntes Zweistellungsventil. Der Federspannkraft kann ein Fluiddruck gegengerichtet sein, sodass das Zweistellungsventil auch als ein fluidisch gegengespanntes Ventil bezeichnet werden kann. An einem fluidisch gegengespannten Zweistellungsventil kann eine Ventilstellung durch einen ersten und einen zweiten Druck eines Fluids einnehmbar sein. Durch den jeweiligen Druck wird eine Gegenspannung, insbesondere gegen eine Ventilfeder, aufgebaut, die das Zweistellungsventil in jeweils einer der zwei Stellungen hält. Eine erste Stellung umfasst vorzugsweise eine Sperrstellung. Die Sperrstellung blockiert den Durchfluss eines Fluids. Die zweite Stellung des Zweistellungsventils ist insbesondere eine Durchschaltstellung. In der Durchschaltstellung wird ein Fluiddruck einer Kammer eines Fluidikzylinders zuführbar. Die Stellung des Zweistellungsventils ist von einer fluidischen Gegenspannung vorgebbar. Mit dem Zweistellungsventil kann eine Rückkopplung, bspw. eines Hauptdrucks in einen zweiten Druckbereich, der auch als Zwischendruckbereich, Stelldruckbereich oder Bewegungsdruckbereich bezeichnet werden kann, durch einen Verschluss oder durch eine fluidische Unterbrechung unterbrochen werden. Weiterhin ist in der Sperrstellung eine Verbindungsleitung zu einem Fluidikzylinder druckentlastet.The fluidic cylinder of the fluidic control unit is connected via at least one connection for conducting a fluid. In the connection, a further two-position valve may be arranged. Preferably, the two-position valve is a spring-biased two-position valve. The spring tension can be counteracted by a fluid pressure, so that the Two-position valve may also be referred to as a fluidically biased valve. A valve position can be taken up by a first and a second pressure of a fluid at a fluidically opposed two-position valve. By the respective pressure a counter-tension, in particular against a valve spring, constructed, which holds the two-position valve in each one of the two positions. A first position preferably comprises a blocking position. The blocking position blocks the flow of a fluid. The second position of the two-position valve is in particular a switching position. In the switched-through position, a fluid pressure can be fed to a chamber of a fluidic cylinder. The position of the two-position valve can be predetermined by a fluidic countervoltage. With the two-position valve, a feedback, for example. A main pressure in a second pressure range, which can also be referred to as intermediate pressure range, signal pressure range or range of motion pressure, be interrupted by a closure or by a fluidic interruption. Furthermore, in the blocking position, a connecting line to a fluidic cylinder pressure relieved.
Das Zweistellungswechselventil der fluidischen Steuereinheit ist vorzugsweise ein fluidisches Steuerelement, das eine alternative Oder-Verknüpfung realisiert. Einer ausgangsseitigen Verbindung kann entweder eine erste oder eine zweite Verbindung ausschließlich für die Zufuhr von Fluid, d. h. eingangsseitig, zugeordnet werden. Hierfür kann das Zweistellungswechselventil z. B. als ein Kugelsitzventil ausgebildet sein. In einer Ausgestaltung des Ventils kann auch gesagt werden, dass die Ventilform des Ventils einem Rückschlagventil entspricht. Die Ventilstellungen werden mittels Druckdifferenz zwischen den zwei eingangsseitigen Verbindungen eingenommen. Bei Anliegen eines Drucks, der auch als Hochdruck, Hauptdruck, Spanndruck oder als Endstelldruck bezeichnet werden kann, wird die Verbindung von der entsprechenden Druckseite zur Ausgangsseite des Zweistellungswechselventils freigeschaltet. Die zweite Verbindung, die einer Zwischendruckseite zugeordnet ist, ist freischaltbar, wenn in der ersten Verbindung der Fluiddruck nicht anliegt, bspw. weil die Verbindungsleitung der ersten Verbindung durch ein Zweistellungsventil druckentlastet ist. Die Durchgangsstellung des Zweistellungswechselventils, insbesondere der Sitz der abdichtenden Kugel auf einer der eingangsseitigen Verbindungen, wird durch die jeweils zugeführten Fluiddrücke festgelegt. Mittels Druck ist eine Verbindung durch das Zweistellungswechselventil freischaltbar. Ein Kugelsitzventil ist ein robustes Ventil mit geringen Schaltzeiten, das eine hohe Anzahl von Schaltereignissen sicher ausführt. Als passives Ventil arbeitet es ohne Fremdbetätigung, nur in Abhängigkeit der Druckdifferenzen in dessen Verbindungsleitungen wie Zu- und Ableitungen.The two-position changeover valve of the fluidic control unit is preferably a fluidic control element that implements an alternative OR operation. An output-side connection can be either a first or a second connection exclusively for the supply of fluid, i. H. input side, be assigned. For this purpose, the two-position change valve z. B. may be formed as a ball seat valve. In an embodiment of the valve can also be said that the valve shape of the valve corresponds to a check valve. The valve positions are taken by means of pressure difference between the two input-side connections. If a pressure is applied, which can also be referred to as high pressure, main pressure, clamping pressure or end-of-stroke pressure, the connection is released from the corresponding pressure side to the outlet side of the two-position changeover valve. The second connection, which is associated with an intermediate pressure side, can be unlocked if the fluid pressure is not present in the first connection, for example because the connection line of the first connection is pressure-relieved by a two-position valve. The passage position of the two-position changeover valve, in particular the seat of the sealing ball on one of the input-side connections, is determined by the respectively supplied fluid pressures. By means of pressure, a connection can be unlocked by the two-position changeover valve. A ball seat valve is a rugged valve with short switching times that reliably handles a large number of switching events. As a passive valve, it works without external operation, only as a function of the pressure differences in its connecting lines such as supply and discharge lines.
Die fluidische Steuereinheit kann weiter verbessert werden, wenn in einer Leitungsverbindung für Fluide ein drittes Zweistellungsventil eingebaut ist. Das dritte Zweistellungsventil ist ein federvorgespanntes Zweistellungsventil. Die Vorspannung wird beispielsweise durch eine an dem Ventil vorgesehene Schraubenfeder erzeugt. Das dritte Zweistellungsventil dient als Vorsteuerventil. Mindestens zwei Stellungen des Ventils sind einnehmbar, in denen ein Fluiddruck in dem ausgangsseitigen Anschluss des Zweistellungsventils auf ein nachgeschaltetes Ventil, z. B. auf ein Zweistellungsventil, wirken kann. Mit dem Vorsteuerventil können Zweistellungsventile sehr feinfühlig eingestellt werden. Das Vorsteuerventil erlaubt es, dass ein ausschließlich fluidisch betätigter Ventilkreislauf aufbaubar ist. Es werden vorzugsweise gleichartige Zweistellungsventile verwendet. Ein Vorsteuerventil kann auf eine Gegendruckseite eines Zweistellungsventils wirken. Einen fluidischer Gegendruck ermöglicht die Einstellung eines Schaltzustands des nachgeschalteten Zweistellungsventils. In weiteren Ausführungsformen können auch Verbindungen von einem Vorsteuerventils zu zwei oder mehreren nachgeschalteten Zweistellungsventilen geführt werden, um diese jeweils auf einer fluidischen Gegendruckseite anzusteuern. In anderen Ausführungen ist mindestens ein Vorsteuerventil mit einer ersten und einer zweiten fluidischen Gegendruckseite, d. h. jeweils an einer Seite von nachgeschalteten Ventilen, verbunden.The fluidic control unit can be further improved when in a line connection for fluids a third two-position valve is installed. The third two-position valve is a spring-biased two-position valve. The bias voltage is generated for example by a valve provided on the coil spring. The third two-position valve serves as a pilot valve. At least two positions of the valve are receivable, in which a fluid pressure in the output-side connection of the two-position valve to a downstream valve, for. B. on a two-position valve, can act. Two-position valves can be set very sensitively with the pilot valve. The pilot valve allows an exclusively fluidic actuated valve circuit can be built. Preferably, similar two-position valves are used. A pilot valve may act on a counterpressure side of a two position valve. A fluidic back pressure allows the setting of a switching state of the downstream two-position valve. In further embodiments, connections can also be made from one pilot valve to two or more downstream two-position valves in order to control these in each case on a fluidic counterpressure side. In other embodiments, at least one pilot valve is connected to a first and a second fluidic counter-pressure side, ie in each case on one side of downstream valves.
Nach einem Aspekt besonders vorteilhaft erweist sich der Einbau einer Drossel auf einer Druckseite des Vorsteuerventils, auf der z. B. ein Zwischendruck zumindest für die Dauer einer über die Drossel zu wählenden bzw. über die Drossel einzustellenden Schaltzeit anliegt, damit eine Schaltzustandsänderung nach einem gewissen Zeitraum anliegt. Die Druckseite, insbesondere die eingangsseitige Leitungsverbindung für durchschaltbares Fluid in das Vorsteuerventil, enthält eine Drossel zwischen dem Vorsteuerventil und einer Abzweigung von dieser Leitungsverbindung. Die Abzweigung mündet in einen eingangsseitigen Leitungsanschluss für die Fluidzufuhr zu einem Bewegungsventil und insbesondere einem Fluidikzylinder. An einer Drossel erfolgt zumindest zeitweise ein Druckabfall. Eine Drossel stellt einen Durchflusswiderstand für eine fluidische Verbindung dar. Aufgrund des gehemmten Durchfluss erfolgt eine verzögerte Druckeinstellung auf einer Druckseite des Vorsteuerventils. Die Drossel kann auch als Verzögerungsglied bezeichnet werden. Vorzugsweise wird eine einstellbare Drossel verwendet, mit der eine Verzögerungszeit einstellbar ist. Die Verzögerungszeit wird durch die Zeit, die zur Anpassung eines Drucks erforderlich ist, bestimmt. Die Drossel hat weiterhin einen Einfluss auf eine Druckanpassung an der Ausgangsseite des Vorsteuerventils. Mit der Drossel ist eine Rückkopplung, insbesondere eine Zeitkonstante einer Rückkopplung auf mindestens ein Freischaltventil, einstellbar.According to one aspect particularly advantageous to install a throttle on a pressure side of the pilot valve, on the z. B. an intermediate pressure at least for the duration of a to be selected via the throttle or to be set via the throttle switching time, so that a switching state change is applied after a certain period. The pressure side, in particular the input-side line connection for switchable fluid in the pilot valve, contains a throttle between the pilot valve and a branch of this line connection. The branch opens into an inlet-side line connection for the fluid supply to a movement valve and in particular a fluidic cylinder. At a throttle occurs at least temporarily a pressure drop. A throttle represents a flow resistance for a fluidic connection. Due to the inhibited flow, a delayed pressure adjustment takes place on a pressure side of the pilot control valve. The throttle can also be referred to as a delay element. Preferably, an adjustable throttle is used with which a delay time is adjustable. The delay time is determined by the time required to adjust a pressure. The throttle also has an influence on a pressure adjustment on the output side of the pilot valve. The throttle is a feedback, in particular a time constant feedback to at least one disconnect valve, adjustable.
Von den zwei Stellungen des ersten Zweistellungswechselventils kann die erste Stellung auch als Ruhestellung bezeichnet werden. Die Ruhestellung ist von dem ersten Ventil, das z. B. ein Zweistellungsventil ist, einnehmbar. Aufgrund der inneren Kräfte in dem Ventil, z. B. über Federn, ist die Ruhestellung die Vorzugsposition des Ventilkolbens. In der Ruhestellung befindet sich der Fluidikzylinder in einer Rückzugslagenposition. Die Rückzugslagenposition ist eine Position, in der der Fluidikzylinder eine passive Stellung einnimmt, sodass der Fluidikzylinder keine Gefährdung, z. B. in einer Prüfmaschine, darstellt. In der Ruhestellung hält ein Zwischendruck den Fluidikzylinder in einer Extremstellung, insbesondere ohne dass eine dem Spanndruck entsprechende Spannkraft ausgeübt wird. Der Zwischendruck kann über weitere Ventilglieder dem Fluidikzylinder zugeführt werden. Als Ventilglied eignet sich beispielsweise ein Zweistellungsventil, mit dem eine schnelle Druckfreischaltung durchgeführt werden kann, eine Drossel zur Anpassung einer Bewegungsgeschwindigkeit des Fluidikzylinders oder auch ein Überdruckventil zum Schutz des Fluidikzylinders vor möglicherweise schädigenden, insbesondere Dichtungen schädigenden Überdrücken des zugeführten Fluids. Eine zweite Stellung des Ventils, das mindestens zwei Stellungen umfasst, ist eine Stellung, die als Arbeitsstellung bezeichnet werden kann. In der Arbeitsstellung vermittelt das Ventil eine Durchleitungsverbindung zu dem Zweistellungswechselventil. Der eingangsseitig an dem Ventil anliegende Zwischendruck wird dem Zweistellungswechselventil zugeführt. Abhängig von den im Zweistellungswechselventil herrschenden Druckverhältnissen leitet das Zweistellungswechselventil den Zwischendruck zum Fluidikzylinder. Der Fluidikzylinder beginnt seine Arbeit, die darin besteht, eine Kraft auf eine an dem Zylinder angeordnete Komponente, z. B. einer Prüfmaschine wie einer Materialprüfmaschine, aufzubringen. Mit der Betätigung des Ventils durch einen Fußschalter kann die Position des Fluidikzylinders kontrolliert verändert werden.Of the two positions of the first two-position changeover valve, the first position can also be referred to as a rest position. The rest position is of the first valve, the z. B. a Two-position valve is, ingestible. Due to the internal forces in the valve, e.g. B. via springs, the rest position is the preferred position of the valve piston. In the rest position, the fluidic cylinder is in a retracted position. The retraction position is a position in which the fluidic cylinder assumes a passive position, so that the fluidic cylinder no danger, z. B. in a testing machine represents. In the rest position, an intermediate pressure holds the fluidic cylinder in an extreme position, in particular without a clamping force corresponding to the clamping pressure being exerted. The intermediate pressure can be supplied to the fluidic cylinder via further valve members. As a valve member, for example, is a two-position valve, with a fast pressure release can be performed, a throttle for adjusting a movement speed of the fluidic cylinder or a pressure relief valve to protect the fluidic cylinder from potentially damaging, especially seals damaging overpressures of the supplied fluid. A second position of the valve, which includes at least two positions, is a position that may be referred to as a working position. In the working position, the valve provides a passage connection to the two position shuttle valve. The input side of the valve applied intermediate pressure is supplied to the two-position change valve. Depending on the pressure conditions prevailing in the two-position changeover valve, the two-position changeover valve directs the intermediate pressure to the fluidic cylinder. The fluidic cylinder begins its work, which is to apply a force to a component disposed on the cylinder, e.g. B. a testing machine such as a material testing machine, apply. With the operation of the valve by a foot switch, the position of the fluidic cylinder can be changed controlled.
Ein Vorsteuerventil ist durch Zufuhr eines fluidischen Drucks zur Gegendruckseite des Vorsteuerventils einstellbar. Der fluidische Gegendruck kann in einer Rückkopplung freigeschaltet werden. In einer Rückkopplung wirkt ein Druck, der an dem Fluidikzylinder anliegt, auf einen Druck zurück, der an dem Fluidikzylinder anzulegen ist. Die Verbindung der Druckverteilleitung an die Rückkopplung kann mechanisch durch ein Sperrventil hergestellt werden. Nach einer Betätigung des Sperrventils öffnet dieses Sperrventil, sodass Fluid aus der Druckverteilleitung in die Rückkopplung einströmen kann. Es wird insbesondere ein federvorgespanntes Sperrventil verwendet, das durch Federkraft in einem geschlossenen Zustand gehalten ist. Der durch das Sperrventil einleitbare Druck kann auf die Gegendruckseite eines Vorsteuerventils wirken, sodass das Vorsteuerventil in einen zweiten Schaltzustand übergeht. Der Gegendruck wirkt insbesondere auf mindestens drei Zweistellungsventile. Beispielsweise kann durch diesen Druck das Vorsteuerventil freigeschaltet werden, sodass der Druck auf der Gegendruckseite von zwei Freischaltventilen abfällt. Hierbei wird zumindest ein Freischaltventil von einer Durchschaltstellung in eine Freischaltstellung versetzt, sodass z. B. eine Rückkopplung eines Hauptdrucks in dem Fluidikzylinder auf einen Zwischendruck in der Steuereinheit erfolgen kann.A pilot valve is adjustable by supplying a fluidic pressure to the counter-pressure side of the pilot valve. The fluidic back pressure can be released in a feedback. In feedback, a pressure applied to the fluidic cylinder is returned to a pressure to be applied to the fluidic cylinder. The connection of the pressure distribution line to the feedback can be made mechanically by a check valve. After actuation of the check valve opens this check valve, so that fluid from the pressure distribution line can flow into the feedback. In particular, a spring biased check valve is used which is held in a closed state by spring force. The pressure which can be introduced through the check valve can act on the counter-pressure side of a pilot valve, so that the pilot valve changes into a second switching state. The back pressure acts in particular on at least three two-position valves. For example, by this pressure, the pilot valve can be released, so that the pressure drops on the back pressure side of two isolation valves. In this case, at least one unlocking valve is offset from a switching position into an unlocked position, so that z. B. a feedback of a main pressure in the fluidic cylinder can be made to an intermediate pressure in the control unit.
Der Zustand der fluidischen Steuereinheit kann über einen mechanischen Betätigungsschalter verändert werden. Der Betätigungsschalter lässt einen Eingriff auf den Zustand zu. Der mit der fluidischen Steuereinheit verbundene Betätigungsschalter ist vorzugsweise neigungsbeweglich gelagert. Die Lagerung des Betätigungsschalters kann auch als freischwingend oder schwebend bezeichnet werden. Durch Betätigung z. B. mit einem Fuß kann der Betätigungsschalter in eine erste oder in eine zweite Position verbracht werden. Zwei Ventile der Steuereinheit sind mit dem Betätigungsschalter verbunden. Ein erstes Ventil, an dem der Betätigungsschalter angreifen kann, ist insbesondere eines der Ventile mit mindestens zwei Stellungen. Ein zweites Ventil, an dem der Betätigungsschalter angreifen kann, ist vorzugsweise ein Sperrventil. Mindestens zwei Ventile können mit dem Betätigungsschalter wechselweise betätigt werden. In Abhängigkeit der Kipplage des Betätigungsschalters wird der Schaltzustand wenigstens eines der Ventile, die mit dem Betätigungsschalter verbunden sind, verändert. Die Betätigung erfolgt gegen eine Federspannung. Es wird mindestens eine Feder bei der Betätigung so verändert, dass der angreifende Schalter eine zweite Ventilstellung aus einer ersten Ventilstellung, wie eine Sperrstellung, bewirkt. Der mechanische Betätigungsschalter befindet sich vorzugsweise in einer Neutralstellung. In der Neutralstellung halten die Federspannungen den Betätigungsschaltung in dieser Stellung, die Federspannungen verändern nicht die Lage der Kolben ihrer Ventile; sie sind in dieser Hinsicht wirkungslos. Die Federspannungen heben sich gegenseitig auf, sodass die beiden Ventil in der fluidischen Steuereinheit ohne eine weitere Einwirkung von außen nicht betätigbar sind. Weder das Zweistellungsventil noch das Sperrventil befinden sich dann in einer mechanischen Betätigungsposition. Der Schaltzustand des jeweiligen Ventils in der Neutralstellung ist sein betätigungsfreier Zustand, der nur durch Federkraft eingestellt ist.The state of the fluidic control unit can be changed via a mechanical operating switch. The operation switch allows an intervention on the state. The operating switch connected to the fluidic control unit is preferably mounted tiltably. The storage of the control switch can also be referred to as free-floating or floating. By pressing z. B. with a foot of the operating switch can be spent in a first or in a second position. Two valves of the control unit are connected to the operating switch. A first valve, on which the actuation switch can engage, is in particular one of the valves with at least two positions. A second valve on which the actuation switch can engage is preferably a check valve. At least two valves can be operated alternately with the operating switch. Depending on the tilting position of the operation switch, the switching state of at least one of the valves connected to the operation switch is changed. The actuation takes place against a spring tension. At least one spring is changed during actuation such that the activating switch effects a second valve position from a first valve position, such as a blocking position. The mechanical actuating switch is preferably in a neutral position. In the neutral position, the spring voltages keep the actuating circuit in this position, the spring voltages do not change the position of the pistons of their valves; they are ineffective in this regard. The spring stresses cancel each other, so that the two valves in the fluidic control unit are not operable without further external influence. Neither the two-position valve nor the check valve are then in a mechanical actuation position. The switching state of the respective valve in the neutral position is its actuation-free state, which is set only by spring force.
In einer vorteilhaften Ausführung einer fluidischen Steuereinheit ist eine Mehrzahl von Ventilen durch Fluidleitungsverbindungen miteinander verschaltet. Ein Fluiddruck aus einem Versorgungsanschluss kann abhängig von Fluidparametern wie Kompressibilität oder Viskosität einem Fluidikzylinder zugeführt werden. Gezielt können Bewegungen des Fluidikzylinders verursacht werden. Als Eingabeparameter dienen eine mechanische Kraft und der Eingangsdruck des Fluids. Zu den in der fluidischen Steuereinheit vorhandenen Ventilen zählen Ventile mit mindestens zwei Stellungen, wie ein erstes Bewegungsventil und ein zweites Bewegungsventil. Mindestens eines der Ventile kann als Zweistellungsventil ausgebildet sein. Weiterhin umfasst eine fluidische Steuereinheit ein erstes Zweistellungswechselventil und ein zweites Zweistellungswechselventil. In der fluidischen Schaltung der Steuereinheit können außerdem ein erstes Vorsteuerventil, insbesondere in der Ausgestaltung als drittes Zweistellungsventil, und ein zweites Vorsteuerventil, insbesondere in der Ausgestaltung als viertes Zweistellungsventil, eingebaut sein. Zu den weiteren Ventilen zählen ein erstes Sperrventil und ein zweites Sperrventil, mit denen beispielsweise eine Zufuhr eines Zwischendrucks zu einem Fluidikzylinder unterbrochen werden kann. Eine Steuerfunktion wird insbesondere mittels eines ersten Zwischendruckfreischaltventils, welches vorzugsweise fluidisch gegenspannbar ist, und eines zweiten Zwischendruckfreischaltventils, das vorzugsweise fluidisch gegenspannbar ist, ermöglicht. Weiterhin kann die fluidische Steuereinheit ein erstes Hauptdruckfreischaltventil, das insbesondere mit fluidischer Gegenspannung verstellbar ist, und eine zweites Hauptdruckfreischaltventil, das insbesondere mit fluidischer Gegenspannung verstellbar ist, umfassen. Ein Hauptdruckfreischaltventil kann auch als Spanndruckfreischaltventil bezeichnet werden. Die Betriebssicherheit wird dadurch erhöht, dass der Druck nur im Bedarfsfall den nachgeordneten Komponenten der fluidischen Steuereinheit zugeführt wird. Vorzugsweise ist jeweils ein erstes Ventil jeden Typs einem ersten Fluidikzylinder zugeordnet. Ein erstes Ventil jeden Typs kann auch in einer ersten Steuereinheit enthalten sein und ein zweites Ventil jeden Typs in einer zweiten Steuereinheit. Ein erster Fluidikzylinder kann beispielsweise eine erste Prüfaufnahme in einer Haltestellung fixieren. Ein zweites jeweiliges Ventil jeden Typs ist einem zweiten Fluidikzylinder zugeordnet. Der zweite Fluidikzylinder kann in einer zweiten Prüfaufnahme angeordnet sein. Die erste Prüfaufnahme und die zweite Prüfaufnahme können unabhängig voneinander jeweils von mindestens einem Fluidikzylinder betätigt werden. Ein Probenkörper für die Materialprüfung kann eingespannt und zur Entnahme wieder freigegeben werden.In an advantageous embodiment of a fluidic control unit, a plurality of valves are interconnected by fluid line connections. A fluid pressure from a supply port may be supplied to a fluidic cylinder depending on fluid parameters such as compressibility or viscosity. Targeted movements of the fluidic cylinder can be caused. The input parameters are a mechanical force and the inlet pressure of the fluid. The valves present in the fluidic control unit include valves with at least two positions, such as a first movement valve and a second movement valve. At least one of the valves can be designed as a two-position valve. Furthermore, a fluidic control unit comprises a first two-position changeover valve and a second two-position changeover valve. In the fluidic circuit of the control unit can In addition, a first pilot valve, in particular in the embodiment as a third two-position valve, and a second pilot valve, in particular in the embodiment as a fourth two-position valve, be installed. The other valves include a first check valve and a second check valve with which, for example, a supply of an intermediate pressure to a fluidic cylinder can be interrupted. A control function is made possible, in particular, by means of a first intermediate pressure free-flow valve, which can preferably be counteracted fluidically, and a second intermediate pressure free-flow valve, which can preferably be counteracted in a fluidic manner. Furthermore, the fluidic control unit may comprise a first main pressure-free valve, which is adjustable in particular with fluidic counter-voltage, and a second main pressure-free valve, which is adjustable in particular with fluidic counter-tension. A main pressure relief valve may also be referred to as a clamping pressure relief valve. The reliability is increased by the fact that the pressure is supplied to the downstream components of the fluidic control unit only in case of need. Preferably, in each case a first valve of each type is associated with a first fluidic cylinder. A first valve of each type may also be included in a first control unit and a second valve of each type in a second control unit. A first fluidic cylinder can, for example, fix a first test receptacle in a holding position. A second respective valve of each type is associated with a second fluidic cylinder. The second fluidic cylinder can be arranged in a second test receptacle. The first test receptacle and the second test receptacle can be actuated independently of each other by at least one fluidic cylinder. A specimen for material testing can be clamped and released for removal.
Eine fluidische Steuerung umfasst vorteilhafterweise einen Fußschalter und vorzugsweise eine Steuereinheit. Die fluidische Steuerung ist an einem Fußschalter durch eine Betätigungsperson oder einen Roboter betätigbar. Der Fußschalter ist in Bodennähe angeordnet. Aufgrund der in der Steuereinheit integrierten fluidischen Steuerelemente kommt die Steuerung ohne Stromzufuhr aus. Vorteilhaft kann es trotzdem sein, wenn wenigstens ein Ventil als elektrisches Ventil ausgestaltet ist. Die übrigen, einen Kern der Schaltung bildenden Ventile sind aber ohne elektromagnetische Betätigung realisiert. Der Fußschalter eignet sich zur Aufstellung in einem Feuchtraum. Eindringende Flüssigkeiten, wie Wasser oder Hydraulikmittel, können ohne Beeinträchtigung der fluidischen Steuerung aus dem Gehäuse des Fußschalters ablaufen. Es ist keine Gehäuseabdichtung erforderlich. In den Fußschalter ist vorzugsweise ein Trittbereich, wie ein Pedal, integriert, der durch Muskelkraft betätigbar ist. Durch Antippen des Trittbereichs mit dem Fuß können Schaltstellungen eingenommen werden. Schaltstellungen werden durch die fluidische Steuerung einem Aktuator zugeführt. Der Aktuator ist vorzugsweise einer Prüfmaschine, insbesondere einem Probenhalter einer Materialprüfmaschine, zugeordnet. Der Aktuator kann beispielsweise dazu verwendet werden, einen Probenhalter zu positionieren. Als Aktuator eignet sich ein Linearzylinder mit einer Beabstandung zwischen einem ersten und einem zweiten Ende, die veränderbar ist, wobei das erste Ende vorzugsweise fest montiert und das zweite Ende mit einem Kolben entlang einer Linie beweglich ist. Ein Aktuator kann eine Kraft auf ein Bauteil oder eine Komponente einer Prüfmaschine ausüben. Mit dieser Kraft ist es möglich, ein Bauteil, z. B. eine Spannbacke eines Probenhalters, zu verlagern. Ein Aktuator kann eine Materialprobe in der Materialprüfmaschine fixieren und vorzugsweise positionieren. Auf die Positionierung des Probenkörpers bzw. der Materialprobe kann insbesondere vor der Fixierung manuell Einfluss genommen werden, wobei ein Zusammenspiel zwischen fluidischer Steuerung und Handhabung möglich ist. Durch das Spannen mithilfe des Aktuators kann der manuell beeinflusste Probenkörper ausschließlich durch die Spannbacken in einer Lage des Aktuators gehalten werden.A fluidic control advantageously comprises a footswitch and preferably a control unit. The fluidic control is operable on a footswitch by an operator or a robot. The footswitch is located near the floor. Due to the integrated in the control unit fluidic controls, the control comes without power supply. It may nevertheless be advantageous if at least one valve is designed as an electric valve. The remaining, forming a core of the circuit valves are realized without electromagnetic actuation. The foot switch is suitable for installation in a damp room. Penetrating liquids, such as water or hydraulic fluid, can drain out of the housing of the footswitch without interfering with the fluidic control. There is no housing seal required. In the footswitch is preferably a tread area, such as a pedal, integrated, which is actuated by muscle power. By tapping the tread area with the foot switching positions can be taken. Switch positions are supplied to an actuator by the fluidic control. The actuator is preferably associated with a testing machine, in particular a sample holder of a material testing machine. Of the Actuator can be used, for example, to position a sample holder. As an actuator is a linear cylinder with a spacing between a first and a second end, which is changeable, wherein the first end is preferably fixedly mounted and the second end with a piston along a line is movable. An actuator may exert a force on a component or a component of a testing machine. With this force, it is possible to use a component, for. B. a jaw of a sample holder to relocate. An actuator can fix and preferably position a material sample in the material testing machine. On the positioning of the sample body or the material sample can be taken in particular manually prior to fixing, with an interaction between fluid control and handling is possible. By means of the tensioning by means of the actuator, the manually influenced specimen can be held solely by the clamping jaws in one position of the actuator.
Neben einem ersten Fußschalter können in der Steuerung weitere Fußschalter angeordnet sein, die insbesondere mit einem zweiten Fuß betätigbar sind. Allerdings ist ein Aktuator jeweils nur einem Fußschalter zugeordnet. Der Fußschalter weist mindestens drei Positionen auf. Der Fußschalter wirkt über eine mechanische Verbindung auf mindestens ein Fluidikventil ein. Durch Kraftübertragung von dem Fußschalter auf ein Fluidikventil wird das Fluidikventil in eine Betätigungsstellung verbracht. Die fluidische Steuerung umfasst mindestens eine Betätigungsstellung eines Fluidikventils. Eine erste Position des Fußschalters, in der sich der Fußschalter in Ruhestellung, d. h. ohne Einwirkung einer Betätigungsperson befindet, wird als eine Neutralstellung bezeichnet. Nach einem Aspekt kann in der Neutralstellung der Steuerung ein Spanndruck in dem Aktuator anliegen. Nach einem weiteren Aspekt der fluidischen Steuerung kann sich in der Neutralstellung der Aktuator in einer rückgezogenen Offenstellung befinden, die insbesondere eine Ausgangsstellung für eine Betätigung durch die Steuerung sein kann. Eine Position des Fußschalters, wie die zweite Position oder die dritte Position, ist entgegen einer Federkraft einnehmbar. Es ist vorteilhaft, wenn die Neutralstellung durch ein Gleichgewicht von zwei Federkräften gehalten wird. Die Position der Neutralstellung befindet sich vorzugsweise zwischen der zweiten und der dritten Position des Fußschalters, damit die jeweilige Position ohne eine Einnahme der jeweils anderen Position schnell einstellbar ist. Somit gelangt der Fußschalter in eine Mittelstellung, wenn der Fußschalter fremdkraftbetätigungsfrei ist.In addition to a first foot switch, additional foot switches can be arranged in the control, which can be actuated in particular with a second foot. However, an actuator is assigned to only one footswitch. The footswitch has at least three positions. The foot switch acts via a mechanical connection to at least one fluidic valve. By transferring power from the foot switch to a fluidic valve, the fluidic valve is moved to an actuating position. The fluidic control comprises at least one actuation position of a fluidic valve. A first position of the footswitch in which the footswitch is at rest, d. H. is located without the action of an operator, is referred to as a neutral position. In one aspect, in the neutral position of the controller, a clamping pressure may be present in the actuator. According to a further aspect of the fluidic control, in the neutral position, the actuator may be in a retracted open position, which may in particular be a starting position for actuation by the controller. A position of the foot switch, such as the second position or the third position, is ingestible against a spring force. It is advantageous if the neutral position is held by a balance of two spring forces. The position of the neutral position is preferably between the second and the third position of the foot switch, so that the respective position is quickly adjustable without taking the other position. Thus, the foot switch gets into a middle position when the foot switch is free of external force.
In einer zweiten Position des Fußschalters ist ein Ventil betätigbar. In der zweiten Position des Fußschalters befindet sich ein damit verbundenes Ventil entweder in einem ersten Zustand oder in einem zweiten Zustand. Ein erster Zustand des Ventils entspricht einer ersten Durchflussverbindung eines Fluids und ein zweiter Zustand eines Ventils kann einer zweiten Durchflussverbindung des Ventils entsprechen. Eine Durchflussverbindung wird durch die Durchschaltstellung des Ventils eingenommen. Über eine Durchflussverbindung kann in dem Aktuator ein Stelldruck, wie ein Bewegungsdruck, angelegt werden. Der Stelldruck betätigt den Aktuator. Die Betätigungsstellung des Ventils wird mit dem Fußschalter entgegen der Kraft einer Feder eingenommen, die dem Ventil zugeordnet ist. Zur Einnahme einer zweiten Stellung des Ventils muss auf den Fußschalter eine Kraft aufgebracht werden, die die Stellkraft der Feder, insbesondere in ihrer Wirkung auf das Ventil, zumindest kompensiert, vorzugsweise in einer ersten Stellung überkompensiert.In a second position of the foot switch, a valve is actuated. In the second position of the footswitch, an associated valve is either in a first state or in a second state. A first state of the valve corresponds to a first flow connection of a fluid and a second state of a valve can a second Flow connection of the valve correspond. A flow connection is assumed by the closed position of the valve. Via a flow connection, a control pressure, such as a moving pressure, can be applied in the actuator. The signal pressure actuates the actuator. The operating position of the valve is taken with the foot switch against the force of a spring, which is associated with the valve. To take a second position of the valve, a force must be applied to the foot switch, which at least compensates for the actuating force of the spring, in particular in its effect on the valve, preferably in a first position.
Der Fußschalter weist eine dritte Position auf, in der ein Entlastungsventil betätigbar ist. In der dritten Position des Fußschalters wird eine am Fußschalter angeordnete Rückstellfeder komprimiert. Die Kraft, die entgegen der Rückstellfeder zur Betätigung des Entlastungsventils aufzubringen ist, wird mit einem Fuß auf den Schalter aufgebracht. Das Entlastungsventil ist mit einem Fluidikbereich verbunden, in dem ein Schließdruck anlegbar ist. Das Entlastungsventil kann auch mit einem Fluidvolumen verbunden sein, in dem der Spanndruck anliegt. Der Zwischendruck kann entlastet werden, wenn das Entlastungsventil betätigt ist. Die Zufuhr des Spanndrucks, der auch als Hauptspanndruck bezeichnet werden kann, wird durch Verbringung des Entlastungsventils in eine Durchschaltstellung gesperrt. Der Spanndruck wird durch Ableitung von Fluid aus dem Aktuator gelöst. Die Entlastung des Aktuators ist ein Zustand der Steuerung, in dem der Aktuator von einer ersten Extremstellung gelöst und vorzugsweise der zweiten Extremstellung zugeführt wird. Die Entlastung ist mit einem Fluiddruckabbau in dem Aktuator verbunden. Bei der Entlastung wird auch ein Fluiddruck, insbesondere ein Hauptdruck, in dem Aktuator aufgebaut, um den Aktuator bzw. den Fluidikzylinder in die offene und sichere Ausgangsstellung zu verfahren. Das Entlastungsventil sorgt in einer Ausgestaltung durch seine Betätigung für eine Bewegung des Aktuators in eine Position, in der z. B. eine Spannbacke nicht mehr in oder durch den Aktuator, insbesondere an einem Probenkörper, gehalten wird. Es erfolgt automatisch, d. h. ohne eine zusätzliche Betätigung des Fußschalters, eine Rückwärtsbewegung des Aktuators mit maximaler Geschwindigkeit und eine Rückstellung der fluidischen Steuereinheit in den Tippbetrieb.The foot switch has a third position in which a relief valve is actuated. In the third position of the foot switch arranged on the foot switch return spring is compressed. The force to be applied against the return spring for actuating the relief valve is applied to the switch with one foot. The relief valve is connected to a fluidic region in which a closing pressure can be applied. The relief valve may also be connected to a fluid volume in which the clamping pressure is applied. The intermediate pressure can be relieved when the relief valve is actuated. The supply of the clamping pressure, which can also be referred to as the main clamping pressure, is blocked by moving the relief valve into a switched-through position. The clamping pressure is released by discharging fluid from the actuator. The relief of the actuator is a state of control, in which the actuator is released from a first extreme position and preferably the second extreme position is supplied. The relief is associated with a fluid pressure reduction in the actuator. During the discharge, a fluid pressure, in particular a main pressure, is also built up in the actuator in order to move the actuator or the fluidic cylinder into the open and safe starting position. The relief valve provides in one embodiment by its operation for a movement of the actuator in a position in which z. B. a jaw is no longer held in or by the actuator, in particular on a sample body. It happens automatically, d. H. without additional actuation of the foot switch, a backward movement of the actuator at maximum speed and a return of the fluidic control unit in the jogging operation.
Die fluidische Steuerung ermöglicht es, mit dem Fußschalter zwischen der Neutralstellung und der zweiten Position in einem Übergangsbereich zu verweilen. In dem Übergangsbereich ist der Aktuator bewegbar bzw. einstellbar. Befindet sich der Fußschalter in dem Übergangsbereich, so kann dies schon eine Bewegung des Aktuators hervorrufen. In dem Übergangsbereich überschneiden sich eine erste Öffnung eines Ventils und eine zweite Öffnung einer Durchgangsstellung des Ventils nur teilweise. In einer Zwischenstellung des Kolbens des Ventils kann die Durchströmung eines Ventils gedrosselt sein. Mittels eines Fluidikventils kann an dem Fußschalter veranlasst werden, dass ein Fluidvolumen in eine Fluidkammer des Aktuators eindringt. Der Aktuator nimmt eine Position ein, die proportional zu dem zugeführten Fluidvolumen ist. Durch den Druck wird eine Aktuatorkomponente in eine (vorgezogene) Stellung bewegt. Die Position des Fußschalters beeinflusst daher die Stellung einer beweglichen Aktuatorkomponente, sodass ein Aktuator durch eine Betätigungsperson einstellbar ist.The fluidic control makes it possible to dwell with the foot switch between the neutral position and the second position in a transition region. In the transition region of the actuator is movable or adjustable. If the foot switch is in the transition area, this may already cause a movement of the actuator. In the transition region, a first opening of a valve and a second opening of a passage position of the valve only partially overlap. In an intermediate position of the piston of the valve, the flow through a valve can be throttled. By means of a fluidic valve can be caused to the foot switch that a fluid volume penetrates into a fluid chamber of the actuator. The actuator assumes a position which is proportional to the volume of fluid supplied. The pressure moves an actuator component to a (preferred) position. The position of the foot switch therefore affects the position of a movable actuator component so that an actuator can be adjusted by an operator.
Der Aktuator weist vorzugsweise eine erste Kammer und eine zweite Kammer auf. Sowohl der ersten Kammer als auch der zweiten Kammer kann ein Fluid zugeführt werden. In einer Neutralstellung des Fußschalters weist eine erste Kammer des Aktuators einen Zwischendruck auf, dem eine Rückhaltestellung des Aktuators zugeordnet ist. Der Zwischendruck wirkt auf eine beweglich gelagerte Aktuatorplatte. Die Richtung der durch den Zwischendruck auf die Aktuatorplatte aufgebrachten Kraft entspricht der Richtung einer Spannkraft, die durch den Hauptdruck in der zweiten Kammer des Aktuators auf die Aktuatorplatte angelegt werden kann. Die fluidische Steuerung nimmt quasi automatisch eine Rückzugsstellung ein, wenn der Fußschalter nicht betätigt ist und der Hauptdruck zum Einbringen der Spannkraft in den Aktuator nicht anliegt. Auf diese Weise wird die Sicherheit erhöht. An dem Aktuator werden einer Bedienungsperson keine ernstlichen mechanischen Quetschungen zugefügt. Insbesondere kann ein leichter Druckschmerz zu einer reflexartigen Rückzugsbewegung des Fußes von dem Fußschalter führen, sodass die fluidische Steuerung automatisch in die Neutralstellung übergeht. Erst bei Anliegen des Zwischendrucks an dem Aktuator über eine durch Durchflusszeiten an Drosselkomponenten in der fluidischen Steuerung vorgegebenen Reaktionszeit hinaus bzw. längerandauernd wird der Aktuator verspannt. In dem verspannten Aktuator liegt zur Sicherung der Aktuatorstellung der verfestigte Halt bzw. Griff mit der durch den Hauptdruck zugeführten, insbesondere im Vergleich zum Zwischendruck höheren, Kraft an.The actuator preferably has a first chamber and a second chamber. Both the first chamber and the second chamber, a fluid can be supplied. In a neutral position of the foot switch, a first chamber of the actuator to an intermediate pressure, which is associated with a retaining position of the actuator. The intermediate pressure acts on a movably mounted actuator plate. The direction of the force applied by the intermediate pressure on the actuator plate corresponds to the direction of a clamping force that can be applied to the actuator plate by the main pressure in the second chamber of the actuator. The fluidic control takes virtually automatically a retracted position when the foot switch is not actuated and the main pressure for introducing the clamping force in the actuator is not present. In this way the security is increased. At the actuator no serious mechanical bruising is added to an operator. In particular, a slight pressure pain can lead to a reflex-like retraction movement of the foot of the foot switch, so that the fluidic control automatically goes to the neutral position. Only when the intermediate pressure on the actuator is present beyond a reaction time predetermined by flow times at throttle components in the fluidic control, or longer lasting, is the actuator braced. In the strained actuator is to secure the actuator position of the solidified grip or handle with the supplied by the main pressure, especially in comparison to the intermediate pressure higher, force.
Das Zweistellungsventil, das die Funktion des Bewegungsventils zur Steuerung eines der Fluidikzylinder übernimmt, lässt sich sowohl durch ein Zweistellungsventil als auch durch ein Dreistellungsventil oder sogar ein Vierstellungsventil oder ein Ventil mit mehr als vier Stellungen realisieren. Bei einem Ventil mit mehr als zwei Stellungen, das die Aufgabe des Bewegungsventils übernimmt, kann eine Stellung eine Sperrstellung sein. Zusätzlich zu der einen Stellung, in der der Fluidikzylinder in eine Richtung zu bewegen ist, und zusätzlich zu der zweiten Stellung, in der der Fluidikzylinder in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen ist, hat das Bewegungsventil eine Stellung, bei der nur noch die natürlichen Leckagen, z. B. des Fluidikzylinders und/oder des Bewegungsventils, das Bewegungsverhalten des Fluidikzylinders bewirken bzw. hervorrufen.The two-position valve, which takes over the function of the movement valve to control one of the fluidic cylinders, can be realized both by a two-position valve and by a three-position valve or even a four-position valve or a valve with more than four positions. In a valve with more than two positions, which takes over the task of the movement valve, a position may be a blocking position. In addition to the one position in which the fluidic cylinder is to be moved in one direction and in addition to the second position in which the fluidic cylinder is to be moved in the opposite direction, the movement valve has a position in which only the natural leaks, z. B. the fluidic cylinder and / or the movement valve, cause or cause the movement behavior of the fluidic cylinder.
Der Tippbetrieb lässt sich noch weiter in seiner anzuliegenden Mindestdauer steigern und damit sicherer machen, indem eine Geschwindigkeitsbegrenzung der Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens des Fluidikzylinders vorgesehen ist. Dies lässt sich z. B. durch Drosseln für den Durchfluss von Fluidvolumina zu und von dem Fluidikzylinder realisieren.The jog mode can be increased even further in its minimum duration to be created and thus make safer by speeding the movement speed of the piston of the fluidic cylinder is provided. This can be z. B. by throttling for the flow of fluid volumes to and from the fluidic realize cylinder.
Nimmt der Kolben des Fluidikzylinders eine Endanschlagsposition ein, so kann mit Hilfe der Steuerung von einem Betrieb in den anderen Betrieb automatisch umgeschaltet werden. Eine solche Umschaltung erfolgt somit manipulationsfrei. Die Betätigungsperson kann keinen Einfluss darauf nehmen, dass der eine Betrieb, z. B. der Tippbetrieb, verlassen wird und dass der andere Betrieb, z. B. der Hauptdruckbetrieb, eingenommen wird.If the piston of the fluidic cylinder assumes an end stop position, it can be automatically switched by means of the control from one operation to the other operation. Such a switchover is thus tamper-free. The operator can not influence that the one operation, for. B. the jogging mode, is left and that the other operation, for. B. the main printing operation is taken.
Die Anzahl der in der Steuerung integrierbaren Sicherheitsfunktionen kann noch weiter gesteigert werden, wenn der gesamten Steuerung ein Aktivierungsventil vorgeschaltet ist. Das Aktivierungsventil kann z. B. als elektromagnetisches Fluidikventil realisiert sein, das einen fluidischen Arbeitsdruck auf alle Teile der Steuerung freigibt, wenn sowohl ein ausreichender fluidischer Druck an dem Aktivierungsventil ansteht als auch ein entsprechendes elektrisches Signal, wie ein Potential oder eine elektrische Spannung, an dem Aktivierungsventil angelegt ist. Mit einem solchen Aktivierungsventil kann sichergestellt werden, dass der Fluiddruck in der Steuerung nicht schlagartig abfallen bzw. ansteigen kann, wenn eine fluidische Zufuhrunterbrechung, allgemein Versorgungsstörung, zur Steuerung vorliegen sollte, oder das erforderliche Potential nicht anliegt. Zur Erreichung dieses Ziels kann das Aktivierungsventil die Funktion eines Schottventils übernehmen. Das Aktivierungsventil kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung auf einen vorhandenen Versorgungsdruck ansprechen, der vorhanden sein muss, damit das Ventil in eine Durchschaltstellung gelangt. Andernfalls drückt eine Feder das Aktivierungsventil in eine Sperrstellung. In der Sperrstellung kann keine Fluid aus der Steuerung austreten. Die Sicherungsfunktion wird weiter verstärkt, wenn ein Rückschlagventil auf der Arbeitsseite der Steuerung vorhanden ist. Das Rückschlagsventil auf der Arbeitsseite lässt Fluid in die Steuerung eintreten. Das Rückschlagsventil verhindert das Ausströmen des in der Steuerung vorhandenen Fluids über das Aktivierungsventil oder über die Fluiddruckquelle.The number of safety functions that can be integrated in the controller can be further increased if an activation valve is connected upstream of the entire controller. The activation valve can, for. B. be implemented as an electromagnetic fluidic valve that releases a fluidic working pressure on all parts of the control when both a sufficient fluid pressure is applied to the activation valve as well as a corresponding electrical signal, such as a potential or an electrical voltage is applied to the activation valve. With such an activation valve can be ensured that the fluid pressure in the controller does not abruptly decrease or increase, if a fluidic supply interruption, generally supply fault should be present for control, or the required potential is not applied. To achieve this goal, the activation valve can take over the function of a bulkhead valve. In an advantageous embodiment, the activation valve can respond to an existing supply pressure, which must be present in order for the valve to reach a switch-over position. Otherwise, a spring pushes the activation valve in a blocking position. In the blocking position, no fluid can escape from the controller. The safety function will be further enhanced if there is a check valve on the working side of the controller. The non-return valve on the working side allows fluid to enter the controller. The check valve prevents leakage of the fluid present in the control via the activation valve or via the fluid pressure source.
Das Aktivierungsventil kann den Zugang zu einer zentralen Druckverteilleitung bilden, von der sämtliche Drücke in der Steuereinheit bezogen werden. Damit bietet die Druckverteilleitung das höchste Druckniveau in der Steuereinheit, der auch als Quellendruck bezeichnet werden kann. Bei Stromausfall, insbesondere an der Prüfmaschine, oder bei Druckausfall der Druckquelle wird das Aktivierungsventil der stromfrei arbeitenden Steuereinheit abgesperrt, sodass keine ungewollte oder unvorhersehbare Bewegung des Fluidikzylinders, der z. B. eine Prüfprobe durch einen Spanndruck hält, erfolgen kann. Der in der Steuereinheit vorgehaltene Druck reicht aus, um eine einmalige Not-Öffnungsfunktion des Fluidikzylinders auszuführen. Durch die Verhinderung einer unkontrollierten Freisetzung einer Prüfenergie, die auf eine Prüfprobe einwirken kann, insbesondere durch plötzliches Öffnen einer Prüfaufnahme, wird somit die Betriebssicherheit erhöht. Aufgrund von vergleichsweise niedrigen Bewegungsdrücke wird zusätzlich eine Verletzungsgefahr z. B. durch Quetschungen stark vermindert. Die Bewegungsgeschwindigkeit aller angeschlossenen Fluidikzylinder bzw. Probenhalter kann z. B. auf eine Reaktionszeit des Bedienungspersonals fix eingestellt werden. Für die Bedienung kann z. B. eine Geschwindigkeit auf dem Verfahrweg von 600 Millimeter / Minute z. B. bei einem pneumatischen Antrieb fest voreingestellt werden, die als eine sichere Bewegungsgeschwindigkeit anerkannt ist. Die Bewegungsgeschwindigkeit von 10 mm/s wird z. B. nach dem Informations- und Arbeitsblatt BIA 330 216 in dem BGIA Handbuch für Sicherheit am Arbeitsplatz des Instituts für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, Erich Schmidt Verlag & Co., Berlin 2007, für das Spannen von Werkstücken empfohlen. Eine erfindungsgemäße fluidische Steuereinheit kann solche vorgeschlagenen Geschwindigkeiten mit weniger als 5 % Abweichung einhalten. Weiterhin ist der Spanndruck für einen sicheren Halt auf einem zweiten Material erhöhbar, um ein Gleiten des Aktuators auf dem Material zu unterdrücken. Ein niedrigerer Spanndruck kann verwendet werden, um Schäden an einem Prüfkörper durch das Einspannen zu vermeiden. Der Übergang zwischen Bewegungsdruck und Spanndruck erfolgt ergonomisch und manipulationssicher, sodass keine zusätzliche Betätigungsperson erforderlich ist und eine versehentliche Betätigung nahezu ausgeschlossen werden kann. Zusätzliche Sicherungsinstrumente wie z. B. Lichtschranken sind (eigentlich) nicht notwendig, können aber zur Steigerung der Betriebssicherheit zusätzlich vorhanden sein. Die Bedienung ist ohne Anleitung und intuitiv ausführbar. Bedienungsfehler sind höchst unwahrscheinlich. Auch die Funktion des Öffnens mit der erfindungsgemäßen Steuerung aus der schwebenden Pendellagerung des Fußschalters heraus ergibt sich intuitiv. Mit dem Fußschalter kann die Steuereinheit schnell und sicher entlüftet werden, z. B. um einen Anschluss an die Prüfmaschine zu trennen.The activation valve can provide access to a central pressure distribution line, from which all pressures in the control unit are obtained. Thus, the pressure distribution line provides the highest pressure level in the control unit, which can also be referred to as source pressure. In case of power failure, especially on the testing machine, or pressure loss of the pressure source, the activation valve of the power-free operating control unit is shut off, so that no unwanted or unpredictable movement of the fluidic cylinder, the z. B. holds a test sample by a clamping pressure can take place. The held in the control unit pressure ranges to perform a one-time emergency opening operation of the fluidic cylinder. By preventing an uncontrolled release of a test energy that can act on a test sample, in particular by suddenly opening a test recording, so the reliability is increased. Due to comparatively low movement pressures in addition a risk of injury z. B. greatly reduced by bruising. The speed of movement of all connected fluidic cylinder or sample holder can, for. B. be set to a reaction time of the operator fixed. For the operation can z. B. a speed on the travel of 600 millimeters / minute z. B. be preset in a pneumatic drive, which is recognized as a safe movement speed. The movement speed of 10 mm / s is z. B. after the information and
Die zuvor dargestellten Kombinationen und Ausführungsbeispiele lassen sich auch in zahlreichen weiteren Verbindungen und Kombinationen betrachten.The previously described combinations and exemplary embodiments can also be considered in numerous other connections and combinations.
Die vorliegende Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Figuren in schematischen Darstellungen genommen wird, die beispielhaft besonders vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten darlegen, ohne die vorliegende Erfindung auf diese einzuschränken, wobei
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die Draufsicht auf eine fluidische Steuerung zeigt,Figur 1 -
Figur 2 die zueinander angeordneten Komponenten einer fluidischen Steuereinheit in der fluidischen Steuerung zeigt, -
Figur 3 die Rückseite einer fluidischen Steuerung zeigt, -
Figur 4 einen Schaltplan für eine erfindungsgemäße fluidische Steuereinheit zeigt, und. -
Figur 5 einen weiteren Schaltplan für eine erfindungsgemäße fluidische Steuereinheit zeigt.
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FIG. 1 the top view of a fluidic control shows -
FIG. 2 shows the mutually arranged components of a fluidic control unit in the fluidic control, -
FIG. 3 the back of a fluidic control shows -
FIG. 4 shows a circuit diagram for a fluidic control unit according to the invention, and. -
FIG. 5 shows a further circuit diagram for a fluidic control unit according to the invention.
In
Zwischen dem ersten Ventil 114 und dem ersten Steueranschluss 182 ist das erste Zwischendruckfreischaltventil 126 eingebaut, sodass die Verbindung, falls erforderlich, schnell unterbrochen werden kann. Das Zwischendruckfreischaltventil 126 wird gegen hohe Drücke aus der Richtung des ersten Steueranschlusses 182, 182' von einem Druckbegrenzungsventil 181 geschützt. Das Zwischendruckfreischaltventil 126 ist über das erste Vorsteuerventil 116 einstellbar, welches dem Zwischendruckfreischaltventil 126 einen zur Sperrung erforderlichen Steuerdruck bzw. Gegendruck zuführt. Wird die Steuereinheit 102 im Tippbetrieb 187 mit dem Fußschalter 151 in der zweiten Position 197 gehalten, so kann sich der Zwischendruck aus dem zweiten Druckregulierventil 121 über die erste Drossel 118 und das geöffnete erste Vorsteuerventil 116 als Steuerdruck zum Verschließen an dem ersten Zwischendruckfreischaltventil 126 und zum Öffnen an dem ersten Hauptdruckfreischaltventil 124 aufbauen. Der Hauptdruck aus dem ersten Druckregulierventil 120 kann bei geöffnetem ersten Hauptdruckfreischaltventil 124 dem ersten Zweistellungswechselventil 112 zugeführt werden, welches durch den anliegenden Druck eine Durchlassstellung für den Hauptdruck zum ersten Steueranschluss 182' einnimmt. Das erste Zweistellungswechselventil 112 kann eine Umgehungsleitung (nicht dargestellt) des ersten Ventils 114 öffnen, sodass eine weitere Betätigung des ersten Fußschalters 151 im Tippbetrieb 187 keinen weiteren Einfluss auf die Druckverhältnisse des ersten Steueranschlusspaares 182, 182' hat.Between the
Um diesen Umgehungszustand bezüglich eines Ventils 114, 115 bzw. den Spannzustand zu verlassen, muss der erste Fußschalter 151 in eine Position, wie die dritte Position 198 des zweiten Fußschalters 152 geneigt werden. In der Position 198 wirkt der zweite Fußschalter 152 nicht über den zweiten Betätigungsschalter 154 auf das zweite Ventil 115, sondern über die zweite Hälfte des zweiten Betätigungsschalters 154' und zwar auf das zweite Sperrventil 123, das somit geöffnet wird. Eine, das zweite Sperrventil 123 schließende, Federkraft muss am zweiten Betätigungsschalter 154' überwunden werden. Die schließende Federkraft trägt dazu bei, den zweiten Fußschalter 152 ohne Einwirkung einer Betätigungsperson in einer Neutralstellung zu halten. Beim Öffnen des Sperrventils 123 wird ein Druck aus dem ersten Druckregulierventil 120 zu dem zweiten Steueranschluss 183 geführt, welcher das Öffnen eines angeschlossenen Fluidikzylinders (nicht dargestellt) bewirken soll. Ein jeweils zwischen dem Sperrventil 123 und der Drossel 119 angeordnetes Druckbegrenzungsventil 181' verhindert die Rückwirkung des Drucks in den Zwischendruckbereich und auf das Ventil 115. Gleichzeitig bewirkt der durch das zweite Sperrventil 123 durchgeschaltete Druck eine Betätigung des Vorsteuerventils 117 entgegen einer Federkraft, welches die Weiterleitung eines Zwischendrucks als Gegendruck unterbricht, sodass federgetrieben das zweite Zwischendruckfreischaltventil 127 eine Durchgangsstellung und das zweite Hauptdruckfreischaltventil 125 eine Hauptdruckunterbrechungsstellung bzgl. des zweiten Zweistellungswechselventils 113 einnimmt. Das Loslassen des zweiten Fußschalters 152 überführt den zweiten Fußschalter in die Neutralstellung, sodass über das zweite Ventil 115 wieder ein Tippbetrieb, wie der Tippbetrieb 187, aufgenommen werden kann. Der Übergang in einen zweiten Zustand eines Hauptdruckbetriebs mit der Erstellung einer Umgehungsleitung zum zweiten Ventil 115 kann nun über die zweite Drossel 119 entsprechend der obigen Beschreibung für die erste Drossel 118 nach Einstellung des Zwischendrucks als Steuerdruck an dem zweiten Zwischendruckfreischaltventil 127 und dem zweiten Hauptdruckfreischaltventil 125 automatisch erfolgen. Die Zwischendruckfreischaltventile 126, 127, die Hauptdruckfreischaltventile 124, 125 und die Vorsteuerventile 116, 117 sind in der kompakten Anordnung der Steuereinheit 102 paarweise aufeinander befestigt, vorzugsweise geschraubt.In order to leave this bypass state with respect to a
Die Rückseite einer Steuerung 201 ist in
Die Steuereinheit 302 von
Der Aktuator 303 umfasst den ersten Fluidikzylinder 304 und den zweiten Fluidikzylinder 310, die jeweils unabhängig voneinander betätigbar sind. Der Aktuator 303 ist vollkommen sensorfrei. Die Steuereinheit 302, bis auf ein Sicherheitsventil, nämlich auf das Aktivierungsventil 379, das in einer Ausführungsform auch entfallen kann, kommt ohne Sensoren und insbesondere ohne Stromversorgung aus. Der erste Zustand 390 ist ein Tippbetrieb für den ersten Fluidikzylinder 304. Ein entsprechender erster Zustand wie der erste Zustand 390 kann auch in der Steuereinheit 302 für den zweiten Fluidikzylinder 310 eingenommen werden. Der erste Fluidikzylinder 304 wirkt auf die erste Prüfaufnahme 332. Der zweite Fluidikzylinder 310 wirkt auf die zweite Prüfaufnahme 333, wobei sich der zweite Fluidikzylinder 310 in der Rückzugslagenposition 366 befindet. Die Prüfaufnahmen können nach einem Aspekt auch als Aktuatorplatten bezeichnet werden. Ein Fluidikzylinder, wie der erste Fluidikzylinder 304, umfasst einen Kolben 305, dem eine erste Seite 308 und eine zweite Seite 309 zugeordnet ist. Die erste Seite 308 des Kolbens 305 begrenzt die erste Kammer 306 und die zweite Seite 309 begrenzt die zweite Kammer 307. Der erste Fluidikzylinder 304 ist durch Zuführung eines Fluiddrucks durch den ersten Anschluss 338 in die erste Kammer 306 oder durch Zuführung eines Fluiddrucks durch den zweiten Anschluss 339 in die zweite Kammer 307, insbesondere wechselweise, betätigbar. Der Kolben 305 ist bezüglich des Fluidikzylinders 304 bewegbar. Für die Beweglichkeit von besonderem Vorteil ist es, wenn das erste Zweistellungswechselventil 312, das über die zweite Verbindung 341 mit der zweiten Kammer 307 verbunden ist, einen Zufluss des Fluids aus dem ersten Ventil 314 in die zweite Kammer 307 ermöglicht. Die Stellung des Kreises bzw. der Kugel im Zweistellungswechselventil 312 in einer Abdichtstellung bezüglich der ersten Zuleitung 342, entspricht der Durchflussverbindung zwischen der zweiten Zuleitung 343 und der zweiten Verbindung 341. Das erste Hauptdruckfreischaltventil 324, in der Ausführung eines Zweistellungsventils, das mit einem Steuerdruck gegen die fünfte Ventilfeder 360 betätigbar ist, bildet über die erste Zuleitung 342, die mit dem Zweistellungswechselventil 312 an die zweite Verbindung 341 anschließbar ist, die Hauptdruckseite 334 für die Betätigung des ersten Fluidikzylinders 304 durch den zweiten Anschluss 339. Im ersten Zustand 390 steht allerdings die Zuleitung 342 druckfrei durch das ersten Hauptdruckfreischaltventil 324 und die Zwischendruckseite 335 ist aktiv. Das erste Ventil 314 in der Gestalt eines Zweistellungsventils kann durch Betätigung im ersten Betätigungsschalter 353 mittels Fluiddruck auf die zweite Kammer 307 einwirken. So gelangt ein Tippbetriebsdruck 380 an den Kolben 305. In der gezeigten Stellung des ersten Ventils 314 wird ein Zwischendruck aus dem zweiten Druckregulierventil 321 in die erste Verbindung 340 zum ersten Anschluss 338 in die erste Kammer 306 durchgeleitet. Durch Verschiebung des Kolbens 305 wird Fluid aus der zweiten Kammer 307 nacheinander durch den zweiten Anschluss 339, die zweite Verbindung 341, das erste Zweistellungswechselventil 312, die zweite Zuleitung 343, das erste Ventil 314 in die zweite Ausflussleitung 349 und über einen angeschlossenen zweiten Schalldämpfer 347 in ein Umgebungsreservoir abgeleitet. In einem weiteren Zustand bleibt der Druck in der zweiten Kammer 307 konstant, während eine Druckerhöhung in der ersten Kammer 306 den Kolben 305 in Richtung der zweiten Kammer 307 bewegt. Die Stellung des ersten Ventils 314 entspricht dabei einer Neutralstellung, die von der ersten Ventilfeder 356 gehalten wird. In der ersten Verbindung 340 zwischen dem ersten Ventil 314 und dem ersten Anschluss 338 sind sequentiell noch das erste Zwischendruckfreischaltventil 326, die Drossel 331 und der einstellbare Druckbegrenzer 381 angeordnet. Der Druckbegrenzer 381 ist auf den Druck des zweiten Regulierventils anpassbar. Die Durchflussgeschwindigkeit durch die Drossel 331 ist einstellbar, in einer alternativen Ausführung kann sie auch permanent fixierbar sein. Wenn das erste Ventil 314 als Bewegungsventil 328 arbeitet, ist mit der Drossel 331 eine Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 305 einstellbar. Damit lässt sich die Bedienbarkeit der Steuereinheit 302 noch komfortabler gestalten. Der Druckbegrenzer 381 gewährt zusätzliche Sicherheit zum Schutz der Steuereinheit 302 vor Überdrücken und zum Schutz des Fluidikzylinders 304 vor einer möglichen fehlerhaften Einstellung des zweiten Druckregulierventils 321. Der Bereich der Steuereinheit 302, mit dem eine Durchleitungsverbindung zwischen dem zweiten Druckregulierventil 321 und einem Anschluss 338, 339 erstellbar ist, wird auch als Zwischendruckbereich, der dem Druck auf der Zwischendruckseite 335 entspricht, bezeichnet. Mit dem ersten Betätigungsschalter 353 kann, durch Betätigung des ersten Ventils 314, eine Bewegungsrichtung des ersten Kolbens 305 umgekehrt werden. Dazu wird in einer zweiten Stellung des Ventils 314 Fluid aus der ersten Kammer 308 durch die erste Verbindung 340, die erste Ausflussleitung 348 und den ersten Schalldämpfer 346 in ein Reservoir (nicht dargestellt) abgeleitet. Gleichzeitig wird Fluid, das unter einem Zwischendruck steht, aus dem zweiten Druckregulierventil 321 über die zweite Zuleitung 343 in die zweite Kammer 307 eingebracht, sodass sich das Volumen der zweiten Kammer 307 vergrößert, das Volumen der ersten Kammer 306 entsprechend verkleinert und der erste Kolben 305 sich in Richtung der ersten Prüfaufnahme 332 bewegt, was als Vorwärtsrichtung bezeichnet werden kann.The
Wenn die Vergrößerung des Volumens der zweiten Kammer 307 abgeschlossen ist, kommt der Zufluss von Fluid in die zweite Kammer 307 zum Stillstand und im gesamten Zwischendruckbereich auf der Zwischendruckseite 335 stellt sich ein Maximaldruck ein. Dieser Zwischendruck wird auf Grund der ersten Drossel 318 verzögert als Steuerdruck bzw. Gegendruck an dem ersten Zwischendruckfreischaltventil 326 und dem ersten Hauptdruckfreischaltventil 324 angelegt. Dieser Bereich der Steuereinheit 302 wird auch als Gegendruckseite 336 bezeichnet. Wenn der Gegendruck die Haltekraft der fünften Ventilfeder 360 sowie die Haltekraft der neunten Ventilfeder 364 übersteigt, geht die Steuereinheit 302 automatisch in einen Hauptdruckbetrieb über. Hierbei wird die Hauptdruckseite 334 aktiviert, indem das erste Hauptdruckfreischaltventil 324 aus der Sperrstellung 369 in die Durchschaltstellung 370 übergeht, und der anliegende Hauptdruck aus der Hauptdruckleitung 345 durch die erste Zuleitung 342 das erste Zweistellungswechselventil 312 auf Durchlass in die Verbindung 341 zur zweiten Kammer 307 schaltet. Dabei wird die zweite Zuleitung 343 verschlossen. Der Gegendruck betätigt auch das erste Zwischendruckfreischaltventil 326 gegen die neunte Ventilfeder 364 und schaltet aus der Durchschaltstellung 370' in die Sperrstellung 369' des Zweistellungsventils, dem Zwischendruckfreischaltventil 326, um. In dieser Stellung kann das erste Bewegungsventil 328 keine Bewegung des ersten Fluidikzylinders 304 mehr bewirken. Ein hier beschriebener erster Hauptdruckbetriebszustand kann nur durch einen weiteren Hauptdruckbetriebszustand unterbrochen bzw. beendet werden, wofür eine Betätigung des ersten Betätigungsschalters 353' an dem ersten Sperrventil 322 erforderlich wäre. Das erste Sperrventil 322 wird durch die dritte Ventilfeder 358 in einer Sperrstellung gehalten, die jedoch durch Kompression der dritten Ventilfeder 358 in die zweite, durchgängige Stellung des Sperrventils 322 des Typs Zweistellungssperrventil übergehen kann. Dabei wird ein Arbeitsdruck bzw. ein Quellendruck 372 in die Hauptdruckleitung 345' durchgeschaltet, welcher durch den ersten Anschluss 338 in der ersten Kammer 306 anliegt und auf die erste Seite 308 des Kolbens 305 wirkt. Gleichzeitig erfolgt eine Rückkopplung 350 des Arbeitsdrucks als Steuerdruck bzw. Gegendruck auf das erste Vorsteuerventil 316 entgegen der siebten Ventilfeder 362. Das Vorsteuerventil 316 ist ein Zweistellungsventil, das von einer federbetätigten Durchschaltstellung für den Zwischendruck aus dem zweiten Druckregulierventil 321 in eine gegendruckbetätigte Sperrstellung für den Zwischendruck übergeht und in der Sperrstellung die Gegendruckseite 336 der Steuereinheit 302 druckfrei stellt, sodass das erste Zwischendruckfreischaltventil 326 durch die neunte Ventilfeder 364 und das erste Hauptdruckfreischaltventil 324 durch die fünfte Ventilfeder 360 federbetätigt die Stellung des ersten Zustands 390 einnehmen. Im ersten Zustand 390 ist die Verzweigung 337 Teil einer Rückkopplung 350' des Zwischendrucks aus dem Druckregulierventil 321 auf die Gegendruckseite 336 zur automatischen Steuerung des Zwischendruckfreischaltventils 326 und des Hauptdruckfreischaltventil 324, wobei die Rückkopplung über die einstellbare Drossel 318 zeitverzögert erfolgt.When the increase in the volume of the
In entsprechender Weise wie der erste Fluidikzylinder 304 kann auch der zweite Fluidikzylinder 310 mit dem zweiten Bewegungsventil 329 bewegt werden, wobei die Stellgeschwindigkeit durch die Drossel 331' und/oder die Zeit für den automatischen Übergang in den Hauptdruckbetrieb mit der zweiten Drossel 319 einstellbar ist. Die erste Stellung 367 des zweiten Ventils 315 kann entgegen der zweiten Ventilfeder 357 in die Arbeitsstellung 368 des zweiten Ventils 315 überführt werden, sodass der zweite Fluidikzylinder 310 aus der Rückzugslagenposition 366 herausbewegt wird. Zur Ansteuerung des zweiten Fluidikzylinders 310 kann entsprechend zum ersten Fluidikzylinder 304 das zweite Zweistellungswechselventil 313 automatisch mittels Gegendruck auf die sechste Ventilfeder 361 des zweiten Hauptdruckfreischaltventils 325 und mittels Gegendrucks auf die zehnte Ventilfeder 365 des zweiten Zwischendruckfreischaltventils 327 betätigt werden. Über eine Gegendruckbetätigung gegen die achte Ventilfeder 363 des zweiten Vorsteuerventils 317, das von einer Betätigungsperson des zweiten Sperrventils 323 entgegen der vierten Ventilfeder 359 geschaltet werden kann, geht ein erster Hauptdruckbetrieb in einen zweiten Hauptdruckbetrieb über. Der Übergang aus dem zweiten Hauptdruckbetrieb in den ersten Hauptdruckbetrieb ist allerdings nur automatisch aus einem vollendeten Zwischendruckbetrieb möglich, in dem die Arbeitsstellung 368 über ein festgelegtes Zeitintervall gehalten bleibt.In a manner corresponding to the
Die Steuereinheit 402 in
Der Hauptdruck 495 ist mit dem ersten Sperrventil 422 zu dem ersten Fluidikzylinder 404 durchgängig schaltbar. Über die Rückkopplung 450 kann der Hauptdruck 495 auf das erste Vorsteuerventil 416 einwirken und so die Rückkopplungsfreischaltung 494 bestimmen. In der Rückkopplungsfreischaltung 494 erfolgt weiterhin die Rückkopplungsfreischaltung 494" des ersten Hauptdruckfreischaltventils 424 und insbesondere die Beendigung der Rückkopplungsfreischaltung 494' des ersten Zwischendruckfreischaltventils 426. Ist das als erstes Vorsteuerventil 416 verwendete Zweistellungsventil entsprechend
Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausgestaltungsmöglichkeiten lassen sich auch untereinander in beliebiger Form verbinden. Alle an einem Fluidikzylinder beschriebenen Betätigungen und Bewegungen können insbesondere auch an einem zweiten Fluidikzylinder mit jeweils dazu vorgesehenen Komponenten ausgeführt werden. Komponenten zur Bewegung eines Fluidikzylinders können mit weiteren fluidischen Komponenten kombiniert werden, um den Bewegungsablauf eines Fluidischen Zylinders zwischen einer Rückzugslagenposition und einer Spannlagenposition automatisch z. B. mit einem Zwischenschritt erfolgen zu lassen, Eine Fluidische Steuerung kann zum Steuern einer Mehrzahl von Fluidikzylindern, z. B. durch Vervielfältigung von Fluidischen Schaltkreisen, ausgebildet werden.The design options shown in the individual figures can also be interconnected in any form. All operations and movements described on a fluidic cylinder can in particular also be carried out on a second fluidic cylinder with components provided for this purpose. Components for moving a fluidic cylinder can be combined with other fluidic components to automatically control the movement of a fluidic cylinder between a retracted position and a clamping position, for. B. with an intermediate step, a fluidic control can be used to control a plurality of fluidic cylinders, for. B. by duplication of fluidic circuits are formed.
Die Steuerung ist weiterhin vielseitig einsetzbar, weil ohne zusätzliche Sensorik die Anschlagsposition einer durch Fluidikzylinder betätigten Spannbacke an einem ersten Probenkörper und an einem im Vergleich dazu dickeren zweiten Probenkörpers variabel bei einem Probenwechsel einnehmbar ist. Die Verwendung bewährter mechanischer Bauteile ermöglicht die Integration der Steuerung in viele verschiedene Meßaufbauten und einen fehlerresistenten Betrieb selbst unter Betriebsbedingungen, die besondere Ansprüche an die Zuverlässigkeit von Material und Technik stellen.The control is also versatile, because without additional sensors, the stop position of a cylinder actuated by fluidic clamping jaw on a first sample body and on a comparatively thicker second sample body is variable in a sample change ingestible. The use of proven mechanical components allows the integration of the controller in many different Meßaufbauten and a fault-resistant operation even under operating conditions that place special demands on the reliability of material and technology.
Claims (14)
mit der wenigstens ein Fluidikzylinder (304, 404, 310, 410) verfahrbar ist, vorzugsweise zwei Fluidikzylinder, ein erster Fluidikzylinder (304, 404) und ein zweiter Fluidikzylinder (310, 410), unabhängig voneinander verfahrbar sind,
wobei die Steuereinheit (102, 302, 402) in einem Zustand (390) jeweils einen Tippbetrieb (187) pro Fluidikzylinder (304, 404, 310, 410) anbietet und
in einem zweiten Zustand einen Hauptdruckbetrieb (286) für den wenigstens einen Fluidikzylinder (304, 404, 310, 410) anbietet,
wobei ein Wechsel des Zustands der Steuereinheit (102, 302, 402) selbsttätig von einem Tippbetrieb (187) in einen der Hauptdruckbetriebe (286) erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erstes, wenigstens zwei Stellungen umfassendes Ventil (114, 214, 314, 414 115, 315, 415) mit einem Anschluss (338, 339) fluidisch auf eine Seite (308, 309) eines Kolbens (305) des wenigstens einen Fluidikzylinders (304, 404, 310, 410) und
mit einem anderen Anschluss (338, 339) fluidisch über eine Verbindung (340, 341) auf eine zweite Seite (308, 309) des Kolbens (305) des Fluidikzylinders geführt (304, 404, 310, 410) ist,
wobei in der Verbindung (340, 341) zwischen erstem Ventil (114, 214, 314, 414 115, 315, 415) und Fluidikzylinder (304, 404, 310, 410) ein Zweistellungswechselventil (112, 312, 412 113, 313, 413) angeordnet ist und
in einer Zuleitung (342) zu dem Zweistellungswechselventil (112, 312, 412 113, 313, 413) ein fluidisch zu betätigendes Hauptdruckfreischaltventil (124, 324, 424, 125, 325) angeordnet ist,
dessen Betätigung vorzugsweise von einem Vorsteuerventil (116, 316, 416, 117, 317) ausübbar ist.Fluidic control unit (102, 302, 402), in particular fluidic foot control unit, preferably for material testing machines,
with which at least one fluidic cylinder (304, 404, 310, 410) is movable, preferably two fluidic cylinders, a first fluidic cylinder (304, 404) and a second fluidic cylinder (310, 410), are movable independently of each other,
wherein the control unit (102, 302, 402) in a state (390) each offers a jogging operation (187) per fluidic cylinder (304, 404, 310, 410) and
in a second state, offering a main pressure operation (286) for the at least one fluidic cylinder (304, 404, 310, 410),
wherein a change of the state of the control unit (102, 302, 402) takes place automatically from a jogging operation (187) into one of the main printing operations (286),
characterized in that
a first, at least two positions comprehensive valve (114, 214, 314, 414 115, 315, 415) with a connection (338, 339) fluidly on one side (308, 309) of a piston (305) of the at least one fluidic cylinder (304 , 404, 310, 410) and
with another connection (338, 339) fluidly via a connection (340, 341) on a second side (308, 309) of the piston (305) of the fluidic cylinder out (304, 404, 310, 410),
wherein in the connection (340, 341) between the first valve (114, 214, 314, 414 115, 315, 415) and fluidic cylinders (304, 404, 310, 410) a two-position changeover valve (112, 312, 412 113, 313, 413 ) is arranged and
in a supply line (342) to the two-position change-over valve (112, 312, 412 113, 313, 413) a fluid-operated main pressure relief valve (124, 324, 424, 125, 325) is arranged,
whose actuation is preferably exercisable by a pilot control valve (116, 316, 416, 117, 317).
in wenigstens einer Verbindung (340, 341, 342) zu dem Fluidikzylinder (304, 404, 310, 410) ein weiteres Zweistellungsventil (124, 324, 424, 125, 325, 126, 326, 426, 127, 327) angeordnet ist, das ein fluidisch gegengespanntes, insbesondere federvorgespanntes Zweistellungsventil (124, 324, 424, 125, 325, 126, 326, 426, 127, 327) ist,
das vorzugsweise eine Sperrstellung (369, 369') und eine Durchschaltstellung (370, 370') in Abhängigkeit einer fluidischen Gegenspannung hat.Fluidic control unit (102, 302, 402) according to claim 1, characterized in that
in at least one connection (340, 341, 342) to the fluidic cylinder (304, 404, 310, 410) a further two-position valve (124, 324, 424, 125, 325, 126, 326, 426, 127, 327) is arranged, which is a fluidically counterbalanced, in particular spring-biased, two-position valve (124, 324, 424, 125, 325, 126, 326, 426, 127, 327),
preferably a blocking position (369, 369 ') and a switching position (370, 370') in response to a fluidic counter-tension has.
das Zweistellungswechselventil (112, 312, 412 113, 313, 413) ein Kugelsitzventil in der Form eines Rückschlagventils (330) ist, das eine Verbindung von einer Hauptdruckseite (334) oder von einer Zwischendruckseite (335) in eine Kammer (306, 307) des Fluidikzylinders (304, 404, 310, 410) in Abhängigkeit der Druckverhältnisse zwischen Hauptdruckseite (334) und Zwischendruckseite (335) an dem Zweistellungswechselventil (112, 312, 412 113, 313, 413) freischaltet.Fluidic control unit (102, 302, 402) according to one of the preceding claims, characterized in that
the two position shuttle valve (112, 312, 412 113, 313, 413) is a ball seat valve in the form of a check valve (330) communicating from a main pressure side (334) or an intermediate pressure side (335) into a chamber (306, 307) the fluidic cylinder (304, 404, 310, 410) in response to the pressure ratios between the main pressure side (334) and intermediate pressure side (335) on the two-position changeover valve (112, 312, 412 113, 313, 413) unlocked.
ein drittes Zweistellungsventil, das ein federvorgespanntes Zweistellungsventil ist, als das Vorsteuerventil (116, 316, 416, 117, 317) für nachgeschaltete, insbesondere gleichartige, Zweistellungsventile (124, 324, 424, 125, 325, 126, 326, 426, 127, 327) auf wenigstens eine fluidische Gegendruckseite (336) geführt ist.Fluidic control unit (102, 302, 402) according to one of the preceding claims, characterized in that
a third two-position valve, which is a spring-biased two-position valve, as the pilot valve (116, 316, 416, 117, 317) for downstream, in particular similar, two-position valves (124, 324, 424, 125, 325, 126, 326, 426, 127, 327) is guided on at least one fluidic counter-pressure side (336).
eine, insbesondere einstellbare, Drossel (118, 318, 418, 119, 319) auf einer Druckseite des Vorsteuerventils (116, 316, 416, 117, 317) als Verzögerungsglied Einfluss auf eine Druckanpassung nach dem Vorsteuerventil (116, 316, 416, 117, 317) hat.Fluidic control unit (102, 302, 402) according to claim 4, characterized in that
a, in particular adjustable, throttle (118, 318, 418, 119, 319) on a pressure side of the pilot valve (116, 316, 416, 117, 317) as a delay element influence on a pressure adjustment after the pilot valve (116, 316, 416, 117 , 317).
das erste Ventil (114, 214, 314, 414 115, 315, 415) in einer ersten Stellung, der Ruhestellung (367), einen Zwischendruck (488, 488') über Ventilglieder auf eine Rückzugslagenposition (366) des Fluidikzylinders (304, 404, 310, 410) führt und vorzugsweise das erste Ventil (114, 214, 314, 414 115, 315, 415) in einer zweiten Stellung, der Arbeitsstellung (368), den Zwischendruck (488) an das Zweistellungswechselventil (112, 312, 412 113, 313, 413) weiterleitet.Fluidic control unit (102, 302, 402) according to one of the preceding claims, characterized in that
the first valve (114, 214, 314, 414, 115, 315, 415) in a first position, the rest position (367), an intermediate pressure (488, 488 ') via valve members to a retracted position (366) of the fluidic cylinder (304, 404 , 310, 410), and preferably the first valve (114, 214, 314, 414 115, 315, 415) in a second position, the working position (368), the intermediate pressure (488) to the two position changeover valve (112, 312, 412 113, 313, 413).
eine fluidische Rückkopplung (350) zu einer fluidischen Gegendruckseite (336) des Vorsteuerventils (116, 316, 416, 117, 317) geleitet ist.Fluidic control unit (102, 302, 402) according to one of the preceding claims, characterized in that
a fluidic feedback (350) to a fluidic back pressure side (336) of the Pilot valve (116, 316, 416, 117, 317) is passed.
ein mechanisch zu betätigendes Sperrventil (122, 322, 422, 123, 323, 423), insbesondere federvorgespannt, in Abhängigkeit von seiner Betätigung eine Verbindung (345') von einer Druckverteilleitung (344) in die Rückkopplung (350) freigibt.Fluidic control unit (102, 302, 402) according to claim 7, characterized in that
a mechanically operated check valve (122, 322, 422, 123, 323, 423), in particular spring-biased, releasing a connection (345 ') from a pressure distribution line (344) into the feedback (350) in response to its actuation.
ein mechanischer Betätigungsschalter (153, 153', 353, 353', 154, 154'), insbesondere kippbeweglich, zu mindestens zwei Positionen, an zwei der Ventile (114, 214, 314, 414, 122, 322, 422, 115, 315, 415, 123, 323, 423) der Steuereinheit (102, 302, 402), insbesondere an einem der Ventile (114, 314, 414, 115, 315, 415) mit mindestens zwei Stellungen und an dem Sperrventil (122, 322, 422, 123, 323, 423), in wechselweiser Betätigung gegen eine Federvorspannung angreift,
wobei vorzugsweise eine Neutralstellung (96, 296, 496) des Betätigungsschalters (153, 153', 353, 353', 154, 154') gegeben ist, in der keines der beiden Ventile (114, 214, 314, 414, 122, 322, 422, 115, 315, 415, 123, 323, 423), weder das Ventil (114, 214, 314, 414, 115, 315, 415) mit mindestens zwei Stellungen noch das Sperrventil (122, 322, 422, 123, 323, 423), in einer mechanischen Betätigungsstellung (471) sind.Fluidic control unit (102, 302, 402) according to one of the preceding claims, characterized in that
a mechanical actuation switch (153, 153 ', 353, 353', 154, 154 '), in particular tiltable, to at least two positions, on two of the valves (114, 214, 314, 414, 122, 322, 422, 115, 315 , 415, 123, 323, 423) of the control unit (102, 302, 402), in particular on one of the valves (114, 314, 414, 115, 315, 415) with at least two positions and on the check valve (122, 322, 422, 123, 323, 423), acting in mutual operation against a spring bias,
wherein preferably a neutral position (96, 296, 496) of the actuating switch (153, 153 ', 353, 353', 154, 154 ') is given, in which neither of the two valves (114, 214, 314, 414, 122, 322 , 422, 115, 315, 415, 123, 323, 423), neither the valve (114, 214, 314, 414, 115, 315, 415) with at least two positions nor the check valve (122, 322, 422, 123, 323, 423), in a mechanical operating position (471).
ein erstes Ventil (114, 214, 314, 414 115, 315, 415) als erstes Bewegungsventil (328) und ein zweites Ventil (114, 214, 314, 414 115, 315, 415) als zweites Bewegungsventil (329),
ein erstes Zweistellungswechselventil (112, 312, 412, 113, 313, 413) und ein zweites Zweistellungswechselventil (112, 312, 412, 113, 313, 413),
ein erstes Vorsteuerventil (116, 316, 416, 117, 317), insbesondere in der Ausgestaltung als drittes Zweistellungsventil, und ein zweites Vorsteuerventil (116, 316, 416, 117, 317), insbesondere in der Ausgestaltung als viertes Zweistellungsventil,
ein erstes Sperrventil (122, 322, 422, 123, 323, 423) und ein zweites Sperrventil (122, 322, 422, 123, 323, 423),
ein erstes Zwischendruckfreischaltventil (126, 326, 426, 127, 327), insbesondere fluidisch gegengespannt, und ein zweites Zwischendruckfreischaltventil (126, 326, 426, 127, 327), insbesondere fluidisch gegengespannt, und
ein erstes Hauptdruckfreischaltventil (124, 324, 424, 125, 325), insbesondere fluidisch gegengespannt, und ein zweites Hauptdruckfreischaltventil (124, 324, 424, 125, 325), insbesondere fluidisch gegengespannt, vorhanden sind, wobei vorzugsweise jeweils ein erstes Ventil jeden Typs und ein erster Fluidikzylinder (304, 404, 310, 410) einer ersten Prüfaufnahme (332, 333) und jeweils ein zweites Ventil jeden Typs und ein zweiter Fluidikzylinder (304, 404, 310, 410) einer zweiten Prüfaufnahme (332, 333) zugeordnet sind.Fluidic control unit (102, 302, 402) according to one of the preceding claims, characterized in that
a first valve (114, 214, 314, 414, 115, 315, 415) as a first moving valve (328) and a second valve (114, 214, 314, 414, 115, 315, 415) as a second moving valve (329),
a first two position shuttle valve (112, 312, 412, 113, 313, 413) and a second two position shuttle valve (112, 312, 412, 113, 313, 413),
a first pilot valve (116, 316, 416, 117, 317), in particular in the embodiment as a third two-position valve, and a second pilot valve (116, 316, 416, 117, 317), in particular in the configuration as a fourth two-position valve,
a first check valve (122, 322, 422, 123, 323, 423) and a second check valve (122, 322, 422, 123, 323, 423),
a first intermediate pressure free-valve (126, 326, 426, 127, 327), in particular fluidically opposed, and a second intermediate pressure free-valve (126, 326, 426, 127, 327), in particular fluidically counterbalanced, and
a first Hauptdruckfreischaltventil (124, 324, 424, 125, 325), in particular fluidly biased, and a second Hauptdruckverischaltventil (124, 324, 424, 125, 325), in particular fluidly biased, are present, preferably in each case a first valve of each type and a first fluidic cylinder (304, 404, 310, 410) of a first test receptacle (332, 333) and a second valve of each type and a second fluidic cylinder (304, 404, 310, 410) associated with a second test receptacle (332, 333) are.
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinheit (102, 302, 402) mit wenigstens einem Fußschalter (51, 151, 251, 52, 152, 252), wie einem durch Muskelkraft betätigbaren Tippschalter, insbesondere zur Steuerung (1, 101, 201) von wenigstens einem Aktuator (303, 403), wie ein Linearzylinder, z. B. eines Probenhalters, der den Fluidikzylinder (310, 410) umfasst, ausgestattet ist,
wobei der Fußschalter (51, 151, 251, 52, 152, 252) mindestens drei Positionen (96, 296, 496, 97, 197, 198, 298) aufweist, von denen wenigstens zwei mit einer Betätigungsstellung mindestens eines der Ventile (114, 214, 314, 414, 122, 322, 422, 115, 315, 415, 123, 323, 423) wirksam verbunden sind, und
von denen eine erste Position eine Neutralstellung (96, 296, 496) ist, in der insbesondere bei Erreichen eines Druckniveaus ein Spanndruck (489) des Aktuators (303, 403) beihaltbar ist,
wobei in einer zweiten Position (97, 197) des Fußschalters (51, 151, 251, 52, 152, 252) eine Federkraft von dem zu betätigenden Ventil (114, 314, 414, 122, 322, 422, 115, 315, 415, 123, 323, 423), das einen Stelldruck, der vorzugsweise geringer ist als ein Spanndruck (498), an den Aktuator (303, 403) weiterleitet, kompensiert ist,
und wobei vorzugsweise in der dritten Position (198, 298) des Fußschalters (51, 151, 251, 52, 152, 252), die der Kraft einer Rückstellfeder (284, 284') entgegen steht, ein Entlastungsventil (122, 322, 422, 123, 323, 423; 114, 314, 414, 115, 315, 415) wie das Sperrventil (122, 322, 422, 123, 323, 423) zur Verringerung eines Schließdrucks (488) und/oder des Spanndrucks (489) betätigbar ist.A fluidic control unit (102, 302, 402) according to any one of claims 1 to 10,
characterized in that
the control unit (102, 302, 402) having at least one footswitch (51, 151, 251, 52, 152, 252), such as a touch-switch operated by muscle power, in particular for controlling (1, 101, 201) at least one actuator (303 , 403), such as a linear cylinder, z. B. a sample holder, which comprises the fluidic cylinder (310, 410) is equipped,
wherein the foot switch (51, 151, 251, 52, 152, 252) has at least three positions (96, 296, 496, 97, 197, 198, 298), at least two of which with an actuating position of at least one of the valves (114, 214, 314, 414, 122, 322, 422, 115, 315, 415, 123, 323, 423), and
of which a first position is a neutral position (96, 296, 496) in which, in particular when a pressure level is reached, a clamping pressure (489) of the actuator (303, 403) is maintainable,
wherein in a second position (97, 197) of the footswitch (51, 151, 251, 52, 152, 252) a spring force from the valve (114, 314, 414, 122, 322, 422, 115, 315, 415 , 123, 323, 423), which compensates a setting pressure, which is preferably lower than a clamping pressure (498), to the actuator (303, 403), is compensated,
and preferably in the third position (198, 298) of the footswitch (51, 151, 251, 52, 152, 252), which opposes the force of a return spring (284, 284 '), a relief valve (122, 322, 422 , 123, 323, 423, 114, 314, 414, 115, 315, 415) such as the check valve (122, 322, 422, 123, 323, 423) for reducing a closing pressure (488) and / or the clamping pressure (489) is operable.
in einem Übergangsbereich zwischen der zweiten Position (97, 197) und der dritten Position (198, 298), insbesondere zwischen der zweiten Position (97, 197) und der Neutralstellung (96, 296, 496), des Fußschalters (51, 151, 251, 52, 152, 252) mit dem Ventil (114, 214, 314, 414, 115, 315, 415) ein Fluidvolumen in einer Fluidkammer (304, 404, 310, 410, 306, 307) des Aktuators (303, 403) kontinuierlich einstellbar ist, das proportional zu einer Stellung einer mittels Fluiddruck beweglichen Aktuatorkomponente (304, 404, 310, 410, 305, 308, 309) ist.Fluidic control unit (102, 302, 402) according to claim 11, characterized in that
in a transition region between the second position (97, 197) and the third position (198, 298), in particular between the second position (97, 197) and the neutral position (96, 296, 496), of the foot switch (51, 151, 251, 52, 152, 252) with the Valve (114, 214, 314, 414, 115, 315, 415) is a fluid volume in a fluid chamber (304, 404, 310, 410, 306, 307) of the actuator (303, 403) is continuously adjustable, which is proportional to a position a fluid pressure movable actuator component (304, 404, 310, 410, 305, 308, 309).
eine erste Kammer (304, 404, 310, 410, 306, 307) des Aktuators (303, 403) in der Neutralstellung des Fußschalters (51, 151, 251, 52, 152, 252) den Zwischendruck (488, 488') aufweist, dem eine Kraftrichtung auf mindestens eine beweglich gelagerte Aktuatorplatte (332, 333) entspricht, die der Richtung des Spanndrucks (489), der in einer zweiten Kammer (304, 404, 310, 410, 306, 307) des Aktuators (303, 403) auf die Aktuatorplatte (332, 333) anlegbar ist, entgegensteht.A fluidic control unit (102, 302, 402) according to claim 11 or claim 12, characterized in that
a first chamber (304, 404, 310, 410, 306, 307) of the actuator (303, 403) in the neutral position of the foot switch (51, 151, 251, 52, 152, 252) the intermediate pressure (488, 488 ') , which corresponds to a direction of force on at least one movably mounted actuator plate (332, 333), which corresponds to the direction of the clamping pressure (489) in a second chamber (304, 404, 310, 410, 306, 307) of the actuator (303, 403 ) on the actuator plate (332, 333) can be applied, is in conflict.
dadurch gekennzeichnet, dass
eine spiegelbildliche Anordnung zweier Schaltzustände, die wechselweise einen Freischaltzustand einnehmen und durch eine Rückkopplung (350, 350') betätigbar sind, in einem Hauptdruckfreischaltventil (124, 324, 424, 125, 325) und in einem Zwischendruckfreischaltventil (126, 326, 426, 127, 327) vorhanden ist,
die durch eine Rückkopplungsfreischaltung (494, 494', 494"),
insbesondere mithilfe eines Vorsteuerventils (116, 316, 416, 117, 317),
einen Übergang von einem Bewegungsdruck (488, 488') in dem Fluidikzylinder (304, 404, 310, 410) auf einen Spanndruck (489) in dem Fluidikzylinder (304, 404, 310, 410) durchführt.Fluidic control method, in particular of test receptacles (332, 333) of a materials testing machine, preferably with a control unit (102, 302, 402) according to one of claims 1 to 13, each with a valve (114, 214, 314, 414 115, 315, 415) with at least two positions (471, 496) controls a fluidic cylinder (304, 404, 310, 410) between two extreme positions in a continuously displaceable manner,
characterized in that
a mirror image arrangement of two switching states, which alternately take an unlocking state and by a feedback (350, 350 ') are actuated in a main pressure relief valve (124, 324, 424, 125, 325) and in an intermediate pressure free valve (126, 326, 426, 127 , 327) is present,
by a feedback enable (494, 494 ', 494 "),
in particular by means of a pilot valve (116, 316, 416, 117, 317),
a transition from a moving pressure (488, 488 ') in the fluidic cylinder (304, 404, 310, 410) to a clamping pressure (489) in the fluidic cylinder (304, 404, 310, 410) is performed.
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