DE102008014964A1 - Positionssteuermechanismus für doppelt wirkende Pneumatikzylinder - Google Patents

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Abstract

Zwischen einer Luftquelle und einer ersten Druckkammer eines doppelt wirkenden Hauptzylinders mit einem Längenmesssensor zum Messen einer Arbeitsposition eines Kolbens ist ein Zufuhrelektromagnetventil angeschlossen. Zwischen der ersten Druckkammer und der Umgebung ist ein Ablasselektromagnetventil angeschlossen. Zwischen einer zweiten Druckkammer und der Luftquelle ist ein Stoppelektromagnetventil angeschlossen. Wenn eine Zielarbeitsposition des Kolbens in die Steuerung eingegeben wird, bewegt die Steuerung durch Ein/Aus-Steuern der Elektromagnetventile den Kolben zu der Zielarbeitsposition, so dass eine von dem Längenmesssensor gemessene Position mit der Zielposition übereinstimmt. Bei Erreichen der Zielposition wird der Kolben angehalten und in dem angehaltenen Zustand gehalten, indem Luft in den Druckkammern eingeschlossen wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Positionssteuermechanismus, der die Betriebsposition eines Pneumatikzylinders steuern kann, welcher zum Fördern, Klemmen oder Bearbeiten eines Werkstücks verwendet wird. Mit anderen Worten bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Positionssteuermechanismus, der den Punkt der Kraftaufbringung auf das Werkstück ändern oder einstellen kann, und insbesondere auf einen Steuermechanismus für einen doppelt wirkenden Pneumatikzylinder.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Ein Stellglied, das für Operationen, wie das Fördern, Klemmen und Bearbeiten eines Werkstücks eingesetzt wird, wird durch Energie, wie pneumatischen oder hydraulischen Druck oder Elektrizität, betätigt. Obwohl ein elektrisches Stellglied, das elektrische Energie nutzt, hervorragende Eigenschaften hinsichtlich der Änderung oder Einstellung des Punktes der Kraftaufbringung auf das Werkstück aufweist, hat es einen komplizierten Aufbau. Insbesondere der Aufbau zum Erreichen einer Linearbewegung ist kompliziert. Um eine hohe Betätigungskraft zu erreichen, kann eine Zunahme der Größe und elektrischen Leistung nicht vermieden werden. Um eine festgelegte Stoppposition zu halten, muss die elektrische Stromzufuhr aufrechterhalten werden, so dass auch die Energieverluste vergrößert werden. Wenn eine Betätigungskraft über eine Stange auf die Last aufgebracht wird, wird außerdem ein Stoß direkt auf einen Kraftübertragungsabschnitt des Stellgliedes ausgeübt, so dass das Stellglied nicht nur eine mechanische Beschädigung erleidet, sondern auch eine übermäßige Reaktionskraft auf die Last aufgebracht werden kann.
  • Andererseits sind als pneumatische Stellglieder Luftzylinder wohlbekannt. Diese Luft- oder Pneumatikzylinder, die die Energie von Druckluft in eine Linearbewegung umwandeln, umfassen doppelt wirkende Pneumatikzylinder, bei denen Luft abwechselnd in Luftkammern, die an beiden Seiten eines Kolbens ausgebildet sind, zugeführt wird und der Kolben hin- und hergehend bewegt wird. Bei einfach wirkenden Luftzylindern wird der Kolben hin- und hergehend bewegt, indem Luft einer Luftkammer, die an einer Seite eines Kolbens ausgebildet ist, zugeführt bzw. aus dieser abgelassen wird und indem an der anderen Seite eine Rückstellkraft einer Feder wirkt. Diese beiden Arten von Stellgliedern werden in großem Umfang für unterschiedlichste Vorgänge eingesetzt, da die Linearbewegung einfacher erreicht werden kann als bei einem elektrischen Stellglied.
  • Im Allgemeinen wird aber der Betätigungshub des Pneumatikzylinders mechanisch festgelegt, wobei sich der Kolben hin- und hergehend zwischen vorderen und hinteren Enden, die durch Stopper festgelegt werden, bewegt. Daher ist es schwierig, den Arbeitshub (Arbeitspositionen) zu ändern oder einzustellen. Insbesondere ist es schwierig, den Arbeitshub beliebig zu ändern oder einzustellen. Daher werden im Allgemeinen in Abhängigkeit von den Einsatzbedingungen Luftzylinder mit unterschiedlichem Hub verwendet.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem doppelt wirkenden Pneumatikzylinder durch einen einfachen Positionssteuermechanismus eine beliebige Änderung oder Einstellung der Kolbenarbeitspositionen in Abhängigkeit von den Einsatzbedingungen zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Positionssteuermechanismus einen doppelt wirkenden Hauptzylinder mit einer ersten Druckkammer und einer zweiten Druckkammer an den beiden Seiten eines Kolbens, wobei der Kolben durch Luft, die von den Druckkammern zugeführt bzw. aus diesen abgelassen wird, hin- und herbewegt wird, einen Längenmesssensor zum Messen einer Arbeitsposition des Kolbens entlang des Hubes des Kolbens, einen Luftzufuhrabschnitt mit einer Luftquelle, einen Hauptluftkreis, der zwischen dem Luftzufuhrabschnitt und dem Hauptzylinder angeordnet ist, und eine Steuerung zum elektrischen Steuern des Hauptluftkreises.
  • Der Hauptluftkreis umfasst einen ersten Luftdurchgang und einen zweiten Luftdurchgang, die den Luftzufuhrabschnitt mit der ersten bzw. zweiten Druckkammer des Hauptzylinders verbinden. In dem ersten Luftdurchgang ist ein Zweiwege-Zufuhrelektromagnetventil vorgesehen, während in dem Strömungsdurchgang zwischen der ersten Druckkammer und der Umgebung ein Zweiwege-Ablasselektromagnetventil an einer Position angeordnet ist, die der ersten Druckkammer näher liegt als das Zufuhrelektromagnetventil. Der zweite Luftdurchgang ist so gestaltet, dass während des Hin- und Hergehens des Kolbens Luft mit einem eingestellten Druck von dem Luftzufuhrabschnitt der zweiten Druckkammer zugeführt wird, wobei die Verbindung der zweiten Druckkammer zur Umgebung geschlossen ist.
  • Außerdem umfasst die Steuerung Eingabemittel, die elektrisch an den Längenmesssensor und die Elektromagnetventile angeschlossen sind, um eine Zielarbeitsposition des Kolbens einzugeben. Die Steuerung ist so konfiguriert, dass der Kolben durch eine Ein/Aus-Steuerung der Elektromagnetventile auf der Basis eines Vergleichs zwischen einer Zielpositionsinformation, die durch die Eingabemittel eingegeben wird, und einer gemessenen Positionsinformation, die durch den Längenmesssensor gemessen wird, zu der Zielarbeitsposition bewegt und an dieser Position angehalten wird. Wenn der Kolben vorwärtsbewegt wird, wird das Zufuhrelektromagnetventil eingeschaltet, so dass der Luftzufuhrabschnitt mit der ersten Druckkammer verbunden wird, während das Ablasselektromagnetventil ausgeschaltet wird, um die Verbindung zwischen der ersten Druckkammer und der Umgebung zu schließen. Wird der Kolben zurückbewegt, wird das Zufuhrelektromagnetventil abgeschaltet, um die Verbindung des Luftzufuhrabschnitts mit der ersten Druckkammer zu schließen, während das Ablasselektromagnetventil eingeschaltet wird, um die Verbindung der ersten Druckkammer zur Umgebung zu öffnen. Wird der Kolben an der Zielposition angehalten und an der angehaltenen Position gehalten, werden sowohl das Zufuhrelektromagnetventil als auch das Ablasselektromagnetventil abgeschaltet, so dass die Luft in der ersten Druckkammer eingeschlossen wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Arbeitspositionen des Kolbens in einem doppelt wirkenden Luftzylinder mit einem einfachen Positionssteuermechanismus, der aus dem Längenmesssensor, einer Mehrzahl der Zweiwegeelektromagnetventile und der Steuerung besteht, ohne irgendeine mechanische Einstellung in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen geändert oder eingestellt werden.
  • Vorzugsweise umfasst der Hauptluftkreis bei der vorliegenden Erfindung ein Zweiwege-Stoppelektromagnetventil, das mit der Steuerung ein/aus-gesteuert wird, indem es an den zweiten Luftdurchgang angeschlossen ist. Während der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Kolbens wird das Stoppelektromagnetventil eingeschaltet, um den zweiten Luftdurchgang anzuschließen. Während des Stoppens und Haltens des Kolbens an der gestoppten Position wird das Stoppelektromagnetventil abgeschaltet, um Luft in der zweiten Druckkammer einzuschließen, indem der zweite Luftdurchgang geschlossen wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Positionssteuermechanismus außerdem einen doppelt wirkenden Folge- oder Nehmerzylinder ohne Längenmesssensor zusätzlich zu dem Hauptzylinder aufweisen. Der Folgezylinder kann über den Hauptluftkreis positionsgesteuert werden, wobei er dem Hauptzylinder folgt, indem er parallel zu dem Hauptzylinder an den Hauptluftkreis angeschlossen wird.
  • Alternativ kann der Positionssteuermechanismus zusätzlich zu dem Hauptzylinder und dem Hauptluftkreis außerdem einen doppelt wirkenden Folgezylinder ohne Längenmesssensor aufweisen und einen Folge- oder Nehmerluftkreis, der so an den Folgezylinder angeschlossen ist, dass er die gleiche Gestaltung wie der Hauptluftkreis aufweist. Der Folgezylinder und der Folgeluftkreis können ebenfalls positionsgesteuert sein, wobei sie dem Hauptzylinder und dem Hauptluftkreis folgen, indem sie parallel zu dem Hauptzylinder bzw. dem Hauptluftkreis an den Luftzufuhrabschnitt und die Steuerung angeschlossen sind.
  • In diesem Fall kann das Stoppelektromagnetventil in dem Hauptluftkreis auch gleichzeitig als das Stoppelektromagnetventil in dem Folgeluftkreis eingesetzt werden.
  • Vorzugsweise umfasst der Luftzufuhrabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung Regler, mit denen der Luftdruck auf einem eingestellten Druckwert gehalten wird.
  • Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Anschlussdiagramm (Schaltplan) eines Positionssteuermechanismus' gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist ein Anschlussdiagramm eines Positionssteuermechanismus' gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist ein Anschlussdiagramm eines Positionssteuermechanismus' gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist ein Anschlussdiagramm eines Positionssteuermechanismus' gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist ein Anschlussdiagramm eines Positionssteuermechanismus' gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 6 ist ein Anschlussdiagramm eines anderen Beispiels eines Luftzufuhrabschnitts.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • 1 zeigt ein Anschlussdiagramm mit Symbolen eines Positionssteuermechanismus' für einen doppelt wirkenden Luftzylinder gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei einem Positionssteuermechanismus 1A gemäß der ersten Ausführungsform bezeichnet das Bezugszeichen 2 einen Hauptzylinder, der aus einem doppelt wirkenden Luftzylinder besteht. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Luftzufuhrabschnitt für die Zufuhr von Druckluft zu dem Hauptzylinder 2. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Hauptluftkreis, der zwischen dem Luftzufuhrabschnitt 3 und dem Hauptzylinder 2 angeordnet ist. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Steuerung für die elektrische Steuerung des Hauptluftkreises 4.
  • Der Hauptzylinder 2 umfasst eine erste Druckkammer 11 und eine zweite Druckkammer 12, die an den Seiten eines Kolbens 10 so ausgebildet sind, dass der Kolben 10 durch die Luft, die den Druckkammern 11 und 12 zugeführt bzw. von diesen abgelassen wird, innerhalb des Hauptzylinders 2 linear hin- und herbewegt wird. An einem Ende des Kolbens 10 ist eine Betätigungsstange 13 angeschlossen, die durch die zweite Druckkammer 12 hindurchtritt und sich von dem Ende des Hauptzylinders 2 nach außen erstreckt. Durch Anlage der Betätigungsstange 13 wird eine Arbeitskraft auf ein Werkstück ausgeübt, um das Werkstück zu fördern, zu klemmen oder zu bearbeiten.
  • An dem anderen Ende des Kolbens 10 gegenüber der Betätigungsstange 13 ist eine Längenmessstange 14 mit einem Durchmesser und einer Querschnittsfläche, die kleiner sind als diejenigen der Betätigungsstange, so angeschlossen, dass sie durch die erste Druckkammer 11 hindurchtritt und sich von dem Ende des Hauptzylinders 2 nach außen erstreckt, so dass die Längenmessstange 14 die Position eines an dem Hauptzylinder 2 vorgesehenen Längenmesssensors 6 erreicht. Durch Erfassen der Verschiebung der Längenmessstange 14 mittels des Längenmesssensors 6 wird die Arbeitsposition des Kolbens 10 (d. h. der Betätigungsstange 13) entlang des gesamten Hubes gemessen. Das Positionsmesssignal wird von dem Längenmesssensor 6 zu der Steuerung 5 zurückgeführt.
  • Die Messung der Arbeitsposition wird magnetisch, elektrisch oder optisch durch Ablesen einer an der Längenmessstange 14 angebrachten Skala mittels des Längenmesssensors 6 durchgeführt. Das Messsystem mit dem Längenmesssensor 6 ist jedoch nicht auf ein Verfahren, welches eine Längenmessstange 14 verwendet, beschränkt, so dass auch andere Messverfahren verwendet werden können.
  • Der Luftzufuhrabschnitt 3 umfasst eine Luftquelle 16 für die Ausgabe von Druckluft, einen Filter 18 mit einem Drainageablassbereich und einen Ölnebelabscheider 19, die in Reihe entlang eines Zufuhrdurchgangs 17 angeordnet sind, der mit der Luftquelle 16 in Verbindung steht, sowie erste und zweite Regler 24 und 25, die an erste und zweite Abzweigdurchgänge 20 bzw. 21 angeschlossen sind, welche mit dem Zufuhrdurchgang 17 in Verbindung stehen. Der erste Abzweigdurchgang 20 dient der Zufuhr von Luft zu der ersten Druckkammer 11 des Hauptzylinders 2 über einen ersten Luftdurchgang 26 des Hauptluftkreises 4, während der zweite Abzweigdurchgang 21 der Zufuhr von Luft zu der zweiten Druckkammer 12 des Hauptzylinders 2 über einen zweiten Luftdurchgang 27 des Hauptluftkreises 4 dient.
  • Die Regler 24 und 25 bestehen aus Druckreduzierventilen mit Entlastungsmechanismen zum Halten des Luftdrucks auf einem eingestellten Druckwert. Der Luftdruck P1, der von dem ersten Regler 24 ausgegeben wird, und der Luftdruck P2, der von dem zweiten Regler 25 ausgegeben wird, werden so festgelegt, dass sie die Beziehung P1 ≥ P2 erfüllen.
  • Der Hauptluftkreis 4 umfasst den ersten Luftdurchgang 26, welcher den Luftzufuhrabschnitt 3 mit der ersten Druckkammer 11 des Hauptzylinders 2 verbindet, und den zweiten Luftdurchgang 27, welcher den Luftzufuhrabschnitt 3 mit der zweiten Druckkammer 12 des Hauptzylinders 2 verbindet. Hierbei ist in dem ersten Luftdurchgang 26 ein Zweiwege-Zufuhrelektromagnetventil 30 vorgesehen. Ein Zweiwege-Ablasselektromagnetventil 31 ist in dem Durchgang zwischen der ersten Druckkammer 11 und der Umgebung an einer Position angeordnet, die der ersten Druckkammer 11 näher liegt als das Zufuhrelektromagnetventil 30. In dem zweiten Luftdurchgang 27 ist ein Zweiwege- Stoppelektromagnetventil 32 vorgesehen. In den ersten und zweiten Luftdurchgängen 26 und 27 sind jeweils Geschwindigkeitssteuerungen 28 angeordnet, wobei jede Geschwindigkeitssteuerung 28 eine variable Drossel 28a und ein Kontrollventil 28b aufweist, die parallel zueinander geschaltet sind. Die Geschwindigkeitssteuerung 28 dient dem Einstellen der Arbeitsgeschwindigkeit des Kolbens 10 durch Begrenzen der Durchflussrate der in die und aus der Druckkammer 11 oder 12 strömenden Luft mit Hilfe der variablen Drossel 28a. Die Geschwindigkeitssteuerung 28 ist jedoch nicht immer notwendig.
  • Die Steuerung 5 ist elektrisch an den Längenmesssensor 6 und die Elektromagnetventile 30, 31 und 32 angeschlossen und umfasst Eingabemittel 7 zum Eingeben einer Zielarbeitsposition des Kolbens 10. Die Eingabemittel 7 dienen dem Eingeben der Vorwärtsendposition und/oder der Rückwärtsendposition des Kolbens 10 oder des Arbeitshubes des Kolbens 10 relativ zu dem vorderen Ende oder dem hinteren Ende als Referenz durch Tasten-, Knopf- oder Volumenoperation. Wenn die Zielposition mittels der Eingabemittel 7 eingegeben ist, vergleicht die Steuerung 5 die Zielpositionsinformation mit der Positionsinformation, die von dem Längenmesssensor 6 gemessen wurde, um den Kolben 10 auf der Basis des Vergleichsergebnisses zu der Zielposition zu verschieben und ihn an der Position anzuhalten, wobei der angehaltene Zustand durch Ein/Aus-Steuerung der Elektromagnetventile 30, 31 und 32 gehalten wird.
  • Das Steuerbeispiel durch die Steuerung 5 wird im Einzelnen beschrieben. Wenn die vordere Endposition und die hintere Endposition des Kolbens 10 mittels der Eingabemittel 7 als Zielpositionen eingegeben sind, wird der Kolben 10 durch die Steuerung 5 zwischen dem vorderen Ende und dem hinteren Ende hin- und herbewegt. Bei der Vorwärtsbewegung des Kolbens 10 von dem hinteren Ende zu dem vorderen Ende werden sowohl das Zufuhrelektromagnetventil 30 als auch das Stoppelektromagnetventil 32 eingeschaltet, so dass die erste Druckkammer 11 und die zweite Druckkammer 12 mit dem Luftzufuhrabschnitt 3 in Verbindung stehen. Dagegen wird das Ablasselektromagnetventil 31 abgeschaltet, so dass die Verbindung der ersten Druckkammer 11 zur Umgebung unterbrochen wird. Dann werden der ersten Druckkammer 11 und der zweiten Druckkammer 12 Luft mit dem Druck P1 bzw. dem Druck P2 zugeführt. Da die Luftdruckarbeitskraft (P1 × S1), die auf die an die erste Druckkammer 11 angrenzende Kolbenfläche wirkt (Fläche S1) größer ist als diejenige (P2 × S2), die auf die an die zweite Druckkammer 12 angrenzende Kolbenfläche wirkt (Fläche S2), bewegen sich der Kolben 10 und die Stange 13 vorwärts.
  • Die Arbeitsposition des Kolbens 10 wird immer durch den Längenmesssensor 6 über die Längenmessstange 14 gemessen und als gemessene Positionsinformation zu der Steuerung 5 zurückgeführt. Dann vergleicht die Steuerung 5 die gemessene Positionsinformation mit der Zielpositionsinformation und die oben beschriebene Steuerung der Elektromagnetventile wird weitergeführt, bis die Abweichung gleich Null wird.
  • Wenn der Kolben 10 das vordere Ende erreicht und die Abweichung zwischen der gemessenen Positionsinformation und der Zielpositionsinformation gleich Null wird, werden sowohl das Zufuhrelektromagnetventil 30 als auch das Stoppelektromagnetventil 32 durch die Steuerung 5 ausgeschaltet, so dass der erste Luftdurchgang 26 und der zweite Luftdurchgang 27 geschlossen werden und die Luft innerhalb der ersten Druckkammer 11 und der zweiten Druckkammer 12 eingeschlossen wird. Dadurch wird der Kolben 10 an der vorderen Endposition angehalten und in dem gestoppten Zustand gehalten.
  • Als Nächstes wird beim Zurückfahren des Kolbens 10 von dem vorderen Ende zu dem hinteren Ende das Zufuhrelektromagnetventil 30 durch die Steuerung 5 ausgeschaltet, so dass die erste Druckkammer 11 von dem Luftzufuhrabschnitt 3 abgeschnitten ist. Das Ablasselektromagnetventil 31 wird eingeschaltet, so dass die erste Druckkammer 11 zur Umgebung geöffnet wird. Das Stoppelek tromagnetventil 32 wird eingeschaltet, so dass der Luftzufuhrabschnitt 3 mit der zweiten Druckkammer 12 verbunden wird. Dadurch wird der Luftdruck in der zweiten Druckkammer 12 größer als der in der ersten Druckkammer 11, so dass der Kolben 10 und die Stange 13 sich zu dem hinteren Ende bewegen.
  • Die Arbeitsposition des Kolbens 10 wird immer durch den Längenmesssensor 6 und die Längenmessstange 14 gemessen und als gemessene Positionsinformation zu der Steuerung 5 zurückgeführt. Dann vergleicht die Steuerung 5 die gemessene Positionsinformation mit der Zielpositionsinformation und die oben beschriebene Steuerung der Elektromagnetventile wird durchgeführt bis die Abweichung gleich Null wird.
  • Wenn der Kolben 10 das hintere Ende erreicht und die Abweichung zwischen der gemessenen Positionsinformation und der Zielpositionsinformation gleich Null wird, werden sowohl das Ablasselektromagnetventil 31 als auch das Stoppelektromagnetventil 32 durch die Steuerung 5 ausgeschaltet, so dass die Luft in der ersten Druckkammer 11 und der zweiten Druckkammer 12 eingeschlossen wird. Dadurch wird der Kolben 10 an dem hinteren Ende angehalten und in dem gestoppten Zustand gehalten.
  • Auf diese Weise können mit dem oben beschriebenen Positionssteuersystem die Arbeitspositionen des Kolbens 10 in einem doppelt wirkenden Luftzylinder in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen mittels des einfachen Positionssteuermechanismus' eingestellt oder geändert werden, der aus dem Längenmesssensor 6, einer Mehrzahl der Zweiwege-Elektromagnetventile 30, 31 und 32 und der Steuerung 5 besteht, ohne dass eine mechanische Einstellung notwendig wäre.
  • 2 zeigt einen Positionssteuermechanismus gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Positionssteuermechanismus 1B gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst zusätzlich zu dem Hauptzylinder 2 wenigstens einen doppelt wirkenden Folge- oder Nehmerzylinder 2a ohne den Längenmesssensor 6, den Hauptluftkreis 4, den Luftzufuhrabschnitt 3 und die Steuerung 5, die die gleiche Gestaltung haben wie die entsprechenden Elemente bei dem Positionssteuermechanismus 1A gemäß der ersten Ausführungsform. Der Folgezylinder 2a ist parallel zu dem Hauptzylinder 2 an den Hauptluftkreis 4 angeschlossen. Bei Steuerung des Hauptluftkreises 4 durch die Steuerung 5 kann der Folgezylinder 2a durch den Hauptluftkreis 4 synchron positionsgesteuert werden, wobei er dem Hauptzylinder 2 folgt.
  • Da der Folgezylinder 2a bis auf die Tatsache, dass kein Längemesssensor vorhanden ist, den gleichen Aufbau und die gleiche Wirkungsweise wie der Hauptzylinder 2 hat, werden gleiche Bezugszeichen für die diejenigen Komponenten verwendet, die mit denen des Hauptzylinders 2 übereinstimmen. Insoweit wird auf die obige Beschreibung der Gestaltung und Wirkungsweise verwiesen.
  • An den ersten Luftdurchgang 26, der mit der ersten Druckkammer 11 des Folgezylinders 2a in Verbindung steht, und an den zweiten Luftdurchgang 27, der mit der zweiten Druckkammer 12 in Verbindung steht, können bei Bedarf Geschwindigkeitssteuerungen 28, die die gleichen sind wie bei dem Hauptzylinder 2, angeschlossen werden.
  • 3 zeigt einen Positionssteuermechanismus gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied eines Positionssteuermechanismus' 1C gemäß der dritten Ausführungsform zu dem Positionssteuermechanismus 1B gemäß der zweiten Ausführungsform liegt darin, dass zwischen jedem Folgezylinder 2a und dem Luftzufuhrabschnitt 3 parallel zu dem Hauptluftkreis 4 ein Folge- oder Nehmerluftkreis 4a mit der gleichen Gestaltung wie der Hauptluftkreis 4 angeschlossen ist. Das Zufuhrelektromagnetventil 30, das Ablasselektromagnetventil 31 und das Stoppelektromagnetventil 32 jedes Folgeluftkreises 4a sind parallel zu dem Zufuhrelektromagnetventil 30, dem Ablasselektromagnetventil 31 bzw. dem Stoppelektromagnetventil 32 des Hauptluftkreises 4 an die Steuerung 5 angeschlossen. Dementsprechend arbeitet bei der dritten Ausführungsform bei Steuerung des Hauptluftkreises 4 durch die Steuerung 5 der Folgeluftkreis 4a synchron, wobei er dem Hauptluftkreis 4 folgt, so dass der Folgezylinder 2a synchron positionsgesteuert wird und dem Hauptzylinder 2 folgt.
  • Da die Gestaltung und Wirkungsweise der dritten Ausführungsform bis auf den oben beschriebenen Unterschied im Wesentlichen die gleichen sind wie bei der zweiten Ausführungsform, werden für gleiche Komponenten gleiche Bezugszeichen verwendet wie bei der zweiten Ausführungsform. Insoweit wird auf die obige Beschreibung verwiesen.
  • 4 zeigt einen Positionssteuermechanismus gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied eines Positionssteuermechanismus' 1D gemäß der vierten Ausführungsform zu dem Positionssteuermechanismus 1C gemäß der dritten Ausführungsform liegt darin, dass das Stoppelektromagnetventil 32, das bei der dritten Ausführungsform in dem Folgeluftkreis 4a vorgesehen war, bei der vierten Ausführungsform weggelassen wird und dass das Stoppelektromagnetventil 32 des Hauptluftkreises 3 stattdessen gemeinsam genutzt wird. Das bedeutet, dass an einen Luftdurchgang 27a, der zwischen dem Stoppelektromagnetventil 32, das in dem zweiten Luftdurchgang 27 des Hauptluftkreises 4 vorgesehen ist, und der zweiten Druckkammer 12 des Hauptzylinders 2 vorgesehen ist, die zweiten Druckkammern 12 des Folgezylinders 2a über einen Abzweigdurchgang 27b parallel zueinander angeschlossen sind.
  • Da die Gestaltung und die Wirkungsweise der vierten Ausführungsform bis auf den oben beschriebenen Unterschied im Wesentlichen die gleichen sind wie bei der dritten Ausführungsform, werden für gleiche Komponenten die gleichen Bezugszeichen wie bei der zweiten Ausführungsform verwendet. Insoweit wird auf die obige Beschreibung verwiesen.
  • 5 zeigt einen Positionssteuermechanismus gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied eines Positionssteuermechanismus' 1E gemäß der fünften Ausführungsform zu dem Positionssteuermechanismus 1A gemäß der ersten Ausführungsform liegt darin, dass das Stoppelektromagnetventil 32, das in dem zweiten Luftdurchgang 27 des Hauptluftkreises 4 gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehen ist, weggelassen wird. Daher steht die zweite Druckkammer 12 des Hauptzylinders 2 immer über dem zweiten Luftdurchgang 27 in Verbindung mit dem zweiten Abzweigdurchgang 21 des Luftzufuhrabschnitts 3, so dass die von dem zweiten Regler 25 ausgegebene Luft mit dem eingestellten Druckwert P2 immer der zweiten Druckkammer 12 zugeführt wird.
  • Da die Gestaltung und Wirkungsweise der fünften Ausführungsform bis auf den oben beschriebenen Unterschied im Wesentlichen die gleichen sind wie bei der ersten Ausführungsform, werden für gleiche Komponenten die gleichen Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform verwendet. Insoweit wird auf die obige Beschreibung verwiesen.
  • Wie bei der fünften Ausführungsform kann auch dann, wenn das Stoppelektromagnetventil weggelassen wird, die Positionierung ausreichend gesteuert werden, um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, obwohl die Haltegenauigkeit an der Stoppposition etwas schlechter ist als in dem Fall, in dem das Stoppelektromagnetventil vorgesehen wird.
  • Auch bei den Positionssteuermechanismen gemäß den ersten bis vierten Ausführungsformen kann das Stoppelektromagnetventil 32 weggelassen werden.
  • Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen weist der Luftzufuhrabschnitt 3 die Regler 24 und 25 in dem ersten Abzweigdurchgang 20 bzw. dem zweiten Abzweigdurchgang 21 auf. Alternativ kann, wie in 6 gezeigt ist, auch nur in dem Zufuhrdurchgang 17 ein Regler 24 vorgesehen werden. In diesem Fall zweigen der erste Abzweigdurchgang 20 und der zweite Abzweigdurchgang 21 von dem Ausgabepunkt des Reglers 24 ab, so dass die Luft mit dem gleichen Druck zugeführt wird.
  • Außerdem können bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die Elektromagnetventile 30, 31 und 32 in dem Hauptluftkreis 4 oder dem Folgeluftkreis 4a unabhängig vorgesehen sein oder als eine Elektromagnetventilanordnung gruppiert sein. Alternativ können sie an dem entsprechenden Hauptzylinder 2 oder Folgezylinder 2a angebracht sein. Außerdem kann die Steuerung 5 in dem Hauptzylinder 2 aufgenommen sein. Wenn die Geschwindigkeitsregler 28 vorgesehen werden, können sie auch in dem Hauptzylinder 2 oder dem Folgezylinder 2a angebracht werden.

Claims (6)

  1. Positionssteuermechanismus für einen doppelt wirkenden Luftzylinder mit: einem doppelt wirkenden Hauptzylinder (2), der eine erste Druckkammer (11) und eine zweite Druckkammer (12) an den Seiten eines Kolbens (10) aufweist und in welchem der Kolben (10) durch Luft, die den Druckkammern (11, 12) zugeführt wird, hin- und herverschoben wird, einem Längenmesssensor (6) zum Messen einer Arbeitsposition des Kolbens (10) entlang des Hubes des Kolbens (10), einem Luftzufuhrabschnitt (3) mit einer Luftquelle (16), einem Hauptluftkreis (4), der zwischen dem Luftzufuhrabschnitt (3) und dem Hauptzylinder (2) angeordnet ist, und einer Steuerung (4) zur elektrischen Steuerung des Hauptluftkreises (4), wobei der Hauptluftkreis (4) einen ersten Luftdurchgang (26) und einen zweiten Luftdurchgang (27) aufweist, die den Luftzufuhrabschnitt (3) mit den ersten bzw. zweiten Druckkammern (11, 12) des Hauptzylinders (2) verbinden, wobei in dem ersten Luftdurchgang (26) ein Zweiwege-Zufuhrelektromagnetventil (30) angeordnet ist, wobei ein Zweiwege-Ablasselektromagnetventil (31) in dem Durchgang zwischen der ersten Druckkammer (11) und der Umgebung an einer Position angeschlossen ist, die der ersten Druckkammer (11) näher liegt als das Zufuhrelektromagnetventil (30), und wobei der zweite Luftdurchgang (27) so gestaltet ist, dass er der zweiten Druckkammer (12) während der Hin- und Herbewegung des Kolbens (10) Luft mit einem eingestellten Druck von dem Luftzufuhrabschnitt (3) zuführt, wobei die Verbindung der zweiten Druckkammer (12) zur Umgebung geschlossen ist, und wobei die Steuerung (5) Eingabemittel (7) aufweist, die elektrisch an den Längenmesssensor (6) und die Elektromagnetventile (30, 31) angeschlossen sind, um eine Zielarbeitsposition des Kolbens (10) einzugeben, und wobei die Steuerung (5) so gestaltet ist, dass sie den Kolben (10) zu der Zielarbeitsposition verschiebt und an dieser Position anhält, indem die Elektromagnetventile (30, 31) auf der Basis eines Vergleichs zwischen der Zielpositionsinformation, die mittels der Eingabemittel (7) eingegeben wird, und einer gemessenen Positionsinformation, die mittels des Längenmesssensors (6) gemessen wird, ein/aus-gesteuert werden, wobei bei einer Vorwärtsbewegung des Kolbens (10) das Zufuhrelektromagnetventil (30) eingeschaltet wird, um den Luftzufuhrabschnitt (3) mit der ersten Druckkammer (11) zu verbinden, während das Ablasselektromagnetventil (31) abgeschaltet wird, um die Verbindung zwischen der ersten Druckkammer (11) und der Umgebung zu schließen, wobei dann, wenn der Kolben (10) rückwärts bewegt wird, das Zufuhrelektromagnetventil (30) abgeschaltet wird, um die Verbindung zwischen dem Luftzufuhrabschnitt (3) und der ersten Druckkammer (11) zu verschließen, während das Ablasselektromagnetventil (31) eingeschaltet wird, um die erste Druckkammer (11) zur Umgebung zu öffnen, und wobei dann, wenn der Kolben (10) an der Zielposition angehalten und an der gestoppten Position gehalten wird, sowohl das Zufuhrelektromagnetventil (30) als auch das Ablasselektromagnetventil (31) abgeschaltet werden, um Luft in der ersten Druckkammer (11) einzuschließen.
  2. Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptluftkreis (4) ein Zweiwege-Stoppelektromagnetventil (32) aufweist, das mittels der Steuerung (5) ein/aus-gesteuert wird, indem es an den zweiten Luft durchgang (27) angeschlossen wird, und dass während der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Kolbens (10) das Stoppelektromagnetventil (32) eingeschaltet wird, um eine Verbindung des zweiten Luftdurchgangs (27) herzustellen, und dass während des Stoppens und Haltens des Kolbens (10) an der gestoppten Position das Stoppelektromagnetventil (32) ausgeschaltet wird, um Luft in der zweiten Druckkammer (12) einzuschließen, indem der zweite Luftdurchgang (27) verschlossen wird.
  3. Mechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein doppelt wirkender Folgezylinder (2a) ohne Längenmesssensor (6) zusätzlich zu dem Hauptzylinder (2) vorgesehen ist, wobei der Folgezylinder (2a) über den Hauptluftkreis (4) dem Hauptzylinder (2) folgend positionsgesteuert wird, indem er parallel zu dem Hauptzylinder (2) an den Hauptluftkreis (4) angeschlossen ist.
  4. Mechanismus nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen doppelt wirkenden Folgezylinder (2a) ohne Längenmesssensor (6) und einen Folgeluftkreis (4a), der an den Folgezylinder (2a) angeschlossen ist, wobei er die gleiche Gestaltung wie der Hauptluftkreis (4) aufweist, zusätzlich zu dem Hauptzylinder (2) und dem Hauptluftkreis (4), wobei der Folgezylinder (2a) und der Folgeluftkreis (4a) dem Hauptzylinder (2) und dem Hauptluftkreis (4) folgend positionsgesteuert werden, indem sie parallel zu dem Hauptzylinder (2) bzw. dem Hauptluftkreis (4) an den Luftzufuhrabschnitt (3) und die Steuerung (5) angeschlossen sind.
  5. Mechanismus nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoppelektromagnetventil (32) in dem Hauptluftkreis (4) auch als das Stoppelektromagnetventil (32) in dem Folgeluftkreis (4a) verwendet wird.
  6. Mechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftzufuhrabschnitt (3) Regler (24, 25) zum Halten des Luftdrucks auf einem eingestellten Druckwert aufweist.
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