DE202004002504U1

DE202004002504U1 - Elektronische Steuer- oder Regeleinrichtung für einen doppelwirkenden Zylinder

Info

Publication number: DE202004002504U1
Application number: DE200420002504
Authority: DE
Original assignee: MLS Lanny GmbH
Current assignee: MLS Lanny GmbH
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2014-02-18

Abstract

Elektronische Steuer- oder Regeleinrichtung für einen doppelwirkenden Zylinder (DZ), der auf einer Primärseite (DZ') mit einem ersten Druck (P_P) und auf einer Sekundärseite (DZ") mit einem zweiten Druck (P_S) beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuer- oder Regeleinrichtung (1) ein dem vom ersten Proportionaldruckregelventil (PV1) bereitzustellenden primärseitigen Druck (P_P) entsprechendes Sollwert-Signal (S) zugeführt wird, und dass die Steuer- oder Regeleinrichtung (1) gemäß einer vorgegebenen Funktion aus dem ihr zugeführten Sollwert-Signal (S) zwei Stellsignale (S1, S2) für die beiden Proportionaldruckregelventile (PV1, PV2) erzeugt, welche bewirken, dass am Ausgang (A1) des ersten Proportionaldruckregelventils (PV1) ein Druckmedium mit dem ersten Druck (P_P) und am Ausgang (A2) des zweiten Proportionaldruckregelventils (PV2) ein Druckmedium mit dem zweiten Druck (PS) bereitgestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuer- oder Regeleinrichtung für einen doppelwirkenden Zylinder, der auf einer Primärseite mit einem ersten Druck und auf einer Sekundärseite mit einem zweiten Druck beaufschlagbar ist.
Bei einer Vielzahl von Anwendungszwecken, z. B. bei Schweissrobotern, bei denen eine Schweisszange unter Druck an ein Blech angefügt wird, ist es erforderlich, dass ein Werkzeug, z. B. eine Schweisszange, auf der einen Seite eines Werkstücks mit einem festen Druck und auf der anderen Seite mit einem variablen Druck beaufschlagt wird, wobei bei einem Schweisswerkzeug zu beachten ist, dass die untere Elektrode auch in unterschiedlichen Raumpositionen immer die gleiche Kraft auf das Blech ausübt. Hierzu wird der doppelwirkende Zylinder eingesetzt, der auf der Primärseite mit einem durch einen Handdruckminderer einstellbaren festen Druck und auf der Sekundärseite mit einem über ein Proportianalventil einstellbaren variablen Druck beaufschiagt wird.
Der einfacheren Beschreibung der bei dem bekannten "Druckregelventil", welches durch die Kombination des Handdruckminderers und des Proportionalventils ausgebildet wird, auftretenden Druckanforderungen wird bei der nachfolgenden Darstellung der einfachen Erläuterung halber von einem Versorgungsdruck von 10 bar, von einem vom Handdruckminderer eingestellten Druck von 5 bar und von einem vom Proportionalventil variabel einstellbaren Druck von 0–10 bar ausgegangen. Dem Fachmann ist klar ersichtlich, dass die vorgenannten Werte nur exemplarischer Natur sind und die Allgemeinheit der nachfolgenden Darstellung nicht einschränken.
Befindet sich nun der Schweissroboter in seiner Unten-Stellung, so reicht der vom Proportionalventil maximal erzielbare Gegendruck von 10 bar nicht aus. dass die untere Elektrode der Schweisszange mit dem erforderlichen Druck an das Blech angesetzt werden kann. In nachteiliger Art und Weise muß daher der Druck des Handdruckminderers reduziert werden, um eine hinreichend feste Druckbeaufschlagung der unteren Seite des zu verschweissenden Blechs durch die untere Elektrode zu erreichen.
Die gegenteilige Situation tritt auf, wenn sich der Schweissroboter in seiner Oben-Stellung befindet. Der vom Handdruckminderer erzeugte, den doppelwirkenden Zylinder auf einer ersten Seite beaufschlagende Druck von 5 bar reicht auch dann zu einer sicheren Beaufschlagung des Blechs durch die untere Elektrode nicht aus, wenn der vom Proportionalventil erzeugte, die andere Seite des doppelwirkenden Zylinders beaufschlagende Druck auf 0 reduziert wird. In nachteiliger Art und Weise muß daher manuell der vom Handdruckminderererzeugte Druck von 5 bar erhöht werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Regeleinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass durch die Regeleinrichtung ein Steuersignal für ein den primärseitigen Druck des doppelwirkenden Zylinders bereitstellendes erstes Proportionaldruckregelventil und ein weiteres Steuersignal für ein den sekundärseitigen Druck für den doppelwirkenden Zylinder bereitstellendes Proportionaldruckregelventil erzeugbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Steuer- oder Regeleinrichtung ein dem vom ersten Proportionaldruckregelventil bereitzustellenden primärseitigen Druck entsprechendes Sollwert-Signal zugeführt wird, und dass die Steuer- oder Regeleinrichtung gemäß einer vorgegebenen Funktion aus dem ihr zugeführten Sollwert-Signal zwei Stellsignale für die beiden Proportionaldruckregelventile erzeugt, welche bewirken, dass am Ausgang des ersten Proportionaldruckregelventils ein Druckmedium mit dem ersten Druck und am Ausgang des zweiten Proportionaldruckregelventils ein Druckmedium mit dem zweiten Druck bereitgestellt ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Steuer- oder Regeleinrichtung eine erste Steuer- oderr Regeleinheit für das erste Proportionaldruckregelventil und eine zweite Steuer- oder Regeleinheit für das zweite Proportionaldruckregelventil aufweist, dass die Steuer- oder Regeleinrichtung ein erstes Stellsignal für das erste Proportionaldruckventil erzeugt, welches bewirkt, dass beim Anlegen des ersten Stellsignals am ersten Proportionaldruckregelventil an dessen Ausgang der vom ersten Proportionaldruckventil bereitzustellende Primärdruck auftritt, dass die Steuer- oder Regeleinrichtung aus dem ihr zugeführten Sollwert-Signal ein zweites Stellsignal für das zweite Proportionaldruckregelventil ermittelt, welches bewirkt, dass am Ausgang des zweiten Proportionaldruckregelventils der sekundärseitige Druck für den doppelwirkenden Zylinder auftritt. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen bewirken nun, dass in einfacher Art und Weise eine Steuer- oder Regelungseinrichtung für einen doppelwirkenden Zylinder ausgebildet wird, die es in vorteilhafter Art und Weise erlaubt, aus einem einzigen Sollwert-Signal zwei Stellsignale für zwei Porportionaldruckregelventile, die den primärseitigen bzw. den sekundärseitigen Druck für den doppelwirkenden Zylinder bereitstellen, zu ermitteln. Insbesondere erlaubt es die beschriebene Steuer- oder Regelungseinrichtung, Stellsignale für die beiden Proportionaldruckregelventile zu erzeugen, die es erlauben, eine Seite des doppelwirkenden Zylinders mit einem vorgegebenen Druck P_P und die andere Seite mit einem "gespiegelten" Druck P_S zu beaufschlagen, d. h. die eine Seite mit dem primärseitigen Druck P_P und die zweite Seite mit dem sekundärseitigen Druck P_S = P_max – P_P zu beaufschlagen, wobei P_max den Druck des die beiden Proportionaldruckregelventile versorgenden Versorgungsmediums darstellt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Steuer- oder Regeleinrichtung zwei Steuer- oder Regeleinheiten aufweist, durch die jeweils eines der Stellsignale für die beiden Proportionaldruckregelventile erzeugbar ist. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil einer besonders einfachen konstruktiven Ausgestaltung.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Sollwert-Signal der das erste Stellsignal für das erste Proportionaldruckregelventil erzeugenden ersten Steuer- oder Regeleinheit der Steuer- oder Regelungseinrichtung zugeführt und von dieser ein weiteres Sollwert-Signal erzeugt wird, welches der zweiten Steuer- oder Regeleinheit zugeführt wird, und dass dann die zweite Steuer- oder Regeleinheit das zweite Stellsignal für das zweite Proportionaldruckregelventil erzeugt. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil. dass die Regelungseinrichtung im sogenannten "Master-Slave"-Modus betreibbar ist.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die beiden Steuer- oder Regelungseinheiten in einer einzigen Steuer- oder Regeleinrichtung integriert zusammengefaßt sind. Eine derartige Ausgestaltung eignet sich insbesondere für einen Pusch-Pull-Betrieb der erfindungsgemäßen Steuer- oder Regelungseinrichtung.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind den beiden Ausführungsbeispielen zu entnehmen, die im folgenden anhand der Figuren beschrieben werden. Es zeigen:
1: Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Steuer- oder Regelungseinrichtung, und
2: ein zweites Ausführungsbeispiel einer Steuer- oder Regelungseinrichtung.
In 1 ist nun ein erstes Ausführungsbeispiel einer allgemein mit 1 bezeichneten Steuer- oder Regelungseinrichtung dargestellt, durch die zwei Proportionaldruckventile PV1 und PV2 mit entsprechenden Stellsignalen S1 und S2 angesteuert werden. An einem Versorgungsanschtuß P eines jeden Proportionaldruckregelventils PV1, PV2 liegt ein Versorgungsmedium mit einem Druck P_max an. Ein an einem Ausgang A1 des ersten Proportionaldruckregelventils PV1 auftretendes Druckmedium weist einen Druck P_P auf und wird einem primärseitigen Eingang DZ' eines doppelwirkenden Zylinders DZ zugeführt. Ein an einem Ausgang A2 des zweiten Proportionaldruckventils PV2 auftretendes Druckmedium weist einen Druck P_S auf und wird einem sekundärseitigen Eingang DZ" des Druckzylinders DZ zugeführt.
Die Verwendung zweier Proportionaldruckregelventile PV1 und PV2 besitzen nun gegenüber der bekannten Lösung, welche – wie eingangs beschrieben – einen Handruckminderer primärseitig und sekundärseitig ein Proportionalventil verwendet den Vorteil, dass durch die Verwendung zweier Proportionaldruckregelventile PV1, PV2 eine automatisierbare Regelung oder Steuerung des doppelwirkenden Zylinders DZ ermöglicht wird. Im Folgenden soll der einfacheren Darstellung halber nicht mehr zwischen Regelung und Steuerung unterschieden werden. Es wird vielmehr der Begriff "Regelung" für eine Regelung oder eine Steuerung verwendet, da im Hinblick auf die beschriebene Steuer- oder Regeleinrichtung, die demzufolge auch eine Steuereinrichtung sein kann, zwischen diesen beiden grundsätzlichen Funktionen kein wesentlicher, für das Verständnis der hier vorliegenden Erfindung maßgebliche Unterschied besteht.
Der Regeleinrichtung 1 wird nun ein Sollwert-Signal S zugeführt, wobei dieses Sollwert-Signal S ein analoges oder ein digitales Signal sein kann und auf beliebiger Art und Weise, vorzugsweise über einen Bus, der Regeleinrichtung 1 zugeführt wird. Das Sollwert-Signal S repräsentiert den vom ersten Proportionalventil PV1 an seinem Augang A1 bereits zustellenden Druck P_S, und es ist un Aufgabe der Regeleinrichtung 1, aus diesem Sollwert-Signal S ein erstes Stellsignal S1 für das erste Proportionaldruckregelventil 1 und ein zweites Stellsignal S2 für das zweite Proportionaldruckregelventil PV2 zu erzeugen, welche bewirken, dass das erste Proportionaldruckregelventil PV1 an seinem Ausgang A1 einen Druck P_P und das zweite Proportionaldruckregelventil PV2 an seinem Ausgang A2 einen Druck P_S bereit stellt, wobei zwischen P_P und P_S die Beziehung P_S = F (P_P) gegeben ist.
Dem Fachmann ist klar ersichtlich, wie er die Regeleinrichtung 1 zu programmieren hat, um eine gewisse, dem entsprechenden Einsatzzweck entsprechende Korrelation zwischen P_P und P_S zu erreichen. Im Folgenden wird der für die eingangs beschriebene Konstellation bestimmte Fall beschrieben, dass der Druck P_S ein "gespiegelter" Druck von P_P sein soll, d. h., dass der Druck P_S minimal sein soll, wenn der Druck P_P maximal ist, wobei des weiteren angenommen wird, dass hierbei ein linearer Zusammenhang zwischen P1 und P2 dergestalt gegeben sein soll, dass P_S = F (P_P) = P_max – P_P ist.
Wie aus 1 ersichtlich ist, wird hierbei bevorzugt, dass die Regeleinrichtung 1 zwei Regeleinheiten 1a und 1b aufweist, wobei die erste Regeleinheit 1a funktionell dem ersten Proportionaldruckregelventil PV1 und die zweite Regeleinheit 1b dem zweiten Proportionaldruckregelventil PV2 zugeordnet ist. Das an einem Eingang 1' die Regeleinrichtung 1 anliegende Sollwert-Signal S wird in 1 zu einem Eingang 1a' der ersten Regeleinheit 1a der Regeleinrichtung 1 geführt, welches dann aus dem Sollwert-Signal S das erste Stellsignal S1 für das erste Proportionaldruckregelventil PV1 erzeugt. An einem Ausgang 1a" der ersten Regeleinheit 1a liegt ein von der ersten Regeleinheit 1a erzeugtes weiteres Sollwert-Signal S' an, welches den von dem zweiten Proportionaldruckregelventil PV2 zu erzeugenden Druck P2 repräsentiert. Dieses weitere Sollwert-Signal S' wird zu einem Eingang 1b' der zweiten Regeleinheit 1b geführt. Die zweite Regeleinheit 1b der Regeleinrichtung 1 erzeugt dann aus dem ihr zugeführten weiteren Sollwert-Signal S' das zweite Stellsignal S2 für das zweite Proportionaldruckregelventil PV2.
Die nach dem sogenannten "Master-Slave"-Prinzip funktionierende Regeleinrichtung 1 erlaubt es so in einfacher Art und Weise, aus nur einem einzigen Sollwert-Signal S zwei Steuersignale S1 und S2 für zwei den doppelwirkenden Zylinder DZ versorgende Proportionalventile PV1 und PV2 zu generieren:
In 2 ist nun ein zweites Ausführungsbeispiel einer Regeleinrichtung 1 dargestellt, wobei die Funktionen der Proportionalventile PV1 und PV2 sowie des doppelwirkenden Zylinders DZ denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen und daher nicht mehr näher beschrieben werden. Der wesentliche Unterschied zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel besteht nun darin, dass die beiden Regeleinheiten 1a und 1b in der Regeleinrichtung 1 zusammengefaßt sind. Die Regeleinrichtung 1 erzeugt dann direkt aus dem ihr zugeführten Sollwert-Signal S die beiden Stellsignale S1 und S2 für die Proportionalventile PV1 und PV2.

Claims

Elektronische Steuer- oder Regeleinrichtung für einen doppelwirkenden Zylinder (DZ), der auf einer Primärseite (DZ') mit einem ersten Druck (P_P) und auf einer Sekundärseite (DZ") mit einem zweiten Druck (P_S) beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuer- oder Regeleinrichtung (1) ein dem vom ersten Proportionaldruckregelventil (PV1) bereitzustellenden primärseitigen Druck (P_P) entsprechendes Sollwert-Signal (S) zugeführt wird, und dass die Steuer- oder Regeleinrichtung (1) gemäß einer vorgegebenen Funktion aus dem ihr zugeführten Sollwert-Signal (S) zwei Stellsignale (S1, S2) für die beiden Proportionaldruckregelventile (PV1, PV2) erzeugt, welche bewirken, dass am Ausgang (A1) des ersten Proportionaldruckregelventils (PV1) ein Druckmedium mit dem ersten Druck (P_P) und am Ausgang (A2) des zweiten Proportionaldruckregelventils (PV2) ein Druckmedium mit dem zweiten Druck (PS) bereitgestellt ist.
Elektronische Steuer- oder Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der am Ausgang (A2) des zweiten Proportionaldruckregelventils (PV2) bereitgestellte Druck (P_S) im wesentlichen gleich P_s = P_max – P_P ist, wobei P_max der Druck eines am Eingang (P) zumindest des zweiten Proportionaldruckregelventils (PV2) anliegenden Versorgungsmediums ist.
Elektronische Steuer- oder Regeleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- oder Regeleinrichtung (1) zwei Steuer- oder Regelungseinheiten (1a, 1b) aufweist, wobei durch die erste Steuer- oder Regelungseinheit (1a) das erste Stellsignal (S1) für das erste Proportionaldruckregelventil (PV1) und durch die zweite Steuer- oder Regelungseinheit (1b) das zweite Stellsignal (S2) für das zweite Proportionaldruckregelventil (PV2) erzeugbar ist.
Steuer- oder Regelungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Steuer- oder Regeleinheit (1a) und der zweiten Steuer- oder Regeleinheit (1b) das Sollwert-Signal (S) zugeführt wird.
Steuer- oder Regelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Steuer- oder Regeleinheit (1a) das Sollwert-Signal (S) zugeführt wird und die erste Steuer- oder Regeleinheit (1a) ein weiteres Sollwert-Signal (S') erzeugt, das der zweiten Steuer- oder Regeleinheit (1b) zugeführt wird, und dass diese aus dem ihr zugeführten weiteren Sollwert-Signal (S') das zweite Stellsignal (S2) für das zweite Proportionaldruckregelventil (PV2) erzeugt.
Steuer- oder Regelungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Steuer- oder Regeleinheiten (1a, 1b) in der Steuer- oder Regeleinrichtung (1) zusammengefaßt sind.
Steuer- oder Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Steuer- oder Regeleinheit (1a, 1b) in der Steuer- oder Regelelektronik mindestens eines der Proportionaldruckregelventile (PV1, PV2) integriert ist.