DE19903344A1 - Hydraulikeinrichtung - Google Patents

Hydraulikeinrichtung

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikeinrichtung mit einer Druckquelle, einer Drucksenke, einem Stellventil sowie einer Konstantdruckeinrichtung, deren Druck als Referenzdruck wenigstens einer Differenzdruck-Erfassungseinrichtung zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikeinrichtung, eine Verwen­ dung einer solchen sowie ein Verfahren zum Detektieren eines vorbestimmten Zustands eines hydraulisch beaufschlagbaren Ver­ brauchers.

Hydraulikeinrichtungen als solche sind bereits bekannt.

Aus der EP 0 527 393 A1 ist eine als Magnetventil-Vorrichtung ausgebildete Hydraulikeinrichtung bekannt, bei der innerhalb eines Gehäuses zwei Wege-Sitzventile mit je einem linear beweg­ lichen Ventilstößel angeordnet sind, wobei diese Ventilstößel von einem gemeinsamen Anker und über ein Querteil gemeinsam be­ aufschlagbar sind.

Aus der DE 33 08 576 A1 ist eine Steuerventilvorrichtung be­ kannt, bei der mehrere Steuerventile mit den Außenseiten ihrer Gehäuse derart aneinander gesetzt sind, daß eine durchgehende Strömungsverbindung zwischen ihnen entsteht.

Diese bekannten Anordnungen eignen sich für eine Reihe von An­ wendungen im Bereich der Hydraulikvorrichtungen, da sie eine verhältnismäßig kompakte Bauweise ermöglichen.

Allerdings weisen diese bekannten Einrichtungen im Hinblick auf verschiedene Anwendungen auch Nachteile auf. So ermöglichen vorzugsweise diese bekannten Einrichtungen nicht ein Erkennen bestimmter Informationen über den Zustand eines Verbrauchers, der Bestandteil einer Hydraulikeinrichtung ist bzw. von einer Hydraulikeinrichtung versorgt wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Hydraulikeinrichtung, eine Verwendung einer Hydraulikeinrichtung sowie ein Verfahren zum Detektieren eines vorbestimmten Zustand eines hydraulisch beaufschlagbaren Verbrauchers zu schaffen, welche kostengünstig herstellbar ist, einfache bauliche Elemente aufweist, geringen Montage- sowie Wartungsaufwand erfordert und darüber hinaus auf einfache Weise eine Verstellbarkeit der an dem Verbraucher wir­ kenden Hydraulikdrücke ermöglicht, ohne daß von einem Bediener hydraulische und elektrische Komponenten an die gewünschten Druckverhältnisse angepaßt werden müssen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Hydrauli­ keinrichtung gemäß Anspruch 1.

Eine erfindungsgemäße Verwendung ist Gegenstand des Anspruchs 30.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist Gegenstand des Anspruchs 31.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine Hydraulikeinrichtung mit wenigstens einer Druckquelle wenigstens einem Verbraucher, we­ nigstens einer Hydraulikleitungseinrichtung, wenigstens einem Stellventil, wenigstens einer Konstantdruckeinrichtung sowie wenigstens einer Differenzdruck-Erfassungseinrichtung zu verse­ hen.

Die Druckquelle ist vorzugsweise als Pumpe ausgebildet. Bevor­ zugt ist diese Pumpe als Konstantdruckpumpe ausgebildet. Beson­ ders bevorzugt ist die Pumpe als Verstellpumpe, also als Pumpe mit verstellbaren bzw. einstellbaren Verdrängungsvolumen, aus­ gebildet. Bevorzugt ist auch, daß mehrere Pumpen in der Hydrau­ likeinrichtung vorgesehen sind.

Der bzw. die Verbraucher bilden eine Drucksenke. Grundsätzlich kann jede Art eines hydraulischen Verbrauchers in der Einrich­ tung vorgesehen sein. Vorzugsweise sind Verbraucher mit einem Verdrängungselement wie Kolben-Zylinder-Einrichtungen vorgese­ hen. Diese Kolben-Zylinder-Einrichtung ist vorzugsweise als Kolben-Zylinder-Einrichtung mit einfach wirkendem Zylinder oder mit doppelt wirkendem Zylinder ausgebildet.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß bei einem einfach wirkendem Zylinder die Rückbewegung durch eine äußere Kraft aufgebracht wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, daß in wenigstens einer Kol­ ben-Zylinder-Einrichtung mit einfach wirkendem Zylinder die Rückbewegung durch eine Rückstellfeder aufgebracht wird.

Bevorzugt ist, daß in einer Kolben-Zylinder-Einrichtung mit doppelt wirkendem Zylinder dieser als Differentialzylinder oder als Gleichgangzylinder ausgebildet ist.

Bevorzugt ist auch, daß die Kolben-Zylinder-Einrichtung einen doppelt wirkenden Zylinder mit einseitig und/oder beidseitig verstellbarer Dämpfung aufweist.

Es sei angemerkt, daß verschiedene Verbraucher, welche von der erfindungsgemäßen Hydraulikeinrichtung ansteuerbar sind bzw. von der erfindungsgemäßen Hydraulikeinrichtung umfaßt sind un­ terschiedlich ausgebildet sein können. Insbesondere ist bevor­ zugt, daß Kombinationen der vorerwähnten Prinzipien, auf denen eine Kolben-Zylinder-Einrichtung basiert, vorgesehen sind.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kolbenstange wenigstens einer Kolben-Zylinder- Einrichtung mit einem Spannelement verbunden. Gemäß einer be­ sonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Ver­ braucher ein Spannelement einer Werkzeugmaschine bzw. Teil ei­ nes Spannelementes einer Werkzeugmaschine.

Bevorzugt ist ferner, daß der Verbraucher eine Spannbacke für rotationssymetrische Teile, wie vorzugsweise Spannbacken einer Drehmaschine, darstellt bzw. aufweist.

Die Hydraulikleitungseinrichtung weist insbesondere eine Mehr­ zahl von Hydraulikleitungen auf, welche, vorzugsweise unterbro­ chen durch sonstige hydraulischen Elemente und/oder Verzwei­ gungspunkte, miteinander in Verbindung stehen.

Das wenigstens eine Stellventil ist vorzugsweise als a/b- Wegeventil ausgebildet. Besonders bevorzugt ist dabei, daß a, b ∈ N wobei N die Menge natürlichen Zahlen bezeichnet und wobei a, b größer oder gleich 2 sind.

Es sei angemerkt, daß von einer Hydraulikeinrichtung vorzugs­ weise verschieden ausgebildete a/b-Wegeventile umfaßt sind. Vorzugsweise weist die Hydraulikeinrichtung ein oder mehr zwei 4/3 Wegeventile und/oder ein oder mehr 3/2-Wegeventile auf.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist pro angeschlossenem und/oder anschließbarem Verbraucher we­ nigstens ein a/b-Wegeventil vorgesehen. Besonderes bevorzugt ist, daß über diese jeweiligen a/b-Wegeventile wenigstens eine von der Hydraulikeinrichtung umfaßte Druckleitung und/oder we­ nigstens eine von der Hydraulikeinrichtung umfaßte Abflußlei­ tung jeweils mit wenigstens einer Hydraulikkammer des wenig­ stens einen Verbrauchers verbindbar ist. Bevorzugt ist zusätz­ lich bei wenigstens einem a/b-Wegeventil eine gesperrte Stel­ lung vorgesehen, bei der die Hydraulikkammern des Verbrauchers von der Druck- sowie der Abflußleitung des Verbrauchers entkop­ pelt sind.

Bevorzugt ist beispielsweise, daß a = n+2 und b = n+1 oder b = n+3 ist, wobei n die Anzahl der Hydraulikkammern des jeweiligen Verbrauchers repräsentiert.

Von der wenigstens einen Konstantdruckeinrichtung wird unter vorbestimmten Gegebenheiten ein im wesentlichen konstanter Druck bereitgestellt. Diese Konstantdruckeinrichtung ist vor­ zugsweise als Hydrospeicher ausgebildet. Bevorzugt ist diese Konstantdruckeinrichtung ein hydraulisches Bauelement, das von einer Pumpeneinrichtung verschieden ist.

Besonders bevorzugt ist, daß die Konstantdruckeinrichtung einen Druck bereitstellt, welcher im wesentlichen von dem Pumpendruck und/oder der Ventilstellung eines gegebenenfalls zusätzlich vorgesehenen, insbesondere zwischen Pumpe und Hydrospeicher an­ geordneten Druckventils bzw. Druckregelventils bzw. Druckmin­ derventils einstellbar bzw. abhängig ist.

Bevorzugt ist auch, daß die erfindungsgemäße Hydraulikeinrich­ tung eine Mehrzahl von Konstantdruckeinrichtungen, wie Hydro­ speichern, umfaßt, die vorzugsweise unterschiedliche Drücke bzw. Konstantdrücke bereitstellen. Besonders bevorzugt ist das Verhältnis bzw. die Differenz dieser Konstantdruck einstellbar. Insbesondere zum Erzeugen einer Druckdifferenz zwischen diesen Hydrospeichern bzw. den von diesen Hydrospeichern bereitge­ stellten Drücken ist wenigstens einer Verbindungsleitung zwi­ schen einer Druckquelle bzw. Pumpe und einem Hydrospeicher ein Druckventil, wie vorzugsweise ein Druckregelventil, angeordnet.

Besonders bevorzugt ist ein derartiges Druckregelventil ein­ stellbar. Hierdurch läßt sich beispielsweise das Verhältnis bzw. die Differenz der von den Hydrospeichern bereit gestellten Konstantdrücke steuern bzw. verändern bzw. einstellen.

Die Differenzdruck-Erfassungseinrichtung ist vorzugsweise als Differenzdruckschalter bzw. als Differenzdruckventil ausgebil­ det bzw. weist entsprechende Bauteile auf. Diese Differenzdruk­ keinrichtung erzeugt z. B. ein vorbestimmtes Signal, wenn die Drücke in wenigstens zwei an die anliegenden Leitungen eine vorbestimmte Differenz bzw. ein vorbestimmtes Verhältnis anneh­ men. Vorzugsweise gibt die Differenzdruck-Erfassungseinrichtung ein Signal ab, bzw. die erzeugt die Differenzdruck- Erfassungseinrichtung ein Signal, wenn die Drücke in den an ihr anliegenden Leitungen im wesentlichen gleich sind.

Bevorzugt ist auch, daß die Differenzdruck- Erfassungseinrichtung eine Feder aufweist. Eine derartige Feder ermöglicht vorzugsweise, daß die Differenzdruck- Erfassungseinrichtung, die z. B. derart ausgebildet ist, daß sie ein Signal abgibt, wenn die detektierten Drücke gleich sind, ein Signal dann abgibt, wenn sich die in den an ihr ange­ schlossenen Leitungen vorliegenden Drücke um die Federkraft bzw. den dieser entsprechenden Druck unterscheiden.

Vorzugsweise liegt an der Differenzdruck-Erfassungseinrichtung einerseits ein Konstantdruck, der vorzugsweise von der Kon­ stantdruckeinrichtung bereit gestellt wird, und andererseits ein Betriebsdruck, bzw. ein am Verbraucher anliegender Druck, an. Dabei ist die Federvorzugsweise derart angeordnet, daß der Differenzdruck ein Signal abgibt, wenn die Summe aus der Feder­ kraft der Federund der durch den Betriebsdruck bzw. den am Ver­ braucher anliegenden Druck auf die Differenzdruck- Erfassungseinrichtung ausgeübten Kraft im wesentlichen der Kraft, dem von dem Konstantdruck bzw. dem von der Konstantdruk­ keinrichtung aufgebrachten Druck auf die Differenzdruck- Erfassungseinrichtung entspricht.

Besonders bevorzugt ist, daß die Feder einstellbar ist.

Besonders bevorzugt ist, daß die Konstantdruckeinrichtung der Differenzdruck-Erfassungseinrichtung einen Referenzdruck "zur Verfügung stellt".

Es sei angemerkt, daß an Stelle des Betriebsdrucks bzw. des am Verbraucher anliegenden Drucks vorzugsweise an der Differenz­ druck-Erfassungseinrichtung auch ein Druck anliegen kann, wel­ cher mit dem Betriebsdruck bzw. der an dem Verbraucher anlie­ genden Druck ein hervorbestimmtes Verhältnis bildet, bzw. eine vorbestimmte Differenz bildet bzw. in einer vorbestimmten Ab­ hängigkeit zum am Verbraucher anliegenden Druck steht.

Das von der Differenzdruck-Erfassungseinrichtung unter den vor­ bestimmten Gegebenheiten bzw. bei Druckgleichheit abgegebene Signal wird vorzugsweise an eine übergeordnete Steuerungsein­ richtung übermittelt. Die übergeordnete Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise eine elektrische Steuerungseinrichtung. Bevor­ zugt ist, daß die Steuerungseinrichtung eine speicherprogram­ mierbare Steuerung (SPS) ist.

Dem Differenzdruckschalter wird vorzugsweise von einem Druck­ ventil eine Drucksollwertgröße zugeführt, der von einem Hydrau­ likspeicher konstant gehalten wird. Ferner wird diesem Diffe­ renzdruckschalter, insbesondere wenn vorzugsweise ein Werkstück in einer Spanneinrichtung verspannt ist bzw. eine Spanneinrich­ tung, die einen Verbraucher darstellt, verspannt ist, ein Ist­ wertsignal, vorzugsweise der an dem Verbraucher anliegende Druck, zugeführt. Sofern der Istwert und der Sollwert gleich sind, bzw. sich um einen von einer Feder bestimmten Betrag un­ terscheiden, wird ein elektrischer Kontakt geschlossen, so daß ein Signal eine übergeordnete Steuerung übermittelt wird.

Es sei angemerkt, daß die Begriffe Differenzdruckschalter bzw. Differenzventil bzw. Differenzdruck-Erfassungseinrichtung im Sinne der Erfindung weitgefaßt zu verstehen sind. Eine Diffe­ renzdruck-Erfassungseinrichtung umfaßt vorzugsweise einen Schalter sowie ein Differenzdruckventil. Vorzugsweise erfaßt das Differenzdruckventil eine Differenz der Drücke und übermit­ telt bei Druckgleichheit bzw. bei vorbestimmten Druckverhält­ nissen bzw. bei vorbestimmter Druckdifferenz eine Bewegung an einen Kontakt, der den Schalter schließt und damit die Ausgabe eines Signals Bewirkt. Der Differenzdruckschalter gibt dann seinerseits vorzugsweise ein Signal an die übergeordnete Steue­ rungseinheit weiter.

Die Vorrichtung ist insbesondere sofern vorteilhaft, als auf baulich einfache und kostengünstige Weise ermöglicht wird, daß eine Hydraulikeinrichtung einerseits, insbesondere über einen Differenzdruckschalter, automatisch erkennen kann, ob ein Ver­ braucher in einer vorbestimmten Position, wie vorzugsweise in einer Anschlag- oder Spannposition ist, und andererseits ermög­ licht wird, daß diese Hydraulikeinrichtung ohne großen Um­ rüstaufwand an vorbestimmte bzw. gewünschte Drücke, welche für die Verbraucher bereit zu stellen sind, angepaßt werden kann. Somit wird vorzugsweise ermöglicht, daß eine erfindungsgemäße Hydraulikeinrichtung an unterschiedlichen Gegebenheiten, z. B. an unterschiedliche Werkzeugmaschinen angepaßt werden kann.

Ferner wird vorzugsweise ermöglicht, daß die Spanndrücke auf einfache Weise an die in einer Werkzeugmaschine einzuspannenden Werkstücke bzw. Werkstückgeometrien oder Werkstückmaterialien angepaßt werden können.

Erfindungsgemäß wird hierbei ermöglicht, daß maximal lediglich die Drücke neu vorgegeben werden müssen, ohne daß sonstige Schalter wie Druckschalter oder dergleichen bzw. elektrische Komponenten neu eingestellt und/oder justiert werden müssen.

Vorzugsweise wird ermöglicht, daß lediglich eine oder mehrere Hydraulikkomponenten angepaßt werden müssen, ohne daß ein Ein­ griff in die elektrischen Komponenten erforderlich ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist pro Differenzdruck-Erfassungseinrichtung bzw. Differenz­ druckschalter oder Differenzdruckventil wenigstens ein a/b- Wegeventil vorgesehen. Vorzugsweise ist ein a/b-Wegeventil da­ bei derart angeordnet, daß zwischen dem a/b-Wegeventil und der Differenzdruck-Erfassungseinrichtung keine weiteren hydrauli­ schen Komponenten, abgesehen von hydraulischen Leitungen, ange­ ordnet ist.

Bevorzugt ist dabei auch, daß zwischen dem a/b-Wegeventil und der Differenzdruck-Erfassungseinrichtung wenigstens eine Dros­ sel und wenigstens ein Rückschlagventil oder dergleichen ange­ ordnet sind.

Bevorzugt ist auch, daß pro von dem a/b-Wegeventil zum Verbrau­ cher führender Leitung eine Differenzdruck- Erfassungseinrichtung vorgesehen ist. Bevorzugt ist auch, daß eine Differenzdruck-Erfassungseinrichtung nur für einen Teil der Verbraucher vorgesehen ist.

Erfindungsgemäß ist vorzugsweise vorgesehen, daß eine Konstant­ druckeinrichtung bzw. ein Hydrospeicher ein Referenzsignal be­ reitstellt, welches mit einem Betriebsdruck bzw. einem den Ver­ braucher aktuell beaufschlagenden Druck verglichen wird.

Es sei angemerkt, daß, wenn sich ein Verbraucher bzw. eine Kol­ ben-Zylinder-Einrichtung bzw. eine Spannvorrichtung mit einer spannenden, vorzugsweise ein Werkstücke einspannenden, Position befindet, sich in der Hydraulikkammer des Verbraucher zunehmend ein Druck aufbaut, der an die Differenzdruck- Erfassungseinrichtung übermittelt wird. Sobald der Kolben dann in einer fixierten Position ist, da vorzugsweise ein von dem Kolben beaufschlagtes Werkstück verspannt ist, baut sich in den Druckleitungen bzw. in einer Hydraulikkammer des Verbraucher ein sich erhöhender Druck auf, welcher an die Differenzdruck- Erfassungseinrichtung übermittelt wird.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zu wenigstens einem Stellventil bzw. a/b-Wegeventil eine Konstantdruckeinrichtung parallel geschaltet. Insbesondere ist vorzugsweise das a/b-Wegeventil in einer zwischen der Druck­ quelle bzw. der Pumpe und einem Verbraucher angeordneten Lei­ tung positioniert, während die Konstantdruckeinrichtung bzw. der Hydrospeicher in einem zu diesem Zweig parallelen Zweig an­ geordnet ist.

Bevorzugt ist auch, daß zu einer Konstantdruckeinrichtung meh­ rere a/b-Wegeventile parallel geschaltet sind.

Besonders bevorzugt ist, daß wenigstens eine Differenzdruck- Erfassungseinrichtung, wie vorzugsweise ein Differenzdruckven­ til und/oder Differenzdruckschalter, zu wenigstens einem a/b- Wegeventil parallel geschaltet angeordnet ist.

Besonders bevorzugt ist, daß eine Reihenschaltung aus wenig­ stens einer Differenzdruck-Erfassungseinrichtung und wenigstens einer Konstandruckeinrichtung parallel zu wenigstens einem a/b- Wegeventil angeordnet bzw. hydraulisch parallel geschaltet ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen einer Druckquelle und zwischen wenigstens einem der Verbraucher wenigstens eine Zulaufdrosseleinrichtung ange­ ordnet.

Besonders bevorzugt ist dabei, daß eine Zulaufdrosseleinrich­ tung angeordnet ist.

Diese Zulaufdrosseleinrichtung ist besonders bevorzugt zwischen einem a/b-Wegeventil und einem Verbraucher angeordnet. Beson­ ders bevorzugt ist diese Drosseleinrichtung einstellbar.

Eine derartige Zulaufdrosseleinrichtung ermöglicht vorzugswei­ se, daß die Geschwindigkeit eines Kolbens, der in einem Zylin­ der bewegt wird, einstellbar ist.

Bevorzugt ist, daß parallel zu einer Zulaufdrosseleinrichtung wenigstens ein Rückschlagventil angeordnet ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine der von der Hydraulikeinrichtung erfaßten Ventileinrichtungen, insbesondere wenigstens eine a/b- Wegeventileinrichtung als Magnetventileinrichtung ausgebildet bzw. von einer Magnetventileinrichtung umfaßt. Besonders bevor­ zugt ist, daß wenigstens eine dieser Ventileinrichtungen von einer Doppel-Magnetventileinrichtung umfaßt ist. Bevorzugt weist eine derartige Doppel-Magnetventileinrichtung eine einzi­ ge Kabelanschlußdose auf.

Hierdurch wird z. B. der bauliche Aufwand, insbesondere der Aufwand hinsichtlich der Stromversorgung, reduziert.

Bevorzugt ist vorzugsweise, daß in einer Doppel- oder Mehr­ fachmagnetventileinrichtung mehrere Anker geführt werden, wel­ che vorzugsweise unabhängig voneinander oder abhängig voneinan­ der bewegbar sind.

Bevorzugt ist auch, daß lediglich ein Anker in die Doppel- Magneteinrichtung geführt wird, wobei von diesem Anker eine Mehrzahl von Ventilstößeln beaufschlagbar ist.

Die Ventile der Doppel-Magnetventileinrichtungen sind vorzugs­ weise in Abhängigkeit voneinander betätigbar. Bevorzugt ist auch, daß sie unabhängig, voneinander betätigbar sind.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Ventile, insbesondere mehrere a/b-Wegeventile ver­ kettet angeordnet. Hierbei ist vorzugsweise eine Art Baukasten­ system vorgesehen. Hierdurch kann vorzugsweise eine Mehrzahl von Grundfunktionen realisiert werden.

Beispielweise weist eine erfindungsgemäße Hydraulikeinrichtung eine Mehrzahl von Ventilen auf, welche vorzugsweise lösbar in­ nerhalb der Hydraulikeinrichtung angordnet sind. Bevorzugt ist, daß diese Ventile austauschbar sind, so daß in einem Ventilauf­ nahmebereich verschiedene Ventile eingesetzt werden können. Be­ sonders bevorzugt ist, daß die Ventile mit ihren Außenseiten derart aneinander gesetzt sind, daß durch die Ventile und/oder wenigstens ein Teil dieser Ventile eine durchgehende Strömungs­ verbindung geführt wird.

Besonders bevorzugt weist eine Mehrzahl von Ventilen jeweils einen Anschluß auf, an dem der an diesem Anschluß anliegende Druck jeweils identisch ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß eine erfindungsgemäße Hydraulikeinrichtung in einer Werkzeugmaschine eingesetzt wird. Besonders bevorzugt ist hierbei, daß die erfindungsgemäße Hydraulikeinrichtung zum Spannen von Werkstücken verwendet wird. Die Werkzeugmaschine ist vorzugsweise eine Drehmaschine oder eine Scheifmaschine oder eine Bohrmaschine oder eine Hobelmaschine oder eine Stanz­ maschine oder eine Walzmaschine oder eine Preßmaschine oder ei­ ne Ziehmaschine oder eine Biegemaschine oder eine Streckziehma­ schine oder ein Bearbeitungszentrum oder dergleichen.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Verfah ren zum Detektieren eines vorbestimmten Zustands eines hydrau­ lisch beaufschlagbaren Verbrauchers und/oder zum Spannen von Werkstücken in einer Werkzeugmaschine.

Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, daß ein Referenzdruck mit einem Druck verglichen wird, der von dem am Verbraucher an­ liegenden Druck in vorbestimmter Weise abhängt oder diesem ent­ spricht. Sofern zwischen diesen verglichenen Drücken eine vor­ bestimmte Differenz und/oder ein vorbestimmtes Verhältnis und/oder Identität besteht, wird ein Signal erzeugt und ausge­ sandt. Dieses Signal wird vorzugsweise an eine Steuerungsein­ richtung ausgesandt.

Es sei angemerkt, daß die Erfindung über die dargestellten Aus­ führungsbeispiele und Varationen hinaus eine Vielzahl von Modi­ fikationen umfaßt, die vom Gegenstand der Erfindung umfaßt.

Im folgenden wird nun die Erfindung anhand beispielhafter, den Gegenstand der Erfindung nicht beschränkende Ausführungsformen näher erläutert.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine erste beispielhafte Ausführungsform der Erfin­ dung in schematischer Darstellung; und

Fig. 2 eine zweite, teilgeschnittene beispielhafte Ausfüh­ rungsform der Erfindung in schematischer Ansicht.

Fig. 1 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform der Er­ findung in schematischer Darstellung.

Von einer Druckquelle, hier dargestellt als Hydropumpe 10, wird die Hydraulikeinrichtung 12 mit Hydraulikfluid bzw. mit Druck versorgt. Zur Einstellung des Drucks ist ein Druckregelventil 14 vorgesehen. Von der Hydropumpe kommend strömt das Hydraulik­ fluid über das Rückschlagventil 16 in Richtung des ersten Hy­ drospeichers 18 bzw. in Richtung der Mehrwegeventile 20, 22, 24, 26, 28.

Ferner ist die Möglichkeit vorgesehen, daß das von der Pumpe kommende Hydraulikfluid über das Druckregelventil bzw. Druck­ ventil 30 direkt dem Ölsumpf bzw. Ölvoratsbehälter 32 zugeführt wird.

Innerhalb der zum ersten Hydrospeicher 18 führenden Verbin­ dungsleitung 34 ist ein mit einer Drossel und/oder Blende 36 parallel geschaltetes Rückschlagventil 38 angeordnet. Die Druckleitung 40 liegt einerseits, jeweils mit zwischengeschal­ teten Rückschlagventilen 42, 44, 46 an den Mehrwegeventilen 20, 22, 24 an, und beaufschlagt andererseits einen Teil der Hydrau­ likeinrichtung, indem ein zweiter Hydrospeicher 48, der vor­ zugsweise einen anderen Druck bzw. einen der Größe nach unter­ schiedlichen Druck bereitstellt als der Hydrospeicher 18 ange­ ordnet ist.

Am Übergang zu diesem zweiten Teil der Hydraulikeinrichtung ist insbesondere ein Druckregelventil 50 vorgesehen. Dieses Druck­ regelventil 50 ist wie üblich derart ausgebildet, daß das über­ schüssige Volumen des Hydraulikflusses in die Rückführleitung zum Vorratsbehälter 32 geleitet wird.

Das Druckregelventil ist vorzugsweise als Druckminderventil ausgebildet und ermöglicht bevorzugt - z. B. - ein Druckgefälle zwischen dem ersten 18 und dem zweiten Hydrospeicher 48.

Zwischen dem Druckregelventil 50 und dem zweiten Hydrospeicher 48 ist innerhalb der Hydraulikleitung 52 eine parallelgeschal­ tete Anordnung aus einer Drossel, vorzugsweise einer einstell­ baren Drossel 54, und einem Rückschlagventil 56 angeordnet. Die Leitung 40 liegt an dem Mehrwegeventil 26 sowie, über das Rück­ schlagventil 58, an dem Mehrwegeventil 28 an.

Die Mehrwegeventile 20, 22, 24, 26, 28 sind vorzugsweise je­ weils als Magnetventileinrichtung ausgebildet.

Der erste Hydrospeicher liefert über die Steuerleitung 60 einen im wesentlichen konstanten Druck, welcher als Sollgröße den Differenzdruckschaltern bzw. den Differenzdruckventilen 62, 64, 66 zugeführt wird.

In entsprechender Weise wird über die Steuerleitung 68 von dem zweiten Hydrospeicher dem Differenzdruckventil 70 ein konstan­ ter Druck zugeleitet, welcher ebenfalls ein Sollwertsignal dar­ stellt. Die an diesen Differenzdruckventilen 62, 64, 66, 70 an­ liegenden Istwerte bzw. Istsignale werden von Drücken gebildet, welche im wesentlichen innerhalb einer Hydraulikleitung 72 bzw. 74 bzw. 76 bzw. 78 vorliegen, die zwischen jeweils einem Mehr­ wegeventil 20 bzw. 24 bzw. 26 und einem Verbraucher, wie einer Kolben-Zylinder-Einrichtung 80 bzw. 82 bzw. 84, angeordnet sind.

Wenn die Kolben-Zylinder-Einrichtungen 80, 82, 84 in eine vor­ bestimmte Position gebracht werden sollen, wie vorzugsweise ei­ ne Position, bei der ein Werkstück innerhalb einer Werkzeugma­ schine, wie Bohrmaschine oder Fräsmaschine oder Drehmaschine oder Bearbeitungszentrum oder dergleichen, gespannt ist, so wird wenigstens eine Leitung, die zu einem Verbraucher bzw. der Kolben-Zylinder-Einrichtung 80, 82, 84, 86, 88 führt, mit Druck beaufschlagt. Sobald die angestrebte bzw. gespannte Position erreicht ist, baut sich vorzugsweise in der Leitung 72 oder 74 oder 76 oder 78 zunehmend ein Druck auf. Sobald dieser Druck im wesentlichen dem in der Steuerleitung 60 bzw. 68 vorhandenen Druck entspricht, wird ein elektrischer Kontakt geschlossen, so daß zu einer übergeordneten Steuerung, wie vorzugsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) ein, vorzugsweise elektrisches, Signal geleitet wird.

Dieses Signal repräsentiert vorzugsweise die Information, daß in einer Spannvorrichtung bzw. an einem Spannelement, welches vorzugsweise eine Kolben-Zylinder-Einrichtung 80 oder 82 oder 84 aufweist oder von einer Kolben-Zylinder-Einrichtung 80, 82, 84 angesteuert wird, ein vorbestimmter Druck anliegt, oder an­ ders ausgedrückt, daß die Spanneinrichtung die Endposition für das jeweilige Werkstück oder eine sonstige Endposition erreicht hat.

Sofern die Drücke an dem Verbraucher bzw. der Kolben-Zylinder- Einrichtung 80 oder 82 oder 84 verändert werden sollen, so kann dies über ein Nachstellen der Drücke erreicht werden. Eine Neu­ einstellung etwaiger elektrischer Komponenten kann erfindungs­ gemäß eingespart werden. Dies ist vorzugsweise auf die Anord­ nung der Druckdifferenzventile in der erfindungsgemäßen Ein­ richtung zurückzuführen. An diesen Druckdifferenzventilen liegt nämlich vorzugsweise an der Sollseite ein Wert an, der von dem bereitgestellten Druck abhängt.

Fig. 2 zeigt eine zweite, beispielhafte Ausführungsform der Er­ findung in schematischer Darstellung.

In Fig. 2 ist insbesondere ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Mehrwegeventil dargestellt.

In einem Ventilkörper 101 ist eine 4/3-Wegeventilanordnung an­ geordnet. Zum Schalten zwischen verschiedenen Ventilpositionen ist eine Magneteinrichtung 102 vorgesehen.

Die Ventileinrichtung weist zwei Ablaufanschlüsse 104, 106 so­ wie einen Druckanschluß 108 auf. Ferner weist sie Anschlüsse 110, 112 zur Aufnahme einer jeweiligen Steuerleitung auf. An den Anschlüssen 114, 116 lassen sich ein oder mehrere Verbrau­ cher anschließen.

Dabei stehen vorzugsweise die Anschlüsse 110, 112 zur Aufnahme einer Steuerleitung miteinander in Verbindung, was vorzugsweise innerhalb des Ventilkörpers 101 erreicht wird, so daß mehrere Ventile von einer sich durch die jeweiligen Ventile erstrecken­ den Steuerleitung mit einem Steuerdruck versorgt werden können.

Bezugszeichenliste

10

Hydropumpe

12

Hydraulikeinrichtung

14

Druckregelventil

16

Rückschlagventil

18

erster Hydrospeicher

20

Mehrwegeventil

22

Mehrwegeventil

24

Mehrwegeventil

26

Mehrwegeventil

28

Mehrwegeventil

30

Druckregelventil

32

Ölsumpf bzw. Ölvoratsbehälter

34

Verbindungsleitung

36

Blende

38

Rückschlagventil

40

Druckleitung

42

Rückschlagventil

44

Rückschlagventil

46

Rückschlagventil

48

zweiter Hydrospeicher

50

Druckregelventil

52

Hydraulikleitung

54

Drossel

56

Rückschlagventil

58

Rückschlagventil

60

Steuerleitung

62

Differenzdruckventil

64

Differenzdruckventil

66

Differenzdruckventil

68

Steuerleitung

70

Differenzdruckventil

72

Hydraulikleitung

74

Hydraulikleitung

76

Hydraulikleitung

78

Hydraulikleitung

80

Kolben-Zylinder-Einrichtung

82

Kolben-Zylinder-Einrichtung

84

Kolben-Zylinder-Einrichtung

86

Verbraucher

88

Verbraucher

90

Zulaufdrosseleinrichtung

94

Rückschlagventil

96

Rückschlagventil

98

Hydraulik- und/oder Steuerleitung

100

Hydraulik- und/oder Steuerleitung

101

Ventilkörper

102

Magneteinrichtung

104

Ablaufanschluß

106

Ablaufanschluß

108

Druckanschluß

110

Anschluß zur Aufnahme einer Steuerleitung

112

Anschluß zur Aufnahme einer Steuerleitung

114

Anschluß für Verbraucher

116

Anschluß für Verbraucher

Claims (31)

1. Hydraulikeinrichtung mit
  • - wenigstens einer Druckquelle für ein Hydraulikfluid, ins­ besondere mit wenigstens einer Pumpe (10);
  • - wenigstens einer Drucksenke, insbesondere wenigstens ei­ nem Verbraucher (80, 82, 84, 86, 88);
  • - wenigstens einer Hydraulikleitungseinrichtung (12, 34, 40) zur Aufnahme und Leitung von Hydraulikfluid;
  • - wenigstens einem Stellventil;
  • - wenigstens einer Konstantdruckeinrichtung (62, 64, 66, 70) zur Bereitstellung eines im wesentlichen unter vorbe­ stimmten Gegebenheiten konstanten Referenzdrucks; und
  • - wenigstens einer Differenzdruck-Erfassungseinrichtung (62, 64, 66, 70), welche in Abhängigkeit von einem an diesem wenigstens einem Verbraucher (80, 82, 84, 86, 88) anliegendem Druck ein vorbestimmtes Signal erzeugt, wenn die Differenz zwischen dem am Verbraucher anliegenden Druck und diesem vorbestimmten Referenzdruck einen vorbe­ stimmten Wert erreicht und/oder wenn das Verhältnis zwi­ schen dem am Verbraucher anliegenden Druck und dem Refe­ renzdruck einen vorbestimmten Wert annimmt.
2. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das wenigstens eine Stellventil ein Mehrwegeventil (20, 22, 24, 26, 28) ist, insbesondere ein a/b-Wegeventil mit a, b∈N≧2.
3. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß pro Verbraucher (80, 82, 84, 86, 88) wenigstens ein a/b-Wegeventil vorgesehen ist.
4. Hydraulikeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, da­ durch gekennzeichnet, daß pro Differenzdruck- Erfassungseinrichtung (62, 64, 66, 70) wenigstens ein a/b- Wegeventil vorgesehen ist.
5. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Kon­ stantdruckeinrichtungen ein Hydrospeicher (18, 48) ist.
6. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Konstant­ druckeinrichtung, insbesondere wenigstens ein Hydrospeicher (18, 48), diesem Referenzdruck an wenigstens eine Diffe­ renzdruck-Erfassungseinrichtung (62, 64, 66, 70) liefert.
7. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit wenigstens zwei Konstantdruckspeichereinrichtungen (18, 48), welche jeweils für wenigstens eine vorbestimmte Diffe­ renzdruck-Erfassungseinrichtung (62, 64, 66, 70) ein Refe­ renzdruck bereitstellt, wobei die von unterschiedlichen Konstantdruckspeichereinrichtungen bereitgestellten Refe - renzdrücke wenigstens zeitweise und/oder wenigstens teil­ weise verschiedene Werte annehmen.
8. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Größe und/oder wenigstens ein Wert des von wenigstens einer Kon­ stantdruckspeichereinrichtung (18, 48) bereitgestellten Drucks einstellbar ist.
9. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Größe und/oder wenigstens ein Wert des von wenigstens einer Kon­ stantdruckspeichereinrichtung (18, 48) bereitgestellten Drucks in Abhängigkeit vom Pumpendruck und/oder von der Stellung wenigstens eines Druckregelventils (14) einstell­ bar ist.
10. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß an der Differenzdruck- Erfassungseinrichtung (18, 48) wenigstens zwei Hydrau­ likleitungen anliegen, wobei eine unter vorbestimmten Gege­ benheiten einen Konstantdruck, insbesondere einem von der Konstantendruckeinrichtung bzw. einem Hydrospeicher (18, 48) bereitgestellten Referenzdruck, liefert und wobei eine zweite unter vorbestimmten Gegebenheiten einen an einem Verbraucher (80, 82, 84, 86, 88) anliegenden Druck und/oder einen von diesem am Verbraucher (80, 82, 84, 86, 88) anlie­ genden Druck abhängenden Druck liefert.
11. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzdruck- Erfassungseinrichtung (62, 64, 66, 70) wenigstens eine Fe­ dereinrichtung aufweist.
12. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Konstant­ druckeinrichtung und wenigstens ein Stellventil, insbeson­ dere wenigstens ein a/b-Wegeventil (20, 22, 24, 26, 28), zwischen der Druckquelle und wenigstens einem Verbraucher (80, 82, 84, 86, 88) parallelgeschaltet angeordnet sind.
13. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß mehrere Steilventile, insbesondere mehrere a/b- Wegeventile (20, 22, 24, 26, 28) zu einer Konstantdruckein­ richtung (18, 48) hydraulisch parallelgeschaltet sind.
14. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Differenz­ druck-Erfassungseinrichtung (60, 64, 66, 70) zwischen der Druckquelle (10) und wenigstens einem Verbraucher (80, 82, 84, 86, 88) hydraulisch parallelgeschaltet ist.
15. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckquelle (10) und wenigstens einem Verbraucher (80, 82, 84, 86, 88) wenigstens ein a/b-Wegeventil (20, 22, 24, 26, 28) hydrau­ lisch parallel zu einer Reihenschaltung geschaltet ist, wo­ bei diese Reihenschaltung wenigstens eine Konstantdruckein­ richtung (18, 48) und wenigstens eine Differenzdruck- Erfassungseinrichtung (62, 64, 66, 70) aufweist.
16. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch wenigstens eine Zulaufdrosselein­ richtung (90), welche zwischen einem Stellventil, insbeson­ dere einem a/b-Wegeventil (20, 22, 24, 26, 28), und einem Verbraucher (80, 82, 84, 86, 88) angeordnet ist.
17. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch wenigstens ein Rückschlagventil welches zwischen einem Verbraucher (80, 82, 84, 86, 88) und einem Stellventil, insbesondere einem a/b-Wegeventil (20, 22, 24, 26, 28) angeordnet ist.
18. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 16 und/oder nach An­ spruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Zu­ lauffdrosseleinrichtung (90) wenigstens ein Rückschlagven­ til (94, 96) angeordnet ist.
19. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Verbraucher (80, 82, 84, 86, 88) wenigstens eine Kolben-Zylinder- Einrichtung aufweist.
20. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich­ net, daß wenigstens eine Kolben-Zylinder-Einrichtung eine einseitig wirkende Kolben-Zylinder-Einrichtung ist.
21. Hydraulikeinrichtung nach einem der Ansprüche 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Kolben- Zylinder-Einrichtung eine doppelseitig wirkende Kolben- Zylinder-Einrichtung ist.
22. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß in einem vorbestimmten Verbraucherzustand, wie z. B., wenn die Kolbengeschwindig­ keit einer Kolben-Zylinder-Einrichtung gleich null ist und ein vorbestimmter Druck auf dem Kolben lastet, die Diffe­ renzdruck-Erfassungseinrichtung (60, 64, 66, 70) ein vorbe­ stimmtes Signal abgibt, insbesondere an eine übergeordnete Steuereinrichtung abgibt.
23. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Ventilein­ richtung, insbesondere eine a/b-Wegeventileinrichtung (20, 22, 24, 26, 28) eine Magnetventileinrichtung ist.
24. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeich­ net, daß wenigstens eine dieser Ventileinrichtungen von ei­ ner Doppel-Magnetventileinrichtung umfaßt ist, welche eine einzige Kabelanschlußdose aufweist.
25. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ventileinrichtun­ gen, insbesondere mehrere a/b-Wegeventileinrichtungen (20, 22, 24, 26, 28), verkettet angeordnet sind, wobei diese Ventileinrichtungen insbesondere Bestandteile eines Bauka­ stensystems sind.
26. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch wenigstens eine Hydraulik- und/oder Steuerleitung (98, 100), welche für eine Mehrzahl von Ventileinrichtungen, insbesondere a/b-Wegeventileinrichtungen (20, 24), und/oder eine Mehrzahl von Differenzdruck-Erfassungseinrichtungen (62, 64, 66) einen jeweils im wesentlichen identischen Druck bereitstellt.
27. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Ventilein­ richtung, insbesondere eine a/b-Wegeventileinrichtung (20, 22, 24, 26, 28) lösbar in die Hydraulikeinrichtung einsetz­ bar ist.
28. Hydraulikeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzdruck- Erfassungseinrichtung bei einem vorbestimmten Differenz­ druck und/oder einem vorbestimmten Druckverhältnis zwischen dem an einem vorbestimmten Verbraucher (80, 82, 84, 86, 88) anliegenden Druck und einem Referenzdruck ein vorbestimmtes Signal an eine übergeordnete Steuerungseinrichtung, insbe­ sondere eine SPS abgibt.
29. Hydraulikeinrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeich­ net, daß in Abhängigkeit des vorbestimmten, von der Diffe­ renzdruck-Erfassungseinrichtung abgegebenen Signals, ein Stellsignal auf die Hydraulikeinrichtung aufgebracht wird, insbesondere ein Signal, von welchem der Systemdruck und/oder Druck in vorbestimmten Leitungen der Hydraulikein­ richtung gesteuert verändert wird.
30. Verwendung einer Hydraulikeinrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 29 in einer Werkzeugmaschine, wobei die Ver­ braucher (80, 82, 84, 86) insbesondere die Spannelemente einer Werkzeugmaschine zum Einspannen von Werkstücken sind, und wobei die Werkzeugmaschine insbesondere eine Werkzeug­ maschine aus einer Gruppe von Werkzeugmaschinen ist, welche eine Drehmaschine, eine Fräsmaschine, eine Bohrmaschine, eine Stanzmaschine, eine Schweißvorrichtung, eine Presse, eine Hobelmaschine und ein Bearbeitungszentrum oder der­ gleichen umfaßt.
31. Verfahren zum Detektieren des Zustands eines hydraulisch beaufschlagbaren Verbrauchers (80, 82, 84, 86, 88) und/oder zum Spannen von Werkstücken in einer Werkzeugmaschine mit den Schritten:
  • - Vergleichen eines Referenzdrucks mit einem an wenigstens einem der Verbraucher (80, 82, 84, 86, 88) anliegenden Druck; und
  • - Erzeugen eines vorbestimmten Signals, wenn der Referenz­ druck und der am Verbraucher (80, 82, 84, 86, 88) anlie­ gende Druck eine vorbestimmte Differenz und/oder ein vor­ bestimmtes Verhältnis zeigen.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10033085A1 (de) * 2000-07-07 2002-01-17 Zahnradfabrik Friedrichshafen Vorrichtung sowie Verfahren zur zielgenauen Versorgung von Bauteilen eines Automatgetriebes für Kraftfahrzeuge
DE102006030034A1 (de) * 2006-06-29 2008-01-03 Zf Friedrichshafen Ag Einrichtung zum Steuern eines fluidbetätigten doppeltwirkenden Stellzylinders
WO2008104325A1 (de) * 2007-02-27 2008-09-04 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Steuervorrichtung und verfahren zur ansteuerung eines druckmittelverbrauchers unter verwendung eines druckdifferenzsensors
DE10224730B4 (de) * 2001-06-29 2012-09-27 Linde Material Handling Gmbh Hydraulische Steuereinrichtung

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