DE2436867A1 - Sicherheitsschaltung fuer arbeitszylinder, insbesondere fuer pressen - Google Patents

Description

• Sicherheitsschaltung für Arbeitszylinder, insbesondere für Pressen Die Erfindung betrifft eine aus zwei Wegeventilen gebildete Sicherheitsschaltung für ArbeitszylinJer, insbesondere für Pressen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• In bekannter Weise stehen die Steuerkolben bzw. die mit diesen zu einer Verschiebeeinheit verbundenen Anker der Betätigungsmagnete mit je einem elektrischen Schalter in Wirkverbindung, wobei die beiden Schalter derart miteinander ver.-schaltet sind, daß in der Ausgangsschaltstellung beider Ventile maqnetbetätiqten ein Steuersignal zu einem/Wegeventil geleitet wird, das in den zu den Zylinderräumen des Arbeitszylinders führenden Arbeitsleitungen zwischengeschaltet ist und das durch das Steuersignal aus der den Arbeitshub des Arbeitszylinders bewirkenden Schaltstellung in die den Rückhub des Arbeitszylinders bewirkenden Schaltstellung verschoben wird. Da dieses. elektrische Steuersignal nur dann ausgelöst wird, wenn beide Ventile der Sicherheitsschaltung ihre Ausgangsstellung erreicht haben, ist sichergestellt, daß der Arbeitszylinder in die Ausgangssellung zur Einleitung eines neuen Arbeitshubes nicht zurckzufahren ist, wenn beispielsweise durch Hängenbleiben eines Steuerkolbens der Sicherheitsschaltung sich dieser nicht in die Ausgangsstellung zurückverschieben kann. Durch den geringen Schaltweg der Ventile der Sicherheitsschaltung stößt ein sicheres Durchschalten der in der Regel mit den Steuerkolben der Ventile zusammenwirkenden elektrischen Schalter auf Schwierigkeiten, die ein Grund für die Störanfälligkeit dieser Sicherheitsschaltung mit sind.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Störanfälligkeit der die Ausgangsschaltstellung der Ventile der Sicherheitsschaltung betreffende Sicherheitsschaltung mit einfachen Mitteln weitgehend zu beseitigen.
• Nach der Erfindung wird dies mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 erreicht. Somit wird durch die Erfindung ai-.ch der Sicherheitsschaltung bezüglich der Aur,gangaschaltstellung der Ventile der Sicherheitsschaltung mit rein hydraulischen dritteln gelöst und damit ein Höchstmaß an Sicherheit gewährleistet.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen ### ### ########### Figurenbeschreibung In der Zeichnung veranschaulicht die Figur 1 den Schaltplan einer Sicherheitsschaltung für eine hydraulische Presse, wobei das mit dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum in Wirkverbindung stehende Sperrventil mit extern zugeführter Steuerflüssigkeit gesteuert wird und die Figur 2 den Schaltplan einer Sicherheitsschaltung für eine hydraulische Presse, bei der das mit dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum in Wirkverbindung stehende Sperrventil mit intern zugeführter Steuerflüssigkeit zu steuern ist und das Sperrventil zur Steuerung der Verbindung der Druckmittelquelle mit der Arbeitsleitung zum kolbenstangenseitigen Zylinderraum oder zu Tank gleichzeitig zur Steuerung der Verbindung der Druckmittelquelle mit dem kolbenseitigen Zylinderraum oder zum Tank eingesetzt wird.
• In den Figuren 1 und 2 bezeichnet 1 den Hydraulikzylinder für eine Presse. Vom kolbenstangenseitigen Zylinderraum 2 führt eine die Arbeitsflüssigkeit führende Leitung 3 zu einem Sperrventil 4 und von dort weiter zu einem 4-Wegeventil -30 mit den Schaltstellungen a, b und c. Vom kolbenseitigen Zylinderraum 5 führt eine arbeitsflüssigkeitsführende Leitung 6 ohne Zwischenschaltung eines besonderen Sperrventils unmittelbar zum anderen Anschluß des 4-Wegeventils 30. Mit der Leitung 6 ist eine Leitung 7 verbunden, die zu einem als entsperrba.':es Rückschlagventil bzw. Logikelement 8 oder zu einem vorgesteuerten Druckbegrenzungsventil 9 ausgebildeten Sperrventil führt.
• In dem Leitungsabschnitt 3a vor dem die Absperreinrichtung des kolbenstangenseitigen Zylinderraumes 2 bildenden Sperrventils 4 ist eine einstellbare Drossel 31 mit Rückschlagventil 32 zur Einstellung der Geschwindigkeit des Pressenhubes vorgesehen. Ferner zweigt von dem Leitungsabschnitt 3a eine Leitung 3b ab, die zu einem als entsperrbares Rückschlagventil bzw. Logikelement 23 oder einem als Druckbegrenzungsventil 24 ausgebildeten Sperrventil führt. Die Steuerung der Sperrventile 4, 8, 9, 23, 24 erfolgt über den Sicherheitsblock lo, der zwei als 8-Wegeschieber ausgebildete Ventile 11 und 12 aufweist. Die ventile 11 und 12 bilden die Vorsteuerventile für die Sperrventile 4, 8, 9, 23 und 24.
• Nach Figur 1 weisen die Vorsteuerventile 11 und 12 zwei Zwei-und eine Dreiwege-Charakteristik auf. Die die Dreiwege-Charakteristik bildenden Anschlüsse a, b, c, d stehen über die Steuerleitung 13 mit dem entFperrbaren Rückschlagventil 4, die Anschlüsse e, f, die die eine Zweivege-Charakteri.stik bilden, stehen über die Steuerleitung 20 mit dem entsperrbaren Rückschlagventil 8 oder dem Druckbegrenzungsvent'l 9 und die Anschlüsse gi h, die die andere Zweiwege-Charakteristik bilden, stehen über die Steuerleitung 21 mit dem entsperrbaren Rückschlagventil 23 oder dem Druckbegrenzungsventil 24 in Wirkverbindung. Die hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventile 8 und 23 weisen eine interne Steuerflüssigkeitszuführung auf.
• Die mit dem hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventil 4 in Verbindung stehende Steuerleitung 13 führt zu den Anschlüssen a und b des Ventiles 11 und über die Umführungsleitung 13a zum Anschluß d. Die externe Zuführung der Steuerflüssigkeit für das hydraulisch entsperrbare Rückschlagventil 4 erfolgt über die Steuerflüssigkeitsleitung 14, die zum Anschluß c des Ventiles 12 im Steuerblock lo führt.
• Der Anschluß d des Ventiles 11 und der Anschluß b des Ventiles 12 führen über die Leitungsabschnitte 15 zum Tank T. In der gezeigten Schaltstellung der Ventile 11 und 12 ist die Verbindung der Steuerleitung 13 mit der Steuerleitung 14 durch beide Ventile unterbrochen, so daß von der Steuerleitung 14 keine Steuerflüssigkeit über die Steuerleitung 13 zum entsperrbaren Rückschlagventil 4 strömt. Da die Steuerleitung 13 in der gezeigten Schaltstellung der Ventile 11 und 12 mit dem Tank verbunden ist, wird das Schließorgan 4a des hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventiles 4 durch eine nicht näher dargestellte Feder und dem unter Druck stehenden Arbeitsmittel im kolbenstangenseitigen Zylinderraur.. 2 und in der arbeitsmittelführenden Leitung 3 auf seinen Sitz gepreßt und schließt die Leitung 3 und damit auch den kolbenstangenseitigen Zylinderraum 2 ab.Eine Arbeitsbewegung der Kolbenstange 18 in. RichtUng des Pfeiles 19 ist somit unterbunden. Ferner sind in.dieser Schaltstellung der Ventile 11 und 12 die Anschlüsse e und f auf Durchgang geschaltet und über die Leitungsabschnitte 15 mit dem Tank T verbunden, so daß auch die Vorsteuerräume des hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventiles 8 oder des Druckbegrenzungsventiles 9 über die Steuerleitung 20 mit dem Tank verbunden und damit entlastet sind und damit deren Schließkörper 8a bzw. 9a bei Beaufschlagung einer Restfläche derselben durch im kolbenseitigen Zylinderraum 5 noch vorhandenen Restdruck bzw. in der Schaltstellung c des Wegeventils 30 durch den Druck der Druckmittelquelle P aufgesteuert wird, so daß die Leitung 7 und damit auch die Leitung 6 sowie der kolbenseitige Zylinderraum 5 über die Leitungsabschnitte 7a mit dem Tank verbunden und druckentlastet sind. Die Entlastung des kolbenseitigen Zylinderraumes 5 und das Absperren des kolbenstangenseitigen Zylinderraumes 2 verhindert wirkungsvoll eine weitere Arbeitsbewegung der Kolbenstange 18 in Richtung des Pfeiles 19. Bei einer Fehlschaltung eines der Ventile 11 oder 12 aus der gezeigten Ausgangsschaltstellung in die andere Schaltstellung, behält die Kolbenstange 18 ihre Ruhelage bei. Bei im Abwärtshub befindlicher Kolbenstange 18, bei dem beide Ventile mittels der Betätigungsmagnete in die andere Schaltstellung verschoben sind, wird die Hubbewegung sofort abgestoppt, wenn ein Ventil in die gezeigte Ausgangsschaltstellung beispielsweise bei Loslassen' des betreffenden Schaltkontaktes zurückschaltet.
• Wird beispielsweise das Ventil 11 aus der gezeigten Ausgangsschaltstellung in seine andere Schaltstellung geschaltet und das Ventil 12 in seiner gezeigten Ausgangsschaltstellung belassen, bleibt die Verbindung zwischen der zum hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventil 4 führenden Steuerleitung 13 und der Steuerflüssigkeitsleitung 14 unterbrochen. Die Verbindung der Steuerleitung 13 zum Tank T bleibt über die Umgehungsleitung 13a sowie über das Ventil 12 und Anschlüsse d, b erhalten, so daß das entsperrbare Rückschlagventil seine Schließstellung beibehält.
• Da ferner die Verbindung der Steuerleitung 20 über die Umgehungsleitung 20a sowie über die Anschlüsse e und f des Ventiles 12 mit dem Tank T verbunden bleibt, bleibt auch das entsperrbare Rückschlagventil 8 oder das vorgesteuerte Druckbegrenzungsventil 9 in seiner Offenstellung und damit der kolbenseitige Zylinderraum 5 mit dem Tank T verbunden. Ähnlich verhält es sich, wenn das Ventil 11 in der gezeigten Schakstellung verbleibt und das Ventil 12 aus der gezeigten Schaltstellung in seine andere Schaltstellung verschoben wird. In diesem Falle wird die Verbindung zwischen der Steuerölleitung 14 und der Steuerölleitung 13 durch die Anschlüsse a und c des Ventiles 11 unterbrochen. Die Verbindung zum Tank der Steuerölleitung 13 erfolgt über die Anschlüsse b und d des Ventiles 11 und die Verbindung der Steuerölleitung 20 über die Anschlüsse e und f des Ventiles 11 mit dem Tank, so daß sich bezüglich der Steuerstellung der hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventile 4 und 8 bzw. des vorgesteuerten Druckbegrenzungsventiles 9 keine Änderung ergibt. Erst wenn beide Ventile 11 und 12 aus der gezeigten Ausgangsstellung in ihre andere Schaltstellung geschaltet sind, erfolgt ein Aufsteuern des hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventils 4 und ein Zusteuern des hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventils 8 oder des Druckbegrenzungsventils 9 und damit die Einleitung der Arbeitsbewegung der Kolbenstange 18 in Richtung des Pfeiles 19.
• Die Anschlüsse g und h der Ventile 11, 12 sind über die Leitung 21 mit dem Druckbegrenzungsventil 24 oder dem entsperrbaren Rückschlagventil bzw. dem Logikelement 23 verbunden.
• Sind die Ventile 11 und 12 in nicht geschaltetem Zustand also in der gezeigten Ausgangsschaltstellung, so ist.der Strömungspfad der Anschlüsse g und h unterbrochen und damit die Sperrventile 23 und 24 blockiert. Das Blockieren der Ventile 23 und 24 erlaubt in der Schaltstellung a des als Wegeventil ausgebildeten Umschaltventils 30 einen Druckaufbau in der Arbeitsleitung 3a, so daß sich durch die damit verbundene Druckbeaufschlagung des kolbenstangenseitigen Zylinderraumes 2 der Kolben 18 entgegen der Pfeilrichtung 19 bewegt. Bleibt bei einer Entregung der Betätigungsmagnete lla, 12a ein Ventil hängen beispielsweise das Ventil 12, so daß nur das Ventil 11 durch die Rückholfeder in die gezeigte Ausgangsschaltstellung zurückkehrt, steht die Steuerleitung 21 über Sem Störmungspfad der Anschlüsse g, h des Ventils 12 sowie über die Leitungsabschnitte 15 mit dem Tank T in.Verbindung. Damit verbleibt das Sperrventil 23 bzw. 24 in seiner Offenstellung, so daß die Pumpe P unmittelbar über die Leitungsabschnitte 3a, 3b und den betreffenden Sperrventil zurück zum Tank fördert. Ein Druckaufbau in der Arbeitsleitung 3a und damit über die Arbeitsleitsng 3 im kolbenstangenseitigen Zylinderraum 2 durch die Pumpe P in der Schaltstellung a des Umschaltventils 30 ist somit ausgeschlossen. Die Kolbenstange 18 kann somit nicht in ihre Ausgangslage zurückkehren.
• Bleibt bei einer Entregung der Betätigungsmagnete das Ventil 11 hängen, so daß nur das Ventil 12 in serine Ausgangsschaltlage zurückkehrt, ist die Steuerleitung 21 über die Uttigehungsleitung 21a und über den Strömungspfad zwischen den Anschlüssen g, h des Ventils 11 sowie den Leitungsabschnitten 15 mit dem Tank verbunden. Durch die damit verbundene Offenstellung des Sperrventils 23 bzw. 24 bleibt der unmittelbare drucklose Umlauf der Fördermenge der Pumpe P zum Tank erhalten. Nur wenn beiden Ventile 11,12 die gezeigte Ausgangsschaltstellung einnehmen, ist das Sperrventil 23 bzw. 24 in der Sperrstellung und damit der drucklose Umlauf der Fördermenge zum Tank unterbrochen, so daß der Arbeitszylinder 1 den Rückhub durchführen kann. Diese Schaltungsart ermöglicht somit eine rein hydraulische Kontrolle der Ventile 11 und 12 nach jedem Hub.
• Die Ventile 11 und 12 bei dem Sicherheitsblock nach Figur 2 weisen zur Steuerung für das hydraulisch entsperrbare Rückschlagventil 4 ebenfalls eine Zweiwege-Charakteristik auf. Hierbei ist dieses Rückschlagventil 4 ebenso wie die anderen-Sperrventile 23 bzw. 24 mit interner Steuerflüssigkeitszuführung mittels der Leitung 4c ausgestattet. Die Verbindung der Steuerleitung 13 zu den Anschlüssen b, d des Ventils 11 sowie über die Umgehungsleitung 13a zu den Anschlüssen d, b des Ventiles 12 wird durch die Trennstelle 13b unterbrochen. Die Verbindung zum Tank der Steuerleitung 13 erfolgt somit ausschließlich über die An-Dchlüsse a und c der Ventile 11 und 12., wobei jeweils beide Ventile in die andere Schaltstellung zu schalten sind, um diese Verbindung zum Tank herzustellen. Eine schaltungsmäßige Änderung für die Anschlüsse g, h ist hierbei nicht erforderlich. Die Steuerleitungen 20, 21 sind zu einem 4-Wegeventil mit zwei Schaltstellungen geführt, dessen einer Anschluß mit-dem Tank T und dessen anderer Anschluß mit einem entsperrbaren Rüc;schlagventil oder Logikelement 23 bzw. vorgesteuerten Druckbegrenzungs-V ventil 24 verbunden ist. Das Wegeventil/ist mit dem Wegeventil 30 elektrisch gekoppelt, derart, daß in der Schaltstellung a des Wegeventils 30 das Wegeventil V die gezeigte Schaltstellung und in der Schaltstellung c des Wegeventils 30 das Wegeventil V seine andere Schaltstellung aufweist. In der Schaltstellung a des Wegeventils 30 ist die Pumpe P mit dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum 2 des Arbeitskolbens 1 verbunden. Bei geschlossenem Sperrventil 23 bzw. 24 erfolgt der Rückhub des Arbeitszylinders.
• In dieser Bewegungsrichtung der Kolbenstange 18 muß der kolbenstangenseitige Zylinderraum 5 ohnehin mit dem Tank in Verbindung stehen, so daß sich eine zusätzliche zu steuernde Verbindungsmöglichkeit dieses Zylinderraumes zum Tank erübrigt. Führt hingegen der Arbeitszylinder seinen Arbeitshub aus, steht iii der Schaltstellung c des Wegeventils 30 der kolbenseitige Zylinderraum 5 mit der Druckmittelquelle,während der kolbenstangenseitige Zylinderraum bei geöffnetem Sperrventil 4 über das Wegeventil 30 mit dem Tank in Verbindung. Die Ventile 11 und 12 müssen sich in diesem Betriebszustand beide in ihrer Schaltstellung befinden. Eine zusätzliche Sicherung ist hierbei nicht erforderlich, so d&ß das Sperrventil 23 bzw. 24 zur Entlastung des kolbenseitigen Zylinderraumes 5 bei einer Fehlschaltung der Ventile 11, 12 heranzuziehen ist.
• Die Erfindung ist nicht an das gezeigte Ausführungsbeispiel gebunden, insbesondere können anstelle der hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventile bzw. Logikelemente 4, 8, 23 bzw.
• der Druckbegrenzungsventile 9, 24 auch andere Ventile wie biespielsweise Wegeventile, die hydraulisch anzusteuern sind, eingesetzt werden. Schließlich ist es zur Erzielung einer weicheren Umsteuerung des Arbeitszylinders vom Arbeitshub in den Rückhub oder umgekehrt auch möglich, eine über Null verschwenkbare Pumpe als Druckmittelquelle zu verwenden.
• In diesem Falle kann auf ein Umsteuerventil 30 verzichtet werden. Um die Geschwindigkeit des Kolbens 18 in Pfeilrichtung 19 über die Pumpe zu steuern, ist es erforderlich, einen zweiten Sicherheitsblock lo vorzusehen, wobei die Anschlüsse a, b, c, d, e, f, g, h der beiden Sicherheitsb*öcke so miteinander verbunden sind, daß das Sperrventil 4 in der Kolbenstangenseite nur dann geöffnet werden kann, wenn die vier Ventile 11 und 12 der beiden Sicherheitsblöcke durchgeschaltet haben und die Ventile 23 und 24 nur dann schließen können und somit Druckaufbau in der Leitung 3a erlauben, wenn die vier Ventile 11 und 12 alle beschaltet sind oder alle vier in O-Stellung sind. Schaltet ein Ventil (11 oder 12) der beiden Sicherheitsblöcke nicht, so kann eine Bewegung des Kolbens 18 in Pfeilrichtung nicht erfolgen, da Ventil 4 geschlossen bleibt.
• Bleibt ein Ventil (11 oder 12) der beiden Sicherheitsblöcke nach dem Abschalten der Magnete in geschalteter Stellung hängen, so kann sich der Kolben 18 nicht entgegen der Pfeilrichtung 19 bewegen, da Ventil 23 und 24 nicht schließt und somit Druckaufbau in Leitung 3a nicht möglich ist.

Claims (5)

Patentansprüche

1. Aus zwei Wegeventilen gebildete Sicherheitsschaltung für Arbeitszylinder, insbesondere für Pressen, wobei die Wegeventile in ihrer Ausgangsschaltstellung den während der Arbeitsbewegung des Arbeitszylinders sich verkleinernden Zylinderraum absperren und den während der Arbeitsbewegung des Arbeitszylinders sich vergrößernden Zylinderraum mit dem Tank verbinden und die zum während der Rückhubbewegung des Arbeitszylinders sich vergrößernden Zylinderraum führende Arbeitsleitung vor der Absperreinrichtung desselben mit der Druckmittelquelle verbunden ist, und zwar unabhängig von der jeweiligen Schaltstellung des anderen Wegeventils gemäß Patent... (Patentanmeldung P 21 42 698.2-12), da dur c h .g e k e n n z e i c h n e t -daß jedes der beiden Wegeventile (11, 12) einen zusätzlichen Strömungspfad (g, h) zur Steuerung einer Verbindung der Druckmittelquelle (P) - bei deren Verbindung mit dem während des Rückhubes des Arbeitszylinders (1) sich vergrößernden Zylinderraum (2) - mit dem Tank (T) aufweist, wobei die Strömungspfade (g, h) miteinander parallel geschaltet sind.

2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, wobei die die Sicherheitsschaltung bildenden Ventile als Vorsteuerventile ausgebildet sind, die den zu bzw. aus den Zylinderräumen des Arbeitszylinders strömenden Arbeitsflüssigkeitsstrom über hydraulische betätigbare Sperrventile überwachen, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeder der zusätzlichen Strömungspfade der Ventile (11, 12) von einem.

eine Zweiwege-Charakteristik bildenden Anschlußpaar (g, h) gebildet ist und beide Anschlußpaare parallel geschaltet das sind und unabhängig voneinander/die Verbindung der Druckmittelquelle (P) - bei deren-- Verbindung- mit ,dem währenddes Rückhubes des Arbeitszylinders (-1) sich vergrö.ßernden Zylinderraum (i) - mit dem. Tank (T) steu,ernde- Sperrventil (22, 23) steuern.

3. Sicherheitsschaltung nach den-Ansprüchen-lund 2, wobei die Steuerung den itt dem beim Rückhub des Arbeitszylinders sich vergrößerndsn Zylinderraum verbundenen Sperrventils von - einer Dreiwege-Charakteristik und die Steuerung des mit dem beim Arbeitshub des Arbeitszylinders sich vergrößernden Zylinderraum verbundenen Sperrventils von einer Zweiwege-Charakteristik der Ventile angesteuert werden, d-a d u r:'c h g e -k e .n n z e i c h n e t , daßdas die Verbindung der Druckmittelquelle (P) - bei deren Verbindung mit dem während des -Rückhubes des Arbeitszylinders sich-vergrößernden Zylinderraum (2) - mit dem Tank steuernde Sperrventil (23, 24) gleichzeitig das Sperrventil zur Steuerung der Verbindung des während des Arbeitshubes des Arbeitszylinders sich vergrößernden Zylinderraum (5) mit dem Tank bildet, und zwar unter Verwendung eines Wegeventils, das entweder die Steuerleitung (21) zur Steuerung der Verbindung der Druckmittelquelle (P) mit dem Tank (T) oder die Steuerleitung (20) zur Steuerung der Verbindung des während des Arbeitshubes des Arbeitszylinders sich vergrößernden Zylinderraumes +» mit dem Sperrventil verbindet.

4. Sicherheitsschaltung nach den Ansprüchen 2 und 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i. c h n e t , daß das Sperrventil als hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil (23) ausgebildet ist.

5. Sicherheitsschaltung nach den Ansprüchen 2 und 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Sperrt ventil als vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil (24) ausbildet ist.

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