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Servosteuerung mit Sicherungsmitteln für mindestens einen Druckverbraucher,
insbesondere Pressensteuerung Die Erfindung betrifft eine Servosteuerung mit Sicherungsmitteln
für mindestens einen Druckverbraucher, insbesondere der Kupplung oder Bremse eines
Pressenantriebes, dem das Servomittel über zwei getrennte, parallel geschaltete
und gleichzeitig durch elektromagnetisch auslösbare Hilfsventile auszulösende Mehrwegeschaltventile
zu- und abgeführt wird. Dessen Servomittelzu- und -abführung soll dann unterbrochen
werden, wenn Störungen oder Fehlschaltungen in einem der Schaltventile auftreten.
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Als solche Störungen oder Fehlschaltungen können nicht gleichzeitige
Einschaltung der beiden Schaltventile zu verstehen sein bzw. der mechanische oder
elektrische Ausfall eines der elektromagnetisch zu schaltenden Hilfsventile.
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Es sind Servosteuerungen für Druckverbraucher mit Sicherungsmitteln
bekannt, bei denen die Sicherung des Druckverbrauchers durch hydraulisch wirksame
Sicherungsmittel innerhalb des Servokreislaufes selbst durchgeführt werden. Bei
Servosteuerungen mit Hilfsventilauslösung, vorzugsweise auf elektromagnetischer
Basis, werden jedoch derartige Sicherheitseinrichtungen verwickelt, da sie nur mittelbar
über weitere Zwischenglieder und Servomittelanschlüsse wirksam werden können, deren
Bewegungsablauf jedoch keiner überwachung, d. h. Ab-
sicherung unterliegt.
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Die Erfindung hat eine Vereinfachung der Ab-
sicherung derartiger
Servosteuerungen zur Aufgabe und erreicht dies dadurch, daß die Enden der Ventilspindeln
der Schaltventile einander zugekehrt sind und' ihre gegenseitige Bewegung von mindestens
einem Sicherungsglied gemeinsam überwacht wird, das mechanisch durch die Spindelenden
im Störungsfall und bei Fehlschaltungen betätigt wird.
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Das Sicherungsglied kann dabei unmittelbar über Verschlußstücke in
den Servomittelzulauf oder über weitere zugeordnete Verschlußstücke auch gleichzeitig
in den Servomittelablauf des Druckverbrauchers eingreifen und somit die gesamte
Anlage stillegen, oder das Sicherungsglied greift lediglich in den elektromagnetischen
Auslösevorgang im Sinne einer völligen Abschaltung, d. h. Entlüftung des
Druckverbrauchers ein. In einer Weiterbildung ist es möglich, den Eingriff des Sicherungsgliedes
unmittelbar gegenüber den Ventilspindeln oder nur mittelbar gegenüber diesen Ventilspindeln,
z. B. über zwischengeschaltete Federn durchzuführen und diese zwischengeschalteten
Federkraftspeicher in Form einer einzigen oder in Form von mehreren Federn gleichzeitig
im Sinne einer öffnungsbewegung auf die beiden Schaltventile zur Einwirkung kommen
zu lassen, sofern die beiden Schaltventile -im Sinne von Doppelsitzventilen ausgebildet
werden.
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Es empfiehlt sich, als Schaltventile vorzugsweise Mehrwegeschieberventile
in Form von Dreiwegeschiebern vorzusehen, deren Schieberachsen innerhalb einer gemeinsamen
Achse liegen und die im Schließsinn durch je eine Feder im Arbeitsraum des Vorsteuerkreislaufes
belastet sind. Der Arbeitsweg dieser Steuerschieber wird jedoch über die Schließbewegung
hinaus noch so weit verlängert und gegebenenfalls durch einstellbare Anschläge zusätzlich
so bemessen, daß diese SteuerscÜieber über ihre normale Abschlußstellung hinaus
dem jeweiligen Öff-
nungsweg des benachbarten Schaltschiebers bis in dessen
Endstellung bei Fehlschaltungen folgen kön-. nen. Dadurch ist die einwandfreie Betätigung
des Sicherungsgliedes ermöglicht, praktisch unter Verwendung von zwei normalen Schieberventilen
mit Vorsteuerung.
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Durch eine nach diesen Gesichtspunkten aufgebaute Servosteuerung ist
es möglich, einen Druckverbraucher für alle denkbaren Ausfälle abzusichern, und
zwar sowohl bei Ausfall des hydraulischen Kreislaufes als auch bei Ausfall der elektrischen
Auslösung, sofern diese Ventile elektromagnetisch betätigt werden, da die Hilfsventile
grundsätzlich gemeinsam und gleichzeitig zur Auslösung kommen sollen. Wird beispielsweise
eines der Schaltventile mechanisch durch irgendwelche Verunreinigungen in seiner
Anfangsstellung festgehalten, dann erfolgt die Abschaltung der gesamten Einrichtung
über das in Gang gesetzte verbliebene Schaltventil. Bleibt eines der Schaltventile
in seiner Einschaltstellung, d. h. in der Druckzufuhrstellung hängen, dann
erfolgt ebenfalls bei Abschaltung der Anlage Stillegung, da das Sieherungsglied
unmittelbar in den Hauptservokreislauf
einzugreifen in der Lage
ist, durch Betätigung des noch in Gang befindlichen verbliebenen Schaltventils.
Wird nur eines der Hilfsventile ausgelöst, erfolgt ebenfalls die Abschaltung der
Einrichtung, und falls eines der Hilfsventile bei elektromagnetischer Auslösung
durch Versagen des betreffenden Schaltmagneten ausfällt, wird in gleicher Weise
die Anlage zum Stillstand gebracht.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dar. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Servosteuerung
mit gleichzeitig und elektromagnetisch auslösbaren Hilfsventilen in der abgeschalteten
Normalstellung, unter Verwendung von zwei Dreiwegeschieberventilen, F i
g. 2 die gleiche Einrichtung bei einer Fehlschaltung, und zwar bei einer
Fehlschaltung beispielsweise durch das Versagen eines der Hilfsventile, F i
g. 3 im Längsschnitt eine weitere Ausführungsform in der Normalstellung unter
Verwendung von Mehrwegedoppelsitzventilen.
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In dem Ventilgehäuse 1 ist bei 2 der Servomittelzulauf und
bei 3 der jeweilige Servomittelrücklauf der beiden als Dreiwegeschieberventile
ausgebildeten Steuerventile 4 und 5 vorgesehen. Der Servomittelanschluß
6 und 7 jedes dieser Ventile 4 und 5 führt in einer gemeinsamen
Vereinigung 8 zu dem nicht dargestellten Druckverbraucher.
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Die Steuerschieber 9 und 9' der beiden Ventile 4 und
5 besitzen an ihren Enden in an sich bekannter Weise die Arbeitskolben
10 und sind über einstellbare Federn 11 so belastet, daß diese Steuerschieber
bei drucklosem Zustand in ihre Schließstellung gemäß dem Ausführungsbeispiel in
Fig. 1 übergehen. Die Arbeitsräume 12 vor diesen Kolben sind über einen Servohilfskreislauf
13 mit dem Zulauf 2 verbunden, und jedes der Hilfsventile 14 der Schaltventile
4 und 5 hält in der Normalstellung den Ventilsitz 15 geöffnet, so
daß der Servokreislauf 13 Servodruck vor die Kolben 10 gelangen läßt.
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Die Steuerschieber 9 und 9' tragen an ihren Enden die
Ventilspindeln 16, die mittels Dichtungen 17 aus dem Gehäuse
1 nach außen herausgeführt sein können. Diese Spindeln 16 können darüber
hinaus auch in einer Kammer 18 im Sinne einer Druckentlastung ohne Dichtungen
herausgeführt sein. Die Enden berühren sich mit ihren Stimflächen 19. Die
Spindeln 16
besitzen eine solche axiale Länge und entsprechendes axiales Bewegungsspiel,
daß jede der Spindeln 16 bei nur einseitiger Bewegung eines der Steuerschieber
9
bzw. 9' der anderen weitgehend zu folgen vermag. Die genaue Wirkungsweise
wird noch erläutert.
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Die beiden Enden der Spindeln 16 tragen Anschläge z. B. in
Form von Absätzen 20, so daß beide Absätze 20 bei Berührung der Stimflächen
19 eine Cremeinsame Ausnehmung 21 bilden. An Stelle einer Ausnehmung 21 können
auch die Spindelenden nockenförmige Vorsprünge aufweisen, die gemeinsam bei Berührung
der Stirnflächen 19 einen einheitlichen Schaltnocken bestimmter Breite ergeben.
Die Ausnehmung 21 bzw. der nicht dargestellte Schaltnocken stehen im Eingriff mit
dem Sicherungsglied 22, welches im Ausführungsbeispiel in F i g. 1 in die
Ausnehmung 21 durch einen Endbegrenzungsanschlag 33 eingreift. Das Sicherungsglied
22 betätigt in dem Ausführungsbeispiel einen elektrischen Schalter 23, der
in nicht dargestellter Weise den Stromkreis der beiden Schaltmagnete 24 für die
Betätigung der Hilfsventile 14 und 14' überwacht. An Stelle einen solchen Schalter
23 von dem Sicherungsglied 22 aus zu betätigen, ist es auch denkbar, daß
dieses Sicherungsglied 22 in dem Servohauptzulauf 2 ein nicht dargestelltes Verschlußstück
betätigt, für die endgültige Absperrung des Servohauptzulaufes. Gleichzeitig oder
auch allein kann das Sicherungsglied 22 ein weiteres Verschlußstück in der Servoleitung
6 zum Druckverbraucher in dem Sinne betätigen, daß diese Servoleitung
6 dann mit dem Ab-
gang 3 verbunden wird im Sinne eines Druckabbaues
vor dem Druckverbraucher.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wirkt der Servodruck vom
Zulauf 2 aus auf die beiden Steuerschieber 9 und über die jeweils geöffneten
Hilfsventile 14 auch auf die im Querschnitt größeren Arbeitskolben 10 des
Steuerschiebers, so daß jeder dieser Steuerschieber 9 bzw. 9' zunächst
in der Schließstellung verbleibt, bei gleichzeitiger Berührung der Spindelenden
über die Stirnflächen 19.
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Wird umgeschaltet, erfolgt vor beiden Kolben 10
Druckabbau,
und der Zulaufdruck vor den Schieberquerschnitten 9, 9' verschiebt diese
unter Spannung der Federn 11. Die beiden Abgänge 3 sind geschlossen
und der Druckverbraucher mit dem Zulauf 2 verbunden. Die Spindelenden haben sich
gegenseitig getrennt.
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Wird aber nur einer der Steuerschieber 9, beispiOsweise nach
dem Ausführungsbeispiel in F i g. 2 nur der linke Steuerschieber
9, durch Betätigung des Hilfsventils 14 geschaltet in der Form, daß der Arbeitsraum
12 über die Servohilfsleitung 13 an den Abgang 25 angeschlossen wird,
dann kann der vor dem Querschnitt des rechten Steuerschiebers 9 anstehende
Servodruck diesen Steuerschieber sehr viel weiter nach links in die dargestellte
Stellung bewegen. Das Sicherungsglied 22 wird durch diese Verschiebung gegenüber
seiner Ausnehmung 21 im Sinne des Ausführungsbeispieles in F i g. 2 betätigt,
und zwar in Form einer Verschiebebewegung nach oben, so daß der Schalter
23 die endgültige Abschaltung auch des verbliebenen Hilfsventils 14 übemimmt.
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Damit kehren die Steuerschieber 9 in ihre Mittelstellung nach
F i g. 1 zurück, und die ganze Anlage, d. h. der Druckverbraucher
ist wieder abgeschaltet. Es ist also auf diese Weise nicht möglich, den Druckverbraucher
wieder neu einzuschalten, da er jedesmal vom Servozulauf neu getrennt wird, wenn
ohne Beseitigung der ersten Störung sofort neu geschaltet werden sollte. Der Weg,
um den der jeweilige Steuerschieber dem anderen folgt, falls eine Fehlschaltung
vorliegt, kann über nicht dargestellte Anschläge entweder in den Arbeitsräumen 12
oder im Zulaufraum einstellbar festgelegt werden.
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An Stelle die Stirnflächen 19 der beiden Spindeln der Steuerschieber
unmittelbar gegeneinander abzu-. stützen und den Steuerimpuls für das Sicherungsglied
22 ebenfalls unmittelbar abzunehmen, ist es auch möglich, gemäß dem Ausführungsbeispiel
in F i g. 3
eine mittelbare Schaltung des Sicherungsgliedes 22 dadurch zu
erreichen, daß die Enden der Steuerschieber z. B. nur mittels einer Feder
26 untereinander verknüpft werden, während die Federn 11 in den Arbeitsräumen
12 nach wie vor vorhanden sind, aber eine größere Vorspannung aufweisen müssen,
so daß bei drucklosem Zustand die beiden Steuerschieber in ihre Abschluß- und Mittelstellung
übergehen und die Feder 26 aufladen.
Die Feder
26 trägt dann in ihrem mittleren Bereich ein vorzugsweise hülsenförmiges
Steuerglied 27,
welches entweder eine Ausnehmung 21 für den Eingriff des Sicherungsgliedes
22 oder einen nicht dargestellten Nocken aufweist. Das Steuerglied27 kann auch über
einen vorzugsweise einseitig bei 28 im Ventilgehäuse 1 gelagerten
Hebel 29 verbunden sein, während die Feder 26 unterteilt sein kann,
deren Enden sich jeweils gegen den Hebel 29 oder das dann als geschlossenes
Teil ausgebildete Steuerglied 27 abstützen. Auf diese Weise erfolgt die Betätigung
des Sicherungsgliedes 22 gegenüber dem Ausführungsbeispiel in F i g. 1 nur
mittelbar unter Zwischenschaltung des Federkraftspeichers 26.
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An Stelle zwei Schaltventile in Form von Steuerschiebern nach dem
Ausführungsbeispiel in F i g. 1
auf einer gemeinsamen Achse zu verwenden,
ist es auch möglich, zwei Mehrwegeschaltventile in Form von Sitzventilen nach dem
Ausführungsbeispiel in F i g. 3 vorzusehen, die ebenfalls über Hilfsventile
14 vorzugsweise in Form von magnetisch schaltbaren Hilfsventilen 14 und 14' zur
Auslösung kommen, mittels Arbeitskolben 10 und abgezweigten Servohilfskreisläufen
13 gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1.
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Die Verschlußstücke 30 dieser Dreiwegeschaltventile sind als
Doppelsitzverschlußstücke ausgebildet, und die Ventilspindelenden 16 werden
untereinander mittels des Federkraftspeichers 26 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel
sind die beiden Ventile so geschaltet, daß sie bei Druckabbau vor den Kolben
10 durch Unterstützung des Federkraftspeichers 26 in ihre Öffnungsstellung
zum Druckverbraucher übergehen. Erst wenn Servomitteldruck am Zulauf herrscht, übernimmt
dieser den Abschluß der Hilfsventile, die gegebenenfalls aber noch durch Federn
32 genau wie im Ausführungsbeispiel in Fig. 1 beeinflußt sein können.
Gleichzeitig wird in den Arbeitsräumen 12 Druckaufbau erreicht, und je-
des
der Verschlußstücke 30 bzw. 30' geht in seine Schließstellung über.
Es können zusätzliche Schließfedern 11 auch hier vorgesehen sein, die die
endgültige Schließstellung übernehmen, wobei diese Federn dann in ihrer Größe so
abzustimmen sind, daß sie die Kraft der Feder 26 dann überwinden.
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Die Feder 26 wird vorzugsweise in Ausnehmungen 31 der
Ventilspindelenden eingelegt, und die Ventilspindeln liegen auf einer gemeinsamen
Achse. Im mittleren Bereich der Feder 26 befindet sich dann das Steuerglied
27, welches durch die Ausnehmung 21 oder einen nicht dargestellten Nocken
das Sicherungsglied 22 betätigt, sobald eines der Ventile, d. h. eines der
Verschlußstücke 30 bzw. 30', nicht gleichzeitig mit betätigt wird.
Fällt beispielsweise das linke Ventil aus und wird nur das rechte Ventil,
d. h. das rechte Verschlußstück 30' im öffnungssinne durch Druckabbau
im Servohilfskreislauf 13 bewegt, dann tritt auch nur einseitige Entlastung
der Feder 26 ein und eine Verschiebung des Steuergliedes 27 im Sinne
einer Betätigung des Sicherungsgliedes 22.
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Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, das Steuerglied.
27 mittels, eines vorzugsweise einseitig bei 28 im Gehäuse
1 gelagerten Hebels 29
zu verbinden und die Feder 26 zu unterteilen
und die Enden gegenüber dem Hebel 29 oder dem Steuerglied 27 abzustützen.
Auch dann erfolgt bei einseitiger Entlastung einer der Federn eine Verschiebung
des Steuergliedes 27, falls eines der Ventile nicht geschaltet hat oder unvorschriftsmäßig
bedient wurde.
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Die Weite der Ausnehmung 21 oder die Breite des Nockens sind so zu
wählen, daß elektrische und/oder mechanische geringfügige Verzögerungen in den beiden
Schaltventilen ausgleichbar sind. Es ist weiter wichtig, daß die Größe dieser Ausnehmung
und ihr mittlerer Arbeitspunkt einstellbar sind, um nicht nur die Ansprechempfindlichkeit
des Sicherungsgliedes verändern zu können, sondern auch die Empfindlichkeit einer
bestimmten Ansprechrichtung.
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Schließlich ist es auch denkbar, an Stelle die beiden zu überwachenden
Schaltventile 4 und 5 gemäß den Ausführungsbeispielen in F i g. 1
und 3 innerhalb einer gemeinsamen Achse anzuordnen, diese beiden Ventile
auch in einer anderen Achsrichtung zueinander auszubilden und den Bewegungsablauf
der je-
weiligen Ventilspindelenden untereinander über ent-.sprechende Gesiängeverbindungen
z. B. so zu verknüpfen, beispielsweise ein Gestänge mit seinen Enden in Form eines
Doppelgelenkhebels vorgesehen wird, dessen mittlerer Bereich bei normaler Betätigung
beider Ventilspindelenden den gesamten Ventilweg mitmacht, während bei Ausfall eines
der Ventile dessen Spindelende dann den Hebeldrehpunkt für das Gestänge bildet über
das noch verbleibende und arbeitende Ventil. Der mittlere Bereich dieses Hebels
würde dann einen geringeren Weg zurücklegen, und dieser geringere Arbeitsweg dient
dann als Schaltimpuls, d. h. als Auslöseimpuls für das Sicherungsglied.
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Das Sicherungsglied 22 kann unmittelbar oder mittelbar über das Schaltglied
34 gemäß F i g. 1
wieder in seine Normalstellung übergeführt werden bei gleichzeitiger
Rückführung des Schalters 23 bzw. der nicht dargestellten Verschlußstücke
in der Servozuführung 2, um so die Anlage wieder voll betriebsbereit zu machen.