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Pneumatische Sicherheitsschaltung Die Erfindung bezieht sich auf eine
pneumatische Sicherheitsschaltung für das Einrücken von zu jedem Arbeitsspiel neu
einzuschaltenden Arbeitsmaschinen, insbesondere Zwei-Hand-Schaltung von Biegevorrichtungen
für Blech- und Stabmaterial, mit mehreren in Reihe geschalteten Steuerventilen,
mit denen die Steuerluft zur Betätigung eines Schaltorgans gesteuert wird.
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In der Regel sind bei solchen Sicherheitsschaltungen ebenso viele
Schaltpulte mit je zwei Drucktasten zur Betätigung der Steuerventile aufgestellt
als Personen an der Maschine beschäftigt sind. Dadurch wird erreicht, daß jede einzelne
Bedienungsperson zum Einrücken der Arbeitsmaschine ihre ihr zugeordneten Drucktasten
bzw. Steuerventile betätigen muß, damit sie zumindest während der unfallgefährlichen
Arbeitsbewegung der Maschine keine Verrichtungen mehr an der Maschine ausführen
kann.
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Bisher wies aber die Schaltung der Steuerventile noch einen schwerwiegenden
Nachteil auf, der die Sicherheit an der Maschine wieder in Frage stellen konnte.
Durch Dauerbetätigung einzelner Ventile, beispielsweise mittels eines an einer Drucktaste
angehängten Gewichtes, konnten die vorgesehenen Sicherungen umgangen werden, und
die Einrückung der Maschine konnte mit einem einzigen Steuerventil geschaltet werden.
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Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, eine Schaltung
zu entwickeln, die diesen Nachteil vermeidet und sicherstellt, daß für jedes Arbeitsspiel
der Maschine alle Steuerventile bzw. Drucktasten sowohl einmal betätigt als auch
einmal freigegeben werden müssen.
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Die Erfindung schlägt vor, daß in der Steuerluftleitung in Richtung
auf das Schaltorgan hin ein oder mehrere in Ruhestellung offene Ventile, dann ein
Drackluftspeicher und dahinter eine gleiche Anzahl in Ruhestellung geschlossener
Ventile angeordnet sind, wobei jeweils je ein vor und hinter dem Druckluftspeicher
liegendes, in entgegengesetzter Stellung befindliches Ventil zu einem gemeinsam
betätigbaren Ventilpaar zusammengefaßt sind und an dem Druckluftspeicher ein am
Ende der notwendigen Schaltdauer jedes Arbeitsspieles der Arbeitsmaschine über einen
durch diese gesteuerten Betätigungsantrieb zu öffnendes Entlüftungsventil vorgesehen
ist.
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Es wird dadurch erreicht, daß die Steuerluftleitung in keiner Stellung
der Ventilpaare zum Schaltorgan der Arbeitsmaschine durchverbunden ist. In der Rihestellung
ist also der Druckluftspeicher an der Drucklufthauptleitung angeschlossen, ist aber
von dem Schaltorgan getrennt. Bei betätigten Steuerventilen bzw. niedergedrückten
Drucktasten ist der Druckluftspeicher dagegen von der Drucklufthauptleitung getrennt
und steht dafür mit dem Schaltorgan in Verbindung, das hierdurch unter Druck gesetzt
ist und verstellt wird. Es wird also der Druckluftspeicher zunächst mit einer Luftmenge
aus der Drucklufthauptleitung gefüllt, deren Arbeitsvermögen dann nach Abtrennung
des Druckluftspeichers von der Drucklufthauptleitung zur Verstellung des Schaltorgans
verwendet wird. Die Entlüftung des Druckluftspeichers am Ende der notwendigen Schaltdauer
jedes Arbeitsspieles erfolgt, damit die Restluftmenge in dem Speicher nicht für
die Schaltung noch eines weiteren Arbeitsspieles verwendet werden kann. Ein neues
Arbeitsspiel kann also nur durch Loslassen der Drucktasten bzw. ein Rückführen der
Steuerventile in die Ruhestellung mit einem dadurch bedingten neuen Auffüllen des
Druckluftspeichers und ein neues Niederdrücken der Drucktasten ausgelöst werden.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besitzen die hinter dem
Druckluftspeicher liegenden Steuerventile in ihren nach dem Schaltorgan hin befindlichen
Leitungsanschlüssen eine bei Ventilbetätigung verschließbare, in Ruhestellung offene
Belüftungsöffnung.
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Durch diese Maßnahme kann das Schaltorgan in jeder Phase des Arbeitsspieles
belüftet werden und damit gegebenenfalls je nach Ausbildung des Schaltorgans die
Bewegung der Arbeitsmaschine unterbrochen oder die Rücklaufbewegung eingeleitet
werden.
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Derartige Steuerungen werden mit Vorteil bei Arbeitsmaschinen mit
vor- und zurücklaufender Bewegung verwendet, wenn es für ein gutes Arbeitsergebnis
erforderlich ist, im Scheitelpunkt der Arbeitsbewegung die Maschine anzuhalten,
um z. B. einen gewissen Druck über eine bestimmte Zeitdatier
auf
ein Werkstück wirken zu lassen. Insbesondere bei Arbeitsmaschinen mit einem Schaltorgan,
das bei Entlüftung den Rücklauf auslöst, ist es zweckmäßig, daß das Entlüftungsventil
des Drucklu°tspeichers durch die ,Arbeitsmaschine kurz nach Auslösung deren Rücklaufs
geöffnet wird.
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Um an jedem der mit zwei Drucktasten für beide Hände ausgestatteten
Schaltpult mit nur einem Satz von Ventilen auszukommen, wird schließlich nach einem
weiteren Merkmal der Erfindung eine Nn`' den beiden Drucktasten gelenkig gelagerte
Verbindungsstange mit einer in ihrer Mitte gelenkig angeordneten, auf einer senkrechten
Führung gleitenden Schaltplatte vorgeschlagen, auf deren Schaltweg die Steuerventile
eines Ventilpaares hintereinander angeordnet sind, wobei die Schajtplatte"wechselweise
in, ihrer Ruhestellung das vor dem -Druckluftspeicher liegende Steuerventil und
in..der.-bei vollem, gleichzeitigem Niederdrücken der beiden Drucktasten erreichten
Endstellung das hinter dem Druckluftspeicher liegende Steuerventil. offenhält.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Im
einzelnen stellt dar F i g. 1 einen Schaltplan mit schematisch angedeuteten Schaltelementen
einer Sicherheitsschaltung nach der Erfindung, -F i g. 2 einen Schnitt durch das
Schaltorgan zur Steuerung der Arbeitsmasehine in Ruhestellung, F i g. 3 dasselbe
Schaltorgan in Arbeitsstellung und F i g. 4 eine schematiscfie Darstellung eines
Schaltpultes für Zwei-Hand-Betätigung mit einem Satz von Steuerventilen.
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Eine Drucklufthauptleitung 11 führt zu einem Schaltorgan 12, mittels
welchem zwei. in Parallelschaltung angeschlossene druckluftbetriebene Arbeitsmaschinen
13, 14 gesteuert werden (F i g. 1). Die für den Antrieb wesentlichen Teile der Arbeitsmaschinen
sind die Druckluftzylinder 13 a, 14 a und die darin hin- und herbewegten Kolben
13 b, 14 b.
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Je nach Stellung des Schaltorgans 12 wird die Druckluft auf die eine
oder andere Seite der Kolbenfläche in die Zylinder geleitet. In der Zeichnung befinden
sich die Kolben 13 b, 14 b in Ruhestellung. Dabei ist in dem Schaltorgan
12 die Drucklufthauptleitung 11 mit dem Leitungszweig 15 durchverbunden, so daß
der volle Luftdruck auf die in dem Schaltplan obere Kolbenfläche wirkt. Der Zylinderraum
unterhalb der Kolben 13 b, 14 b ist durch den Leitungszweig 16 im
Schaltorgan 12 belüftet. In der anderen Stellung, der Arbeitsstellung des Schaltorgans
12, wird die Hauptdruckluftleitung 11 mit dem Leitungszweig 16 durchverbunden und
die Druckluft auf die untere Kolbenfläche wirken lassen. Der Luftinhalt im oberen
Zylinderraum wird dann übe; den Leitungszweig 15 und das Schaltorgan 12 abgeleitet.
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Durch das Schaltorgan 12 werden also durch Beaufschlagung der einen
oder anderen Kolbenseite die Bewegungen der Kolben 13 b, 14 b bzw.
der mit ihnen verbundenen Kolbenstangen 17, 18 gesteuert.
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Zur Schaltung des Schaltorgans 12 dient eine ppeumatische Zwei-Hand-Sicherheitsschaltung,
die wie folgt aufgebaut ist und arbeitet.
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Die Steuerluft zur Betätigung des Schaltorgans 12 wird der Drucklufthauptleitung
11 entnommen. In der Steuerluftzuleitung 19 sind zunächst zwei Steuerventile 20,
21 in Reihenschaltung angeordnet, die in Ruhestellung die Zuleitung 19 offenhalten
und in betätigter Stellung absperren. Daran schließt sich ein Druckluftspeicher
22 an. In der vom Druckluftspeicher 22 abgehenden Leitung 25 sind zwei weitere Steuerventile
23, 24 hintereinandergeschaltet. Im Gegensatz zu den vor dem Druckluftspeicher 22
liegenden Ventilen 20, 21 sperren diese beiden Ventile in Ruhestellung die zum Schaltorgan
12 abgehende Leitung 25 ab und öffnen sie in betätigter Stellung. Je eines dieser
in entgegengesetztem Sinne arbeitenden, vor und hinter dem Druckluftspeicher 22
liegenden Ventile ist, wie schematisch angedeutet, zu einem Ventilpaar 20,I24 und
21/23 zusammengefaßt, das entgegen einer Federkraft durch Niederdrücken von Drucktasten
28, 29 über einen Ventilschaft 26, 27 gemeinsam betätigbar ist. Jedes Ventilpaar
20/24, 21/23 kann eine Baueinheit sein. Die hinter dem Druckluftspeicher
22 liegenden Steuerventi@e 23, 24 können in ihren nach dem Schaltorgan 12 hin befindlichen
Leitungsanschlüssen 25 a bei Ventilbetätigung verschließbare, in Ruhestellung offene
Belüftungsöffnungen 23 a, 24 a besitzen.
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Die Druckluft beaufschlagt in dem Schaltorgan 12 einen Servokolben
30 (F i g. 2 und 3), der mit einer Ventilstange 31 verbunden ist. Durch die Ventilstange
31 werden gleichzeitig drei Ventile 32, 33, 34 zur Steuerung der Druckluft in der
Hauptleitung 11 betätigt.
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In der Ruhestellung des Schaltorgans 12, wie in F i .g. 2 dargestellt,
wenn der Servokolben 30 nicht mit Druckluft beaufschlagt ist, ist die Drucklufthauptleitung
11 über die Abzweigung 35, das Ventil 34 und das Leitungsstück
15 nach derjenigen Seite des Zylinders durchverbunden, auf der die Kolbenstange
17 angeordnet ist. Die Belüftung des anderen Zylinderraumes erfolgt über das Ventil
33 und die Leitungsstücke 16 und 36. Bei Beaufschlagung des Servokolbens
30 im Schaltorgan 12 mit Druckluft werden die Ventile 32, 33,
34 in die in F i g. 3 dargestellte Stellung umgeschaltet. Die Druckluft wird
nun über das Ventil 32 und die Leitung 16 auf die Rückseite des Kolbens 13 b geleitet,
und das Luftvolumen auf der anderen Kolbenseite fließt über das Ventil 33 und die
Leitungsstücke 15, 36 nach außen ab. Bei nicht beaufschlagtem Servokolben 30 wird
das Schaltorgan 12 durch die Schraubenfeder 37 in seine Ruhestellung übergeführt
bzw. in dieser Stellung gehalten.
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Zur Steuerung der Steuerluft in Abhängigkeit von der Kolbenstellung
der Arbeitsmaschine ist ein durch die Kolbenstange 17 betätigbares Entlüftungsventil
39 vorgesehen, mittels welchem der Druckluftspeicher 22 über eine Entlüftungsleitung
40 belüftet wird. Ferner ist an dem Druckluftspeicher 22 noch ein federbelastetes
Nothalteventi141 angeschlossen, um in Fällen der Gefahr durch Belüften des Druckluftspeichers
eine Rücksteuerung derArbeitsmaschine vornehmen zu können. Außerdem ist in der Drucklufthauptleitung
11 noch ein Absperrventil 42 vorgesehen.
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Die Wirkungsweise der pneumatischen Zwei-Hand-Sicherheitsschaltung
ist wie folgt: Bei nicht betätigten Steuerventilen 20, 21, 23, 24 befindet sich
das Schaltorgan 12 gemäß F i g. 2 in Ruhestellung. Die Kolben 13 b, 14 b
der Arbeitsmaschine 13, 14 befinden sich in ihrer rückwärtigen Stellung. Der Leitungsabschnitt
25 a ist belüftet. Gleichzeitig liegt der Druckluftspeicher 22 durch die in Ruhestellung
geöffneten Ventile 20, 21 an dem
Druckluftnetz. Werden nun die Steuerventile
20, 21,
23, 24 betätigt, so sperrt zunächst die vor demDruckluftspeicher liegende
Gruppe von Steuerventilen 20,
21 die Verbindung nach hinten zur Drucklufthauptleitung
11 ab, und die dem Druckluftspeicher nachgeschaltete Gruppe von Steuerventilen 23,
24 gibt die Verbindung zum Schaltorgan 12 frei, wobei gleichzeitig die Belüftungsöffnungen
23 a, 24 a geschlossen werden. Das in dem Druckluftspeicher und dem Leitungsabschnitt
25 a eingeschlossene und unter erhöhtem Druck stehende Luftvolumen dehnt
sich nun unter Verschieben des Sei#vokolbens 30 im Schaltorgan 12 aus. Dadurch
werden die Anschlüsse im Schaltorgan 12 umgeschaltet; die vorher mit der
Außenluft in Verbindung stehenden Zylinderräume der Arbeitsmaschinen werden mit
der @1@klufthauptleitung 11 verbunden, und die vorher mit der Drucklufthauptleitung
verbundenen Zylinderräume werden belüftet. Als Folge dieser Umsteuerung beginnen
die Kolben 13 a, 13 b ihren Arbeitshub. Bei Unterbrechung des Schaltdruckes
an nur einem der Steuerventilpaare 20/24, 21/23 wird die Leitung 25 a
zum
Servokolben 30 des Schaltorgans 12 belüftet. Das Schaltorgan 12 steuert um, und
die Arbeitskolben 13 b, 14 b laufen in ihre Ruhestellung zurück.
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Die Rücklaufbewegung der Arbeitskolben 13 b, 14 b kann
sowohl durch Loslassen der .Steuerventilpaare 20/24, 21/23 als auch durch das von
der Kolbenstange 17 der Arbeitsmaschine 13 betätigte federbelastete Entlüftungsventil
39, welches den Druckluftspeicher 22 belüftet, ausgelöst werden. In
letzterem Fall braucht das Maschinenpersonal nicht auf den Zeitpunkt, wenn die Arbeitskolben
13 b, 14 b
ihre Totpunktlage erreicht haben, zu achten. Die Arbeitskolben
13 b, 14 b werden selbsttätig umgesteuert.
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Je nach dem Verwendungszweck der Arbeitsmaschine 13, 14 kann
es notwendig sein, daß die Endstellung der Arbeitskolben 13 b, 14 b für eine gewisse
Zeit aufrechterhalten wird. Dies kann man dadurch erreichen, daß man die Rücklaufbewegung
durch Freigeben eines der Steuerventilpaare 20/24,
21/23 von Hand einleitet
und erst kurz nachher den Druckluftspeicher 22 durch das Entlüftungsventil 39 belüften
läßt.
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Die Schaltung nach der Erfindung zwingt das Maschinenpersonal dazu,
zur Einleitung jedes Arbeitshubes die Steuerventile bzw. die Drucktasten mindestens
einmal zu betätigen. Durch ständiges Betätigen eines Steuerventilpaares ist die
Steuerluftzuleitung 19
ständig unterbrochen, und es können demzufolge keine
Schaltungen am Schaltorgan 12 durchgeführt werden. Je nach Anzahl der an der Maschine
13, 14 beschäftigten Personen werden entsprechend viele Steuerventilsätze in die
Steuerluftleitung eingebaut, und zwar ist es aus Sicherheitsgründen zweckmäßig,
für jede Person ein Schaltpult mit je einer Drucktaste für jede Hand vorzusehen.
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In F i g. 4 ist ein Schaltpult mit je einer Drucktaste für jede Hand
dargestellt, das es ermöglicht, mit nur einem Ventilpaar auszukommen. Auf einer
Grundplatte 43 sind zwei Führungsbolzen 44, 45 befestigt, auf denen die Drucktasten
46, 47 geführt sind. Die Drucktasten 46, 47 werden durch die Schraubenfedern
48, 49 in ihrer Ruhestellung gehalten. Auf den Führungshülsen 50, 51 der
Drucktasten 46, 47 ist je eine Manschette 52, 53 befestigt. In einander zugekehrten
Bohrungen 54, 55 der beiden Manschetten ist eine Verbindungsstange 56 universalgelenkig
gelagert. In der Mitte der Verbindungsstange ist eine Platte 57 gelenkig befestigt,
die auf einer Führung 58 gleitet und auf jeder Seite einen Nocken 59, 60
trägt. Die Nocken arbeiten mit. zwei Steuerventilen 20, 24 zusammen, wobei das obere
in der Steuerleitung vor dem Druckluftspeicher und das untere hinter diesem liegt.
In der Ruhestellung der Drucktasten 46, 47 ist das obere Steuerventil 20 geöffnet
und das untere Steuerventil 24 geschlossen. Wenn beide Drucktasten 46, 47, gedruckt
werden, wird das obere Steuerventil 20 geschlossen, während das untere Steuerventil
24 geöffnet wird. Damit die Schaltung: durchgeführt werden kann, müssen beide Drucktasten
46, 47 ganz niedergedrückt sein. Wird nur eine Drucktaste gedrückt, geht die Platte
57 mit &n Nocken 59, 60 nur bis auf eine mittlere Höhe herunter. Die Anordnung
der Steuerventile 20, 24 ist so getroffen, daß in dieser Stellung jedoch das obere
Ventil 20 schon freigegeben ist, das untere Ventil 24
aber durch seinen
Nocken 59 noch nicht erreicht ist. Der Schaltvorgang ist somit noch nicht beendet,
und das untere Ventil 24, welches bei Betätigung die Verbindungsleitung
25, 25 a vom Druckluftspeicher 22
zum Servokolben 30 öffnet,
bleibt geschlossen. Durch die beschriebene Vorrichtung wird volle Sicherheit dafür
erreicht, daß zum Einschalten der Arbeitsmaschinen beide Drucktasten 46, 47 voll
gedrückt werden müssen.