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Steuervorrichtung für einen oder mehrere druckmittelbeaufschlagte
Servomotoren Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Steuervorrichtung
für einen oder mehrere druckmittelbeaufschlagte Luftzylinder oder Servomotoren in
Maschinen oder Vorrichtungen.
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Derartige Vorrichtungen werden angewendet, um ständig sich wiederholende
Arbeitsvorgänge an Werkzeugmaschinen und Vorrichtungen selbsttätig ablaufen zu lassen
und Arbeitskräfte einzusparen.
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Bei bekannten Steuervorrichtungen, die mit Druckluft betrieben wurden,
oxdnete man hierbei zwei Geber an. Der eine hatte die Aufgabe, den Arbeitsvorgang
auszulösen, während der andere die Tätigkeit der Anlage beendete und sie wieder
in ihre Ausgangslage zurückbrachte. Es hat sich nun gezeigt, daß es für manches
Anwendungsgebiet schwierig ist, zwei Geber vorzusehen, z. B. wenn derartige Anlagen
an Pressen verwendet werden, um einen oder mehrere Servomotoren oder Luftzylinder
zu steuern, die .mittels einer geeigneten Vorrichtung das bearbeitete Werkstück
aus :dem Pressenunterteil herausheben und in bekannter Weise auf .ein Förderband
ablaufen lassen.
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Wenn die Presisen einen genügend großen Hub haben, konnten die bisherigen
Einrichtungen den gestellten Aufgaben gerecht werden. Der Stößel der Presse betätigt
hierbei, nachdem er die untere. Totlage überschritten hat, einen unten angeordneten
Impulsgeber oder ein Luftauslaßventil, wodurch die erforderlichen Bewegungen der
Aushebevorrichtung
eingeleitet werden. Kurz vor der oberen Totlege
betätigt der Stößel -einen zweiten oben angeordneten Impulsgeber oder ein Luftauslaßventil,
wodurch die Aushebevorrichtung wieder in ihre Ruhestellung zurückgeschwenkt wird.
Bei einer anderen Ausführung gleitet eine Stange des Stößels an einer am Ständer
der Presse befestigten Schiene entlang, wodurch während des ganzen Aufwärtshubes
des Stößels die Steuereinrichtung der Aushebevorrichtung in der Arbeitsstellung
gehalten wird.
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Wie schon erwähnt, lassen sich diese bekannten Ausführungsformen nur
anwenden, wenn der Hub der Presse groß genug ist bzw. die während des Aufwärtsganges
des Stößels zur Verfügung stehende Zeit ausreicht, um auch große und sperrige Stücke
aus der Presse herauszubefördern.
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Wie Versuche gezeigt haben, gelingt dies bei kurzhubigen Pressen mit
den obenerwähnten Einrichtungen nicht.
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Die Erfindung- hat sich daher die Aufgabe gestellt, mit 'nur einem
einzigen Impulsgeber oder Luftauslaßventil auszukommen.
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Die Steueranlage nach der Erfindung ermöglicht es, nach Auslösung
eines einzigen Impulses eine-Hinbewegung auszuführen, am Erde dieser Bewegung eine
bestimmte Zeit zu verharren und anschließend selbsttätig wieder in die Ausgangsstellung
zurückzukehren. Dabei können die Geschwindigkeiten der Bewegungen durch bekannte
Drosselventile einreguliert werden. Die Steueranlage läßt also nach ihrer Auslösung
ein beliebig festgelegtes Programm ohne weitere hinzutretende äußere Auslösevorgänge
ablaufen.
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Die Erfindung geht von einem an sieh bekannten, durchbohrten Steuerschieber
aus, dessen Stirnseiten von einem Druckmittel, z. B. Luft, beaufschlagt werden.
Der Steuerschieber ist längs durchbohrt und besitzt an seinen Enden Drosselstellen,
so daß er bei abwechselnder Entlüftung der hinter den Drosselstellen liegenden Räume
jeweils in die eine oder andere Stellung gebracht wird und hierdurch einen oder
mehrere Servomotoren od. dgl. steuert.
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Nach der Erfindung wird der hinter .der einen Drosselstelle liegende
Raum von einem durch einen -Impulsgeber betätigten Ventil entlüftet, während der
hinter der anderen Drosselstelle liegende Raum von einem Ventil entlastet wird,
welches von einem über eine Druckluftverzögerungseinrichtung beaufschlagten Servomotor
betätigt wird. Die Betätigung durch den erwähnten Servomotor :erfolgt nach der Öffnung
des Luftauslaßventils durch der Impulsgeber und nachdem der durchbohrte Steuerschieber
die Füllung eines Druckbehälters ausgelöst hat. Hat der Druck in dem Druckbehälter
eine bestimmte Höhe erreicht, bewegt-der Servomotor das obengenannte Ventil in seine
Offenlage, worauf der durchbohrte Steuerschieber wieder seine-Ruhestellung einnimmt.
. - _ Im folgenden ist die Wirkungsweise der automatischen Druckluftsteneranlage
nach -der Erfindung an Hand eines Anwendungsbeispiels. für eine Awsh ebevorrichtung
der Werkstücke aus Pressen ausführlich beschridbem. Es zeigt Fig. i einen Schnitt
durch die Steueranlage nach der Erfindung in Ruhestellung (Stößel der Presse geht
nach unten), Fig. 2 einen Schnitt durch die in ein Pressenunterteil eingebaute Ausbebevorrichtung
in Ruhestellurg, Fig.3 .einen Schnitt der Steueranlage ähnlich Fig. i in Arbeitsstellung
.(Stößel der Presse geht nach oben); Fig. 4 das Druckluftverzögerungsventil mit
einer anderen Kolbenstellung gegenüber den Fig. i und 3, Fig.5 die Aushebevorrichtung
nach Fig.2 in Arbeitsstellung, Fig.6 Schaltungsschema einer vollautomatisch arbeitenden
Druckluftsteueranlage.
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Das Hauptsteuerventil A besteht aus einem zylindrischen Gehäuse io,
in welchem eine Büchse ii mit Nuten z2, 13, 14, 15, 16 und Bohrungen 17, 18, T9;
2o, 21 steckt.
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Die Bohrungen 17 bis 21 werden durch entsprechende' Nuten 22, 23,
24 des. Steuerschiebers 25 gesteuert. Durch den.. Steuerschieber 25 erstreckt sich
eine Längsbohrung 26, die sich an den stirnseitigen Enden des Steuerschiebers 25
zu Drosselöffnungen 27, 28 verengt. Die Längsbohrung 26 steht ferner :mit der Nut
23 des Steuerschielbers 25 über Bohrung 29 in Verbindung. Der Steuerschieber 25
besitzt ferner Ringe 3o aus Gummi, um die -Nuten 22, 23, 24 gegeneinander abzudichten.
Das Gehäuse io ist durch zwei Deckel 31 und 32 mit Bohrungen 33 und 34 verschlossen,
durch die das Hauptsteuerventi.l A mit dem Druckluftverzögerungsventil B und über
Leitung 35 mit dem Luftauslaßventil C verbunden ist.
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Die Nut 14 des Hauptsteuerventils A ist an die Hauptdruckluftleitung
36 angeschlossen, die die Steuervorrichtung mit einem Druck von ungefähr 4 atü versorgt.
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Die Nuten i3 und 157 sind über Druckleitungen 37, 38 reit dem Hauptzylinder
40 einer Aus!hebevorrierhtung D verbunden.
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Das Drucklufüverzögerungsventil B besteht aus einem Zylinder 41, in
dessen Innerem ein dicht schließender Kolben 42 geführt ist. An seinem oberen. Ende
ist der Zylinder durch einen Deckel 43 verschraubt.
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Über die Anschlußbohrung 44 steht der über dem Kolben 42 befindliche
Raum 45 mit einer Druckkammer E in Verbindung. Die Schraubenfeder 4611 drückt den
Kolben 42 nach oben. Bewegt sich der Kolben 42 nach.--unten, so kann die unter dem
Kolben befindliche Luft durch eine Bohrung 47 nach außen ent@veichen.
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Der Kolben 42 sitzt auf einer rohrförmigen Führungshülse 48, in die
eine Stange 49 hineinragt. Diese Stange 49 wird in der Bohrung So des Verschlußteiles
51 geführt und trägt an ihrem unteren Ende eine Dichtungspackung 52 aus Leder od.
dgl., die ,durch die Feder 46b in der Schließstellung gehalten wird. Bewegt sich
der Kolben 42 des Druckluftverzögerungsventils B um die Strecke >.X« nach
unten,
wobei die eingeschlossene Luft durch Bohrung 53 entweicht, so schiebt der Kolben
42 von dort ab die Stange 49 nach unten, so daß sich die Dichtungspackung 52 von
ihrem Sitz abhebt (vgl. Fig. 4) und die Druckluft aus dem Raum 54 durch die Bohrung
55 ins Freie abläßt.
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Die Druckkammer E ist über die Leitung 56 mit einem Drosselventil
F vex!bunden. Dieses an sich bekannte Ventil enthält eine regulierbare Drosselschraube
57 und eine federbelastete Kugel 58, so daß einer Strömung aus der Leitung 59 in
Richtung zur Druckkammer E Widerstand entgegengesetzt wird, dagegen eine Strömung
in umgekehrter Richtung nahezu ungehindert durch das Ventil fließt.
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In der Leitung 38 zum Luftzylinder 4o der Aushebevorrichtung D ist
ein Ventil G gleicher Konstruktion mit Drosselschraube 6o und Kugel 61 vorgesehen.
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Der Geber der Steueranlage ist das Luftauslaßventil C, welches in
dem hier beschriebenen Anwendungsbeispiel am dem Ständer einer Presse (nicht dargestellt)
befestigt ist. Die Stange 62 dient dazu, die Höhenlage des Ventils C zu _ verändern.
Das Luftauslaßventil C besteht aus einem Gehäuse 63, dessen Innenraum 64 unter dem
Druck der Leitung 35 steht und die Dichtung 65 gegen ihren Sitz drückt. Die Dichtung
65 irst mit dem einen Ende des Stiftes 66 verschraubt, während das andere Ende nach
außen ragt.
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Wird der Rollenhebel 67 von der Zunge 68, die an dem Stößel 39 (Fig.
2 und 5) der Presse drehbar gelagert ist, beim Vorbeifahren des Stößels geschwenkt,
so hebt sich die Dichtung 65 von ihrem Sitz und entspannt die Luft der Leitung 35
über die Bohrung 69 ins Freie (s. Fig. 3). Hiernach gelangt das Luftauslaßventil
C sofort wieder in die in Fig. i dargestellte Stellung.
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Die Zunge 68 ist so gelagert, daß sie nur beim Aufwärtsgang oder Leerhub
der Presse den Rollenheber 67 schwenkt, jedoch beim Niedergang des Pressenstößels
wirkungslos vorbeistreift, wobei die Feder 70 die Zunge 68 in ihre alte Lage zieht
(s. Fig. i).
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Die Aushebevorrichtung D ist in dem Werkzeugunterteil 71 montiert.
Sie besteht .in bekannter Weise aus dem Luftzylinder 40 mit Kolben 72 und Kolbenstange
73. Die Kolbenstange 73 greift an einen der Hebel 74, 75 an, die durch eine Querstange
76 miteinander verbunden sind. Schwenken die Hebel 74, 75 nach oben, so heben die
Gummirollen 77 das Werkstück 78 an und lassen es, nachdem die Vorrichtung eine geeignete
Schräglage erreicht hat, aus der Presse herausrollen (s. Fig. 5). -Die Wirkungsweise
der Anlage ist nun wie folgt: In der Ruhestellung haben alle Teile der Steueranlage
die in Fig. i dargestellte Lage. Der Steuerschieber 25. befindet sich in seiner
oberen Lage, so daß der Druck der Hauptleitung 36 über die Nut 14 des Hauptsteuerventils
A, Bohrung i9, Nut 23 des Steuerschiebers 25 und über die Leitung 37 in den Zylinder
4o der Aushebevorrichtung D gelangt. Der Kolben 72 befindet sich also in der Ruhelage,
oder wenn er in Arbeitsstellung war, wird er in die Ruihestellung zurückgedrückt.
Die Luft der rechten Kolbenseite kann dabei über Leitung 38, Drosselventil G, Nuten
15, 24 und 16 des Hauptsteuerventils A ins Freie gelangen.
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Der Druck der Hauptleitung 36 gelangt aber auch über .die Bohrung
29 in die Längsbohrung 26 des Steuerschiebers 25. Von dort pflanzt er sich durch
Dröss elbohrung 27 und Leitung 35 bis zur Dichtung 65 des Luftauslaßventils C am
Ständer der Presse und über Drosselbohrung 28 bis zur Dichtungspackung 52 des Druckluftverzögerungsventils
B fort.
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Der über dem Kolben 42 des Druckluftverzögerungsventils B befindliche
Raum 45, die Druckkammer E und Leitungen 56 und 59 sind über die Nuten
15, 24, 16 des Hauptsteuerventils A mit der Außenluft verbunden.
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Beim Hochgehen des Pres.senstößels (Fig.3) schwenkt der Rollenhebel
67 das Luftauslaßventils C um seinen Drehpunkt nach oben und drückt dabei
den Stift 66 impulsartig in das Ventilgehäuse, so daß sich die Dichtung 65 von ihrem
Sitz abhebt, wodurch sich die Luft in der Leitung 35 über die Bohrung 69 plötzlich
ins Freie entspannt.
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Der. hierdurch in der Leitung 35 hervorgerufene Druckabfall pflanzt
sich bis vor die Drosselbohrung 27 des Steuerschiebers 25 fort, so daß sich dieser
nach unten bewegt und dabei die Bonrungen 17, 18, r9; 20, 21 in folgender Weise
umsteuert: Der Druck der Hauptleitung 36 wirkt nun über die Bohrung i9, Nut 23,
Bohrung 2o, Leitungen 38 und über das Drosselventil G auf die rechte Seite des Kolbens
4o der Aushebevorrichtung D (s. Fig. 3 und 5). Gleichzeitig gelangt dabei die Luft
links des Kolbens 40 über Leitung 37, Nut 13, Bohrung 18, Nut 22, Bohrung 17 ins
Freie. Je nachdem, wie die Regulierschraube 6o des Drosselventils G eingestellt
ist, bewegt sich der Kolben 72 des Luftzylinders 40 schnell oder langsam und schwenkt
die Hebel 74 und 75 der Aushebevorrichtung D in, die Arbeitsstellung, wobei des
Werkstück78 angehoben wird und aus der Presse herausrollt (s. Fig. 5).
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Der Druck der Hauptleitung 36 gelangt aber auch über die Leitung 59
zum Drosselventil F und durch dieses in die Druckkammer E. Hier baut sich der Druck
je nach Stellung der Regulierschraube 57 schnell oder langsam auf. Erreicht der
Druck in der Kammer E eine bestimmte Höhe, so überwindet er die Kraft der Feder
46a des Druckluftverzögerungsventil.s B.
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Der Kolben 42 wird nach unten geschoben, wobei dieser, nachdem er
die Strecke »X« zurückgelegt hat, die Stange 49 mitnimmt. Die Dichtungspackung 52
wird dabei von ihrem Sitz gehoben, so daß die Druckluft des Raumes 5q. über Bohrung
55 ins Freie abströmt (vgl. Fig.4).
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Die Vorgänge laufen nunmehr in umgekehrtem Sinne wie vorher ab, als
der Druck der Leitung 35 durch das Luftauslaßventil C abgebaut wurde.
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Gegenüber dem Räum 54 hat jetzt die Leitung 35 den höheren Druck,
so daß der Steuerschieber 25
wieder in seine Ausgangslage gelangt,
wie sie in Fig: i dargestellt ist. Die Dichtungspackung 52 des Druckluftverzögerungsventils
B ist wieder geschlossen, wobei die Feder 46a den Kolben 42 in die alte Stellung
zurückschiebt. Die Luft in der Druckkammer E und in der Leitung 56 strömt über das
Drosselventil F ab, wobei sie die Kugel 58 gegebenenfalls von ihrem Sitz abhebt,
und gelangt weiterhin über Leitung 59 und Nut 15, Bohrung 2o, Nut 24 und Bdhrung
2i ins Freie.
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Gleichzeitig strömt die Druckluft der Hauptleitung 36 über Nut 14,
Bohrung i9, Nut 23, Bohrung 18, Nut 13, Leitung 37 auf .die linke Seite des Kolbens
72, wodurch die Aushebevorrichtung D in ihre Ruhestellung gelangt. Die Luft, die
sich auf der rechten Seite des Kolbens 72 befindet, wird gleichzeitig über Leitung
38, Drosselventil G; Nut 15, Bohrung 20, Nut 24 und Bohrung 21 ins Freie
geleitet.
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Die Steuervorrichtung nach der Erfindung gestattet es also; die Geschwindigkeit
der Bewegungen eines Luftzylinders 40 beliebig schnell ablaufen zu lassen, und zwar
je nachdem wie die Drosselventile F und G -eingestellt sind.
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Darüber hinaus lassen sich auch die Zeitpunkte, wann die Bewegungen
einsetzen sollen, regulieren, und zwar je nach der Höhenlage des Luftausla-B-vent'vls
C .an -der Stange 62 und zum anderen. je nach Größe des Volumens der Druckkammer
E.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf das beschriebene Anwendungsbeispiel,
sondern kann ohne erfinderischen Aufwand überall dort angewendet werden, wo eine
Regulierung der Bewegungen und der Umsteuerzeiten - von Luftzylindern erforderlich
oder zweckmäßig ist.
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So kann z. B., wie Fig: 6 zeigt, das Luftauslaßventil C der Fig. i
und 3 durch ein zweites Druckluftverzögerungsventil B2 mit Druckkammer E" und Drosselventil
F2 ersetzt werden. Der Anschlug dieser Teeile erfolgt dann an der Bohrung 34 des
Hauptsteuerventils A und die Betätigung durch eine Abzweigung 8o der Leitung 37.
Die Anlage arbeitet dadurch vollautomatisch. Der Kolben 8i des Luftzylinders 82
kann in beiden Richtungen Bewegungen ausführen, die -sich je nach der Einstellung
der Druckluftverzögerungsventile B1 und B2 mit Druckkammern E1 und E2 und der Drosselventile
F, und F2 beliebig vollziehen.
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Schließlich ist es ohne erfinderischen Aufwand möglich, die Druckkammer
E und dass Druckluftverzögerungsventil B baulich miteinander zu vereinigen, d. h.
den Raum 45 zu vergrößern. Auch läßt sich das Druckluftverzögerungsventil B baulich
mit dem Hauptsteuerventil A vereinigen, wodurch insbesondere bei der Herstellung
der Steueranlege in größeren Serien beträchtliche Verbilligungen erzielt werden
können.