DE3110210C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schalteinrichtung zur Steuerung der Aktiv- und Stillstandsphasen eines Verbrauchers mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Für druckmittelbetriebene Schalteinrichtungen der in Rede stehenden Art, die mit druckgesteuerten Hauptsteuerventilen und elektrisch ansteuerbaren Vorsteuerventilen realisierbar sind (DE-AS 12 73 288), ist es bekannt, eine druckmittelbetätigte Verriegelungsschaltung vorzusehen, die nach einem Übergang der Hauptsteuerventile in alternative Schaltstellungen die Steuerkolben der Hauptsteuerventile in diesen alternativen Schaltstellungen hält, mit der Folge, daß die Zuführung des Versorgungsdruckes zum Verbraucher unterbrochen ist, so daß dieser nicht in die Aktivphase gesteuert werden kann. Der Verbraucher bleibt in kommunizierender Verbindung mit dem Tank und kann daher nicht zur Ausführung eines Arbeitstaktes angesteuert weiden. Nachteilig an einer solchen Verriegelungs­ schaltung kann allerdings sein, daß aufgrund geringfügig unterschiedlicher Ansprechzeiten der Vorsteuerventile, die z. B. durch Fertigungstoleranzen bedingt sein können, Fehl­ schaltungen zustande kommen - weil eines der beiden Vorsteuer­ ventile geringfügig verzögert schaltet - mit der Folge, daß die mittels der Schalteinrichtung gesteuerte Maschine nicht anlaufen kann, obwohl sämtliche Komponenten der Schalteinrich­ tung betriebsbereit sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schalteinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei gleichwohl einfachem Aufbau zuverlässig verhindert, daß bei einer Fehl­ funktion einer der Komponenten des hydraulischen Schaltkreises einerseits ein Einschalten der durch diesen gesteuerten Maschine erfolgen kann, andererseits aber auch gewährleistet, daß ein geringfügig unterschiedliches zeitliches Ansprechver­ halten der Steuerventile, insbesondere der Vorsteuerventile nicht zu unnötigen Stillsetzungen der Maschine führt.

Diese Aufgabe wird bei einer Schalteinrichtung mit den Merk­ malen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß durch die Merkmale seines kennzeichnenden Teils gelöst.

Durch die hiernach vorgesehene Gestaltung der Hauptsteuer­ ventile und Hintereinanderschaltung der zur Zuführung des Versorgungsdruckes zum Verbraucher ausgenutzten Wege dersel­ ben, sowie durch eine Verzögerungseinrichtung, die innerhalb einer Verzögerungszeitspanne, die einem Mehrfachen der Schalt­ zeit der Hauptsteuerventile entspricht, die endgültige Ver­ riegelung der Hauptsteuerventile gleichsam "aussetzt" und erst nach Ablauf dieser Verzögerungszeit eine endgültige hydraulische Verriegelung der Hauptsteuerventile zuläßt, werden sowohl durch Funktionsfehler bedingte Sicherheitsab­ schaltungen bedarfsgerecht gewährleistet als auch unnötige Stillsetzungen der Maschine zuverlässig vermieden, die an­ sonsten einen Produktionsablauf hemmen könnten.

Als Verzögerungseinrichtung eignet sich insbesondere ein gemäß Anspruch 2 vorgesehenes hydraulisches Zeitglied, wobei durch die Merkmale der Ansprüche 3 und 4, vorzugsweise alter­ nativ, gegebenenfalls auch in Kombination einsetzbare Gestal­ tungen solcher Verzögerungseinrichtungen angegeben sind. Der besondere Vorteil der gemäß Anspruch 4 mit einem Druckspeicher arbeitenden Verzögerungseinrichtung ist deren einfacher Aufbau, der auch hohe Zuverlässigkeit gewähr­ leistet.

Durch einen gemäß Anspruch 5 vorgesehenen Druckwächter, der vorzugsweise den in dem Speicher herrschenden Druck überwacht und bei einem Druckabfall ein elektrisches Signal auslöst, das als Warnsignal und/oder zur Unterbrechung des elektri­ schen Versorgungskreises der jeweils gesteuerten Maschine ausgenutzt werden kann, wird die durch die erfindungsgemäße Schalt­ einrichtung vermittelte Sicherheit zusätzlich erhöht.

Schließlich sind durch die Merkmale des Anspruchs 6 konstruk­ tive und schaltungstechnische Einzelheiten einer bevorzugten Gestaltung der Hauptsteuerventile angegeben, wobei durch eine zusätzliche Tankverbindung der über die Vorsteuerventi­ le mit dem Tank bereits kommunizierenden Steuerdruckräume auch erreicht wird, daß im Falle einer Fehlschaltung nicht durch Lecköl ein Druckanstieg in den auf dem niedrigen Steuer­ druckniveau befindlichen Steuerdruckräumen der Hauptsteuer­ ventile eintreten kann.

Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung eignet sich insbeson­ dere für Pressen aller Art, bei denen im Falle einer Fehl­ funktion der Schalteinrichtung eine besondere Gefahrensitua­ tion gegeben ist, sowie zur Steuerung solcher Maschinen, bei denen, sei es mit Bezug auf die Bedienungsperson und/oder auf das zu bearbeitende Werkstück, ähnliche Gefahrensituatio­ nen auftreten können.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach­ stehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen hydraulischen Schalteinrichtung mit zwei über je ein Vorsteuerven­ til ansteuerbaren Hauptsteuerventilen, in der Grund­ stellung,

Fig. 2 die Schalteinrichtung gemäß Fig. 1 in ihrer "Ein"- Schaltstellung

Fig. 3 einen Schaltzustand der Schalteinrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 nach dem Einschalten, wenn nur eines der beiden Vorsteuerventile schaltet,

Fig. 4 einen Schaltzustand der Schalteinrichtung gemäß Fig. 2, wenn beim Abschalten nur eines der beiden Haupt­ steuerventile in die "Aus"-Schaltstellung übergeht, jeweils in einer der Fig. 1 entsprechenden Schalt­ bild-Darstellung, und

Fig. 5a und 5b im Rahmen der Schalteinrichtung gemäß den Fig. 1 bis 4 einsetzbare Hauptsteuerventile, im Längsschnitt, etwa im Maßstab 1:1.

Die in Fig. 1, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwie­ sen sei, in ihrer Grundstellung dargestellte erfindungsge­ mäße Schalteinrichtung 10 dient zur Ein-Aus-Steuerung einer durch einen Verbraucher 11 repräsentierten Maschine oder eines Funktionsteils derselben, derart, daß bei einer Fehl­ funktion der Schalteinrichtung diese Maschine abgeschaltet bleibt bzw. abschaltet, sobald eine solche Fehlfunktion eintritt und weiterhin abgeschaltet bleibt, bis der Fehler beseitigt ist.

Zum Zweck der Erläuterung sei davon ausgegangen, daß mittels der Schalteinrichtung 10 eine Exzenterpresse gesteuert sei, wobei die Schalteinrichtung 10 auf das Kupplungs-Bremsen- System in der Weise einwirkt, daß die Presse in Betrieb ist, wenn der als Kupplungs-Bremsen-System 11 ausgebildete Verbraucher 11 über die Hauptzulaufleitung 12 mit dem Versorgungsdruck P beaufschlagt ist und die Presse außer Betrieb bzw. stillgesetzt ist, wenn der hydraulische Kreis der Kupplungs-Bremsen-Systems über die Haupt-Rücklaufleitung 13 mit dem z. B. auf Atmosphärandruck befindlichen Tank kommunizierend verbunden ist.

Die Schalteinrichtung 10 umfaßt zwei als hydraulisch ge­ steuerte 8/2-Wegeventile ausgebildete Hauptsteuerventile 14 und 16, die über je ein als 4/2-Wegeventil ausgebildetes Vorsteuerventil 17 bzw. 18 ansteuerbar sind. Diese sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel als elektromagnetisch betätigbare Ventile angenommen, es versteht sich aber, daß die Vorsteuerventile 17 und 18 auch pneumatisch oder hy­ draulisch, gegebenenfalls auch manuell betätigbar sein können. Die dargestellte Grundstellung der Vorsteuerventile 17 und 18 ist - bei stromlosen Steuermagneten 18 bzw. 21 - die sogenannte Vorwärtsstellung, in der die die beiden Strömungswege markierenden Durchflußpfeile 22 und 23 bzw. 24 und 26 paarweise parallel zueinander verlaufen. In die dargestellte Grundstellung sind die Kolben der Vorsteuerventile 17 und 18 durch Druckfedern 20 gedrängt, gegen deren Rückstellkraft die Betätigung mittels der Steuermagnete 19 und 21 erfolgt.

Die beiden Hauptsteuerventile 14 und 16 haben gehäuse­ seitig je einen, in üblicher Bezeichnungsweise mit P be­ zeichneten Zulaufanschluß, einen Rücklaufanschluß T und vier weitere Druckanschlüsse A, B, C und D, an die die fest verlegten Druckmittelleitungen angeschlossen sind, sowie die Steuerdruckanschlüsse X und Y, über die, je nach der Schaltstellung der Vorsteuerventile 17 und 18 der hohe Versorgungsdruck P oder der im Tank herrschende niedere Druck den Steuerräumen 27 bzw. 28 und 29 bzw. 31 des einen Hauptsteuerventils 14 und des anderen Haupt­ steuerventils 16 zuführbar ist.

Diese verschiedenen Anschlüsse sind über fest verlegte Druckmittelleitungen wie folgt miteinander verbunden: Die Rücklaufanschlüsse T beider Hauptsteuerventile 14 und 16 sind über eine erste Brücke 32 untereinander und mit der Haupt-Rücklaufleitung 13 verbunden. An den Zu­ laufanschluß P des ersten, gemäß Fig. 1 unteren Haupt­ steuerventils 14 ist die Hauptzulaufleitung 12 ange­ schlossen. Der A-Druckanschluß dieses ersten Hauptsteuer­ ventils 14 ist mit dem Zulauf-Anschluß P des zweiten Hauptsteuerventils 16 direkt verbunden. Der B-Anschluß des ersten und der A-Anschluß des zweiten Hauptsteuer­ ventils 14 bzw. 16 sind mit dem Verbraucher 11 verbunden. Der C-Anschluß des ersten ist mit dem D-Anschluß des zweiten Hauptsteuerventils 16 und dessen C-Anschluß ist mit dem D-Anschluß des ersten Hauptsteuerventils 14 ver­ bunden. Der B-Anschluß des zweiten Hauptsteuerventils 16 ist mit den Zulauf-Anschlüssen (P) beider Vorsteuerven­ tile verbunden, deren Rücklauf-Anschlüsse (T) jeweils an die Haupt-Rücklaufleitung 13 angeschlossen sind. Der A-Anschluß des ersten, gemäß Fig. 1 unteren Vorsteuer­ ventils 17 ist über den zugeordneten Steueranschluß Y des ersten Hauptsteuerventils 14 mit dessen erstem, gemäß Fig. 1 linken Steuerdruckraum 27 und der B-Anschluß dieses Vorsteuerventils 17 über den X-Steueranschluß des ersten Hauptsteuerventils 14 mit dessen zweiten Steuerdruckraum 28 verbunden. Der A-Druckanschluß des zweiten Vorsteuerventils 18 ist uber den X-Steueran­ schluß des zweiten Hauptsteuerventils 16 mit dessen ersten, gemäß Fig. 1 linken Steuerdruckraum 29 und der B-Druckanschluß des zweiten Vorsteuerventils 18 über den Y-Steueranschluß des zweiten Hauptsteuerventils 16 mit dessen zweiten Steuerdruckraum 31 verbunden. In der durch die Fig. 1 repräsentierten Stellung der Kolben der Hauptsteuerventile 14 und 16 ist beim ersten Haupt­ steuerventil 14 der Zulaufanschluß P über einen internen Durchflußkanal 33 mit dem C-Druckanschluß und beim zwei­ ten Hauptsteuerventil 16 dessen D-Druckanschluß über einen internen Umlaufkanal 34 mit dem B-Druckanschluß des zweiten Hauptdteuerventils 16 verbunden. Dadurch ist der über die Hauptzulaufleitung 12 in die Schaltein­ richtung 10 eingekoppelte Versorgungsdruck P über den Durchflußkanal 33 des ersten Hauptsteuerventils 14 und den Umlaufkanal 34 des zweiten Hauptsteuerventils 16 beiden P-Zulaufanschlüssen der beiden Vorsteuerventile 17 und 18 und über deren Durchflußkanale 22 bzw. 24 den jeweils ersten Steuerdruck-Räumen 27 bzw. 29 der beiden Hauptsteuerventile 14 und 16 zugeführt.

Weiter ist beim ersten Hauptsteuerventil 14 dessen mit dem Tank verbundener Rücklauf-Anschluß T einerseits mit dem B-Druckanschluß und hierüber mit dem Verbraucher 11 und andererseits über einen internen Umlaufkanal 36 und einen gehäuseseitigen Umlaufkanal 37 kommunizierend mit dem zweiten Steuerdruckraum 28 verbunden. Ebenso ist beim zweiten Hauptsteuerventil 16 dessen Rücklauf-Anschluß T einerseits mit dem A-Anschluß und hierüber mit dem Verbrau­ cher 11 und andererseits über einen internen Umlaufkanal 38 und einen gehäuseseitigen Steuerdruckraum 31 verbunden.

Dadurch sind die die jeweils ersten Steuerdruckräume 27 und 28 der beiden Hauptsteuerventile 14 und 16 einseitig begrenzenden Stirnflächen ihrer Kolben jeweils mit dem über die Hauptzulaufleitung 12 in die Schalteinrichtung 10 eingekoppelten hohen Versorgungsdruck P und die die zweiten Steuerdruckräume 28 und 31 einseitig begrenzenden Stirn­ flächen der Kolben der beiden Hauptsteuerventile 14 und 16 in der dargestellten "Aus"-Schaltstellung verriegelt. Zum Einschalten der mittels der erfindungsgemäßen Schalt­ einrichtung 10 gesteuerten Maschine werden die Vorsteuer­ ventile 17 und 18 durch Anlegen eines die Steuermagnete 19 und 21 erregenden elektrischen Steuerimpulses betätigt, wodurch die Vorsteuerventile 17 und 18 in die durch die gestrichelt eingezeichtenen Durchflußpfeile 42 und 43 bzw. 44 und 46 der Fig. 1 repräsentierte Rückwärtsstellung übergehen, wobei zum Zweck der Erläuterung zunächst ange­ nommen ist, daß dies gleichzeitig der Fall sei. Dadurch werden die zuvor mit der Hauptzulaufleitung 12, in der der hohe Versorgungsdruck P herrscht, kommunizierenden Steuerdruckräume 27 und 28 der Hauptsteuerventile 14 und 16 über die vom Tank zum A-Druckanschluß führenden Durch­ flußkanäle der Vorsteuerventile 17 und 18 mit der Haupt- Rücklaufleitung 13 verbunden, in der der niedrigere Tankdruck herrscht, und weiter werden die zuvor mit dem Tank verbundenen Steuerdruckräume 28 und 31 der Haupt­ steuerventile 14 und 16 über die vom Zulauf-Anschluß führenden Durchflußkanäle der Vorsteuerventile 17 und 18 nunmehr mit der Hauptzulaufleitung 12 kommunizierend verbunden. Infolge des hieraus resultierenden Druckwech­ sels in sämtlichen Steuerdruckräumen 27, 28, 29 und 31 der Hauptsteuerventile 14 und 16 gehen diese in die in der Fig. 2 dargestellte "Ein"-Schaltstellung über. Die der Rückwärtsstellung der Vorsteuerventile 17 entsprechenden Durchflußpfeile 42, 43 und 44, 46 sind in der Fig. 2, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei, in ausge­ zogenen Linien dargestellt.

Zur Darstellungsweise der Ventile 14, 16, 17 und 18 in der Fig. 2 und der weiteren Fig. 3 und 4 sei angemerkt, daß, soweit diese Ventile in ihrer "Ein"-Schaltstellung gezeigt sind, die beiden rechteckigen Felder, innerhalb derer in üblicher Darstellung die im Ein-Schaltzustand bzw. dem Aus-Schaltzustand zugeordneten Verknüpfungen der Anschlüs­ se A, B, C, D, P und T sinnbildlich dargestellt sind, gegenüber der dem Aus-Schaltzustand entsprechenden Grund­ stellung (Fig. 1) vertauscht sind.

In der "Ein"-Stellung der Schalteinrichtung 10 sind so­ wohl beim ersten Hauptsteuerventil 14 wie auch beim zweiten Hauptsteuerventil 16 deren Rücklaufanschlüsse T über Umlaufkanäle 47 bzw. 48 der Ventilkolben und ge­ häuseseitige Umlaufkanäle 49 bzw. 51 kommunizierend mit den ersten Steuerdruckräumen 27 bzw. 29 des ersten und des zweiten Hauptsteuerventils 14 bzw. 16 verbunden, so daß diese nunmehr auch über die Brücke 32 mit der Haupt- Rücklaufleitung 13 kommunizieren.

Der P-Versorgungsdruck-Anschluß des ersten Hauptsteuer­ ventils 14 ist in der "Ein"-Schaltstellung sowohl mit dessen A-Druckanschluß wie auch mit dessen D-Druckan­ schluß verbunden, so daß der Versorgungsdruck P auch so­ wohl am P-Anschluß des zweiten Hauptsteuerventils 16 wie an dessen C-Druckanschluß ansteht. Der P-Anschluß des zweiten Hauptsteuerventils ist nunmehr über den Durch­ flußkanal 52 mit dessen A-Druckanschluß verbunden, über den jetzt der Verbraucher 11 mit dem Versorgungsdruck beaufschlagt ist. Der C-Druckanschluß des zweiten Haupt­ steuerventils 16 ist über einen Umlaufkanal 53 mit dem B-Druckanschluß verbunden, von dem aus eine Druckmittel­ leitung 54 zu einem die beiden P-Anschlüsse der Vor­ steuerventile 17 und 18 miteinander verbindenden Lei­ tungsabschnitt 56 führt.

Zur Erläuterung der Funktion der insoweit beschriebenen Schalteinrichtung 10 werden im folgenden anhand der Fig. 3 und 4 einige typische Störfälle diskutiert, bei deren Auftreten die Maschine 11 aus Sicherheitsgründen abgeschaltet bleiben bzw. abgeschaltet werden muß:
Zunächst sei angenommen, daß bei einem Einschaltvor­ gang nur das erste Vorsteuerventil 17 schaltet, das zweite Vorsteuerventil 18 aber in seiner Vorwärts-Grund­ stellung verharrt. Die Folge davon ist, daß über die nunmehr in Rückwärtsrichtung geschlossenen Durchfluß­ kanäle des ersten Vorsteuerventils 17 der hohe Versor­ gungsdruck P in den zweiten Steuerdruckraum 28 des ersten Hauptsteuerventils 14 eingekoppelt wird und der erste Steuerdruckraum 27 mit dem Tank kommuniziert. Infolge des Druckwechsels in den beiden Steuerdruckraumen 27 und 28 geht das erste Hauptsteuerventil 19 in seine Einschaltstellung über. Da jedoch das zweite Vorsteuer­ ventil 18 nicht geschaltet hat, schaltet auch das zweite Hauptsteuerventil 16 nicht, und es ergibt sich die in der Fig. 3 dargestellte Schaltsituation, in der wegen der verschiedenen Schaltstellungen der Steuerkolben der beiden Hauptsteuerventile 14 und 16 die Versorgungsdruck- Zufuhr zum Verbraucher 11 gesperrt und dieser dafür über den A-Druckanschluß und den Rücklaufanschluß des zweiten Hauptsteuerventils 16 mit dem Tank verbunden bleibt. Die Maschine läuft nicht an und die Steuerkolben der beiden Hauptsteuerventile 19 und 16 sind in der darge­ stellten Schaltstellung verriegelt. Diese Schaltstellung bleibt auch erhalten, wenn nach einiger Zeit das zweite Vorsteuerventil 18 doch noch schalten sollte, da der über die Vorsteuervenile 17 und 18 führende Steuerkreis von der Hauptzulaufleitung 12 abgekoppelt ist. Zwar werden durch das nachträgliche Umschalten des zweiten Vorsteuerventils 18 in dessen Rückwärtsstellung der erste Steuerdruckräum 19 des zweiten Hauptsteuerventils 16 mit der Hauptrücklaufleitung 13 und damit mit dem Tank und der zweite Steuerdruckraum 31 dieses Hauptsteuerventils 16 mit dem immer noch auf Versorgungsdruck P liegenden Lei­ tungsabschnitt 56 verbunden, der die beiden P-Anschlüsse der Vorsteuerventile 17 und 18 miteinander verbindet, so daß insoweit ein Druckunterschied in den beiden Steuer­ druckräumen 29 und 31 vorliegt, aus dem eine den Kolben des zweiten Hauptsteuerventils 16 in Umschaltrichtung drängende Kraft resultiert. Dieser Druckunterschied wird jedoch, da die Verbindung des Steuerkreises mit der Hauptzulaufleitung 12 unterbrochen ist, schon nach einem kleinen Bruchteil der Umschaltbewegung des Kol­ bens des zweiten Hauptsteuerventils völlig ausgeglichen, so daß dieses in der dargestellten Grundstellung ver­ harrt.

Eine analoge Schaltsituation ergibt sich, wenn bei einer Einschaltbetätigung nur das zweite Vorsteuer­ ventil 18 schaltet und das erste Vorsteuerventil 17 "hängen" bleibt, wobei in diesem Falle das zweite Haupt­ steuerventil 16 wegen des Druckwechsels in seinen Steuer­ druckräumen 29 und 31 in seine Einschaltstellung gelangt, dafür aber das erste Hauptsteuerventil 14 in seiner Grund­ stellung verharrt. Auch in diesem Fall kann wegen der durch die verschiedenen Schaltstellungen der Hauptsteuerventile 14 und 16 bedingten Abkopplung des Vorsteuerkreises von der Hauptzulaufleitung 12 die Umschaltung des ersten Hauptsteuer­ ventils 14 nicht erfolgen, auch wenn das erste Vorsteuerven­ til 17 nach einiger Zeit doch noch schalten sollte.

Wie vorstehend erläutert, ist der Vorsteuerkreis 17, 18 verrie­ gelt, sobald infolge einer verschiedenen Schaltstellung der beiden Hauptsteuerventile, die aus einem nicht gleichzeitigen Übergang der Vorsteuerventile 17 und 18 in deren Rückwärts­ stellung resultiert, die Verbindung der P-Druckanschlüsse der Vorsteuerventile 17 und 18 mit der Hauptzulaufleitung 12 unterbrochen ist. Die Maschine 11 bleibt dann abgeschaltet. Oiese Eigenschaft der Schalteinrichtung 10, soweit diese bisher erläutert ist, könnte dazu führen, daß aufgrund gering­ fügig unterschiedlicher Ansprechzeiten der Vorsteuerventile 17 und 18, die z. B. durch Fertigungstoleranzen bedingt sein können Fehlschaltungen zustande kommen können, die dazu führen würden, daß die Maschine 11 nicht anlaufen kann, obwohl sämt­ liche Komponenten der hydraulischen Schalteinrichtung betriebs­ bereit sind.

Um derartige, nur scheinbare Fehlschaltungen zu vermeiden, ist ein mit den P-Druckanschlüssen der Vorsteuerventile 17 und 18 angeschlossener Druckspeicher 57 vorgesehen, der in der Grundstellung der Schalteinrichtung 10 über den in dieser Stellung mit dem Umlaufkanal 34 hintereinander geschalteten Durchflußkanal 33 der beiden Hauptsteuerventile 14 und 16 mit der Hau tzulaufleitung 12 kommuniziert und dadurch aufgeladen wird. Dieser Druckspeicher hält, wenn sich die Hauptsteuerventile 14 und 16 in verschiedenen Schaltstellungen befinden, für eine Überbrückungszeit, die ca. 3-5 mal größer ist als die Schalt­ zeit der Vorsteuerventile 17 und 18 bzw. der Hauptsteuerven­ tile 14 und 16, einen für deren Umschalten hinreichenden Versorgungsdruck aufrecht, so daß, wenn innerhalb dieser Überbrückungszeit beide Vorsteuerventile 17 und 18 in ihre Einschaltstellung gelangen, auch beide Hauptsteuerventile 14 und 16 in ihre Ein-Schaltstellung gelangen können. Die Über­ brückungszeit, für die der Druckspeicher 57 einen hinreichen­ den Versorgungsdruck aufrecht erhält, ist durch seine Dimen­ sionierung und den Strömungswiderstand von Brückenleitungen 58 und 59 bestimmt, die die A-Druckanschlüsse der Vorsteuer­ ventile bzw. deren B-Druckanschlüsse miteinander verbinden.

Ein zweckmäßiger Wert dieser Überbrückungszeit beträgt ca. 100 ms. Typische Werte der Schaltzeiten der Vorsteuerventile 17 und 18 und der Hauptsteuerventile 14 und 16 sind 15 bzw. 20 ms.

Für die Sicherheit der Schalteinrichtung 10 ist auch von Vorteil, daß bei verschiedener Schaltstellung der Vorsteuerventile 17 und 18 und der Hauptsteuerventile 14 und 16 der Speicher 57 über die Brückenleitungen 58 und 59 und die Durchflußkanäle der Vorsteuerventile mit dem Tank kommuniziert. Dies hat zur Folge, daß nach Ablauf der Über­ gangszeit im Speicher 57 und damit an sämtlichen Druckan­ schlüssen A und B der Vorsteuerventile 17 und 18 wie auch in sämtlichen Steuerdruckräumen 27, 28, 29 und 31 der Hauptsteuer­ ventile 14 und 16 derselbe - niedrige - Tankdruck herrscht, und somit bei einem nachträglichen Schalten des zuvor in der Grundstellung verbliebenen Vorsteuerventils 17 oder 18 ein Durchschalten des diesem zugeordneten Hauptsteuerventils 14 bzw. 16 nicht mehr erfolgen kann.

Als zusätzliche Sicherung ist ein Druckwächter 60 vorgesehen, der den im Speicher 57 herrschenden Druck überwacht. Sinkt der Druck im Speicher 57 - nach der vorgegebenen Verzögerungszeit - unter den für die Um­ schaltbarkeit der Hauptsteuerventile 14 und 16 aus­ reichenden Schwellenwert ab, so wird durch diesen Druckwächter 60 auch der elektrische Versorgungskreis der Maschine 11 unterbrochen und auch dadurch eine nicht zweckgerechte Inbetriebsetzung derselben ver­ hindert.

Als weiterer möglicher Störfall sei nunmehr angenommen, daß bei einem Ausschaltvorgang nur eines der beiden Vorsteuerventile, z. B. das erste Vorsteuerventil 17 in die Aus-Stellung - seine Vorwärtsstellung - gelangt, das andere Vorsteuerventil 18 aber aufgrund eines Feh­ lers in der Einschaltstellung - der Rückwärtsstellung - verharrt. Dadurch wird, da der Speicher 57 auf den Ver­ sorgungsdruck aufgeladen ist, der erste Steuerdruck­ raum 27 des ersten Hauptsteuerventils 14 mit dem hohen Versorgungsdruck beaufschlagt und der zweite Steuer­ druckraum 28 über den Durchflußkanal 23 des ersten Vor­ steuerventils 17 direkt mit der Haupt-Rücklaufleitung 13 verbunden. Dadurch gelangt das erste Hauptsteuer­ ventil 14 in seine Grundstellung, während das zweite Hauptsteuerventil 16 mindestens für die Übergangszeit, in der der Speicher 57 einen hinreichenden Versorgungs­ druck aufrechterhält, in seiner Einschaltstellung bleibt. Dieser Schaltzustand ist in der Fig. 4 darge­ stellt. In dieser Schaltstellung ist der Verbraucher 11, sobald das erste Hauptsteuerventil 14 in seine Grund­ stellung übergegangen ist, über seinen vom B-Druckan­ schluß zum Rücklauf-Anschluß T führenden Durchflußkanal direkt mit dem Tank verbunden, und die durch den Ver­ braucher 11 repräsentierte Maschine wird abgeschaltet.

Im analogen Fall, daß beim Abschalten der Maschine 11 lediglich das zweite Vorsteuerventil 18 in seine Aus­ schaltstellung übergeht und das erste Vorsteuerventil 17 "hängen" bleibt, schaltet zunächst nur das zweite Haupt­ steuerventil 16 in seine Grundstellung zurück, während das erste Hauptsteuerventil in der Ein-Schaltstellung bleibt. In diesem Fall ist dann die Maschine 11 über den vom A-Druckanschluß zum Rücklaufanschluß des zwei­ ten Hauptsteuerventils 16 führenden Durchflußkanal direkt mit dem Tank verbunden und dadurch abgeschaltet.

In den Fig. 5a und 5b sind die beiden Hauptsteuerven­ tile 14 und 16 der Schalteinrichtung 10 gemäß Fig. 1 in ihren konstruktiven Einzelheiten maßstäblich dar­ gestellt, wobei in ausgezogenen Linien jeweils die Grund­ stellung wiedergegeben und gestrichelt die Ein-Schaltstellung der Ventilkolben 61 bzw. 62 der beiden Hauptsteuerven­ tile 14 und 16 angedeutet ist. Die beiden Haupt­ steuerventile 14 und 16 sind als 8/2-Wege-Schieberven­ tile ausgebildet, deren Kolben lediglich durch die in den Steuerdruckräumen 27 und 28 bzw. 29 und 31 herr­ schenden Steuerdrücke in ihren alternativen Funktions­ stellungen gehalten werden. Die Gehäuse 64 und 66 der beiden Hauptsteuerventile 14 bzw. 16 sind identisch aus­ gebildet und umfassen einen von der zentralen Ventilboh­ rung 67 durchsetzten, im wesentlichen quaderförmigen mittleren Gehäuseblock 68 und beidseits an diesen ange­ setzte, im wesentlichen topfförmige, insgesamt mit 69 bzw. 71 bezeichnete Führungshülsen, in denen der Ventil­ kolben 61 bzw. 62 mit von seinen ringförmigen End-Stirn­ flächen 72 und 73 bzw. 74 und 76 in axialer Richtung ab­ stehenden Zentrierbolzen 77 und 78 hin- und herver­ schiebbar gleitend gelagert ist.

Zur Erläuterung weiterer Einzelheiten der Hauptsteuer­ ventile 14 und 16 sei zunächst nur auf die Fig. 5a Bezug genommen:
Der mittlere Gehäuseblock 68 ist symmetrisch bezüglich seiner rechtwinklig zur Längsachse 79 verlaufenden Quermittelebene 81 ausgebildet. Der Gehäuseblock 68 hat einen zentralen Ringkanal 82, der mit dem P-Versor­ gungsdruck-Anschluß kommuniziert. Beidseits des zentra­ len Ringkanals 82 angeordnete Ringkanäle 83 bzw. 84 kommunizieren mit der Anschlußbohrung 86 bzw. 87 des A- bzw. des B-Druckanschlusses. Außenseitig von diesen Ringkanälen 83 und 84 angeordnete Ringkanäle 88 und 89 kommunizieren mit einem im Längsschnitt etwa U-förmigen Gehäuse-Hohlraum 91, der mit dem Rücklauf-Anschluß T kommuniziert und insoweit die Funktion der ersten Brücke 32 gemäß Fig. 1 hat. Wiederum außenseitig von diesen T-Anschlußkanälen 88 und 89 angeordnete Ringkanäle 92 und 93 kommunizieren mit der Anschlußbohrung 94 bzw. 96 für den C-Druckanschluß bzw. den D-Druckanschluß. Wei­ ter sind durch die Wände der an ihren Endabschnitten er­ weiterten Ventilbohrung und der in diese eingesetzten Führungshülsen 69 und 71 äußere, mit den Steuerdruckräu­ men 27 bzw. 28 kommunizierende Ringkanäle 97 und 98 be­ grenzt, die über schräg geführte Anschlußkanäle 99 bzw. 101 mit den Anschlußbohrungen 102 und 103 für die Steuer­ anschlüsse X und Y kommunizieren.

Der Ventilkolben 61 ist als Hohlzylinder ausgebildet, der an seinen Stirnseiten durch hart angelötete Stop­ fen oder Blindflansche 104 und 106 verschlossen ist, von denen die Zentrierbolzen 77 und 78 ausgehen. Der Durchmesser dieser Blindflansche 104 und 106 ist gering­ fügig kleiner als der größte Außendurchmesser des Ven­ tilkolbens, so daß auch dann, wenn der Kolben mit einer der Stirnseiten 72 oder 73 an der jeweils äußeren, ring­ förmigen Begrenzungswand 107 bzw. 108 des jeweiligen Steuerdruckraumes 27 bzw. 28 anliegt, noch eine schmale Ringfläche 109 bzw. 111 verbleibt, an der der Steuer­ druck wirksam werden kann.

Der Ventilkolben 61 ist in der aus der Fig. 5a ersicht­ lichen Anordnung mit Steuernuten 112, 113, 114, 115, 116 und 117 versehen. Die zentral angeordnete Steuernut 112 und die beiden äußersten Steuernuten 115 und 116 stehen über Radialbohrungen 118, 119 und 120, sowie den Innen­ hohlraum 121 des Steuerkolbens 67 in kommunizierender Verbindung. Die zentrale Steuernut 112 kommuniziert in jeder Stellung des Ventilkolbens mit dem an die Zulauf­ leitung 12 angeschlossenen zentralen Ringkanal 82 des Ven­ tilgehäuses 64. Zwei jeweils zwischen dieser und den äußersten Steuernuten 115 und 116 angeordnete weitere Steuernuten 113 und 114 kommunizieren in jeder Stellung des Ventil­ kolbens 67 mit dem Gehäusehohlraum 91, der an den Tank angeschlossen ist. Diese Steuernuten 113 und 114 haben je eine von ihrem Grund ausgehende Querbohrung 122 bzw. 123, die je in eine von der Stirnseite des Kolbens her in dessen Wand eingebrachte Längs-Sackbohrung 124 bzw. 126 münden. Von diesen Längsbohrungen 124 und 126 aus­ gehende, nach außen offene, äußere Querbohrungen 127 und 128 sind so angeordnet, daß in der gemäß Fig. 5a in ausgezogenen Linien wiedergegebenen Stellung des Ven­ tilkolbens 61 die eine, gemäß Fig. 5a linke Querbohrung 127 verschlossen ist und die andere, rechte Querbohrung 128 mit dem in dieser Stellung mit dem Tank kommuni­ zierenden zweiten Steuerdruckraum 28 über einen schma­ len, ca. 0,3 mm weiten Spalt 129 kommuniziert. In der anderen, gestrichelt wiedergegebenen Position des Ven­ tilkolbens 61 ist diese letztgenannte Querbohrung 128 verschlossen und dafür die linke Querbohrung 127 über einen schmalen Spalt mit dem ersten Steuerdruckraum 27 verbunden. Zwischen der zentralen Steuernut 112 und der, gemäß Fig. 5a rechten, Steuernut 114, die in jeder Stel­ lung des Kolbens 61 mit dem Gehäusehohlraum 91 kommuni­ ziert, ist die weitere Steuernut 117 angeordnet, die dem B-Druckanschluß zugeordnet ist. In der in ausgezogenen Linien dargestellten Grundstellung des Ventilkolbens 61 kommuniziert dieser B-Druckanschluß mit dem Gehäusehohl­ raum 91 und dadurch mit dem Tank, wogegen in der ande­ ren, gestrichelt eingezeichneten Stellung des Kolbens 67, diese Steuernut 117 gegenüber dem Gehäusehohlraum 91 abgesperrt ist.

In der dargestellten Lage des Ventilkolbens 61 ent­ spricht der mit dem rechten, äußeren Ringkanal 98 kommunizierende Restraum der zweiten Steuerdruckkammer 28 dem gehäuseseitigen Umlaufkanal 37 der Fig. 1 und der die äußere Querbohrung 128 der Sackbohrung 126 und deren innere Querbohrung 123 umfassende, vom Steuerdruckraum 28 zum B-Anschluß 87 führende Durch­ flußkanal dem Umlaufkanal 36 gemäß Fig. 1. In der an­ deren Schaltstellung, der Ein-Schaltstellung des Ven­ tilkolbens 67 entsprechen der Resthohlraum der ersten Steuerdruckkammer 27 und der durch die Querbohrungen 122 und 127 und die Längsbohrung 124 gebildete Strö­ mungskanal den Umlaufkanälen 49 und 47 gemäß Fig. 2.

Durch diese zusätzlichen Tankverbindungen der über das Vorsteuerventil A jeweils mit dem Tank B kommunizieren­ den Steuerdruckkammern 27 oder 28 wird zuverlässig ver­ mieden, daß sich durch einen von der Hochdruckseite aus­ gehender Leckölstrom in den Steuerdruckkammern 27 und 28 ein höherer Druck aufbaut, und dadurch eine unerwünschte Umsteuerung des Hauptsteuerventils 14 ausgelöst werden könnte. Entsprechendes gilt sinngemäß auch für das zweite Hauptsteuerventil 16.

Das in Einzelheiten in der Fig. 5b dargestellte zweite Hauptsteuerventil 16 unterscheidet sich vom ersten Hauptsteuerventil 14 lediglich durch eine andere rela­ tive Anordnung seiner beiden mittleren Steuernuten 112′ und 117′, die zwischen den mit dem Gehäusehohlraum 91 kommunizierenden Steuernuten 113 und 114 angeordnet sind. Die mittlere Steuernut 112′ der über den Innenraum 121 des Kolbens 62 und dessen Querbohrungen 118, 119 und 120 miteinander kommunizierenden Steuernuten 112′, 115 und 116 kommuniziert hier in jeder Stellung des Kolbens mit der Anschlußbohrung 86 des B-Ausganges. Die zwischen dieser zentralen Steuernut 112′ und der gemäß Fig. 5b rechten, mit dem Gehäusehohlraum 91 kommunizierenden Steuernut 114 angeordnete Steuernut 117′ ist dem A- Ausgang zugeordnet und kommuniziert in jeder Schalt­ stellung des Ventilkolbens 62 mit der Anschlußbohrung 87 des A-Ausgangs.

Verglichen mit der Darstellung der Fig. 5a sind beim Hauptsteuerventil 16 gemäß Fig. 5b die Druckanschlüsse A, B, C und D in bezüglich der Quermittelebene 81 des Ventilgehäuses 66 bzw. 64 gespiegelter Anordnung vor­ gesehen, so daß bei Block-Montage die C- und D-Druckan­ schlüsse der beiden Hauptsteuerventile durch gerade Leitungsstücke direkt in der aus den Fig. 1 und 2 er­ sichtlichen Schaltungsverbindung miteinander gekoppelt werden können.

Wie einleitend erwähnt, bleiben die Kolben 61 und 62 der beiden Hauptsteuerventile 14 und 16 bei einer Fehl­ funktion der Schalteinrichtung 10 in ihrer vor dem Ab­ schalten der Maschine 11 eingenommenen Schaltstellung stehen, wobei sich in der Regel einer der beiden Kol­ ben 61 und 62 in der Ein- und der andere in der Aus- Schaltstellung befindet. Um nach einer Behebung der Störung die Steuereinrichtung 10 wieder in ihren be­ triebsbereiten Zustand zu bringen, muß dann der eine, in der Ein-Schaltstellung befindliche Kolben 61 oder 62 von Hand, - gemäß den Fig. 5a und 5b nach rechts - in seine Grundstellung gedrückt werden. Hierzu muß der Werker eine die Führungshülse 69 abdeckende Verschluß­ kappe 136 abziehen, wonach er mit dem an der Ver­ schlußkappe 136 vorgesehenen Zapfen 137 den Kolben 61 bzw. 62 des jeweiligen Hauptsteuerventils 14 oder 16 in die Grundstellung schieben kann.

Die Schalteinrichtung 10 eignet sich insbesondere als Sicherheits-Schalteinrichtung für Pressen, die, für den Fall, daß eine Fehlfunktion eines der Vorsteuerventile 17 und 18 vorliegt, mit rein hy­ draulischen Mitteln zuverlässig eine Stillsetzung der Presse bewirkt, wobei durch eine im wesentlichen als Druckspeicher 57 ausgebildete Verzögerungseinrichtung vermieden wird, daß geringfügig unterschiedliche Schalt­ zeiten der Vorsteuerventile 17 und 18 solche Fehlfunk­ tionen vortäuschen können.

Eine zu diesem Zweck geeignete Verzögerungseinrichtung kann auch durch den B-Druckanschlüssen der Vorsteuer­ ventile nachgeschaltete, in den zu den jeweils zweiten Steuerdruckräumen 28 und 31 der Hauptsteuerventile 14 und 16 führenden Strömungskanälen eingeschaltete Drosseln 131 und 132 und diesen parallel geschaltete Rückschlag­ ventile 133 und 134 realisiert sein, wobei durch die Drosseln 131 und 132 beim Einschalten die erwünschte Verzögerung des Druckanstieges in den genannten Steuer­ druckräumen 28 und 31 erzielt wird, beim Ausschalten jedoch über die nunmehr in Durchlaßrichtung beaufschlag­ ten Rückschlagventile 133 und 134 ein rascher Druckab­ fall in den Steuerdruckräumen 28 und 31 gewährleistet ist (Fig. 2).

Claims (6)

1. Hydraulische Schalteinrichtung zur Steuerung der Arbeits­ und Stillstandsphasen eines Verbrauchers, insbesondere zur Steuerung des Arbeitstaktes von Pressen, mit zwei, je mittels eines Vorsteuerventils in ihre Ein- oder Aus-Schaltstellungen steuerbaren Hauptsteuerventilen, die bei gleichzeitiger Ein-Schaltposition ihrer Ventilkolben den Druckmittelstrom von der Versorgungsdruckquelle zum Verbraucher und, wenn sich die Ventilkolben gleichzeitig in der Aus-Schaltstellung befinden oder ihre alternati­ ven Schaltstellungen einnehmen, eine kommunizierende Verbindung des Verbrauchers mit dem Tank und dadurch die Stillsetzung des Verbrauchers vermitteln, wobei der Versorgungsdruck (P) dem Verbraucher über einen Strö­ mungsweg zugeführt ist, der Kanäle der Haupt­ steuerventile umfaßt, die nur in deren gleichzeitiger Ein-Schaltstellung hintereinandergeschaltet sind, und wobei eine hydraulische Verriegelungsschaltung vorge­ sehen ist, die nach einem Übergang der Hauptsteuerven­ tile in alternative Schaltstellungen die Steuerkolben der Hauptsteuerventile in diesen alternativen Schalt­ stellungen hält, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor­ steuerventile (17, 18) als 4/2-Wege-Ventile ausgebildet sind, deren gleichzeitiger Vorwärtsstellung die Aus- Schaltstellung der Hauptsteuerventile (14, 16) und deren gleichzeitiger Rückwärtsstellung die Ein-Schaltstellung der Hauptsteuerventile (14, 16) zugeordnet ist, daß die Hauptsteuerventile (14, 16) als 8/2-Wege-Ventile ausge­ bildet sind, in deren Grundstellung der Verbraucher (11) mit dem Tank und erste, mit gleichem Druck beauf­ schlagte Steuerdruckräume (27, 29) der Hauptsteuerven­ tile (14, 16) über hintereinander geschaltete Kanäle (33, 34) der beiden Hauptsteuerventile (14, 16) mit der Versorgungsdruckquelle (12) sowie zweite mit glei­ chem Druck beaufschlagte Steuerdruckräume (28, 31) über Durchflußpfade (23, 26) der Vorsteuerventile (17, 18) mit dem Tank (13) verbunden sind, und in der Ein-Schalt­ stellung der Hauptsteuerventile (14, 16) der Verbraucher (11) über hintereinander geschaltete Wege (55, 52) der beiden Hauptsteuerventile (14, 16) mit der Versorgungsdruck­ quelle (12), die ersten Steuerdruckräume (27, 28) über Durchflußkanäle (43, 44) der Vorsteuerventile (17, 18) mit dem Tank (13) und die zweiten Steuerdruckräume (28, 31) mit der Versorgungsdruckquelle (12) verbunden sind, daß sowohl in der Grundstellung der Hauptsteuerventile (14, 16), wie auch in deren Ein-Schaltstellung die je­ weils mit dem Tank (13) über die Vorsteuerventile (17, 18) kommunizierenden zweiten oder ersten Steuerdruck­ räume (28, 31; 27, 29) über Schleifen (37, 36; 39, 38; 49, 47; 51, 48) zusätzlich mit dem Tank (13) kommunizierend verbunden sind, und daß eine Ver­ zögerungseinrichtung vorgesehen ist, die auf eine Ein­ schaltbetätigung der Vorsteuerventile (17, 18) für eine etwa dem 3-5fachen der Schaltzeit der Hauptsteuerven­ tile (14, 16) entsprechende Zeitspanne den Steuerdruck aufrechterhält.

2. Hydraulische Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung als ein hydraulisches Zeitglied ausgebildet ist.

3. Hydraulische Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zeitglied in die Steuerdruck­ leitungen der Hauptsteuerventile (14, 16) eingesetzte Drosselglieder (131, 132) parallel geschaltet sind.

4. Hydraulische Schalteinrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Verzögerungs­ glied ein Druckspeicher (57) vorgesehen ist, der mit den Zulaufleitungen der Vorsteuerventile (17, 18) verbun­ den ist, und daß die A-Druckanschlüsse der Vorsteuerven­ tile über eine erste Brückenleitung (58) und die B-Ausgänge der Vorsteuerventile (17, 18) über eine zweite Brückenleitung (59) miteinander verbunden sind.

5. Hydraulische Schalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Druck im Druckspeicher (57) überwachender Druckwächter (160) vorgesehen ist.

6. Hydraulische Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei deren Hauptsteuerventile als Wege-Schie­ ber-Ventile ausgebildet sind, deren Kolben und Gehäuse mit Steuernuten bzw. Ringkanälen versehen sind, die in den alternativen Endstellungen der Kolben gemäß den vorgesehenen Schaltungsverknüpfungen miteinander kommu­ nizieren oder gegeneinander abgesperrt sind, wobei die Stirnflächen der Kolben die einseitige, bewegliche Begrenzung je eines der Steuerdruckräume der Hauptsteuer­ ventile bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (61, 62) mit von ihren Stirnseiten ausgehenden, durch Blindflansche (104, 106) verschlossenen Sack-Längsbohrun­ gen (124, 126) versehen sind, die eine erste Querbohrung (122, 123), die in jeder Schaltstellung des Kolbens (61, 62) mit einem an den Tank angeschlossenen Ringkanal (88, 89) des Ventilgehäuses (64, 67) kommuniziert, und eine zweite Querbohrung (127, 128) haben, von denen die eine in der Grundstellung des Kolbens (61, 62) und die andere in der Ein-Schaltstellung des Kolbens (61, 62) mit dem jeweils mit dem Tank (13) verbundenen Steuer­ druckraum (27; 29; 28; 31) kommuniziert.