專利名稱：氣動驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
氣動驅(qū)動系統(tǒng)
本發(fā)明涉及一種氣動驅(qū)動系統(tǒng)，具有至少一個氣動驅(qū)動裝置，它具 有一個驅(qū)動裝置外殼和一個與此相關(guān)通過壓力空氣加栽運動的從動單
元，其中該從動單元包括一個從動活塞，它使驅(qū)動裝置外殼相互分成兩 個工作室，其中一個或兩個工作室連接在用于控制壓力空氣加載氣路的 控制閥門機(jī)構(gòu)上，它們可以在多個工作位置之間轉(zhuǎn)換，其中具有一個給 定節(jié)流橫截面的節(jié)省空氣位置。
由WO 02/14698 Al已知的這種氣動驅(qū)動系統(tǒng)在鋁加工中用于破碎 硬皮(krustenbrecher)。它包括一個由破碎硬皮缸構(gòu)成的氣動驅(qū)動裝置， 其從動單元可以驅(qū)動振動的工作運動，在工作運動使從動單元穿過可能 建立的材料殼的條件下暫時浸入到鋁熔液池里面。 一個換向閥負(fù)責(zé)各自 的工作運動，該換向閥控制壓力空氣在兩個由從動單元的從動活塞分開 的工作室中的輸入和排出。在壓力空氣加載的控制器上還一起作用雙重 存在的控制閥機(jī)構(gòu)，它們接通在換向閥與各工作室之間的連接里面。這 些控制閥機(jī)構(gòu)可以占椐不同的工作位置，其中一個工作位置負(fù)責(zé)引起工 作運動，通過使該工作位置釋放一個空氣通道。為了減少空氣消耗，使 這個工作位置由節(jié)省空氣位置構(gòu)成，通過使流體通道具有一個節(jié)流橫截 面，它只允許有限的流量。由此使所連接的的工作室的充滿度保持在一 個盡可能微小的水平。如果從動單元進(jìn)入到一個鋁硬皮并因此一個增加 的運動阻力反作用于從動單元，超過節(jié)流橫截面逐漸在所連接的工作室 中建立越來越高的操縱壓力，直到達(dá)到所需的透穿力。在進(jìn)入行程終端 位置時從動單元最終引起控制閥機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換到截止位置，用于中斷繼續(xù)輸 入壓力空氣到氣動驅(qū)動裝置。
在從動單元要破碎熔液硬皮時，由于在氣動驅(qū)動裝置中建立壓力所 需的時間需求在各個工作循環(huán)中根據(jù)情況出現(xiàn)不規(guī)則的時間延遲。
EP 0771396 Bl描述了類似的裝置。在那里盡管作為可選擇的結(jié)構(gòu) 形式也描述了可能性，放棄在控制管道中建立的節(jié)流。但是這導(dǎo)致工作 室持續(xù)強(qiáng)烈地壓力空氣加載，這對于壓力空氣消耗產(chǎn)生不利影響。
本發(fā)明的主要目的是提出措施，它們能夠沒有過多的額外壓力空氣 消諄毛地減少循環(huán)時間。
為了實現(xiàn)這個目的規(guī)定，所述控制閥機(jī)構(gòu)作為其它工作位置具有給 定一個與節(jié)流橫截面相比更大的通流橫截面的強(qiáng)力位置，并且對于控制
閥機(jī)構(gòu)附設(shè)操縱機(jī)構(gòu)，它們在壓力空氣輸入到工作室里面期間根據(jù)在至 少一個工作室中存在的空氣壓力控制連接在這個工作室上的控制閥機(jī)
構(gòu)的轉(zhuǎn)換，使得當(dāng)且至少只要從動單元處于增加的運動阻力時，就從正 常占據(jù)的節(jié)省空氣位置轉(zhuǎn)換到強(qiáng)力位置。
通過這種方式使從動單元只要沒有處于增加的運動阻力下在節(jié)省 空氣模式中運動。由于在此作用的節(jié)流橫截面使所連接的工作室充滿度 限制到最小、并由此也限制空氣消耗。但是一旦在從動單元上出現(xiàn)增加 的運動阻力，則使負(fù)責(zé)將壓力饋入到相關(guān)工作室里面的控制閥機(jī)構(gòu)根據(jù) 在氣動驅(qū)動裝置中產(chǎn)生的壓力變化轉(zhuǎn)換到強(qiáng)力位置并且能夠以加大的 通流橫截面實現(xiàn)更快的空氣輸入并由此快速提高所連接的工作室中的 壓力。這導(dǎo)致加大調(diào)整力并且克服作用于從動單元的運動阻力。在運動 阻力減小后可以使控制閥機(jī)構(gòu)可能再接回到節(jié)省空氣位置。因此只從實 際上也需要提高的操縱壓力的運行階段或期間產(chǎn)生空氣額外消耗。否則 使空氣消耗保持在節(jié)流的正常水平。同時減小循環(huán)時間，因為在強(qiáng)力位 置中的充氣時間遠(yuǎn)短于在現(xiàn)有技術(shù)中總是保持的節(jié)省空氣位置中的充 氣時間。
如果使所述氣動驅(qū)動系統(tǒng)作為破碎硬皮系統(tǒng)在鋁生產(chǎn)或加工時使 用，所述的優(yōu)點已經(jīng)證實是特別突出的。由于短的運行循環(huán)時間在這里 節(jié)省空氣被證實是巨大的。同時在需要時只以短時間延遲提供提高的調(diào) 整力供使用，用于例如破碎鋁硬皮或者用于去除粘附在從動單元上的、 凝固的鋁材料。由于壓力控制的操縱還得出優(yōu)點，考慮要被克服的運動 阻力大小地變化地在負(fù)責(zé)目前工作運動的工作室中建立壓力。因此能夠 實現(xiàn)在強(qiáng)力階段總是在氣動驅(qū)動裝置中饋入這樣多的壓力空氣，它與克 服正在出現(xiàn)的運動阻力所需的壓力空氣一樣多。
由從屬權(quán)利要求給出本發(fā)明的有利改進(jìn)方案。
盡管按照本發(fā)明的思想也能夠在旋轉(zhuǎn)或擺動驅(qū)動裝置中使用，但是 其應(yīng)用首先是在直線驅(qū)動裝置中被證實是特別有利的。
所述至少一個直線驅(qū)動裝置優(yōu)選是具有活塞桿的氣動驅(qū)動缸，它可 以作為硬皮破碎缸使用。但是使用不局限于硬皮破碎應(yīng)用的范圍
尤其設(shè)計用于控制閥機(jī)構(gòu)的操縱機(jī)構(gòu)，使得它們根椐連接在控制岡
機(jī)構(gòu)上的工作室中存在的空氣壓力控制轉(zhuǎn)換過程。在出現(xiàn)運動阻力時提 高這個空氣壓力并且引起從節(jié)省空氣位置到強(qiáng)力位置的轉(zhuǎn)換。
所述控制閥機(jī)構(gòu)的工作位置以適宜的方式通過控制閥機(jī)構(gòu)的控制 閥件的目前占據(jù)的位置給定。對這個控制閥件以適宜的方式在節(jié)省空氣
閥機(jī)構(gòu)的出口側(cè)、即在所連接的工作室 一 側(cè)上存在的輸出壓力向著強(qiáng)力 位置的方向地加載控制閥件。同時存在在這個方向上作用的彈性機(jī)構(gòu)。 如果彈性機(jī)構(gòu)的作用力以及由輸出壓力引起的調(diào)整力總體上大于由輸 入壓力引起的調(diào)整力，則轉(zhuǎn)換到強(qiáng)力位置。如果彈性機(jī)構(gòu)的調(diào)整力能夠 變化地給定，則存在個性地調(diào)整轉(zhuǎn)換閾值的可能性。
彈性機(jī)構(gòu)以適宜的方式使控制閥機(jī)構(gòu)在無壓力狀態(tài)占據(jù)強(qiáng)力位置。 如果(尤其通過前置的方向給定閥)接上運行壓力，可以通過接入到截 取輸出壓力的加載通道里面的節(jié)流位置延遲地建立由輸出壓力引起的 調(diào)整力，由此使控制閥機(jī)構(gòu)立刻占椐節(jié)省空氣位置。
如果控制閥機(jī)構(gòu)具有第三工作位置，在該位置壓力空氣提供一個與 節(jié)流橫截面相比更小的通流橫截面供使用，則可以實現(xiàn)另一優(yōu)點。這個 工作位置稱為保持位置，因為它有效地使從動單元可靠地固定在其行程 終端位置上?？刂崎y機(jī)構(gòu)的保持位置根據(jù)從動單元的位置變得有效，如 果從動單元接近行程終端位置或者已經(jīng)達(dá)到這個位置?？梢詸C(jī)械地、例 如根據(jù)與從動單元共同作用的頂桿形調(diào)整部件引起轉(zhuǎn)換，但是也電的、 在使用適合的位置傳感器的條件下轉(zhuǎn)換。在保持位置在存在的減小的通 流橫截面防止太劇烈地充滿所連接的工作室同時補(bǔ)償可能的泄漏損失， 由此使從動單元保持恒定并且不產(chǎn)生振動運動。被視為最佳的設(shè)計是， 使在保持位置釋放的通流橫截面具有一個程度，它在考慮存在的運行壓 力的條件下給定一個流量，它至少基本對應(yīng)于在氣動驅(qū)動裝置中產(chǎn)生的 泄漏。通過這種方式不提高或者只略微提高在所連接的工作室中的空氣 充滿度，盡管象在現(xiàn)有技術(shù)中所要求的那樣不截止空氣連接。
下面借助于附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。唯一的附圖(

圖1)以簡化的氣 路圖示出氣動驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)選實施例，它尤其、但是不僅僅適用于破碎 硬皮。
在其總體上以附圖標(biāo)記1表示的氣動驅(qū)動系統(tǒng)包括至少一個氣動驅(qū)
動裝置2,該驅(qū)動裝置以適宜的方式是一個直線驅(qū)動裝置。對該驅(qū)動裝
置附設(shè)一個用于控制其運行的、總體上以附圖標(biāo)記3表示的控制裝置。 氣動驅(qū)動裝置2的類型原則上是任意的。例如可以是一個無活塞桿 的直線驅(qū)動裝置。它例如由配備活塞桿4的氣動缸構(gòu)成。
該氣動驅(qū)動裝置2包括一個稱為驅(qū)動外裝置殼5的、具有一定長度 的外殼， 一個可直線移動的從動活塞6位于其內(nèi)部，該活塞與上述的活 塞桿4組成一個稱為從動單元7的運動單元。這個從動單元7在進(jìn)行或 者駛出的或者駛?cè)氲墓ぷ鬟\動的8a， 8b的情況下可相對于驅(qū)動裝置外 殼5直線運動。
通過從動活塞6使驅(qū)動裝置外殼5的內(nèi)室分成后面的第一工作室12 和前面的、由活塞桿4透穿的第二工作室13。
第一工作室12與笫一流體控制管道14連接，第二工作室13與第 二流體控制管道15連接。兩個控制管道14, 15與方向給定閥16同樣 是控制裝置3的組成部分，兩個控制管道14, 15通過控制管道的與氣 動驅(qū)動裝置2相反的端部連接在方向給定閥。
通過方向給定閥16可以控制兩個工作室12, 13的壓力空氣加載， 用于引起從動單元7的目前所期望的的工作運動8a， 8b。方向給定閥 16可以根據(jù)其占據(jù)的工作位置或者使控制管道14或者使另一控制管道 15與壓力空氣源17連接，而它同時使相應(yīng)另一控制管道15, 14排氣到 大氣18。通過壓力空氣源17提供處于確定的運行壓力下的壓力空氣供 使用。
所述方向給定閥例如是一個5/2換向閥。它通過彈性裝置22預(yù)緊在 由圖1所示的基本位置，在該位置第二控制管道15連接在壓力空氣源 17上并且使第一控制管道14排氣。通過電或電磁的操縱裝置23可以使 方向給定閥16轉(zhuǎn)換到相反的工作位置。
所述方向給定閥11可以是一個直接操縱的閥門或者先導(dǎo)閥門。為 了實現(xiàn)所期望的功能也可以由多個功能上連接的單個閥門組成，例如由 兩個3/2換向閥組成。
在優(yōu)選的使用情況中氣動驅(qū)動裝置2設(shè)計成硬皮破碎缸。在此在位 于驅(qū)動裝置外殼5外部的活塞桿4端部部位上設(shè)置一個沖擊部件24，它 適用于打穿在鋁熔液池或其它金屬熔液池表面上存在的硬皮。在此氣動 驅(qū)動裝置2 —般配備豎縱向且向下伸出的活塞桿4。對于駛?cè)氲膹膭訂?元7(這個狀態(tài)由圖1給出)沖擊部件24占據(jù)以間隔位于材料硬皮上方
的位置。為了打穿硬皮使從動單元7被驅(qū)動進(jìn)行駛出的工作運動8a，其 中該工作運動以沖擊部件24向前、在打穿可能存在的硬皮的條件下浸 入到鋁熔液池里面。
在兩個工作室12, 13上連接相互獨立工作的第一和第二控制閥機(jī) 構(gòu)25, 26。第一控制閥機(jī)構(gòu)25連接在第一控制管道14的走向上，第二 控制閥機(jī)構(gòu)26連接在第二控制管道15的走向上。它們能夠補(bǔ)充方向給 定閥16地實現(xiàn)各自所連接的工作室12, 13的以特殊方式控制的壓力空 氣加栽。
所述控制閥機(jī)構(gòu)25, 26分別具有一個連接到方向給定閥16上的閥 門入口 27和一個連接到要被控制的工作室12, 13上的閥門出口 28。
兩個控制閥機(jī)構(gòu)25, 26可以在不同的工作位置之間轉(zhuǎn)換。在此兩 個控制閥機(jī)構(gòu)25, 26可以有選擇地占據(jù)強(qiáng)力位置29、節(jié)省空氣位置30 和保持位置31。示出一個運行狀態(tài)，在該狀態(tài)中第一控制閥機(jī)構(gòu)25位 于強(qiáng)力位置而第二控制閥機(jī)構(gòu)2 6位于節(jié)省空氣位置。
以適宜的方式使兩個控制閥機(jī)構(gòu)25, 26分別由控制閥構(gòu)成，它具 有一個可選擇地定位在三個位置中的一個位置中的控制閥件32，它在附 圖中純粹象征地表示。所述控制閥件32例如可以是一個活塞滑閥。
所有三個工作位置共同的是，它們釋放方向給定閥16與所連接的 工作室12, 13之間的壓力空氣連接。不同的僅僅是所釋放的通流橫截 面的大小。沒有工作位置使空氣通道完全截止。
在節(jié)省空氣位置30上釋放的通流橫截面稱為節(jié)流橫截面。它比所 連接的各控制管道14, 15的標(biāo)稱橫截面更小并且起到節(jié)流通流的壓力 空氣的作用。當(dāng)從動單元7可以無阻礙地運動時，因此在閥門出口 28 上存在與饋入的運行壓力相比更低的輸出壓力，它作為當(dāng)前的工作壓力 也在所連接的工作室12, 13中存在。
在強(qiáng)力位置29上釋放的通流橫截面大于節(jié)流橫截面。它尤其能夠 實現(xiàn)無節(jié)流的空氣通流并且以適宜地對應(yīng)于控制管道14， 15的標(biāo)稱橫 截面。
最小的通流橫截面在保持位置31供使用。這個橫截面甚至還遠(yuǎn)小 于在節(jié)省空氣位置30中有效的節(jié)流橫截面，對此下面還要詳細(xì)描述。
兩個控制閥機(jī)構(gòu)25， 26附屬有相互獨立工作的第一或第二操縱機(jī) 構(gòu)36, 37。它們負(fù)責(zé)，對應(yīng)的控制閥機(jī)構(gòu)25, 26是否占據(jù)強(qiáng)力位置29
或節(jié)省空氣位置30。但是它們不能起到轉(zhuǎn)換到保持位置31的作用。
第一和第二其它操縱機(jī)構(gòu)38, 39負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換到保持位置31,操縱機(jī) 構(gòu)38， 39以適宜的方式純粹根據(jù)從動單元7的直線位置而與純粹取決 于壓力工作的第一和第二操縱機(jī)構(gòu)36， 37不同地被激活或無效，其中 它們與第一和第二操縱機(jī)構(gòu)36, 37相比具有優(yōu)先權(quán)。如果從動單元7 達(dá)到一個對于轉(zhuǎn)換到保持位置31重要的位置，則不關(guān)注控制閥機(jī)構(gòu)25, 26是否已經(jīng)占據(jù)強(qiáng)力位置29或節(jié)省空氣位置30地開始轉(zhuǎn)換過程。
第一和第二操縱機(jī)構(gòu)36, 37根據(jù)在至少一個工作室中存在的空氣 壓力控制相應(yīng)的控制閥機(jī)構(gòu)25, 26轉(zhuǎn)換。該控制尤其以在目前以壓力 空氣饋入的工作室12, 13中存在的壓力為基礎(chǔ)并且該壓力目前與在閥 出口 28上存在的輸出壓力一致。以適宜的方式這樣形成敷設(shè)，在正常 情況下當(dāng)從動單元7可以不受干擾地偏移時，出現(xiàn)節(jié)省空氣位置并且由 此開始當(dāng)從動單元7在其工作運動8a, 8b處于增加的運動阻力時并由 此使目前以壓力空氣饋入的工作室12, 13中存在的工作壓力一直提高 到給定的轉(zhuǎn)換閾值，則轉(zhuǎn)換到強(qiáng)力位置29。
為了以特別簡單的方式實現(xiàn)這個轉(zhuǎn)換過程，對每個控制閥件32在 本實施例中附設(shè)兩個相互間相反取向的第一和笫二空氣加載面42, 43。 第一空氣加載面42的加栽導(dǎo)致在節(jié)省空氣位置30方向上的調(diào)整力，第 二空氣加載面43的加載導(dǎo)致在強(qiáng)力位置29方向上有效的調(diào)整力。
對第一空氣加栽面42通過第一加栽通道44輸送在閥入口 27上存 在的輸入壓力。通過第二加載通道45使第二空氣加載面43以在閥出口 28上存在的輸出壓力加載。附加地存在彈性機(jī)構(gòu)46,它施加一個同樣 在強(qiáng)力位置方向上作用的調(diào)整力到控制閥件32上。
以適宜的方式可以調(diào)節(jié)彈性機(jī)構(gòu)46的調(diào)整力，這通過傾斜的箭頭 象征性表示。
在第二加載通道45的走向中以適宜的方式接通一個節(jié)流位置47, 它起到在第二空氣加栽面43上延時地建立壓力的作用。
如果首先不考慮保持位置31,則尤其能夠?qū)崿F(xiàn)氣動驅(qū)動系統(tǒng)1在下 面解釋的運行流程。
以盡可能遠(yuǎn)地駛?cè)氲津?qū)動裝置外殼5里面的從動單元7的基本位置 和無壓力的系統(tǒng)開始解釋。在這里兩個控制閥機(jī)構(gòu)25, 26通過彈性機(jī) 構(gòu)46的作用力保持在允許最大流量的強(qiáng)力位置29，如果不存在其它的
操縱機(jī)構(gòu)38, 39的話。
由此開始在接通壓力空氣源17時使方向給定閥16轉(zhuǎn)換到未示出的 第二工作位置，由此對第一控制管道14輸送處于運行壓力下的壓力空 氣并同時使第二控制管道15排氣。通過第一控制管道14流入的壓力空 氣通流位于強(qiáng)力位置的第一控制閥機(jī)構(gòu)25并且在駛出的意義上加載從 動單元7，由此使從動單元被驅(qū)動到駛出的工作運動8a。在此由從動活 塞6從第二工作室13推出的壓力空氣通過由彈性機(jī)構(gòu)46保持在同樣能 夠?qū)崿F(xiàn)全流量的強(qiáng)力位置上的第二控制閥機(jī)構(gòu)26和銜接在其上的方向 給定閥16進(jìn)入大氣18。因為在控制管道15中存在大氣壓力，因此第二 控制閥機(jī)構(gòu)26的該工作位置在排氣狀態(tài)期間不受影響。
緊接著在空氣饋入到第一控制管道14里面以后第一控制閥機(jī)構(gòu)25 轉(zhuǎn)換到節(jié)省空氣位置30。這源于，目前在整個第一控制管道M里面存 在的運行壓力盡管可以不受限制地加載第一空氣加載面42,但是在第二 空氣加栽面43上由于中間連接節(jié)流位置47存在首先只微小的操縱壓 力。這樣形成敷設(shè)，使通過第一空氣加栽面42產(chǎn)生的、向節(jié)省空氣位 置方向上作用的壓力大于由在第二空氣加載面43上存在的壓力與彈性 機(jī)構(gòu)46的調(diào)整力的總和。
在轉(zhuǎn)換到節(jié)省空氣位置30以后由于現(xiàn)在起作用的節(jié)流橫截面，調(diào) 整一個與輸入壓力相比更低的輸出壓力，它也作用在所連接的第一工作
室12中并且在那里負(fù)責(zé)使從動單元7向前運行。
盡管現(xiàn)在在一定的時間過后在整個第二加載通道45中存在恒定的 操縱壓力，第一控制閥機(jī)構(gòu)25還保持在節(jié)省空氣位置，因為這樣選擇 第一和第二操縱機(jī)構(gòu)36, 37的敷設(shè)，使上述的、最大對應(yīng)于最大閥門 輸出壓力的操縱壓力與彈性機(jī)構(gòu)46 —起可以施加最大的調(diào)整力，它位 于以閥門輸入壓力為基礎(chǔ)的、相反的操縱力以下。
只要從動單元7不遇到阻礙，它現(xiàn)在以第一控制閥機(jī)構(gòu)25的降低 的輸出壓力駛出，其中第一工作室12的充滿度對應(yīng)于低的輸出壓力同 樣是相當(dāng)微小的。
如果從動單元7不受干擾地達(dá)到其最大駛出的行程終端位置，通過 方向給定閥16的轉(zhuǎn)換促使一個相反的運動過程，其中第二控制閥機(jī)構(gòu) 26與前面的第 一控制閥機(jī)構(gòu)25 —樣動作并且笫 一控制閥機(jī)構(gòu)25與前面 的第二控制閥機(jī)構(gòu)26 —樣動作。
但是當(dāng)從動單元7在一個或另一個工作運動8a， 8b期間遇到增加 的運動阻力時，則運行特性變化。在駛出時這可能由于從動單元7通過 其沖擊部件24碰到要被打穿的材料硬皮而引起。在駛?cè)霑r這種阻力例 如可能由于來自熔液池的凝固的材料引起，它們沉積在活塞桿4的駛出 的端部段上。
在這種運行狀態(tài)中在目前以壓力空氣加載的工作室12或13中存在 的工作壓力提高。壓力增加的速度取決于在節(jié)省空氣位置釋放的節(jié)流4黃 截面的橫截面大小。
因為在加載的工作室12或13中升高的工作壓力通過第二加栽通道 45也作用于控制閥件32,向強(qiáng)力位置方向上作用的操縱力在某時超過 通過第一空氣加栽面42作用的相反的操縱力。對于轉(zhuǎn)換時刻重要的轉(zhuǎn) 換閾值能夠通過相互協(xié)調(diào)兩個空氣加載面42， 43的面積尺寸以及彈性 機(jī)構(gòu)46的調(diào)整力施加影響和給定。
在典型的應(yīng)用情況下運行壓力是6bar,由該壓力在節(jié)省空氣位置得 到2bar的工作室壓力，其中用于轉(zhuǎn)換到強(qiáng)力位置的轉(zhuǎn)換閾值對于工作室 壓力約為2.5bar。
通過轉(zhuǎn)換到強(qiáng)力位置對饋入的壓力空氣提供一個明顯更大的通流 橫截面供使用。因此在所連接的工作室12或13中存在的工作壓力在短 時間內(nèi) 一直提高到最大在控制閥機(jī)構(gòu)中饋入的運行壓力，由此使從動單 元7以顯著增加的流體調(diào)整力加栽，由此使從動單元能克服運動阻力， 即，現(xiàn)在例如破碎材料硬皮。
一旦從動單元7又能夠以更低的阻力運動，通常工作室壓力由于系 統(tǒng)動態(tài)性再下降，由此在控制閥件32上重新建立有助于轉(zhuǎn)換到節(jié)省空 氣位置的合成的操縱力并且開始相應(yīng)接回到節(jié)省空氣位置30。
既使控制閥機(jī)構(gòu)25, 26在轉(zhuǎn)換到強(qiáng)力位置以后在繼續(xù)工作運動期 間由于系統(tǒng)的動態(tài)特性不再可以接回到節(jié)省空氣位置，但是保留明顯的 空氣消耗優(yōu)點，因為對于單個工作運動總是只有當(dāng)出現(xiàn)增加運動阻力時 才轉(zhuǎn)換到強(qiáng)力位置。在許多情況下不是這樣，因此能夠在充分利用節(jié)省 空氣功能的情況下實現(xiàn)運行。
更加有利的是，控制閥機(jī)構(gòu)25， 26能夠?qū)崿F(xiàn)上述的到保持位置31 的附加轉(zhuǎn)換性。
與此相關(guān)這樣設(shè)計其它操縱機(jī)構(gòu)38， 39，使得它們將目前將壓力空
氣饋入到工作室12或13中的控制閥機(jī)構(gòu)25或26進(jìn)入能夠明顯減少流 量的保持位置，如果從動單元7達(dá)到行程終端位置或者緊靠行程終端位 置之前的位置。通過這個與位置有關(guān)的轉(zhuǎn)換保證，在行程終端位置上當(dāng) 從動單元7不能再繼續(xù)運動時壓力空氣以繼續(xù)減小的流量流入到所連接 的工作室12或13里面，只要方向給定閥16不轉(zhuǎn)換。
通過持續(xù)地保證空氣加栽與完全截止相比可以實現(xiàn)大的優(yōu)點，在系 統(tǒng)中產(chǎn)生的泄漏被補(bǔ)償并且使在被加載的工作室中存在的空氣壓力一 般絕不下降到允許從動單元7相對于驅(qū)動裝置外殼5相對運動的閾值以 下。
當(dāng)涉及可靠地固定駛?cè)氲那乙虼吮幌蛏弦苿拥膹膭訂卧?并且也防 止即使4艮小的下降時，這一點尤其在作為硬皮破碎缸使用時是重要的。
以適宜的方式這樣選擇控制閥機(jī)構(gòu)25, 26的在保持位置31上被釋 放的通流橫截面，從而關(guān)于存在的運行壓力，使允許的流量至少基本對 應(yīng)于在氣動驅(qū)動裝置2中產(chǎn)生的泄漏。最好使允許的流量至少等于或略 大于例如在從動活塞6與驅(qū)動裝置外殼5之間產(chǎn)生的泄漏流量。
為了檢測從動單元7的那個軸向位置，在該位置要將控制閥機(jī)構(gòu) 25， 26轉(zhuǎn)換到保持位置31，使其它操縱機(jī)構(gòu)38, 39配備適合的響應(yīng)機(jī) 構(gòu)48, 49。這些響應(yīng)機(jī)構(gòu)48， 49以適宜的方式位于驅(qū)動裝置外殼5上， 其中它們在本實施例中設(shè)計成用于產(chǎn)生純機(jī)械的控制閥機(jī)構(gòu)25， 26的 轉(zhuǎn)換。
為了機(jī)械激活，它們以適宜的方式分別包括至少 一個頂桿形調(diào)整部 件48a， 49a。它這樣伸進(jìn)從動單元7的行程里面，使它通過從動單元在 達(dá)到所期望的轉(zhuǎn)換位置時被加載并偏移。
適宜地響應(yīng)機(jī)構(gòu)48, 49是控制閥機(jī)構(gòu)25， 26的直接組成部分。這 一點能夠以特別有利的方式，使控制閥機(jī)構(gòu)25, 26直接裝配到驅(qū)動裝 置外殼5上，如同在圖1中虛線表示的那樣。出于更加清晰的原因控制 閥機(jī)構(gòu)25， 26在圖1中與驅(qū)動裝置外殼5分開地示出并且分別通過雙 重給出的附圖標(biāo)記48， 49表示，哪些響應(yīng)機(jī)構(gòu)48, 49屬于哪些控制閥 機(jī)構(gòu)25, 26。
純機(jī)械轉(zhuǎn)換的優(yōu)點是，可以省去電結(jié)構(gòu)。盡管如此可以輕易地使無 接觸地響應(yīng)從動單元7的要被檢測的位置的傳感器作為響應(yīng)機(jī)構(gòu)48， 49，它們激活時輸出電傳感器信號，借助于它們接著使控制閥機(jī)構(gòu)25,
26電轉(zhuǎn)換到保持位置31。
在此要提及，原則上也可以通過電信號引起在強(qiáng)力位置29與節(jié)省 空氣位置30之間的轉(zhuǎn)換，如果通過壓力開關(guān)或壓力傳感器獲得重要的 壓力參數(shù)的話。
與其它操縱機(jī)構(gòu)38， 39相結(jié)合也在起動上述運行過程時如下產(chǎn)生 變化，使從動單元7開始時短時間地以降低的速度運動，因為附屬于連 接在排氣部上的工作室的控制閥機(jī)構(gòu)通過其它操縱機(jī)構(gòu)保持在保持位 置31，直到從動單元離開響應(yīng)機(jī)構(gòu)48， 49的響應(yīng)范圍。
只要從動單元7位于響應(yīng)機(jī)構(gòu)48或49的響應(yīng)范圍里面，從屬的控 制閥機(jī)構(gòu)25, 26就不考慮在工作室12, 13中存在的工作壓力地占據(jù)保 持位置31。在這里工作位置與位置有關(guān)地由從動單元7的位置給定。只 有在這個響應(yīng)范圍以外控制閥機(jī)構(gòu)25， 26的工作位置才與壓力有關(guān)地 在節(jié)省空氣位置30與強(qiáng)力位置29之間被控制。
如同已經(jīng)表明的那樣，至少所述兩個控制閥機(jī)構(gòu)25, 26可以由具 有氣動驅(qū)動裝置2的結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成。方向給定閥16也可以是這個結(jié)構(gòu) 單元的組成部分。
氣動的驅(qū)動系統(tǒng)1可以包括多于所述只一個的氣動驅(qū)動裝置2,其 中每個氣動驅(qū)動裝置2以適宜的方式附設(shè)自身的第一和第二控制閥機(jī)構(gòu) 25, 26。而方向給定閥16原則上可以用于同時觸發(fā)多個并聯(lián)的氣動驅(qū) 動裝置2。
與所示實施例不同也可以使附屬于一個氣動驅(qū)動裝置2的控制閥機(jī) 構(gòu)25, 26只單一地存在。根據(jù)在哪個行程方向上致力于與此相關(guān)的功 能，它們可以以適宜的方式或者接入第一控制管道14或者接入第二控 制管道15。
權(quán)利要求
1. 一種氣動驅(qū)動系統(tǒng)，具有至少一個氣動驅(qū)動裝置(2)，它具有驅(qū)動裝置外殼(5)和關(guān)于它可通過壓力空氣加載而運動的從動單元(7)，其中該從動單元(7)包括從動活塞(6)，從動活塞使驅(qū)動裝置外殼(5)相互分成兩個工作室(12，13)，其中一個或兩個工作室連接在用于受控制的壓力空氣加載的控制閥門機(jī)構(gòu)(25，26)上，所述控制閥門機(jī)構(gòu)能在多個工作位置之間轉(zhuǎn)換，其中具有給定節(jié)流橫截面的節(jié)省空氣位置(30)，其特征在于，所述控制閥機(jī)構(gòu)(25，26)作為其它工作位置具有給定與節(jié)流橫截面相比更大的通流橫截面的強(qiáng)力位置(29)，并且對于控制閥機(jī)構(gòu)(25，26)附設(shè)操縱機(jī)構(gòu)(36，37)，它們在壓力空氣輸入到工作室(12，13)中期間根據(jù)在至少一個工作室(12，13)中存在的空氣壓力控制連接在所述工作室(12，13)上的控制閥機(jī)構(gòu)(25，26)的轉(zhuǎn)換，使得當(dāng)且至少只要從動單元(7)受到增加的運動阻力時，從正常占據(jù)的節(jié)省空氣位置(30)轉(zhuǎn)換到強(qiáng)力位置(29)。
2. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個氣動 驅(qū)動裝置(2)是直線驅(qū)動裝置。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個 氣動驅(qū)動裝置(2)是氣動缸，其從動單元(7)包括在端面從驅(qū)動裝置 外殼(5)伸出來的活塞桿(4)。
4. 如權(quán)利要求3所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述氣動缸是破碎 硬皮缸，在其活塞桿(4)上在端面設(shè)置適合于打穿金屬熔液池硬皮的 沖擊部件(24)。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)計 操縱機(jī)構(gòu)(36, 37),使得它們根據(jù)連接在控制閥機(jī)構(gòu)(25, 26)上的 工作室(12， 13)中存在的空氣壓力控制控制閥機(jī)構(gòu)(25, 26)的轉(zhuǎn)換。
6. 如權(quán)利要求5所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)計操縱機(jī)構(gòu)(36, 37),使得當(dāng)連接在所述控制閥機(jī)構(gòu)(25, 26)上的工作室(12， 13) 中存在的空氣壓力升高到給定的轉(zhuǎn)換閾值時，操縱機(jī)構(gòu)使控制閥機(jī)構(gòu) (25, 26 )從直到此時所占據(jù)的節(jié)省空氣位置(30 )轉(zhuǎn)換到強(qiáng)力位置(29 )。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所迷控制閥機(jī) 構(gòu)(25, 26)包括通過其目前占據(jù)的位置定義控制閥機(jī)構(gòu)(25, 26)的 工作位置的控制閥件(32)，對它接有控制閥機(jī)構(gòu)(25， 26)朝節(jié)省空 氣位置(30)方向作用的輸入壓力和朝強(qiáng)力位置(29)方向作用的輸出 壓力并且使控制閥件附加地朝強(qiáng)力位置方向通過彈性機(jī)構(gòu)(46)加載。
8. 如權(quán)利要求7所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述彈性機(jī)構(gòu)(46) 在其調(diào)整力方面可調(diào)節(jié)地構(gòu)成。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，在使控制閥件 (32)接有輸出壓力的加栽通道(45)上接入在控制閥件(32)上時間延遲地建立壓力的節(jié)流位置(47)。
10. 如權(quán)利要求1至9中任一項所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，對 控制閥機(jī)構(gòu)(25, 26)在入口端前置有與壓力空氣源(17)能連接或連 接的且尤其由5/2換向閥構(gòu)成的方向給定閥(16)，方向給定閥能夠使 兩個工作室(12， 13)相互交替地以壓力空氣供給或排氣。
11. 如權(quán)利要求1至10中任一項所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所 述控制閥機(jī)構(gòu)(25， 26)作為其它工作位置具有給定與節(jié)流橫截面相比 更小的通流橫截面的保持位置(31)并且對控制閥機(jī)構(gòu)(25， 26)根椐 從動單元(7)的位置附設(shè)可激活的其它操縱機(jī)構(gòu)(38, 39),當(dāng)從動 單元(7)在其工作運動時達(dá)到行程終端位置或者緊鄰行程終端位置前 面的位置時，所述其它操縱機(jī)構(gòu)可以引起到保持位置(31)的轉(zhuǎn)換。
12. 如權(quán)利要求11所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所迷其它操縱機(jī) 構(gòu)(38, 39 )包括對從動單元(7)給定的位置作出響應(yīng)的且由此促使 轉(zhuǎn)換到保持位置(31)的響應(yīng)機(jī)構(gòu)(48, 49)。
13. 如權(quán)利要求12所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述響應(yīng)機(jī)構(gòu) (48， 49)包括至少一個在從動單元(7)的行程中伸出的、優(yōu)選頂桿形的調(diào)整部件(48a, 49a)。
14. 如權(quán)利要求11至13中任一項所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制閥機(jī)構(gòu)(25， 26)為了給出其工作位置包括可以有選擇地定位 在三個位置中的一個位置中的控制閥件(32)。
15. 如權(quán)利要求11至14中任一項所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于， 在控制閥機(jī)構(gòu)(25， 26)的保持位置(31)上釋放的通流橫截面具有一 個程度，它給定流量，該流量至少對應(yīng)于在氣動驅(qū)動裝置中產(chǎn)生的泄漏 并且以適宜的方式位于這個泄漏的范圍內(nèi)。
全文摘要
建議一種氣動驅(qū)動系統(tǒng)(1)，其中通過控制閥機(jī)構(gòu)(25，26)控制氣動驅(qū)動裝置(2)的從動單元(7)的運動，該控制閥機(jī)構(gòu)連接在氣動驅(qū)動裝置(2)的工作室(12，13)上。該控制閥機(jī)構(gòu)(25，26)包括至少一個給定節(jié)流橫截面的節(jié)省空氣位置(30)和一個與此相關(guān)給定更大通流橫截面的強(qiáng)力位置(29)。通過操縱機(jī)構(gòu)(36，37)能夠使控制閥機(jī)構(gòu)(25，26)根據(jù)在至少一個工作室(12，13)中存在的空氣壓力從正常占據(jù)的節(jié)省空氣位置(30)轉(zhuǎn)換到強(qiáng)力位置(29)，當(dāng)從動單元(7)處于增加的運動阻力的時候。
文檔編號F15B11/042GK101384825SQ200680053259
公開日2009年3月11日 申請日期2006年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月21日
發(fā)明者U·卡西米爾, U·赫林 申請人:費斯托股份有限兩合公司