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Schaltungsanordnung Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zur Überwachung des Hubes von wenigstens zwei unabhängig voneinander betätigbaren
Ventilspindeln insbesondere von Pressensicherheitsventilen mit elektromagnetischen
Vorsteuerventilen, wobei der Hub jeder Ventilspindel berührungslos durch einen elektrischen
Geber abgetastet wird.
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Zur Überwachung des Betriebes und der Funktionsweise von Pressen werden
Pressensicherheitsventile verwendet, die die Presse bei einer Störung abschalten.
Pressensicherheitsventile dieser Art haben zwei unabhängig voneinander betätigbare
und parallel arbeitende Ventilelemente, z.B. Ventilspindeln und entsprechende Ventilteller,
die einen gegebenen Hub ausführen. Tritt nun im Betrieb von einem dieser Ventilelemente
oder an den Vorsteuerventilen irgendeine Störung auf, so wird durch das Druckmittel
ein Steuerelement aus seiner Gleichgewichtslage verschoben, das einen elektrischen
Schalter betätigt, wodurch die Anlage abgeschaltet
wird.
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Wenn bei einem solchen Sicherheitsventil jedoch an dem Steuerelement
selbst eine Störung auftritt oder etwa an dem von diesem betätigten Schalter, der
z.B. wenn er lange nicht benötigt wird, verschweißen kann, so ist die sichere Funktionsweise
des Ventiles nicht mehr gewährleistet.
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Es werden daher Sicherheitssteuerungen angestrebt, deren einzelne
Elemente bei jedem Hub der Ventilspindeln aktiv betätigt werden, so daß ein Defekt
jedes einzelnen Elementes als Störung gemeldet und eine Abschaltung der Presse oder
dergleichen gewährleistet ist.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die von der Stellung
der Ventilspindeln abhängigen Ausgangssignale der beiden Geber an zwei voneinander
unabhängige bistabile Elemente (Speicherrelais) mit Steuerkontakten und Lastkontakten
gelegt werden, wobei über die Steuerkontakte die bistabilen Elemente und über die
Lastkontakte die Magnete der Vorsteuerventile abschaltbar sind.
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Da bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sämtliche Elemente
bei jedem Hub der Ventilspindeln betätigt, d.h. von einem Schaltzustand in einen
anderen Schaltzustand geschaltet werden, werden sämtliche Elemente ständig auf ihre
Funktionsfähigkeit überwacht (Selbstüberwachung), so daß Fehler an den Schaltelementen,
wie z.B. Verschweißen der Schalter, z.B. infolge längerer Nichtbenutzung wegen eines
ungestörten Betriebes, nicht mehr auftreten können.
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Die Steuerkontakte sind vorzugsweise mittels eines manuell betätigbaren
Schalters überbrückbar, so daß bei einer Störung nach Behebung des Fehlers die Anlage
wieder in Gang gesetzt werden kann.
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Um zeitliche Signalunterschiede und um zeitliche Unterschiede beim
Wechsel der Kontakte auszugleichen, ist zweckmäßigerweise ein Kondensator vorgesehen.
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Vorteilhafterweise können die Lastkontakte mit den Lastkontakten von
weiteren Pressensicherheitsventilen in Reihe geschaltet werden, so daß wenn mehrere
Pressensicherheitsventile verwendet werden, auch beim Ausfall eines Ventiles die
Gesamtanlage abgeschaltet wird.
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In den Laststromkreis jedes Pressensicherheitsventiles ist vorteilhafterweise
eine elektrische Verzögerungseinheit eingebaut, die zwischen den Lastkontakten und
den jeweiligen Vorsteuerventilen der Pressensicherheitsventile geschaltet sein können.
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Die Verzögerungseinheiten, deren Verzögerung einstellbar ist, dienen
dazu, eine gegenseitige Überschneidung zwischen Kupplung und Bremse einer Presse
zu verhindern. Das bedeutet, daß beim Einschalten zuerst die Bremse öffnet und dann
de Kupplung schließt, während beim Abschalten zuerst die Kupplung löst und dann
die Bremse einfällt.
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Die Schaltungsanordnung einschließlich der Verzögerungseinheiten sind
zweckmäßigerweise unmittelbar in den Ventilkörper eingebaut oder als Baustein an
ihn angebaut.
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Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend
anhand der Zeichnung erläutert, in der Fig. 1 schematisch im Schnitt ein Pressensicherheitsventil
in vereinfachter Darstellung zeigt.
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Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in Null-Stellung.
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Fig. 3 zeigt die Schaltungsanordnung in Schaltstellung.
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Fig. 4 zeigt die Schaltungsanordnung bei einer Fehlschaltung.
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Fig. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung für zwei Pressensicherheitsventile,
die mit Verzögerungseinheiten versehen sind.
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Das Pressensicherheitsventil 10 nach Fig. 1 hat zwei unabhängig voneinander
betätigbare Ventilspindeln 12 und 14, auf denen je ein Ventilteller 20 bzw. 22 sitzt.
Die beiden Ventile werden durch elektromagnetische Vorsteuerventile 16, 18, die
Elektromagnete 36, 38 aufweisen, so gesteuert, daß die Ventilteller 20 und 22 eine
Null-Stellung, in der sie auf den Ventilsitzen 24 aufsitzen und eine Schaltstellung
einnehmen können, in der sie auf den Ventilsitzen 26 aufsitzen.
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Der Hub der Ventilspindeln wird durch berührungslose Geber, die z.B.
induktiv oder kapazitiv arbeiten, überwacht. Der Ventilspindel 12 ist hierbei ein
Geber 30 und der Ventilspindel 14 ist ein Geber 28 zugeordnet. Die Geber liefern
von der Stellung der Ventsilspindeln abhängige Ausgangssignale S1 und S2.
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Fig. 2 zeigt die Schaltungsanordnung zur Überwachung der Ventilspindeln
12 und 14. Die in Fig. 2 dargestellte Null-Stellung entspricht der Stellung der
Ventilspindeln wie sie in Fig. 1 gezeichnet sind, d.h. die Ventilteller 20 und 22
sitzen auf den Ventilsitzen 24 auf. Die berührungslos arbeitenden Geber 28 und 30
e die eine eigene Spannungsversorgung von z.B. 24 Volt haben, sind mit Schließerkontakten
32 und 34 versehen, die in der Null-Stellung geöffnet sind, wie Fig. 2 zeigt. Die
Magnete 36 und 38 der Vorsteuerventile sind über Lastkontakte a2 und b2 von bistabilen
Elementen (Speicherrelais) A und B an eine Spannungsquelle 40 angeschlossen, die
die Speisespannung für die Magnete,
z.B. 220 Volt Wechselspannung
liefert. Der Stromverlauf geht hierbei von der Spannungsquelle 40 über den Lastkontakt
a2 in Stellung 60, einer nicht näher bezeichneten Verbindungsleitung sowie den Lastkontakt
b2 in Stellung 64 zu den Magneten 36 und 38. Die Speicherrelais A und B liegen an
einer Spannungsquelle 42, die die Speisespannung für die Relais liefert, z.B. 24
Volt Gleichspannung. Der Stromverlauf geht hierbei von der Spannungsquelle 42 über
den Steuerkontakt al in Stellung 68, einer nicht näher bezeichneten Zwischenleitung
sowie über den Steuerkontakt bl in Stellung 72 zu den Schaltungspunkten 44 und 46
und von diesen über die Wechselkontakte c und d der Relais C und D zu den Speicherrelais
A und B.
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Die Kontakte al und a2 gehören somit zum Speicherrelais A, die Kontakte
bl und b2 zum Speicherrelais B, der Wechselkontakt c zum Relais C und der Wechselkontakt
d zum Relais D. Die Relais C und D sind entsprechend an die Schließerkontakte 32,
34 der Geber angeschlossen. In der in Fig. 2 dargestellten Null-Stellung befindet
sich der Kontakt c in der Stellung 52 und der Kontakt d in der Stellung 56. Der
Schalter 48, der mit einer Seite an der Spannungsquelle 42 liegt, ist geöffnet.
Zwischen dem Schaltungspunkt 44 und Erde liegt ein Kondensator 50, um den Wechsel
der Kontakte und den zeitlichen Signalunterschied der Geber zu überbrücken.
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Fig. 3 zeigt die Schaltungsanordnung in Schaltstellung der Ventilspindeln
12 und 14, in welcher die Ventilteller 20 und 22 auf den Ventilsitzen 26 aufsitzen
(in Fig. 1 nicht gezeigt). In dieser Stellung haben sich die Ventilspindeln von
den Gebern 28 und 30 entfernt bder auch genähert)und die Geber erzeugen Signale
S1 und S2 an ihren Ausgängen, wodurch die Schließerkontakte 32 und 34 geschlossen
werden, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Durch das Schließen der Kontakte 32 und 34 geht
der Kontakt c des Relais C aus seiner Stellung 52 in seine Stellung 54, während
der Kontakt d des Relais D aus seiner Stellung 56 in seine Stellung 58 geht. Hierdurch
werden die Speicherrelais A und B beide umgeschaltet, d.h. der Lastkontakt
a2
geht aus seiner Stellung 60 in seine Stellung 62 und der Lastkontakt b2 geht aus
seiner Stellung 64 in seine Stellung 66, während der Steuerkontakt al aus seiner
Stellung 68 in seine Stellung 70 und der Steuerkontakt bl aus seiner Stellung 72
in seine Stellung 74 schaltet.
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Der Stromverlauf geht nun von der Spannungsquelle 40 über den Lastkontakt
a2 in Stellung 62, eine nicht bezeichnete Zwischenleitung und über den Lastkontakt
b2 in Stellung 66 zu den Magneten 36, 38 der Vorsteuerventile. Die Versorgung der
Speicherrelais A und B erfolgt von der Spannungsquelle 42 über den Steuerkontakt
al in Stellung 70, eine nicht bezeichnete Zwischenleitung und über den Steuerkontakt
bl in Stellung 74 zu den Schaltungspunkten 44 und 46 und von dort über den Wechselkontakt
c zum Speicherrelais A und über den Wechselkontakt d zum Speicherrelais B.
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In Fig. 4 ist nun der Fall einer Störung dargestellt. Es soll hierbei
angenommen werden, daß die Ventilspindel 14 geschaltet hat, so daß ihr Ventilteller
22 auf dem Ventilsitz 26 aufsitzt, während die Ventilspindel 12 nicht geschaltet
hat, sondern in der Nullstellung hängengeblieben ist, d.h. der Ventilteller 20 bleibt
auf dem Ventilsitz 24 sitzen oder in irgendeiner Zwischenstellung hängen.
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In diesem Fall liefert der Geber 28 ein Signal S1, wodurch sein Schließerkontakt
32 geschlossen wird, während der Geber 30 kein Signal abgibt, weshalb sein Schließerkontakt
34 geöffnet bleibt.
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Dies hat zur Folge, daß der Wechselkontakt c des Relais C aus seiner
Stellung 52 in seine Stellung 54 schaltet,- während der Wechselkontakt d des Relais
D in seiner Stellung 56 verbleibt.
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Das Speicherrelais A wird daher umgeschaltet, das Speicherrelais B
dagegen nicht. Das bedeutet, daß der Lastkontakt b2 in seiner Stellung 64 und dr
Steuerkontakt bl in seiner Stellung 72 verbleibt,
während der Lastkontakt
a2 aus seiner Stellung 60 in seine Stellung 62 umschaltet und der Steuerkontakt
al aus seiner Stellung 68 in seine Stellung 70 geht. Die Stromversorgung der Magnete
36, 38 der Vorsteuerventile ist somit ebenso unterbrochen wie die Stromversorgung
der Speicherrelais A und B. Mit dem Abschalten der Magnete der Vorsteuerventile
wird das Pressensicherheitsventil selbst abgeschaltet und außer Betrieb gesetzt.
Hierbei kann Vorsorge getroffen werden, daß nicht nur das Pressensicherheitsventil
allein, sondern die gesamte Anlage abgeschaltet wird.
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Die stromlosen Speicherrelais A und B verbleiben in der in Fig. 4
gezeigten Stellung bis sie wieder mit Strom versorgt werden. Der Wechselkontakt
c geht in seine Ausgangsstellung zurück.
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Ein Anschluß der Speicherrelais A und B an die Spannungsquelle 42
ist nun nur durch Betätigung des Schalters 48 möglich, wodurch eine direkte Verbindung
von der Spannunsque42 über den Schalter 48 zu den Schaltungspunkten 44 und 46 und
von diesen über die Wechselkontakte c und d zu den Speicherrelais A und B geschaffen
wird. Durch eine solche kurzzeitige Betätigung des Schalters 48 werden die Speicherrelais
A und B in die Nullstellung zurückgebracht, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Ehe
der Schalter 48 betätigt wird, muß jedoch der Fehler, der die Störung und Fehlschaltung
verursacht hat, behoben werden, da andernfalls die Relais nach dem öffnen des zweckmäßigerweise
federbelasteten Schalters 48 sofort wieder in die in Fig. 4 gezeigte Fehlstellung
schalten.
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Fig. 5 zeigt schematisch eine Schaltung bei Verwendung von zwei (oder
mehreren) Pressensicherheitsventilen PSV1 und PSV2. Dem Pressensicherheitsventil
PSV1 sind hierbei die Lastkontakte a2 und b2 zugeordnet, während dem Pressensicherheitsventil
PSV2 die Lastkontakte an und bn zugeordnet sind. Tritt nun bei einem der Pressensicherheitsventile,
z.B. bei dem Ventil PSV2 ein
Fehler auf, so wird der Strom, wie
dargestellt, an den Kontakten an und bn unterbrochen und damit die Gesamtanlage
abgeschaltet, obwohl an dem Ventil PSV1 keine Störung aufgetreten ist.
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In den Laststromkreis der beiden Pressensicherheitsventile, von denen
das eine beispielsweise die Kupplung einer Presse und das andere die Bremse einer
Presse steuert, ist jeweils eine elektrische Verzögerungseinheit 76 bzw. 78 eingebaut.
Die Verzögerung dieser Einheiten ist einstellbar und sie dienen dazu, eine über
schneidung der Funktionen von Kupplung und Bremse zu vermeiden.
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Die Verzögerungseinheit 76 liegt hierbei im Stromkreis der Magnete
36, 38 der Vorsteuerventile beispielsweise des Pressensicherheitsventiles PSV1 und
die Verzögerungseinheit 78 liegt im Stromkreis der Magnete 37 und 39 der Vorsteuerventile
z.B.
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des Pressensicherheitsventiles PSV2. Die Verzögerungseinheiten gewährleisten,
daß beim Einschalten die Bremse zuerst öffnet und dann die Kupplung schließt, während
beim Abschalten zuerst die Kupplung auslöst und dann die Bremse schließt.
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Jede Verzögerungseinheit besitzt Kontakte, die in die Ansteuerung
der Vorsteuermagnete 36 und 38 derart eingebracht sind, daß beim Versagen eines
Bauteils dieser Verzögerungseinheit ebenfalls ein zwangsweises Abschalten der Gesamtsteuerung
gewährleistet ist.
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Die Verzögerung ist wahlweise als Ein- oder Ausschaltverzögerung über
einen Trennschalter einstellbar.
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Die Speicherrelais A und B können in elektromechanischer oder elektronischer
Bauform ausgebildet sein. Die Kontakte al und bl bzw. a2 und b2 sind äquivalent
geschaltet und erlauben die Spannungsüberwachung für die Speicher selbst und für
die Vorsteuermagnete.
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Beim Ausfall eines Bauteils der Schaltungsanordnung oder an einem
oder
mehreren der Ventile entsteht eine Fehlschaltung und die Gesamtsteuerung wird unterbrochen.
Dieser Zustand wird in den Speicherrelais gespeichert und er kann erst durch bewußte
Betätigung eines Schalters aufgehoben werden.
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Die Kontakte c und d können gegebenenfalls auch Wechselkontakte der
Geber sein, wobei dann die Relais C und D wegfallen.
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- Ansprüche -