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Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventileinheit mit entsperrbarem Rückschlagventil, mit einem Ventilgehäuse, an dem ein erster und ein zweiter Arbeitsanschluss vorgesehen sind, die über einen Arbeitskanal miteinander verbunden sind, in dem ein entsperrbares Rückschlagventil eingeschaltet ist, das durch eine fluidisches Steuersignal entsprerrbar ist, welches an einem Signaleingangsanschluss des Ventilgehäuses eingespeist werden kann.
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Eine Ventileinheit sowie ein fluidbetätigter Antrieb der eingangs genannten Art sind aus der
DE 201 06 511 U1 bekannt. Der dort beschriebene fluidbetätigter Antrieb umfasst einen in einem Gehäuse verschiebbar gelagerten Kolben, der zwei Arbeitskammern dicht voneinander abteilt. Eine mit dem Kolben bewegungsgekoppelte Kolbenstange ermöglicht außerhalb des Gehäuses einen Abgriff der Kolbenbewegung. Die Bewegung des Kolbens wird durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung der beiden Arbeitskammern bewirkt.
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Bei einem derartigen fluidbetätigten Antrieb kann bei Stillstand und einseitiger Beaufschlagung des Kolbens mit Druckluft eine Leckage-Luftströmung über die Kolbendichtung von der ersten Arbeitskammer in die zweite Arbeitskammer entstehen, die zu einer ungewollten Bewegung des Kolbens führt. Dies führt bei längeren Standzeiten zu einem „Wandern“ des Kolbens.
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Fluidbetätigte Antriebe werden nach dem Stand der Technik zum Antrieb von Werkzeugmaschinenteilen eingesetzt, die gefahrbringende Bewegungen ausführen. Dabei muss sichergestellt sein, dass bei einem NOT-STOPP-Signal gefahrbringende Bewegungen nicht mehr ausgeführt werden können. Nach dem Stand der Technik sind die einzelnen Arbeitskammern der Zylinder über einen Sicherheitsblock miteinander gekoppelt, wobei in dem Sicherheitsblock eine Druckregelung derart erfolgt, dass die Arbeitskammern des Zylinders in etwa den gleichen Druck aufweisen, so dass eine unbeabsichtigte Bewegung des Kolbens unterbleibt.
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Diese Ausführungsform weist jedoch den Nachteil auf, dass im Falle einer Bewegung des Kolbens durch eine Bedienperson während oder nach dem NOT-STOPP-Signal eine Druckänderung erfolgt, wodurch der Kolben zu einer Seite mit Druck beaufschlagt wird, da die Druckregelung im Sicherheitsblock aussetzt.
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Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ventileinheit mit entsperrbarem Rückschlagventil der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass nach einem Not-Stopp-Signal beim Wiedereinschalten des fluidbetätigten Antriebs gefahrbringende Bewegungen des Kolbens verhindert werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Rückschlagventil einen Mechanismus zur Druckregelung umfasst, mittels dem eine Druckregelung unmittelbar an dem Rückschlagventil erfolgt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Mechanismus mit einer Feder gekoppelt ist, welche einen Stößel zum Entsperren des Rückschlagventils mit Kraft beaufschlagt und dass eine Federkraft der Feder durch den Mechanismus einstellbar ist. Dadurch wird erreicht, dass eine den Stößel zum Entsperren des Rückschlagventils kraftbeaufschlagende Feder in ihrer Federkraft einstellbar ist.
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Die Einstellung erfolgt vorzugsweise durch eine koaxial zu dem Ventilgehäuse angeordnete und auf dem Ventilgehäuse drehbare Mutter, die über einen Stift mit einem Anschlag gekoppelt ist, gegen den die Feder anliegt und der in einer Kammer in Längsrichtung verschiebbar ist. Dabei liegt ein erstes Ende der Feder gegen den Anschlag und ein zweites Ende der Feder gegen den Stößel an. Durch den Mechanismus kann ein gewünschter Druck direkt an der Ventileinheit eingestellt werden.
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Durch den Mechanismus ist sichergestellt, dass in der Druckkammer auch nach Wiedereinschalten des fluidbetätigten Antriebs immer nur der Druck herrscht, d.h. Nenndruck, der auf dem Kolben wirken soll, ohne dass eine unbeabsichtigte Bewegung des Kolbens ausgelöst wird. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass nach einem Not-Stopp-Signal und anschließendem Wiedereinschalten der Kolben in seiner vorherigen Stellung verbleibt.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination – sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnungen zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.
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Es zeigen:
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1a) eine Seitenansicht einer Ventileinheit,
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1b) eine Draufsicht der Ventileinheit gemäß 1,
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2 einen mit zwei Ventileinheiten der erfindungsgemäßen Art ausgestatteten fluidbetätigten Antrieb in schematischer Darstellung,
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3 einen Längsschnitt durch die Ventileinheit gemäß 1 in geschlossener Stellung,
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4 einen Längsschnitt durch die Ventileinheit gemäß 1 in geöffneter Stellung,
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5 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Ventileinheit gemäß 1 mit Druckregelmechanismus.
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1a) zeigt in Seitenansicht eine Ventileinheit 10 mit einem Ventilgehäuse 12 mit einem ersten Arbeitsanschluss 14, einem zweiten Arbeitsanschluss 16 und einem Signaleingangsanschluss 18.
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1b) zeigt eine Draufsicht der Ventileinheit 10 mit einem Betätigungselement 20 zur Handbestätigung des Rückschlagventils.
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2 zeigt rein schematisch einen fluidbestätigten Antrieb 22 mit einem Gehäuse 24, in dem ein Kolben 26 verschiebbar gelagert ist. Durch den Kolben 26 ist das Gehäuse 24 in zwei Arbeitskammern 28, 30 dicht voneinander abgeteilt. Ein mit dem Kolben 26 bewegungsgekoppelte Kolbenstange 32 ermöglicht außerhalb des Gehäuses 24 einen Abgriff der Kolbenbewegung. Die Bewegung des Kolbens 26 wird durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung der beiden Arbeitskammern 28, 30 bewirkt.
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Die Ventileinheiten 10 sind jeweils mit ihrem Arbeitsanschluss 16 fluidtechnisch mit einer Arbeitskammer 28, 30 des Gehäuses 24 verbunden. Die Arbeitsanschlüsse 14 sind jeweils gegebenenfalls über ein Drosselventil (nicht dargestellt) über eine Fluidleitung 34, 36 mit einem Steuerventil 38 verbunden, durch das wahlweise ein Einspeisen oder eine Abfuhr eines Betätigungsfluids in den bzw. aus dem ersten Arbeitsanschluss hervorgerufen werden kann. Bei dem Betätigungsfluid handelt es sich insbesondere um Druckluft.
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Die Steuereingänge 18 sind ebenfalls über Fluidleitungen mit einem Steuerventil verbunden. Durch ein Steuersignal über den Anschluss 18 ist der Durchfluss von dem Arbeitsanschluss 16 zu dem Arbeitsanschluss 14 bzw. umgekehrt frei. Beim Wegfall des Steuersignals ist der Anschluss von dem Arbeitsanschluss 16 zu dem Arbeitsanschluss 14 gesperrt und von den Arbeitsanschluss 14 nach Arbeitsanschluss 16 frei.
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Bei einem Not-Stopp-Signal kann das Rückschlagventil 10 mit der Handbetätigung 20 entlüftet werden. Der Steuerdruck entspricht etwa 0,4-fachen Betriebsdruck, der im Bereich von 6 bar, maximal 15 bar liegt. Gemäß einem ersten eigenerfinderischen Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ventileinheit 10 ein Zwangsentlüftungsventil 40 aufweist, welches verhindert, dass bei Stillstand und einseitiger Druckbeaufschlagung des Kolbens über eine Kolbendichtung überströmende Leckage-Luft den Kolben 26 bewegt. Das Zwangsentlüftungsventil 40 hat eine integrierte Rückschlagfunktion, die es zulässt, die überströmende Luft an die Umgebung zu entlüften und im Normalbetrieb, d.h. ab maximal 0,65 Bar zu schließen.
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Durch die Entlüftung der Leckage-Luft an die Umgebung wird zudem der Vorteil erreicht, dass beliebige Steuerventile 38 verwendet werden können, insbesondere nicht notwendig Ventile verwendet werden müssen, die in Ruhestellung offen sind, um eine Entlüftung zu gewährleisten.
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3 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Ventileinheit 10 mit Zwangsentlüftung in einem geschlossenen Zustand. Ein Rückschlagventilteil 42 liegt mit einer Dichtung 43 durch eine Feder 44 federvorgespannt gegen einen Ventilsitz 46 an. Das Rückschlagventilteil 42 ist topf-förmig ausgebildet und nimmt in seinem topf-förmigen Innenteil 48 die Feder 44 auf, die mit einem ersten Ende gegen das Rückschlagventilteil 42 und mit einem zweiten Ende gegen einen Anschlag 50 anliegt, der fest mit einem Ventilgehäuse 52 verbunden ist.
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In der dargestellten Stellung ist die mit dem Arbeitsanschluss 16 verbundene Arbeitskammer 30 nicht mit Druckluft beaufschlagt, so dass das Rückschlagventilteil 42 durch die Federkraft der Feder 44 gegen den Ventilsitz 46 gedrückt wird. Das Rückschlagventilteil 42 ist über einen Stößel 54 mit einem Entsperrmechanismus 56 gekoppelt, über den das Rückschlagventilteil 42 entsperrbar ist. Der Entsperrmechanismus 56 umfasst einen Entsperrkolben 58, der in einer Arbeitskammer 60 verschiebbar angeordnet ist, in der auch ein mit dem Stößel 54 gekoppelter Kolben 62 verschiebbar angeordnet ist. Der Stößel 54 mit Kolben 62 ist über eine Feder 64 gegen das Ventilgehäuse federvorgespannt. Entlang einer Längsachse erstreckt sich im Inneren des Stößels ein Strömungskanal 66, über den die Arbeitskammer 60 mit dem Arbeitsanschluss 16 fluidtechnisch gekoppelt ist.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann somit die Leckage-Luft, die in die Arbeitskammer 30 des Gehäuses 24 einströmt, über den Arbeitsanschluss 16 und den Strömungskanal 66 in die Arbeitskammer 60 strömen. In einer Wandung 68 der Arbeitskammer 60 ist erfindungsgemäß das Zwangsentlüftungsventil 40 angeordnet, über welches die Leckage-Luft an die Umgebung entlüftet wird. Das Zwangsentlüftungsventil 40 umfasst eine integrierte Rückschlagfunktion, die es zulässt, die überströmte Luft an die Umgebung zu entlüften und im Normalbetrieb, ab maximal 0,65 bar zu schließen,
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4 zeigt die Ventileinheit 10 in Längsschnitt in einer Position, in der das Rückschlagventilteil 42 geöffnet ist, so dass das Rückschlagventilteil 42 einen Durchfluss von dem Arbeitsanschluss 14 zu dem Arbeitsanschluss 16 und umgekehrt freigibt. In dieser Stellung ist der Entsperrkolben 58 über den Steuerluftanschluss 18 mit Steuerluft beaufschlagt, so dass der Entsperrkolben 58 gegen den Kolben 62 des Stößels 54 mit Kraft beaufschlagt ist. Gegen die Kraft der Feder 64 wird der Kolben 62 mit Stößel 54 in Richtung des Rückschlagventilteils 40 gedrückt. Dabei wird auch das Federelement 48 komprimiert. In dieser Stellung ist die Kammer 60, die sich zwischen dem Entsperrkolben 58 und dem Stößelkolben 62 ausbildet, über den Kanal 66 und den Arbeitsanschluss 16 bzw. Arbeitsanschluss 14 mit Arbeitsdruck, z.B. 6 Bar, beaufschlagt, so dass das Zwangsentlüftungsventil 40 geschlossen ist.
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5 zeigt eine Ausführungsform einer Ventileinheit 72 mit integrierter Druckregelung 74 zur Drosselung der Zuluft in die Arbeitskammern 28, 30 nach Not-Stopp-Signal. Gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Federspannung des als Schraubendruckfeder ausgebildeten Federelementes 64, welches sich koaxial zu dem Stößel 54 erstreckt, einstellbar ist. Die Schraubendruckfeder 64 liegt gegen einen Anschlag 76 an, der in einer Kammer 78 mittels einer koaxial zu dem Gehäuse 52 auf einem Außengewinde 80 verschraubbaren Mutter 82 in Längsrichtung verstellbar ist. Von der Mutter 82 erstreckt sich ein Mitnehmerstift 84 zu Betätigung des Anschlags 76, so dass durch Drehen der Mutter 82 eine Bewegung des Mitnehmerstiftes 84 in Richtung des Pfeils 86 bewirkt wird, um die Federspannung einzustellen. Die Mutter 82 kann in jeder Stellung gesichert werden.
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Die erfindungsgemäße Druckregelung 72 ermöglicht eine Einstellung des Drucks unmittelbar an der Ventileinheit 72. Es ist sichergestellt, dass in der Druckkammer auch nach Wiedereinschalten des fluidbestätigten Antriebs immer nur der Druck herrscht, d.h. Nenndruck, der auf den Kolben wirken soll, ohne das eine unbeabsichtigte Bewegung des Kolbens ausgelöst wird. Folglich bleibt der Kolben auch nach einem Not-Stopp-Signal in seiner vorherigen Stellung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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