DE2436867C3 - Sicherheitsschaltung für Arbeitszylinder, insbesondere für hydraulische Pressen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft, entsprechend der Hauptpatentanmeldung 2142 698.2, eine aus zwei Wegeventilen gebildete Sicherheitsschaltung für Arbeitszylinder, insbesondere für hydraulische 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 verschaltet sind, daß in der Ausgangsschaltstellung beider Wege-Ventile ein Steuersignal zu einem magnetbetätigten 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 Wege-Ventile der Sicherheitsschaltung ihre Ausgangsschaltstellung erreicht haben, ist sichergestellt, daß der Arbeitszylinder in die Ausgangsstellung zur Einleitung eines neuen Arbeitshubes nicht zurückzufahren ist, wenn beispielsweise durch Hängenbleiben eines Steuerkolbens der Sicherheitsschallung sich dieser nicht in die Ausgangsschaltstellung zurückverschieben kann. Durch den geringen Schaltweg der Wege-Ventile der Sicherheitsschaltung stößt ein sicheres Durchschalten der in der Regel mit den Steuerkolben der Wege-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 Wege-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 auch die Sicherheitsschaltung bezüglich der Ausgangsschaltstellung der Wege-Ventile der Sicherheitsschaltung mit rein hydraulischen Mitteln gelöst und damit ein Höchstmaß an Sichern..;; gewährleistet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem Unteranspruch.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den Schaltplan einer Sicherheitsschaltung für eine hydraulische Presse, wobei das mit dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum in Wirkverbindung stehende Sperrventil mit extern zugeführter Steuerflüssigkeit gesteuert ist. und

Fig.? den Scha'tplan 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 zum Tank gleichzeitig zur Steuerung der Verbindung der Druckmittelquelle mit dem kolbenseitigen Zylinderraum oder zum Tank eingesetzt ist.

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 den Hydraulikzylinder für eine hydraulische 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 unmittel-

bar zum anderen Anschluß des 4-Wegeventils 30. Mit der Leitung 6 ist eine Leitung 7 verbunden, die zu einem als entsperrbares Rückschlagventil bzw. Logikelement S oder zu einem als vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil 9 ausgebildeten Sperrventil führt In dem Leitungsabschnitt 3a vor dem die Absperreinrichtung des kolbenstangenseitigen Zylinderraumes 2 bildenden Sperrventils 4 ist eine einstellbare Drossel 3t mit Rückschlagventil 32 zur Einstellung der Geschwindigkeit des Pressenhubes vorgesehen. Ferner zweigt von dem Leiiiirigsabschnitt 3a eine Leitung 3b ab, die zu einem als entsperrbares Rückschlagventil bzw. Logikelement 23 oder zu einem als Druckbegrenzungsventil 24 ausgebildeten Sperrventil führt Die Steuerung der Sperrventile 4, 8, 9, 23, 24 erfolgt über den Sicherheitsblock 10, der zwei 8-Wege-Ventile 11 and 12 aufweist Die Wege-Ventile 11 und 12 bilden die Vorsteuerventile für die Sperrventile 4,8,9,23 und 24.

Nach Fig. 1 weisen die Vorsteuerven.ile 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 entsperrbaren Rückschlagventil 4, die Anschlüsse e. £ die die eine Zweiwege-Charakteristik bilden, stehen über die Steuerleitung 20 mit dem entsperrbaren Rückschlagventil 8 oder dem Druckbegrenzungsventil 9 und die Anschlüsse g, 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 entsp^rrbaren 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 Wege-Ventils 11 und über die Umführungsleitung 13a zum Anschluß d. Die externe Zuführung der Steuerflüssigkeit für das hydraulisch entsperrbare Rückschlagventil 4 erfolgt über die Steuerleitung 14, die zum Anschluß cdes Wege-Ventils 12 im Steuerblock 10 führt.

Der Anschluß d des Wege-Ventils 11 und der Anschluß b des Wege-Ventils 12 führen über die Leitungsabschnitte 15 zum Tank F In der gezeigten Schaltstellung der Wege-Ventile 11 und 12 ist die Verbindung der Steuerleitung 13 mit der Steuerleitung

14 durch beide Wege-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 Wege-Ventile 11 und 12 mit dem Tank verbunden ist, wird das Schließorgan 4a des hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventils 4 durch eine nicht näher dargestellte Feder und dem unter Druck stehenden Arbeitsmittel im kolbenstangenseitigen Zylinderraum 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 Wege-Ventile 11 und 12 die Anschlüsse e und /auf Durchgang geschaltet und über die Leilungsabschnitte

15 mit dem Tank T verbunden, so daß auch die Vorsteuerräume des hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventils 8 oder des Druckbegrenzungsventils 9 über die Steuerleitung 20 mit dem Tank verbunden und damit entlastet sind und damit ferner deren Schließkörper 8a bzw. 9a bei Beaufschlagung einer Restfläche derselben durch im kolbenseitigen Zylinderraum 5 noch vorhandenen Restdruck bzw. in der Schaltstellung cdes Wegeventils 30 durch den Druck der Druckmittelquelle Paufgesteuert wird, so daß die Leitung 7 und damit auch dit Leitung 6 sowie der kolbtnseitige Zylinderraum 5 über die Leitungsabschnitte 7a mit dem Tank verbunden und somit 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 Wege-Ventile 11 oder 12 aus der gezeigten Ausgangsschaltstellung in die andere Schaltstellung, behält die Kolbenstange 18 ihre Ruhelage bei. Bei im Aufwärtshub befindlicher Kolbenstange W, bei dem beide Wege-Ventile mittels der Betätigungsmagnete in die andere Schaltstellung verschoben sind, wird die Hubbewegung sofort abgestoppt, wenn ein Wege-Ventil in die gezeigte Ausgangsschaltstellung beispielsweise bei Loslassen des betreffenden Schaftkontaktes zurückschaltet. Wird beispielsweise das Wege-Ventil Il aus der gezeigten Ausgangsschaltstellung in seine andere Schalts'ellung geschaltet und das Wege-Ventil 12 in seiner gezeigten Ausgangsschaltstellung bela'sen, bleibt die Verbindung zwischen der zum hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventil 4 führenden Steuerleitung 13 und der Steuerleitung 14 unterbrochen. Die Verbindung der Steuerleitung 13 /um Tank Γ bleibt über die Umgehungsleitung 13a sowie über das Wege-Ventil 12 und Anschlüsse d, b erhalten. so daß das entsperrbare Rückschlagventil seine Schließstellung beibehält. Da ferner die Verbindung der Stcuerleitung 20 über die Umgehungsleitung 20a sowie über die Anschlüsse e und /des Wege-Ventils 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 Wege-Ventil 11 in der gezeigten Schaltstellung verbleibt und das Wege-Ventil 12 aus der gezeigten Schaltstellung in seine andere Schaltstellung verschoben wird. In diesem Falle wird die Verbindung zwischen der Steuerleitung 14 und der Steuerleitung 13 durch die Anschlüsse a und c des Wege-Ventils 11 unterbrochen. Die Verbindung zum Tank der Steuerleitung 13 erfolgt über die Anschlüsse b und d des Wege-Ventils 11 und die Verbindung der Steuerleitung 20 über die Anschlüsse e und /des Wege-Ventils 11 mit dem Tank, so daß sich bezüglich der Steuerstellung der hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventile 4 und 8 bzw. des vorgesteuerten Druckbegrenzungsventils 9 keine Änderung ergibt. Erst wenn beide Wege-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 Wege-Ventile 11, 12 sind über die Leitung 21 mit dem Druckbegrenzungsventil 24 oder dem entsperrbaren Rückschlagventil bzw. dem Logikelement 23 verbunden. Sind die Wege-Ventile Il 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 Wege-Ventile 23 und 24

erlaubt in der Schaltstellung a des als Wegeventil ausgebildeten Umschaltventils 30 einen Druckaufbau in dem Leitungsabschnitt 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 11a, 12a ein Wege-Ventil hängen, beispielsweise das Wege-Ventil 12, so daß nur das Wege-Ventil 11 durch die Rückholfeder in die gezeigte Ausgangsschaltstellung zurückkehrt, steht die Steuerleitung 21 über den Strömungspfad der Anschlüsse g, h des Wege-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 /^unmittelbar über die Leitungsabschnitte 3a, 3£> und den betreffenden Sperrventil zurück zum Tank fördert. Ein Druckaufbau in dem Leitungsabschnitt 3a und damit über die Arbeitsleitung 3 im kolbenstangenseitigen Zylinderraum 2 durch die Pumpe P in der Schaltstellung a des Umschaltventils 30 ist somit ausgeschlossen. Die Kolbenstange 18 kann nicht in ihre Ausgangslage zurückkehren. Bleibt bei einer Entregung der Betätigungsmagnete das Wege-Ventil 11 hängen, so daß nur das Wege-Ventil 12 in seine Ausgangsschallstellung zurückkehrt, ist die Steuerleitung 21 über die Umgehungsleitung 21a und über den Strömungspfad zwischen den Anschlüssen g, h des Wege-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 Förderflüssigkeit der Pumpe P zum Tank erhalten. Nur wenn beide Wege-Ventile 11, 12 die gezeigte Ausgangsschaltstellung einnehmen, ist das Sperrventil 23 bzw. 24 in der Sperrstellung und damit der drucklose Umlauf der Förderflüssigkeit zum Tank unterbrochen, so daß der Arbeitszylinder 1 den Rückhub durchführen kann. Diese Schaltungsart ermöglicht somit eine rein hydraulische Kontrolle der Wege-Ventile 11 und 12 nach jedem Hub.

Die Wege-Ventile 11 und 12 bei dem Sicherheitsblock nach F i g. 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 Wege-Ventils 11 sowie über die Umgehungsleitung 13a zu den Anschlüssen d, b des Wege-Ventils 12 wird durch die Sperrstelle 13b unterbrochen. Die Verbindung zum Tank der Steuerleitung 13 erfolgt somit ausschließlich über die Anschlüsse a und c der Wege-Ventile 11 und 12, wobei jeweils beide Wege-Ventile in die andere Schaltstellung zu schalten sind, um diese Verbindung zum Tank herzustellen. Eine schaltungsmäßi^e Änderung iür die Anschlüsse g, h ist hierbei ajcht erforderlich. Die Steuerleitungen 20, 21 sind zu einem ^W^ge-Ventil^mit zwei Schaltstellungen geführt, dessen einer Anschluß mit uem Tank Γ and dessen anderer Anschluß mit einem entsperrbaren Rückschlagventil oder Logikelement 23 bzw. mit einem vorgesteuerten Druckbegrenzungsventil 24 verbunden ist. Das Wegeventil V 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 cdes 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 geschlossenein 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 Zylindcrraumes zum Tank erübrigt. Führt hingegen der Arbeitszylinder seinen Arbeitshub aus, steht in der Schaltstellung cdes Wegeventils 30 der kolbenseitige Zylinderraum 5 mit der Druckmittelquelle in Verbindung während der kolbenstangenseitige Zylinderraum bei geöffnetem Sperrventil 4 über das Wegeventil 30 mit dem Tank in Verbindung steht. Die Wege-Ventile 11 und 12 müssen sich in diesem Betriebszustand beide in ihrer Schaltstellung befinden. Eine zusätzliche Sicherung ist hierbei nicht erforderlich.

so daß das Sperrventil 23 bzw. 24 zur Entlastung des kolbenseitigen Zylinderraumes 5 bei einer Fehlschaltung der Wege-Ventile 11,12 heranzuziehen ist.

Die Erfindung ist nicht an das gezeigte Ausführungsbeispiel gebunden, insbesondere können anstelle der hy- draulisch entsperrbaren Rückschlagventile bzw. Logikelemente 4, 8, 23 bzw. der Druckbegren/ungsventile 9, 24 auch andere Ventile wie beispielsweise 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 10 vorzusehen, wobei die Anschlüsse a. b, c.de.f, g, h der beiden Sicherheitsblöcke so miteinander verbunden sind, daß das Sperrventil 4 in der

Kolbenstangenseite nur dann geöffnet werden kann wenn alle vier Wege-Ventile 11 und 12 der beider Sicherheitsblöcke durchgeschaltet haben und die Sperr-Ventile 23 und 24 nur dann schließen können und somit Druckaufbau in der Leitung 3a erlauben, wenn alle

vier Wege-Ventile 11 und 12 geschaltet sind oder alle vier in 0-Stellung sind. Schaltet ein Wege-Ventil (11 oder 12) der beiden Sicherheitsblöcke nicht, kann eine Bewegung des Kolbens 18 in Pfeilrichtung nichi erfolgen, da Sperr-Ventil 4 geschlossen bleibt Bleib! ^E

Wege-Ventil (11 oder 12) der beiden SicherheitsblScte nach dem Abschalten der Magnete in geschaitetö Stellung bangen, kann sich der Kolben 18 nich entgegen der Pfeürichamg 19 bewegen, da Sperrven** 23 und 24 nicht schließt and somit Dinekaufbao H Leiningsabschnitt 3a nicht möglich ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

U 991

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Aus zwei Wegeventilen gebildete Sicherheitsschaltung für Arbeitszylinder, insbesondere für hydraulische Pressen, wobei eine Arbeitsbewegung des Arbeitszylinders nur dann zu bewirken ist, wenn beide Wegeventüe in der Arbeitsstellung geschaltet sind und die Wegeventile in ihrer Ausgangsschaltstellung den während der Arbeitsbewegung des Arbeitszylinders sich verkleinernden Zylinderraum absperren und die beiden Wegeventile gleichzeitig den während der Arbeitsbewegung des Arbeitszylinders sich vergrößernden Zylinderraum mit dem Tank verbinden, und zwar jeweils unabhängig von der Schaltstellung des anderen Wegeventils, wobei '5 die Wegeventile jeweils mindestens 7wei Strömungspfade aufweisen, von denen der eine den während der Arbeitsbewegung des Arbeitszylinders sich verkleinernden Zylinderraum steuernde Strömungspfad des einen Wegeventils mit dem entspre- *° chenden Strömungspfad des zweiten Wegeventils in Reihe und der andere den während der Arbeitsbewegung des Arbeitszylinders sich vergrößernden Zylinderraum steuernde Strömungspfad des einen Wegeventils mit dem entsprechenden Strömungs- *5 pfad des zweiten Wegeventils parallel geschaltet sind, nach Hauptpatentanmeldung 21 42 698.2, dadurch gekennzeichnet, 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 gcschaltet sind.

2. Sicherheitsschaltun;; nach Anspruch 1, wobei die Steuerung des mit dem beim Rückhub des Arbeitszylinders sich vergrößernden 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 Wegeventile anzusteuern sind, dadurch gekennzeichnet, daß das 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 bzw. 24) gleichzeitig das Sperrventil zur Steuerung der Verbindung des während des Arbeitshubes des Arbeitszylinders sich vergrößernden Zylinderraumes (5) mit dem Tank bildet, und zwar unter Verwendung eines Wegeventils (V), das entweder die Steuerleitung (21) zur Steuerung der Verbindung der Druckmittelquelle mit dem Tank (T) oder die Steuerleitung (20) zur Steuerung der Verbindung des während des Arbeitshubes des Arbeitszylinders sich vergrößernden Zylinderraumes mit dem Tank mit dem Sperrventil verbindet.