DE3232536C2 - Ventilanordnung zur Steuerung und Überwachung des Arbeitsdruckes eines Verbrauchers - Google Patents

Ventilanordnung zur Steuerung und Überwachung des Arbeitsdruckes eines Verbrauchers

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Steuerung und Überwachung des Arbeitsdruckes eines Verbrauchers, z.B. des Spannfutters oder des Reitstockes einer Werkzeugmaschine. Mittels eines Druckminderventiles und eines diesem nachgeschalteten Vorsteuerventiles wird der maximal zulässige Arbeitsdruck eingestellt. Dem Vorsteuerventil ist ein Strömungswächter nachgeschaltet, der bei einem Absinken des Arbeitsdruckes beim Verbraucher ein elektrisches Signal erzeugt, das zum Abschalten der Verbrauchersteuerung verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Steuerung und Überwachung des Arbeitsdruckes eines Verbrauchers, z. B. des Spannfutters oder des Reitstokkes einer Werkzeugmaschine, mit einem an eine Druckmittelquelle angeschlossenen und einen Steueranschluß aufweisenden Druckminderventil und einem diesem nachgeschalteten Vorsteuerventil eines Vorsteuerkreises zur Einstellung des Arbeitsdruckes.
Aus der Zeitschrift »Hydraulics and Pneumatics«, April 1961, S. 73, ist eine Ventilanordnung der vorgenannten Art bekannt, die die Steuerung und Überwachung des Arbeitsdruckes eines Verbrauchers ermöglicht. Sie besteht aus einem Druckminderventil und eincm Yorstcücrvcniü, wcfcc; der N.o!ocn gcs !JruCKmir: derventils durch eine Feder in geöffneter Stellung gehalten wird. Wenn der Druck auf der Verbraucherseite steigt, öffnet das Vorsteuerventil und es kann Druckmittel über das Vorsteuerventil zu einem Tank abströmen. Infolge des Druckabfalls verschiebt sich der Ventilkolben in Schließrichtung, bis er seine neue Gleichgewichtsstellung erreicht hat.
Die DE-AS 23 10 193 zeigt ebenfalls eine Ventilanordnung zur Einstellung eines konstanten Arbeitsdrukkes mit einem Ventilkolben, der durch eine Regelfeder aus einer Offenstellung in eine Schließstellung bewegbar ist, wobei auf den Ventilkolben eine der Kraft der Regelfeder entgegengerichtete Rückstellkraft wirkt, durch welche der Ventilkolben in Schließstellung gebracht wird, sobald die Rückstellkraft größer ist als die von der Regelfeder erzeugte Kraft. Die Anordnung ist mit einer Drucküberwachungsvorrichtung versehen, mit deren Hilfe bei Unterschreiten des eingestellten Betriebsdruckes ein Schaltsignal zur Steuerung einer Sicherheitseinrichtung erzeugbar ist, wodurch eine selbsttätige Überwachung des eingestellten Druckes erreicht wird.
Schließlich ist aus der DE-OS 25 12 432 ein Ventil für Hydrauliksysteme bekannt, das mit einem Strömungswächter versehen ist, der dazu dient, bei einer Lenkaniage für Kraftfahrzeuge die Zuschaltung und Abschaltung einer Reservepumpe zu gewährleisten und eine Strombegrenzung der Hauptpumpe zu erreichen. Der Strömungswächter ist zu diesem Zweck im Hauptstromkreis der Ventilanordnung angeordnet, was jedoch wegen der großen Drosselwiderstände nachteilig ist.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Ventilanordnung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Steuerung und Überwachung des Arbeitsdruckes des Verbrauchers in konstruktiv einfacher Weise unter Vermeidung großer Drosselwidei stände erfolgt.
Nach der Erfindung wird dies erreicht durch einen Strömungswächter zum Abschalten des Verbrauchers beim Unterschreiten des eingestellten Arbeitsdruckes, der dem Vorsteuerventil nachgeschaltet ist und im Vorsteuerkreis liegt
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der
F i g. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Ventilanordnung im Schnitt zeigt.
F i g. 2 zeigt eine weitere Ausführungslorm der erfindungsgemäßen Ventilanordnung.
F i g. 1 zeigt die Ventilanordnung bestehend aus einem Druckminderventil 10, einem Wegeventil 12, einem Verbraucher 14, einem Vorsteuerventil 16, einem Strömungswächter 18 und einem Wechselventil 20.
Der Zulaufanschluß P des Druckminderventiles ist an eine Druckmittelquelle, z. B. eine Hydraulikpumpe, angeschlossen, während der Verbraucheranschluß A des Ventiles über eine Leitung 24 an eine Seite des Verbrauchers 14 angeschlossen ist, dessen andere Seite über eine Leitung 26 mit einem Tank T in Verbindung steht, in welchen das Druckmittel, z. B. Drucköl, zurückgeleitet wird. Der Verbraucher 14 kann beispielsweise das Spannfutter einer Werkzeugmaschine sein, wobei der dargestellte Zylinder auf jeder seiner Seiten mit dem Drucköl beaufschlagt werden kann. Mit Hilfe des Wegeventiles 12 ist eine entsprechende Umschaltung möglich, ig £j^s Seite des Wechssi%IÄi»tiles 20 ist 2n *e e***** H**r Leitungen 24 und 26 im Bereich zwischen Wegeventil 12 und Verbraucher 14 angeschlossen. Über eine Leitung 22 ist das Wechselventil 20 ferner an einen Steueranschluß Zdes Druckminderventiles 10 gelegt. Das letztere ist mit einem axial verschiebbaren Regelkolben 30 ausgerüstet, der durch eine Druckfeder 32 in seiner in F i g. 1 dargestellten Ausgangsposition gehalten ist.
Der Steueranschluß Z, der mit einer Drossel 34 versehen ist mündet über eine Querbohrung 36 in eine .'ängsbohrung 38 des Regelkolbens 30, in welcher eine Drossel 40 ausgebildet ist Die Längsbohrung 38 geht über ein eine Federkammer 74 für die Druckfeder 32 und von dort zum Vorsteueranschluß X des Druckminderventiles 10, der über eine Leitung 28 mit dem Vorsteuerventil 16 in Verbindung steht Das letztere ist über eine Leitung 62 an einen Zufuhrkanal 46 des Strömungswächters 18 angeschlossen. Vom Kanal 46 zweigen Kanäle 48 und 53 ab. Der Strömungswächter 18 ist mit einem axial beweglichen Ventilkolben 44 versehen, der zwei Abschnitte 45, 47 gleichen Durchmessers hat die im Gehäuse des Strömungswächters 18 geführt sind. Die beiden Kolbenabschnitte 45 und 47 sind durch einen Kolbenschaft geringeren Durchmessers miteinander verbunden, wobei zwischen diesem und dem Gehäuse ein Ringraum 52 gebildet ist An den Kolbenabschnitt 47 schließt sich ein Bund 66 an, der ständig durch eine Druckfeder 64 beaufschlagt ist und gegen eine Schulter bzw. Steuerkante 68 des Strömungswächters 18 angedrückt wird.
In dem vom Zulauf 46 abzweigenden Kanal 50 ist eine Drossel 56 ausgebildet und ein Kanal 50 führt weiter über die Federkammer 60 der Druckfeder 64 und eine nicht näher bezeichnete Auslaßleitung zum Tank T. Der andere vom Zulaufkanal 46 abzweigende Kanal 48 führt zu einer Kolbenkammer 58, deren eine Wand durch die Stirnfläche des Kolbenabschnitts 45 gebildet wird. Im Kolbenabschnitt 47 sind mehrere am Umfang dieses Kolbenabschnittes verteilte axiale Kerben 54 ausgebil det, die sich ausgehend von der Seite des Kolbenschaftes 55 nur über einen Teil der axialen Länge des Kolbenabschnittes 47 erstrecken.
Die Ventilanordnung nach F i g. 1 arbeitet wie folgt:
Vom Zulaufanschluß P strömt das Drucköl über den Ringkanal 42 zum Verbraucheranschluß A und von dort über die Leitung 24 und das Wegeventil 12 zum Verbraucher 14. Im dargestellten Beispiel wird die vordere Stirnfläche des Kolbens des Verbrauchers 14 belastet, durch Umschalten des Wegeventiles 12 kann das Drucköl aber auch auf die hintere Seite des Kolbens geleitet werden. Sobald am Verbraucher 14 der am Vorsteuerventil 16 eingestellte Druck erreicht ist, strömt vom Verbraucher 14 bzw. von der Leitung 24 Drucköl über das Wechselventil 20 und die Leitung 22 zum Steueranschluß Zdes Druckminderventiles 10 und von dort über die Drossel 34 und die Querbohrung 36 in die Längsbohrung 38 und aus dieser zu und durch die Drossel 40 in die Federkammer 74 und zum Vorsteueranschluß X. Infolge der Drossel 40 in der Längsbohrung 38 entsteht ein Druckgefälle in der letzteren, wodurch der höhere Druck auf die in der Figur untere Stirnfläche des Regelkolbens 30 wirkt und diesen gegen die Kraft der Feder 32 und den niedrigeren Druck nach der Drossel 4(y nach oben in F i g. 1 verschiebt. Diese Verschiebung des Regelkolbens 30 wird solange fortgesetzt, bis dieser seine Regelstellung erreicht hat, d. h. bis die Schulter 31 des Regelkolbens 30 gerade an die Steuerkanto 33 des Druckminderventiles herankommt. Der Regelvorgang selbst ist bekannt und wird daher hier nicht im einzelnen erläutert.
Der Arbeitsdruck für das Drucköl wird im Vorsteuerventil 16 eingestellt. Das in der vorstehend geschilderten Weise vom Verbraucher kommende Steueröl strömt nun vom Vorsteueranschluß X über die Leitung 28 zum Vorsteuerventil 16, das auf einen gewünschten Arbeitsdruck eingestellt ist. Solange dieser nicht erreicht ist, bleibt das Vorsteuerventil 16 geschlossen. Wird hingegen der Arbeitsdruck überschritten, so öffnet das Vorsteuerventil 16, und das von dem letzteren durchgelassene Öl fließt über die Leitung 62 zum Einlaßkanal 46 des Strömungswächters 18.
Vom Einlaßkanal 46 strömt dieses Öl einmal in den Ringraum 52, zum andern über den Kanal 48 in die Kolbenkammer 58 und schließlich über die Drossel 56, den Kanal 50 und die Federkammer 60 zum Auslaß und
ίο zum Tank T. Infolge der Drossel 56 im Kanal 50 entsteht im Kanal 48 und in der Kolbenkammer 58 ein Staudruck, wodurch der Ventilkolben 44 gegen die Kraft der Druckfeder 64 nach links in F i g. 1 verschoben wird Diese Bewegung wird solange fortgesetzt, bis die Kerben 54 im Kolbenabschnitt 47 die Steuerkante 68 des Strömungswächters 18 überfahren, worauf das öl vom Zuiaufkanal 46 über den Ringraum 52 und die Kerben 54 in die Federkammer 60 und von dort zum Tank T abströmen kann.
Fällt nun der Druck am Verbraucher unter den im Vorsteuerventil 16 eingestellten Arbeitsdruck ab, so schließt das letztere und es strömt kein Öl mehr über die Leitung 62 zum Strömungswächter 18. Der Ventilkolben 44 wird nunmehr durch die Druckfeder 64 nach rechts in F i g. 1 gedrückt, bis sein Bund 66 wieder an der Steuerkante 68 anschlägt Das verdrängte öl fließt über die Drossel 56 zum Auslaß des Strömungswächters 18 und von dort zum Tank T ab. Der Kolbenabschnitt 45 wird während dieser Bewegung auf den Schalter 70 zu bewegt und bedämpft diesen. Der berührungslos arbeitende Schalter 70 schaltet dadurch um, und dieses Signal, das ein Absinken des Arbeitsdruckes bzw. Spanndruckes am Verbraucher anzeigt, wird beispielsweise zum Abbremsen der Maschinenspindel der zugehörigen Werkzeugmaschine benutzt.
Ein Vorteil des Strömungswächters liegt z. B. darin, daß er im Gegensatz zu den bekannten Druckschaltern nicht neu eingestellt werden muß, wenn das Vorsteuerventil auf einen anderen Arbeitsdruck bzw. Maximaldruck umgestellt wird.
Die Wiedereinschaltung des Verbrauchers kann automatisch erfolgen, wenn der eingestellte Arbeitsdruck wieder erreicht worden ist, es kann aber auch vorgesehen weden, daß die Anlage nur manuell wieder eingeschaltet werden kann, nachdem sie auf etwaige Fehler überprüft worden ist.
Die Ausführungsform nach F i g. 2 arbeitet praktisch in derselben Weise wie die nach F i g. 1. Das Vorsteuerventil 16 und der Strömungswächter 18 sind identisch mit den entsprechenden Geräten nach Fig. 1, während das Druckminderventil 10 etwas abgewandelt ist. Die Ventilanordnung nach F i g. 2 dient zum Spannen eines Reitstockes. Da in diesem Fall nur eine Seite des Zylinders überwacht werden muß, kann die Steuerölentnahme direkt im Druckminderventil erfolgen (die Beaufschlagung der anderen Seite des Zylinders des Verbrauchers 14 dient nur zur Rückführung des Reitstockes, die nicht überwacht zu werden braucht).
Das Wegeventil 12 ist in F i g. 2 in seiner Nullstellung gezeigt. In der Arbeitsstellung strömt das Drucköl zum Zulaufanschluß P, über den Ringkanal 42 zum Anschluß A und über die Leitung 24 zum Verbraucher 14. Gleichzeitig strömt das Drucköl aus dem Ringkanal 42 über eine nicht näher bezeichnete Querbohrung in den Längskanal 38 des Regelkolbens 30 ein und aus diesem in der oben anhand von F i g. 1 beschriebenen Weise durch die Drossel 40 zum Vorsteueranschluß X und dann von dort über die Leitung 28 zum Vorsteuerventil
5
16, in dem wie zuvor der gewünschte Arbeitsdruck eingestellt wird.
Vorsteuerventil 16 und Strömungswächter 18 arbei- ,
ten in derselben Weise wie für die Ventilanordnung nach F i g. 1 beschrieben wurde. Auch das Druckmin- s derventil 10 arbeitet praktisch in derselben Weise wie das Ventil nach F i g. 1, d. h. das in die Bohrung 38 einströmende Steueröl beaufschlagt die in F i g. 2 untere Stirnfläche des Regelkolbens 30, wodurch dieser gegen die Kraft der Feder 32 nach oben bewegt wird, bis er io
seine Regelstellung erreicht hat. Schließt der Regelkol- ;
ben die Verbindung von P nach A, so wird jedoch hier V |
die Verbindung von A nach Tgeöffnet, d. h. das Drucköl ψ
kann vom Verbraucher 14 über die Leitung 24 und den jji
Anschluß A zm Tank Tabströmen. Wird das Schaltven- 15 ||
ti! 12 in seine andere Schaksteüung umgeschaltet, so i|
gelangt das Drucköl über die Leitung 25 auf die hintere Seite des Zylinders des Verbrauchers 14, wodurch der Reitstock zurückgefahren wird. Gleichzeitig wird der Anschluß P über das Wegeventil 12 mit dem Tank T 20 verbunden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
25
30
35
40
50
55
60
65

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Ventilanordnung zur Steuerung und Überwachung des Arbeitsdruckes eines Verbrauchers, z. B. des Spannfutters oder des Reitstockes einer Werkzeugmaschine, mit einem an eine Druckmittelquelle angeschlossenen und einen Steueranschluß aufweisenden Druckminderventil und einem diesem nachgeschalteten Vorsteuerventil eines Vorsteuerkreises zur Einstellung des Arbeisdruckes, gekennzeichnet durch einen Strömungswächter (18) zum Abschalten des Verbrauchers beim Unterschreiten des eingestellten Arbeitsdruckes, der dem Vorsteuerventil (16) nachgeschaltet ist und im Vorsteuerkreis liegt
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei beidseitig beaufschlagbarem Verbraucher (14) zwischen dem Verbraucher (14) und dem Steueranschluß (Z) des Druckminderventils (10) ein Wechselventil (20) geschaltet ist.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswächter (18) mit einem berührungslos betätigbaren elektrischen Schalter (70) versehen ist, der durch einen Ventilkolben (44) des Strömungswächters umschaltbar ist.
4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (44,45) des Strömungswächters (18) auf seiner einen Stirnseite direkt von dem vom Vorsteuerventil (16) kommenden Steueröl beaufschlagbar und auf seiner anderen Stirnseite ständig durch eine Druckfeder (64) beaufschlagt ist.
5. Ventilanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf (46) des Strömungswächters (18) über eine Drossel (56) ständig mit seinem Auslaß verbunden ist.
6. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (44) des Strömungswächters (18) mit axial verlaufenden Kerben (54) versehen ist, die mit einer im Gehäuse des Strömungswächters (18) ausgebildeten Steuerkante (68) zusammenwirken.
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