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Einrichtung zur Steuerung der Druckmittelzufuhr zu rotierenden Bauteilen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung der Druckmittelzufuhr
zu rotierenden Bauteilen mittels eines oder mehrerer in die Zuführungsleitung eingesetzter
Wege-oder Absperrventile und ist besonders vorteilhaft anwendbar bei durch Druckmittel
betätigbaren Kraftspannfuttern oder ähnlichen Servoeinrichtungen.
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An kraftbetätigte umlauf ende Spannvorrichtungen werden, um Unfälle
zu vermeiden, hohe Anforderungen sicherheitstechnischer Art gestellt. #Iaschinen,
die mit derartigen Spannvorrichtungen ausgestattet sind,#müssen daher so eingerichtet
sein, daß der Antrieb der Arbeitsspindel erst eingerückt werden kann, wenn der Spannvorgang
abgeschlossen ist bzw.
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vor dem Entspannen muß die Arbeitsspindel still gesetzt sein.
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Um diese Whßnahmen bewerkstelligen zu können, ist es erforderlich,
zusätzliche hand- oder fußbetätigte Steuerhähne bzw. mechanische oder elektrische
Verriegelungen vorzusehen.
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Bei elektrischen Verriegelungen, die vielfach zur Anwendung kommen,
sind Endschalter sowie Schütze notwendig und es muß hierbei in die Elektrik der
Maschine eingegriffen werden,
Trotz dieses erheblichen und teuren
Bauaufwandes ist jedoch bei allen diesen Ausführungen eine Überwachung des Spindelauslaufs
nicht gegeben, sondern es erfolgt lediglich eine Abschaltung des Antriebes, so daß
während des Auslaufens ein Kraftspannfutter dennoch vorzeitig betätigt werden kann
und somit eine erhebliche Unfallgefahr besteht, da bei vorzeitigem Lösen der Spannvorrichtung
ein Werkstück aus dieser herausgeschleudert wird. Auch treten bei einem Eingriff
in die elektrischen Schaltelemente einer Maschine vielfach erhebliche Schwierigkeiten
auf, die mitunter zu Betriebsstörungen führen, und ein erforderlichenfallsnachträglicher
Einbau einer derartigen Sicherungsvorrichtung ist oftmals nicht durchzuführen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Steuerung
der Druckmittelzufuhr zu rotierenden Bauteilen zu schaffen, bei der diese Nachteile
der vorbekannten vergleichbaren Ausführungen nicht gegeben sind und die nicht nur
äußerst einfach in ihrer konstruktiven Ausgestaltung ist, sondern die dennoch Eilen
an Spannvorrichtungen gestellten Sicherheitsforderungen gerecht wird. Vor allem
soll dabei eine stets zuverlässige Betriebsweise gewährleistet und es soll ferner
ein nachträglicher Einbau ohne Schwierigkeiten und ohne großen Aufwand vorzunehmen
sein, ohne daß dabei in die Schaltelemente einer Maschine einzugreifen ist.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zumindest ein
Wege- oder Absperrventil jeder Druckmittelzuführungsleitung in Abhängigkeit von
der Drehzahl des rotierenden Bauteils selbsttätig in Sperrstellung verriegelbar
ist.
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Zur selbsttätigen Verriegelung der Wege- und/oder Absperrventile--kann
in vorteilhafter Weise dem rotierenden Bauteil ein Impulsgeber zugeordnet werden,
der an ein Steuergerät angeschlossen ist, das unmittelbar oder über gesonderte Sperrglieder
auf die Wege- und/oder Absperrventile einwirkt.
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Der Impulsgeber kann hierbei als Meßwertaufnehmer in# Form einer oder
mehrerer magnetischer oder oszillatorischer Meßsonden ausgebildet werden, die über
einen Frequenzanalogwandler an das Steuergerät angeschlossen sind und die mit an
dem rotierenden Bauteil angebrachten Kontaktgliedern zusammenwirken, während die
mit der Meßsonde zusammenwirkenden Kontaktglieder in Form von unmittelbar an dem
rotierenden Bauteil oder einem an diesem befestigten Teil angebrachte Ausnehmungen
oder Stiften, beispielsweise als am Umfang des Spannfutterkörpers oder eines Zwischenflansches
hintereinander angeordnete Sackbohrungen oder Nuten, auszubilden sind.
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Zur Verriegelung des Wege- oder Absperrventils kann es des weiteren
angebracht sein, einen Verriegelungsmagnet vorzusehen, der über das Steuergerät
in Abhängigkeit von der -Drehzahl des rotierenden Bauteils an einen Stromkreis anschließbar
und dessen als Verriegelungsstift ausgebildeter Anker in das Betätigungsglied des
Ventils einrastbar ist.
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Um die Entriegelung verzögern zu können, sollte ferner das Steuergerät
mit Zeithysteresis versehen sein oder diesem kann ein Zeitschaltrelais od.dgl. zugeordnet
werden.
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Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Einrichtung zur Steuerung der
Druckmittelzufuhr zu rotierenden Bauteilen zeichnet sich nicht nur durch einen äußerst
einfachen Aufbau und damit durch geringe Herstellkosten aus, sondern auch dadurch,
daß ein nachträglicher Anbau an nahezu alle umlaufenden Spannvorrichtungen bzw.
in die mit diesen versehenen Maschinen ohne Schwierigkeiten möglich ist. Wird nämlich
zumindest jeweils eines der von Druckmittel durchströmten Ventile in Abhängigkeit
von der Drehzahl des rotierenden Bauteils verriegelt, wobei an diesem lediglich
Kontaktglieder in Form von Ausneh mungen oder Stiften anzubringen sind, die mit
einer in Abstand angeordneten Meßsonde zusammenwirken, von der induzierte Stromstöße
einem an einem gesonderten Stromkreis angeschlossenen, mit einem Frequenzanalogwandler
versehenen Steuergerät zugeleitet werden, ist es möglich, eine Betätigung einer
Spannvorrichtung so lange auszuschließen, bis dessen zugeordnete Antriebsspindel
still gesetzt ist oder nur noch mit geringer Drehzahl umläuft. Die Gefahr, daß die
Spannvorrichtung während des Auslaufes vorzeitig geöffnet und somit ein Werkstück
herausgeschleudert wird, ist auf diese Weise ausgeschlossen, so daß Unfälle zuverlässig
verhindert werden.
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Des weiteren ist ein nachträglicher An- bzw. Einbau an Spannvorrichtungen
ohne Schwierigkeiten und ohne daß in die Schaltkreise der Maschine einzugreifen
ist in kurzer Zeit vorzunehmen, da lediglich an der Spannvorrichtung mit der ortsfesten
Meßsonde zusammenwirkende Kontaktglieder anzubringen sind und das Steuergerät an
einen Stromkreis anzuschließen ist. Die gemäß der Erfindung ausgebildete Einrichtung
zur
Steuerung der Druckaittelzufuhr zu rotierenden Bauteilen wird somit, zumal eine
äußerst hohe Betriebssicherheit gegeben ist, allen Sicherheitsanforderungen gerecht
und bietet gegenüber den vorbekannten Ausführungen erhebliche Vorteile, insbesondere
beim nachträglichen Einbau, und ermöglicht eine vielseitige Verwendbarkeit.
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Weitere Einzelheiten der vorschlagsgemäßen Steuereinrichtung sind
dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel, das nachfolgend im einzelnen
erläutert ist, zu entnehmen.
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Die mit 1 bezeichnete Einrichtung zur gesteuerten Zufuhr von Druckmittel
aus einer Druckmittelleitung 3 in eine als Kraftspannfutter ausgebildete Spannvorrichtung-
2 besteht im wesentlichen aus einem Steuerblock 4, in dem u.a. zwei Wegeventile
7 und 8 eingesetzt sind, sowie einem mit dem Kraftspannfutter 2 zusammenwirkenden
impuisgeber 11 und einem diesem zugeordneten Steuergerät 16. Von dem Steuerblock
4 kann das Druckmittel bei entsprechender Betätigung der Ventile 7 oder 8 mittels
Taster 9 bzw. 10 wechselweise den Leitungen 5 oder 6 und von diesen mittels eines
das Kraftspannfutter 2 umgebenden Schweberings 2' den nicht dargestellten Druckräumen
zugeführt werden.
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Der Impulsgeber 11 ist aus einer magnetischen oder oszillatorischen
Meßsonde 12 gebildet, die stationär an dem Schwebering 2' befestigt und über Leitungen
15 mit dem Steuergerät 16 verbunden ist, das über Leitungen 18 an einen
Stromkreis
17 angeschlossen und mit einem symbolisch dargestellten Frequenzanalogwandler 16'
ausgestattet ist. Die Meßsonde 12 wirkt mit an einem Zwischenflansch 13 des Kraftspannfutters
2 angebrachten Kontaktgliedern 14 zusammen, die in Form von Ausnehmungen, beispielsweise
als Sackbohrungen, Nuten oder als Zahnprofilierung in dessen zylindrischer Mantelfläche
eingearbeitet sind, und ist dazu mit geringem Abstand a zu dem Zwischenflansch 13
angeordnet.
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An das Steuergerät 16 sind Verriegelungsmagnete 19 und 19' angeschlossen,
deren Magnetspulen die elektrische Leistung über die Leitung 20 zugeführt erhalten.
Der Anker 21 der Verriegelungsmagnete 19 ist als Verriegelungsstift ausgebildet,
der in Ausnehmungen 22 der Taster 9 bzw. 10 einrastet. Selbstverständlich ist es
auch möglich, anstelle der Verriegelungsmagnete 19 die Taster 9 bzw. 10 mit Magnetsptllen
zu versehen, um diese in einer bestimmten Lage zu fixieren. Außerdem ist in die
Leitung 20 zur Verzögerung der Entriegelung ein Zeitschaltrelais 23 eingesfhfaltet
Um ein Spannen oder Entspannen des Kraftspannfutters 2 bei umlaufender Spindel zu
verhindern, müssen die Taster 9 bzw.
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10 derart verriegelt werden, daß nur im Stillstand der Spindel eine
Betätigung eines der Ventile 7 oder 8 vorgenommen werden kann. Dazu dient die Einrichtung
1, deren berührungslos angebrachte Meßsonde 12 die von den Ausnehmungen 14 des Zwischenflansches
13 beim Vorbeilaufen induzierten Impulse aufnimmt. Diese Impulse, die unmittelbar
proportional der
Drehzahl des Kraftspannfutters 2 sind, werden über
die beiden Leitungen 15 an den nachgeschalteten#Frequenzanalogwand-1er 16' des Steuergerätes
16 weitergegeben und von diesem in eine frequenzproportionale Gleichspannung umgewandelt.
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Die am Au#sgang des Frequenzanalogwandlers vorliegende Spannung ist
damit direkt proportional der Drehzahl des Kraftspannfutters 2 und speist das Steuergerät
16, an das wiederum die Verriegelungsmagnete 19 angeschlossen sind.
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Die Verriegelungsmagnete 19, 19' können somit unmittelbar in Abhängigkeit
von der Drehzahl des Kraftspannfutters 2 betätigt werden, indem diesen bei Rotation
des Kraftspannfutters 2 Strom zugeführt wird und deren Verriegelungsstifte 21 erst
außer Eingriff kommen, wenn die Drehzahl des Kraftspannfutters 2 Null oder nur sehr
gering ist. Ein vorzeitiges Öffnen des Kraftspannfutters 2, indem diesem beispielsweise
durch Betätigung des Tasters 9 aus der Leitung 3 über die Leitung 3', das Ventil
7 sowie die Leitung 5 Druckmittel zugeführt wird, ist somit, solange von dem Im-Impulsgeber
11 bei Rotation des Kraftspannfutters 2 im Zusammenwirken mit den Ausnehmungen 14
ein Impuls induziert wird, ausgeschl#ossen. Und da das Steuergerät 16 mit Zeithysteresis
ausgelegt werden kann bzw. in die Leitung 20 ein Zeitschaltrelais 23 eingesetzt
ist, ist sichergestellt, daß sofern von dem Impulsgeber 11 keine Impulse mehr erzeugt
werden, beim Auslaufen die Drehzahl des Kraftspannfutters 2 auf einen geringen Wert
absinkt bevor eine Druckmittelzuführung vorzunehmen /ist.