DE102005008763A1 - Hydraulisch verstellbares Druckventil in Sitzbauweise - Google Patents

Hydraulisch verstellbares Druckventil in Sitzbauweise Download PDF

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Abstract

Offenbart sind eine Druckventilanordnung und ein mit einer derartigen Druckventilanordnung ausgeführtes Spannmodul einer Werkzeugmaschine, wobei der Spanndruck mittels eines Druckmindervnetils einstellbar ist. Ein Regelkolben des Druckminderventils wird in Öffnungsrichtung von der Kraft einer Regelfeder beaufschlagt, deren Vorspannung hydraulisch veränderbar ist, um unterschiedliche Spanndrücke einzustellen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckventilanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein mit einer derartigen Druckventilanordnung ausgeführtes Spannmodul.
  • Bei Ventilen für die Spannhydraulik, bei der Werkzeuge oder Werkstücke gespannt werden sollen, ist es wichtig, dass sie leckagefrei arbeiten, so dass der Spanndruck ohne Verluste über längere Zeit gehalten werden kann.
  • Im Stand der Technik sind verschiedene Druckventile bekannt, die in elektrohydraulischen Spannmodulen eingesetzt werden. Beispielsweise zeigt die EP 0 955 471 B1 ein elektrohydraulisches Spannmodul, das ein Druckminderventil in Sitzbauweise aufweist. Der an einem Steuerausgang des Druckminderventils eingestellte Spanndruck des Ventils wird über eine Regelfeder eingestellt, deren Vorspannung mittels einer Verstellschraube manuell veränderbar ist.
  • Falls der einzustellende Spanndruck schnell variierbar sein soll, wie es beispielsweise bei einer mit unterschiedlichen Spanndrücken arbeitenden Spannhydraulik der Fall ist, kann die über die Regelfeder aufgebrachte Kraft nach der Lehre der genannten Druckschrift stattdessen durch einen Proportionalmagneten aufgebracht werden. Durch verschiedene Stromstärken können dann unterschiedliche Spanndrücke sehr schnell eingestellt werden.
  • Wird ein Proportionalmagnet wie im Stand der Technik beschrieben verwendet, um den Druck stufenlos regulieren zu können, muß die entsprechende Magnetspule ständig unter Strom gesetzt werden, um die benötigte Magnetkraft aufzubringen. Somit wird zur Einstellung des Drucks ständig elektrische Leistung benötigt. Zudem ist bei den typischerweise hohen aufzuwendenden Spannkräften ein großer und teurer Elektromagnet nötig.
  • Insbesondere für eine Spannhydraulik, bei der der hydraulische Druck lange gehalten werden soll, ist es wünschenswert, einen aufgebauten Druck ohne Verluste und mit geringem Energieverbrauch zu halten. Dazu sollte der Druck leckagefrei gehalten werden. Mit den in der EP 0 955 471 B1 beschriebenen Spannmodulen ist diese Aufgabe nicht ohne Weiteres zu erfüllen. Entweder ist es möglich, mit einem konstanten Druck zu spannen oder diesen Spanndruck umständlich zu verändern, indem die Vorspannung der Feder über die Verstellschraube verändert wird, oder der Druck kann über einen Elektromagneten verstellt werden; der Elektromagnet muß in diesem Fall jedoch große Kräfte aufbringen und dementsprechend groß ausgelegt sein. Zudem braucht dieser Magnet während des Spannens dauernd Strom.
  • Es kann, beispielsweise bei spanender Bearbeitung, von Vorteil sein, den Spanndruck während der Bearbeitung ändern zu können. Beispielsweise kann bei einer Fräsbearbeitung eines eingespannten Werkstücks zunächst bei hohem Spanndruck geschruppt werden, während eine Schlicht- oder Feinbearbeitung bei geringem Spanndruck erfolgt, um das eingespannte Werkstück möglichst wenig zu verformen. Zudem wird bei geringem Spanndruck in der Regel auch der Energieverbrauch zum Aufbauen des Spanndrucks geringer sein. Schließlich kann der Wechsel zwischen verschiedenen zu bearbeitenden. Werkstücken oder Werkzeugen schneller durchgeführt werden, wenn die Einstellung des Spanndrucks vereinfacht wird.
    •
  • Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Druckventilanordnung zu schaffen, bei der mit geringem vorrichtungstechnischem Aufwand eine Verstellung eines Drucks möglich ist. Außerdem soll ein hydraulisches Spannmodul mit einer Druckventilanordnung geschaffen werden, dessen Spannkraft einfach veränderbar ist. Dabei wird Wert darauf gelegt, die Spannkraft leckagefrei zu halten.
  • Die gestellte Aufgabe wird durch eine Druckventilanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Spannmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist die Druckventilanordnung mit einem Druckventil, das ein Druckminderventil oder ein Druckbegrenzungsventil ist, ausgeführt, dessen Regelkolben über eine Regelfeder in Öffnungsstellung vorgespannt ist. Die Regelfeder ist an einem hydraulisch verstellbaren verstellkolben abgestützt, der mit einem Steuerdruck beaufschlagbar ist, um die vorspannung der Regelfeder zu verändern und somit den am Ausgang (Druckminderventil) oder am Eingang (Druckbegrenzungsventil) des Druckventils eingestellten Druck (Spanndruck) entsprechend zu variieren. Dieser auf den Verstellkolben wirkende Steuerdruck wird mittels eines vorzugsweise elektrohydraulisch angesteuerten Pilotdruckbegrenzungsventil eingestellt. Die erfindungsgemäße Druckventilanordnung hat des Weiteren ein Sperrventil, über das der Druckraum weitestgehend leckagefrei absperrbar ist, so dass der Druck am Steuerausgang des Druckminderventils auch über lange Zeit gehalten werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Konstruktion mit der hydraulisch verstellbaren Regelfeder, dem Pilotdruckbegrenzungsventil und dem Sperrventil ermöglicht es, den Druck mit minima lem vorrichtungstechnischen Aufwand mit hoher Dynamik an unterschiedliche Betriebsbedingungen anzupassen. So kann bei Verwendung der erfindungsgemäßen Druckventilanordnung bei einem Spannmodul einer Werkzeugmaschine der Spanndruck sehr schnell bei unterschiedlichen Bearbeitungsschritten, beispielsweise beim Schruppen oder Feinbearbeiten über die Maschinensteuerung verändert werden.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird eine Dämpfungsdüse in einer den Steuerdruck führenden Steuerleitung vorgesehen.
  • Der Eingangsdruck des Pilotdruckbegrenzungsventils zur Einstellung des den Verstellkolben beaufschlagenden Steuerdrucks kann (in Druckaufbaurichtung gesehen) stromaufwärts oder stromabwärts des Sperrventils abgegriffen werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann, wenn das Druckventil ein Druckminderventil ist, das Steueröl zum Druckbeaufschlagen des Steuerraums stromabwärts, d.h. am Steuerausgang des Druckminderventils oder stromaufwärts, d.h., am Eingangsanschluss des Druckminderventils abgegriffen werden. Bei Abgreifen des Steueröls stromabwärts des Druckminderventils muss die wirksame Fläche des Verstellkolbens größer als die wirksame Fläche des Regelkolbens des Druckminderventils sein, um dieses verstellen zu können.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Pilotdruckbegrenzungsventil mit fallender Kennlinie ausgewählt ist, so dass bei Erreichen des gewünschten Steuerdrucks (Spanndrucks) das Pilotdruckbegrenzungsventil stromlos geschaltet werden kann. Dann wird sein Schließglied ohne Energieaufwand mit maximaler kraft auf seinen Sitz gedrückt. Leckage ist sicher vermieden.
  • Die leckölfreie Absperrung wird verbessert, wenn stromaufwärts des Druckminderventils ein entsperrbares Rückschlagventil vorgesehen ist.
  • Die Druckventilanordnung ist besonders kompakt aufgebaut, wenn das Pilotdruckbegrenzungsventil und das Sitzventil an einem Gehäuse oder einem Deckel eines Gehäuses des Druckventils angeordnet ist.
  • Wie bereits erwähnt, wird die erfindungsgemäße Druckventilanordnung in ihrer Ausführung mit einem Druckminderventil vorzugsweise bei einem Spannmodul eingesetzt.
  • Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
  • Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1, 2 und 3 Schaltbilder von Druckventilanordnungen, die bei einem Spannmodul einer Werkzeugmaschine einsetzbar sind;
  • 4 ein Blockschaltbild eines Spannmoduls mit einer erfindungsgemäßen Druckventilanordnung in einer bevorzugten Ausführungsform,
  • 5 eine Variante des Schaltbilds nach 4;
  • 6 eine teilweise geschnittene Ansicht einer konstruktiven Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckventilanordnung und
  • 7 eine teilweise geschnittene Ansicht einer anderen konstruktiven Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckventilanordnung.
    •
  • Das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Druckventilanordnung sei zunächst anhand der 1 bis 3 erläutert. Diese Figuren zeigen Schaltbilder von Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Druckventilanordnung DV, wie sie bei Spannmodulen einer Werkzeugmaschine zum Spannen von Werkstücken oder Werkzeugen verwendet werden.
  • Die Druckventilanordnung DV gemäß 1 hat ein Druckminderventil 1, an dessen Steuerausgang A ein Spanndruck einregelbar ist, der – wie später anhand 4 erläutert – über eine Arbeitsleitung 4 einen nicht dargestellten Spannkolben eines Spannmoduls beaufschlagt. Das Druckminderventil 1 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel als 2-Wegeventil ausgeführt, an dessen Eingangsanschluss P eine mit einer Druckmittelquelle P, beispielsweise einer Pumpe, verbundene Druckleitung 2 angeschlossen ist. Ein Regelkolben des Druckminderventils 1 ist in Öffnungsrichtung von einer Regelfeder 36 vorgespannt, während in Schließrichtung auf den Regelkolben der Druck am Steuerausgang des Druckminderventils 1 wirkt, der über eine Ansteuerleitung 5 abgegriffen wird. In Abhängigkeit von der Kraft der Regelfeder 36 wird am Steuerausgang A ein unterschiedlich hoher Spanndruck eingeregelt.
  • Erfindungsgemäß kann die vorspannung der Regelfeder 36 über einen Verstellkolben 34 verändert werden, um entsprechend den Spanndruck zu variieren. Die Regelfeder 36 ist mittelbar oder unmittelbar an dem einen Druckraum 32 des Druckminderventils 1 begrenzenden Verstellkolben 34 abgestützt, so dass durch dessen Axialverschiebung die Federvorspannung geändert wird. Der Druckraum 32 ist über eine Steuerleitung 6 mit einem stromabwärts des Druckminderventils 1 gelegenen Abschnitt der Arbeitsleitung 4 verbunden. In der Steuerleitung 6 sind eine Düse 8 und ein Sperrventil angeordnet, das als 2/2-Wege-Sitzventil 10 ausgeführt ist. Dieses ist durch eine Feder in seine Absperrposition vorgespannt und lässt sich mittels eines Schaltmagneten in seine Durchgangsstellung bringen. Dabei ist die Druckangriffsfläche am Verstellkolben 34 größer als die Fläche, an der der Druck in der Ansteuerleitung 5 gegen die Regelfeder 36 wirkt. Entsprechend ergibt sich bei einem bestimmten Druck im Druckraum 32 ein höherer Druck in der Leitung 4.
  • Der Druck im Leitungsabschnitt der Steuerleitung 6 zwischen dem Druckraum 32 und dem Sperrventil 10 wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 über ein Pilotdruckbegrenzungsventil eingestellt, das als elektrohydraulisches Druckbegrenzungsventil 12 mit fallender Kennlinie und in Sitzbauweise ausgeführt ist und in einem von einer Abzweigung 16 abzweigenden, zum Tank führenden Leitungsabschnitt 17 angeordnet ist. Durch Ansteuerung des Druckbegrenzungsventils 12 kann der Druck im Druckraum 32 und somit die vorspannung der Feder 36 des Druckminderventils 1 sehr schnell verändert werden, so dass entsprechend der Spanndruck erhöht oder erniedrigt wird.
  • Zum Einstellen des Spanndrucks wird der Schaltmagnet des Sperrventils 10 bestromt. Am Ausgang des Druckminderventils 1 wird über die Steuerleitung 6, die Düse 8 und das geöffnete Sperrventil 10 ein Steuerdruck abgegriffen, der im Druckraum 32 anliegt und den Verstellkolben 34 in Schließrichtung beaufschlagt. Dieser Druck wird durch geeignete Ansteuerung des Druckbegrenzungsventils 12 begrenzt, um den gewünschten Spanndruck einzustellen. So wird beispielsweise bei einer sehr intensiven Zerspanung, beispielsweise beim Schruppen, ein vergleichsweise hoher Spanndruck eingestellt, während bei der Feinbearbeitung lediglich ein niedriger Spanndruck erforderlich ist, der wesentlich schneller aufgebaut werden kann, so dass die Span-zu-Spanzeiten gegenüber den herkömmlichen Lösungen mit unveränderlichen Spanndrücken verringert werden können. Für eine Erniedrigung des Spanndrucks von einem höheren Spanndruck aus ist kein Öffnen des Sperrventils 10 notwendig.
  • Nach Einstellen des vorbestimmen Spanndrucks wird der Schaltmagnet des Sperrventils 10 stromlos geschaltet, so dass dieses in seine federvorgespannte Schließpostion umschaltet. Der Magnet des Druckbegrenzungsventils 12 wird vorteilhafterweise stromlos geschaltet, so dass das Schließglied sehr fest auf seinen Sitz gedrückt wird. Der Spanndruck am Spannmodul kann dann aufgrund der leckagefreien Absperrung über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden.
  • Die Düse 8 dient dazu, bei geöffnetem Sperrventil 10 und geöffnetem Druckbegrenzungsventil 12 die Drücke in den Leitungen 4 und 6 voneinander zu entkoppeln und eventuelle Druckstöße zu dämpfen.
  • 2 zeigt eine Variante des in 1 gezeigten Rufbaus, bei der das Druckbegrenzungsventil 12 den Steueröldruck vor dem Absperrventil 10 begrenzt, d.h. die Abzweigung 16 ist stromaufwärts des Sperrventils 10 angeordnet. Demnach ist bei dieser Variante der Druck vor dem Sitzventil 10 begrenzt, während beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 der Druck des Druckraums 32 direkt begrenzt ist. Bei der Variante nach 2 wird der Druck am Verstellkolben 34 bei geschlossenem Sitzventil 10 unabhängig von der Einstellung des Druckbegrenzungsventils 12 gehalten.
  • Bei der Ausführung nach 1 muss das Druckbegrenzungsventil 12 nur gegen den relativ niedrigen im Druckraum 32 herrschenden Druck geschlossen gehalten werden. Demgegenüber muss das Druckbegrenzungsventil 12 bei der Ausführung nach 2 so ausgebildet sein, dass es gegen den in der Arbeitsleitung 4 herrschenden hohen Druck geschlossen bleibt, damit nach dem Einstellen des gewünschten Drucks in der Arbeitsleitung 4 Leckagefreiheit besteht. Nach dem Einstellen des Drucks im Druckraum 32 muss es auf einen Druck eingestellt werden, der höher ist als der Druck in der Arbeitsleitung 4. Als Druckbegrenzungsventil mit fallender Kennlinie wird es vorteilhafterweise stromlos geschaltet.
  • 3 zeigt eine weitere Variante, bei der die Verzweigung 16 baulich direkt durch das als 3/2-Wegeventil ausgeführte Sitzventil 10 realisiert ist. Die Ansteuerung ist gleich wie bei 1. Allerdings wird das Sitzventil 10 nach diesem Ausführungsbeispiel im Gegensatz zum Sitzventil 10 nach 1 bei Bestromung geschlossen gehalten. Auch hier wird das Druckbegrenzungsventil 12 nach der Druckeinstellung vorzugsweise stromlos geschaltet.
  • Während es bei den vorstehend beschriebenen Ausführungen erforderlich ist, dass die Fläche des Verstellkolbens 34 größer ist als die wirksame Fläche, an der der Spanndruck gegen die Regelfeder 36 wirkt, ist dies nicht unbedingt erforderlich, wenn das Steueröl zur Beaufschlagung des Druckraums 32 über die Steuerleitung 6 vor dem Druckminderventil 1 abgenommen wird, da dann dieser Druck größer ist als der am Steuerausgang des Druckminderventils 1 abgegriffene in Schließrichtung wirkende Spanndruck.
  • Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist das Druckbegrenzungsventil 12 mit fallender Kennlinie ausgeführt, wobei der begrenzte Druck mit zunehmender Bestromung des Proportionalmagneten abfällt. Alternativ kann auch ein Druckbegrenzungsventil 12 mit steigender Kennlinie verwendet werden, bei dem der begrenzte Druck bei stromlos geschaltetem Proportionalmagnet minimal ist und mit Bestromung ansteigt. Die Verwendung eines Druckbegrenzungsventils hat allerdings den Vorteil, dass bei einem Ausfall der Elektrik der Spanndruck nicht abfällt. Man hat also ein gutes Fail-Safe-Verhalten.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen von Spannmodulen anhand der 4 und 5 näher erläutert. Hierbei werden für vergleichbare oder identische Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in den 1 bis 3 verwendet.
  • 4 zeigt ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines Spannmoduls einer Werkzeugmaschine mit einer Druckventilanordnung DV, die im Aufbau derjenigen aus 1 entspricht. Die Druckventilanordnung DV ist in 4 gestrichelt angedeutet. Über diese kann ein Spannzylinder 18 des Spannmoduls mit Druckmittel beaufschlagt werden, um ein Werkzeug oder ein Werkstück zu spannen. Dieser Spannzylinder 18 ist als doppeltwirkender Hydraulikzylinder ausgeführt. Ein Ringraum 22 des Spannzylinders 18 kann über eine Arbeitsleitung 24 mit einem Tank T oder mit einer Druckmittelquelle, beispielsweise einem Hydrospeicher oder der Hydropumpe der Werkzeugmaschine verbunden werden. Die Hydropumpe ist über eine Pumpenleitung 26 an einen Druckanschluss P eines 4/2-Wegeventils angeschlossen, das über eine Feder in seine Grundposition b vorgespannt ist. Ein Tankanschluss T des Wegeventils 26 ist über eine Tankleitung mit dem Tank T verbunden. Die vorgenannte weitere Arbeitsleitung 24 ist an einen Ar beitsanschluss B angeschlossen, während ein Arbeitsanschluss A des Wegeventils 26 mit der Druckleitung 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel in 2 verbunden ist. In der federvorgespannten Grundposition b des Wegeventils 26 sind die Tankleitung 28 mit der Arbeitsleitung 24 und die Pumpenleitung 26 mit der Druckleitung 2 verbunden. Durch Bestromen des Schaltmagneten des Wegeventils 26 (Position a) wird der Zylinderraum 20 mit dem Tank und der Ringraum 22 mit der Pumpe verbunden – der Spanndruck wird abgebaut. In dieser Druckleitung ist ein entsperrbares Rückschlagventil 30 vorgesehen, das eine Druckmittelströmung zum Spannzylinder 18 zulässt und in Gegenrichtung absperrt. Dieses entsperrbare Rückschlagventil 30 lässt sich bei geeigneter Ansteuerung des Wegeventils 26 mittels eines Steuerdrucks entsperren, der über eine Entsperrleitung 38 von der weiteren Arbeitsleitung 24 abgegriffen wird. Das heißt, wenn in dieser Arbeitsleitung 24 der hohe Pumpendruck anliegt, wird das Rückschlagventil 30 entsperrt, um eine Rückströmung von Druckmittel vom Spannzylinder 18, oder genauer gesagt vom Zylinderraum 20 zu ermöglichen.
  • Wie vorstehend erläutert, ist die Druckleitung 2 an den Eingangsanschluss des vorgesteuerten Druckminderventils 1 angeschlossen. Diesem ist ein Schalter 40 zugeordnet, über den bei Unterschreiten eines vorbestimmten Druckes am Ausgang des Druckminderventils 1 die Pumpe zugeschaltet oder bei Überschreiten eines vorbestimmten Druckes weggeschaltet werden kann. Außerdem wird durch den Schalter 40 beim Erreichen des eingestellten Drucks ein Signal zum Anlaufen beispielsweise der Maschinenspindel gegeben.
  • Hinsichtlich der Beschreibung der Druckventilanordnung DV kann auf die Ausführungen zu 1 verwiesen werden. Dementsprechend ist der Steuerausgang A des Druckminderventils 1 über die Arbeitsleitung 4 und die davon abzweigende Steuerleitung 6 und das Sperrventil 10 mit dem in Öffnungsrichtung wirksamen Druckraum 32 verbunden, der vom Verstellkolben 34 begrenzt ist. von der Steuerleitung 6 zweigt am Verzweigungspunkt 16 der zum Tank führende Leitungsabschnitt 17 ab, in dem das proportional verstellbare Druckbegrenzungsventil 12 angeordnet ist. Der Ringraum 20 des Spannzylinders 18 ist über die Arbeitsleitung 4 an den Steuerausgang des Druckminderventils 1 angeschlossen. Zum Ermöglichen einer Rückströmung vom Zylinderraum 20 über die Arbeitsleitung 4 ist das Druckminderventil 1 über eine Bypassleitung 42 umgehbar, in der ein in Druckabbaurichtung öffnendes Rückschlagventil 44 vorgesehen ist.
  • Zum Spannen wird das Wegeventil 26 bei unbestromtem Magnet in seine federvorgespannte Grundposition b gebracht (dargestellt in 4), in der das Druckmittel über das Wegeventil 26, das Rückschlagventil 30, das Druckminderventil 1 und die Arbeitsleitung 4 in den Zylinderraum 20 gefördert wird und somit am Spannzylinder 18 ein Spanndruck aufgebaut wird. Dieser Spanndruck wird – wie vorbeschrieben – durch das proportional verstellbare Druckbegrenzungsventil 12 eingestellt, wobei das Steueröl für das Druckminderventil 1 stromabwärts des Steuerausgangs A abgegriffen und über das Druckbegrenzungsventil 12 der Steuerdruck im Bereich zwischen dem Sperrventil 10 und dem Druckraum 32 begrenzt und somit entsprechend die vorspannung der Regelfeder 36 verändert wird. Zum Einstellen des Spanndrucks wird das Sperrventil 10 durch Bestromen des Elektromagneten in seine Durchgangsstellung gebracht.
  • Nach Einstellung des gewünschten Spanndrucks wird das Sperrventil 10 durch Stromlosschalten des Elektromagneten in seine federvorgespannte Sperrposition umgeschaltet.
  • Auch das Druckbegrenzungsventil 12 wird stromlos geschaltet.
  • Das aus dem Ringraum 22 des Spannzylinders 18 verdrängte Druckmittel strömt über die weitere Arbeitsleitung 24, das Wegeventil 26 und die Tankleitung 28 zum Tank T hin ab.
  • 5 zeigt ein Spannmodul, bei dem die Druckventilanordnung DV gemäß 2 realisiert ist. Bei dieser Variante zweigt der zum Tank T führende Leitungsabschnitt 17 im Bereich zwischen der Düse 8 und dem Sperrventil 10 von der Steuerleitung 6 ab. Das Ausführungsbeispiel gemäß 5 entspricht im übrigen dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.
  • Bei den vorbeschriebenen Spannmodulen wird das Steueröl zur Druckbeaufschlagung des Druckraums 32 stromabwärts des Druckminderventils 1 abgegriffen. Alternativ kann dieses Steueröl auch im Bereich zwischen dem entsperrbaren Rückschlagventil und dem Druckminderventil 1, d.h. an dessen Eingang abgegriffen werden.
  • In den 6 und 7 sind konkrete Ausgestaltungen der Druckventilanordnung DV gemäß 1 und 4 dargestellt. Bei beiden Varianten sind das Sperrventil 10 und das proportional verstellbare Druckbegrenzungsventil 12 auf das Gehäuse des Druckminderventils 1 aufgesetzt, so dass man eine sehr kompakte Baueinheit erhält.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 hat das Druckminderventil 1 ein einstückiges Ventilgehäuse 46. Das Ventilgehäuse 46 hat eine Innenbohrung 50, in die eine Führungsbuchse 52 eingeschraubt ist, die in eine Aufnahmebohrung 48 eines Gehäuseblocks eintaucht. In der Buchse 52 ist ein Regelkolben 54 axial verschiebbar geführt, dessen in 6 oberer Endabschnitt in die Aufnahmebohrung 50 eintaucht und an einem Federteller 56 abgestützt ist, der über die Regelfeder 36 gegen den Regelkolben 54 vorgespannt ist. Die Regelfeder 36 ist ihrerseits an dem in der Aufnahmebohrung 50 axial verschiebbaren Verstellkolben 34 abgestützt. Dessen in 6 oben liegender Boden begrenzt gemeinsam mit der Stirnfläche der Innenbohrung 50 den Druckraum 32, dessen Volumen in der Darstellung gemäß 6 minimal ist.
  • In die Führungsbuchse 52 eingeschraubt und mit dieser in die Aufnahmebohrung 48 eingesetzt ist des Weiteren eine Sitzbuchse 58, an der ein Ventilsitz 60 ausgebildet ist. Der Regelkolben 54 hat einen axialen Vorsprung 62, der sich in der dargestellten Grundposition durch den Ventilsitz 60 hindurch zu einem Schließkörper 64 erstreckt, der mittels einer Schließfeder 65 gegen die Stirnfläche des Axialvorpsrungs 62 des Regelkolbens 54 vorgespannt ist. Gemäß 6 mündet der Eingangsanschluss P des Druckminderventils 1 als Schrägbohrungsstern in dem Druckraum unterhalb (Ansicht nach 6) des Ventilsitzes 60 ein. Der Steueranschluss A des Druckminderventils 1 ist als Radialbohrungsstern ausgebildet, der in einem von der Aufnahmebohrung 48 einerseits und der Führungsbuchse 52 andererseits begrenzten Ringraum 66 einmündet.
  • In der dargestellten Grundposition ist der kugelförmige Schließkörper 64 durch den federvorgespannten Regelkolben 54 vom Ventilsitz 60 abgehoben – der Drosselquerschnitt der 2-Wegedruckminderventils ist geöffnet. Der Druck am Steueranschluss A wirkt auf die in 6 untere, etwa kegelförmig ausgebildete Stirnfläche 68 des Regelkolbens 54 und beaufschlagt diesen nach oben gegen die Kraft der Regelfeder 36 in Schließrichtung. Das heißt, wenn der Druck am Steueranschluss A soweit ansteigt, dass die resultierende Druckkraftkomponente den Regelkolben 54 gegen die Kraft der Regelfeder 36 nach oben bewegt, wird der Schließkörper 64 durch die Kraft der Schließfeder 65 in Richtung zum Ventilsitz 60 bewegt und somit der Drosselquerschnitt zugesteuert.
  • Der Steuerausgang A des Druckminderventils 1 ist über den Ringraum 66, einen Schrägkanal 70 im Gehäuseblock und eine Längsbohrung 72 der Ventilgehäusepatrone 46 mit dem Eingang des Sperrventils 10 verbunden. Durch die Kanäle 70, 72 wird die in 4 mit dem Bezugszeichen 6 gekennzeichnete Steuerleitung ausgebildet. Das Sperrventil 10 hat einen herkömmlichen Aufbau, so dass diesbezügliche Erläuterungen entbehrlich sind. Der Ausgangsanschluss B mündet in einen quer zu Ventilachse verlaufenden Verbindungskanal 74, der den stromabwärts des Sperrventils 10 in 4 angeordneten Teil der Steuerleitung 6 ausbildet. Von diesem Verbindungskanal 74 zweigt in Vertikalrichtung ein Kanal 76 ab, der den mit dem Eingangsanschluss des Druckbegrenzungsventils 12 verbundenen Leitungsabschnitt 17 ausbildet. Der Tankanschluss T des Druckbegrenzungsventils 12 ist über einen ebenfalls in Längsrichtung verlaufenden Tankkanal 78 mit einem Tankanschluss des Gehäuseblocks verbunden. Der Druckraum 32 ist über einen vergleichsweise kurzen Steuerkanal 80 mit dem Verbindungskanal 74 verbunden, so dass der Druck am Ausgangsanschluss B des Sperrventils 10 – wie in 4 dargestellt – im Druckraum 32 anliegt.
  • Gemäß der Abbildung in 6 verlaufen die Achsen des Druckminderventils 1, des Druckbegrenzungsventils 12 und des Sperrventils 10 parallel zueinander, wobei die beiden letztgenannten Ventile 10, 12 stehend in die in 6 oben liegende Stirnfläche der Ventilgehäusepatrone 46 eingesetzt sind. Diese vormontierte Einheit kann mit vergleichsweise geringem Aufwand im Gehäuseblock der Werkzeugmaschinensteuerung montiert werden.
  • In 7 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Ventilgehäusepatrone 46 zweiteilig mit einer Gehäusepatrone 82 und einem darauf aufgesetzten Gehäusedeckel 84 ausgeführt ist. In Letzterem sind die vorbeschriebenen Kanäle 74, 76, 80 sowie die Aufnahmen zum Einschrauben des Sitzventils 10 und des proportional verstellbaren Druckbegrenzungsventils 12 ausgebildet. Der Regelkolben 54 ist des Weiteren mit einem sich bis in den Gehäusedeckel 84 erstreckenden koaxialen Stößel 86 ausgeführt, über den der anhand von 4 beschriebene Schalter 40 betätigbar ist. Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Druckbegrenzungsventil 12 über einen Deckelkanal 88 mit dem Tank verbunden. Die in den vorbeschriebenen 1 bis 3 vorgesehene Düse 8 zur Minimierung der Steuerölverluste ist bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 6 und 7 jeweils in die Längsbohrung 72 eingesetzt.
  • Im Übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 7 dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind. Auch diese Variante zeichnet sich durch einen äußerst kompakten Aufbau aus, wobei der Gehäusedeckel 84 als vormontierte und vorgetestete Baueinheit mit dem Druckbegrenzungsventil 12 und dem Sitzventil zur Verfügung gestellt werden kann.
  • Bei allen gezeigten Ausführungsformen wird der eingestellte Spanndruck auch bei Ausfall des Stroms gehalten, weil die Vorsteuerventile leckagefrei sind. Die Ventilanordnungen gewährleisten somit bei einem Fehler in der Elektrik eine hohe Sicherheit.
  • Eine erfindungsgemäße Druckventilanordnung kann insgesamt auch als Druckbegrenzungsventil ausgebildet sein, mit dem ein Druck im Eingang P begrenzt werden kann und bei dem der Ausgang am Tank angeschlossen ist. Der Kolben 54 aus den 6 und 7 wäre dann das Schließglied des Druckbegrenzungsventils. Der Sitz 60 wäre auf die andere Seite der entsprechenden Bohrung verlegt. Die Teile 64 und 65 wären weggelassen. Der Steuerdruck für den Verstellkolben wäre vom Eingang des Ventils her aufzubauen.
  • Offenbart sind eine Druckventilanordnung und ein mit einer derartigen Druckventilanordnung ausgeführtes Spannmodul einer Werkzeugmaschine, wobei der Spanndruck mittels eines Druckminderventils einstellbar ist. Ein Regelkolben des Druckminderventils wird in Öffnungsrichtung von der Kraft einer Regelfeder beaufschlagt, deren Vorspannung hydraulisch veränderbar ist, um unterschiedliche Spanndrücke einzustellen.
    • 1
    Druckminderventil
    2
    Druckleitung
    4
    Arbeitsleitung
    5
    Ansteuerleitung
    6
    Steuerleitung
    8
    Düse
    10
    Sperrventil
    12
    Pilotdruckbegrenzungsventil
    16
    Verzweigung
    17
    Leitungsabschnitt
    18
    Spannzylinder
    20
    Zylinderraum
    22
    Ringraum
    24
    Arbeitsleitung
    26
    Pumpenleitung
    28
    Tankleitung
    30
    Rückschlagventil
    32
    Druckraum
    34
    Verstellkolben
    36
    Regelfeder
    38
    Entsperrleitung
    40
    Schalter
    42
    Bypassleitung
    44
    Rückschlagventil
    46
    Ventilgehäusepatrone
    48
    Aufnahmebohrung
    50
    Innenbohrung
    52
    Führungsbuchse
    54
    Regelkolben
    56
    Federteller
    58
    Sitzbuchse
    60
    Ventilsitz
    62
    Axialvorsprung
    64
    Schließkörper
    65
    Schließfeder
    66
    Ringraum
    68
    kegelförmige Stirnfläche
    70
    Schrägkanal
    72
    Längsbohrung
    74
    Verbindungskanal
    76
    Kanal
    78
    Tankkanal
    80
    Steuerkanal
    82
    Gehäusepatrone
    84
    Gehäusedeckel
    86
    Stößel
    88
    Deckelkanal

Claims (11)

  1. Druckventilanordnung mit einem Druckventil (1) zum Einregeln eines Ausgangsdrucks oder zum Begrenzen eines Eingangsdrucks, insbesondere eines Spanndrucks einer Spannhydraulik, mit einem Regelkolben (54), der über eine Regelfeder (36) vorgespannt ist, die mittelbar oder unmittelbar an einem einen Druckraum (32) begrenzenden Verstellkolben (34) abgestützt ist, wobei der Druckraum (32) zum Verstellen des Verstellkolbens (34) mit einem Druck beaufschlagbar ist, der über ein Pilotdruckbegrenzungsventil (12) einstellbar ist, dessen Eingang über eine Steuerleitung (6) mit einer Steuerölquelle verbunden ist, wobei der Druckraum (32) nach Einstellen des Drucks über ein Sperrventil, vorzugsweise ein Sitzventil (10) gegenüber der Druckmittelquelle absperrbar ist.
  2. Druckventilanordnung nach Anspruch 1, wobei das Druckbegrenzungsventil über eine Düse (8) mit der Druckmittelquelle (P) verbunden ist.
  3. Druckventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Druckbegrenzungsventil (12) in einem Leitungsabschnitt (17) stromaufwärts des Sitzventils (10) angeordnet ist.
  4. Druckventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Druckbegrenzungsventil (12) in einem Leitungsabschnitt (17) stromabwärts des Sitzventils (10) angeordnet ist.
  5. Druckventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerleitung (6) stromaufwärts des Druckminderventils (12) abzweigt.
  6. Druckventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Druckventil ein Druckminderventil ist und wobei die Steuerleitung (6) stromabwärts des Druckminderventils (1) abzweigt, wobei die wirksame Fläche des Verstellkolbens (34) größer als die wirksame Fläche eines Regelkolbens (54) des Druckminderventils (1) ist.
  7. Druckventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Druckbegrenzungsventil (12) eine fallende Kennlinie aufweist.
  8. Druckventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei stromaufwärts des Druckventils (1) ein entsperrbares Rückschlagventil (30) angeordnet ist.
  9. Druckventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Druckbegrenzungsventil (12) und das Sitzventil (10) auf einem Gehäusedeckel (84) des Druckminderventils (1) angeordnet sind.
  10. Druckventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (12) und das Sitzventil (25) an einer einstückigen Ventilgehäusepatrone angeordnet sind.
  11. Spannmodul mit einer Druckventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer hydraulischen Spannvorrichtung (20), einer Arbeitsleitung (4) zur Versorgung der Spannvorrichtung mit Druckmittel, wobei die Arbeitsleitung (4) an den Steuerausgang eines Druckminderventils (1) der Druckventilanordnung (DV) angeschlossen ist.
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