DE10153545A1 - Fluidkraft-Verriegelungssystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fluidkraft-Verriegelungssystem und ein Verfahren zu dessen Bereitstellung einschließlich eines Kreises mit einem ersten Ventil, das zwischen einem ersten und einem zweiten Zustand umschaltbar ist und einen Eingang sowie ein Paar selektiv betreibbare erste Ausgänge hat. Einer der ersten Ausgänge ist mit einem ersten Stellglied betriebsmäßig verbindbar, und der andere der ersten Ausgänge ist mit einem zweiten Ventil betriebsmäßig verbunden, das zwischen einem ersten und einem zweiten Zustand umschaltbar ist. Das zweite Ventil hat ein Paar selektiv betreibbare Ausgänge, wobei einer der Ausgänge des zweiten Ventils mit einem zweiten Stellglied betriebsmäßig verbindbar ist und der andere der zweiten Ventilausgänge mit dem ersten Ventil betriebsmäßig verbunden ist und ein Pilotsignal daran erzeugt, um zu ermöglichen, daß das erste Ventil von einem ersten Zustand zu einem zweiten umgeschaltet wird. Das Umschalten des Zustands entweder des ersten oder des zweiten Ventils unterbricht das Pilotsignal, wodurch verhindert wird, daß das nicht-betätigte Ventil betätigt wird und seinen Zustand umschaltet. Das System kann auch einen Verteiler enthalten, wobei das erste und das zweite Ventil an dem Verteiler befestigt sind.

Description

Diese Anmeldung beansprucht Priorität der am 31. Oktober 2000 eingereichten vorläufigen U. S. Anmeldung 60/244,515, deren Offenbarung durch Bezugnahme hierin eingeschlossen wird.

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gruppierung von Fluidkraft-Ventilen, um Fluidkraftkomponenten wie Zylin­ der, Ventile oder dergleichen bereitzustellen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Fluidkraft- Verriegelungssystem mit einem Kreis bzw. Kreislauf, der nur eine pneumatische Ausgabe zu einer bestimmten Zeit durch die Ventilgruppierung erzeugen läßt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Fluidkraft-Verriegelungssystem mit Ventilen, die an einem Verteiler miteinander gruppiert sind, wodurch die Notwendigkeit externer Rohrleitungen zum Betäti­ gen der Verriegelungsfunktion beseitigt wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Verrie­ geln von Fluidkraftsignalen.

Hintergrund der Erfindung

Fluidkraftventile, wie z. B. pneumatische Ventile, werden oft­ mals verwendet, um Vorrichtungen, wie z. B. Linearstellglieder oder Drehstellglieder zu steuern. Stellglieder können verwen­ det werden, um Maschinen zu automatisieren und Materialien zu transportieren. Außerdem können Stellglieder verwendet wer­ den, um andere Ventile, wie z. B. Prozesssteuerungsventile, zu öffnen und zu schließen, die ein Verfahren oder ein Produkti­ onssystem steuern. Zuerst verwendet man eine Gruppe pneumati­ scher Stellgliedventile, um eine Gruppe von Stellgliedern zu steuern. Aufgrund der Eigenschaften des speziellen Verfahrens oder der Maschinen kann es wünschenswert sein, daß man si­ cherstellt, daß nur ein Stellglied zu einer gegebenen Zeit im betätigten Zustand ist. Dies kann erzielt werden, indem man verhindert, daß mehr als ein Ventil eine pneumatische Ausgabe zu einer speziellen Zeit aussendet. Um eine derartige Steue­ rung zu erzielen, verwendet man üblicherweise eine Verriege­ lungsschaltung bzw. einen Verriegelungskreis.

Eine Verriegelungsschaltung bzw. ein Verriegelungskreis für einen pneumatischen Kreis kann entweder elektrisch oder pneu­ matisch gesteuert werden. Jedes der Systeme arbeitet so, daß beim Betätigen eines Ventils verhindert wird, daß die anderen Ventile in der Schaltung bzw. dem Kreis ein Signal ausgeben. Eine elektrische Verriegelung arbeitet üblicherweise dadurch, daß sie die elektrischen Signale auf eine Ventilgruppe steu­ ert, um zu verhindern, daß mehr als einem Magnetschalter der Ventile zur selben Zeit Energie zugeführt wird. Eine elektri­ sche Verriegelung kann durch elektrische Schaltungskomponen­ ten und/oder durch Software erzielt werden, falls die Ventile durch eine programmierbare Logik-Steuerungsvorrichtung be­ trieben werden. Allerdings hat die Verwendung einer elektri­ schen Verriegelung einen Nachteil, da die tatsächliche pneu­ matische Ausgabe von dem Ventil nicht vollständig geschützt ist. So ist es z. B. völlig üblich, daß ein mit einem Magnet­ schalter betätigtes pneumatisches Ventil ein manuelles Vor­ rangventil enthält. Eine elektrische Verriegelungslösung (Schaltung oder Software) verhindert keine manuelle Ventilbe­ tätigung; es ist daher nach wie vor möglich, mehrfache pneu­ matische Ausgaben zu erzeugen und mehr als einem Stellglied zur gleichen Zeit Energie zuzuführen.

Bei einem pneumatischen Verriegelungssystem werden die pneu­ matischen Ausgaben von den eigentlichen Ventilen durch pneu­ matische Schaltungsvorrichtungen gesteuert, um zu verhindern, daß mehr als ein pneumatisches Signal zu einer gegebenen Zeit erzeugt wird. Selbst wenn ein Ventil außerhalb der Sequenz manuell betätigt wird, führt eine Ausgabe zu keiner vorzeiti­ gen Betätigung eines Stellglieds. Eine allgemein bekannte pneumatische Verriegelungsschaltung ist in Fig. 1 gezeigt, wobei ein normalerweise offenes Ventil 6 und ein normalerwei­ se geschlossenes Ventil 7 für jedes Stellglied 50a-e verwen­ det wird. Außerdem sind zwei "ODER"-Ventile 8 für jedes Ven­ tilpaar notwendig, um die pneumatische Verriegelungssteuerung zu erzeugen. Diese pneumatische gesteuerte Verriegelung des Stands der Technik wird jedoch oft als unpraktisch bezeichnet aufgrund der Anzahl benötigter Komponenten zum Erzeugen der gewünschten Verriegelungsfunktion. Bei einigen Anwendungen können die im Zusammenhang mit der Verriegelungsfunktion auf­ tretenden zusätzlichen Kosten- und Platzanforderungen uner­ schwinglich sein. Außerdem kann die pneumatische Installation aufgrund der benötigten zahlreichen Rohrverbindungen ziemlich beschwerlich werden. Aus diesen Gründen wird eine pneumati­ sche Verriegelungsschaltung selten realisiert, obwohl man aus ihrer Verwendung Nutzen ziehen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein pneumati­ sches Verriegelungssystem bereitzustellen, das sich leicht zusammenbauen läßt und eine minimale Anzahl an Komponenten verwendet. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein pneumati­ sches Verriegelungssystem mit einem Ventilverteiler bereit­ zustellen, der die Ventile miteinander verbindet, um eine Verriegelungsfunktion zu erzeugen.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Fluidkraft-Verriegelungssystem bereitzustellen.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht dar­ in, ein Fluidkraft-Verriegelungssystem mit einem pneumati­ schen Verriegelungskreis bereitzustellen.

Ein noch weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Fluidkraft-Verriegelungssystem mit einem Ventil­ verteiler bereitzustellen, der die Zwischenventil-Verbin­ dungen erzeugt, um einen automatischen Verriegelungsbereich zu erzielen.

Ein noch weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Fluidkraft-Verriegelungsbereich bereitzustellen, der ein erstes Ventil enthält, das zwischen einem ersten und einem zweiten Zustand umschaltbar ist, mit einem mit einer Druckzufuhr verbundenen Eingang. Das erste Ventil enthält au­ ßerdem einen ersten und einen zweiten selektiv betätigbaren Ausgang, wobei der zweite Ausgang mit einem ersten Stellglied im Betrieb verbindbar ist. Der erste Ausgang ist im Betrieb mit dem Eingang eines zweiten Ventils verbunden, das zwischen einem ersten und einem zweiten Zustand umschaltbar ist. Das zweite Ventil hat einen dritten und einen vierten selektiv betätigbaren Ausgang, wobei der vierte Ausgang mit einem zweiten Stellglied im Betrieb verbindbar ist. Der dritte Aus­ gang ist mit dem ersten Ventil im Betrieb verbunden und lie­ fert ein Fluidkraft-Pilotsignal an dieses, um zu ermöglichen, daß sich das erste Ventil 13a von einem ersten Zustand zu ei­ nem zweiten Zustand umschaltet. Auf der Grundlage der Anord­ nung des ersten und des zweiten Ventils unterbricht die Um­ schaltung des Zustands entweder des ersten oder des zweiten Ventils das Pilotsignal, wodurch verhindert wird, daß das nicht betätigte Ventil betätigt wird und seinen Zustand um­ schaltet. Somit kann man nur einem der Stellglieder zu einer gegebenen Zeit Energie zugeführt werden.

In Übereinstimmung mit diesen und anderen Vorteilen liefert die vorliegende Erfindung ein Fluidkraft-Verriegelungssystem mit einem ersten und einem zweiten extern angesteuerten Dop­ pel-Magnetventil. Jedes der Ventile hat eine Vielzahl von An­ schlüssen einschließlich eines Druckanschlusses, eines ersten und eines zweiten Druckausgang-Anschlusses und eines ersten und eines zweiten Pilot- bzw. Steueranschlusses. Das erste und das zweite Ventil haben jeweils einen ersten Zustand, bei dem dem ersten Ausgangsanschluß Druck zugeführt wird, und ei­ nen zweiten Zustand, bei dem dem zweiten Ausgangsanschluß Druck zugeführt wird. Hierbei unterstützt ein Druck an den ersten Pilotanschlüssen, daß das erste und das zweite Ventil in den ersten Zustand umgeschaltet werden, und ein Druck am zweiten Pilotanschluß unterstützt, daß das erste und das zweite Ventil in den zweiten Zustand umgeschaltet werden. Der Druckanschluß des ersten Ventils ist im Betrieb mit einer Druckquelle verbindbar, und der erste Ausgangsanschluß des ersten Ventils ist im Betrieb mit dem Druckanschluß des zwei­ ten Ventils verbunden. Der zweite Ausgangsanschluß des ersten Ventils ist im Betrieb mit einem erste Stellglied verbunden, und der erste Pilotanschluß des ersten Ventils ist im Betrieb mit der Druckquelle verbindbar. Der erste Ausgang des zweiten Ventils ist im Betrieb mit dem zweiten Pilotanschluß des ers­ ten und des zweiten Ventils verbunden, und der zweite Aus­ gangsanschluß des zweiten Ventils ist im Betrieb mit einem zweiten Stellglied verbindbar. Wenn entweder das erste oder das zweite Ventil in den zweiten Zustand umgeschaltet wird, um das entsprechende Stellglied zu aktivieren, wird hierbei der Druck zu den zweiten Pilotanschlüssen sowohl des ersten als auch des zweiten Ventils unterbrochen, wodurch verhindert wird, daß das jeweils andere der beiden durch das erste und das zweite Ventil gebildeten Ventile in den zweiten Zustand umgeschaltet wird.

Die vorliegenden Erfindung stellt außerdem einen Fluidkraft- Stellglied-Verriegelungsverteiler bereit, mit einem Vertei­ lerkörper, der eine erste und eine zweite Ventilstation hat, die jeweils eine Vielzahl von Anschlüssen enthält, um mit den Anschlüssen eines unterhalb der Basis montierbaren Ventils übereinzustimmen. Der Verteilerkörper enthält einen Kanal, der einen Luftquellenanschluß mit ersten Pilotanschlüssen so­ wohl des ersten als auch des zweiten Ventilstation-Anschlus­ ses verbindet. Ein zweiter Kanal verbindet jeden der zweiten Pilotanschlüsse sowohl des ersten als auch des zweiten Ven­ tilstation-Anschlusses, und der zweite Kanal steht mit einem ersten Auslaßanschluß der zweiten Ventilstation in Verbin­ dung. Ein dritter Kanal verbindet den Luftquellenanschluß mit dem Druckeingang-Anschluß der ersten Ventilstation. Ein vier­ ter Kanal verbindet einen zweiten Ausgangsanschluß der ersten Ventilstation mit einem ersten Stellgliedanschluß. Ein fünf­ ter Kanal verbindet einen zweiten Ausgangsanschluß der zwei­ ten Ventilstation mit einem zweiten Stellgliedanschluß. Ein sechster Kanal verbindet einen ersten Ausgangsanschluß der ersten Ventilstation mit einem Druckeingang-Anschluß der zweiten Ventilstation.

Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Ver­ riegeln von Fluidkraftsignalen bereit mit den folgenden Ei­ genschaften:

Bereitstellen eines ersten Ventils, das zwischen einem ersten und einem zweiten Zustand verschiebbar ist und einen Druck­ eingang sowie einen ersten und einen zweiten selektiv betä­ tigbaren Ausgang hat, wobei der erste Ausgang im Betrieb mit einem ersten Stellglied verbindbar ist;

Bereitstellen eines zweiten Ventils, das zwischen einem ers­ ten und einem zweiten Zustand verschiebbar ist und einen ers­ ten Druckeingang sowie einen ersten und einen zweiten selek­ tiv betätigbaren Ausgang hat, wobei der erste Ausgang des zweiten Ventils im Betrieb mit einem zweiten Stellglied ver­ bindbar ist;

Betriebsmäßiges Verbinden des zweiten Ausgangs des ersten Ventils mit dem Druckeingang des zweiten Ventils;

Betriebsmäßiges Verbinden des zweiten Ausgangs des zweiten Ventils mit einem ersten Pilotsignal-Anschluß des ersten und des zweiten Ventils, um zu ermöglichen, daß das erste Ventil sich von dem ersten Zustand zu dem zweiten Zustand umschal­ tet, wobei ein Umschalten vom ersten Zustand zum zweiten Zu­ stand entweder des ersten oder des zweiten Ventils einen Druckfluß von dem zweiten Ausgang des zweiten Ventils unter­ bricht, wodurch verhindert wird, daß das nicht umgeschaltete Ventil betätigt wird und einem entsprechenden Stellglied Druck zuführt.

Eine bevorzugte Form der vorliegenden Erfindung sowie weitere Ausführungsbeispiele, Merkmale und Vorteile der Erfindung er­ geben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ver­ anschaulichender Ausführungsbeispiele, die anhand der beglei­ tenden Zeichnungen zu lesen ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Schaltbild eines Fluidkraft-Verriegelungs­ kreises des Stands der Technik;

Fig. 2A ist ein Schaltbild eines Fluidkraft-Verrriegelungs­ kreises der vorliegenden Erfindung mit einem ersten und einem zweiten Ventil;

Fig. 2B ist ein Schaltbild des Fluidkraft-Verriegelungs­ kreises der vorliegenden Erfindung mit mehreren Ventilen;

Fig. 3 ist eine Perspektivansicht des Fluidkraft-Verrie­ gelungssystems von oben mit dem Ventilverteiler der vorlie­ genden Erfindung;

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht der ersten Schicht des Verteilers entlang der Linie 4-4 von Fig. 3;

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht der ersten Schicht des Verteilers entlang der Linie 5-5 von Fig. 3;

Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht der ersten Schicht des Verteilers entlang der Linie 6-6 von Fig. 3;

Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht der ersten Schicht des Verteilers entlang der Linie 7-7 von Fig. 3;

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht der ersten Schicht des Verteilers entlang der Linie 8-8 von Fig. 3;

Fig. 9 ist eine Draufsicht der zweiten Schicht des Verteilers der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht der zweiten Schicht des Verteilers entlang der Linie 10-10 von Fig. 9.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungs­ beispiele:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fluidkraft- Verriegelungssystem und ein Verfahren zum Verriegeln des Flu­ idkraftsignals, das einen ersten Fluidkraftkreis mit einer Vielzahl von Ventilen enthält, die so angeordnet sind, daß sie eine Fluidkraftverriegelung bilden. Diese Ventile können ver­ wendet werden, um Fluidkraft-Stellglieder bzw. -Aktuatoren zu betätigen, die an Maschinen oder bei Anwendungen der Prozess­ steuerung verwendet werden. Die Stellglieder bzw. Aktuatoren können Linearantriebe oder Drehantriebe oder irgendeine ande­ re Fluidkraft-Komponente enthalten, welche andere Ventile o­ der Kreislaufelemente enthält. Der Verriegelungskreis verhin­ dert, daß mehr als ein Fluidkraftsignal erzeugt und einem entsprechenden Stellglied zugeführt wird selbst dann, wenn mehrere Ventile unbeabsichtigt oder versehentlich elektrisch oder manuell betätigt werden. Die Verriegelungsschaltung der vorliegenden Erfindung wird durch Verwendung einer minimalen Anzahl von Komponenten gewonnen. Das Verriegelungssystem ent­ hält auch einen Ventilverteiler, der gestattet, daß die Viel­ zahl der Ventile rasch und leicht zusammengebaut werden, und enthält die notwendigen Verbindungen zum Durchführen der Ver­ riegelungseigenschaft. Eine leichte Wartung und Zugänglich­ keit zu den Ventilen wird durch Verwendung des Verteilers stark verbessert.

In Fig. 2A enthält der Fluidkraft-Verriegelungskreis in einer grundlegenden Zwei-Ventil-Ausführung ein erstes Ventil 13A, das zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand verfügbar ist und einen mit einer Druckzufuhr P verbundenen Eingang (1) hat. (Die hier verwendeten Anschluß-Bezeichnungen entsprechen den Industrie-Standards, wobei die Bezugsziffern (1) den Arbeitsdruck-Eingang, (2) und (4) die Arbeits- oder Ausgangsanschlüsse, (3) und (5) die Abführ- bzw. Entlüftungs­ anschlüsse und (12) und (14) die Pilot- bzw. Steueranschlüsse bezeichnen.) Das erste Ventil 13a enthält ein Paar selektiv betätigbarer erster Ausgänge (2) und (4), wobei einer der ersten Ausgänge (4) im Betrieb mit einem ersten Stellglied 50a verbindbar ist. Der andere der ersten Ausgänge (2) ist mit dem Eingang (1) eines zweiten Ventils 13b im Betrieb ver­ bunden, das zwischen einem ersten und einem zweiten Zustand verschiebbar ist. Das zweite Ventil hat ein Paar selektiv betreibbarer zweiter Ausgänge (2) und (4), wobei einer der zweiten Ausgänge (4) im Betrieb mit einem zweiten Stellglied 50b verbindbar ist. Der andere der zweiten Ausgänge (2) ist im Betrieb mit einem ersten Ventil 13a verbunden und erzeugt ein pneumatisches Steuersignal daran, um zu ermöglichen, daß sich das erste Ventil 13a von einem ersten Zustand zu einem zweiten Zustand umschaltet. Auf der Grundlage der Anordnung des ersten und des zweiten Ventils führt ein Umschalten des Zustands des ersten oder des zweiten Ventils zu einer Un­ terbrechnung des pneumatischen Steuersignals, wodurch verhin­ dert wird, daß das nicht betätigte Ventil betätigt wird und seinen Zustand umschaltet. Folglich kann nur einem der Stell­ glieder zu einer gegebenen Zeit Energie zugeführt werden.

In Fig. 2B enthält das Fluidkraft-Verriegelungssystem des be­ vorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ei­ nen pneumatischen Kreis 10, der eine Vielzahl extern ange­ steuerter 5/2-Doppel-Magnetventile 13a-b verwendet. Derartige Ventile sind im Stand der Technik bekannt und enthalten ein Paar elektrisch betätigter Magnet-Stellglieder sowie ein Paar pneumatischer Pilotanschlüsse. Bei diesen Ventilarten führt ein elektrisches Signal einer Wicklung Energie zu, wodurch eine Tauchspule oder eine Anker bewegt wird, wodurch wiederum eine innere Öffnung geöffnet wird, was wiederum einem an dem Pilotanschluß (12) oder (14) anliegenden Druck ermöglicht, eine Strömung hervorzurufen und ein Ventilglied anzusteuern, um den Zustand des Ventils umzuschalten. Die Ventile 13a-e können außerdem eine manuelle Vorrangsteuerung enthalten. Die manuelle Vorrangssteuerung ermöglicht, die Tauchspule manuell zu bewegen, indem je nach der speziellen Auslegung entweder ein Knopf gedrückt oder ein Glied gedreht wird, was jeweils zu einem mechanischen Eingriff führt, der die Tauchspule be­ wegt und dadurch das Ventil umschaltet. Folglich muß ein pneumatisches Signal an dem Pilotanschluß vorhanden sein, da­ mit das Ventil seinen Zustand entweder elektronisch durch E­ nergiezufuhr an den Magnetschalter oder manuell durch die Be­ tätigung der manuellen Vorrangsteuerung umschaltet. Die Ven­ tile 13a-e des bevorzugten Ausführungsbeispiels enthalten je­ weils auch einen Druckanschluß (1), einen ersten und zweiten Ausgangsanschluß (2) und (4) sowie einen ersten und zweiten Abführanschluß (3) und (5).

In dem Verriegelungskreis 10 ist eine Druckquelle P im Be­ trieb mit dem Druckeingang (1) des ersten Ventils 13a verbun­ den. Die Druckquelle P ist ebenfalls im Betrieb mit den Pi­ lotanschlüssen (12) jedes der Ventile verbunden. Der Ausgang­ sanschluß (2) aller Ventile 13a-e ist mit dem Druckeingang- Anschluß (1) des nächsten Ventils in dieser Gruppierung ver­ bunden mit Ausnahme des letzten Ventils 13e. Der Ausgang­ sanschluß (2) des letzten Ventils 13e ist im Betrieb mit dem Pilotanschluß jedes der Venile 13a-e verbunden. Der Ausgang­ sanschluß (4) jedes Ventils wird dann mit dem speziellen Stellglied 15a-e verbunden, das durch das Ventil gesteuert wird. Das Stellglied kann ein Prozesssteuerungsventil und ein pneumatisch angetriebenes Linearstellglied oder ein Dreh­ stellglied oder irgendeine fluidgesteuerte Vorrichtung sein.

Im anfänglichen Zustand des Kreises wird keinem Stellglied Luft zugeführt, und Druck wird allen Pilotanschlüssen (12) jedes Ventils zugeführt. Deshalb strömt die Luft von dem Druckeingang-Anschluß (1) zu dem Ausgang (2). Druck wird auch dem Druckzufuhr-Anschluß des ersten Ventils zugeführt, das wiederum Luft durch jedes benachbarte Ventil fördert, und das letzte Ventile 13e führt allen Pilotanschlüssen (14) jedes Ventils Druck zu. Daher ist jedes Ventil 13a-e im Betrieb mit der Druckquelle verbunden. Hier kann nun einem beliebigen Ventil elektrisch oder manuell signalisiert werden, eine Um­ schaltung durchzuführen, so daß dem Ausgangsanschluß (4) Druck zugeführt wird, wodurch ein Stellglied mit Energie be­ aufschlagt wird. Wenn einem Ventil, z. B. 13a, auf diese Weise signalisiert wird, schaltet das Ventil um, und es wird Druck vom Ausgang (2) zum Ausgang (4) übertragen, wodurch ein Stellglied 50a angetrieben wird, jedoch auch der Druck zu al­ len Pilotanschlüssen (14) unterbrochen wird. Somit kann kei­ nes der anderen pneumatischen Ventile in dem Kreis 10 entwe­ der elektrisch oder durch eine manuelle Vorrangssteuerung zu dem Zustand umgeschaltet werden, in dem das entsprechende Stellglied angetrieben wird. Daher sind die anderen Ventile und ihre entsprechenden Stellglieder im wesentlichen ausge­ schlossen bzw. verriegelt.

Das umgeschaltete Ventil 13a kann in seinen Anfangszustand zurückgebracht werden, indem man ein elektrisches Steuerungs­ signal an den Anschluß (12) anlegt, da alle Anschlüsse (12) der Ventile durch eine Konstantdruckquelle P versorgt werden. Sobald das energiebeaufschlagte Ventil in seinen anfänglichen Zustand zurückgebracht ist, wird die Pilotdruckzufuhr an alle Anschlüsse (14) wieder erstellt, wonach jedes beliebige Ven­ til dann umgeschaltet werden kann. Diese Verriegelungseigen­ schaft wird erzielt, wenn irgendwelche der Ventile 13a-e in dem Kreis 10 betätigt werden. In Fig. 2B sind zwar fünf Ven­ tile gezeigt, doch können selbstverständlich eine beliebige Anzahl derartiger Ventile in dem Kreis verwendet werden. Der pneumatische Verriegelungskreis 10 ermöglicht nur die Um­ schaltung eines Ventils der Gruppierung, um eine Strömung zu einem Stellglied zu lenken. Der Kreis 10 verläßt sich nicht auf das Steuern elektrischer Signale. Daher kann selbst bei Ventilen, die manuelle Vorrangssteuerungen haben, nur ein Stellglied zu einer gegebenen Zeit mit Energie beaufschlagt werden. Im Gegensatz zu den Kreisen des Stands der Technik der in Fig. 1 gezeigten Bauart sind die einzigen benötigten Komponenten zum Erzielen der Verriegelungsfunktion die zum Antreiben der Stellglieder verwendeten Ventile selbst. Dies verringert die Aufwendigkeit des Kreises, wodurch der Zusam­ menbau und die Wartung der Auslegung günstiger wird als bei Verriegelungskreisen des Stands der Technik, wie z. B. in Fig. 1 gezeigt.

Der pneumatische Verriegelungskreis 10 der vorliegenden Er­ findung kann unter Verwendung der pneumatischen Ventile zu­ sammengebaut werden, die durch herkömmliche Verbindungs- und Rohrstücke miteinander betriebsmäßig verbunden werden. Die einzelnen Ventile können mit Gewinden versehene Anschlüsse haben, um ein Verbindungsstück aufzunehmen, oder können un­ terhalb der Basis montierbar sein, wobei einige oder alle der Anschlußverbindungen an der Unterbasis ausgeführt sind. Da jedoch die Anzahl der zu verriegelnden Signale zunimmt, nimmt auch die Anzahl der herzustellenden Verbindungen zu. Daher ist die Verwendung von Rohren und Verbindungen arbeitsinten­ siv bei der Herstellung und führt bei der Wartung zu Schwie­ rigkeiten, wenn z. B. ein spezielles Ventil ersetzt werden muß.

Um die den Verriegelungskreis 10 bildenen Komponenten kompakt zu verpacken und den Bedarf für externe Rohrverbindungen zu verringern, kann das erfindungsgemäße Fluidkraft-Verriege­ lungssystem einen Verteiler 20 enthalten, der sämtliche Flu­ idkraft-Zwischenventilverbindungen enthält. Wie in Fig. 3 bis 10 gezeigt, enthält der Verteiler 20 in ihm ausgebildete Durchtritte, die das Fluid zwischen den Ventilen kanalisie­ ren, um anschließend die Verriegelungseigenschaft zu erzie­ len. Der Verteiler 20 kann so gebildet sein, daß er fast jede beliebige Zahl von Ventilen halten kann, indem einfach die Länge des Verteilers abgeändert wird, um die gewünschte An­ zahl an Ventilstationen aufzunehmen. Der Verteiler 20 bringt zwar gewisse Vorteile mit sich, doch erkennt der Fachmann, daß die Verwendung eines Verteilers nicht notwendig ist, um die günstigen Auswirkungen des oben beschriebenen Fluidkraft- Verriegelungskreises zu erzielen.

In Fig. 3 bis 10 enthält der Verteiler 20 vorzugsweise einen Körper mit einer ersten Schicht 22 und einer zweiten Schicht 24, die über die Länge des Verteilers 20 hinweg abdichtend verbunden sind. Die Verwendung mehrerer Schichten erleichtert die Herstellung der verschiedenen inneren Fluidkanäle und Durchgangswege, die in dem Verteiler gebildet werden müssen. Die erste und die zweite Verteilerschicht 22 und 24 können aus metallischem Material wie Aluminium oder aus einem Poly­ mermaterial bestehen, und die Schichten können mittels mecha­ nischer Befestigungen oder durch Klebstoffe miteinander in einer aus dem Stand der Technik der Verteilerherstellung be­ kannten Art und Weise verbunden sein. Bei dem in Fig. 3 ge­ zeigten Ausführungsbeispiel kann die zweite Schicht 24 an der ersten Schicht 22 mittels (nicht gezeigter) Gewinde-Befesti­ gungsvorrichtungen befestigt sein, die sich durch Löcher 32 (Fig. 9) hindurch und in (nicht gezeigte) Gewinde-Aufnahme­ löcher erstrecken, die im Boden der ersten Schicht 22 gebil­ det sind.

Die Ventile 13a-e sind an dem Verteiler 20 lösbar befestigbar und sind vorzugsweise an einer Grundplatte montierbare Venti­ le mit sämtlichen Verbindungsanschlüssen (1, 2, 3, 4, 5, 12, 14) an der Ventilmontierfläche. Jedes Ventil 13a-e ist vor­ zugsweise am oberen Teil der ersten Verteilerschicht 22 mit­ tels Gewinde-Befestigungsvorrichtungen in einer im Stand der Technik bekannten Art und Weise befestigt. Die erste Vertei­ lerschicht 22 kann eine Anzahl von Ventilmontierstationen 34 haben, die eine Reihe Öffnungen 36 entsprechend den Verbin­ dungsanschlüssen (1, 2, 3, 4, 5, 12, 14) enthalten, die man an der oberen Montierfläche des Ventils 13 vorfindet. Eine Elastomerdichtung (nicht gezeigt) einer im Stand der Technik bekannten Bauart kann zwischen jedem Ventil 13 und dem Ver­ teiler 20 positioniert werden, um einen Luftaustritt dazwi­ schen zu verhindern. Die erste Verteilerschicht 22 kann au­ ßerdem an den Verteilerseiten gebildete Ausgangsverbindungen 38 für die Abführanschlüsse (3) und (5) und den Arbeitsan­ schluß (4) für jedes Ventil enthalten. Der Arbeitsanschluß (4) kann durch standardmäßige Verbindungsstücke und Rohrstü­ cke mit dem Stellglied fluidmäßig verbunden werden, das von dem speziellen Ventil 13 gesteuert wird. An der ersten Ver­ teilerschicht 22 befindet sich auch der gemeinsame Hauptdru­ ckanschluß P sowie der gemeinsame Pilotanschluß 12c, durch den die Ventil-Pilotanschlüsse (12) mit Druck beaufschlagt werden.

Die innerhalb des Verteilers 20 vorgefundenen Fluidverbindun­ gen führen dazu, daß die Ventile in einem Kreis geschaltet sind, wie in Fig. 2A und 2B gezeigt. Ein gemeinsamer Dru­ ckanschluß P führt dem Eingangsanschluß (1) der ersten Ven­ tilstation 34a Druckluft zu. Kanäle verbinden dann den Aus­ gangsanschluß 2 der Ventile mit dem Eingangsanschluß (1) des nächsten Ventils in der Gruppierung. Bei dem letzten Ventil ist der Ausgangsanschluß 2 mit jedem der Pilotanschlüsse (14) der Ventile verbunden. Die zweiten Ausgangsanschlüsse der Ventile (4) sind mit den entsprechenden Stellgliedern durch Anschlüsse (4) verbunden, die sich an der Seite des Vertei­ lers 20 befinden. Abführanschlüsse (3) und (5) sind ebenfalls an den Seiten des Verteilers 20 angeordnet.

Die inneren Verbindungen werden durch eine Reihe innerer Ka­ näle erzielt, die in den Schichten des Verteilers erzeugt sind. An der ersten Ventilmontierstation 34a an dem Verteiler 20 ist der Druckeingangsanschluß (1) mit einem externen ge­ meinsamen Anschluß T (Fig. 3) fluidmäßig verbunden, der mit einer Druckversorgung verbunden sein kann. Der gemeinsame Druckanschluß P führt den Arbeitsdruck sämtlichen Ventilen 13 in der Gruppierung zu. An allen verbleibenden Ventilmontier­ stationen ist der Anschluß (1) mit einem Druckzufuhrweg 25 verbunden, der im wesentlichen geradlinig vertikal durch die erste Verteilerschicht 22 hindurch gebildet ist, wie in Fig. 7 gezeigt. Alle Verbindungen 27 des Anschlusses 2 in jedem Ventil sind ebenfalls im wesentlichen geradlinig vertikal durch eine erste Verteilerschicht 22 gebildet, wie in Fig. 6 gezeigt. An der letzten Ventilstation ist die Verbindung (12) geradlinig durch die erste Verteilerschicht hindurch ausge­ bildet, wie in Fig. 8 gezeigt. Die erste Verteilerschicht 22 enthält auch einen ersten sich in der Längsrichtung erstre­ ckenden Durchtritt 26, der alle Verbindungen (12) jedes Ven­ tils verbindet, und einen zweiten sich in der Längsrichtung erstreckenden Durchtritt 26, der alle Verbindungen (14) jedes Ventils verbindet. Dem ersten Durchtritt 26 wird über eine externe Zufuhr durch einen Anschluß am Ende des Verteilers 20 Druck zugeführt, während der zweite Durchtritt 28 an seinen Enden geschlossen ist und von dem Anschluß 2 des letzten Ven­ tils in der Gruppierung mit Druck versorgt wird.

Wie man speziell in Fig. 9 bis 10 sieht, hat die zweite Ver­ teilerschicht 24 gefräßte Kanäle 30, welche den Ausgang­ sanschluß 2 mit dem Eingangsanschluß (1) von einer Ventilsta­ tion zur nächsten verbindet. Ausgenommen hiervon ist die letzte Ventilstation, bei der der Kanal 30a den Ausgang­ sanschluß 2 des letzten Ventils mit der Pilotzufuhr (14) ver­ bindet. Die Verbindungskanäle 30 und 30a haben eine um sie herum gefräßte Rille 35, zur Aufnahme eines O-Rings 33, um einen Luftaustritt zwischen den beiden Verteilerschichten zu verhindern. Wenn die erste und die zweite Verteilerschicht 22 und 24 miteinander verbunden werden, sind somit die geeigne­ ten Durchgangswege vorhanden um den Verriegelungskreis 10 der vorliegenden Erfindung zu verwirklichen. Der Verteiler 20 in Kombination mit den Ventilen erzeugt ein schönes und saube­ res, kompaktes System, das sich leicht zusammenbauen und war­ ten läßt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die spezielle Weg­ leitung der Kanäle zu dem Verteiler 20 hindurch verändert werden und dabei dennoch die Kreislaufverbindungen zwischen den Ventilen erzielen, die zum Erzielen der Verriegelungs­ funktion benötigt werden. So könnten z. B. einige der Zwi­ schenventilverbindungen durch Verwendung eines Verteilers er­ zielt werden, während aridere Verbindungen über Rohre oder an­ dere Fluidverbindungsvorrichtungen verlaufen würden, um die pneumatische Verriegelungsfunktion zu erzeugen.

Die veranschaulichenden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurden hier anhand der begleitenden Zeichnung be­ schrieben, doch sollte klar sein, daß die Erfindung durch diese genauen Ausführungsbeispiele nicht eingeschränkt ist und verschiedene andere Änderungen und Abwandlungen durch ei­ nen Fachmann durchgeführt werden können, ohne daß man den Be­ reich der Erfindung verläßt.

Claims (27)

1. Fluidkraft-Verriegelungskreis, welcher aufweist:
ein erstes Ventil, das zwischen einem ersten und einem zwei­ ten Zustand umschaltbar ist und einen Eingang sowie einen ersten und einen zweiten selektiv betreibbaren Ausgang hat, wobei der zweite Ausgang mit einem ersten Stellglied be­ triebsmäßig verbindbar ist und der erste Ausgang mit einem zweiten Ventil betriebsmäßig verbunden ist, das zwischen ei­ nem ersten und einem zweiten Zustand umschaltbar ist;
wobei das zweite Ventil einen dritten und einen vierten se­ lektiv betreibbaren Ausgang hat, wobei der vierte Ausgang mit einem zweiten Stellglied betriebsmäßig verbindbar ist, wobei der dritte Ausgang mit dem ersten Ventil betriebsmäßig ver­ bunden ist und ein Fluidkraft-Pilotsignal daran erzeugt, um zu ermöglichen, daß sich das erste Ventil von einem ersten Zustand zu einem zweiten Zustand umschaltet; und
wobei ein Umschalten des Zustands des ersten oder des zweiten Ventils das Pilotsignal unterbricht, wodurch verhindert wird, daß das nicht betätigte Ventil betätigt wird und seinen Zu­ stand umschaltet.

2. Fluidkraftkreis nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Ventil 5/2-Wege-Ventile sind.

3. Fluidkraftkreis nach Anspruch 2, wobei das erste und das zweite Ventil extern angesteuerte Doppel-Magnetventile sind.

4. Fluidkraftkreis nach Anspruch 1, wobei der erste Ausgang des ersten Ventils mit dem Eingang des zweiten Ventils be­ triebsmäßig verbunden ist.

5. Fluidkraftkreis nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Ventil jeweils einen ersten Pilotanschluß haben, der zur Aufnahme eines Fluidkraftsignals ausgelegt ist, um das erste und das zweite Ventil in einen ersten Zustand umzu­ schalten, wobei die ersten Pilotanschlüsse mit einer Kon­ stantdruckquelle betriebsmäßig verbindbar sind.

6. Fluidkraftkreis nach Anspruch 5, wobei das erste und das zweite Ventil jeweils einen zweiten Pilotanschluß enthalten, der dazu ausgelegt ist, um das erste und das zweite Ventil in einen zweiten Zustand umzuschalten, wobei der dritte Ausgang des zweiten Ventils mit dem zweiten Pilotanschluß des ersten Ventils betriebsmäßig verbunden ist.

7. Fluidkraftkreis nach Anspruch 6, wobei der zweite Pilo­ tanschluß des zweiten Ventils mit dem zweiten Pilotanschluß des ersten Ventils betriebsmäßig verbunden ist.

8. Fluidkraftkreis nach Anspruch 1, wobei er außerdem ein drittes Ventil enthält, das mit dem ersten und dem zweiten Ventil betriebsmäßig verbunden ist.

9. Fluidkraftkreis nach Anspruch 8, wobei das dritte Ventil einen Eingangsanschluß und ein Paar Ausgangsanschlüsse ent­ hält, wobei der Eingangsanschluß mit dem zweiten Ausgang des ersten Ventils betriebsmäßig verbunden ist und einer der Aus­ gangsanschlüsse des dritten Ventils mit dem Eingang des zwei­ ten Ventils betriebsmäßig verbunden ist.

10. Fluidkraft-Verriegelungskreis, welcher aufweist:
ein erstes Ventil, das zwischen einem ersten und einem zwei­ ten Zustand umschaltbar ist und einen ersten Eingang sowie einen ersten und einen zweiten selektiv betätigbaren ersten Ausgang hat, wobei der zweite Ausgang mit einem ersten Stell­ glied betriebsmäßig verbindbar ist, wobei der zweite Ausgang mit einem zweiten Eingang eines zweiten Ventils betriebsmäßig verbindbar ist, das zwischen einem ersten und einem zweiten Zustand umschaltbar ist, wobei der erste Ausgang mit dem ers­ ten Eingang in Fluidverbindung steht, wenn sich das erste Ventil in dem ersten Zustand befindet, und wobei der zweite Ausgang mit dem ersten Eingang in Fluidverbindung steht, wenn das erste Ventil in dem zweiten Zustand ist;
wobei das zweite Ventil einen dritten und einen vierten se­ lektiv betätigbaren Ausgang hat, wobei der vierte Ausgang mit einem zweiten Stellglied betriebsmäßig verbindbar ist, wobei der dritte Ausgang mit dem ersten Ventil betriebsmäßig ver­ bunden ist und ein Pilotsignal daran erzeugt, um zu ermögli­ chen, daß das erste Ventil von dem zweiten Zustand zu dem ersten Zustand umschaltet, wobei der dritte Ausgang mit dem zweiten Eingang in Fluidverbindung steht, wenn das zweite Ventil in dem ersten Zustand ist, und wobei der vierte Aus­ gang mit dem zweiten Eingang in Fluidverbindung steht, wenn das zweite Ventil in dem zweiten Zustand ist; und
wobei ein Umschalten aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand entweder des ersten oder des zweiten Ventils das Pi­ lotsignal unterbricht, wodurch verhindert wird, dass das nicht umgeschaltete Ventil betätigt wird und seinen Zustand umschaltet.

11. Pneumatischer Verriegelungskreis nach Anspruch 10, wobei das erste und das zweite Ventil extern angesteuerte Doppel- Magnetventile sind.

12. Fluidkraft-Verriegelungssystem, welches aufweist:
ein erstes Ventil, das zwischen einem ersten und einem zwei­ ten Zustand umschaltbar ist und einen Eingang sowie einen ersten und einen zweiten selektiv betreibbaren Ausgang hat, wobei der zweite Ausgang mit einem ersten Stellglied be­ triebsmäßig verbindbar ist, wobei der erste Ausgang mit einem zweiten Ventil betriebsmäßig verbunden ist, das zwischen ei­ nem ersten und einem zweiten Zustand umschaltbar ist;
wobei das zweite Ventil einen dritten und einen vierten se­ lektiv betreibbaren Ausgang hat, wobei der vierte Ausgang mit einem zweiten Stellglied betriebsmäßig verbindbar ist, wobei der dritte Ausgang mit dem ersten Ventil betriebsmäßig ver­ bunden ist und ein Fluidkraft-Pilotsignal daran erzeugt, um zu ermöglichen, daß das erste Ventil von einem ersten Zustand zu einem zweiten Zustand umgeschaltet wird; und
wobei das Umschalten des Zustands entweder des ersten oder des zweiten Ventils das Pilotsignal unterbricht, wodurch ver­ hindert wird, daß das nicht betätigte Ventil betätigt wird und seinen Zustand umschaltet; und
einen Verteiler, der zum Halten und betriebsmäßigen Verbinden des ersten Ventils mit dem zweiten Ventil ausgelegt ist.

13. Fluidkraft-Verriegelungssystem nach Anspruch 12, wobei der Verteiler Mittel enthält zum Verbinden des ersten Ventils mit dem zweiten Ventil, um zu verhindern, daß das nicht betä­ tigte Ventil betätigt wird und seinen Zustand umschaltet.

14. Fluidkraft-Verriegelungssystem nach Anspruch 13, wobei der Verteiler eine Vielzahl interner Durchtrittswege enthält, um die Verbindungen zwischen dem ersten und dem zweiten Ven­ til zu erzeugen.

15. Fluidkraft-Verriegelungssystem nach Anspruch 13, wobei der Verteiler eine erste und eine zweite Schicht enthält.

16. Fluidkraft-Verriegelungssystem nach Anspruch 13, wobei das erste und das zweite Ventil extern angesteuerte Doppel- Magnetventile sind.

17. Fluidkraft-Verriegelungsverteiler, welcher aufweist:
einen Ventilkörper mit mindestens einer ersten und einer zweiten Ventilstation, die jeweils eine Vielzahl von An­ schlüssen enthalten, die den Anschlüssen eines auf einer Grundplatte montierbaren Ventils entsprechen, wobei der Ven­ tilkörper einen ersten Kanal enthält, der einen Luftquelle­ nanschluß mit ersten Pilotanschlüssen jedes Anschlusses der ersten und der zweiten Ventilstation verbindet;
einen zweiten Kanal, der jeden der zweiten Pilotanschlüsse jedes Anschlusses der ersten und der zweiten Ventilstation verbindet, wobei der zweite Kanal mit einem ersten Ausgang­ sanschluß einer zweiten Ventilstation in Verbindung steht;
einen dritten Kanal, der den Luftquellenanschluß mit dem Dru­ ckeingangsanschluß der ersten Ventilstation verbindet; einen vierten Kanal, der einen zweiten Ausgangsanschluß der ersten Ventilstation mit einem ersten Stellgliedanschluß ver­ bindet;
einen fünften Kanal, der einen zweiten Ausgangsanschluß der zweiten Ventilstation mit einem zweiten Stellgliedanschuß verbindet; und
einen sechsten Kanal, der einen ersten Druckausgangsanschluß der ersten Ventilstation mit einem Druckeingangsanschluß der zweiten Ventilstation verbindet.

18. Verteiler nach Anspruch 17, wobei der Verteilerkörper ei­ ne erste Schicht und eine zweite Schicht enthält.

19. Verteiler nach Anspruch 18, wobei die erste Schicht die ersten und die zweiten Kanäle enthält.

20. Verteiler nach Anspruch 19, wobei die erste Schicht den dritten, den vierten und den fünften Kanal enthält.

21. Verteiler nach Anspruch 18, wobei die zweite Schicht den sechsten Kanal enthält.

22. Fluidkraft-Verriegelungsverteiler nach Anspruch 18, wobei die zweite Schicht außerdem einen siebten Kanal enthält, der die Verbindung zwischen dem zweiten Kanal und dem ersten Aus­ gangsanschluß der zweiten Ventilstation erzeugt.

23. Fluidkraft-Verriegelungsverteiler nach Anspruch 17, wobei das Verteilergehäuse aus einem metallischen Material besteht.

24. Verfahren zum Verriegeln bzw. Blockieren von Fluidkraft­ signalen, welches die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen eines ersten Ventils, das zwischen einem ersten und einem zweiten Zustand umschaltbar ist und einen Druckein­ gang sowie einen ersten und einen zweiten selektiv betreibba­ ren Ausgang hat, wobei der erste Ausgang mit einem ersten Stellglied betriebsmäßig verbindbar ist;
Bereitstellen eines zweiten Ventils, das zwischen einem ers­ ten und einem zweiten Zustand umschaltbar ist und einen Druckeingang sowie einen ersten und einen zweiten selektiv betreibbaren Ausgang hat, wobei der erste Ausgang des zweiten Ventils mit einem zweiten Stellglied betriebsmäßig verbindbar ist;
betriebsmäßiges Verbinden des zweiten Ausgangs des ersten Ventils mit dem Druckeingang des zweiten Ventils;
betriebsmäßiges Verbinden des zweiten Ausgangs des zweiten Ventils mit einem ersten Pilotsignalanschluß des ersten und des zweiten Ventils, um zu ermöglichen, daß das erste Ventil aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand umgeschaltet wird, wobei das Umschalten aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand entweder des ersten oder des zweiten Ventils einen Druckstrom von dem zweiten Ausgang des zweiten Ventils unterbricht, wodurch verhindert wird, daß das nicht umge­ schaltete Ventil betätigt wird und einem entsprechenden Stellglied Druck zuführt.

25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei das erste und das zwei­ te Ventil 5/2-Wege-Doppel-Magnetventile enthält, die einen Pilotanschluß (12) und einen Pilotanschluß (14) haben, wobei das Verfahren den weiteren Schritt des Verbindens der erwähn­ ten Anschlüsse (12) des ersten und des zweiten Ventils mit einer Konstantdruckversorgung aufweist.

26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei es außerdem den Schritt des betriebsmäßigen Verbindens des Anschlusses (14) des ers­ ten und des zweiten Ventils mit dem zweiten Ausgang des zwei­ ten Ventils aufweist.

27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei es den Schritt des Be­ reitstellens eines Verteilers sowie des Befestigens des ers­ ten und des zweiten Ventils an dem Verteiler aufweist.