CH640919A5

CH640919A5 - AIR-CONTROLLED CONTROL UNIT WITH TWO-HANDED OPERATION.

Info

Publication number: CH640919A5
Application number: CH464679A
Authority: CH
Inventors: Edgar Witowski
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1978-06-19
Filing date: 1979-05-18
Publication date: 1984-01-31
Also published as: IT7923605A0; GB2025561A; GB2025561B; DE2826593C2; DE2826593A1; IT1121412B

Description

Die Erfindung geht aus von einer druckluftbetätigten Steuereinrichtung mit Zweihandbetätigung nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. Es ist schon eine derartige Steuereinrichtung bekannt, bei der die Funktionen der Sicherheitsverriegelung wie Gleichzeitigkeitsschaltung und Selbstüberwachung in hohem Masse erfüllt werden, die aber dazu drei gleiche 5/2-Wegeventile in einer besonderen Verschaltung benötigt. Nachteilig bei dieser Steuereinrichtung ist, dass durch die Verwendung von drei Wegeventilen und deren zugehörige Verschaltung der Aufwand relativ gross ist. Auch wird die Sicherheit der Steuereinrichtung durch die Gefahr, dass Bauteile bei drei Wegeventilen ausfallen könnten, nachteilig beeinflusst (DE-OS 23 44 207). The invention is based on a compressed air-operated control device with two-hand operation according to the preamble of the independent claim. Such a control device is already known in which the functions of the safety interlock such as simultaneous switching and self-monitoring are fulfilled to a high degree, but which requires three identical 5/2-way valves in a special connection. A disadvantage of this control device is that the use of three directional control valves and their associated connection means that the effort is relatively great. The safety of the control device is also adversely affected by the risk that components could fail in three directional control valves (DE-OS 23 44 207).

Die erfindungsgemässe Steuereinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass sie ohne Einschränkung bei den Funktionen der Sicherheitsverriegelung mit wesentlich geringerem Aufwand auskommt. So benötigt sie anstelle von bisher drei nur noch mindestens zwei 5/2-Wegeventile, wobei der Aufwand auch entsprechend gesenkt wird. Dabei verhindert die Sicherheitsverriegelung ein Signal am Verbraucheranschluss nicht nur, wenn die Handtaster einzeln oder in zeitlich zu grossem Abstand voneinander betätigt werden, sondern auch dann, wenn bei gleichzeitiger Betätigung der Handtaster ein Signal am Verbraucheranschluss zuvor entstanden ist und dann bei einem Handtaster die Betätigung nur kurzzeitig unterbrochen wird. Darüber hinaus wird durch die Verwendung von nur zwei Wegeventilen die Sicherheit der Steuereinrichtung erhöht; die Gefahr eines Schieberklemmens oder eines Federbruchs beim dritten Wegeventil ist ausgeschaltet, so dass nur noch ein Ausfall von Bauelementen bei zwei Wegeventilen aufreten kann. The control device according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that it does not require any restrictions in the functions of the safety lock with much less effort. Instead of the previous three, it now only requires at least two 5/2-way valves, and the effort is also reduced accordingly. The safety interlock prevents a signal at the consumer connection not only when the hand switches are operated individually or at a large distance from each other, but also when a signal has previously been generated at the consumer connection when the hand switches are operated and then only when a hand switch is operated is briefly interrupted. In addition, the safety of the control device is increased by using only two directional valves; the risk of a slide jamming or a spring break in the third directional control valve is eliminated, so that only a failure of components with two directional control valves can occur.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Further advantageous refinements of the subject matter of the invention result from the dependent claims, the description and the drawing.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 den Schaltplan einer Steuereinrichtung mit Zweihandbetätigung, Figur 2 ein Diagramm mit den Ein- und Ausgangssignalen und Figur 3 eine zweite Ausführungsform der Steuereinrichtung. An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. FIG. 1 shows the circuit diagram of a control device with two-hand operation, FIG. 2 shows a diagram with the input and output signals, and FIG. 3 shows a second embodiment of the control device.

Die in Figur 1 dargestellte Steuereinrichtung 10 dient zur Steuerung eines mit Druckluft betriebenen Arbeitskolbens 11 einer nicht näher dargestellten Werkzeugmaschine, wie etwa einer Presse. Die Steuereinrichtung 10 hat die Aufgabe, Handverletzungen bei gefährlichen Schliessbewegungen der Werkzeugmaschine zu verhindern, indem sie die Bedienungsperson dazu zwingt, die Hände ausserhalb der Gefahrenstelle zu halten. Die Steuereinrichtung 10 besteht aus einem Steuerblock 2 und zwei getrennt anzuordnenden Handtastern 13, 14, welche als 3/2-Wegeventile ausgebildet sind. The control device 10 shown in Figure 1 is used to control a working piston 11 operated with compressed air of a machine tool, not shown, such as a press. The control device 10 has the task of preventing hand injuries during dangerous closing movements of the machine tool by forcing the operator to keep his hands outside the danger area. The control device 10 consists of a control block 2 and two hand switches 13, 14 to be arranged separately, which are designed as 3/2-way valves.

Die Druckluft zum Betrieb des Arbeitskolbens 11 wird aus einer beliebigen Druckluftquelle 15 über eine Druckluftzuführungsleitung 16 entnommen. Der erste (13) und zweite Handtaster 14 sind in Figur 1 in ihrer Nullstellung dargestellt, in der sie kein Steuersignal erzeugen. Die Ausgänge der beiden Handtaster 13,14 sind mit dem Steuerblock 12 verbunden. The compressed air for operating the working piston 11 is taken from any compressed air source 15 via a compressed air supply line 16. The first (13) and second manual switch 14 are shown in FIG. 1 in their zero position, in which they do not generate a control signal. The outputs of the two manual buttons 13, 14 are connected to the control block 12.

Der Steuerblock 12 wird von zwei druckluftbetätigten 5/2-Wegeventilen 17,18 mit Federrückführung gebildet. Jedes der 5/2-Wegeventile hat einen Betätigungsanschluss Z, drei Eingänge R, P, S und zwei Ausgänge A, B. In der in Figur 1 dargestellten Nullstellung 19 jedes der 5/2-Wegeventile 17,18 ist der erste Ausgang A mit dem zweiten Eingang P und der zweite Ausgang B mit dem ersten Eingang R verbunden. Der dritte Eingang S ist gesperrt. In der Schaltstellung 21 ist der erste Ausgang A mit dem dritten Eingang S, der zweite Ausgang B mit dem zweiten Eingang P verbunden, wobei der erste Eingang R gesperrt ist. The control block 12 is formed by two compressed air operated 5/2-way valves 17, 18 with spring return. Each of the 5/2-way valves has an actuation connection Z, three inputs R, P, S and two outputs A, B. In the zero position 19 shown in FIG. 1 of each of the 5/2-way valves 17, 18, the first output A is included the second input P and the second output B connected to the first input R. The third input S is blocked. In switch position 21, the first output A is connected to the third input S, the second output B is connected to the second input P, the first input R being blocked.

(Im folgenden werden die Bezugsbuchstaben der Anschlüsse der 5/2-Wegeventile (17,18) jeweils mit einem der Bezugszahl des Wegeventils entsprechenden Index verwandt.) Der Betätigungsanschluss Zn des ersten 5/2-Wege-ventils 17 ist mit dem Ausgang des ersten Handtasters 13 verbunden. Der erste Eingang Rn ist entlüftet, der zweite Eingang P17 mit dem Ausgang des zweiten Handtasters 14 und der dritte Eingang Sn mit der Druckluftzuführungsleitung 16 verbunden. Der ersten Ausgang An des ersten Wegeventils 17 ist über ein Zeitglied 22 mit dem ersten Eingang Ris des zweiten Wegeventils 18 verbunden, während der zweite Ausgang B17 des ersten Wegeventils 17 mit dem Betätigungsan- (In the following, the reference letters of the connections of the 5/2-way valves (17, 18) are each used with an index corresponding to the reference number of the directional valve.) The actuating connection Zn of the first 5/2-way valve 17 is connected to the outlet of the first Hand button 13 connected. The first input Rn is vented, the second input P17 is connected to the output of the second manual button 14 and the third input Sn is connected to the compressed air supply line 16. The first output An of the first directional valve 17 is connected via a timing element 22 to the first input Ris of the second directional valve 18, while the second output B17 of the first directional valve 17 is connected to the actuating

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

schluss Zi8 des zweiten Wegeventils 18 verbunden ist. Vom zweiten Wegeventil 18 ist der zweite Eingang Pis entlüftet und der dritte Eingang Sis steht wiederum der Druckluftzuführungsleitung 16 in Verbindung. Der erste Ausgang Ais des zweiten Wegeventils 18 steht mit dem Verbraucheranschluss 23 und weiter mit dem Arbeitskolben 11 in Verbindung. Vom zweiten Ausgang Bis desselben Wegeventils 18 führt eine Leitung zu einem zweiten Betätigungsanschluss Yis des zweiten Wegeventils 18, der auf der Seite der Federrückführung und damit gegenüber dem ersten Betätigungsanschluss Zis angeordnet ist. circuit Zi8 of the second directional valve 18 is connected. The second inlet Pis is vented from the second directional valve 18 and the third inlet Sis is in turn connected to the compressed air supply line 16. The first outlet Ais of the second directional valve 18 is connected to the consumer connection 23 and further to the working piston 11. From the second outlet to the same directional control valve 18, a line leads to a second actuation connection Yis of the second directional control valve 18, which is arranged on the side of the spring return and thus opposite the first actuation connection Zis.

Das erwähnte Zeitglied 22 wird von einem nicht einstellbaren Drosselrückschlagventil 24 und einem nachgeschalteten Volumen 25 gebildet. The timer 22 mentioned is formed by a non-adjustable throttle check valve 24 and a downstream volume 25.

Sämtliche Wegeventile 17,18 und das Zeitglied 22 lassen sich vorteilhaft auf einer gemeinsamen Kanalführungsplatte anschrauben, die nicht näher gezeichnet ist und die eine kompakt bauende Steuereinrichtung erlaubt. All directional control valves 17, 18 and the timing element 22 can advantageously be screwed onto a common channel guide plate, which is not shown in more detail and which allows a compact control device.

Die Funktion der Steuereinrichtung 10 ist wie folgt, wobei auch auf Figur 2 Bezug genommen wird: The function of the control device 10 is as follows, reference also being made to FIG. 2:

Wird wie in Figur 2 in Fall 1 veranschaulicht nur der Handtaster 13 allein betätigt, so schaltet das erste Wegeventil 17 in seine Schaltstellung 21. Dadurch gelangt Druckluft aus der Zuführungsleitung 16 über das erste Wegeventil 17, das Zeitglied 22 und das in seiner Nullstellung verharrende, zweite Wegeventil 18 zum Betätigungsanschluss Yis. Der Verbraucheranschluss 23 bleibt über den Ausgang Ais und den zweiten Eingang Pis entlüftet, so dass sich dort kein Steuersignal ausbilden kann. If, as illustrated in FIG. 2 in case 1, only the manual button 13 is actuated alone, the first directional valve 17 switches to its switching position 21. Compressed air thereby passes from the supply line 16 via the first directional valve 17, the timing element 22 and the one that remains in its zero position. second directional control valve 18 for actuation connection Yis. The consumer connection 23 remains vented via the output Ais and the second input Pis, so that no control signal can form there.

Wird wie in Figur 2 in Fall 2 veranschaulicht nur der zweite Handtaster 14 wiederum für sich allein betätigt, so bleibt das erste Wegeventil 17 in der gezeichneten Nullstellung 19 und Druckluft kann von der Zuführungsleitung über das erste Wegeventil 17, das Zeitglied 22 und das zweite Wegeventil 18 zum Betätigungsanschluss Yis gelangen. Der Verbraucheranschluss 23 ist entlüftet über das zweite Wegeventil 18; ein Steuersignal kann dort nicht entstehen. If, as illustrated in FIG. 2 in case 2, only the second manual button 14 is actuated by itself, the first directional valve 17 remains in the zero position 19 shown and compressed air can be supplied from the supply line via the first directional valve 17, the timing element 22 and the second directional valve 18 to the actuation connection Yis. The consumer connection 23 is vented via the second directional valve 18; a control signal cannot arise there.

Werden wie in Figur 2 in Fall 3 näher gezeigt, beide Handtaster 13, 14 betätigt, so steht am Verbraucheranschluss 23 und damit im Arbeitskolben 11 nur dann Druck an, wenn von den Handtastern 13,14 zumindest annähernd gleichzeitig Steuersignale erzeugt worden sind. Bei Betätigung des Handtasters 13 wird nämlich das erste 5/2-Wegeventil 17 in seine Schaltstellung 21 bewegt. In dieser Schaltstellung gelangt Druckluft aus der Zuführungsleitung 16 zum Zeitglied 22. Kurze Zeit später muss der Bedienungsmann durch Betätigung dés zweiten Handtasters 14 ein Steuersignal erzeugen, welches schliesslich das zweite 5/2-Wegeventil 18 in seine Schaltstellung 21 bringt, in der der mit dem Zeitglied 22 verbundene erste Eingang Ris des zweiten 5/2-Wegeventils 18 abgeschlossen ist. Das vom zweiten Handtaster 14 erzeugte Steuersignal muss dabei so schnell kommen, dass If, as shown in FIG. 2 in case 3, both hand switches 13, 14 are actuated, pressure is only present at the consumer connection 23 and thus in the working piston 11 when control signals have been generated by the hand switches 13, 14 at least approximately simultaneously. When the manual button 13 is actuated, the first 5/2-way valve 17 is moved into its switching position 21. In this switching position, compressed air arrives from the supply line 16 to the timing element 22. A short time later, the operator has to generate a control signal by actuating the second manual button 14, which finally brings the second 5/2-way valve 18 into its switching position 21, in which the one with the Timer 22 connected first input Ris of the second 5/2-way valve 18 is completed. The control signal generated by the second manual button 14 must come so quickly that

640 919 640 919

am ersten Eingang Ris des zweiten 5/2-Wegeventils 18 noch kein über das Verzögerungsglied 22 gekommenes Drucksignal ansteht. Befindet sich nun das zweite 5/2-Wegeventil 18 in seiner Schaltstellung 21, so wird aus der Druckluftversorgungsleitung 16 über den dritten Eingang Sis und den ersten Ausgang Ais Druckluft zum Arbeitskolben 11 geleitet, welcher dadurch in Bewegung gesetzt wird. Am Verbraucheranschluss 23 steht somit nur ein Signal an, wenn der zeitliche Abstand ti zwischen den Signalen der Handtaster 13,14 kleiner ist als eine mit dem Zeitglied 22 vorgegebene Zeitspanne t. at the first input Ris of the second 5/2-way valve 18 there is still no pressure signal coming via the delay element 22. If the second 5/2-way valve 18 is now in its switching position 21, compressed air is conducted from the compressed air supply line 16 via the third inlet Sis and the first outlet Ais to the working piston 11, which is thereby set in motion. A signal is therefore only present at the consumer connection 23 when the time interval ti between the signals of the manual pushbuttons 13, 14 is smaller than a time interval t specified with the timing element 22.

Wird nun im Anschluss an Fall 3 wie durch Fall 4 veranschaulicht die Betätigung des Handtasters 13 nur kurzzeitig unterbrochen, so geht das erste Wegeventil 17 in Nullstellung 19, ebenso das zweite Wegeventil 18 und der Verbraucheranschluss 23 wird entlüftet. Eine Betätigung des Arbeitskolbens 11 ist erst wieder möglich, wenn beide Handtaster 13,14 in ihre Ausgangsstellung zurückgekehrt sind, in der die zu den Anschlüssen Zn und Pn führenden Leitungen entlüftet worden sind und erneut zumindest gleichzeitig belüftet worden sind. If, following case 3, as illustrated by case 4, the actuation of the manual button 13 is interrupted only briefly, the first directional valve 17 goes into the zero position 19, likewise the second directional valve 18 and the consumer connection 23 is vented. An actuation of the working piston 11 is only possible again when both manual buttons 13, 14 have returned to their starting position in which the lines leading to the connections Zn and Pn have been vented and have been vented again at least simultaneously.

Kommt das am zweiten Handtaster 14 erzeugte Steuersignal - wie in Fall 5 gezeigt - erst nach einer Zeit t3 an, die grösser ist als die vom Zeitglied 22 bestimmte Zeitspanne t, so gelangt Druckluft aus der Zuführungsleitung 16 über das in seiner Schaltstellung 21 befindliche, erste Wegeventil 17, das Zeitglied 22 und das in Nullstellung 19 befindliche, zweite Wegeventil 18 zum Betätigungsanschluss Yis, wodurch das zweite Wegeventil 18 in dieser Stellung verharrt, auch wenn danach am Betätigungsanschluss Zis ein Drucksignal ansteht. Somit gelangt keine Druckluft zum Arbeitskolben 11. If the control signal generated on the second manual button 14 arrives - as shown in case 5 - only after a time t3 which is greater than the time period t determined by the timing element 22, then compressed air comes from the supply line 16 via the first one in its switch position 21 Directional control valve 17, the timing element 22 and the second directional control valve 18 located in the zero position 19 to the actuation connection Yis, whereby the second directional control valve 18 remains in this position, even if a pressure signal is subsequently present at the actuation connection Zis. Thus, no compressed air reaches the working piston 11.

Bei Ausfall eines Bauteils (z.B. bei einem Federbruch) lässt sich die Steuereinrichtung 10 nicht mehr bzw. nur noch einmal, aber dann nur bei richtiger Bedienung der Handtaster 13,14 auslösen. In the event of a component failure (e.g. in the event of a spring break), the control device 10 can no longer be triggered, or can only be triggered once, but then only if the manual buttons 13, 14 are operated correctly.

Figur 3 zeigt eine zweite Steuervorrichtung 30, bei der der Verbraucheranschluss 23 des Steuerblocks 12 nicht wie in Figur 1 direkt mit dem Arbeitskolben 11 verbunden ist, sondern mit dem Betätigungsanschluss Zu eines dritten 5/2-Wegeventils 31, das mit dem ersten Wegeventil 17 baugleich ist. Vom dritten Wegeventil 31 ist der erste Eingang R31 entlüftet, der zweite Eingang P31 mit der Druckluftzuführungsleitung 16 verbunden und der dritte Eingang S31 ebenfalls entlüftet. Die beiden Ausgänge A31 und B31 sind mit den Kammern eines doppeltwirkenden Arbeitskolbens 32 verbunden. Für die übrigen Teile, die denen in der Steuereinrichtung 10 nach Figur 1 entsprechen, sind gleiche Bezugszeichen verwendet. FIG. 3 shows a second control device 30, in which the consumer connection 23 of the control block 12 is not connected directly to the working piston 11 as in FIG. 1, but to the actuation connection Zu to a third 5/2-way valve 31, which is identical in construction to the first directional valve 17 is. The first input R31 is vented from the third directional valve 31, the second input P31 is connected to the compressed air supply line 16 and the third input S31 is also vented. The two outputs A31 and B31 are connected to the chambers of a double-acting working piston 32. The same reference numerals are used for the other parts which correspond to those in the control device 10 according to FIG. 1.

Die Wirkungsweise des Steurblocks 12 ist dieselbe wie in Figur 1; im Unterschied zu Figur 1 steuert der Steuerblock 12 in Figur 3 lediglich ein 5/2-Wegeventil 31 an, das seinerseits die Verbindungen zum Arbeitskolben 32, der hier doppelt wirkend ausgeführt ist, steuert. The mode of operation of the control block 12 is the same as in FIG. 1; In contrast to FIG. 1, the control block 12 in FIG. 3 only controls a 5/2-way valve 31, which in turn controls the connections to the working piston 32, which is designed here as double-acting.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

B B

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

640 919 PATENT CLAIMS

1. Compressed-air-operated control device with two-hand operation for a consumer, such as the working piston of a machine tool, in particular a press, where two hand switches designed as 3/2-way valves can be triggered at least approximately simultaneously to generate a control signal, and with at least two compressed air-operated 5/2-way valves Spring return, each of which has at least one actuating connection (Z), three inputs (R, P, S) and two outputs (A, B), in which the first output (A) with the second input (P) and the second output (B) is connected to the first input (R) and the third input (S) is blocked, while in a switching position the first output (A) with the second input (P) and the second output (B) with the connected the first input (R) and the third input (S) is blocked, while in a switching position the first output (A) with the third input (S), the second output (B) with the second input (P ) is connected and the first input (R) is blocked, and in the case of the first 5/2-way valve (17) the actuation connection (Z) is vented with the first manual button, the first input (R), the second input (P) with the second manual button, the third input (S) with a compressed air supply line (16) and the first output (A) via a timing element with the first input (R) of the second

5/2-way valve (18) is connected, while from the second 5/2-way valve the second inlet (P) is vented, the third inlet (S) with the compressed air supply line (16) and the first outlet (A) with a consumer connection ( 23), characterized in that the second 5/2-way valve (18) has a second actuating connection (Yis) which is assigned to the spring-loaded side and which is connected to the second outlet (Bis) of the same directional valve (18), and that the first actuation connection (Zis) of the second 5/2-way valve (18) is connected to the second outlet (Bn) of the first directional valve (17).

2. Control device according to claim 1, characterized in that two 5/2-way valves (17, 18) are arranged in a control block (12).

3. Control device according to claim 1, characterized in that the consumer connection (23) is connected directly to a single-acting piston (11).

4. Control device according to claim 1 or 2, characterized in that the consumer connection (23) is connected to an actuation connection (Z31) of a third 5/2-way valve (31) which is identical in construction to the first directional valve (17), and to whose second input (P31) the compressed air supply line (16) is connected and whose outputs (A31, B31) are connected to a double-acting working piston (32) and whose first and third inputs (R31, S31) are vented.