DE19721759A1 - Energy reduction process for pneumatic drive - Google Patents
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Abstract
Description
Nach DE-OS 28 23 041 ist ein Verfahren bekannt, wobei ein pneumatischer Ar beitszylinder mit zwei Druckstufen arbeitet. Dabei erfolgt die Ausfahrbewegung unter hohem Druck. Bei der Einfahrbewegung erfolgt zuerst ein Zuschalten eines Mitteldruckreservoirs, so daß ein Teil der Druckenergie aus dem Arbeitszylinder von diesem aufgenommen wird. Dem schließt sich das Absperren des Mittel druckreservoirs und die Entlüftung des Pneumatikzylinders an die Atmosphäre an. Aus dem Mitteldruckreservoir können andere pneumatische Verbraucher mit re duziertem Betriebsdruck betrieben werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß zwei Reservoirs (Hochdruck und Mitteldruck) benötigt werden und nur ein Teil der Druckenergie, die sich im Arbeitszylinder in ausgefahrener Stellung be findet, rückgewonnen werden kann. Des weiteren ist das Verfahren nur anwend bar auf einfach wirkende Pneumatikzylinder.According to DE-OS 28 23 041 a method is known, wherein a pneumatic Ar working cylinder with two pressure levels. The extension movement takes place under high pressure. When the entry movement is carried out, one is switched on first Medium pressure reservoirs so that part of the pressure energy from the working cylinder is taken up by this. This closes off the means pressure reservoirs and the ventilation of the pneumatic cylinder to the atmosphere. From the medium pressure reservoir, other pneumatic consumers with right reduced operating pressure. This method is disadvantageous that two reservoirs (high pressure and medium pressure) are needed and only one Part of the pressure energy that is in the working cylinder in the extended position finds, can be recovered. Furthermore, the procedure is only applicable bar on single-acting pneumatic cylinders.
Nach DE-OS 29 15 620 ist ein Verfahren zur Vermeidung des Energieverlustes in Form einer verlorenen Druckluftmenge bei pneumatischen Kolbenantrieben be kannt. Dabei wird der Kolbenstangenraum eines Pneumatikzylinders beim Aus fahren nicht vollständig entlüftet, so daß sich ein Druckpolster aufbauen kann, welches den Rückhub unterstützt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß der Arbeitszylinder nie seinen vollen Hub ausführen kann. Des weiteren ist das Ver fahren nur anwendbar unter Verwendung eines pneumohydraulischen Druck übersetzers und eines Hydraulikzylinders. Die Erfindung ist auf die Antriebspro bleme des allgemeinen Maschinenbaus nicht anwendbar und bleibt wenigen Spezialgebieten z. B. Pressenantrieben vorbehalten. Weiterhin nachteilig ist, daß nur ein Teil der Druckluftenergie für den Rückhub gespeichert werden kann.According to DE-OS 29 15 620 is a method for avoiding energy loss in Form of a lost amount of compressed air in pneumatic piston drives knows. The piston rod space of a pneumatic cylinder turns off drive not completely vented, so that a pressure cushion can build up, which supports the return stroke. A disadvantage of this method is that the Working cylinder can never perform its full stroke. Furthermore, the ver drive only applicable using pneumohydraulic pressure translator and a hydraulic cylinder. The invention is based on the Antriebsspro General mechanical engineering problems are not applicable and remain few Special areas e.g. B. reserved for press drives. Another disadvantage is that only part of the compressed air energy can be stored for the return stroke.
Nach DE-OS 32 33 739 ist eine Einrichtung für das selbständige Rückstellen eines Stellzylinders bekannt. Dabei ist an der Kolbenstangenseite eines doppelt wirkenden pneumatischen Arbeitszylinders ein Druckspeicher angeordnet, der seinerseits über ein Druckbegrenzungsventil ein Rückschlagventil, eine Drossel und ein Wegeventil mit der Druckluftquelle verbindet. In der eingefahrenen Stel lung des Zylinders wird der Speicher mit dem am Druckbegrenzungsventil einge stellten Speicherdruck gefüllt. Beim Ausfahren des Arbeitszylinders erfolgt ein Verdrängen der Luft des Kolbenstangenraums in den Speicher, wodurch es zum Druckanstieg im Speicher kommen müßte. Da der Druckspeicher jedoch mit dem Druckbegrenzungsventil permanent verbunden ist, kann die beim Ausfahren des Zylinders geleistete Kompressionsarbeit nicht gespeichert werden und wird an die Umgebung abgegeben. Nachteilig bei dieser Erfindung ist, daß die Energie, die für den Rückhub notwendig ist, ständig aus dem Druckluftnetz entnommen wer den muß, so daß keine wesentlichen Energieeinsparungseffekte erzielt werden können. Weiterhin nachteilig ist, daß der Antrieb gegen eine konstante Gegenkraft, resultierend aus Speicherdruck und Kolbenringfläche, arbeiten muß.According to DE-OS 32 33 739 is a device for independent resetting of an actuating cylinder known. There is one double on the piston rod side acting pneumatic working cylinder a pressure accumulator arranged in turn, a check valve, a throttle, via a pressure relief valve and connects a directional valve to the compressed air source. In the retracted position the cylinder is switched on with the pressure relief valve set memory pressure filled. When the working cylinder is extended, a Displacing the piston rod space into the reservoir, causing it to Pressure increase in the memory should come. However, since the accumulator with the Pressure relief valve is permanently connected, which can when the Compression work done is not saved and is sent to the cylinder Environment. A disadvantage of this invention is that the energy that is necessary for the return stroke, who is constantly removed from the compressed air network the must, so that no significant energy saving effects can be achieved can. Another disadvantage is that the drive against a constant Counter force, resulting from accumulator pressure and piston ring area, must work.
Somit ist nur ein Verfahrverhalten erzielbar, was dem konventionellen (Einsatz von Drosselrückschlagventilen) Pneumatikantrieben entspricht. Das bedeutet, eine wegeabhängige Abbremsung des Antriebes ist nicht möglich.This means that only traversing behavior can be achieved, which is comparable to conventional (use of throttle check valves) corresponds to pneumatic drives. That means, It is not possible to brake the drive depending on the path.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das in der Lage ist, die Ener gie, die für den Rückhub eines Pneumatikzylinders erforderlich ist, bei der Aus fahr- oder Einfahrbewegung zu speichern und somit eine Energieeinsparung von ca. 50% bei Beibehaltung der abgegebenen mechanischen Leistung des Antriebes zu erreichen.The aim of the invention is to provide a method which is capable of the ener gie, which is required for the return stroke of a pneumatic cylinder, when off save driving or retracting movement and thus an energy saving of approx. 50% while maintaining the mechanical output of the To reach the drive.
Weiterhin soll das Verfahren zu einer Verbesserung des dynamischen Verfahr verhaltens des Antriebes beitragen.The method is also intended to improve the dynamic movement behavior of the drive.
Die technische Aufgabe der Erfindung ist es, die im Kolbenstangenraum eines Pneumatikzylinders vorhandene pneumatische Energie nicht an die Atmosphäre beim Ausfahren des Antriebes abzugeben, sondern damit einen Speicher aufzu laden. Diese Energiemenge ist dem Antrieb für die Realisierung der Rückhubbe wegung wieder zuzuführen. Des weiteren erzeugt das Verfahren eine der Aus fahrbewegung proportional ansteigende Gegenkraft, die es ermöglicht, den Antrieb wegabhängig und kontinuierlich abzubremsen, so daß ein sanftes Einfah ren in die Endlage gesichert ist. Diese Verbesserung des dynamischen Verfahr verhaltens ist unabhängig von den äußeren Massenträgheiten, die auf den An trieb wirken. The technical object of the invention is one in the piston rod space Pneumatic cylinders present pneumatic energy to the atmosphere to give up when extending the drive, but to open a memory load. This amount of energy is the drive for the realization of the return stroke feed movement again. The method also generates one of the offs driving movement proportionally increasing counterforce, which enables the Braking the drive depending on the path and continuously, so that a gentle retraction is secured in the end position. This improvement in dynamic travel behavior is independent of the external mass inertia on the An drive.
Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren realisiert, das nach vorzugsweise 6 Verfahrensschritten abläuft. Dabei erfolgt im ersten Verfah rensschritt das Vorspannen des Speichers 1 und des Kolbenstangenraums (13) mit dem Speichervordruck p1 über das Druckminderventil (2), das Rück schlagventil (3), das 3/2 Wegeventil (4) sowie das durchgeschaltete 2/2 Wegeventil (5) und 3/2 Wegeventil (10). Der Verfahrensschritt (1) wird abgeschlossen nach Erreichung des Speichervordruckes p1, was über den Drucksensor (16) erkannt wird, wodurch das 2/2 Wegeventil (5) und das 3/2 Wegeventil (10) wieder sperren. Dem schließt sich der Verfahrensschritt 2 an, bei dem der Kolbenraum (12) des Zylinders (6) mit der Druckluftquelle (22) durch Zuschalten des 2/2 Wegeventils (7) und des 3/2 Wegeventils (8) über das Drosselrückschlagventil (15) verbunden wird. Daraufhin fährt der Zylinder (6) aus und verdrängt die Luft aus dem Kolbenstangenraum (13) über die 3/2 Wegeventile (18) und (10) sowie das Rückschlagventil (11) in den Speicher (1). Dadurch erfolgt eine wegproportionale Erhöhung des Speicherdruckes. Da zum Beginn der Bewegung der Speichervordruck (p1) relativ niedrig im Vergleich zum in der Druckluftquelle (22) herrschenden Druck ist, erreicht der Zylinder (6) hohe Beschleunigungswerte. Da der Druck p1 jedoch wegproportional ansteigt, wirkt eine ständig sich erhöhende Gegenkraft auf den Zylinder (6), so daß es zu einer progressiv ansteigenden Abbremsung kommt und der Zylinder mit geringer End geschwindigkeit in die Endlage einfährt. Durch die Parameter Volumen und Vor druck des Speichers (1) ist das Verfahrverhalten des Zylinders (6) optimierbar und auf sehr unterschiedliche Massen (17) anpaßbar. Somit ist das Verfahren gut geeignet, stark massebehaftete Pneumatikantriebe mit einer hohen Dynamik ver fahren zu lassen und erfüllt so einen entscheidenden Punkt der Zielsetzung.According to the invention, the technical problem is realized by a method which preferably takes place in 6 method steps. In the first procedural step, the storage 1 and the piston rod chamber ( 13 ) are preloaded with the storage admission pressure p 1 via the pressure reducing valve ( 2 ), the check valve ( 3 ), the 3/2 way valve ( 4 ) and the connected 2/2 Directional control valve ( 5 ) and 3/2 directional control valve ( 10 ). The process step ( 1 ) is completed after the storage pressure p 1 has been reached , which is detected by the pressure sensor ( 16 ), as a result of which the 2/2 way valve ( 5 ) and the 3/2 way valve ( 10 ) block again. This is followed by method step 2 , in which the piston chamber ( 12 ) of the cylinder ( 6 ) with the compressed air source ( 22 ) by switching on the 2/2 way valve ( 7 ) and the 3/2 way valve ( 8 ) via the throttle check valve ( 15 ) is connected. The cylinder ( 6 ) then extends and displaces the air from the piston rod chamber ( 13 ) via the 3/2 way valves ( 18 ) and ( 10 ) as well as the check valve ( 11 ) into the accumulator ( 1 ). This increases the storage pressure proportionally to the path. Since at the beginning of the movement the accumulator pre-pressure (p 1 ) is relatively low compared to the pressure prevailing in the compressed air source ( 22 ), the cylinder ( 6 ) achieves high acceleration values. However, since the pressure p 1 increases proportionally to the path, a constantly increasing counterforce acts on the cylinder ( 6 ), so that there is a progressively increasing deceleration and the cylinder moves into the end position at a low final speed. The traversing behavior of the cylinder ( 6 ) can be optimized and adapted to very different masses ( 17 ) by means of the parameters volume and pre-pressure of the accumulator ( 1 ). The process is therefore well suited to allowing pneumatic drives with heavy mass to move with high dynamics and thus fulfills a crucial point of the objective.
Der Verfahrensschritt 2 ist abgeschlossen, wenn der Zylinder (6) seine ausgefah rene Stellung erreicht hat.Method step 2 is completed when the cylinder ( 6 ) has reached its extended position.
Dem schließt sich der Verfahrensschritt 3 an, der dafür Anwendung findet, daß der Zylinder (6) in seiner ausgefahrenen Stellung die maximale Kraft entwickeln kann. Dazu ist es notwendig, das geringe Totvolumen (19) des Zylinders (6) zu entlüften, was durch Schalten des 3/2 Wegeventils (18) realisiert wird. Ist die maximale Kraft des Zylinders (6) nicht erforderlich, kann der Verfahrensschritt 3 übergangen werden. Kurz vor Beginn der Einfahrbewegung wird der Verfahrens schritt 4 eingeleitet, der zur Verbesserung des Verfahrverhaltens beim Rückhub und der Erhöhung des Wirkungsgrades des Antriebes dient. Zu diesem Zweck erfolgt ein Druckausgleich zwischen dem Kolbenraum (12) und dem Speicher (1). Dies ist daher sinnvoll, da der Druck im Speicher (1) in der Regel unter dem Druck, der im Kolbenraum (12) herrscht, liegt. Durch Sperren des 2/2 Wegeventils (7) und kurzzeitiges Öffnen des 2/2 Wegeventils (14) kommt es zum weiteren Druckanstieg im Speicher (1). Herrscht Druckgleichheit im Speicher (1) und im Kolbenraum (12), sperrt das 2/2 Wegeventil (14) und beendet somit den Verfahrensschritt 4.This is followed by method step 3 , which is used to ensure that the cylinder ( 6 ) can develop the maximum force in its extended position. To do this, it is necessary to vent the small dead volume ( 19 ) of the cylinder ( 6 ), which is achieved by switching the 3/2 way valve ( 18 ). If the maximum force of the cylinder ( 6 ) is not required, method step 3 can be skipped. Shortly before the start-up movement, the method step 4 is initiated, which serves to improve the travel behavior during the return stroke and to increase the efficiency of the drive. For this purpose, there is pressure equalization between the piston chamber ( 12 ) and the accumulator ( 1 ). This makes sense because the pressure in the accumulator ( 1 ) is generally below the pressure in the piston chamber ( 12 ). Locking the 2/2 way valve ( 7 ) and briefly opening the 2/2 way valve ( 14 ) leads to a further increase in pressure in the accumulator ( 1 ). If there is pressure equality in the accumulator ( 1 ) and in the piston chamber ( 12 ), the 2/2 way valve ( 14 ) closes and thus ends process step 4 .
Dem schließt sich der Verfahrensschritt 5 an, der die Einfahrbewegung des Zylin ders (6) realisiert. Dazu erfolgt ein Abschalten des 3/2 Wegeventils (8), so daß der Kolbenraum (12) über das Drosselrückschlagventil (15) entlüftet und gleichzeitig das 2/2 Wegeventil (5) öffnet, das 3/2 Wegeventil (10) angesteuert und das 3/2 Wegeventil (18) abgeschaltet wird. Somit ist der Speicher (1) mit dem Kolbenstangenraum (13) verbunden, und der Zylinder (6) fährt ausschließlich mit Hilfe der gespeicherten Energie aus der Ausfahrbewegung wieder ein. Da beim Beginn der Einfahrbewegung der höchste Druck im Speicher (1) herrscht, kommt es zu einer gewünschten hohen Anfangsbeschleunigung des Zylinders (6). Dieser Druck fällt jedoch mit zunehmendem Verfahrweg ab, so daß der Antrieb mit geringer Geschwindigkeit in die Endlage einfahren kann. Der Verfahrensschritt 5 ist abgeschlossen, wenn der Zylinder (6) seine eingefahrene Endlage erreicht hat. Dem schließt sich der Verfahrensschritt 6 an, der notwendig wird, um den ursprünglichen Speicherdruck p1 wieder herzustellen, denn durch den im Verfahrensschritt 4 durchgeführten Druckausgleich liegt der Druck im Speicher (1) nach der Einfahrbewegung des Zylinders (6) höher als der im Verfahrensschritt 1 eingestellte. Um konstante Prozeßbedingungen zu sichern, muß Druckluft aus dem Speicher (1) über das noch geöffnete 2/2 Wegeventil (5) und das geschaltete 3/2 Wegeventil (4) und die Drossel (9) an die Atmosphäre abgegeben werden. Der Drucksensor (16) signalisiert den gewünschten Speichervordruck und schaltet die 3/2 Wegeventile (4, 10) und das 2/2 Wegeventil (5) ab. Somit kann das Verfahren mit dem Verfahrensschritt 2 fortgesetzt werden.This is followed by step 5 , which realizes the retracting movement of the cylinder ( 6 ). For this purpose, the 3/2 way valve ( 8 ) is switched off, so that the piston chamber ( 12 ) is vented via the throttle check valve ( 15 ) and at the same time the 2/2 way valve ( 5 ) opens, the 3/2 way valve ( 10 ) is activated and that 3/2 way valve ( 18 ) is switched off. The accumulator ( 1 ) is thus connected to the piston rod space ( 13 ) and the cylinder ( 6 ) retracts exclusively with the help of the stored energy from the extension movement. Since the highest pressure prevails in the accumulator ( 1 ) at the start of the retracting movement, the desired high initial acceleration of the cylinder ( 6 ) occurs. However, this pressure drops with increasing travel, so that the drive can move into the end position at low speed. Method step 5 is completed when the cylinder ( 6 ) has reached its retracted end position. This is followed by process step 6 , which is necessary to restore the original storage pressure p 1 , because the pressure equalization carried out in process step 4 causes the pressure in the accumulator ( 1 ) after the retracting movement of the cylinder ( 6 ) to be higher than that in the process step 1 set. To ensure constant process conditions, compressed air must be released to the atmosphere from the accumulator ( 1 ) via the still open 2/2 way valve ( 5 ) and the switched 3/2 way valve ( 4 ) and the throttle ( 9 ). The pressure sensor ( 16 ) signals the desired storage pressure and switches off the 3/2 way valves ( 4 , 10 ) and the 2/2 way valve ( 5 ). The method can thus be continued with method step 2 .
Zur Verbesserung der Dynamik des Antriebes beim Einfahren, Verfahrensschritt 5, kann die Schaltung wie in Fig. 2 dargestellt, durch einen Druckübersetzer (20) und ein weiteres 2/2 Wegeventil (21) erweitert werden. Ziel dieser Maßnahme ist es, die Abluft aus dem Kolbenraum (12) des Zylinders (6) nicht direkt an die Atmosphäre abzugeben, sondern zur Erhöhung des Druckes p1 im Speicher (1) zu nutzen. Somit ist das 3/2 Wegeventil (8) mit dem Druckübersetzer (20) verbunden, der seinerseits über das 2/2 Wegeventil (5) mit dem Speicher (1) und über die 3/2 Wegeventile (18) und (10) an den Kolbenstangenraum (13) angekoppelt ist. To improve the dynamics of the drive when retracting, method step 5 , the circuit can be expanded as shown in FIG. 2 by a pressure intensifier ( 20 ) and a further 2/2-way valve ( 21 ). The aim of this measure is not to discharge the exhaust air from the piston chamber ( 12 ) of the cylinder ( 6 ) directly into the atmosphere, but to use it to increase the pressure p 1 in the accumulator ( 1 ). Thus, the 3/2 way valve ( 8 ) is connected to the pressure intensifier ( 20 ), which in turn is connected to the accumulator ( 1 ) via the 2/2 way valve ( 5 ) and via the 3/2 way valves ( 18 ) and ( 10 ) the piston rod chamber ( 13 ) is coupled.
Bei dieser Schaltungsvariante wird der Verfahrensschritt 5 durch das Erreichen der eingefahrenen Stellung des Zylinders (6) und Entlüftung des Drucküberset zers (20) durch Entsperren des 2/2 Wegeventils (21) abgeschlossen.In this circuit variant, method step 5 is completed by reaching the retracted position of the cylinder ( 6 ) and venting the pressure booster ( 20 ) by unlocking the 2/2 way valve ( 21 ).
Das Verfahren ist sowohl für die Aus- als auch für die Einfahrbewegung des Zylinders (6) anwendbar. Soll die Ausfahrbewegung das Zylinders (6) mit der gespeicherten Energie aus dem Speicher (1) erfolgen, ist der Kolbenraum (12) mit dem 3/2 Wegeventil (18) und der Kolbenstangenraum (13) mit dem Drosselrückschlagventil (15) zu verbinden.The method can be used for both the extension and the retraction of the cylinder ( 6 ). If the extension movement of the cylinder ( 6 ) is to be carried out with the stored energy from the accumulator ( 1 ), the piston chamber ( 12 ) must be connected to the 3/2 way valve ( 18 ) and the piston rod chamber ( 13 ) with the throttle check valve ( 15 ).
Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich über die gesamte Pneumatik, insofern pneumatische Arbeitszylinder zum Einsatz kommen. Besonders geeignet ist das Verfahren anwendbar, wenn Arbeitszylinder mit großem Hub und großer Kolbenfläche zum Einsatz kommen bzw. die Antriebe stark massebehaftet sind. Im jedem der Einsatzfälle können ca. 50% der erforderlichen pneumatischen Energie eingespart werden. Dies ist für die technische Nutzung besonders interessant, da es sich bei Druckluft um einen sehr teuren Energieträger handelt, was auf den schlechten Wirkungsgrad, ca. 30% bei dessen Herstellung, zurückzuführen ist. Durch die Möglichkeit, durch Variation des Speichervordruckes und des Speichervolumens die Dynamik der Antriebe zu beeinflussen, können völlig neue Einsatzgebiete für pneumatische Antriebe erschlossen werden, wobei die Nenngrößen der Antriebe verringert werden können. Das geht einher mit einer Einsparung an installierter pneumatischer Leistung als auch der Schaffung günstiger Konstruktionsverhältnisse, da die Antriebe einen kleineren Bauraum einnehmen.The field of application of the invention extends over the entire pneumatics, insofar as pneumatic working cylinders are used. Particularly suitable the method is applicable when working cylinders with large stroke and large Piston surface are used or the drives are heavily mass-laden. In each of the applications, about 50% of the required pneumatic Energy can be saved. This is special for technical use interesting because compressed air is a very expensive energy source, what the poor efficiency, about 30% in its manufacture, is due. By the possibility, by variation of the Storage pressure and the storage volume the dynamics of the drives can influence completely new areas of application for pneumatic drives be developed, whereby the nominal sizes of the drives are reduced can. This goes hand in hand with a saving in installed pneumatic Performance as well as creating favorable design relationships as the Take up drives in a smaller space.
Die Erfindung soll anschließend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment will.
Ein mit einer Masse 17 verbundener Arbeitszylinder 6 ist mit seinem Kolbenraum 12 über ein Drosselrückschlagventil 15, ein 3/2 Wegeventil 8 und ein 2/2 Wege ventil 7 mit der Druckluftquelle 22 verbunden. Sein Kolbenstangenraum 13 ist über zwei 3/2 Wegeventile 18 und 10 sowie das Rückschlagventil 11 mit dem Speicher 1 verbunden. Der im Speicher 1 herrschende Druck wird über den Drucksensor 16 abgegriffen. Der Speicher 1 seinerseits ist über das 2/2 Wegeventil 5, das 3/2 Wegeventil 4 mit Drossel 9 sowie das Druckminderventil 2 und Rückschlagventil 3 mit der Druckluftquelle 22 verbunden. Kolbenraum 12 und Kolbenstangenraum 13 des Zylinders 6 können über das 2/2 Wegeventil 14 verbunden werden. Im Verfahrensschritt 1 erfolgt ein Durchschalten des 3/2 Wegeventils 10 und des 2/2 Wegeventils 5, so daß der Speicher 1 und der Kolbenstangenraum 13 mit einem Speichervordruck p1, der am Druckminderventil 2 eingestellt ist, beaufschlagt wird. Ist dieser Druck erreicht, was über den Drucksensor 16 erkannt wird, werden wieder 2/2 Wegeventil 5 und 3/2 Wegeventil 10 in ihre Grundstellung geschaltet und der Verfahrensschritt 1 ist abgeschlossen. Im Verfahrensschritt 2 wird der Kolbenraum 12 des Zylinders 6 durch Zuschalten des 2/2 Wegeventils 7 und des 3/2 Wegeventils 8 über das Drosselrückschlagventil 15 mit Druckluft beaufschlagt, wodurch der Zylinder 6 ausfährt.A connected to a mass 17 working cylinder 6 is connected to its piston chamber 12 via a throttle check valve 15 , a 3/2 way valve 8 and a 2/2 way valve 7 with the compressed air source 22 . Its piston rod chamber 13 is connected to the accumulator 1 via two 3/2 way valves 18 and 10 and the check valve 11 . The pressure prevailing in the accumulator 1 is tapped via the pressure sensor 16 . The accumulator 1 is in turn connected to the compressed air source 22 via the 2/2 way valve 5 , the 3/2 way valve 4 with throttle 9 and the pressure reducing valve 2 and check valve 3 . Piston chamber 12 and piston rod chamber 13 of the cylinder 6 can be connected via the 2/2 way valve 14 . In method step 1 , the 3/2 way valve 10 and the 2/2 way valve 5 are switched through, so that the accumulator 1 and the piston rod chamber 13 are acted upon by an accumulator admission pressure p 1 , which is set on the pressure reducing valve 2 . If this pressure is reached, which is detected by the pressure sensor 16 , 2/2 way valve 5 and 3 / 2-way valve 10 are switched back to their basic position and method step 1 is completed. In method step 2 , the piston chamber 12 of the cylinder 6 is pressurized with compressed air by switching on the 2/2 way valve 7 and the 3/2 way valve 8 via the throttle check valve 15 , as a result of which the cylinder 6 extends.
Bei dieser Bewegung wird die Druckluft aus dem Kolbenstangenraum 13 über die 3/2 Wegeventile 10 und 18 sowie das Rückschlagventil 11 in den Speicher 1 verdrängt, wodurch der Druck p1 im Speicher 1 steigt. Mit Beendigung der Aus fahrbewegung des Zylinders 6 wird der Verfahrensschritt 2 abgeschlossen und Verfahrensschritt 3 schließt sich an. Dieser dient dem Entlüften des Totvolumens 19 durch Durchschalten des Wegeventils 18. Somit ist der Zylinder 6 in der Lage, in seiner ausgefahrenen Stellung die maximale Kraft erzeugen zu können. Ist dies nicht erforderlich, kann Verfahrensschritt 3 übersprungen werden, und das 3/2 Wegeventil 18 entfällt. Kurz vor der Einfahrbewegung des Zylinders 6 ist ein Druckausgleich zwischen Kolbenraum 12, Speicher 1 und Kolbenstangenraum 13 sinnvoll, da der im Kolbenraum 12 herrschende Druck in der Regel höher ist als der im Speicher 1 herrschende. Um möglichst große Energiemengen für den Rückhub zur Verfügung zu haben, wird im Verfahrensschritt 4 der Druckausgleich durch Abschalten des 3/2 Wegeventils 18 und des 2/2 Wegeventils 7 sowie kurzzeitiges Durchschalten des 2/2 Wegeventils 14 vorgenommen. Im Abschluß wird Verfahrensschritt 5 durchlaufen, bei dem der Zylinder 6 wieder einfährt. Dies erfolgt durch Umsteuern der 3/2 Wegeventile 10 und 8 und des 2/2 Wegeventiles 5. Somit wirkt der im Speicher 1 befindliche Druck auf den Zylinder 6, wodurch der Zylinder 6 einfährt. Der Verfahrensschritt 5 wird bei Erreichung der Grundstellung des Zylinders 6 abgeschlossen, und es schließt sich der Verfahrensschritt 6 an, der zur Wiederherstellung des Ausgangsdruckes im Speicher 1 notwendig wird, da bedingt durch den Verfahrensschritt 4 nach dem Verfahrensschritt 5 im Speicher 1 ein höherer Druck herrscht als der im Verfahrensschritt 1 eingestellte Vordruck p1. Um diesen wieder zu erreichen, wird das 3/2 Wegeventil 4 angesteuert, so daß der überschüssige Druck über die Drossel 9 an die Umgebung abgegeben werden kann. Ist der Vordruck p1 erreicht, was durch den Drucksensor 16 erkannt wird, erfolgt das Abschalten der 3/2 Wegeventile 4, 10 und des 2/2 Wegeventils 5, wodurch der Verfahrensschritt 6 abgeschlossen ist und der Zyklus durch Abarbeitung des Verfahrensschrittes 2 neu durchlaufen werden kann. Die im Speicher 1 gespeicherte Energie kann auch für die Ausfahrbewegung genutzt werden. Für diesen Einsatzfall sind das Drosselrückschlagventil 15 mit dem Kolbenstangenraum 13 und das 3/2 Wegeventil 18 mit dem Kolbenraum 12 des Zylinders 6 zu verbinden.During this movement, the compressed air is displaced from the piston rod chamber 13 via the 3/2 way valves 10 and 18 and the check valve 11 into the accumulator 1 , as a result of which the pressure p 1 in the accumulator 1 increases. When the outward movement of the cylinder 6 ends, method step 2 is completed and method step 3 follows. This serves to vent the dead volume 19 by switching through the directional valve 18 . The cylinder 6 is thus able to generate the maximum force in its extended position. If this is not necessary, method step 3 can be skipped and the 3/2 way valve 18 is omitted. Shortly before the retracting movement of the cylinder 6 , a pressure equalization between the piston chamber 12 , the accumulator 1 and the piston rod chamber 13 makes sense, since the pressure prevailing in the piston chamber 12 is generally higher than that prevailing in the accumulator 1 . In order to have the largest possible amounts of energy available for the return stroke, the pressure compensation is carried out in process step 4 by switching off the 3/2 way valve 18 and the 2/2 way valve 7 and briefly switching on the 2/2 way valve 14 . Finally, process step 5 is run through, in which the cylinder 6 retracts again. This is done by reversing the 3/2 way valves 10 and 8 and the 2/2 way valve 5 . Thus, the pressure in the reservoir 1 acts on the cylinder 6 , causing the cylinder 6 to retract. Method step 5 is completed when the basic position of cylinder 6 is reached , and method step 6 follows, which is necessary for restoring the initial pressure in accumulator 1 , since method step 4 results in a higher pressure in accumulator 1 after method step 5 as the value set in step 1 form p. 1 In order to achieve this again, the 3 / 2 -way valve 4 is actuated so that the excess pressure can be released to the environment via the throttle 9 . If the upstream pressure p 1 is reached, which is detected by the pressure sensor 16 , the 3/2 way valves 4 , 10 and the 2/2 way valve 5 are switched off , as a result of which the process step 6 is completed and the cycle is repeated through the processing of the process step 2 can be. The energy stored in memory 1 can also be used for the extension movement. For this application, the throttle check valve 15 must be connected to the piston rod chamber 13 and the 3 /2-way valve 18 to the piston chamber 12 of the cylinder 6 .
Zur Verbesserung der Dynamik des Antriebes beim Einfahren, Verfahrensschritt 5, kann die Schaltung wie in Fig. 2 dargestellt, durch einen Druckübersetzer 20 und ein weiteres 2/2 Wegeventil 21 erweitert werden. Ziel dieser Maßnahme ist es, die Abluft aus dem Kolbenraum 12 des Zylinders 6 nicht direkt an die Atmosphäre abzugeben, sondern zur Erhöhung des Druckes p1 im Speicher 1 zu nutzen. Somit ist das 3/2 Wegeventil 8 mit dem Druckübersetzer 20 verbunden, der seinerseits über das 2/2 Wegeventil 5 mit dem Speicher 1 und über die 3/2 Wegeventile 18 und 10 an den Kolbenstangenraum 13 angekoppelt ist. To improve the dynamics of the drive when retracting, method step 5 , the circuit can be expanded as shown in FIG. 2 by a pressure intensifier 20 and a further 2/2 way valve 21 . The aim of this measure is not to discharge the exhaust air from the piston chamber 12 of the cylinder 6 directly into the atmosphere, but to use it to increase the pressure p 1 in the accumulator 1 . Thus, the 3 /2-way valve 8 is connected to the pressure intensifier 20 , which in turn is coupled to the accumulator 1 via the 2/2-way valve 5 and to the piston rod chamber 13 via the 3 /2-way valves 18 and 10 .
11
Speicher
Storage
22nd
Druckminderventil
Pressure reducing valve
33rd
Rückschlagventil
check valve
44th
3/2 Wegeventil
3/2 way valve
55
2/2 Wegeventil
2/2 way valve
66
Zylinder
cylinder
77
2/2 Wegeventil
2/2 way valve
88th
3/2 Wegeventil
3/2 way valve
99
Drossel
throttle
1010th
3/2 Wegeventil
3/2 way valve
1111
Rückschlagventil
check valve
1212th
Kolbenraum
Piston chamber
1313
Kolbenstangenraum
Piston rod space
1414
2/2 Wegeventil
2/2 way valve
1515
Drosselrückschlagventil
Throttle check valve
1616
Drucksensor
Pressure sensor
1717th
Masse
Dimensions
1818th
3/2 Wegeventil
3/2 way valve
1919th
Totvolumen
Dead volume
2020th
Druckübersetzer
Pressure translator
2121
2/2 Wegeventil
2/2 way valve
2222
Druckluftquelle
Compressed air source
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Publications (1)
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