EP3658782B1 - Schwenkeinheit - Google Patents

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EP3658782B1
EP3658782B1 EP18745913.6A EP18745913A EP3658782B1 EP 3658782 B1 EP3658782 B1 EP 3658782B1 EP 18745913 A EP18745913 A EP 18745913A EP 3658782 B1 EP3658782 B1 EP 3658782B1
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EP
European Patent Office
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braking
phase
chamber
actuator
vented
Prior art date
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EP3658782A1 (de
EP3658782C0 (de
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Jonas NAEGELE
Samuel Haerer
Rahel ZUERN
René Korte
Patrick NOLLER
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Schunk SE and Co KG
Original Assignee
Schunk SE and Co KG
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Publication date
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Publication of EP3658782B1 publication Critical patent/EP3658782B1/de
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    • F15B2211/755—Control of acceleration or deceleration of the output member

Definitions

  • the invention relates to a swivel unit for swiveling objects, as used in handling technology.
  • a swivel unit has at least one piston that delimits at least two chambers and an actuator that can be moved in different movement phases depending on the distance traveled by the piston.
  • the actuator can in particular be a swivel plate that can be rotated about an axis.
  • the chambers can be ventilated or vented independently of one another by switching a fluid pressure on and off, with the pushing chamber being ventilated and the braking chamber being vented in an acceleration phase, and with a mechanical damper being provided.
  • a swivel unit having the features of the preamble of claim 1 is known, for example, from DE 103 17 281 B4 known.
  • the present invention is based on the object of providing a swivel unit by means of which different heavy masses can be handled, wherein the braking phase should preferably be as short as possible with sufficient braking effect.
  • the braking phase comprises a fluidic braking phase and a mechanical braking phase, wherein the fluid pressure is switched on and off in the fluidic braking phase in such a way that the pushing chamber is vented and the braking chamber is ventilated, and that after initiating the fluidic braking phase, a mechanical braking phase is carried out in which the actuator is braked by means of a mechanical damper. Braking by means of the mechanical damper takes place over a suitable, in particular predeterminable braking distance that is significantly greater than zero.
  • the design is such that more than half of the entire braking distance relates to the fluidic braking phase and that the mechanical damper preferably only comes into effect at the end of the actuator's movement.
  • Mechanical dampers can be, for example, elastomers, suitable spring units, spring cushions, for example made of basic material or metal, or even hydraulic damper units.
  • the division of the braking phase into the fluidic and the mechanical braking phase has the advantage that braking is carried out fluidically first.
  • a shock-free deceleration of the actuator can be achieved by appropriately venting and ventilating the chambers.
  • a high deceleration performance can be provided, which is preferably also largely or completely shock-free.
  • the invention accepts wear on the mechanical damper during the mechanical braking phase in order to be able to provide a suitable, high deceleration performance. It has been shown that the combination of a fluidic braking phase and a mechanical braking phase is particularly advantageous and leads to short cycle times.
  • the swivel unit has its own control electronics, which are provided inside the housing of the swivel unit and which, during operation, controls the valves, which are also provided in the housing, depending on the path detected by the path sensor. This provides a swivel unit in which all essential components are contained.
  • the fluid pressure is switched on and off in such a way that the mechanical braking phase is followed by a pressure phase in which the pushing chamber is ventilated and the braking chamber is vented.
  • a safe hold of the actuator in the end position can then be ensured.
  • a kickback effect occurs which, when the end position is reached, causes the actuator to move inadvertently from the end position in the opposite direction.
  • the fluid pressure is switched on and off in such a way that the pressure phase is initiated before or when the actuator reaches the end position. Early initiation of the pressure phase can ensure that the actuator, and in particular a mass arranged on the actuator, is prevented from accidentally leaving the end position after it has been reached.
  • the deceleration characteristic of the mechanical damper and/or the stroke of the mechanical damper can be adjusted depending on whether the fluid pressure is switched on and off. Depending on the pressure applied to the respective chamber with compressed air during the braking phase, different forces acting on the mechanical damper can result. The deceleration characteristic of the mechanical damper and/or the stroke of the mechanical damper can then be adjusted depending on these forces, in particular manually or electrically, so that optimal mechanical braking can be achieved.
  • the fluid pressure can be switched on and off in such a way that in the mechanical braking phase either the pushing chamber is vented and the braking chamber is ventilated or the pushing chamber and the braking chamber are vented.
  • braking can not only take place exclusively via the mechanical damper, but also by pressurizing, i.e. ventilating, the braking chamber.
  • a weight sensor that determines the mass of the object to be swiveled, whereby the control electronics also control the valves depending on the weight detected by the weight sensor.
  • the valves can be controlled accordingly depending on the mass being moved, so that the total mass, i.e. the moving mass and the mass of the components of the swivel unit, which must also be delimited, is optimally decelerated.
  • the size of the fluidic braking phase and the mechanical braking phase can then be determined depending on the mass or the total mass, and the respective braking phases can be carried out accordingly.
  • the fluid pressure is switched on and off in such a way that a transition phase is provided between the acceleration phase and the braking phase, in which the pushing chamber is ventilated and the braking chamber is vented, or in which the pushing chamber is vented and the braking chamber is ventilated.
  • the speed of the actuator can be kept constant, or largely constant.
  • the initiation of the respective movement phase can occur in particular depending on the distance traveled by the actuator.
  • a distance traveled is also understood to mean a swivel angle traveled if the actuator is a component that can be swiveled about an axis.
  • valves and in particular controllable solenoid valves, are used to switch the fluid pressure on and off.
  • the swivel unit can have a piston that can be pressurized on both sides and that delimits the two chambers. It is also conceivable that the swivel unit has two pistons, with the pistons then each delimiting at least one pressurized chamber. The two pistons can then be synchronously coupled in motion via suitable components and drive the actuator, which can be designed as a linearly displaceable actuator or as a rotary actuator.
  • the swivel unit also has a travel sensor that can detect the distance traveled by the actuator. If the actuator is a rotary element, the traveled distance refers to the angle of rotation.
  • the deceleration characteristic of the mechanical damper is adjustable, with the control electronics adjusting the deceleration characteristic during operation depending on the control of the valves. This allows the fluidic braking phase and the mechanical braking phase to be optimally coordinated.
  • the control electronics as such can be designed in such a way that they communicate with a higher-level control unit or machine control during operation.
  • the communication can be wired, for example via a bus system.
  • Communication can also be wireless, for example via radio systems.
  • the deceleration characteristic of the mechanical damper is adjustable. It has proven to be particularly advantageous if the deceleration characteristic of the mechanical damper can be adjusted via the internal control electronics. This has the advantage that the damping rate of the damper can also be adjusted and adapted accordingly depending on whether the fluid pressure is switched on or off.
  • the valves can be designed as controllable solenoid valves. 3/2-way solenoid valves have proven to be advantageous here.
  • the solenoid valves are controlled in particular by their own control electronics.
  • a swivel unit 10 for swiveling objects is shown.
  • the swivel unit 10 comprises two pistons 12, each of which defines a pressurizable chamber 14, 16.
  • the two pistons 12 are connected to an actuator 18, which here is designed as a rotary plate for receiving of the object to be pivoted, for example, coupled in motion via rack sections.
  • a weight sensor 19 can also be integrated in the actuator, with which the mass of the object to be pivoted can be determined.
  • the weight sensor 19 can also be arranged below the actuator 18 or at another suitable location.
  • the chambers 14, 16 can each be connected to a compressed air line 24 via their own 3/2-way solenoid valve 20, 22. In the switching position in which the compressed air line 24 pressurizes the respective chamber 14, 16, the chamber 14, 16 is consequently ventilated. In the position in which the respective solenoid valve 20, 22 depressurizes the respective chamber 14, 16, the respective chamber 14, 16 is vented.
  • the swivel unit 10 comprises a control electronics 26, which controls the two solenoid valves 20, 22 independently of one another.
  • the control electronics 26 has a position measurement signal 28, which detects the respective position of the actuator 18 and communicates it to the control electronics 26.
  • a further input variable is a mass signal 29 generated by the weight sensor 19, which communicates the mass detected by the weight sensor 19 to the control electronics 26.
  • a mechanical damper 30 is provided on the side of the piston 12 opposite the pressurizable chambers 14, 16.
  • the The spring characteristic of the mechanical damper 30 can be adjusted via the control electronics 26.
  • the control electronics 26 can be connected to a higher-level control unit 32, for example, via a bus system.
  • the control unit 32 can be provided, for example, to control a handling system, the component of which is the swivel unit 10.
  • the higher-level control unit 32 can in turn be connected to a higher-level machine control 34.
  • the swivel unit 10 can, however, also communicate directly with the higher-level machine control 34.
  • control electronics 26 controls the valves 20, 22 such that the actuator 18 can be moved in different movement phases.
  • the pushing chamber In an acceleration phase of the actuator 18, the pushing chamber, starting from the position in the Figure 1 shown position, the chamber 16 is ventilated and the braking chamber 14 is ventilated, so that the actuator 18 is accelerated in the direction of the arrow 36.
  • the acceleration phase may be followed by a transition phase in which the pushing chamber 16 and the braking chamber 14 are vented.
  • This transition phase is followed by a braking phase in operation, which is in two parts.
  • a fluidic braking phase in which the pushing chamber 16 is vented and the braking chamber 14 is ventilated.
  • the pressure rising in the ventilated chamber 14 causes a deceleration of the pistons 12 and thus the rotational movement of the actuator 18.
  • This fluidic braking phase is followed by a mechanical braking phase in which the respective piston 12 moves against the respective mechanical damper 30.
  • the mechanical damper 30 is thereby compressed and the movement of the pistons and thus of the actuator 18 is delayed until the pistons 12 or the actuator 18 reach their end position. When the end position is reached, or shortly before, a pressing phase takes place.
  • the pushing chamber 16 is ventilated again and the braking chamber 14 is vented so that a defined end position can be maintained.
  • the fluidic burning phase can also overlap with the mechanical braking phase; ie the fluidic braking phase is initiated first.
  • the mechanical braking phase is then initiated during the fluidic braking phase.
  • the fluidic braking phase is terminated and the mechanical braking phase ultimately continues until the actuator 18 has reached the end position.
  • the fluidic braking phase and the mechanical braking phase are advantageously coordinated in such a way that a shock-free deceleration can be ensured.
  • Figure 1 It is provided that the control electronics 26 can adjust the spring characteristic and thus the deceleration rate of the mechanical dampers 30.
  • the swivel unit 10 shown can be used to achieve optimum acceleration and braking of the actuator 18 depending on the path travelled by the actuator and the mass to be pivoted, in particular with changing masses provided on the actuator 18.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schwenkeinheit zum Verschwenken von Gegenständen, wie sie in der Handhabungstechnik Verwendung findet. Eine solche Schwenkeinheit weist wenigstens einen Kolben, der wenigstens zwei Kammern begrenzt sowie ein Stellglied auf, das in Abhängigkeit vom zurückgelegten Weg des Kolbens in unterschiedlichen Bewegungsphasen verfahrbar ist. Das Stellglied kann dabei insbesondere ein um eine Achse verdrehbarer Schwenkteller sein. Die Kammern sind dabei unabhängig voneinander durch Ein- und Ausschalten eines Fluiddruckes belüftbar oder entlüftbar, wobei in einer Beschleunigungsphase die schiebende Kammer belüftet und die bremsende Kammer entlüftet wird, und wobei ein mechanischer Dämpfer vorgesehen ist.
  • Eine Schwenkeinheit, die die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, ist beispielsweise aus der DE 103 17 281 B4 bekannt.
  • Aus der DE 202 11 915 U1 ist eine Schwenkeinheit ohne mechanische Dämpfer bekannt.
  • Aus der EP 1 396 642 A1 ist ein Aktuator bekannt, bei dem in einer Bremsphase die bremsende Kammer geschlossen wird, bis der Kolben zum Stillstand kommt. Ein Schließen der Kammer hat den Vorteil, dass eine ausreichende Dämpfung bereitgestellt werden kann; allerdings ist bei sich ändernden, am Stellglied vorgesehenen Massen das Bremsverhalten nicht linear.
  • Aus der DE 44 10 103 C1 ist ein fluidischer Antrieb mit einer Schaltventile ansteuernden Steuerung bekannt, mit dem ein Antriebskraftelement gebremst gegen eine Endlage gefahren werden kann, wobei die Bremsphase in unterschiedliche Zeitintervalle aufgeteilt wird.
  • Aus der EP 0 654 608 B1 ist ein Verfahren zum Abbremsen der Bewegung eines Kolbens in einem Druckmittelzylinder bekannt, bei dem kurz vor Erreichen des Endes der Bewilligung des Kolbens unter Druck stehendes Fluid in die entsprechende Kammer eingebracht wird.
  • Aus der EP 1 882 102 B1 ist ein fluidisch betätigter Antrieb bekannt, bei dem durch geschickte Ansteuerung des Antriebs ein Stoßdämpfer sanft angefahren werden kann.
  • Aus der DE 101 38 026 A1 und der EP 2 644 904 A1 ist jeweils ein Linearantrieb offenbart, welcher in einer Beschleunigungsphase, einer Bremsphase und einer Andrückphase betrieben wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schwenkeinheit bereitzustellen, mittels der unterschiedliche schwere Massen gehandhabt werden können, wobei die Bremsphase vorzugsweise so kurz wie möglich bei ausreichender Bremswirkung sein soll.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schwenkeinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Folglich ist vorgesehen, dass die Bremsphase eine fluidische Bremsphase und eine mechanische Bremsphase umfasst, wobei das Ein- und Ausschalten des Fluiddruckes in der fluidischen Bremsphase derart erfolgt, dass die schiebende Kammer entlüftet und die bremsende Kammer belüftet wird, und dass nach Einleiten der fluidischen Bremsphase eine mechanische Bremsphase durchgeführt wird, in der das Stellglied mittels eines mechanischen Dämpfers abgebremst wird. Das Abbremsen mittels des mechanischen Dämpfers erfolgt dabei über einen geeigneten, insbesondere vorgebbaren Bremsweg, der deutlich größer als Null ist. Vorteilhafterweise ist die Ausbildung derart, dass mehr als die Hälfte des gesamten Bremsweges die fluidische Bremsphase betrifft und das der mechanische Dämpfer vorzugsweise erst am Bewegungsende des Stellglieds zum Tragen kommt.
  • Als mechanische Dämpfer kommen beispielsweise Elastomere, geeignete Federeinheiten, Federkissen, beispielsweise aus Grundstoff oder Metall oder auch hydraulische Dämpfereinheiten in Frage.
  • Die Einteilung der Bremsphase in die fluidische und in die mechanische Bremsphase hat den Vorteil, dass zunächst fluidisch abgebremst wird. Hier kann eine stoßfreie Verzögerung des Stellglieds durch entsprechendes Ent- und Belüften der Kammern erreicht werden. In der mechanischen Bremsphase, in der der Kolben, das Stellglied oder Zwischenglieder auf den mechanischen Dämpfer treffen, kann eine hohe Verzögerungsleistung bereitgestellt werden, die vorzugsweise ebenfalls weitgehend oder vollständig stoßfrei ist. Während in der fluidischen Bremsphase nahezu kein Verschleiß an den Bauteilen auftritt, nimmt die Erfindung während der mechanischen Bremsphase einen Verschleiß beim mechanischen Dämpfer in Kauf, um eine geeignete, hohe Verzögerungsleistung bereitstellen zu können. Es hat sich gezeigt, dass die Kombination einer fluidischen Bremsphase und einer mechanischen Bremsphase besonders vorteilhaft ist und zu kurzen Taktzeiten führt.
  • Insgesamt wird dadurch das Verhalten der Schwenkeinheit robuster. Am Stellglied können beispielsweise weitere Bauteile wie Adapterelemente, Werkzeuge, Greifer oder dergleichen, die eine nicht unerhebliche Masse aufweisen können, angeordnet werden. Im Betrieb muss folglich die Masse dieser Bauteile mit beschleunigt und mit abgebremst werden, ohne dass es zu einer Überlastung oder einer Beschädigung des der Schwenkeinheit kommt.
  • Ferner ist vorgesehen, dass die Schwenkeinheit eine eigene Regelelektronik aufweist, die innerhalb des Gehäuses der Schwenkeinheit vorgesehen ist, und die im Betrieb die Ventile, die ebenfalls im Gehäuse vorgesehen sind, in Abhängigkeit des vom Wegsensor detektierten Weges ansteuert. Hierdurch wird eine Schwenkeinheit bereitgestellt, in dem sämtliche, wesentlichen Komponenten enthalten sind.
  • Ferner ist vorgesehen, dass das Ein- und Ausschalten des Fluiddruckes derart erfolgt, dass sich an die mechanische Bremsphase eine Andrückphase anschließt, in der die schiebende Kammer belüftet und die bremsende Kammer entlüftet werden. Durch Belüften der schiebenden Kammer kann dann ein sicheres Verharren des Stellglieds in der Endlage gewährleistet werden. Insbesondere kann verhindert werden, dass ein Rückschlageffekt entsteht, der beim Erreichen der Endlage ein ungewolltes Verfahren des Stellglieds aus der Endlage in die entgegengesetzte Richtung bewirkt. Das Ein- und Ausschalten des Fluiddruckes ist dabei so, dass die Andrückphase vor oder mit Erreichen der Endlage des Stellglieds eingeleitet wird. Ein frühzeitiges Einleiten der Andrückphase kann dazu führen, dass sicher verhindert wird, dass das Stellglied, und insbesondere eine an dem Stellglied angeordnete Masse, die Endlage nach deren Erreichen ungewollt verlässt.
  • Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Verzögerungskennlinie des mechanischen Dämpfers und/oder der Hub des mechanischen Dämpfers in Abhängigkeit des Ein- und Ausschaltens des Fluiddruckes verstellbar ist. Je nach Beaufschlagung der jeweiligen Kammer mit Druckluft während der Bremsphase können sich andere auf den mechanischen Dämpfer wirkende Kräfte ergeben. Die Verzögerungskennlinie des mechanischen Dämpfers und/oder der Hub des mechanischen Dämpfers kann dann in Abhängigkeit dieser Kräfte insbesondere manuell oder elektrisch so angepasst werden, dass ein optimales mechanisches Bremsen erreicht werden kann.
  • Gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Ein- und Ausschalten des Fluiddruckes derart erfolgt, dass in der mechanischen Bremsphase entweder die schiebende Kammer entlüftet und die bremsende Kammer belüftet werden oder die schiebende Kammer und die bremsende Kammer entlüftet werden. Für den Fall, dass in der mechanischen Bremsphase die bremsende Kammer zudem belüftet wird, kann ein Abbremsen nicht nur ausschließlich über den mechanischen Dämpfer erfolgen, sondern auch über das Druckbeaufschlagen, also belüften, der bremsenden Kammer.
  • Ferner ist vorteilhaft, wenn ein die Masse des zu verschwenkenden Gegenstandes bestimmender Gewichtssensor vorgesehen ist, wobei die Regelelektronik die Ventile auch in Abhängigkeit des vom Gewichtssensor detektierten Gewichts ansteuert. Dadurch in Abhängigkeit von der bewegten Masse eine entsprechende Ansteuerung der Ventile so erfolgen, dass eine optimale Abbremsung der Gesamtmasse, also der bewegten Masse und der Masse der Bauteile der Schwenkeinheit, die mit abzugrenzen sind, erfolgt. Die Größe der fluidischen Bremsphase und der mechanischen Bremsphase kann dann in Abhängigkeit der Masse bzw. der Gesamtmasse bestimmt und die jeweiligen Bremsphasen entsprechend durchgeführt werden.
  • Es hat sich zudem als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Ein- und Ausschalten des Fluiddrucks derart erfolgt, dass zwischen der Beschleunigungsphase und der Bremsphase eine Übergangsphase vorgesehen ist, in der die schiebende Kammer belüftet und die bremsende Kammer entlüftet werden oder in der die schiebende Kammer entlüftet und die bremsende Kammer belüftet werden. In der Übergangsphase kann beispielsweise die Geschwindigkeit des Stellglieds konstant, oder weitgehend konstant gehalten werden.
  • Die Einleitung der jeweiligen Bewegungsphase kann insbesondere in Abhängigkeit eines zurückgelegten Weges des Stellglieds erfolgen. Unter einem zurückgelegten Weg wird auch ein zurückgelegter Schwenkwinkel verstanden, falls es sich bei dem Stellglied um ein um eine Achse verschwenkbares Bauteil handelt.
  • Vorteilhafterweise finden zum Ein- und Ausschalten des Fluiddrucks Ventile, und insbesondere ansteuerbare Magnetventile Verwendung.
  • Die Schwenkeinheit kann dabei einen doppelseitig druckbeaufschlagbaren Kolben aufweisen, der die beiden Kammern begrenzt. Denkbar ist auch, dass die Schwenkeinheit zwei Kolben aufweist, wobei die Kolben dann jeweils wenigstens eine druckbeaufschlagbare Kammer begrenzen. Die beiden Kolben können dann über geeignete Bauteile synchron bewegungsgekoppelt sein und das Stellglied, das als linear verlagerbares Stellglied oder als Drehstellglied ausgebildet sein kann, antreiben.
  • Die Schwenkeinheit weist zudem einen Wegsensor auf, mit dem der vom Stellglied zurückgelegte Weg detektierbar ist. Für den Fall, dass das Stellglied ein Drehglied ist, ist unter dem zurückgelegten Weg der Drehwinkel gemeint. Dabei ist die Verzögerungskennlinie des mechanischen Dämpfers verstellbar, wobei die Regelelektronik im Betrieb die Verzögerungskennlinie in Abhängigkeit der Ansteuerung der Ventile verstellt. Hierdurch kann ein optimales Abstimmen der fluidischen Bremsphase und der mechanischen Bremsphase erfolgen.
  • Die Regelelektronik als solche kann dabei so ausgebildet sein, dass sie mit einer übergeordneten Steuereinheit oder Maschinensteuerung im Betrieb kommuniziert. Das Kommunizieren kann dabei drahtgebunden, beispielsweise über ein Bussystem erfolgen. Das Kommunizieren kann auch drahtlos, beispielsweise über Funksysteme erfolgen.
  • Ferner kann vorteilhaft sein, wenn die Verzögerungskennlinie des mechanischen Dämpfers verstellbar ist. Besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn die Verzögerungskennlinie des mechanischen Dämpfers über die interne Regelelektronik verstellbar ist. Dies hat den Vorteil, dass abhängig von einem Ein- und Ausschalten des Fluiddruckes auch die Dämpfungsrate des Dämpfers verstellt und entsprechend angepasst werden kann.
  • Die Ventile können dabei insbesondere als ansteuerbare Magnetventile ausgebildet sein. 3/2-Wege-Magnetventile haben sich hier als vorteilhaft erwiesen. Die Magnetventile werden insbesondere von der eigenen Regelelektronik angesteuert.
  • Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben und erläutert ist.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    einen erfindungsgemäße Schwenkeinheit in schematischer Darstellung.
  • In der Figur 1 ist eine Schwenkeinheit 10 zum Verschwenken von Gegenständen dargestellt. Die Schwenkeinheit 10 umfasst zwei Kolben 12, die jeweils eine druckbeaufschlagbare Kammer 14, 16 begrenzen. Die beiden Kolben 12 sind mit einem Stellglied 18, das hier als Drehteller zur Aufnahme des zu verschwenkenden Gegenstandes ausgebildet ist, beispielsweise über Zahnstangenabschnitte bewegungsgekoppelt.
  • Im Stellglied kann ferner ein Gewichtssensor 19 integriert sein, mit dem die die Masse des zu Verschwenken den Gegenstandes bestimmt werden kann. Der Gewichtssensor 19 kann auch unterhalb des Stellglieds 18 oder an einer sonstigen, geeigneten Stelle angeordnet sein.
  • Die Kammern 14, 16 sind jeweils über ein eigenes 3/2-Wege-Magnetventil 20, 22 mit einer Druckluftleitung 24 verbindbar. In der Schaltstellung, in der die Druckluftleitung 24 die jeweilige Kammer 14, 16 mit Druck beaufschlagt, wird die Kammer 14, 16 folglich belüftet. In der Stellung, in der das jeweilige Magnetventil 20, 22 die jeweilige Kammer 14, 16 drucklos schaltet, ist die jeweilige Kammer 14, 16 entlüftet.
  • Wie aus der schematischen Darstellung gemäß Figur 1 hervorgeht, umfasst die Schwenkeinheit 10 eine Regelelektronik 26, welche die beiden Magnetventile 20, 22 unabhängig voneinander ansteuert. Als Eingangsgröße weist die Regelelektronik 26 ein Wegmesssignal 28 auf, welches die jeweilige Position des Stellglieds 18 detektiert und der Regelelektronik 26 mitteilt. Eine weitere Eingangsgröße ist ein vom Gewichtssensor 19 erzeugtes Massensignal 29, welches die vom Gewichtssensor 19 erfasste Masse der Regelelektronik 26 mitteilt.
  • Auf der den druckbeaufschlagbaren Kammern 14, 16 gegenüberliegenden Seiten der Kolben 12 ist jeweils ein mechanischer Dämpfer 30 vorgesehen. Vorzugsweise kann die Federkennlinie des mechanischen Dämpfers 30 über die Regelelektronik 26 verstellt werden.
  • Die Regelelektronik 26 kann dabei beispielsweise über ein Bussystem mit einer übergeordneten Steuereinheit 32 verbunden sein. Die Steuereinheit 32 kann dabei beispielsweise zum Ansteuern eines Handhabungssystems, dessen Komponente die Schwenkeinheit 10 darstellt, vorgesehen sein. Die übergeordnete Steuereinheit 32 kann ihrerseits wiederum mit einer ihr übergeordneten Maschinensteuerung 34 verbunden sein. Die Schwenkeinheit 10 kann allerdings auch direkt mit der übergeordneten Maschinensteuerung 34 kommunizieren.
  • Im Betrieb der Schwenkeinheit 10 steuert die Regelelektronik 26 die Ventile 20, 22 derart an, dass das Stellglied 18 in unterschiedlichen Bewegungsphasen verfahrbar ist.
  • In einer Beschleunigungsphase des Stellglieds 18 wird die schiebende Kammer, ausgehend von der in der Figur 1 gezeigten Position die Kammer 16, belüftet und die bremsende Kammer 14 entlüftet, so dass das Stellglied 18 in Richtung des Pfeils 36 beschleunigt wird.
  • An die Beschleunigungsphase kann sich eine Übergangsphase anschließen, in der die schiebende Kammer 16 und die bremsende Kammer 14 entlüftet werden.
  • An diese Übergangsphase schließt sich im Betrieb eine Bremsphase an, die zweiteilig ist. Zunächst erfolgt eine fluidische Bremsphase, in der die schiebende Kammer 16 entlüftet und die bremsende Kammer 14 belüftet wird. Auf Grund des in der belüfteten Kammer 14 ansteigenden Druckes erfolgt eine Verzögerung der Kolben 12 und damit der Drehbewegung des Stellgliedes 18. An diese fluidische Bremsphase schließt sich eine mechanische Bremsphase an, in der der jeweilige Kolben 12 gegen den jeweiligen mechanischen Dämpfer 30 fährt. Der mechanische Dämpfer 30 wird dadurch komprimiert und die Bewegung der Kolben und damit des Stellglieds 18 verzögert, bis die Kolben 12, beziehungsweise das Stellglied 18, ihre Endlage erreichen. Mit Erreichen der Endlage, oder kurz davor, erfolgt eine Andrückphase. In der Andrückphase wird die schiebende Kammer 16 wieder belüftet und die bremsende Kammer 14 entlüftet so dass eine definierte Endposition gehalten werden kann. Die fluidische Brennphase kann sich auch mit der mechanischen Bremsphase überlappen; d.h. zunächst wird die fluidische Bremsphase eingeleitet. Daran anschließend wird während der fluidischen Bremsphase die mechanische Bremsphase eingeleitet. Schließlich wird die fluidische Bremsphase beendet, und die mechanische Bremsphase wirkt letztlich so lange, bis das Stellglied 18 die Endlage erreicht hat.
  • Die fluidische Bremsphase und die mechanische Bremsphase sind dabei vorteilhafterweise so aufeinander abgestimmt, dass eine stoßfreie Verzögerung gewährleistet werden kann. Zur Abstimmung und Anpassung der mechanischen Bremsphase ist gemäß Figur 1 vorgesehen, dass die Regelelektronik 26 die Federkennlinie, und damit die Verzögerungsrate der mechanischen Dämpfer 30 verstellen kann.
  • Insgesamt kann mit der gezeigten Schwenkeinheit 10 ein optimales Beschleunigen und Abbremsen des Stellglieds 18 in Abhängigkeit des vom Stellglied zurückgelegten Weges und der zu verschwenkenden Masse erreicht werden, insbesondere auch bei sich ändernden, am Stellglied 18 vorgesehenen Massen.

Claims (9)

  1. Schwenkeinheit (10) zum Verschwenken von Gegenständen, mit einem Gehäuse und wenigstens einem Kolben (12), wobei der wenigstens eine Kolben (12) wenigstens zwei Kammern (14, 16) begrenzt,
    mit einem Stellglied (18), das in Abhängigkeit vom zurückgelegten Weg des Kolbens (12) in unterschiedlichen Bewegungsphasen verfahrbaren ist,
    wobei die Kammern (14, 16) unabhängig voneinander durch Ein- und Ausschalten eines Fluiddruckes belüftbar oder entlüftbar sind,
    wobei zum Ein- und Ausschalten des Fluiddruckes Ventile (20, 22) vorgesehen sind,
    mit einem mechanischen Dämpfer (30) zur Abbremsung des Stellglieds (30) vor Erreichen einer Endlage,
    mit einem Wegsensor (28) zum Detektierendes vom Kolben (12) und/oder vom Stellglied (18) zurückgelegte Wegs, wobei die Schwenkeinheit (10) so eingerichtet ist, dass im Betrieb in einer Beschleunigungsphase des Stellglieds (18) die schiebende Kammer (14, 16) belüftet und bremsende Kammer (16, 14) entlüftet wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Ventile (20, 22) und eine Regelelektronik (26) im Gehäuse vorgesehen sind, wobei die Regelelektronik (26) so eingerichtet ist, dass sie im Betrieb die Ventile (20) in Abhängigkeit des vom Wegsensor (28) detektierten Weges so ansteuert,
    - dass die Bremsphase des Stellglieds (18) eine fluidische Bremsphase und eine mechanische Bremsphase umfasst, wobei das Ein- und Ausschalten des Fluiddruckes in der fluidischen Bremsphase derart erfolgt, dass die schiebende Kammer (14, 16) entlüftet und die bremsende Kammer (16, 14) belüftet wird, und dass nach Einleitung der fluidischen Bremsphase die mechanische Bremsphase erfolgt, in der eine Abbremsung des Stellglieds (18) mittels des mechanischen Dämpfers (30) erfolgt und,
    - dass sich an die mechanische Bremsphase eine Andrückphase anschließt, in der die schiebende Kammer (14, 16) belüftet und die bremsende Kammer (16, 14) entlüftet wird, wobei die Andrückphase vor oder mit Erreichen der Endlage des Stellglieds (18) eingeleitet wird.
  2. Schwenkeinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelelektronik (26) so eingerichtet ist, das Ein- und Ausschalten des Fluiddruckes derart erfolgt, dass in der mechanischen Bremsphase entweder die schiebende Kammer entlüftet und die bremsende Kammer belüftet werden oder die schiebende Kammer und die bremsende Kammer entlüftet werden.
  3. Schwenkeinheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Masse des zu verschwenkenden Gegenstandes bestimmender Gewichtssensor (19) vorgesehen ist, wobei die Regelelektronik (26) die Ventile (20) auch in Abhängigkeit des vom Gewichtssensor (19) detektierten Gewichts ansteuert.
  4. Schwenkeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkeinheit (10) so eingerichtet ist, dass die Verzögerungskennlinie des mechanischen Dämpfers (30) und/oder der Hub des mechanischen Dämpfers (30) in Abhängigkeit des Ein- und Ausschaltens des Fluiddruckes verstellbar ist.
  5. Schwenkeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelelektronik (26) so eingerichtet ist, dass im Betrieb das Ein- und Ausschalten des Fluiddruckes derart erfolgt, dass zwischen der Beschleunigungsphase und der Bremsphase eine Übergangsphase vorgesehen ist, in der die schiebende Kammer belüftet und bremsende Kammer entlüftet werden oder in der die schiebende Kammer entlüftet und die bremsende Kammer entlüftet werden.
  6. Schwenkeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelelektronik (26) so eingerichtet ist, die Einleitung der jeweiligen Bewegungsphase in Abhängigkeit eines zurückgelegten Weges und/oder zeitabhängig erfolgt.
  7. Schwenkeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein doppelseitig beaufschlagbarer Kolben vorgesehen ist, der die beiden Kammern begrenzt oder dass zwei Kolben (12) vorgesehen sind, die jeweils wenigstens eine beaufschlagbare Kammer (14, 16) begrenzen.
  8. Schwenkeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelelektronik (28) derart ausgebildet, dass sie die Verzögerungskennlinie des mechanischen Dämpfers in Abhängigkeit der Ansteuerung der Ventile (20, 22) verstellt.
  9. Schwenkeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelelektronik (26) derart ausgebildet, dass sie mit einer übergeordneten Steuereinheit (32) oder Maschinensteuerung (34) kommuniziert.
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