CH419675A

CH419675A - Schaltvorrichtung

Info

Publication number: CH419675A
Application number: CH592964A
Authority: CH
Inventors: Stoll Kurt
Original assignee: Festo Maschf Stoll G
Priority date: 1963-05-13
Filing date: 1964-05-06
Publication date: 1966-08-31
Also published as: FR1395354A; SE308627B; US3331254A

Description

Schaltvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zum Bestimmen der genauen zeitlichen Reihenfolge von im Rahmen eines Arbeitsprogramms aufeinanderfol- genden, auf pneumatischem Wege gesteuerten Ar beitsvorgängen, die .eine Steuerwelle mit Steuernocken für die zeitgerechte .Betätigung der zur Steuerung ,der Arbeitsvorgänge dienenden pneumatischen Schaltorgane enthält.

Gemäss der Erfindung bestehen die Steuernocken je weils aus zwei koaxial zueinander und in axialer Richtung aufeinanderfolgend angeordneten, mit ih ren Stirnflächen aneinanderliegenden Nockenschei- ben, die (auf der Steuerwelle um ihre Achse herum gegeneinander verdreh-bar und in ihren jeweiligen Winkellagen feiststellbar :sind und Nocken besitzen, die sich über :einen Abschnitt eines Kreisumfangs erstrecken, der :

einem Zentriwinkel von maximal 180' entspricht. Die :erfindungsgemässe Anordnung macht :es möglich, die Zeitspanne, während welcher :

die in Frage stehenden Schaltorgane betätigt gehalten werden, beliebig zu variieren, wie auch der Beginn .des betreffenden Betätigungsvorganges Iden jeweiligen Erfordernissen entsprechend eingestellt werden kann. Dies kann ohne weiteres und mit wenigen Hand- griffen, z.

B. nur nach Lockerung der Feststellschrau ben vorgenommen werden, da man idurch Verstellen der beiden Nockenscheiben gegeneinander die jewei lige Nockenlänge in beliebigem Ausmass und durch Verstellen ides Steuernockens als Einheit auf der Steuerwelle die Winkellage jedes Nockens :

den jewei- ligen Erfordernissen entsprechend einstellen kann. Im übrigen können :die einzelnen Teile der Vorrich tung so :ausgebildet, angeordnet und einander zuge ordnet sein, dass idie Schaltvorrichtung an die zu steuernde Maschine haukastemnässig angebaut oder :abgenommen und :

das Programm, nach Odem die einzelnen Schaltungen jeweils erfolgen sollen, belie- big :eingestellt und geändert werden kann. Hierbei lässt sich auch noch die Herstellung der Nocken relativ einfach .gestalten. Der Anwendungsbereich der neuen Vorrichtung ist ausserordentlich weit.

In der Zeichnung sind Ausführungs- und An wendungsbeispiele des Gegenstandes :der Erfindung idargestellt. Es zeigen: Fig. l eine Schaltvorrichtung gemäss ider Erfin dung in :einer Seitenansicht in einem :

senkrechten Schnitt, Fig. 2 die Schaltvorrichtung nach Fig. 1 in einem Schnitt gemäss der Linie II-11 der .Fig. 1, Fig. 3 und 4 zwei Anwendungsarten der erfin dungsgemässen Schaltvorrichtung jeweils in scherna- ti:scher Darstellung, Fng. 5 eine abgewandelte Ausführungsform der :

erfindungsgemässen Schaltvorrichtung in einer Sei tenansicht und Fig. 6 und 7 die Anordnung nach Fig. 5 in einer Vorderansicht bzw. in einem Schnitt gemäss der Linie VII-VII der Fig. 5.

Die erfindungsgemässe Schaltvorrichtung enthält eine Steuerwelle 1 und Steuernocken 2, die für die Betätigung oder Schaltorgane 3 vorgesehen sind, die zur Steuerung .der Arbeitsvorgänge dienen, die im Rahmen des jeweiligen Arbeitsprogramms aufeina:n- derfolgen. Als solche Schaltorgane werden übliche :Druckluftventile 3 verwendet.

Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, besteht jeder Steuernocken jeweils .aus zwei Nockenscheiben 4a, 4b, die koaxial zueinander ungeordnet sind und, in uxiater Richtung gesehen (Pfeil 5), aufeinanderfolgen. Die .beiden Nockenschei@ben 4a, 4b, die einander zugeordnet sind,

liegen mit ihren Stirnflächen anein ander an und sind lauf der .Steuerwelle 1 um deren Achse .hierum gegeneinander verdrehbar, wobei sie in ihrer jeweiligen Winkellage festgestellt werden können.

Jede Nockenscheibe besitzt hierbei Nocken 6a, 6b, die sich über einen Abschnitt eines Kreis umfangs erstrecken, der einem Zentniwinkel von maximal 180 entspricht. Hierbei sind die Nocken scheiben 4a, 4b auf einer Lagerbüchse 7 verdrehbar angeordnet, die auf ider Welle 1 ;

sitzt und ihrerseits auf dieser Welle verdreht werden kann, so ;dass die Nockenscheiben 4a, 4b mit der Büchse 7 eine Einheit bilden, die für sich .auf der Steuerwelle verdreht werden kann. Hierbei können sowohl die Nocken scheiben einzeln - wenn sie einander gegenüber ver dreht werden - als auch die ;

aus den beiden einander zugeordneten Nockenscheiben und der diese Sehei bei tragenden Büchse gebildete Einheit in ihrer je weiligen Winkellage festgestellt werden.

Zu ;diesem Zweck weisen die ,als Ringscheiben ausgebildeten Nockenscheiben (vergleiche hierzu insbesondere Fig. 2) einen radialen ;durchgehenden Schlitz 8 ;

auf, wobei sie jeweils mit seiner Schraube 9 versehen sind, ,die durch die beiden Enden 9a, 9b ider Ringscheibe nm Bereich -des Schlitzes hindurchgeht. Durch An ziehen ider Schraube 9 können somit die Ringschei- ben auf der Lagerbüchse 7 fastgeklemmt werden.

Die Lagerbüchse 7 trägt an einem Ende einen Ring- flansch 10, der sich :mit ;seiner Innenfläche 10a an der Aussenfläche 10b .der benachbarten Ring scheibe 4a. abstützt.

Dieser Ringflansch 10 besitzt ebenfalls einen radial durchgehenden Schlitz 8 und kann auf der Steuerwelle mit Hilfe einer Schraube 9 festgeklemmt werden, ;die durch die beiden Enden ,des Ringflansches im Bereich des Schlitzes etwa in tangentialer Richtung hindurchgeht.

Der Aussen- durchmesser des Ringflansches 10 entspricht dem Aussendurchmesser ;der Iden Nocken tragenden Ring scheiben 4a, 4b.

Die Nocken 6a, 6b am Umfang der Ringscheiben 4a, 4b, idiie in radialer Richtung nach aussen vorspringen, erstrecken sich in Richtung der Wellenachse gemäss Pfeil 5 ;über eine kleinere Länge :als die sie tragenden Ringscheiben, z.

B. über die halbe Länge (vergleiche Fig. 1), und in radialer Richtung über eine Höhe, die fast idoppelt so ;gross Tals diejenige oder entsprechenden Ringscheibe ist (ver gleiche Fig. 2).

Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, hat das Gehäuse 11 der Vorrichtung prismatische Gestalt. Es kann hierbei baukastenmässig un idie zu :

steuernde Maschine angebaut werden. Die Stirnwand 12 des Gehäuses ist mit Hilfe der Schrauben 13 am Gehäuse befestigt rund kann leicht,abgenommen werden.

Die quer :durch das Gehäuse ;der Vorrichtung hindurchgehende Steuerwelle 1 ist bei 14a, 14b an den einander gegenüberliegenden Gehäusewänden 12 und 15 drehbar gelagert, wobei ihre innerhalb ides Gehäuses liegende Partie mehrere nebeneinander- liegende Steuernocken trägt.

Bei !dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind acht solcher Steuernocken vorgesehen. Es können jedoch auch weniger, z. B. vier, :oder mehr, z. B. zehn oder zwölf, solcher Steuernocken auf .der Steuerwelle ran ; geordnet werden.

An :den aus idem Gehäuse heraus- stehenden Enden ;der Steuerwelle 1 greifen die Betä tigungsorgane für die Steuerwelle an. Bei dem in Fig. 1 rechter Hand gezeichneten Betätigungsorgan handelt es sich um einen Antriebmotor 16, der am Gehäuse lösbar angebracht ist.

Dieser Antrieb motor kann mit der Steuerwelle unter Zwischen schaltung eines Getriebes (wobei durch momentar- tiges Umstecken :der Zahnräder verschiedene Um drehungszahlen erreicht werden können) oder un mittelbar - wenn ,es sich (besonders bei Versuchs- werkstätten, wenn die günstigste Umdrehungszahl empirisch festgelegt werden soll) um einen Elektro motor mit stufenlos regelbarer Geschwindigkeit han delt - verbunden sein.

Das in Fig. 1 linker Hand gemichnete Ende der Steuerwelle 1 trägt ein über- tragungsrad 17, das z. B. !als Kettenrad oder Riemen- rad ausgebildet sein kann und von einem separaten Antrieb aus über geeignete z. B.

in Form einer Kette oder eines Riemens, .angetrieben wird. Das Übertragungsrad 17 kann nach Lösen ,der Schraube 18 von ;

der Welle abgenommen und durch ein Handrad ersetzt werden, mit desslen Hilfe die Welle von Hand verdreht werden kann. .Der Handbetrieb wird vorteilhafterweise beim Ein- und Umstellen der Maschine verwendet.

Der Antrieb über Idas übertragungsrad 17 ist :dann zweckmässig, wenn in :der Maschine bereits eine langsam laufende Antriebswelle vorhanden ist. Man kann eines der aus .dem Gehäuse der Vorrichtung herausstehenden Enden ;

der Steuerwelle auch mit einem pneumati- schen Drehkolbenmotor mit stufenlos regelbarer Ge- schwindigkeit kuppeln oder mit einem. nach Art eines Schritischaltantriebs wirkenden pneumatischen Druckluftschaltzylinder mit Klinke verbinden.

Diese letztere Antriebsart ist idenn erwünscht, wenn (die Steuerwelle 1 nicht .kontinuierlich,

sonldern jeweils nur schrittweise bewegt werden soll. Der Antrieb mit Hilfe eines pneumatischen Drehkolbenmotors ist vor allem in explosionsgefährdeten Räumen vorteil- haft. Hierbei kann die Geschwindigkeit mit Hilfe eines Druckreglers bekannter Art stufenlos variiert werden.

Wie aus Fi:.g. 1 zu erkennen äst, ist die Steuer- welle in ihren Lagerstellen am Gehäusle so heraus- nehmbar gelagert, ;dass sie sozusagen in momentaner Erledigung iausgewechselt werden kann.

Auf ;diese Weise kann man ein komplettes Programm innerhalb weniger Minuten auf einanderes Programm um- stellen, indem man die zweite Programmwelle ausser halb ider Schaltvorrichtung durch entsprechende Ein- stellung der Länge und Winkellage der Nocken zu einander vorbereitet.

Somit ist bei der erfindungs- gemässen Anordnung die Nockenlänge, d. h. die Zeit- idauer von 0-360 stufenlos einstellbar und der Zeit- punkt des Programmanfangs und ;des Programmendes bei konstanter Nockenlänge ;

stufenlos verstellbar, wo bei durch wahlweise Betätigung eines Öffner- und Schliesserventils durch,die Nockenseheiben stufenlose Gradeinteilungen von 0-180 und 180-360 mög lich sind. Bei der beschriebenen Vorrichtung entfällt @dar- über hinaus das Herstellen von Nockenscheiben aus dem Vollen,

ausserdem äst ein nachträgliches Korri gieren der Zeitdauer und ider Zeitpunkte möglich, wobei lediglich ein Schraubenzieher notwendig ist.

Bei der Anwendungsart nach Fig. 3 wird die erfindungsgemässe Schaltvorrichtung 21 an Aden zu steuernden Arbeitszylinder 20 jeweils unter Vermitt- lung einfies sogenannten Luftrelaisventils 19 ange schlossen.

Diese Art oder Steuerung ist dann von Vorteil, wenn es sich um grössere Arbeitszylinder handelt, wobei man trotzdem nur die relativ kleine Schaltvorrichtung gemäss Fig. 1 und 2 verwenden kann. Das Ventil 19 kann nahe am Arbeitszylinder 20 angebaut werden, so dass die Leitungen 22, 23 nur kurz sind, was einen geringeren Luftverbrauch zur .Folge hat. Von der Schaltvorrichtung 2,1 zum Ventil 19 ist nur eine :dünne Steuerleitung 24 er forderlich, @die z.

B. aus einem Kunststoffschlauch bestehen .kann. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist :die erfindungsgemässe Schaltvorrichtung 25 un mittelbar an den Arbeitszylinder 26 angeschlossen. Hierbei sind zwei Steuerleitungen 27, 28 vorge sehen. Diese Anwendungsart ist insbesondere bei kleineren Arbeitszylindern :günstig.

Es ergibt sich aus den obigen Ausführungen, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung ausser dem weiten Anwendungsbereich auch noch den Vorteil eines geringen Raumbedarfs und eines einfachen und verhältnismässig billigen Aufbaus ermöglicht.

Auch die Herstellung .der Nocken selbst äst einfacher Tals bei den vergleichbaren bekannten Nockenscheiben. Das stufenlose Einstellen und Verstellen der Nocken scheäben auf der Steuerwelle kann in kürzester Zeit mit denkbar wenigen und einfachen Hilfsmitteln, praktisch nur seit :einem Schraubenzieher, vorge nommen werden.

Man kann auch die Vorteile des zeitabhängigen Steuerungssystems mit denjenigen wegabhängigen Systemen kombinieren, indem man Endschalter sinn voll so anordnet, dass es je nach den Betriebsbedin gungen möglich ist, entweder nur einzelne oder alle Druckluftzylinderbewegungen wegabhängig abzuta- stens, d. h. indem man eine Rückmeldung vorsieht, ob der Hub vollständig ausgeführt ist.

Sofern idies nicht der Fall sein sollte, wird die als sogenanntes Prognammscbaltwerk @ausgebildete Schaltvorrichtung stillgesetzt, so dass keine Bewegungsüberschneidun- gen vorkommen können.

Bei .der Anordnung .gemäss Fig.5, 6, 7 ist der Steuerwelle 30 mit den Steuer nocken 31 eine Reihe von ,acht pneumatischen Ven tilen 32 und ausserdem eine Reihe von drei End- schaltern 33 zugeordnet. Der Antrieb erfolgt vom Motor 34 über das Getriebe 35.

Die Betätigung kann auch über das Handrad 36 erfolgen, dem die Skala 37 zugeordnet ist, mit ideren Hilfe die Stellung des Handrades genau festgelegt werden kann.

Die End schalter denen dazu, Aden Antrieb der Schaltvor- richtung sogleich nach Einleitung dies betreffenden Arbeitsvorganges bis zu dessen Beendigung stillzu- setzen oder ihn nach Ablauf einer bestimmten Zeit- spanne vom Beginn des betreffenden Arbeitsvorgan ges anzuhalten,

wenn die Beendigung dieses Arbeits vorganges in dieser Zeitspanne nicht auf elektrischem Wege rückgemeldet worden ist. Das Gehäuse der Vorrichtung ist bei 38 dargestellt.

Claims

,PATENTANSPRUCH Schaltvorrichtung .zum Bestimmen der genauen zeitlichen Reihenfolge von im Rahmen eines Ar beitsprogramms aufeinanderfolgenden, auf pneuma tischem Wege gesteuerten Arbeitsvorgängen, die eine Steuerwelle mit Steuernocken für die zeitgerechte Betätigung der zur Steuerung der Arbeitsvorgänge ,

dienenden pneumatischen Schaltorgane :enthält, da- durch gekennzeichnet, dass die Steuernocken jeweils aus zwei koaxial zueinander und in axialer Richtung aufeinanderfolgend angeordneten, mit ihren Stirn- flächen ianeinanderliegenden Nockenscheiben (4a, 4b) bestehen, die auf der Steuerwelle (1)

um ihre Achse herum gegeneinander verdrehbar und in ihrer jeweiligen Winkellage feststellbar isind und Nocken besitzen, .die sich über einen Abschnitt eines .Kreüs- umfanges erstrecken, der einem Zentriwinkel von maximal 180 entspricht. UNTERANSPRÜCHE 1.

Schaltvorrichtung nach Patentanspruch, @da- durch gekennzeichnet, dass die beiden in Zuordnung zueinander jeweils einen Steuernocken bildenden Nockenscheiben (4a, 4b) auf einer lauf der Steuer welle (1) sitzenden Lagerbüchse verdrehbar (7) an geordnet sind und -in ihrer jeweiligen Lage auf der Steuerwelle festgestellt werden können. 2.

Schaltvorrichtung nach Patentanspruch, @da- durch gekennzeichnet, dass die beiden jeweils einen Steuernocken bildenden Nockenscheäben (4a, 4b)zu- sätzlich noch gemeinsam als .Einheit :auf der Steuer welle (1) verdrehbar und in ihrer jeweiligen Winkel lage feststellbar sind.

3. .Schaltvorrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die als Ringscheiben ,aus- gebildeten Nockenscheiben (4a.,4b) einen idurchge- henden radialen Schlitz (8)

-aufweisen und auf denn sie tragenden Teil mit Hilfe einer durch die beiden Enden .im Bereich des Schlitzes etwa in tangentialer Richtung hindurchgehenden Schraube (9) festklemm- bar sind.

4. Schaltvorrichtung nach Unteranspruch 3, @da- durch gekennzeichnet, dass die vom Umfang ider Nockenscheibe (4a, 4b) in radialer RTI ID="0003.0222" WI="14" HE="4" LX="1609" LY="2236"> Richtung nach aussen vorspringenden Nocken (6a, 6b) sich in Rich tung der Wellenachse über eine kleinere Länge als die -sie tragenden Ringscheiben :

und in radialer Rich- tung über eine Höhe @erstrecken, die fast doppelt so ,gross wie diejenige der entsprechenden Ringscheibe ist. 5.

Schaltvorrichtung nach Unteranspruch 3, da (durch gekennzeichnet, idass die Lagerbüchse (7) an einem Ende einen mit seiner Innenfläche gegen die Aussenfläche der benachbarten Ringscheibe (4a, 4b) anliegenden Ringflansch (10) besitzt, der einen durch gehenden radialen Schlitz (8) ,

aufweist und. auf der Steuerwelle mit Hilfe ;einer durch die beiden Enden im Bereich ides Schlitzes etwa in tangentialer -Rich- tung hindurchgehenden Schraube (9) festklemrnbar äst. 6.

Schaltvorrichtung nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, idass der Aussendurchmesser des Ringflansches (10) dem Aussendurchmesser der die Nocken (6a, 6b) tragenden Ringscheiben (4a, 4b) entspricht. 7. ,Schaltvorrichtung nach Patentanspruch, ida- d:

urch gekennzeichnet, dass idie quer durch Idas Ge- häuse (11) der Vorrichtung hindurchgehende Steuer welle (1) an einander gegenüberliegenden Gehäuse wänden (12, 15) drehbar gelagert ist,

wobei ihre innerhalb des Gehäuses liegende Partie mehrere ne- beneinanderliegende Steuernocken (6a, 6b) trägt und an ihren beiden vom Gehäuse vorstehenden Enden die Betätigungsorgane für die Steuerwelle un- ,greifen. B.

Schaltvorrichtung nach Unteranspruch 7, @da- idurch gekennzeichnet, :dass das seine aus dem Gehäuse (11) der Vorrichtung herausstehende Ende (der Steuerwelle (1) mit einem Antriebsmotor (16) ent- kuppelbar gekuppelt ist, der iam Gehäuse ;

ausserhalb oder innerhalb desselben lösbar angebracht äst. 9. Schaltvorrichtung nach Unteranspruch 7, ida- ,durch gekennzeichnet, dass ein aus dem Gehäuse (11) ider Vorrichtung herausstehendes Ende der Steuer welle (1) ein Übertragungsrad (17) abnehmbiar trägt,

Idas von einem separaten Antrieb laus über geeignete Übertragungsglieder angetrieben wird.

10. Schaltvorrichtung nach Unteranspruch 7, da durch gekennzeichnet, ;dass :ein aus dem Gehäuse(11), ;der Vorrichtung herausstehendes Ende der Steuer welle (1) ein Handrad abnehmbar trägt, mit idessen Hilfe die Welle von Hand verdreht wenden kann. 11.

Schaltvorrichtung nach Unteranspruch 7, da- durch :gekennzeichnet, dass eines der aus dem Ge häuse (11) der Vorrichtung eherausstehenden Enden ider Steuerwelle (1) mit einem pneumatischen Dreh- kolbenmotor mit stufenlos regelbarer Geschwindig keit kuppelbar ist.

12. Schaltvorrichtung nach Unteranspruch 7, gekennzeichnet, idass eines ider aus dem Ge häuse (11) ider Vorrichtung herausstehenden Enden ,der Steuerwelle (1)

mit einem nach Arteines Schritt- schaltantnebs wirkenden pneumatischen Druckluft- sehaltzylinder mit Klinke kuppelbar ist. 13.

Schaltvorrichtung nach Patentanspruch, @da- durch ;gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) der Vorrichtung prismatische Gestalt hat und baukasten mässig an -die zu steuernde Maschine angebaut wer den kann. 14. Schaltvorrichtung nach Unteranspruch 13, idadurah .gekennzeichnet, dass eine Stirnwand (12) des Gehäuses (11) abnehmbar angeordnet ist. 15.

Schaltvorrichtung nach Patentanspruch, da- durch gekennzeichnet, @dass idie Steuerwelle (1) in ihren Lagerstellien am Gehäuse ;(11) rasch @auswech- selbar gelagert ist.

16. Schaltvorrichtung mach Unteranspruch 7, da- durch gekennzeichnet, dass ,sie unmittelbar an idie zu isteuernden Arbeitszylinder @anschliessbar ist.

17. Schaltvorrichtung nach Patentanspruch, id-a- duroh gekennzeichnet, dass sie .an die zu steuernden Arbeitszylinder (20) jeweils indirekt unter Vermitt- lung sogenannter Luftnelaisventnle (19) enschliessber ist.

18. Schaltvorrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet"dass der Steuerwelle :(30) ausser Iden pneumatischen Schaltorganen (32) noch eine Anzahl von -als sogenannte Endschalter (33) iausge- ,bildeten elektrischen Schaltorganen zugeordnet ist, ,

die den Antrieb der sogleich nach Einleitung des betreffenden Arbeitsvorganges bis zu idessen Beendigung stillsietzen oder ihn nach Ablauf :

einer bestimmten Zeitspanne vom Beginn des be- treffenden Arbeitsvorganges ,anhalten, wenn die B:e- erndägung -dieses Arbeitsvorganges in dieser Zeit- spanne nicht auf elektrischem Wege rückgemeldet worden ist.