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Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsschaltung, insbesondere für hydraulische Pressen, zur gleichzeitigen Überwachung beider Arbeitsflüssigkeitsleitungen einer hydraulischen Arbeitseinheit, beispielsweise einer Zylinder-Kolbeneinheit, mittels wenigstens zweier Wegeventile, deren Arbeitsstellungen erst gemeinsam die eine entsprechende Arbeitsbeaufschlagung der Arbeitseinheit mit sich bringende Arbeitseinheit mit sich bringende Arbeitsflüssigkeitsführung erlaubt.
Vor allem bei hydraulischen Maschinen, bei denen mitunter enorme Arbeitskräfte auftreten und allein die Werkzeuge, beispielsweise die Pressstempel, ein hohes Eigengewicht besitzen, ist es wichtig, für eine sichere Steuerung der möglichen Werkzeugbewegungen, also der eigentlichen Arbeitsbewegung und der das Werkzeug in seine Ausgangsposition zurückbringenden Rückbewegung zu sorgen, wozu es nicht genügt, nur eine der beiden für die Vor- und Rückbewegung der Werkzeuge erforderlichen Arbeitsflüssigkeitsleitungen zu überwachen.
Wie aus der DE-PS Nr. 2142698 hervorgeht, gibt es bereits Sicherheitssehaltungen, die über Wegeventile ein gleichzeitiges Überwachen beider Arbeitsflüssigkeitsleitungen ermöglichen, wobei als Sicherheit vor einer Fehlschaltung oder einem Schadensfall beide Wegeventile in ihrer Arbeitsstellung sein müssen, damit durch deren entsprechend gesteuerte und kombinierte Durchflusswege die gewünschte Steuerflüssigkeitsführung zu den Steuerorganen der beiden Arbeitsflüssigkeitsleitungen erreicht wird und die eine entsprechende Arbeitsbeaufschlagung der Arbeitseinheit mit sich bringende Betätigung dieser Steuerorgane zustandekommt.
So kann, abgesehen von der Ausgangsstellung, die ohnehin ein Stillstehen der Arbeitseinheit zu bewirken hat, auch jede ungleiche Schaltstellung der Wegeventile eine Bewegung des Werkzeuges verhindern und nur die gleichzeitige Arbeitsstellung der Wegeventile ruft eine Werkzeugbewegung hervor.
Nachteilig bei solchen Sicherheitsschaltungen ist nun bisher die Notwendigkeit, komplizierte, speziell herzustellende und damit sehr teure Wegeventile mit zumindest sechs Anschlüssen und zwei Schaltstellungen (6/2-Wegeventile) verwenden zu müssen, um die gewünschte Sicherheitsschaltung auch wirklich erreichen zu können. Ausserdem gibt die aus den beiden 6/2-Wegeventilen bestehende Sicherheitsschaltung nur eine beschränkte Sicherheit vor Fehlschaltungen, da es eben genügt, zwei Ventile in ihre Arbeitsstellung zu bringen, was unter Umständen auch durch unachtsames Bedienen und/oder einen Fehler der Anlage passieren könnte.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine Sicherheitsschaltung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die sich durch die Verwendung von besonders einfachen, billigen Wegeventilen und eine wesentliche Steigerung der Schaltsicherheit auszeichnet.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass drei jeweils vier gesteuerte Anschlüsse und zwei Schaltstellungen besitzende Wegeventile (4/2-Wegeventile) vorgesehen sind, von denen eines seine zwei.
Durchflusswege gleichzeitig öffnet oder sperrt und die beiden andern immer nur den einen ihrer jeweils zwei Durchflusswege abwechselnd mit dem andern öffnen oder sperren, wobei jeder der Durchflusswege des ersteren Wegeventils mit je einem Durchflussweg der beiden andern Wegeventile parallel und die jeweils verbleibenden Durchflusswege letzterer Wegeventile in Serie geschaltet sind. Die drei die erwünschte Sicherheitsschaltung ermöglichenden Wegeventile sind einfachste Norm-Wegeventile und ohne Spezialherstellungsauftrag sofort im freien Handel erhältlich. Die direkt als Massenware zu bezeichnenden Ventile sind daher auch gegenüber den Spezialventilen um ein Vielfaches billiger, so dass auch der Einsatz von drei solchen 4/2-Wegeventilen bedeutend wirtschaftlicher ist als der von den bekannten zwei Spezialwegeventilen.
Abgesehen von dieser Rationalisierung ergibt die erfindungsgemässe Anlage einen beträchtlichen Mehrsehutz gegenüber Fehlschaltungen, da nunmehr drei Ventile gemeinsam ihre Arbeitsstellungen einnehmen müssen, damit die Steuerleitungen für die beide Arbeitsflüssigkeitsleitungen überwachenden Steuerorgane auch so geführt werden, dass sie ein ordnungsgemässes Öffnen bzw. Sperren der beiden Arbeitsflüssigkeitsleitungen für die beabsichtigte Beaufschlagung der Arbeitseinheit bzw. Bewegung des Werkzeuges od. dgl. bewirken.
Es genügt nicht nur ein oder wie bisher zwei Ventile zu betätigen, um den gewünschten Bewegungsablauf des Werkzeuges beginnen zu lassen, da eben nur alle drei Ventile gemeinsam die betreffende Steuerung der Arbeitsflüssigkeitsführung ergibt, und anderseits genügt die Betätigung eines von drei und nicht wie bisher eines von zwei Ventilen, um die gerade vorhandene 3eaufschlagung der Arbeitseinheit bzw. die gerade ablaufende Bewegung des Werkzeuges augenblicklich su unterbrechen. Fehlschaltungen, sei es durch Unachtsamkeit der Bedienung oder Fehler der Anlage, sind praktisch ausgeschlossen, und es ergibt sich eine allen modernen Anforderungen genügende Sicherheitsschaltung.
Dabei können die Wegeventile selbstverständlich mit einer elektrischen Positions-
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kontrolle ausgestattet werden, die zusätzlich eine elektrische Verknüpfung erlaubt, so dass von der
Elektrik her Fehlschaltungen von vornherein unmöglich sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn erfindungsgemäss in der Ausgangsstellung aller drei 4/2-Wege- ventile die beiden parallelgeschalteten Durchflussweg-Paare geöffnet und das in Serie geschaltete Durch- flussweg-Paar gesperrt sind. Diese Ausbildung der Strömungswege ergibt bei geringstem Aufwand, es sind nicht nur drei Norm-Wegeventile, sondern von diesen auch noch zwei gleiche vorhanden, eine optimale
Sicherheit, da alle Kombinationsmöglichkeiten zwischen betätigten und unbetätigten Wegeventilen ausser der gemeinsamen Arbeitsstellung aller eine Bewegung des Werkzeuges unterbinden.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung führen bei einer Sicherheitsschaltung zur Steuerung einerseits eines zur Überwachung der einen Arbeitsflüssigkeitsleitung dienenden Sperrventil mit externer
Steuerflüssigkeitszuführung, beispielsweise ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil, und anderseits eines zur Überwachung der andern Arbeitsflüssigkeitsleitung dienenden Sperrventils mit interner Steuerflüssigkeitszuführung, beispielsweise ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil oder ein Druckbegrenzungsventil,
die Steuerleitung für ersteres Sperrventil sich verzweigend einmal über das eine parallelgeschaltete Durchflusswege-Paar zum Tank und einmal über das in Serie geschaltete Durchflusswege-Paar zur Steuerölquelle sowie die Steuerleitung für das andere Sperrventil über das verbleibende andere parallelgeschaltete Durchflussweg-Paar zum Tank.
Unter Sperrventil mit interner Steuerflüssigkeitszuführung wird dabei ein Sperrventil verstanden, das beispeilsweise durch den Druck der von ihm abgesperrten Flüssigkeitsleitung und einer gesperrten Steuerleitung in Sperrstellung gehalten und bei druckloser, also mit dem Tank verbundenen Steuerleitung durch den Druck in der abgesperrten Flüssigkeitsleitung in Offenstellung gebracht wird bzw. unter einem Sperrventil mit externer Steuerflüssigkeitszuführung ein Sperrventil, das bei offener Steuerleitung durch den Druck der Flüssigkeit in der abgesperrten Flüssigkeitsleitung in Sperrstellung und durch Beaufschlagung durch ein von aussen durch die Steuerleitung von einer Steuerölquelle zugeführtes Steueröl in Offenstellung gebracht wird.
Um die für die Sicherheitsschaltung erforderliche Steuerflüssigkeitsführung zu erreichen, sind daher die erfindungsgemässen Leitungsverknüpfungen zwischen den Steuerleitungen, den Durchflusswegen und dem Tank erforderlich.
Werden zur Überwachung der Arbeitsflüssigkeitsleitungen nur Sperrventile mit interner Steuerflüssigkeitsführung, also beispielsweise als Logik-Elemente bezeichnete 2/2-Wege-Einbauventile, deren Schaltung allein von den Druckverhältnissen in diesem Ventil abhängt, herangezogen, müssen, um die erfindungsgemässe Sicherheitsschaltung zu erreichen, die Steuerleitung für das eine Sperrventil über das eine parallelgeschaltete Durchflussweg-Paar, anschliessend sich verzweigend zurück zum Sperrventil oder weiter über das in Serie geschaltete Durchflussweg-Paar zum Tank sowie die Steuerleitung für das andere Sperrventil über das verbleibende andere parallelgeschaltete Durchflussweg-Paar zum Tank führen.
In den Zeichnungen ist ein Schaltschema der erfindungsgemässen Sicherheitsschaltung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 die Sicherheitsschaltung für ein Sperrventil mit externer und für ein Sperrventil mit interner Steuerflüssigkeitszuführung sowie Fig. 2 die Sicherheitschaltung für zwei Sperrventile mit interner Steuerflüssigkeitszuführung.
Gemäss Fig. 1 gibt es zur Überwachung der beiden Arbeitsflüssigkeitsleitungen--1, 2-- einer hydraulischen Zylinderkolbeneinheit --3, 4--, wobei eine Beaufschlagung des Kolbens --4-- über die Arbeitsflüssigkeitsleitung --1-- die Arbeitsbewegung und eine Beaufschlagung über die Arbeitsflüssig-
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--5-- bewegbarenzungsventil --8-- für die Arbeitsflüssigkeitsleitung --1--, von der eine Stichleitung --9-- entweder zum Rückschlagventil oder zum Druckbegrenzungsventil führt.
Die Steuerung dieser Absperrventile--6, 7 bzw. 8--und damit die gleichzeitige Überwachung beider Arbeitsflüssigkeitsleitungen--1, 2-- erfolgt
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--10--,stellung beide gesperrt sind, und von denen bei den andern zwei Wegeventile --12, 13-- jeweils in Ausgangs- und Arbeitsstellung abwechselnd immer nur einer --C, E-- geöffnet und der andere --D, F-gesperrt sind.
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Dabei ist jeder der beiden Durchflusswege --A, B-- des Wegeventils --11-- mit je einem der Durchflusswege --C, E-- der Wegeventile --12, 13-- parallelgeschaltet und die verbleibenden andern
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F-der Wegeventile-12, 13-sind- 14-für das Ventil-6-, sich im Punkt --15-- verzweigend, einmal über das eine parallelgeschaltete Durchflusswege-Paar-A, C-über die Ableitung --16-- zum Tank --T-- und einmal durch die Zufuhrleitung --17-- über das in Serie geschaltete Durchflusswege-Paar --D, F-- zur Steuerölquelle --18-geführt. Die Steuerleitung --19-- entweder für das Rückschlagventil --7-- oder das Druckbegrenzungsventil-8-geht ihrerseits über das verbleibende parallelgeschaltete Durchflusswege-Paar-B, E-zum Tank --T--.
Die in Fig. l alle in der Ausgangsstellung gezeichneten Wegeventile --11, 12, 13-- erlauben nur dann eine Steuerflüssigkeitsführung, die eine gewünschte Beaufschlagung mit der Arbeitsflüssigkeit der Zylinder-Kolbeneinheit --3, 4-- ergibt, wenn alle drei Wegeventile aus der gezeichneten Grundstellung in ihre Arbeitsstellung geschaltet sind.
Nur dann wird der Weg für das Steueröl von der Steuerölquelle - über die Steuerleitung --14-- zum Sperrventil --6-- freigegeben und die Steuerleitung --19-gesperrt, so dass einerseits das Sperrventil --6-- durch die Steuerölbeaufschlagung öffnet und anderseits die gesperrte Steuerleitung --19-- auch ein Sperren des Rückschlagventils --7-- oder des Druckbegrenzungsventils --8-- bewirkt, wodurch entweder für eine Arbeitsbewegung die Arbeitsflüssigkeitsleitung - mit einer Druckquelle verbunden ist und im entsprechenden Zylinderraum der Zylinder-Kolbeneinheit einen Arbeitsdruck aufbauen kann oder für eine Rückholbewegung des Kolbens --4-- mit einer entsprechenden Rückleitung verbunden wird, bzw.
in Abhängigkeit davon die Arbeitsflüssigkeitsleitung --2--, die ja durch das Sperrventil --6-- nun geöffnet ist, entweder mit einem Abfluss für die Arbeitsbewegung oder mit einer Flüssigkeitsquelle für die Rückbewegung verbunden werden kann. Nur wenn sowohl das Sperrventil --6-- durch Steuerölbeaufschlagung geöffnet und das Sperrventil --7 oder 8-durch Sperren der Steuerleitung --19-- geschlossen ist, kann eine Bewegung des Kolbens --4-- im Zylinder --3-- ermöglicht werden, wozu alle drei 4/2-Wegeventile --11, 12, 13-- in ihre Arbeitsstellung geschaltet werden müssen, was an Hand des Schaltschemas leicht zu überprüfen ist.
In Fig. 2 dienen zur Überwachung der Arbeitsflüssigkeitsleitungen --1, 2-- der Zylinder-Kolbeneinheit --3, 4-- beide Male ein Sperrventil mit interner Steuerflüssigkeitszuführung, u. zw. das
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oder das Druckbegrenzungsventil --8-- geöffnet, so dass sich weder in dem einen Zylinderraum ein Arbeitsdruck aufbauen kann, noch im andern eine eine Kolbenbewegung erlaubende Volumenänderung möglich ist.
Auf Grund der internen Steuerflüssigkeitszuführung für die Ventile --7 oder 8 und 20-muss, um eine Änderung dieser Ausgangslage zu erreichen, einerseits die Steuerleitung --14-- mit dem Tank verbunden und anderseits die Steuerleitung --19-- vom Tank abgesperrt werden, damit durch den entsprechenden Druckabfall das Rückschlagventil --20-- durch die interne Steuerflüssigkeit geöffnet und durch den entstehenden Gegendruck Rückschlagventil --7-- bzw. Druckbegrenzungsventil --8-- geschlossen wird, wodurch einerseits über die Arbeitsflüssigkeitsleitung-l-in der Zylinder-Kolbeneinheit --3, 4-- ein Arbeitsdruckaufbau und anderseits über die Arbeitsdruckleitung --2-- der die Bewegung des Kolbens --4-- erst zulassende Arbeitsflüssigkeitsabfluss ermöglicht wird.
Um dies nur dann zu erlauben, wenn alle drei 4/2-Wegeventile --11, 12, 13-- aus ihrer Ausgangsstellung in ihre Arbeitsstellung geschaltet sind, wird die gleiche Sicherheitsschaltung --10-- wie gemäss Fig.1 verwendet, nur führt einerseits die Steuerleitung --14-- für das Rückschlagventil --20-- über das parallelgeschaltete Strömungsweg-Paar --A, C--, dann sich im Punkt --21-- verzweigend über die Leitung --22-- zurück in den Ausgangsbereich der Steuerleitung --14-- oder weiter über die Leitung --23-- und das in Serie geschaltete Strömungsweg-Paar --F, D-- zum Tank --T-- und anderseits die Steuerleitung --19-- für die Ventile --7 oder 8-- über das verbleibende parallelgeschaltete Strömungsweg-Paar --B,
E-- und die Tankleitung --24-- ebenfalls zum Tank-T-. Durch die Sicherheitsschaltung-10-erlaubt auch in diesem Fall nur die Arbeitsstellung aller drei Wegeventile --11, 12, 13-- eine ordnungsgemässe Beaufschlagung der Zylinder-Kolbeneinheit --3, 4-- und sobald nur eines dieser Wegeventile aus der Arbeitsteilung in die Ausgangsstellung zurückgeschaltet werden sollte, kommt es augenblicklich zur Unterbrechung der Kolbenbewegung. Durch die Notwendigkeit, alle drei Wegeventile in ihre Arbeits-
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stellung bringen zu müssen, um eine Arbeitsbewegung des Kolbens zu bewirken und die sofortige
Unterbindung der Arbeitsbewegung, sobald nur eines dieser Wegeventile aus der Arbeitsstellung herausfällt, erfüllt die erfindungsgemässe Sicherheitsschaltung die in sie gelegten Erwartungen in allen
Belangen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Sicherheitsschaltung, insbesondere für hydraulische Pressen, zur gleichzeitigen Überwachung beider Arbeitsflüssigkeitsleitungen einer hydraulischen Arbeitseinheit, beispielsweise einer Zylinder-Kol- beneinheit, mittels wenigstens zweier Wegeventile, deren Arbeitsstellungen erst gemeinsam die eine entsprechende Arbeitsbeaufschlagung der Arbeitseinheit mit sich bringende Arbeitsflüssigkeitsführung erlaubt, dadurch gekennzeichnet, dass drei jeweils vier gesteuerte Anschlüsse (a, b, c, d) und zwei Schaltstellungen besitzende Wegeventile (4/2-Wegeventile) (11 ; 12,13) vorgesehen sind, von denen eines (11) seine zwei Durchflusswege (A, B) gleihzeitig öffnet oder sperrt und die beiden andern (12 ; 13) immer nur den einen ihrer jeweils zwei Durchflusswege (D, D ;
E, F) abwechselnd mit dem andern öffnen oder sperren, wobei jeder der Durchflusswege (A ; B) des ersteren Wegeventils (11) mit je einem Durchflussweg (C, E) der beiden andern Wegeventile (12 ; 13) parallel und die jeweils verbleibenden Durchflcsswege (D, F) letzterer Wegeventile (12,13) in Serie geschaltet sind.