DE102024111818A1 - Method for operating a pneumatic system and pneumatic system for industrial automation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines pneumatischen Systems (11) für die Industrieautomation, das wenigstens einen pneumatischen Aktor (14; 14a, 14b) und eine Regelungseinrichtung (13) zur Regelung einer Bewegung eines Aktorglieds (27,; 27a, 27b) des wenigstens einen pneumatischen Aktors (14; 14a, 14b) von einer ersten Endlage (30) in eine zweite Endlage (31) und/oder von der zweiten Endlage (31) in die erste Endlage (30) aufweist, wobei das Aktorglied (27,; 27a, 27b) mit einem Endglied (33) bewegungsgekoppelt ist, das mit einer Hubbewegung antreibbar ist, die einen vertikalen Bewegungshub (hz) und einen horizontalen Bewegungshub (hx) umfasst, umfassend die Schritte:
- Bestimmen einer Position des Endglieds (33) mittels einer Positionsmesseinrichtung (40), wobei mittels einer ersten Positionsmesseinheit (41a) die Position des Endglieds (33) während des vertikalen Bewegungshubs (hz) und mittels einer zweiten Positionsmesseinheit (41b) die Position des Endglieds (33) während des horizontalen Bewegungshub (hx) bestimmt wird,
- Bereitstellen der bestimmten Position als Ist-Positionssignal an die Regelungseinrichtung (13),
- Durchführung einer Positionsregelung auf Basis des mit der Positionsmesseinrichtung (40) erfassten Ist-Positionssignals.
The invention relates to a method for operating a pneumatic system (11) for industrial automation, comprising at least one pneumatic actuator (14; 14a, 14b) and a control device (13) for controlling a movement of an actuator element (27; 27a, 27b) of the at least one pneumatic actuator (14; 14a, 14b) from a first end position (30) to a second end position (31) and/or from the second end position (31) to the first end position (30), wherein the actuator element (27; 27a, 27b) is motionally coupled to an end element (33) which can be driven by a stroke movement comprising a vertical stroke (h <sub>z</sub> ) and a horizontal stroke (h <sub>x</sub> ), comprising the steps:
- Determining a position of the end member (33) by means of a position measuring device (40), wherein the position of the end member (33) during the vertical stroke (h z ) is determined by means of a first position measuring unit (41a) and the position of the end member (33) during the horizontal stroke (h x ) is determined by means of a second position measuring unit (41b),
- Providing the determined position as an actual position signal to the control device (13),
- Implementation of position control based on the actual position signal recorded by the position measuring device (40).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines pneumatischen Systems für die Industrieautomation und ein pneumatisches System für die Industrieautomation.The invention relates to a method for operating a pneumatic system for industrial automation and a pneumatic system for industrial automation.
Verfahren zum Betreib eines pneumatischen Systems zu Industrieautomation sowie pneumatische Systeme für die Industrieautomation finden in vielen Bereichen Anwendung.Methods for operating a pneumatic system for industrial automation, as well as pneumatic systems for industrial automation, are used in many areas.
So ist beispielsweise der Annäherungsbereich Wafer-Herstellung zu nennen, wo in der Regel eine Vielzahl pneumatischer Aktoren zum Einsatz kommt, um damit unterschiedliche Arten von Stellgliedern zu bewegen, beispielsweise sogenannte Schieberventile, die zum Öffnen oder Schließen eines Durchgangs (Gate) zu einer Bearbeitungskammer für die Wafer-Bearbeitung dienen. Insgesamt werden bei der Wafer-Herstellung hohe Anforderungen an den Betrieb der pneumatischen Systeme gestellt, wobei hier beispielsweise die Minimierung von Erschütterungen beim Betrieb der Schieberventile zu nennen ist. Darüber hinaus soll die Sensorik zum Betrieb des pneumatischen Systems einfach und zuverlässig aufgebaut sein.One example is the wafer manufacturing area, where a large number of pneumatic actuators are typically used to move various types of control elements, such as spool valves that open or close a gate to a processing chamber for wafer processing. Overall, wafer manufacturing places high demands on the operation of pneumatic systems, including minimizing vibrations during spool valve operation. Furthermore, the sensors used to operate the pneumatic system must be simple and reliable.
Jedoch sind derartige pneumatische Systeme nicht nur für die Wafer-Produktion geeignet, sondern allgemein für das Gebiet der Industrieautomation. Je nach Anwendungsbereich ergeben sich für das pneumatische System unterschiedliche Anforderungen.However, such pneumatic systems are not only suitable for wafer production, but also for industrial automation in general. Depending on the application, different requirements arise for the pneumatic system.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreib eines pneumatischen Systems und ein pneumatisches System bereit zu stellen, das gegenüber herkömmlichen Verfahren beziehungsweise Systemen verbessert ist, um damit insbesondere den Anforderungen bei der Halbleiter-/insbesondere Wafer-Produktion gerecht zu werden.The object of the invention is to provide a method for operating a pneumatic system and a pneumatic system that is improved compared to conventional methods or systems, in order to meet the requirements in particular for semiconductor/especially wafer production.
Die vorstehende Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betrieb eines pneumatischen Systems für die Industrieautomation mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und durch ein pneumatisches System für die Industrieautomation mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 9 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.The foregoing problem is solved by a method for operating a pneumatic system for industrial automation with the features of independent claim 1 and by a pneumatic system for industrial automation with the features of independent claim 9. Further developments of the invention are described in the dependent claims.
Bei dem Verfahren zum Betrieb eines pneumatischen Systems für die Industrieautomation sind wenigstens ein pneumatischer Aktor uns eine Regelungseinrichtung zur Regelung einer Bewegung eines Aktorglieds des wenigstens einen pneumatischen Aktors von einer ersten Endlage in eine zweite Endlage und/oder von der zweiten Endlage in die erste Endlage vorgesehen, wobei das Aktorglied mit einem Endglied bewegungsgekoppelt ist, das mit einer Hubbewegung antreibbar ist, die einen vertikalen Bewegungshub und einen horizontalen Bewegungshub umfasst, wobei das Verfahren folgenden Schritte umfasst:
- - Bestimmen einer Position des Endglieds mittels einer Positionsmesseinrichtung, wobei mittels einer ersten Positionsmesseinheit die Position des Endglieds während des vertikalen Bewegungshubs unmittels einer zweiten Positionsmesseinheit die Position des Endglieds während des horizontalen Bewegungshubs bestimmt wird,
- - Bereitstellen der bestimmten Position als Ist-Positionssignal an die Regelungseinrichtung,
- - Durchführung einer Positionsregelung auf Basis des mit der Positionsmesseinrichtung erfassten Ist-Positionssignals.
- - Determining the position of the end member by means of a position measuring device, wherein the position of the end member during the vertical stroke is determined by means of a first position measuring unit and the position of the end member during the horizontal stroke is determined by means of a second position measuring unit.
- - Providing the specified position as an actual position signal to the control device,
- - Implementation of position control based on the actual position signal recorded by the position measuring device.
Das erfindungsgemäße pneumatische System, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1, umfasst wenigstens einen pneumatischen Aktor, mit einem Aktorglied, eine Regelungseinrichtung zur Regelung einer Bewegung des Aktorglieds von einer ersten Endlage in eine zweite Endlage und/oder von der zweiten Endlage in die erste Endlage, wobei das Aktorglied mit einem Endglied bewegungsgekoppelt ist, das mit einer Hubbewegung antreibbar ist, die einen vertikalen Bewegungshub und einen horizontalen Bewegungshub umfasst, und mit einer Positionsmesseinrichtung zur Bestimmung der Position des Endglieds, wobei die Positionsmesseinrichtung eine erste Positionsmesseinheit zur Bestimmung der Position des Endglieds während des vertikalen Bewegungshubs und eine zweite Positionsmesseinheit zur Bestimmung der Position des Endglieds während des horizontalen Bewegungshubs aufweist und wobei die Regelungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass Ist-Positionen an die Positionsmesseinrichtung übermittelbar und eine Positionsregelung auf Basis des mit der Positionsmesseinrichtung erfassten Ist-Positionssignals durchführbar ist.The pneumatic system according to the invention, in particular for carrying out the method with the features of claim 1, comprises at least one pneumatic actuator, with an actuator element, a control device for controlling a movement of the actuator element from a first end position to a second end position and/or from the second end position to the first end position, wherein the actuator element is motion-coupled with an end element which can be driven by a stroke movement comprising a vertical stroke and a horizontal stroke, and with a position measuring device for determining the position of the end element, wherein the position measuring device has a first position measuring unit for determining the position of the end element during the vertical stroke and a second position measuring unit for determining the position of the end element during the horizontal stroke, and wherein the control device is designed such that actual positions can be transmitted to the position measuring device and position control based on the actual position signal acquired by the position measuring device can be carried out.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, dass die Positionsmessung beziehungsweise Wegmessung aufgeteilt ist in eine vertikale und eine horizontale Wegmessung. Dies ermöglicht eine Positionsregelung sowohl für den vertikalen Teil als auch für den horizontalen Teil der Hubbewegung.A key aspect of the invention is that the position measurement or displacement measurement is divided into a vertical and a horizontal displacement measurement. This enables position control for both the vertical and the horizontal parts of the lifting movement.
In besonders bevorzugter Weise führt das Endglied zunächst einen vertikalen Bewegungshub und anschließend einen horizontalen Bewegungshub durch. Besonders bevorzugt wird der horizontale Bewegungshub ausgelöst, wenn das Endglied beim vertikalen Bewegungshub eine vertikale Endlage erreicht hat. Es ist selbstverständlich alternativ auch denkbar, dass das Endglied zunächst einen horizontalen Bewegungshub und anschließend einen vertikalen Bewegungshub durchführt.In a particularly preferred manner, the end member first performs a vertical stroke and then a horizontal stroke. The horizontal stroke is particularly preferably initiated when the end member reaches a vertical end position during the vertical stroke. Alternatively, it is of course also conceivable that the end member first performs a horizontal stroke. performs a vertical movement stroke and then a vertical movement stroke.
In besonders bevorzugter Weise wird zur Bestimmung der Position des Endglieds während des vertikalen Bewegungshubs mittels der ersten Positionsmesseinheit die Position eines ersten Aktorglieds eines ersten pneumatischen Aktors gemessen.In a particularly preferred manner, the position of a first actuator element of a first pneumatic actuator is measured by means of the first position measuring unit to determine the position of the end element during the vertical stroke.
Zweckmäßigerweise ist das Endglied mit dem Aktorglied des ersten pneumatischen Aktors bewegungsgekoppelt, sodass durch Messung der Ist-Position des Aktorglieds auch auf die Position des Endglieds geschlossen werden kann, da der Abstand zwischen dem Aktorglied dem Endglied bekannt ist. Zweckmäßigerweise erfolgt eine kontinuierliche Positionsmessung der Position des ersten Aktorglieds über den Verfahrweg des ersten Aktorglieds.Advantageously, the end element is motion-coupled with the actuator element of the first pneumatic actuator, so that the position of the end element can be determined by measuring the actual position of the actuator element, since the distance between the actuator element and the end element is known. Advantageously, the position of the first actuator element is continuously measured over its entire travel distance.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird zur Bestimmung der Position des Endglieds während des horizontalen Bewegungshubs mittels der zweiten Positionsmesseinheit die Position eines mit dem Endglied bewegungsgekoppelten zweiten Aktorglieds eines für den horizontalen Bewegungshub zuständigen zweiten pneumatischen Aktors gemessen. Auch hier kann durch die Messung der Ist-Position des zweiten Aktorglieds des zweiten pneumatischen Aktors auf die Position des Endglieds geschlossen werden.In a further development of the invention, the position of the end element during the horizontal stroke is determined by means of the second position measuring unit by measuring the position of a second actuator element of a second pneumatic actuator responsible for the horizontal stroke, which is coupled to the end element's movement. Here, too, the position of the end element can be deduced by measuring the actual position of the second actuator element of the second pneumatic actuator.
Alternativ ist es denkbar, dass zur Bestimmung der Position des Endglieds während des horizontalen Bewegungshubs mittels der zweiten Positionsmesseinheit die Position eines mit dem Endglied bewegungsgekoppelten, im ersten pneumatischen Aktor angeordneten Kulissenfolgers oder einer Führungskulisse einer für den horizontalen Bewegungshub zuständigen Kulissenführung gemessen wird. Zweckmäßigerweise befindet sich der Kulissenfolger am pneumatischen Aktor und die Führungskulisse an einem Peripheriebauteil. Zweckmäßigerweise erfolgt eine kontinuierliche Positionsmessung über den Verfahrweg des Kulissenfolgers oder der Führungskulisse.Alternatively, to determine the position of the end element during the horizontal stroke, the second position measuring unit could measure the position of a cam follower or a guide cam of a cam guide responsible for the horizontal stroke, which is motion-coupled with the end element and located in the first pneumatic actuator. Advantageously, the cam follower is located on the pneumatic actuator and the guide cam on a peripheral component. Advantageously, the position is measured continuously over the travel path of the cam follower or guide cam.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird der Ist-Druck in einer Druckkammer des ersten pneumatischen Aktors und/oder in einer Druckkammer des zweiten pneumatischen Aktors gemessen und als Ist-Drucksignal der Regelungseinrichtung bereitgestellt.In a further development of the invention, the actual pressure in a pressure chamber of the first pneumatic actuator and/or in a pressure chamber of the second pneumatic actuator is measured and provided as an actual pressure signal to the control device.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist das pneumatische System ein Schieberventil auf, wobei das Schieberventil ein Endglied in Form eines Ventilgliedes aufweist, das mit dem ersten Aktorglied des pneumatischen Aktors bewegungsgekoppelt ist und durch die Bewegung des Aktorglieds mitbewegt wird, und wobei das Schieberventil eine Öffnung zum Durchlass eines Wafers aufweist, die durch das Ventilglied geöffnet oder geschlossen werden kann.In a further development of the invention, the pneumatic system has a slide valve, wherein the slide valve has an end element in the form of a valve element which is coupled to the first actuator element of the pneumatic actuator and is moved along with the actuator element, and wherein the slide valve has an opening for the passage of a wafer which can be opened or closed by the valve element.
Im Fall der Ausgestaltung des Endglieds als Ventilglied ist es also möglich, dass das Ventilglied zunächst mit einem vertikalen Bewegungshub an die Öffnung herangefahren und dann anschließend mit einem horizontalen Bewegungshub in die Schließposition bewegt wird, in der das Ventilglied fluiddicht an der Öffnung anliegt. Zweckmäßigerweise sind zwei pneumatische Aktoren vorgesehen, von denen ein mit einem ersten Aktorglied ausgestatteter erster pneumatischer Aktor für den vertikalen Bewegungshub und ein mit einem zweiten Aktorglied ausgestatteter zweiter pneumatischer Antrieb für den horizontalen Bewegungshub des Endglieds, das sowohl mit dem ersten Aktorglied als auch mit dem zweiten Aktorglied bewegungsgekoppelt ist, zuständig sind.In the case of the end element being designed as a valve element, it is therefore possible for the valve element to first be moved towards the opening with a vertical stroke and then subsequently moved into the closed position with a horizontal stroke, in which the valve element is fluid-tight against the opening. Advantageously, two pneumatic actuators are provided, one of which, equipped with a first actuator element, is responsible for the vertical stroke, and the other, equipped with a second actuator element, is responsible for the horizontal stroke of the end element, which is coupled to both the first and second actuator elements.
Es ist möglich, dass der zweite Aktor am ersten Aktorglied angeordnet ist und beim vertikalen Bewegungshub mitbewegt wird, wobei das Endglied mit dem zweiten Aktorglied des zweiten Aktors verbunden ist und beim horizontalen Bewegungshub relativ zum ersten Aktorglied bewegbar ist.It is possible that the second actuator is arranged on the first actuator element and is moved along with it during the vertical stroke, with the end element being connected to the second actuator element of the second actuator and being movable relative to the first actuator element during the horizontal stroke.
Alternativ ist es möglich, dass der zweite Aktor dem ersten Aktor zugeordnet ist und beim vertikalen Bewegungshub unbewegt ist, wobei mit dem zweiten Aktorglied des zweiten Aktors zur Einleitung des horizontalen Bewegungshubs eine Stellbewegung des ersten Aktors hervorrufbar ist, die in den horizontalen Bewegungshub des Endglied umsetzbar ist.Alternatively, it is possible that the second actuator is assigned to the first actuator and remains stationary during the vertical stroke, whereby the second actuator element of the second actuator can initiate a positioning movement of the first actuator, which can be converted into the horizontal stroke of the end element.
Zweckmäßigerweise ist die Stellbewegung eine Schwenkbewegung des ersten Aktors um eine Schwenkachse. Die Schwenkachse kann den ersten Aktor somit in einen ersten Hebelarm und einen zweiten Hebelarm unterteilen, wobei der erste Hebelarm zweckmäßigerweise von der Schnittstelle des zweiten Aktors bis zur Schwenkachse und der zweite Hebelarm von der Schwenkachse bis zum Endglied reicht.Advantageously, the positioning movement is a pivoting movement of the first actuator about a pivot axis. The pivot axis can thus divide the first actuator into a first lever arm and a second lever arm, with the first lever arm advantageously extending from the interface of the second actuator to the pivot axis and the second lever arm from the pivot axis to the end link.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist ein einzelner pneumatischer Aktor vorgesehen, nämlich der erste pneumatische Aktor, dem eine Kulissenführung zugeordnet ist, die einen Kulissenfolger und eine mit dem Kulissenfolger zugeordnete Führungskulisse aufweist, die relativ zueinander beweglich sind und dabei den horizontalen Bewegungshub hervorrufen. Zweckmäßigerweise befindet sich der Kulissenfolger am pneumatischen Aktor.In a further development of the invention, a single pneumatic actuator is provided, namely the first pneumatic actuator, to which a cam guide is assigned. This cam guide includes a cam follower and a guide cam associated with the cam follower, which are movable relative to each other and thereby produce the horizontal stroke. Advantageously, the cam follower is located on the pneumatic actuator.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.Preferred embodiments of the invention are shown in the accompanying drawing and are explained in more detail below.
Die Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen pneumatischen Systems mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist, -
2 ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines pneumatischen Systems für die Industrieautomation, -
3 eine schematische Darstellung einer Wafer-Bearbeitungsanlage, die mehrere pneumatische Systeme gemäß1 aufweist, -
4 eine schematische Darstellung eines Teils des pneumatischen Systems von1 , wobei hier ein zweites Ausführungsbeispiel des pneumatischen Systems gezeigt ist, mit einer Ausführungsform eines Schieberventils, das in sich in einer deaktivierten Stellung (links), in einer teilaktivierten Stellung (Mitte) und einer aktivierten Stellung (rechts) befindet, -
5 eine schematische Darstellung eines Teils des pneumatischen Systems von1 , wobei ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen pneumatischen Systems gezeigt ist, mit einem Schieberventil, das sich in einer deaktivierten Stellung (links)s, einer teilaktivierten Stellung (Mitte) und einer aktivierten Stellung (rechts) befindet, -
6 eine schematische Darstellung eines Teils des pneumatischen Systems von1 , wobei ein viertes Ausführungsbeispiel des pneumatischen Systems gezeigt, mit einem Schieberventil, das sich in einer deaktivierten Stellung (links), einer teildeaktivierten Stellung (Mitte) und einer aktivierten Stellung (rechts) befindet.
-
1 a schematic representation of a first embodiment of the pneumatic system according to the invention with which the method according to the invention can be carried out, -
2 a block diagram of the inventive method for operating a pneumatic system for industrial automation, -
3 a schematic representation of a wafer processing plant which incorporates several pneumatic systems according to1 exhibits -
4 a schematic representation of part of the pneumatic system of1 , where a second embodiment of the pneumatic system is shown here, with an embodiment of a slide valve which is in a deactivated position (left), in a partially activated position (center) and in an activated position (right), -
5 a schematic representation of part of the pneumatic system of1 , wherein a third embodiment of the pneumatic system according to the invention is shown, with a slide valve that is in a deactivated position (left), a partially activated position (middle) and an activated position (right), -
6 a schematic representation of part of the pneumatic system of1 , wherein a fourth embodiment of the pneumatic system is shown, with a slide valve that is in a deactivated position (left), a partially deactivated position (center) and an activated position (right).
Die
Wie insbesondere in
Der Aufbau einer derartigen Wafer-Bearbeitungsanlage 12 ist in der
Die Wafer-Bearbeitungsanlage 12 besitzt einen Verteilerraum 15 und mehrere um den Verteilerraum 15 herum gruppierte Bearbeitungsräume 16, in denen jeweils verschiedene Bearbeitungsprozesse an den dort zu bearbeitenden Wafern stattfinden.The wafer processing plant 12 has a distribution room 15 and several processing rooms 16 grouped around the distribution room 15, in each of which different processing processes take place on the wafers to be processed there.
Im Verteilerraum, der in der
Zwischen dem Verteilerraum und den angrenzenden Bearbeitungsräumen finden sich Durchgänge, denen jeweils Schieberventile 20, wie sie bei beispielsweise in den
Wie insbesondere in
Der Bearbeitungsraum 16 beziehungsweise die Bearbeitungskammer besitzt eine Bearbeitungsraumöffnung 21, die mittels des Schieberventils 20 verschlossen werden kann, um den Bearbeitungsraum gegenüber der Umgebung zu verschließen. In der Regel herrscht im Bearbeitungsraum 16 ein Druck unterhalb des Atmosphärendrucks.The machining chamber 16 has a machining chamber opening 21, which can be closed by means of the slide valve 20 to seal the machining chamber from the environment. The pressure in the machining chamber 16 is typically below atmospheric pressure.
Wie ferner in
Gegebenenfalls kann das Ventilgehäuse 22 eine weitere, insbesondere dem Verteilerraum 15 zugeordnete Öffnung 24 aufweisen, die mit der ersten Öffnung 23 fluchtet.If necessary, the valve housing 22 may have a further opening 24, in particular assigned to the distribution chamber 15, which is aligned with the first opening 23.
Ein wesentliches Element des Schieberventils 20 ist wenigstens ein pneumatischer Aktor 14, der demnach auch als Ventilantrieb bezeichnet werden könnte. Der wenigstens eine pneumatische Aktor 14 ist in sämtlichen nachfolgend noch beschriebenen Ausführungsbeispielen beispielhaft in Form eines doppeltwirkenden Pneumatikzylinders dargestellt.A key element of the slide valve 20 is at least one pneumatic actuator 14, which could therefore also be referred to as a valve drive. In all the embodiments described below, the at least one pneumatic actuator 14 is shown by way of example in the form of a double-acting pneumatic cylinder.
Wie insbesondere gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der
Da in der Regel der vertikale Bewegungshub hz deutlich größer ist als der horizontale Bewegungshub hz sind auch die Dimensionen der beiden Aktoren 14a, 14b unterschiedlich. Im gezeigten Beispielfall ist daher der erste Aktor 14a deutlich größer und somit leistungsstärker als der zweite Aktor 14b ausgestaltet. Der prinzipielle Aufbau der beiden Aktoren 14a, 14b ist jedoch im Wesentlichen identisch.Since the vertical stroke h<sub>z</sub> is generally significantly larger than the horizontal stroke h<sub>z</sub>, the dimensions of the two actuators 14a and 14b also differ. In the example shown, the first actuator 14a is therefore considerably larger and thus more powerful than the second actuator 14b. However, the basic design of the two actuators 14a and 14b is essentially identical.
Die beiden Aktoren 14a, 14b besitzen daher jeweils ein Zylindergehäuse 26a, 26b, indem ein Aktorglied 27a, 27b in Form eines Kolbens beweglich geführt ist.The two actuators 14a, 14b therefore each have a cylinder housing 26a, 26b in which an actuator element 27a, 27b in the form of a piston is movably guided.
Das jeweilige Aktorglied 27a, 27b unterteilt den Innenraum 28 des Zylindergehäuses 26a, 26b in zwei Druckkammern 29a, 29b die alternativ auch als Arbeitskammern bezeichnet werden können. In die Druckkammern 29a, 29b ist wahlweise Druckfluid in Form von Druckluft zu- oder abführbar, um das Aktorglied 27a, 27b von einer ersten Endlage 30 in eine zweite Endlage 31 und umgekehrt von der zweiten Endlage 31 in die erste Endlage 30 zu bewegen. Die Aktorglieder 27a, 27b, die gemäß gezeigtem Ausführungsbeispiel als Kolben ausgeführt sind, sind jeweils mit einer aus dem Zylindergehäuse 26a, 26b herausgeführten Kolbenstange 32a, 32b verbunden. An der mit dem ersten Aktorglied 27a des ersten Aktors 14a verbundene ersten Kolbenstange 32a ist an deren freien Ende ein Endglied 33 in Form eines Ventilglieds befestigt. Das Ventilglied ist im gezeigten Beispielsfall in Form eines Schieberelements ausgestaltet.The respective actuator element 27a, 27b divides the interior 28 of the cylinder housing 26a, 26b into two pressure chambers 29a, 29b, which can alternatively also be referred to as working chambers. Pressure fluid in the form of compressed air can be selectively supplied to or discharged from the pressure chambers 29a, 29b in order to move the actuator element 27a, 27b from a first end position 30 to a second end position 31 and vice versa, from the second end position 31 to the first end position 30. The actuator elements 27a, 27b, which are designed as pistons according to the illustrated embodiment, are each connected to a piston rod 32a, 32b extending from the cylinder housing 26a, 26b. The first piston rod 32a, which is connected to the first actuator element 27a of the first actuator 14a, has an end element 33 in the form of a valve element attached to its free end. In the example shown, the valve element is designed as a sliding element.
Das Endglied 33, also das Ventilglied in Form des Schieberelements ist im gezeigten Beispielsfall der ersten Öffnung 23 zugeordnet, die sich mit dem Endglied 33 wahlweise öffnen oder schließen lässt, wobei die Öffnungs- und Schließbewegung des Endglieds 33 durch das Zusammenwirken der beiden Aktoren 14a, 14b in Folge der Druckbeaufschlagung der einen oder anderen Druckkammer 28a, 29b erfolgt.The end member 33, i.e. the valve member in the form of the slide element, is assigned in the example shown to the first opening 23, which can be selectively opened or closed with the end member 33, whereby the opening and closing movement of the end member 33 is effected by the interaction of the two actuators 14a, 14b as a result of the pressurization of one or the other pressure chamber 28a, 29b.
Für ein möglichst dichtes Verschließen der ersten Öffnung 23 verfügt das Ventilglied an seiner der Öffnung 23 zugewandten Seite über ein umlaufendes, insbesondere gummielastisches, Dichtelement 34.To ensure the tightest possible closure of the first opening 23, the valve element has a circumferential, in particular rubber-elastic, sealing element 34 on its side facing the opening 23.
Wie bereits erwähnt sind gemäß erstem Ausführungsbeispiel, das in den
Wie ebenfalls bereits erwähnt ist der erste Aktor 14a für den vertikalen Bewegungshub hz zuständig. Das erste Aktorglied 27a des ersten Aktors 14a ist zwischen der ersten Endlage 30, die im gezeigten Beispielsfall eine untere Endlage darstellt und der zweiten Endlage 31 im Zylindergehäuse 26a verfahrbar, wodurch die angekoppelte Kolbenstange 32a und damit auch das Endglied 33 bei der Verfahrbewegung zwischen den beiden Endlagen 30, 31 zu einem vertikalen Bewegungshub hz antreibbar ist. Dabei wird das Endglied 33 in Form des Ventilglieds zwischen einer Bereitschaftsposition 35 bei eingefahrener Kolbenstange und einer Zwischenposition 36 bei ausgefahrener Kolbenstange verfahren. In der Zwischenposition 36 ist das Ventilglied bereits durch den vertikalen Bewegungshub hz in den Bereich der Öffnung 23 zugestellt, liegt jedoch noch nicht an der Öffnung 23 an, sodass die Öffnung 23 noch nicht verschlossen ist.As already mentioned, the first actuator 14a is responsible for the vertical stroke hz . The first actuator element 27a of the first actuator 14a is movable between the first end position 30, which in the example shown represents a lower end position, and the second end position 31 in the cylinder housing 26a. This allows the coupled piston rod 32a, and thus also the end element 33, to be driven to a vertical stroke hz during the movement between the two end positions 30 and 31. The end element 33, in the form of the valve element, is moved between a ready position 35 with the piston rod retracted and an intermediate position 36 with the piston rod extended. In the intermediate position 36, the valve element is already positioned in the area of the opening 23 by the vertical stroke hz , but is not yet in contact with the opening 23, so the opening 23 is not yet closed.
Das Endglied 33 also das als Schieberelement ausgebildete Ventilglied ist mittels dem durch den zweiten Aktor 14b erzeugten horizontalen Bewegungshub hx von der Zwischenposition 36 in eine Schließposition 37 überführbar.The end element 33, i.e., the valve element designed as a sliding element, can be moved from the intermediate position 36 to a closed position 37 by means of the horizontal stroke h x generated by the second actuator 14b.
Wie beispielhaft in
Wie ferner in
Das pneumatische System 11 besitzt ferner eine Positionsmesseinrichtung 40 zur Messung der Position des Aktorglieds 27 bei seiner Bewegung, also beispielsweise der Position des Kolbens im Zylindergehäuse 26. Die Positionsmesseinrichtung 40 besitzt eine erste Positionsmesseinheit 41a zur Bestimmung der Position des Endglieds 33 während des vertikalen Bewegungshubs hz und eine zweite Positionsmesseinheit 41b zur Bestimmung der Position des Endglieds 33 während des horizontalen Bewegungshubs hx.The pneumatic system 11 further comprises a position measuring device 40 for measuring the position of the actuator element 27 during its movement, i.e., for example, the position of the piston in the cylinder housing 26. The position measuring device 40 has a first position measuring unit 41a for determining the position of the end element 33 during the vertical stroke hz and a second position measuring unit 41b for determining the position of the end element 33 during the horizontal stroke hx .
Wie insbesondere in
Wie ferner in
Zweckmäßigerweise sind die Positionsmesseinheiten als kontinuierliche Positionsmesseinheiten 41a, 41b ausgebildet. Im konkreten Beispielsfall ist also eine Positionsbestimmung der Position des ersten Aktorglieds während des vertikalen Bewegungshubs hz zwischen den beiden Endlagen 30, 31 kontinuierlich möglich. Ebenso verhält es sich beim zweiten Aktor 14b. Hier ist eine Positionsbestimmung über den gesamten Verfahrweg des horizontalen Bewegungshubs hx zwischen den beiden Endlagen des zweiten Aktorglieds 27b möglich. Alternativ wäre es denkbar, beispielsweise anstelle der Positionsbestimmung der Position des ersten Aktorglieds über den gesamten Verfahrweg, lediglich Positionsbestimmungen im Bereich der beiden Endlagen vorzusehen, wobei zwischen den beiden Endlagen keine Positionsbestimmung stattfindet. Da die Verfahrstrecke des zweiten Aktorglieds ohnehin sehr gering ist, stellt diese Alternative für den zweiten pneumatischen Aktor keine Option dar.Advantageously, the position measuring units are designed as continuous position measuring units 41a, 41b. In this specific example, the position of the first actuator element can therefore be continuously determined during the vertical stroke hz between the two end positions 30, 31. The same applies to the second actuator 14b. Here, position determination is possible over the entire travel distance of the horizontal stroke hx between the two end positions of the second actuator element 27b. Alternatively, it would be conceivable, for example, to provide position determinations only in the area of the two end positions instead of determining the position of the first actuator element over the entire travel distance, with no position determination taking place between the two end positions. Since the travel distance of the second actuator element is very small anyway, this alternative is not an option for the second pneumatic actuator.
Das pneumatische System 11 umfasst ferner eine Druckmesseinrichtung 42 zum Messen eines Ist-Drucks in wenigstens einer Druckkammer 29a, 29b des wenigstens einen pneumatischen Aktors 14a, 14b und Übermittlung des Ist-Drucks in Form eines Ist-Drucksignals an die Regelungseinrichtung 13. Im gezeigten Beispielsfall ist dem ersten Aktor 14a eine Druckmesseinrichtung 42 mit zwei Druckmesseinheiten 43a, 43b zugeordnet, die vorzugsweise als Drucksensoren ausgebildet sind. Auch dem zweiten Aktor 14b kann eine Druckmesseinrichtung zugeordnet sein, obgleich diese in den Zeichnungen nicht dargestellt ist.The pneumatic system 11 further comprises a pressure measuring device 42 for measuring the actual pressure in at least one pressure chamber 29a, 29b of the at least one pneumatic actuator 14a, 14b and transmitting the actual pressure in the form of an actual pressure signal to the control device 13. In the example shown, the first actuator 14a is assigned a pressure measuring device 42 with two pressure measuring units 43a, 43b, which are preferably designed as pressure sensors. The second actuator 14b can also be assigned a pressure measuring device, although this is not shown in the drawings.
Es ist möglich, dass die Drucksensoren jeweils den Druckkammern 29a, 29b zugeordnet sind, beispielsweise in den jeweiligen Druckkammern 29a, 29b verbaut sind. Bevorzugt ist es jedoch, dass die Druckmesseinrichtung 42 an Bord einer Steuerventileinrichtung (nicht dargestellt) ist, die ihrerseits mehrere Steuerventile zur fluidischen Ansteuerung des zugeordneten pneumatischen Aktors 14a, 14b umfasst. Zweckmäßigerweise sind die Steuerventile jeweils als Proportionalventile ausgebildet, die die erforderliche Regelgüte aufweisen. Insbesondere Piezoventile eignen sich besonders als Proportionalventile. Dabei wird in der Regel wenigstens ein Piezobieger als Ventilglied verwendet.It is possible that the pressure sensors are each assigned to pressure chambers 29a and 29b, for example, installed in the respective pressure chambers 29a and 29b. However, it is preferred that the pressure measuring device 42 is integrated into a control valve assembly (not shown), which in turn comprises several control valves for the fluidic actuation of the associated pneumatic actuator 14a and 14b. Advantageously, the control valves are each designed as proportional valves that exhibit the required control accuracy. Piezoelectric valves, in particular, are especially suitable as proportional valves. Typically, at least one piezoelectric element is used as the valve element.
Besonders bevorzugt ist die Steuerventileinrichtung als Ventilinsel oder Ventilbatterie ausgebildet, mit einer einstückigen oder mehrteiligen Grundplatte, die als Fluidverteiler fungiert und an ihrer Oberseite eine Mehrzahl an Bestückungsplätzen für insbesondere scheibenartig ausgebildete Steuerventile oder andere Funktionseinheiten, beispielsweise Sicherheitsmodule, Schalldämpfer o.dgl. aufweist.The control valve assembly is particularly preferably designed as a valve manifold or valve battery, with a one-piece or multi-piece base. plate which acts as a fluid distributor and has on its upper side a plurality of mounting positions for control valves or other functional units, in particular disc-shaped ones, for example safety modules, silencers or the like.
Die Steuerventileinrichtung, insbesondere in Form der Ventilinsel oder Ventilbatterie, kann einen Teil der Regelungseinrichtung 13 in Form eines Druckregelgeräts 13b umfassen. Das Druckregelgerät 13b kann beispielsweise mehrere in zugeordneten Kanälen beispielsweise auf einer Leiterplatte angeordnete Drucksensoren aufweisen.The control valve assembly, in particular in the form of a valve manifold or valve bank, can include a part of the control device 13 in the form of a pressure regulator 13b. The pressure regulator 13b can, for example, have several pressure sensors arranged in associated channels, for example on a printed circuit board.
Eine der Hauptaufgaben der Regelungseinrichtung 13, dessen Regelschema in
Die Steuerventileinrichtung, insbesondere Ventilinsel oder Ventilbatterie, kann einen gemeinsamen Controller für das Positions-Regelgerät und das Druckregelgerät aufweisen. Jedoch kann der Controller auch separat von der Steuerventileinrichtung ausgeführt sein und über eine Schnittstelle signaltechnisch mit der Steuerventileinrichtung verbunden sein.The control valve assembly, in particular a valve manifold or valve bank, can have a common controller for the position control device and the pressure control device. However, the controller can also be separate from the control valve assembly and connected to it via a signal interface.
Bei dem der signaltechnischen Verbindung zugrundeliegenden Kommunikationssystem kann es sich bevorzugt um ein Kommunikationssystem aus der Gruppe OPC UA (Open Platform Communication Unified Architecture), OPC UA over TSN (Time-sensitive Networking), Buskommunikationssystem, IO Link handeln, wobei über die signaltechnische Verbindung auch eine Spannungsversorgung ermöglicht werden kann.The communication system underlying the signal connection can preferably be a communication system from the group OPC UA (Open Platform Communication Unified Architecture), OPC UA over TSN (Time-sensitive Networking), bus communication system, IO Link, whereby a power supply can also be enabled via the signal connection.
Das Verfahren zum Betrieb des pneumatischen Systems gemäß erstem Ausführungsbeispiel könnte folgendermaßen ablaufen:
- Zunächst befindet sich der erste Aktor 14a, also der doppelt wirkende Pneumatikzylinder in seinem deaktivierten Zustand. Das Endglied beziehungsweise Ventilglied befindet sich in der Bereitschaftsposition 35, das heißt die Öffnung 23 in die Bearbeitungskammer 16 ist offen. Das erste Aktorglied 27a, also der Kolben befindet sich in seiner ersten Endlage 30, bei der sich im gezeigten Beispielsfall um die untere Endlage 30 handelt.
- Initially, the first actuator 14a, i.e., the double-acting pneumatic cylinder, is in its deactivated state. The end element, or valve element, is in the ready position 35, meaning the opening 23 into the machining chamber 16 is open. The first actuator element 27a, i.e., the piston, is in its first end position 30, which in the example shown is the lower end position 30.
Nach der Beschickung der Bearbeitungskammer 16 besteht der Bedarf, die Öffnung 23 mit dem Ventilglied fluiddicht zu verschließen.After loading the processing chamber 16, it is necessary to seal the opening 23 fluid-tight with the valve element.
Zweckmäßigerweise wird der Regelungseinrichtung 13 eine Trajektorie oder Bahnkurve vorgegeben oder es wird in der Regelungseinrichtung 13 auf Basis von Positions-Referenzwerten (XRef,
Die vorgegebenen Soll-Positionen des Aktorglieds 27a werden in Drucksignale umgesetzt und entsprechend werden die beiden Druckkammern 29a, 29b mit Druckluft beaufschlag, wobei natürlich für die Bewegung von der ersten Endlage 30 in die zweite Endlage 31 in der ersten Druckkammer 29a ein größerer Druck als in der zweiten Druckkammer 29b vorherrschen muss.The specified target positions of the actuator element 27a are converted into pressure signals and accordingly the two pressure chambers 29a, 29b are pressurized with compressed air, whereby of course for the movement from the first end position 30 to the second end position 31 a higher pressure must prevail in the first pressure chamber 29a than in the second pressure chamber 29b.
Nach dem Losfahren des ersten Aktorglieds wird dessen Position über dem gesamten Verfahrweg, bei dem es sich um den vertikalen Bewegungshub für das Endglied beziehungsweise Ventilglied handelt, mit der ersten Positionsmesseinheit 41a kontinuierlich gemessen, also es werden Ist-Positionswerte ermittelt, die in Form von Ist-Positionssignalen an die Regelungseinrichtung 13 übermittelt werden. Gleichzeitig findet eine untergeordnete Druckregelung statt, das heißt es werden die Ist-Drücke in den Druckkammern 29a, 29b gemessen und in Form von Ist-Drucksignalen ebenfalls an die Regelungseinrichtung 13 übermittelt.After the first actuator element starts moving, its position is continuously measured over its entire travel path, which is the vertical stroke for the end element or valve element, by the first position measuring unit 41a. This means that actual position values are determined and transmitted to the control unit 13 in the form of actual position signals. Simultaneously, a subordinate pressure control takes place; that is, the actual pressures in the pressure chambers 29a and 29b are measured and also transmitted to the control unit 13 in the form of actual pressure signals.
Bei Abweichung der Ist-Position von der Soll-Position wird nachgeregelt, um die Abweichungen der Position zu minimieren. Das heißt der Druck in der Druckkammer 29a, 29b wird geändert. Gleichzeitig wird auch mit der untergeordneten Druckregelung die Abweichung des Ist-Drucks vom Soll-Druck ermittelt und entsprechend ausgeregelt.If the actual position deviates from the target position, adjustments are made to minimize these deviations. This means the pressure in pressure chambers 29a and 29b is changed. Simultaneously, the subordinate pressure control system also determines the deviation of the actual pressure from the target pressure and compensates accordingly.
Im gezeigten Beispielsfall erfolgt der Vergleich der Ist-Position mit der Soll-Position kontinuierlich während des vertikalen Bewegungshubs hz, wobei hier kontinuierlich gemessen wird und der Ist-Soll-Vergleich innerhalb sehr kleiner Zeit Abstände durchgeführt werden.In the example shown, the comparison of the actual position with the target position is carried out continuously during the vertical movement stroke hz , whereby measurements are taken continuously and the actual-target comparison is performed within very small time intervals.
Die Positionsregelung während des vertikalen Bewegungshubs hz sorgt dafür, dass sich das erste Aktorglied 27a aus der ersten Endlage 30 herausbewegt und sich auf Basis der vorgegebenen Trajektorie in Richtung zweiter Endlage 31 bewegt. Dabei ist es zweckmäßig, das Aktorglied 27a relativ schnell in Richtung zweiter Endlage 31 zu bewegen, wobei rechtzeitig vor Erreichen der zweiten Endlage abgebremst werden muss, um ein hartes Anschlagen zu verhindern.The position control during the vertical stroke hz ensures that the first actuator element 27a moves out of the first end position 30 and moves towards the second end position 31 based on the predefined trajectory. It is advantageous to position the actuator element 27a relative to to move quickly towards the second end position 31, whereby braking must be carried out in good time before reaching the second end position in order to prevent a hard impact.
Im gezeigten Beispielsfall korrespondiert das Einfahren des ersten Aktorglieds in die zweite Endlage 31 mit der Zustellung des Endglieds 33 in die Zwischenposition 37. Ist die zweite Endlage 31 erreicht, das heißt die Zwischenposition 36 des Endglieds angefahren, wird anschließend der horizontale Bewegungshub auf das Endglied 33 in Form des Ventilglieds eingeleitet, die dafür sorgt, dass das Endglied 33 von der Zwischenposition 36 in die Schließposition 37 bewegt wird. Hierzu wird der zweite Aktor 14b aktiviert, so dass das zweite Aktorglied von seiner ersten Endlage 30 nach links in seine zweite Endlage 31 fährt. Dabei wird die zweite Kolbenstange 32b ausgefahren und kommt mit dem ersten Zylindergehäuse 26a in Kontakt, das hierzu zu einer Schwenkbewegung um die Schwenkachse 38 in Uhrzeiger-Richtung veranlasst wird. Auch hier kann eine Positionsregelung über den Verfahrweg beziehungsweise den horizontalen Bewegungshub hx erfolgen, in dem über den gesamten Verfahrweg die Ist-Positionen des zweiten Aktorglieds gemessen und an die Regelungseinrichtung 13 übermittelt werden, wo in analoger Weise zum vertikalen Bewegungshub hz ein Ist-Soll-Vergleich stattfindet. Auch hier ist es wichtig, das Einfahren des zweiten Aktorglieds 27b in seine zweite Endlage 31 zu verlangsamen, so dass verhindert wird, dass das Endglied 33 in Form des Ventilglieds hart an der die Öffnung 23 umgebenen Wandabschnitt zur Anlage kommt.In the example shown, the retraction of the first actuator element into the second end position 31 corresponds to the movement of the end element 33 into the intermediate position 37. Once the second end position 31 is reached, i.e., the intermediate position 36 of the end element is approached, the horizontal stroke is then initiated on the end element 33 in the form of the valve element, which ensures that the end element 33 moves from the intermediate position 36 to the closed position 37. For this purpose, the second actuator 14b is activated, so that the second actuator element moves from its first end position 30 to the left into its second end position 31. During this movement, the second piston rod 32b is extended and comes into contact with the first cylinder housing 26a, which is thereby caused to pivot about the pivot axis 38 in a clockwise direction. Here too, position control can be achieved via the travel distance or the horizontal stroke hx , by measuring the actual positions of the second actuator element over the entire travel distance and transmitting them to the control unit 13, where an actual-target comparison takes place analogously to the vertical stroke hz . Here too, it is important to slow down the retraction of the second actuator element 27b into its second end position 31, so that the end element 33, in the form of the valve element, does not come into contact with the wall section surrounding the opening 23.
Die
Im Gegensatz zum zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist der zweite Aktor 14b hingegen nicht neben dem ersten Aktor 14a angeordnet, sondern an der ersten Kolbenstange 32a des ersten Aktors 14a befestigt. Der zweite Aktor 14b wird also bei der Bewegung der ersten Kolbenstange 32b mitbewegt. Ein weiterer Unterschied ist, dass das Endglied 33, also das Ventilglied in Form des Schieberelements nicht an der ersten Kolbenstange 32a befestigt ist, sondern an der zweiten Kolbenstange 32b des zweiten Aktors 14b.In contrast to the first embodiment described above, the second actuator 14b is not arranged next to the first actuator 14a, but is attached to the first piston rod 32a of the first actuator 14a. The second actuator 14b is therefore moved along with the first piston rod 32b. Another difference is that the end member 33, i.e., the valve member in the form of the slide element, is not attached to the first piston rod 32a, but to the second piston rod 32b of the second actuator 14b.
Auch hier wird zunächst der vertikale Bewegungshub ausgeführt, um das Endglied 33 von der Bereitschaftsposition 35 in die Zwischenposition 36 zuzustellen. Die Regelung erfolgt analog zur Regelung beim zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.Here too, the vertical movement stroke is executed first to move the end element 33 from the ready position 35 to the intermediate position 36. The control is analogous to the control in the first embodiment described above.
Ist die Zwischenposition 36 erreicht, wird der horizontale Bewegungshub hx ausgelöst, so dass das zweite Aktorglied 27b, also der Kolben im zweiten doppeltwirkenden Pneumatikzylinder von seiner ersten Endlage 30 in seine zweite Endlage 31 fährt und die zweite Kolbenstange mit dem angekoppelten Ventilglied von der Zwischenposition 36 in die Schließposition 37 überführt wird.Once the intermediate position 36 is reached, the horizontal stroke h x is triggered, so that the second actuator element 27b, i.e. the piston in the second double-acting pneumatic cylinder, moves from its first end position 30 to its second end position 31 and the second piston rod with the coupled valve element is moved from the intermediate position 36 to the closed position 37.
Die
Zweckmäßigerweise ist der Kulissenfolger 45 in Form eines Pins oder Stifts an dem Zylindergehäuse 26 angeordnet und steht von diesem nach außen ab.Advantageously, the cam follower 45 is arranged in the form of a pin or stud on the cylinder housing 26 and protrudes outwards from it.
Die Führungskulisse 46 befindet sich an einem Peripheriebauteil. Die Führungskulisse 46 besitzt eine Führungsbahn 47, auf dem der Kulissenfolger 45 abgleiten kann. Die Führungsbahn 47 ist schräg sowohl zur x-Achsrichtung 17 als auch zur z-Achsrichtung 19 ausgerichtet. Der Neigungswinkel zwischen der horizontalen, also der x-Achsrichtung 17 und der Führungsbahn 47 liegt im Bereich von 45° bis 80°.The guide cam 46 is located on a peripheral component. The guide cam 46 has a guide track 47 on which the cam follower 45 can slide. The guide track 47 is inclined to both the x-axis direction 17 and the z-axis direction 19. The angle of inclination between the horizontal direction (i.e., the x-axis direction 17) and the guide track 47 is in the range of 45° to 80°.
Es ist ferner zu erwähnen, dass das Zylindergehäuse 26 gegenüber dem Untergrund mittels eines Federelements 48 abgestützt ist, wobei die Federkraft der Feder, bei der sich um eine Druckfeder handelt, dafür sorgt, dass das Zylindergehäuse 26 und damit der erste Aktor 14 vom Untergrund weg nach oben gedrückt wird, womit der am Zylindergehäuse 26 angeordnete Kulissenfolger 45 im oberen Bereich der Führungsbahn 47 anliegt.It should also be mentioned that the cylinder housing 26 is supported against the base by means of a spring element 48, the spring force of which is a compression spring ensuring that the cylinder housing 26 and thus the first actuator 14 is pushed upwards away from the base, so that the cam follower 45 arranged on the cylinder housing 26 rests in the upper area of the guide track 47.
Wie insbesondere in
Die Funktionsweise und die Regelung beim dritten Ausführungsbeispiel lässt sich folgendermaßen zusammenfassen:
- Zunächst befindet sich das Aktorglied 27 in seiner unteren ersten Endlage 30. Das Federelement 48 drückt das Zylindergehäuse 26 nach oben. Der Kulissenfolger 45 befindet sich am oberen Ende der Führungsbahn 47.
- Initially, the actuator element 27 is in its lower first end position 30. The spring element 48 pushes the cylinder housing 26 upwards. The cam follower 45 is located at the upper end of the guide track 47.
Durch Druckluftbeaufschlagung der unteren Druckkammer 29a auf Basis der vorgegebenen Trajektorie bewegt sich der Kolben aus seiner ersten Endlage 30 heraus nach oben in Richtung zweiter Endlage 31. Eine Positionsregelung findet analog zum zuvor beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel statt. Der vertikale Bewegungshub hz bewirkt ein Ausfahren der Kolbenstange 32 und eine Verlagerung des Schwenklagerelements 49 an der Kolbenstange nach oben in Richtung Schwenklager 50. Das Schwenklagerelement 49 an der Kolbenstange 32 trifft dann beim vertikalen Bewegungshub hz auf das Schwenklager 50 ohne das bereits zuvor der Kolben beziehungsweise das Aktorglied 27 seine zweite, obere Endlage 31 erreicht hat. Das Auftreffen des Schwenklagerelements auf das Schwenklager bewirkt eine Verschwenkung des Zylindergehäuses 26 des Aktors 14 in Uhrzeiger-Richtung und zwar dadurch, dass der Kulissenfolger 45 auf der schrägen Führungsbahn 47 nach unten gleitet, das Federelement dabei gespannt wird und die Kolbenstange noch weiter aus dem Zylindergehäuse herausgefahren wird. Es muss dafür Sorge getragen werden, dass das Einfahren des Schwenklagerelements 49 in das Schwenklager 50 zu keinem harten Anschlag führt, was durch das rechtzeitige Abbremsen des Aktorglieds 27 erfolgt. Die nach der Beendigung des vertikalen Bewegungshubs hz durch Anschlagen des Schwenklagerelements 49 am Schwenklager 15 eingeleitete horizontale Bewegung beziehungsweise der horizontale Bewegungshub hx wird mittels eines an der Führungskulisse 46 angeordneten Positionsmesseinheit 41b überwacht, das heißt dort kann ebenso wie bei der zuvor beschriebenen Positionsregelung für den vertikalen Bewegungshub eine Positionsregelung für den horizontalen Bewegungshub hx erfolgen.By pressurizing the lower pressure chamber 29a according to the predetermined trajectory, the piston moves upwards from its first end position 30 towards the second end position 31. Position control takes place analogously to the first and second embodiments described above. The vertical stroke hz causes the piston rod 32 to extend and the pivot bearing element 49 on the piston rod to move upwards towards the pivot bearing 50. During the vertical stroke hz, the pivot bearing element 49 on the piston rod 32 then engages the pivot bearing 50 without the piston or the actuator element 27 having previously reached its second, upper end position 31. The impact of the pivot bearing element on the pivot bearing causes the cylinder housing 26 of the actuator 14 to pivot clockwise. This occurs because the cam follower 45 slides downwards on the inclined guide track 47, tensioning the spring element and extending the piston rod further out of the cylinder housing. Care must be taken to ensure that the retraction of the pivot bearing element 49 into the pivot bearing 50 does not result in a hard stop. This is achieved by braking the actuator element 27 in a timely manner. The horizontal movement h<sub>x</sub> initiated after the completion of the vertical stroke h <sub> z </sub> by the pivot bearing element 49 striking the pivot bearing 15 is monitored by a position measuring unit 41b arranged on the guide cam 46. This means that, as with the position control for the vertical stroke described above, position control for the horizontal stroke h<sub>x</sub> can also be implemented there.
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