DE8631700U1 - Differenzflächen-Schaltventil - Google Patents

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Patentanwälte
Dipl..-Ing. W. Beyer
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Differenzflächen-Schaltventi1

Die Neuerung betrifft ein Differenzflächen-Schaltventil zum gesteuerten Anschließen eines Verbrauchers an eine pneumatische
Energiequelle mittels eines innerhalb eines Gehäuses längsverschieblichen Ventilkörpers mit zwei entgegengesetzt gerichteten Steuerflächen unterschiedlicher Größe, von denen die kleinere
dem Druck der Energiequelle in Öffnungsrichtung und die größere einem veränderbaren pneumatischen Steuerdruck in Absperrichtung unterworfen sind, derart, daß beim Absenken des Steuerdrucks
unter einen bestimmten Wert der Ventilkörper aus seiner Absperrstellung in seine Öffnungsstellung verschoben wird.

Derartige Differenzflächen-Schaltventile finden in den verschiedensten pneumatischen Steuerungen Anwendung. Dabei spielt meistens die Umstellzeit zwischen Absperrstellung und Öffnungsstellung eine untergeordnete Rolle.

In einigen Fällen ist jedoch ein möglichst schnelles öffnen des Ventils beim Absinken des Steuerdrucks auf einen bestimmten Wert dringend erwünscht. Ein Beispiel hierfür ist die Steuerung der pneumatischen Betätigung von Roboter-Schweißzangen derart, daß am Ende der Schließbewegung der Zangenbacken unter vermindertem Druck schlagartig eine Umschaltung auf den vollen Speisedruck zur Erzeugung der nötigen Anpreßkraft beim Widerstandsschweißen erfolgt. Zu diesem Zweck ist es bekannt (DE-OS 35 08 277) , im Zuluftstrang zum Betätigiingszylinder der Zange parallel zu einem Differenzdruckventil ein Differenzflächen-Schaltventil vorzusehen, dessen Steuerdruck vom Staudruck eines Drosselventils bestimmt wird, welches im Ablaufstrang angeordnet ist. Kommt die Zangenbewegung durch den Angriff der von den Zangenbacken getragenen Schweißelektroden am Werkstück zum Stillstand, endet der Abluftstrom, und der über das Drosselventil zusammenbrechende Staudruck bewirkt das öffnen des Differenzflächen-Schaltventils, das den vollen Speisedruck an den Betätigungszylinder freigibt.

Herkömmliche Differenzflächen-Schaltventile haben sich für die Umschaltung auf den vollen Speisedruck zum Betätigungszylinder (Verbraucher) als zu langsam erwiesen. Ihre Umschaltzeit ist mit Werten in der Größenordnung von etwa 5o ms zu groß·.

Der Neuerung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Differenzflächen-Schaltventil der eingangs genannten Art zu schaffen, ~T\ mit dem sich wesentlich kürzere Umschaltzeiten aus der Absperrstellung in die Öffnungsstellung erzielen lassen.

Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Ventilkörper nach Art eines Tellerventils mit einer stirnseitigen Dichtfläche versehen ist, welche in der Absperrstellung die

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MUndung eines Speisedru ckkanals in eine mit dem Verbraucher verbundene Ventilkammer* verschließt, und daß der Ventilkörper einen Kolbenteil von wesentlich größerem Querschnitt als die Mündung des Speisedruckkanals aufweist, dessen Rückseite dem Steuerdruck unterworfen ist und dessen in der Absperrstellung über eine Blende entlüftete Vorderseite beim Abheben der Dichtfläche von der Mündung des Speisedruckkanals unter dessen Druck gelangt.

Be,* der Neuerung wird demgemäß die kleinere Steuerfläche des Differenzflächen-Schaltventils von dem zentralen Bereich der Dichtfläche am Ventilkörper bestimmt, der bei geschlossenem Ventil dem Druck im Speisedruckkanal ausgesetzt ist, während die gedrosselte Entlüftung der Kolbenvorderseite dafür sorgt, daß sich dort kein Druck infolge von Leckströmungen aufbauen und das Ventil in seiner Schließstellung destabilisieren kann. Sobald hingegen die Dichtfläche von der Mündung des Speisedruckkanals abhebt, gelangt augenblicklich der volle Speisedruck an die Vorderseite des Kolbenteils und verschiebt den Ventilkörper gegen den auf der Rückseite wirkenden verminderten Steuerdruck schlagartig in die Öffnungsstellung, wobei die Entlüftung der Vorderseite des Kolbenteils infolge der Drosselung praktisch ohne Einfluß bleibt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung dreier in der Zeichnung gezeigter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Steuerung eines pneumatischen BetätigungsZylinders für insbesondere eine Roboter-Schweißzange. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine solche

Steuerung mit einem im Schnitt dargestellten Ventilblock, der neben anderen Ventilen eine Differenzflächen-Schaltventil in einer ersten Ausführungsform der Neuerung enthält,

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 1

mit einer abgeänderten Ausführungsform des Differenzflächen-Schaltventils und

Fig. 3 eine weitere Darstellung ähnlich Fig. 1 und

2 mit einer dritten Ausfuhrungsform des Differenzflächen-Schaltventils.

Bei allen drei Ausführungsbeispielen enthält der im Schnitt dargestellte Ventilblock 1:

mindestens zwei Rückschlagventile 2 und 3, zwei einstellbare Drosselventile 4 und 5, ein einstellbares Differenzdruckventil 6 und ein Differenzflächen-Schaltventil 7 (in Fig.2 und 3: 7· bzw.7").

Diese Ventile sind, wie nachstehend anhand der Fig. 1 näher erläutert wird, untereinander und/oder mit Anschlußbohrungen A, B, C. D im Ventilblock 1 durch Kanäle verbunden. Mit Hilfe der Anschlußbohrungen A, C bzw. B, D ist der Ventilblock 1 in die beiden Arbeitsleitungen 8, 9 eines doppeltwirkenden pneumatischen Kraftzylinders 1o eingefügt, dessen durch einen Kolben 11 mit ausfahrbarer Kolbenstange 12 voneinander getrennte Arbeitskammern 13, 14 über ein 5/2 Wegeventil 16 wechselweise an eine pneumatische Energiequelle 17 angeschlossen oder bei 18, 19 entlüftet werden können.

Der pneumatische Kraftzylinder 1o dient beispielsweise als Betätigungszylinder für eine (nicht gezeigte) Roboter-Schweißzange, deren die Schweißelektroden tragende Backen beim Ausfahren der Kolbenstange unter vermindertem Druck schließen und beim Auftreffen der Elektroden auf das Werkzeug durch Zuführen des vollen Speisedrucks &zgr; «mi Kraftzylinder mit erhöhter Kraft gegen das Werkzeug angepreßt werden. Hierzu sind die genannten Ventile wie folgt zwischen den Anschlußbohrungen A, B, C, D geschaltet:

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Von der Anschlußbohrung B führt ein erster Hauptkanal 2o zu dem Rückschlagventil 2, das in dieser Richtung ein Weiterströmen des Druckmediums (Druckluft) in einen Querkanal 21 sperrt. Der Querkanal 21 verläuft durch eine Ventilkammer 22 des Drosselventils 4 zu einem zweiten Hauptkanal 23, der an der Anschlußbohrung D endet. Vom ersten Hauptkanal 2o zweigt vor dem Rückschlagventil 3 ein zweiter Querkanal 24 ab, der zu einem Speisedruckkanal 25 führt. Der Speisedruckkanal 25 ist zum einen über einen vom Drosselventil 4 bestimmten einstellbaren Ringspalt 26 mit der Ventilkammer 22 und zum anderen mit einer Ventilkammer 27 des Differenzflächen-Schaltventils 7 verbunden, in welche der Speisedruckkanal 25 über einen Ringsitz 28 absperrbar einmündet. Zum Absperren dient eine elastische Dichtfläche 29 an einem verschieblichen Ventilkörper 3o. Der weitere Aufbau des Differenzflächen-Schaltventils wird an späterer Stelle erläutert. Ein Kanal 31 mit einem darin enthaltenen dritten Rückschlagventil 32 verbindet die Ventilkammer 27 mit dem zur Anschlußbohrung D führenden Hauptkanal 23.

Von der Anschlußbohrung A führt ein Hauptkanal 33 über das Rückschlagventil 3, das in dieser Richtung öffnet, zu einem anschließenden Hauptkanal 34, der an der Anschlußbohrung C endet. Vom Hauptkanal 34 zweigt ein Steuerdruckkanal 35 ab, der über das einstellbare Differenzdruckventil 6 bei dessen öffnung gegen die Kraft einer Ventilfeder 36 mit einem Querkanal 37 in Verbindung gelangt. Der Querkanal 37 verläuft durch eine Ventilkammer 38 des einstellbaren Drosselventils 5 und mündet in den Hauptkanal 33. Das Drosselventil 5 verbindet parallel zu dem Differenzdruckventil 6 den Steuerdruckkanal 35 ständig mit der Ventilkammer 38 und damit dem Querkanal 37 über einen einstellbaren Ringspalt 39 von sehr geringer Größe.

Der Steuerdruckkanal 35 ist über das Differenzdruckventil 6 hinaus weitergeführt und mündet in eine Steuerkammer 4o des Differenzflächen-Schaltventils an der Rückseite eines Kolben 41, der Teil des Ventilkörpers 3o dieses Ventils ist.

Der Kolbenteil 41 ist in einer zylindrischen Bohrung des Ventilblocks 1 abgedichtet geführt und trennt diese bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in die Steuerkammer 4o und die oben erwähnte Ventilkammer 27, die somit von der Vorderseite des Kolbenteils 41 begrenzt wird. Die Dichtfläche 29 befindet sich an einem vorspringenden Kopfteil 42 an der Vorderseite des Kolbenteils 41 und ist zweckmäßig von einem Belag aus elastischem Material gebildet. An der Rückseite des Kolbenteils 41 schließt eine Kolbenstange 43 an und erstreckt sich dichtend verschieblich durch eine Bohrung 44 im Ventilblock 1 zu einer Entlüftungskammer 45, die über einen Kanal 46 mit darin angeordneter Drosselblende 47 zur Atmosphäre entlüftet ist. Die Kolbenstange 43 enthält eine von ihrem freien Ende ausgehende Axialbohrung 48, die sich durch den Kolbenteil 41 in den Kopfteil 42 des Ventilkörpers 3o fortsetzt und über Radialkanäle 49 in die Ventilkammer 27 an der Vorderseite des Kolbenteils 41 mündet. Beim Verrchieben des Ventilkörpers 3o nach links in die (nicht gezeigte) Offenstellung wird die Axialbohrung 48 durch Anlage des freien Endes der Kolbenstange 43 gegen eine elastische Dichtfläche 5o an der Endwand der Entlüftungskammer 45 verschlossen und dadurch die Entlüftung der Ventilkammer 27 über iie Bohrungen 49, 48 und den Kanal 46 zur Atmosphäre unterbrochen„

Die Wirkungsweise der vorbeschriebenen Steuerung ist folgende:

In der in Fig. 1 gezeigten Ruhestellung des 5/2 Wegeventils ist die kolbenstangenseitige Arbeitskammer 14 des Betätigungszylinders 1o über die Arbeitsleitung 8 mit der pneumatischen Energiequelle 17 verbunden, und die kolbenseitige Arbeitskammer 13 des Betätigungszylinders 1o ist über die Arbeitsleitung 9 bei 18 entlüftet. Sollte der Kolben 11 mit der Kolbenstange 12 noch nicht die dargestellte eingefahrene Stellung erreicht haben, vermag Druckluft aus der Energiequelle 17 durch den Ventilblock 1 über das sich dabei öffnende Rückschlagventil 3 zu strömen, und in ähnlicher Weise vermag die aus der Arbeitskammer 13 des Betätigungszylinders 1o verdrängte Luft über das sich hierbei öffnende Rückschlagventil 2 abzufließen. Die

Die Hauptkanäle 33, 34 zwischen den Anschlußbohrungen A und C stehen somit unter dem vollen Speisedruck der pneumatischen Energiequelle 17, und dieser breitet sich auch in der Steuerleitung 35 aus und gelangt in die Steuerkammer 4o des Differenzflächen-Schaltventils 7, wo er die Rückseite des Kolbenteils 41 beaufschlagt und den Ventilkörper 3o nach rechts in die Absperrstellung der Dichtfläche 29 gegen den Ventilsitz 28 verschiebt. Das Differenzflächen-Schaltventil 7 ist damit geschlossen.

Soll nun der Betätigungszylinder 1o, beispielsweise zum Schließen einer Roboter-Schweißzange und Anpressen der Schweißelektroden gegen ein Werkstück ausgefahren werden, wird das 5/2 Wegeventil 16 in die nicht gezeigte Lage umgestellt, wodurch die Arbeitsleitung 9 mit der Anschlußbohrung B an den Speisedruck der pneumatischen Energiequelle 17 gelangt und die vom 5/2 Wegeventil zur Anschlußbohrung A führende Arbeitsleitung 8 bei 19 entlüftet wird. In diesem Zustand vermag jedoch weder Druckluft vom Anschluß B zum Anschluß D unmittelbar zu strömen, noch Abluft des Betätigungszylinders 1o von der Anschlußbohrung C unmittelbar zur Anschlußbohrung A zu gelangen, da beide Rückschlagventile 2, 3 in dieser Richtung sperren. Zwischen den Anschlußbohrungen B und D wird stattdessen die von der pneumatischen Energiequelle 17 gelieferte Druckluft gezwungen, ihren Weg vom Hauptkanal 2o über den Querkanal 24 und den Drosselspalt 26 zum Querkanal 21 und den Hauptkanal 23 zu nehmen, wodurch die Kolbenseite des Kolbens 11 im Betätigungszylinder 1o nur mit vermindertem Druck beaufschlagt wird und der Betätigungszylinder 1o verhältnismäßig langsam ausfährt.

Mit der Entlüftung der Anschlußbohrung A über das umgestellte 5/2 Wegeventil 16 zum Auslaß 19 öffnet dafs Differenzdruckventil 6 und gestattet zusammen mit dem parallel liegenden Drosselventil 5 ein Absinken des Steuerdrucks in der Steuerdruckleitung 35. Gleichzeitig strömt jedoch die aus dev kolbenstangenseitigen Arbeitskammer 14 des Betätigungszylinders 1o verdrängte Luft über die Anschlußbohrung C und den Hauptkanal 34 in die Stuuerdruckleitung 35 nach und hält darin einen vom Differenzdruckventil 6 gesteuerten Staudruck aufrecht, der

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auch in die Steuerkammer 4o des Differenzflächen-Schaltventils 7 gelangt und ausreicht, dieses Ventil geschlossen zu halten.

Bei geschlossenem Ventil 7 verhindert das Rückschlagventil 32 ein Auffüllen der Ventilkammer 27 mit dem verminderten Druck des Hauptkanals 23, und die Ventilkammer 27 wird stattdessen über die Bohrungen 49, 48, die EntlUftungskammer 45 und den Entlüftungskanal 46 zur Atmosphäre entlüftet. Auf diese Weise wird zugleich dsS

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25 zwischen dem Ventilsitz 28 und der Dichtfläche 29 in die Ventilkammer 27 gelangt, darin Druck aufbauen und die Schließlage des Differenzflächen-Schaltventils 7 destabilisieren kann.

Sobald nun die vom Betätigungszylinder 1o betätigte Einrichtung auf einen Widerstand stößt, d.h. im Beispieisfall die Elektroden der Schweißzange auf das Werkstück aiftreffen, wird die Ausfahrbewegung des Betätigungszylinders 1o unterbrochen, und es wird keine weitere Luft aus der kolbenstangenseitigen Arbeitskammer 14 zur Anschlußbohrung C verdrängt. Dies hat zur Folge, daß der Staudruck in der Steuerdruckleitung 35 über das Drosselventil 5 rasch absinkt und einen Wert erreicht, der nicht mehr ausreicht, um das Differenzflächen-Schaltventil 7 in seiner Schließlage zu halten. Mit anderen Worten, der innerhalb des Ringsitzes 28 auf die Dichtfläche 29 wirkende Druck des Speisedruckkanals 25, der praktisch dem vollen Druck der pneumatischen Energiequelle 17 entspricht, erzeugt eine größere Kraft als der auf die Rückseite des Kolbenteils 41 wirkende Druck der Steuerdruckleitung 35, so daß der Ventilkörper 30 nach links verschoben wird und die Dichtfläche 28 vom Ventilsitz 29 abhebt.

Mit dem Abheben der Dichtfläche 29 vom Ventilsitz 28 steigt augenblicklich der Druck in der Ventilkammer 27 auf den Druck des Speisedruckkanals 25 an und belastet den vollen Querschnitt des Kolbenteils 41 an dessen Vorderseite, wodurch der Ventilkörper 3o mit großer Geschwindigkeit nach links bis zum Anschlag der Kolbenstange 43 gegen die Dichtfläche 5o verschoben wird.

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Während der Verschiebung des Ventilkörpers vermag eine geringe Menge Druckluft aus der Ventilkammer 27 durch die Bohrungen 49, 4,P, die Entlüftungskammer 45 und den Kanal 46, begrenzt von der Drosselblende 47, zur Atmosphäre abzuströmen. Sobald jedoch das freie Ende der Kolbenstange 43 auf die Dichtfläche 50 auftrifft, wird dieser Entlüftungsstrom unterbrochen, und die Vorderseite des Kolbenteils 41 bleibt unter dem Speisedruck, der das Differenzflächenventil 7 geöffnet hält.

Mit dem öffnen des Differenzflächenventils 7 wird gleichzeitig Druckluft von der pneumatischen Energiequelle 17 über die Kanäle 20, 24, 25, den Kanal 31 mit dem sich hierbei öffnenden Rückschlagventil 32 und den Hauptkanal 23 über die Anschlußbohrung D zur kolbenseitigen Arbeitskammer 13 des Betätigungszylinders 10 geleitet und bewirkt, daß im Beispielsfall die Elektroden der Schweißzange mit voller Kraft gegen das Werkstück angepreßt werden.

Versuche haben gezeigt, daß die Schaltzeit eines derart ausgebildeten Differenzflächen-Schaltventils gegenüber herkömmlichen Ventilen nur etwa 1 bis 3 ms beträgt, was auf die neuerungsgemäße Belastung des vollen Querschnitts der Kolbenvorderseite des Differenzflächenventils 7 mit dem vollen Druck des Speisedruckkanals 25 für die Verschiebung des Ventilkörpers 30 zurückzuführen ist. Diese extrem kurze Umschaltzeit des Differenzflächenventils 7 in Verbindung mit dessen großem Durchlaßquerschnitt hat eine entsprechend kurze Druckaufbauzeit in der Zylinderkammer 13 des pneumatischen Kraftzylinders 10 als Voraussetzung für die Einschaltung des elektrischen Schweißstroms zur Folge. Der Arbeitszyklus des Schweißvorgangs wird daher ebenfalls erheblich im Vergleich zu der bekannten Schweißzangensteuerung verkürzt.

Würde stattdessen auf die Zwischenschaltung des Differenzflächen-Schaltventils 7 zwischen das 5/2-Wegeventil 16 und den Schweißzangen-Kraftzylinder 10 verzichtet, müßte der Druckaufbau in der Zylinderkaituner 13 über das die Hubgeschwindigkeit bestimmende Drosselventil 4 erfolgen. Da der Drosselquerschnitt dieses

Ventils mit Rücksicht auf die zulässige Maximal-Hubgeschwindigkeit relativ eng eingestellt ist, ergeben sich hierbei zwangsläufig eine entsprechende Verlängerung der Druckaufbauzeit in der Zylinderkammer 13 des pneumatischen Kraftzylinders 10. Dieser Nachteil wird durch das Differenzflächen-Schaltventil 7 ebenfalls behoben.

Die in Fig. 2 gezeigte Steuerung ist bis auf die Ausbildung des dort mit 7¹ bezeichneten Differenzflächen-Schaltventils dieselbe. Im übrigen sind für gleiche Teile dieselben Zahlen verwendet.

Abweichend von dem Differenzflächen-Schaltventil nach Fig. 1 begrenzt die Vorderseite des Kolbenteils 41 innerhalb der Bohrung im Ventilblock 1 eine Arbeitskammer 51, die von des.· Ventilkammer 27 durch eine Zwischenwand 52 getrennt ist. Die Zwischenwand 52 enthält eine mit einem Dichtungsring 53 versehene Bohrung, durch welche sich ein Schaft 54 von gleichem Durchmesser wie die Kolbenstange 43 dichtend verschieblich erstreckt, der den Kolbenteil 41 des Ventilglieds 30 mit einem vergrößerten Kopfteil 42 verbindet. Der Kopfteil 42 trägt eine entsprechend vergrößerte Dichtfläche 29, die in der gezeigten Absperrstelluitg nicht nur gegen den die Mündung des Speisedruckkanals 25 bildenden Ringsitz 28, sondern einen dazu konzentrischen größeren Ringsitz 55 dichtet. Zwischen den beiden Ringsitzen 28, 55 mündet ein Verbindungskanal 56, der beim Abheben der Dichtfläche 29 von den beiden Ventilsitzen die Ventilkammer 27 mit der Arbeitskammer 51 verbindet.

Schließlich fehlt bei der Ausführungsform nach Fig. 2 das Rückschlagventil 32, das hier nicht benötigt wird.

In der Absperrstellung des Differenzflächen-Schaltventils 7' hält genauso wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 der auf die Rückseite des Kolbenteils 41 wirkende Druck der Speisedruckleitung 35 das Ventil gegen die vom Druck im Speisedruckkanal 25 innerhalb des Ringsitzes 28 auf die Dichtfläche

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ausgeübte Kraft geschlossen. Gleichzeitig verschließt die Dichtfläche 29 den Verbindungskanal 56 und verhindert, daß der bis zur Ventilkammer 27 reichende verminderte Druck, mit welchem der Betätigungszylinder 10 ausgefahren wird, zur Arbeitskammer 51 gelangt. Stattdessen wird die Arbeitskammer 51 in gleicher Weise wie die Ventilkamifter 27 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 über die Bohrungen 49, 48, die Entlüftungskammer 45, den Entlüftungskanal 46 und die Drosselblende 47 entlüftet.

Sobald nun wie beim vorher beschriebenen Beispiel der Druck in der Steuerdruckleitung 35 und damit der Steuerkammer 40 des Differenzflächen-Schaltventils 7 auf einen solchen Wert absinkt, daß die vom Druck im Speisedruckkanal 25 auf den Ventilkörper 30 ausübte Kraft die Schließkraft dieses Ventils übersteigt, hebt die Dichtfläche 29 von den Ringsitzen 28 und 55 ab und öffnet dadurch die Verbindung zwischen der Ventilkammer 27 und der Arbeitskammer 51 über die Verbindungsleitung 56 mit der Folge, daß sich in der Arbeitskammer 51 rasch der Druck des Speisedruckkanals 25 aufbaut und durch Beaufschlagung der Vorderseite des Kolbenteils 41 den Ventilkörper 30 in die Öffnungsstellung verschiebt, in welcher das Ende der Kolbenstange 43 gegen die Dichtfläche 50 in der Entlüftungskaminer 45 zur Anlage kommt. Gleichzeitig strömt Druckluft aus dem Speisedruckkanal 25 über die Ventilkammer und die Kanäle 31, 23 zur Anschlußbohrung D und von dort weiter zur kolbenseitigen Arbeitskammer 13 des Betätigungszylinders 10, die dadurch unter den vollen Speisedruck gelangt. Während d2r Schaltbewegung des Ventilkörpers 30 von der Absperrstellung in die Offenstellung strömt wiederum ein kleiner Teil der in die Arbeitskammer 51 gelangenden Druckluft über die Bohrungen 49, 48, die Entlüftungskairaner 45 und den Entlüftungskanal 46 ins Freie, ohne jedoch wegen der Drosselung dieser Verbindung durch die Drosselblende 47 den Druckaufbau in der Ventilkammer 51 merklich zu beeinträchtigen.

Die Schaltzeit des Differenzflächen-Schaltventils T nach
Fig. 2 ist, wie Versuche gezeigt haben, mit etwa 6 bis 8 ms
etwas größer als die der Ausführungsform nach Fig. 1 , was
sich durch den längeren Weg der Druckluft aus dem Speisedruckkanal 25 zur Vorderseite des Kolbens 41 über den Verbindungskanal 56 erklärt. Auch ist der konstruktive Aufwand
dieses Ventils größer. Andererseits entfällt jedoch das Rückschlag vent i 1 32.

Das Differenzflächen-Schaltventil 7" nach Fig. 3 hat ähnlich * wie das Ventil 7' nach Fig. 2 eine von der Ventilkammer 27

getrennte Arbeitskammer 51 an der Vorderseite des Kolben- ^[A

teils 41, und der die Dichtfläche 29 tragende Kopfteil 42 %

ist mit dem Kolbenteil 41 durch einen Schaft 54 verbunden, p

der sich verschieblich durch eine Bohrung in der Zwischen- 1

wand 52' zwischen der Ventilkammer 27 und der Arbeitskammer 51 _:

erstreckt. |

% Im Unterschied zu dem Ventil 7¹ nach Fig. 2 enthält die Bohrung

in der Zwischenwand 52 jedoch keinen Dichtring, sondern dient
als reine Führungsbohrung, zu der sich parallel mindestens

ein exzentrischer Verbindungskanal 57 erstreckt. Der Kopf- ,

teil 42 des Ventilkörpers 30 hat einen größeren Durchmesser ;

als der Umfangsbereich um den Schaft 54, auf dem der Ver- \

bindungskanal 57 in die Ventilkammer 27 mündet, und ist auf \

seiner Rückseite mit einem elastischen Dichtring 58 ver- ■

sehen, der in der Absperrstellung die Mündung des Verbin- ■

dungskanals 57 (bzw. der Verbindungskanäle 57) verschließt. \

Ein weiterer Unterschied des Ventils 7" gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 2 besteht darin, daß die Kolbenstange 43
sowie die Entlüftungskammer 45 und die Bohrungen 48, 49 fehlen und stattdessen die Arbeitskammer 51 an der Vorderseite
des Kolbenteils 41 über einen Entlüftungskanal 59 mit darin
enthaltener Drosselblende 60 unmittelbar zur Atmosphäre entlüftet ist.

Im übrigen ist wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 nur ein Ringsitz 28 vorhanden, und der Kanal 31 enthält genauso wie dort ein Rückschlagventil 32.

Die Wirkungsweise des in Fig. 3 gezeigten Schaltventils 7" innerhalb der Steuerung des Betätigungszylinders 10 ist im Prinzip wiederum die gleiche. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach Fig. 2 ist in der gezeigten Absperrstellung auch die Ventilkammer 27 über den Kanal 57, die Arbeitskammer 51 und den Kanal 59 entlüftet, was die Verwendung des Rückschlagventils 32 voraussetzt. Sobald die Dichtfläche 29 vom Ventilsitz 28 abhebt, gelangt der druck des Speisedruckkanals 25 über die Ventilkammer 27 und den Verbindungskanal 57 (bzw. mehrere solche Kanäle) zur Arbeitskammer 51 und beaufschlagt die Vorderseite des Kolbenteils 41, was zu einer schlagartigen Verschiebung des Ventilkörpers 30 in die Offenstellung führt. Die Offenstellung wird im wesentlichen durch die Anlage des Dichtrings 58 gegen die Zwischenwand 52 bestimmt, wodurch der Verbindungskanal 57 verschlossen wird. Sobald dies der Fall ist, wird die Arbeitskammer 51 über den gedrosselten Entlüftungskanal 46 erneut entlüftet, und der Ventilkörper 30 wird allein durch den auf die Vorderseite des Kopfteils 42 wirkenden Speisedruck in der Offenstellung gehalten.

Die Schaltzeit des Ventils 7" liegt in der gleichen Größenordnung wie die der Ausführungsform T nach Fig. 2. Dat Ventil 7" ist jedoch leichter zu fertigen, was andererseits durch die Notwendigkeit des Rückschlagventils 32 erkauft wird. Ein weiterer Vorteil des Differenzflächen-Schaltventils 7" besteht darin, daß es eine deutlich kürzere Rückschaltzeit von der Offenstellung in die Absperrstellung hat, da bei Beginn dieser Umschaltung die Vorderseite des Kolbenteils 41 bereits entlüftet ist.

Claims (9)

• · »I Cl • · · &igr; -&igr;14i- ■··■ · ··· 0)3 ·· it Schutzansprüche

1. Dif^erenzflächen-Schaltventil zum gesteuerten Anschließen eines Verbrauchers an eine pneumatische Energiequelle mittels eines innerhalb eines Gehäuses längsverschieblichen Ventilkörpers mit zwei entgegengesetzt gerichteten Steuerflächen unterschiedlicher Größe, von denen die kleinere dem Druck der Energiequelle in Öffnungsrichtung und dia gc3ßere einem veränderbaren pneumatischen Steuerdruck in Absperrichtung unterworfen sind, derart, daß beim Absenken des Steuerdrucks unter einen bestimmten Wert der Ventilkörper aus seiner Absperrstellung in seine Öffnungsstellung verschoben wird, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilkörper (3o) nach Art eines Tellerventils mit einer stirnseitigen Dichtfläche (29) versenen ist, welche in der Absperrstellung die Mündung eines Speisedruckkanals (25) in eine mit dem Verbraucher (1o) verbundene Ventiikammer (27) verschließt, und daß der Ventilkörper (3o) einen Kolbenteil (41) von wesentlich größerem Querschnitt als die Mündung des Speisedruckkanals (25) aufweist, dessen Rückseite (Steuerkammer 4o) dem Steuerdruck unterworfen ist und dessen in der Absperrstellung über eine Drossel (47; 6o) entlüftete Vorderseite beim Abheben der Dichtfläche (29) von der Mündung des Speisedruckkanals (25) unter dessen Druck gelangt.

2. Differenzflächen-Schaltventil nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitige Dichtfläche (29) des Ventilkörpers (3o) an einem an der Vorderseite des Kolbenteils (41) angeordneten Kopfteil (42) angeordnet ist.

3. Differenzflächen-Sehaltventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitige Dichtfläche (29) des Ventilkörpersi (3o) von einem elastischen Belag am Kopfteil (42) gebildet ist.

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4. Differenzflächen-Schaltventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

■ daß die Ventilkammer (27) von der Vorderseite des Kolbenteils (41) begrenzt ist (Fig. 1).

5. Differenzflächen-Schaltventil nach einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite des Kolbenteils (41) eine von der Ventilkammer (27) durch eine feste Zwischenwand f52) getrennte Arbeitskammer (51) begrenzt, die mit ^r Ventilkammer (27) absp^rrbar verbunden ist, und daß der Kopfteil (42) des Ventilkörpers (3o) mit dem Kolbenteil (41) über einen verjüngten Schaft (54) mechanisch verbunden ist, der sich durch eine Bohrung in der Zwischenwand (52) verschieblich erstreckt (Fig. 2 und 3).

6. Differenzflächen-Schaltventil nach einem der Ansprüche

1 bis 5,dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (3o) an der Rückseite des Kolbenteils (1) eine Kolbenstange (43) trägt, die verschieblich und abgedichtet in eine Entlüftungskammer (45) ragt, welche über einen mit einer Drosselblende (47) versehener Kanal (46) entlüftet ist, und daß der Ventilkörper (3o) mit einer vom Stirnende der Kolbenstange (45) ausgehenden und über wenigstens eine Radialbohrung (49) zur Vorderseite des Kolbenteils (41) führenden Axialbohrung (48) versehen ist, die in der Offenstellung des Ventilkörpers (3o) durch Anlage des Stangenendes an der Endwand (Dichtfläche 5o) der Entlüftungskammer (45) verschließbar ist (Fig. 1 und 2).

7.¹ Differenzflächen-Schaltventil nach Anspruch 5 und Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (29) am Kopfteil (42) des Ventilkörpers (3o) in der Absperiistellung gegen zwei konzentrische Ringsitze (28, 55) dichtet, von denen der innere die Mündung des Speisedruckkanals (25) umschließt

*· 16 ~

und zwischen denen bei abgehobener Dichtfläche ein Verbindungskanal (56) von der Arbeitskammer (51) an der Vorderseite des Kolbenteils (41) in die Ventilkammer (27) mündet, wobei die zentrale Bohrung in der Zwischenwand (52) mit einer Dichtung

(53) für den Schaft (54) des Ventilkörpers (3o) versehen ist |

(Fig. 2) . |;

8. Differenzflächen-Schaltventil nach Anspruch 5, d a - | durch gekennzeichnet, daß die Arbeite- j kammer (51) an der Vorderseite des Koibenteiis (41) ständig | über einen mit einer Drosselblende (6o) versehenen Entlüftungs- | kanal (59) mit der Atmosphäre verbunden ist und daß in der Zwischenwand (52) zwischen dieser Arbeitskammer (51) und der Ventilkammer (27) wenigstens ein dazu paralleler Verbindungskanal (57) vorhanden ist, der in dr'r Öffnungsstellung des Ventilkörpers (3o) von einer Dichtung (58) auf der Rückseite des Kopfteils (42) verschließbar ist (Fig. 3).

9. Differenzflächen-Schaltventil nach Anspruch 8, d a -

durch gekennzeichnet, daß die Rückseite ;? des Kopfteils (42) einen elastischen Belag (58) aus Dichtmaterial trägt.