SE449901B - Styrventilaggregat for en tryckmediumdriven arbetscylinder - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 449 901 2 dödvolymen avsevärt, varigenom man får en snabbare och exaktare funktion hos arbetscylindern, vilket är önsk- värt i många tillämpningar, exempelvis vid användning av tryckluftdrivna arbetscylindrar i förpackningsmaskiner.

Ytterligare uppfinningssärdrag och fördelaktiga vidareutvecklingar av uppfinningen anges i de osjälv- ständiga patentkraven.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till de bifogade ritningarna som visar en föredragen utföringsform. Fig 1 visar en längdsektion genom en tryckluftcylinder med i gavlarna integrerade styrventilpatroner. Fig 2 visar ett kopplingsschema över en styrventilpatron enligt fig 1. Fíg 3 visar en längdsektion genom en praktisk utföringsform av en fler- stegad stvrventilpatron. Pig 4 visar en elektrisk styr: krets för styrpatronen enligt fig 2 och 3.

Den i fig l visade trvckluftcylindern har ett cy- linderrör 10, vilket är tillslutet med gavlar 12, 14 och i vilket en till en kolvstàng 16 ansluten kolv 18 löper. De pá ömse sidor om kolven l8 befintliga arbets- kamrarna 20, 22 står i förbindelse med anslutningsöpp- ningar 24, 26, vilka via stvrventilpatroner 28, 30 är anslutbara till en inte visad tryckluftkälla respektive atmosfären via en avloppsledning. Styrventilpatronerna 28, 30 har var sin tryckmediumförsörjningsanslutning 32 och en tryckmediumavloppsanslutning 34 samt är via var sin stvrkabel 36 anslutna till en tillhörande styrkrets, som kommer att beskrivas mera i detalj nedan.

Pig 2 visar ett kopplingsschema över styrventilpat- ronen 28. Stvrventilpatronen 30 har samma uppbyggnad och behöver därmed inte beskrivas närmare.

Försörinings- eller mataranslutningen 32 är förbun- den med ingàngen hos en första 2/2-magnetventil 38, vars utgång via en strvpning 40 står i förbindelse med en fördelarledning 42.

Avloppsledningen 34 står i förbindelse med ingången hos en andra 2/2-magnetventil 44, vars utgång via en tillhörande strypning 46 står i förbindelse med förde- 10 15 20 25 30 35 449 901 larledningen 42.

Mellan fördelarledningen 42 och en med anslutnings- öppningen 24 förbunden utgángsledning 48 finns det fyra parallellkopplade 2/2-magnetventiler 50-l till 50-4, till vilka hör var sin seriekopplad strypning S2-1 till 52-4. Aktiveringen av de medelst fjädrar till det stäng- da läget förspända magnetventilerna 38, 44 och 50-l till 50-4 sker via styrledningar 36-1 till 36-6, vilka hör till stvrkabeln 36.

Stvrpatronen 28 arbetar pà följande sätt: Om ingen av stvrledningarna 36-3 till 36-6 pâtrycks en signal är utgàngsledningen 48 stängd. Samma sak gäl- ler givetvis när dessutom ej heller ledningarna 36-l och 36-2 pàtrvcks en signal.

Ledningarna 36-1 och 36-2 påtrvcks en signal från tillhörande styrkrets endast i mottakt, såsom kommer att beskrivas närmare nedan med hänvisning till fig 4, så att antingen magnetventilen 38 eller magnetventilen 44 öppnar och luft i motsvarighet till strvpningens 40 resp 46 dimensionering kan strömma till arbetscylin- dern respektive från denna, varvid en ytterligare pro- grammerbar strypning sker efter kombinationen av den av magnetventilerna S0-l till 50-4 som för tillfället är aktiverad.

Man kan således programmera arbetscylínderns hastig- het för arbetsslaget och returslaget på olika sätt va- riabelt via signalkombinationen i styrledningarna 36-l till 36-6.

Som framgår av fig 3 består styrventilpatronen 28 (och den på samma sätt uppbyggda stvrventilpatronen 30) av en gaveldel 54, vilken har mataranslutningen 32 och avloppsanslutningen 34, magnetventilen 38, en anpassningsdel 56, magnetventilen 44, magnetventilerna 50-l till 50-4, en bottendel 58 och mellan de ovannämnda delarna infogade tatpiattar eo-1 :iii so-8.

De ovannämnda delarna är anordnade tätt koaxiellt efter varandra och har samtliga samma ytterkontur pà sin tvärsnittsvta, sà att stvrventilpatronen 28 totalt 10 15 20 25 30 35 449 901 4 sett har en i huvudsak likformig mantelyta, vilken är lätt att medelst 0-ringar avtäta mot den patronen upp- tagande borrningen i cvlindergaveln 12.

Samtliga magnetventiler har samma uppbyggnad, vilken nu först kommer att beskrivas med hänvisning till mag- netventilerna 38 och 44. Som framgår av fig 3-är magnet- ventilen 38 vriden 900 relativt de övriga magnetventi- lerna. Av magnetventilen 38 visas endast huset; de öv- riga ventildelarna, vilka är utformade på precis samma sätt som i de andra magnetventilerna, har utelämnats för tvdlighets skull.

Magnetventilerna har ett ventilhus 62 med ringa axiell dimension, i vilket hus det finns tvâ diametralt motsatt varandra belägna anslutningskanaler 64, 66, som sträcker sig i axiell riktning frán den ena änd- vtan av huset till den andra.

Två isolerade genomloppskanaler 68, 70 är förskjut- na 900 i ventilhusen 62, vilka genomloppskanaler också sträcker sig axiellt genom huset från den ena ändytan till den andra.

Anslutningskanalerna 64, 66 är anslutbara till var- andra via en intill den nedre änden av ventilhuset 62 befintlig kanal 72, i vars mitt det finns ett konformigt ventilsäte 74. Detta säte delar upp förbindningskanalen 72 i tvâ kanalpartier 72a och 72b.

Ventilhuset 62 har dessutom en mot dess övre ändyta öppen, cvlindrisk urtagning 76, i vilken en spolkropp 78 är fast anbragt, varvid spolkroppen uppbär en ring- spole 80. En skàlformig, konisk ventilkropp 84 är med spel rörlig in i en central öppning 82 i spolkroppen 78.

En distansbricka 86 är med presspassning anbragt i öppningen 82, varvid man genom distansbrickans tjock- lek kan inställa ventilkroppens 84 öppetläge. Två 900 förskjutna spår 88, 90 vid urtagningens 76 övre kant tjänar till framledning av tilledningarna till ringspo- len 80 pà sådant sätt, att tilledningarna vid samtliga magnetventiler befinner sig mittför varandra (även vid 10 15 20 25 30 35 449 901 5 den 900 förskjutna magnetventilen 38).

Pâ ventilkroppens 84 bottenyta är en liten sinter- permanentmagnet 92 fastlimmad, vilken dessutom tjänst- gör som fjädersäte för den nedre änden av en skruvfjä- der 94, medelst vilken ventilkroppen 84 är förspând till stängningsläget och vilken anligger mot distans- brickan 86 (om sådan finns, i annat fall mot spolkrop- pen 78 i liv med ventilhusets översida befintliga bot- ten).

Den mellan gaveldelen S4 och magnetventilen 38 be- fintliga tätplattan 60-l har ett hål 96, via vilket avloppsanslutningen 34 stàr i förbindelse med magnet- ventilens 38 genomloppskanal 68, och även ett ytterli- gare, på ritningen inte synligt hål, via vilket den framför snittplanet befintliga mataranslutningen 32 står i förbindelse med den pá ritningen inte svnliga, likaså framför snittplanet befintliga anslutningskanalen 64 i magnetyentilen 38.

Anpassningsdelen 56 har en isolerad genomloppskanal 98, vilken upprättar förbindelse mellan magnetventilens 38 genomloppskanal 68 och magnetventilens 44 anslutninge- kanal 66 (för vilket ändamål tätplattorna 60-2 och 60-3 har motsvarande hål), liksom en anslutningskanal 100, vilken via ett vtterligare hål i tätplattan 60-2 star i förbindelse med magnetventilens 38 anslutningskanal 66. Anslutningskanalen 100 mynnar 1 en mot anpassnings- delens 56 undersida öppen omlänkningskammare 102, vilken via ett hål i tätplattan 60-3 är förbunden med magnet- ventilens 44 anslutningskanal 64.

I tätplattan 60-4 finns det bara ett hål 104, via vilket magnetventilens 44 anslutningskanal 64 är för- bunden med magnetventilens 50-l anslutningskanal 64.

Ett genomgående tätplattparti 106 Skiljer däremot mag- netventilens 44 anslutningskanal 66 från magnetventi- lens 50-l anslutningskanal 66.

Tätplattorna 60-5 till 60-7 (och för enklare lager- hàllnings skull även tätplattan 60-8) har hål 108, 110, som befinner sig mittför de olika magnetventilernas 10 l5 20 25 30 35 449 901 6 anslutningskanaler 64 resp 66. Därmed bildar magnetven- tilernas 50-l till 50-4 anslutningskanaler 64 tillsam- mans den i fig 2 visade fördelarledningen 42, medan deras anslutningskanaler 66 tillsammans bildar utgångs- ledningen 48 i fig 2.

Bottendelen 58 har en vinklad omlänkningskanal 112, som vid den ena änden befinner sig mittför anslutnings- kanalerna 66 och vid den andra änden mynnar i bottende- lens 58 mantelyta. vid magnetventilen 50-3 finns det en distansbricka 86' som är tjockare än distansbrickan 86, så att magnet- ventilens SO-3 öppningstvärsnitt är mindre än det hos de övriga magnetventilerna.

En annan möjlighet att minska genomströmningstvär- snittet på visas vid magnetventilen 50-4. I anslutnings- kanalen S4 är en stryphylsa 114 insatt med presspassning, vilken hylsa har en mittför förbindningskanalen 72 be- fintlig strypöppning 116.

De olika segmenten av styrventilpatronen 28 är hop- spända med inte närmare visade dragbultar, vilka är i omkretsriktningen anordnade mellan genomloppskanalerna och anslutningskanalerna i magnetventilerna och sträcker sig axiellt genom hela styrventilpatronen. Alternativt kan de enskilda ventilsegmenten vara hoplimmade.

Fig 4 visar en styrkrets 118 att användas med styr- ventilpatronen 28 eller 30, vilken krets med utgångs- punkt fràn en 4-bit-instruktion på ingángsledare 120-1 till 120-4 åstadkommer de nödvändiga aktiveringssigna- lerna för magnetventilerna 38, 44 och 50-l till 50-5 på styrledningarna 36-l till 36-6.

Signalerna på ingångsledarna 50-2 till 50-S tjänar efter förstärkning i effektförstärkare 122-3 till 122-6 direkt till aktivering av magnetventilerna 50-l till 50-4. Effektförstärkare 122-l och 122-2 för magnetven- tilerna 38 och 44 är på ingångssidan anslutna till ut- gängen hos ett OCH-element 124 resp 126.

En ingång hos OCH-elementen 124, 126 är ansluten till "l"-utgången hos en tillhörande bistabil vippa 10 15 20 25 30 35 449 901 7 128 resp 130, medan OCH-elementens andra utgångar är via en inverterare 132 påverkbara av en monostabil vip- pa 134. Vippan 134 kan via ett ELLER-element 136 genom utgângssignalen eller den inverterade utgàngssignalen (138) anslutas till en differentieringskrets 140, vil- ken på ingångssidan är ansluten till ingångsledaren 120-1.

Den ovan beskrivna styrkretsen 118 arbetar pà föl- jande sätt: Vid pàtryckning av en signal "l" på ingàngsledaren 120-l ställs den bistabila vippan 128 genom den stigan- de signalflanken, medan den bistabila vippan 130 äter- ställs. Under den monostabila vippans 134 pulstid för- blir först OCH-elementet 124 av säkerhetsskäl spärrat, och sedan får man på styrledningen 36-1 en utgångssig-- nal genom vilken magnetventilen 38 aktiveras. Nu börjar arbetscvlinderns arbetsslag.

När en signal "l" på ingàngsledaren 120-l slutar ställs den bistabila vippan 130 genom den fallande sig- nalflanken, medan den bistabila vippan 128 återställs, och efter utgången av den monostabila vippans 134 period får man en signal pá stvrledningen 136-2, genom vilken magnetventilen 44 aktiveras, så att arbetscylinderns returslag nu kan börja.

Om ingen av ingångsledarna 120-2 till 120-S påtrycks en signal spärrar styrventilpatronen 28 tillhörande arbetscvlinder. vid signalpàverkan av ingàngsledarna 120-5 till 120-2 i denna följd inställs ett allt ökande effektivt genomloppstvärsnitt i styrpatronen. Ytterli- gare modifieringar av genomloppstvärsnittet genom sig- nalpåverkan av kombinationer av ingångsledarna 120-2 till 120-S är möjliga.

Lämpligen påverkas vid den till stvrventilpatronen 30 hörande stvrkretsen ingångsledarna 120-2 till 120-5 med samma stvrsignaler som motsvarande ingàngsledare till stvrkretsen 118, medan man pätrycker den andra styrkretsens ingàngsledare 120-l den inverterade mot- svarande signalen för den första stvrkretsen. 449 901 8 Om så önskas kan man vid tryckluftdrivna arbetscylind- rar även välja de effektiva genomloppstvärsnitten till de båda arhetskamrarna på olika sätt genom motsvarande val av styrsignalkombinationerna oeh på så sätt uppnå en olikartad dämpningskarakteristika i båda rörelserikt- ningarna för utifrån påtvingade störrörelser av arbets- cylindern.

Claims (13)

10 15 20 25 30 1 449 901 PATENTKRAV

1. Styrventilaggregat för en tryckmediumdriven arbetscylinder, vilket aggregat har dels en högtrycks- och en lågtryckskälla (32, 34), dels en ventilenhet (38, 44) för att bestämma strömningsriktningen genom ventiler i en efter ventilenheten kopplad ventilgrupp, varvid dessa ventiler är parallellkopplade 2/2-vägs magnetventiler (50-l, 50-2, 50-3, 50-4) med var sin strypning (52-1, 52-2, 52-3, 52-4), dels en styrenhet (118) för ventilenheten, k ä n n e t e c k n a t av att ventilenheten består av två parallellkopplade 2/2-vägs magnetventiler (38, 44), vilka är uppbyggda på samma sätt som magnetventilerna (50-l, 50-2, 50-3, 50-4) i ventilgruppen, varvid ventilenhetens ena magnet- ventil (38) är ansluten till högtryckskällan (32) och andra magnetventil (44) till'lágtryckskällan (34), att styrenheten har en styrkrets (118) för tvångsmässig mottaktstyrning av ventilenhetens båda magnetventiler (38, 44) och att samtliga magnetventiler (38, 44, 50-1, 50-2, 50-3, 50-4) i styrventilaggregatet är med inbördes koaxiell inriktning integrerade till ett block (28, 30).

2. Aggregat enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t av att varje magnetventil (38, 44, 50-l, 50-2, 50-3, 50-4) är uppbyggd av dels ett skivformigt ventil- hus (62), i vilket två från den ena ändytan till den andra sig sträckande anslutningskanaler (64, 66) är utformade diametralt mittemot varandra, vilka kanaler är anslutbara till varandra via en tvärgående, av ett ventilsäte (74) skuren förbindningskanal (72), dels en vinkelrätt mot ventilhusets (62) ändytor rör- lig ventilkropp (84), som samverkar med ventilsätet (74) och har ett magnetiskt eller magnetiserbart mate- rial (92), dels en fjäder (94) för att förspänna ventil- kroppen (84) till stängningsläget, och dels en radiellt 10 15 20 25 30 35 449 901 10 utanför ventilkroppen (84) koaxiellt med denna anordnad ringspole (80).

3. Aggregat enligt krav 2, k ä n n e t e c k - n a t av att ventilsätet (74) och ventilkroppens (84) ytterkontur är koniska.

4. Aggregat enligt krav 2 eller 3, k ä n n e - t e c k n a t av att ventilsätet (74) befinner sig i mitten av den tvärgående förbindningskanalen (72).

5. Aggregat enligt något av krav 2-4, k ä n n e - t e c k n a t av att en distansbricka (86), vilken bestämmer ventilkropppens (84) öppningsslag, är insatt i en spolkropp (78) för ringspolen (80).

6. Aggregat enligt något av krav 2-5, k ä n n e - t e c k n a t av åtminstone en stryphylsa (114) som är formbundet insatt i en av anslutningskanalerna (64, 65) och har en mittför förbindningskanalen (72) belägen strypöppning (116).

7. Aggregat enligt något av krav 2-6, k ä n n e - t e c k n a t av att ventilkroppen (84) är skàlformig och att en permanentmagnet (92) är fäst pá dess bottenyta.

8. Aggregat enligt något av krav 2-7, k ä n n e - t e c k n a t av att ventilhuset (62) har relativt anslutningskanalerna (64, 66) angu1ärt_förskjutna, isolerade genomloppskanaler (68, 70), vilka också sträcker sig från den ena ändytan av ventilhuset till den andra.

9. Aggregat enligt krav 8, k ä n n e t e c k - n a t av att den första magnetventilen (38) och den andra magnetventilen (44) är koaxiellt anordnade och angulärt så inbördes förskjutna, att genomloppskana- lerna (68, 70) i de första magnetventilerna befinner sig mittför anslutningskanalerna (64, 66) i den andra magnetventilen (44), varvid det exempelvis mellan de första och andra magnetventilerna kan finnas en skiv- formig anpassningsdel (56) med samma tvärsnittsytter- kontur, vilken anpassningsdel har en genomloppskanal (98) som förbinder den ena genomloppskanalen (68) i den första magnetventilen (38) med den mittemot denna befintliga anslutningskanalen (66) i den andra magnet- :av nä.. 10 15 20 25 30 449 901 11 ventilen (44), och har en omlänkningskanal (100, 102), vilken förbinder den första magnetventilens (38) last- sidiga andra anslutningskanal (66) med den andra mag- netventilens (44) lastsidiga andra anslutningskanal (64); och varvid exempelvis den andra magnetventilens (44) första anslutningskanal (66) kan vara tätt till- sluten vid den bort från anpassningsdelen (56) vända änden (106).

10. Aggregat enligt krav 9, k ä n n e t e c k - n a t av att den första anslutningskanalen (66) i den andra magnetventilen (44) är tillsluten av en där genomgående tätplatta (60-64), vilken är ínspänd mel- lan den andra magnetventilen (44) och den tredje mag- netventilen (50-1).

11. ll. Aggregat enligt krav 9 eller 10, k ä n n e - t e c k n a t av en gaveldel (54) med samma tvärsnítts- ytterkontur som ventilhuset (62), vilken gaveldel har två anslutningsstutsar (32, 34), varav den ena befin- ner sig mittför den med den andra magnetventilen (44) förbundna genomloppskanalen (62) och den andra befinner sig mittför den första magnetventilens (38) inloppssi- diga anslutningskanal (64).

12. Aggregat enligt något av krav 9-ll, k ä n - n e t e c k n a t av en bottendel (58) med en omlänk- ningskanal (112), vilken vid den mot tillhörande ventil- hus (62) vända ändyta mynnar vid ett ställe mittför den utloppssidiga anslutningskanalen (66) och sträcker sig till bottendelens (58) mantelyta.

13. Aggregat enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t 50-3, 50-4) block (28, 30) är tätt insatt i en borrning i en cylindergavel (12, 14) eller är tätt flänsmonte~ av att magnetventilernas (38, 44, 50-1, 50-2, rad på cylindergaveln.