DE10105712C1 - Schaltungsanordnung zur Steuerung des hydraulischen Antriebs des Pressbalkens und des Messerbalkens einer Papierschneidemaschine - Google Patents

Abstract

Schaltungsanordnung zur Steuerung des hydraulischen Antriebs des Pressbalkens und des Messerbalkens einer Papierschneidemaschine mit DOLLAR A - einer Pumpe, die über eine erste Arbeitsleitung und DOLLAR A - ein steuerbares Sperrventil mit dem Arbeitsraum eines einseitigen federbetätigten Verstellzylinders für den Pressbalken verbunden ist, wobei aufströmseitig vom Sperrventil ein Rückschlagventil in der ersten Arbeitsleitung angeordnet ist DOLLAR A - mindestens einem ersten steuerbaren 5/2-Wege-Umlaufventil und DOLLAR A - einem steuerbaren zweiten 5/2-Wege-Umlaufventil für den Umlauf in den Hydraulikkreisen von Pressbalkenzylinder und Messerbalkenkupplung im deaktivierten Zustand. Ist mindestens ein Umlaufventil gesperrt, wird der Rückfluss des Hydraulikmediums aus dem Pressbalkenzylinder zum Tank hin blockiert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des hydrauli­ schen Antriebs des Pressbalkens und des Messerbalkens einer Papierschneidema­ schine nach dem Patentanspruch 1.

Eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des hydraulischen Antriebs des Pressbalkens einer Papierschneidemaschine ist aus DE 198 53 384 C1 bekanntgeworden. Der An­ triebszylinder für den Pressbalken ist ein herkömmlicher einseitiger Hydraulikzylin­ der, der durch eine Feder in Rückhubrichtung beaufschlagt ist. Eine erste Steuerstufe ist zwischen der hydraulischen Pumpe und dem zu betätigenden Zylinder geschaltet, und am Ausgang der Steuerstufe steht wahlweise der Pumpendruck bzw. ein Arbeitsdruck an, der dann auf den Pressbalkenzylinder gegeben wird. Der Ausgang der Steu­ erstufe ist mit dem Eingang eines steuerbaren Ventils verbunden, dessen Ausgang in beiden Schaltstellungen mit dem Bodenraum des Pressbalkenzylinders verbunden ist. Der Ringraum des Zylinders ist mit einem zweiten Anschluss des Ventils derart ver­ bunden, daß in der Aus-Stellung des Ventils das aus dem Ringraum verdrängte Me­ dium in die Bodenkammer strömt. Dadurch, dass aus dem Ringraum verdrängtes Me­ dium zusätzlich in den Bodenraum geleitet wird, wird für den Kolben eine hohe Ge­ schwindigkeit erreicht, jedoch eine relativ geringe Kraft. Dies entspricht dem ge­ wünschten Eilbetrieb des Pressbalkenzylinders.

Aus DE 198 53 136 C1 ist eine hydraulische Leitungsanordnung zur Steuerung des An­ triebs eines Pressbalkens für Papierschneidemaschinen bekannt geworden, bei der zwei steuerbare Umlaufventile vorgesehen sind, die zum Beispiel elektromagnetisch ansteuerbar sind. Sie sind in Reihe geschaltet und verbinden in ihrer Ein-Stellung eine Hydraulikpumpe mit dem Arbeitshubraum eines Pressbalkenzylinders. Das erste Um­ laufventil, das der Pumpe am nächsten liegt, erlaubt in beiden Schaltstellungen den Durchfluss zum zweiten Umlaufventil, sperrt jedoch in der Ein-Stellung den Rück­ fluss zum Tank. Das zweite Umlaufventil führt den Zulauf vom ersten Umlaufventil in seiner Aus-Stellung zum Tank zurück. In seiner Ein-Stellung verbindet es die Zulauf­ leitung mit einem Drosselsperrventil, das in seiner Ein-Stellung den Zulauf mit dem Arbeitsdruckraum des Pressbalkenzylinders verbindet. Die Ein-Stellung wird erreicht, wenn auf den hydraulischen Steuereingang ein entsprechender Signaldruck oder Steuerdruck aufgebracht wird. Der Steuerdruck wird über eine Signalleitung zugeführt, die mit einem weiteren Ausgang des Umlaufventils über eine erste Drossel verbunden ist. Geht das zweite Umlaufventil in die Ein-Stellung, wird der Ausgangsdruck des Um­ laufventils über die Drossel auf den Steuereingang des Drosselsperrventils gegeben. Dieses schaltet dann in die Ein-Stellung. In jedem Fall führt ein Ausfall des ersten oder zweiten Umlaufventils nicht dazu, dass der Pressbalkenzylinder betätigt wird. Bei Nichtbetätigung des ersten Umlaufventils kann sich der Signaldruck über das Rück­ schlagventil zur Rücklaufleitung und damit zum Tank entspannen. Bei Nichtbetäti­ gung des zweiten Umlaufventils kommt es zur Erzeugung eines Signaldrucks. Auch hier wird das Drosselsperrventil nicht in die Ein-Stellung betätigt. Bei Hängenbleiben der beiden Umlaufventile nach Betätigung des Arbeits- bzw. Pressbalkenzylinders fin­ det ebenfalls keine sicherheitstechnisch bedenkliche Funktion statt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des hydraulischen Antriebs des Pressbalkens und des Messerbalkens einer Papier­ schneidemaschine zu schaffen, welche die Betätigung von Pressbalken und Messer­ balken sicherheitstechnisch verbindet, um den Gesamtaufwand für die Betätigung zu verringern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird die erste Pumpe, die hydrauli­ sches Medium zum Pressbalkenzylinder fördert, über ein steuerbares Sperrventil mit dem Pressbalkenzylinder verbunden. Das Sperrventil ist zum Beispiel ein steuerbares Rückschlagventil, das den Pumpendruck in der Sperrstellung nicht an den Hydrau­ likzylinder weitergibt und dadurch als Sperr- und Halteventil wirkt. Wird hingegen das Sperrventil angesteuert, öffnet es und ermöglicht mithin den Durchfluss des Medi­ ums zum Pressbalkenzylinder und von diesem fort. Aufströmseitig vom Sperrventil ist ein Rückschlagventil angeordnet.

Erfindungsgemäß sind ferner zwei steuerbare Umlaufventile vorgesehen, die als 5/2- Wegeventil ausgeführt sind mit drei Eingängen und zwei Ausgängen, wobei ein erster Ausgang eines ersten Umlaufventils mit dem ersten Eingang des zweiten Umlaufven­ tils verbunden ist, dessen erster Ausgang mit dem Tank verbunden ist. Die zweiten Ausgänge der Umlaufventile sind ebenfalls mit dem Tank verbunden. Der erste Ein­ gang des ersten Umlaufventils ist zwischen dem Rückschlagventil und dem Sperr­ ventil mit der ersten Arbeitsleitung verbunden. Der zweite Eingang beider Umlauf­ ventile ist mit der Arbeitsleitung aufströmseitig vom Rückschlagventil verbunden, wobei der zweite Eingang des ersten Umlaufventils mit dem zweiten Ausgang und der zweite Eingang des zweiten Umlaufventils mit dem ersten Ausgang verbunden ist, wenn die Umlaufventile nicht aktiviert sind.

Eine zweite Arbeitsleitung, die mit derselben oder einer zweiten Pumpe verbunden ist, ist mit einer hydraulisch betätigbaren Kupplung für den Antrieb des Messerbalkens verbunden. Die Kupplungsscheiben übertragen das Drehmoment von einem An­ triebsmotor auf den Messerbalken, wie dies an sich bekannt ist. Über Verbindungs­ leitungen ist die zweite Arbeitsleitung jeweils mit dem dritten Eingang der Umlauf­ ventile verbunden, der seinerseits mit dem zweiten Ausgang verbunden ist und damit mit dem Tank, wenn die Umlaufventile nicht aktiviert sind. In der aktivierten Stellung werden alle Eingänge der Umlaufventile gesperrt.

In der Ruhestellung der Papierschneidemaschine sind sowohl die Umlaufventile als auch das Sperrventil nicht aktiviert. Das von der Pumpe geförderte Medium gelangt mithin über die Umlaufventile zum Tank. Werden hingegen die Ventile angesteuert, kann Hydraulikmedium zum Pressbalkenzylinder gefördert werden, um diesen zu be­ tätigen. Das Gleiche ist der Fall für die Betätigung der Kupplung für den Messerbal­ ken. Bleibt nun bei der Deaktivierung der Umlaufventile eines "hängen", sorgt gleichwohl das andere dafür, dass das Medium über dieses zum Tank fließen kann, mithin eine weitere Betätigung von Presse und Hydraulikkupplung entfällt. Gleich­ zeitig ist dafür gesorgt, dass das Medium aus dem Pressbalkenzylinder nicht zum Tank zurückströmen kann. Aufgrund der Anordnung des Rückschlagventils in der ersten Arbeitsleitung muss das rückfließende Medium vom Pressbalkenzylinder über beide Umlaufventile zum Tank zurückströmen. Wenn eines jedoch in der Sperrstellung bleibt, dann kann der Pressbalkenzylinder nicht in seine Ausgangsstellung gefahren werden. Dies ist für die Bedienungsperson eine Anzeige, dass eine Fehlfunktion vor­ liegt. Eine Gefährdung für die Bedienungsperson besteht nicht, da, wie erwähnt, das Hydraulikmedium über das intakte Umlaufventil zum Tank zurückströmen kann.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird eine Sicherheitsfunktion für die Betätigung des Pressbalkens und des Messerbalkens erhalten bei gleichzeitiger Anzeige einer Fehlfunktion eines redundanten Ventils.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist in der Verbindungsleitung zwischen er­ stem Umlaufventil und zweiter Arbeitsleitung ein Rückschlagventil angeordnet. Es stellt sicher, dass bei Vorhandensein eines sogenannten Schnittandeuterventils ein Druckaufbau stattfinden kann, was nicht der Fall wäre, wenn das Rückschlagventil fehlen würde.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist mit der zweiten Arbeitsleitung ein steuerbares Zeitverzögerungsventil verbunden, dessen Ausgang mit dem Tank ver­ bunden ist. Es stellt sicher, dass nach Betätigung der Umlaufventile der Kupplungs­ zylinder noch nicht mit dem Pumpendruck beaufschlagt wird, solange die im Zeitver­ zögerungsventil eingestellte Zeit noch nicht abgelaufen ist. Auf diese Weise wird eine Phasenverschiebung zwischen der Betätigung des Pressbalkens und des Messerbal­ kens erhalten, was für die Funktion der Papierschneidemaschine wichtig ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in der zweiten Arbeitsleitung ein Druckminderventil und parallel zum Druckminderventil eine Drossel geschaltet. Au­ ßerdem ist parallel zu dieser Anordnung ein Rückschlagventil angeordnet. Das Druckminderventil ist vorzugsweise so eingestellt, dass der erzeugte Druck ausreicht, die Kupplungsscheiben in leichte Anlage zu bringen. Der weitere Aufbau des Drucks erfolgt über eine Drossel, so dass die Kupplung relativ weich anspricht und mithin Schläge bei der Betätigung der Kupplung und damit des Messerbalkens vermieden werden.

Ein Schnittandeuterventil ist vorzugsweise in der Leitung zwischen dem ersten Aus­ gang des zweiten Umlaufventils und Tank angeordnet und in bekannter Weise in Of­ fenstellung. Bei Betätigung wird der Durchgang mehr oder weniger gedrosselt, so dass sich ein bestimmter Druck aufbauen kann, der durch Sicherheitsdruckventile begrenzt wird. Für diesen speziellen Fall ist die zweite Arbeitsleitung nur über das zweite Um­ laufventil unmittelbar mit dem Tank verbunden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung nä­ her erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung.

Eine erste Pumpe 10 ist über eine erste Arbeitsleitung 12, ein Rückschlagventil 14 und ein Sperrventil 16 mit dem Bodenraum eines Pressbalkenzylinders 18 verbunden. In dem Ringraum des Pressbalkenzylinders 18 ist eine Feder 20 angeordnet für den Rückhub. Die Kolbenstange ist mit einem nicht gezeigten Pressbalken einer Papier­ schneidemaschine verbunden.

Eine zweite Pumpe 22 ist über eine zweite Arbeitsleitung 24 und ein Druckminder­ ventil 26a mit einem Hydraulikzylinder 26 einer Kupplung 28 eines nicht gezeigten Antriebs für den nicht gezeigten Messerbalken einer Papierschneidemaschine verbun­ den. Ein erstes Umlaufventil 30 weist die Eingänge R, P und K auf und die Ausgänge T1 und T2. Es handelt sich mithin um ein 5/2-Wegeventil. Ein zweites Umlaufventil 32 weist ebenfalls die Eingänge R, P und K und die Ausgänge T1 und T2 auf. Es ist ebenfalls ein 5/2-Wegeventil. Der erste Eingang R des ersten Umlaufventils ist über eine Leitung 34 mit der Arbeitsleitung 12 zwischen Sperrventil 16 und Rückschlag­ ventil 14 verbunden. Der zweite Eingang P ist über eine Leitung 36 aufströmseitig des Rückschlagventils 14 mit der Arbeitsleitung 12 verbunden. Der dritte Eingang K ist über eine Leitung 38, in der ein Rückschlagventil 40 angeordnet ist, mit der zweiten Arbeitsleitung 24 verbunden.

Der erste Eingang des zweiten Umlaufventils 32 ist mit dem ersten Ausgang T1 des ersten Umlaufventils 30 verbunden. Der zweite Eingang P ist über eine Leitung 42 aufströmseitig des Rückschlagventils mit der Arbeitsleitung 12 verbunden. Der dritte Eingang K ist über eine Leitung 44 mit der zweiten Arbeitsleitung 24 verbunden. Der zweite Ausgang T2 des Umlaufventils 30 und der erste Ausgang T1 des zweiten Um­ laufventils 32 sind jeweils mit einer Tankleitung 46 verbunden, und zwar aufström­ seitig eines Schnittandeuterventils 48, dessen Ausgang mit dem Tank T verbunden ist. Der zweite Ausgang T2 des zweiten Umlaufventils 32 ist über eine Leitung 50 unmittelbar mit dem Tank verbunden. Zwischen dieser Leitung 50 und der Leitung 52 zwischen dem zweiten Ausgang T2 des ersten Umlaufventils bzw. der Tankleitung 46 sind zwei Überdruckventile 54, 56 angeordnet, die ebenfalls mit dem Tank T in Ver­ bindung stehen. Der Eingang eines Überdruckventils 58 ist mit der ersten Arbeitslei­ tung 12 zwischen Sperrventil 16 und Rückschlagventil 14 verbunden. Ein weiteres Überdruckventil 60 ist mit der zweiten Arbeitsleitung 24 verbunden und mit einem Ausgang über die Tankleitung 62 mit dem Tank verbunden.

Parallel zum Druckminderventil 26a ist eine Drossel 64 geschaltet und zu dieser paral­ lel ein Rückschlagventil 66. Ein Zeitverzögerungsventil 68 ist mit der zweiten Ar­ beitsleitung 24 verbunden und mit seinem Ausgang mit der Tankleitung 62. Die ge­ zeigte Schaltung arbeitet wie folgt.

Bei Nichtaktivierung des Sperrventils 16 und der Umlaufventile 30, 32 fließt das Me­ dium von den Pumpen 10 und 22 über die Umlaufventile 30, 32 zum Tank zurück. Eine Betätigung von Pressbalken und Messerbalken der Papierschneidemaschine fin­ det nicht statt. Werden jedoch die erwähnten Ventile angesteuert, sperren die Eingänge R, P und K den Durchgang, und das Sperrventil 16 wird auf Durchgang geschaltet, so dass Druckmedium zum Pressbalkenzylinder 18 gelangen kann. Das Zeitverzöge­ rungsventil 68 ist ebenfalls angesteuert, spricht jedoch etwas später an, so dass Druckmedium verzögert in den Hydraulikzylinder 26 der Kupplung 28 gelangt. Da das Druckminderventil 26a zunächst nur den Druck bereitstellt, um die Kupplungsschei­ ben sanft gegeneinanderzulegen, erfolgt der endgültige verzögerte Druckaufbau über die Drossel 64, so dass die Kupplung 28 relativ sanft anspricht.

Beim Rückhub wird das Sperrventil 16 weiterhin aktiviert. Das Medium kann aus dem Preßbalkenzylinder 18 und dem Hydraulikzylinder 26 über die Umlaufventile 30, 32 zum Tank fließen. Es kann jedoch geschehen, dass eines der Umlaufventile 30, 32 nicht in die Of­ fenstellung zurückkehrt, sondern "hängen bleibt". Für diesen Fall kann jedoch das Medium der Pumpe 10, 22 weiterhin über das andere Umlaufventil zum Tank T strömen. Ein Rücklauf des Mediums vom Preßbalkenzylinder 18 zum Tank T kann jedoch nicht statt­ finden, da der Rücklauf über beide Umlaufventile 30, 32 hintereinander stattfinden muss. Ist eines der beiden gesperrt, findet ein Rücklauf nicht statt. Der Bedienungsper­ son ist mithin angezeigt, dass eine Fehlfunktion vorliegt. Der nicht ausgeführte Rück­ lauf kann von der Maschinensteuerung erfaßt und verarbeitet werden, z. B. zum Ab­ schalten der Maschine führen.

Bei Betätigung des Schnittandeuterventils 48 wird ein relativ geringer Druck im Pressbalkenzylinder 18 aufgebaut, da nur ein Teil des Druckmediums zu dem Pressbalkenzylinder 18 gelangt. Die Höhe des Drucks kann durch die redundanten Überdruckventile 54, 56 begrenzt werden. Damit der Druckaufbau nicht über die Verbindungsleitung 38 zu­ nichte gemacht wird, verhindert das Rückschlagventil 40 die Strömung des Mediums über das Zeitverzögerungsventil 68 zur Tankleitung 62.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung des hydraulischen Antriebs des Pressbalkens und des Messerbalkens einer Papierschneidemaschine mit
einer ersten Pumpe (10), die über eine erste Arbeitsleitung (12) und
ein steuerbares Sperrventil (16) mit dem Arbeitsraum eines einseitigen feder­ betätigten Preßbalkenzylinders (18) für den Pressbalken verbunden ist, wobei aufströmseitig vom Sperrventil (16) ein Rückschlagventil (14) in der ersten Arbeitsleitung (12) angeordnet ist
mindestens einem ersten steuerbaren Umlaufventil (30) mit drei Eingängen und zwei Ausgängen, wobei ein erster Eingang (R) mit der ersten Arbeitslei­ tung (12) zwischen Sperrventil (16) und Rückschlagventil (14) und ein zuge­ ordneter Ausgang (T1) mit dem Tank (T) verbunden ist
ein zweiter Eingang (P) mit der ersten Arbeitsleitung (12) vor dem Rück­ schlagventil (14) und über einen zugeordneten zweiten Ausgang (T2) mit dem Tank (T) verbunden ist
einem steuerbaren zweiten Umlaufventil (32) mit drei Eingängen und zwei Ausgängen, wobei ein erster Eingang (R) mit dem ersten Ausgang (T1) des er­ sten Umlaufventils und der zugeordnete erste Ausgang (T1) des zweiten Um­ laufventils (32) mit dem Tank (T) verbunden ist
ein zweiter Eingang (P) des zweiten Umlaufventils (32) mit der ersten Ar­ beitsleitung (12) aufströmseitig des Rückschlagventils (14) und über den er­ sten Ausgang (T1) mit dem Tank (T) verbunden ist
einer zweiten Arbeitsleitung (24) zwischen der Pumpe (10) oder einer zweiten Pumpe (22) und einer hydraulisch betätigbaren Kupplung (26, 28) für den An­ trieb des Messerbalkens
jeweils einer Verbindungsleitung (38, 44) zwischen der zweiten Arbeitsleitung (24) und dem dritten Eingang (K) der Umlaufventile (30, 32), wobei
der dritte Eingang (K) der Umlaufventile (30, 32) über den jeweiligen zweiten Ausgang (T2) mit dem Tank (T) verbunden ist
der zweite Eingang (P) des ersten Umlaufventils (30) mit dem zweiten Aus­ gang (T2) und der zweite Eingang (P) des zweiten Umlaufventils (32) mit dem ersten Ausgang (T1) verbunden ist und wobei
die Umlaufventile (30, 32) im angesteuerten Zustand die Verbindung der Ein­ gänge mit den Ausgängen sperren.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ver­ bindungsleitung (38) zwischen erstem Umlaufventil (30) und der zweiten Ar­ beitsleitung (24) ein Rückschlagventil (40) angeordnet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Arbeitsleitung (24) mit einem steuerbaren Zeitverzögerungsventil (68) verbunden ist, über das die zweite Arbeitsleitung (24) mit dem Tank (T) verbindbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Arbeitsleitung (24) ein Druckminderventil (26a) und parallel zum Druckminderventil (26a) eine Drossel (64) und ein Rückschlagventil (66) ge­ schaltet sind.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ausgang (T1) beider Umlaufventile (30, 32) über ein Schnittan­ deuterventil (48) und der zweite Ausgang (T2) des zweiten Umlaufventils (32) unmittelbar mit dem Tank (T) verbunden ist.