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Einrichtung zur Uberwachung des hydraulischen
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Arbeitsdruckes eines Verbrauchers Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur überwachung des hydraulischen Arbeitsdruckes eines X3erbrauchersfi , vor zugsweise
einer Spannvorrichtung einer Werkzeugmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Beim Einsatz von beispielsweise hydraulischen Spannzylindern oder
hydraulischen Pinolen von Werkzeugmaschinen kommt es in vielen Fällen darauf an,
aus Sicherheitsgründen einen oder zu erreichen bestimmten Arbeitsdruck aufrechtzuernalteng~EaBa}
eine sichere Einspannung des Werkstückes während der Bearbeitung gewährleistet ist.
So darf der eingestellte Druck nicht unter einen bestimmten Wert abfallen, damit
über die gesamte Dauer der Bearbeitung das Werkstück zuverlässig eingespannt ist.
Sobald der Druck unter diesen bestimmten Wert abgefallen ist, wird ein Schaltglied
betätigt, das beispielsweise ein Schaltsignal abgibt- und beispielsweise die Maschine
sofort stillsetzt. Das Schaltglied wird auch bei einer Veränderung des Arbeitsdruckes
dann betätigt, wenn der neue Arbeitsdruck erreicht ist.
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Bei der bekannten Überwachungseinrichtung ist der Schaltkolben als
Führungsbuchse ausgebildet, die innerhalb eines Gehäuses unter dem Arbeitsdruck
gegen die KrafteieerRegelfeder verschiebbar ist. In der Führungshuchse ist ein als
Schieber ausgebildetes Ventilglied verschiebbar angeordnet, mit dem der eingestellte
Arbeitsdruck selbsttätig geregelt werden kann. Wenn der Arbeitsdruck oberhalb eines
vorgegebenen
Wertes liegt, liegt die Führungsbuchse unter dem Arbeitsdruck
an einem gehäusefesten Anschlag an. Fällt der Druck unter diesen vorgegebenen Wert,
der durch die Vorspannkraft der Regelfeder bestimmt ist, wird die Führungsbuchse
von der Regelfeder axial verschoben, wodurch über eine Kolbenstange das Schaltglied
betätigt wird, wodurch beispielsweise die Werkzeugmaschine abgeschaltet wird.
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Mit dieser Uberwachungseinrichtung kann nur ein direkt gesteuertes
Druckminderventil verwendet werden, das unmittelbar durch den in der Zuleitung vom
Hydraulikaggregat zum Verbraucher herrschenden Spanndruck eingestellt wird. Für
vorgesteuerte oder proportional gesteuerte Druckminderventile ist diese Uberwachungseinrichtung
nicht geeignet. Darüber hinaus ist diese Uberwachungseinrichtung konstruktiv aufwendig
ausgebildet und damit störanfällig.
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Außerdem kann mit dieser Uberwachungseinrichtung der Einfluß des Lecköls
des Verbrauchers nicht ausgeschaltet werden, d. h. die Uberwachungseinrichtung erfaßt
nicht den Druckabfall infolge dieser Leckölverluste.
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Es ist auch eine Uberwachungseinrichtung bekannt, mit der direkt gesteuerte
und vorgesteuerte Druckminderventile verwendet werden können. Bei dieser Einrichtung
ist dem Regelkolben ein Drosselkolben zugeordnet, der auf einer Stirnseite mit dem
Serhcancher und auf seiner anderen Stirnseite mit einer Stirnseite des Regelkolbens
verbunden ist. Der Drosselkolben ist als Differenzdruckschalter ausgebildet, der
aufgrund unterschiedlicher Drücke an seinen beiden Stirnseiten axial verschoben
wird. Er ist so ausgelegt, daß er bei normalem Abeitsdruck eine Mittellage einnimmt.
Steigt oder fällt der Arbeitsdruck, wird der Drosselkolben infolge der unterschiedlichen
Drücke auf beiden Stirnseiten nach rechts oder links verschoben und jeweils ein
Schalter betätigt, wodurch
der Verbraucher oder die gesamte Anlage
abgeschaltet Wird. Auch diese Uberwachungseinrichtung funktioniert nicht, wenn eine
langsame Druckänderung erfolgt, wie dies bei Leckölverlusten der Fall ist. Solche
Fehler im Hydrauliksyst.em. werden von dieser Einrichtung nicht erfaßt.
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Darüber hinaus ist diese Einrichtung wegen des Differenzdruckschalters
und der beiden Schalter konstrukt1.v sehr aufwendig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Überwachungseinrichtung
so auszubilden, daß sie in konstruktiv einfacher Weise für unterschiedlich gesteuerte
Druckregelventile eingesetzt werden kann und feinfühlig auch auf Leckverluste reagiert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird der S¢halfkolben durch
die Steuervorrichtung entsprechend dem im gesamten System herrschenden Hydraulikdruck
so gesteuert, daß bei Abfall des Arbeitsdruckes unter einen vorgegebenen Wert der
Schaltkolben derart verschoben wird, daß am Schaltglied ein Schaltsignal erzeugt
wird. Da die Steuervorrichtung mit ihren beiden Anschlüssen an die Zu- und Rückführleitung
vom Hydraulikaggregat zum Verbraucher angeschlossen ist, ist eine unmittelbare Verbindung
zur Hydraulikzuleitung vorhanden, so daß ein Druckabfall unmittelbar der Zuleitung
entnommen werden kann. Da die Schalt- und die Steuervorrichtung unmittelbar an die
Zu- und Rückführleitung angeschlossen sind, spielt die Ausbildung des Druckregelventiles
für die Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung keine Rolle. Für die
unterschiedlichen Druckregelventil- Ausbildungen ist somit nur eine Art von Schalt-
und Steuervorrichtungen erforderlich, wodurch der konstruktive Aufwand der erfindungsgemäßen
Einrichtung klei i ehalten werden kann. Die Steuervorrichtung kann so
empfindlich
ausgebildet werden, daß sie auf Leckölverluste zuverlässig reagiert und den Schalt
kolben steuern kann.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die Erfindung wird anhand einiger inden Zeichnungen dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 in schematischer Darstellung
den Hydraulikschaltplan und die konstruktive Ausgestaltung einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Uberwachungseinrichtung, Fig. 2 in Darstellungen entsprechend
Fig. 1 weitere bis 7 Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Uberwachungseinrichtungen
Fig. 8 die Kräfteverhältnisse am Schaltkolben der erfindungsgemäßen Uberwachungseinrichtung,
Fig. 9 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Uberwachungseinrichtung
in einer Darstellung entsprechend Fig. 1.
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Fig i zeigt den Hydraulikplan einer Einrichtung zur aber wachung des
hydraulischen Arbeitsdruckes einer Spannvorrichtung 10, mit der ein Werkstück 11
eingespannt werden kann. Die Spannvorrichtung 10 hat einen Spannzylinder 12 mit
einem Spannkolben 13, dessen Kolbenstange 14 über. beide Stirnseiten des Spannzylinders
12 ragt. Auf dem einen Ende der Kolbenstange 14 sitzt ein Nocken 15, mit dem zwei
Endschalter 16 und 17 betätigt werden können. Sie werden in den beiden Endstellungen
des Spannkolbens 13 im Spannzylinder 12 durch den Nocken 15 betätigt. Am anderen
Ende der Kolbenstange 14 befindet sich ein Mitnehmer 18.für einen Spannhebel 19,
der als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist und mit dem das Werkstück 11 gespannt
werden kann. In der mit ausgezogenen Linien dargestellten Lage des Spannhebels 19
wird das Werkstück 11 innen gespannt, während in der mit gestrichelten Linien angedeuteten
Lage des Spannhebels das Werkstück außen gespannt wird.
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Zur Betätigung des Spannzylinders 12 ist ein Hydraulikaggregat 20
vorgesehen, das einen Motor 21 für eine Pumpe 22 aufweist. Die Pumpe 22 ist über
eine Leitung 23, in der ein Rückschlaqventil 24 sitzt, mit einem manuell einstellbaren
- - nrs*x gelventil ~. . Druckminderventil 25Yverbunden. Zwischen dem Rüctscnlagventil
24 und dem Druckminderventil 25 zweigt eine Zweigleitung 26 ab, in der ein Manometer
27 sitzt, an dem der an der Pumpe. 22 eingestellte Maximaldruck des Hydrauliksystems
abgelesen werden kann. Die Zweigleitung 26 verbindet
die Leitung
23 mit einer Tankleitung 28, die einen Speicher 29 für das Hydraulikmedium mit einem
Tank 30 des Hydraulikaggregates 20 verbindet. In der Tankleitung 28 sitzt. in bekannter
Weise ein Sicherheitsventil 31 Der Speicher 29 mit dem Sicherheitsventil 31 und
den nicht näher beschriebenen Sperrhähnen sowie das Manometer 27 bildet zusammen
mit dem Rückschlagventil 24 eine weitere Druckmittelquelle, mit der im Notfall,
wie noch beschrieben werden wird, die Spannvorrichtung 10 wenigstens so lange mit
dem Hydraulikmedium versorgt werden kann, bis über die Uberwachungseinrichtung die
die Spannvorrichtung aufweisende Anlage oder Maschine abgeschaltet wird.
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Das Druckminderventil 25 ist über eine Zuleitung 2 mit einem Wegeventil
32 verbunden, mit dem die Umsteuerung von Spannen auf Lösen und umgekehrt der Spannvorrichtung
vorgenommen wird. Vom Wegeventil 32 führt dann eine Zuleitung 3 zu dem in Fig. 1
linken Zylinderraum 33 des Spannzylinders 12. Der in der Zuleitung 2 herrschende,
infolge des Druckminderventiles 25 gegenüber dem Druck in der Leitung 23 verminderte
Druck kann mit einem Manometer 34 abgelesen werden.
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In den in Fig. 1 rechten Zylinderraum 35 des Spannzylinders 12 mündet
eine Steuerleitung 4, die den Spannzylinder mit dem Wegeventil 32 verbindet. Von
ihm führt eine Rückführleitung 5 zum Tank .30.
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Die Hydrauliksteuerung 36 mit dem Wegeventil 32 und dem Druckminderventil
25 wird durch eirnautomatische über wachungseinrichtung 37 überwacht, mit der die
Spannvorrichtung 10 betätigt wird. Sie hat eine Schaltvorrichtung .38 mit einem
Schaltkolben 39, der gegen die Kraft einer Schaltfeder 40 in einem Schaitzylinder
41 verschiebbar ist.
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Im .Schaltzylinder 41 befindet sich ein zweiter Schaltkolben 42, der
mit dem anderen Schaltkolben 39 wirkverbunden ist.
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Auf der Kolbenstange 43 des Schaltkolbens 39 sitzt ein Betätigungsglied
44 für ein Schaltglied 45.
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In den Schaltzylinder 41 mündet auf der vom Schaltkolben 39 abgewandten
Seite des Schalikolbens 42 eine Steuerleitung 4', die mit der Steuerleitung 4 .leitungsverbunden
ist.
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In der in Fig. 1 dargestellten Lage der beiden Schalkolben mündet
im Bereich zwischen ihnen in den Schaltzylinder 41 eine Zuleitung 3', die mit der
Zuleitung 3 verbunden ist.
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Die Steuerleitung 4' und die Zuleitung 3' sind im Bereich zwischen
dem Wegeventil 32 und dem Spannzylinder 12 an die zugehörigen Leitungen 4 und 3
angeschlossen.
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Die beiden Schaltkolben 39, 42 haben unterschiedlich große Kolbenflächen.
Die in Fig. 1 linke Kolbenfläche 46 des Schaltkolbens 42 wird mit 100 % angenommen.
Die rechte Kolbenfläche 47 des Schaltkolbens 39 ist um einen Betrag x kleiner, so
daß ihre Fläche 100 % - x beträgt. Im Extremfall kann x den Wert Null annehmen.
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In den Schalkylinder 41 mündet auf der vom Schaltkolben 42 abgewandten
Seite des anderen Schaltkolbens 39 eine Steuerleitung 2', die im Bereich zwischen
dem Druckminderventil 25 und dem Wegeventil 32 an die Zuleitung 2 angeschlossen
ist.
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Die Uberwachungseinrichtung 37 hat außerdem eine Steuervorrichtung
48, die mit der Schaltzorrichtung 38 leitungsverbunden ist. Die Steuervorrichtung
48 hat einen Steuerkolben
49, der gegen die Kraft einer Feder
50 in einem Steuerzylinder 51 verschiebbar ist. In den linken Zylinderraum 52 mündet
die Steuerleitung 2', während in den rechten Zylinderraum 53 eine Rückführleitung
5' mündet, die im Bereich zwischen dem Druckminderventil 25 und dem Wegeventil 32
an die Rückführleitung 5 angeschlossen ist.
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In der Steuerleitung 2' liegt ein Rüc}cschlagvexltíi 54.
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Wenn das Wegeventil 32 in die Schaltstellung a verschoben worden ist,
dann sind die Anschlüsse P und B miteinander verbunden. Das vom Hydraulikaggregat
20 über die Zuleitung 2 geförderte Hydraulikmedium strömt über das Wegeventil 32
und die Steuerleitung 4 in den rechten Zylinderraum 35, wodurch der Spannkolben
13. in die in Fig. 1 durch ge strichelte Linien dargestellte linke Endstellung verschoben
wird. Der Spannhebel 19- wird dadurch in seine Lösestellung geschwenkt. Vom Anschluß
P der Pumpe 22 fließt ein Ölstrom, dessen Größe im statischen Zustand des Hydrauliksystems
von den Leckölströmen der einzelnen Geräte bestimmt wird. Am Manometer 27 kann der
an der Pumpe 22 eingestellte Maximaldruck des Hydrauiksystems abgelesen werden.
Am Manometer 34 wird der am Druckminderventil 25 eingestellte geminderte Lösedruck
angezeigt.
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Uber die Steuerleitung 4' wird die linke Kolbenfläche 46 des Schaltkolbens
42 ebenfalls mit Lösedruck beaufschlagt, während über die Steuerleitung 2" die rechte
Kolbenfläche 47, des Schaltkolbens 39 beaufschlagt wird. Außerdem ist der Steuerkolben
49 über die Steuerleitung 2' auf seiner linken Kolbenfläche mit Lösedruck beaufschlagt.
Über die Zuleitung 3' ist die rechte Kolbenfläche 55 des Schaltkolbens 52 und die
linke Kolbenfläche 56 des anderen Schaltkolbens 39 mit Tankdruck beaufschlagt. Beide
Kolbenflächen 55, 56 sind gleich groß wie die linke Kolbenfläche 46 des Schaltkolbens
42. Außerdem ist die rechte Kolbenfläche 57 des Steuerkolbens 49 über die Rückführleitung
5' mit Tankdruck beaufschlagt.
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Auch die linke Fläche des Spannkolbens 12 ist mit dem Tankdruck beaufschlagt.
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Auf die rechte Kolbenfläche 57 des Steuerkolbens 49 wirkt die Feder
50. Sie ist so dimensioniert, daß sie noch nicht ganz zusammengedrückt ist, wenn
der am Manometer 34 abgelesene, verminderte Druck gleich dem am Manometer 27 ablesbareMaximaldruck
ist. Die Schaltfeder- 40 wirkt außerdem auf die Kolbenstange 43 des Schaltkolbens
39. Die Schaltfeder 40 ist so dimensioniert, daß sie bei einem angenommenen minimalen
Spanndruck weniger Kraft abgibt als die Kraftdifferenz, die aus dem gewählten Flächenverhältnis
von linker Kolbenfläche 46 bzw. 56 (100 %) und der rechten Kolbenfläche 47 (100
% - x) am Schaltkolben 39 resultiert. Dadurch kann die Schaltfeder 40 bei Lösedruck
die Schalikolben 39, 42 nicht gegen den Lösedruck nach links verschieben, so daß
das Betätigungsglied 44 am Schaltglied 45 anliegt. Der Schaltkolben 42 ist dadurch
unter dem Lösedruck in seine rechte Endlage verschoben und liegt am Schalikolben
39 an, wodurch dieser ebenfalls in seine rechte anschlagbegrenzte Endlage verschoben
wird.
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Die Schaltfeder 40 wird durch den Schaltkolben 39 bzw. durch dessen
Kolbenstange 43 gespannt. Das Betätigungsglied 44 bedämpft in dieser Lage das Schaltglied
45. Der Steuerkolben 49 wird so weit nach rechts verschoben, bis ein Kräftegleichgewicht
zwischen dem mittels des Druckminderventiles 25 eingestellten Druck ; der über die
Steuerleitung 2' im linken Zylinderraum 52 herrscht, und der Federkraft auf der
rechten Seite des Steuerkolbens 4.9 besteht. Auf der linken Seite des Steuerkolbens
49 im Zylinderraum 52 ist somit eine druckproportionale ölmenge gespeichert.
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In der geschilderten Lösestellung liegt der Nocken 15 am Endschalter
17 an und betätigt diesen, während das Schaltglied 45 durch das Betätigungsglied
44 bedämpft ist. Dadurch ist eine Kontrolle vor Einleiten des Spannvorganges gegeben,
daß im Hydrauliksystem ein Druck anliegt, der
wenigstens dem minimal
zulässigen Spanndruck entspricht.
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Wenn nun der Spannzylinder 12 gespannt werden soll, wird das Wegeventil
32 in die Schaltstellung b verschoben, die in Fig. 1 dargestellt ist. Nunmehr sind
die Anschlüsse P und A und die Anschlüsse B und T des Wegeventiles miteinander verbunden;
Das Druckminderventil 25 verharrt kurz zeitig in seiner geschlossenen Stellung.
Dadurch erfolgt beim Verschieben des Spannkolbens 13 nach rechts durch das in der
Zuleitung 2 vprhandene Sompressionsvolumen ein Druckabbau, der am Anschluß x des
Druckminderventiles 25 ebenfalls einen Druckabbau bewirkt. Dadurch wird das Regelfeder,
Druckminderventil 25 durch die Kraft einer verstellbaren 58 geöffnet, so daß das
Hydraulikmedium zum Anschluß A des Spannzylinders 12 strömen kann. Der Spannkolben
13 wird dadurch weiter nach rechts verschoben. Der Druck im linken Zylinderraum
33 ist dabei geringer als der Einstelldruck des Druckminderventiles 25 und wird
üblicherweise als weitgehend Bewegungsdruck bezeichnet. Die Steuerleitungen 4, 4'
sind/ drucklos, während die Zuleitungen 3, 3' unter dem Bewegungsdruck stehen. In
der Steuerleitung 2' schließt das Rückschlagventil 54 infolge des Druckabfalles
und des geminderten Druckes auf der linken Seite des Steuerkolbens 49. Er wirkt
zusammen mit dem eingespeicherten Hydraulikölvolumen als hydraulische Feder über
die Steuerleitung 2" auf die rechte Kolbenfläche 47 des Schaliolbens 39. Dieser
wird dadurch nach links verschoben, da die Steuerleitung 4' drucklos ist und sich
auf der linken Seite des Schaltkolbens 42 kein Druck aufbauen kann. Infolge des
Verschiehens des Schaltkolbens 39 wird über die Kolbenstange 43 das Betätigungsglied
44 vom Schaltglied 45 entfernt, das dadurch ein elektrisches Signal abgibt.
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Während der Bewegung des Spannkolbens 13 nach rechts entspannt sich
also die als hydraulische Feder wirkende Steuervorrichtung 37, wobei das Hydraulikmedium
vom Steuerkolben durch die Steuerleitung 2" unter Umgehung des in
dieser
Phase geschlossenen Rückschlagventiles 54 in eine Umgehungsleitung 59 gedrückt wird,
i b ine Düse 60 sitzt. Das Hydraulikmedium wird. dadurch in die Steuerleitung 2'
im Bereich vor dem Rückschlagventil 54 geleitet.
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Kurz bevor der Spannhebel 19 zur Anlage am Werkstück 11 kommt, wird
über den Nocken 15 der Endschalter 16 betätigt Sobald der Spannhebel 19 das Werkstück
11 berührt, wird die Bewegung des Spannkolbens 13 nach rechts beendet. Nunmehr kann
sich im Zylinderraum 33 der durch das Druckminderventil 25 vorgegebene Spanndruck
aufbauen. Hierbei steigt der Druck in den Steuerleitungen 2, 2' und in den Zuleitungen
3, 3' an. Durch den Druckanstieg wird am Anschluß x des Druckminderventiles 25 der
(nicht dargestellte} Druckminderventilkolben so lange in Schließt richtung bewegt,
bis ein Kräftegleichgewicht zwischen der Einstellkraft der Feder 58 und dem auf
die Steuerfläche des Druckminderventilkolbens wirkenden Druck herrscht.
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Infolge des Druckanstieges in den Leitungen 2"und 3' wird der Schaltkolben
39 gegen die Kraft der Schalt feder 40 nach rechts verschoben, so daß das Betätigungsglied
44 wieder das Schaltglied 45 bedämpfen kann. Außerdem wird das Rückschlagventil
54 wieder geöffnet und der Steuerkolben 49 gegen die Kraft der Feder 50 so weit
nach rechts verschoben, bis wieder ein Kräftegleichgewicht zwischen Federkraft und
Druck in der Steuerleitung 2' herrscht. In-.
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folge der Steuerleitung zwischen dem Rückschlagventil 54, der Düse
60 und dem Steuerkolben 49 weist die Steuerleitung 2' wegen des in der Steuervorrichtung
37 gespeicherten ölyolumens eine flachere Druckanstiegskennlinie auf.
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Solange das Betätigungsglied 44 am Schaltglied 45 anliegt, steht der
Spannkolben 13 unter dem zur Einspannung des Werkstückes 11 erforderlichen Spanndruck.
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Anhand von Fig. 8 werden die Druck-und Kraftverhältnisse am Schaltkolben
39 beschrieben. Die linke Kolbenfläche 56 des Schaltkolbens 39 hat die Fläche A
und die rechte Kolbenfläche 47 die Fläche A-x. Auf die Kolbenfläche 56 wirkt-über
die Zuleitung 3C die Kraft Fi,t,wärnd auf die rechte Kolbenfläche 47 über die Steuervorrichtung
48 die Kraft F,,11 sowie über die Schaltfeder 40 die Kraft FF wirkt. Kräftegleichgewicht
am Schaltkolben 39 besteht dann, wenn Fist = Fsoll + FF ist.. Dieses Kräftegleichgewicht
kann auch wie folgt ausgedrückt werden: p3, . A (A-x) P1 + FF Hierbei ist der Druck
p1 ein Solldruck, der in der Steuervorrichtung 48 eingespeichert ist. Der Druck
p3, ist der sogenannte Sicherheitsdruck, bei dessen Untex-oder Uberschreiten das
Schaltsignal erzeugt werden soll. Aus der obigen Gleichgewichtsbeziehung läßt sich
ableiten, wann dieser Sicherheitsdruck p3, erreicht ist: ( A - x) Pl + FF P3' =
A Dieser Sicherheitsdruck p3, stellt den niedrigsten Arbeitsdruck dar, bei dem das
System noch arbeitet, ohne daß ein Schaltsignal erzeugt wird.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der-gespeicherte Solldruck
in der Steuervorrichtung 48, wie beschrieben, g-leich dein der Anschlagstellung
der Spannvorrichtung 10 herrschenden Arbeitsdruck. Die Anschlagstellung der Spannvorrichtung
10 ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Löse-oder Spannstellung.
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Der jeweils erforderliche Spanndruck kann am Druckminderventil 25
eingestellt werden. Soll der Druck erhöht werden,
dann wird die
Vorspannung der Regelfeder 58 erhöht. Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Steuerkante
P-A des Druckminderventiles 25 wird dadurch geöffnet und läßt das Hydraulikmedium
in die Steuerleitung 2 so lange strömen, bis ein Gleichgewichtszustand zwischen
der der Regelfeder 58 zugewandten Seite und der dem Anschluß x zugewandten Seite
des (nicht dargestellten) Kolbens des Druckminderventiles 25 hergestellt ist. Gleichzeitig
erfolgt ein Druckaufbau in den Steuerleitungen 2, 2', 2-" und denZuleitungen 3,
3'. Dadurch wird der Steuerkolben 49 gegen die Kraft der Feder 50 entsprechend dem
erhöhten Druck weiter nach rechts verschoben, während außerdem infolge des erhöhten
Druckes der Schaltkolben 39 in seiner rechten Endstellung verbleibt, so daß' das
Betätigungsglied 44 das Schaltglied 45 weiterhin bedämpft. Die Steuerleitung zwischen
dem Rückschlagventil 54, der Düse 60 und dem Steuerkolben 49 hat wiederum eine etwas
flachere Druckanstiegskennlinie als die anderen Leitungen 2, 2' bzw.
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3, 3'.
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Soll der Druck niedriger eingestellt werden, wird die Vorspannkraft
der Regelfeder 58 verringert. Dadurch schließt die Steuerkante P-A des Druckminderventiles
25. Das Hydraulikmedium strömt nun über Leckage bzw. die Kante A-T im Druckminderventil
ab. Auch in den Steuerleitungen 2, 2' und in den Zuleitungen 3, 3' erfolgt synchron
ein Druckabbau. Infolge des verringerten Druckes kann die Feder 50 den Steuerkolben
49 nach links verschieben und das Hydraulikmedium über die Steuerleitung 2" auf
die xechte Seite des Schaltkolbens 39 drücken.
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nacn unterscnreiten ctes Sicnerneitsrruckesp31 Dieser wird dadurchunach
links verschoben, wodurch das Betätigungsglied 44 vom Schaltglied 45 entfernt und
ein Schaltsignal erzeugt wird. Da der Verschiebeweg des Schaltkolbens 39 begrenzt
ist, kann der freigegebene Zy-Zylinderraum unter Umständen nicht ausreichen, um
so viel Hydrauliköl aus dem Steuerzylinder 51 zu verdrängen, wie zum Druckabbau
auf den niedrigeren Wert erforderlich wäre.
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In diesem Fall wird die restliche Hydraulikölmenge durch die
Düse
60 vom Steuerkolben 49 verdrängt. Kurz vor Erreichen des Druckausgleiches bewegt
sich der Schaltkolben 39 infolge des Kräfteungleichgewichtes nach rechts, bis das
Betåtigungsglied 44 das Schaltglied 45 bedämpft.
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Die Uberwachungseinrichtung 37 reagiert auf Druckabfälle im Hydrauliksystem
und gibt ein Schaltsigna1. ab, mit dem beispielsweise die Anlage oder die w estellt
werden kann. Sollte in den Zuleitungen 3, 3' oder in den Steuerleitungen 4, 4' ein
Leitungsbruch auftreten, dann fällt in diesen Leitungen der Druck sehr rasch ab.
Dieser Druckabfall wirkt sich auch in den Steuerleitungen 2, 2 bzw. in den Rückführleitungen
5, 5' aus. Infolge des rasch abfallenden Druckes wird der Steuerkolben 49 durch
die Feder 50 nach links verschoben und drückt in der beschriebenen Weise das Hydraulikmedium
über die Steuerleitung 2" in den rechts vom Schaliolben 39 liegenden Zylinderraum,
wodurch dieser ebenfalls nach links verschoben wird. Das Schaltglied 45 wird dadurch
entdämpft und gibt ein Schaltsignal ab. Im Vergleich zu der oben beschriebenen Druckverminderung
durch Einstellung des Druckninderventiles 25 erfolgen die Vorgänge beim Bruch in
den Leitungen 3, 3' oder 4, 4' wesentlich rascher, so daß die Anlage augenblicklich
stillgesetzt werden kann.
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Sollte in der Zweigleitung 26 ein Bruch auftreten, dann erfolgt wiederum,
wie beim Bruch in den Leitungen-3, 3' oder 4, 4' beschrieben, ein rascher Druckabfall
in den Steuerleitungen 2, 2' und den Zuleitungen 3, 3'. Die Kolben 49 und 39 werden
darum in der beschriebenen Weise nach links verschoben und das Schaltglied 45 entdämpft,
welches dann das Schaltsignal abgibt. Außerdem wird der Speicher 29 infolge der
gebrochenen Zweigleitung 26 entleert.
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Bei einer Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten Überwachunqseinrichtunq
37 ist anstelle der Umgehungsleitung mit Duse 60 59\eine Entlastungsleitung 70 torgeseren,die
in Fig. 1 durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist und die an den Schaltzylinder-41
und an die Steuerleitung 2' im Bereich zwischen der Steuerleitung 2 und dem Rückschlagventil
54 angeschlossen ist. Diese Abwandlung ist besonderes vorteilhaft bei einem langsamen
Druckabfall im Hydrauliksystem. Bei anliegendem Spanndruck ist der Schaltkolben
39 maximal nach rechts verschoben. Der Anschluß der Entlastungs leitung 70 an den
Schaltzylinder 41 ist so gelegt, daß in dieser Lage des Schaltkolbens 39 der Anschluß
geschlossen ist. Erfolgt nun ein Bruch in der Leitung 23 zwischen der Pumpe 22 und
dem Rückschlagventil 24 oder tritt ein Stromausfall am Pumpenantriebsmotor 21 auf,
dann wird die Hydraulikölversorgung vom Speicher 29 übernommen. der über das Rückschlagventil
24 von der leckagebedingter Pumpe 22 getrennt ist. Es erfolgt dann ein schleichender,
Druckabbau in den Leitungen 2, 2' und 3, 3' oder 4, 4'.
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Da die Steuerleitung 2' zwischen dem Rückschlagventil 54 und dem Steuerzylinder
51 nicht mehr über eine Umgehungsmit Düse leitung mit der Steuerleitung 2 vor dem
Ru'ckschlagventil 54 verbunden ist, bleibt die Steuervorrichtung 48 voll wirksam.
Der Steuerkolben 49 steht dann unter Druck und kann den Schaltkolben 39 in der beschriebenen
Weise nach links ZuIeituncr 2' und in der verschieben, wenn der schleichende Druckabfall
in der
Zuleitung 3' oder der Steuerleitung 4' erfolgt. Das Schaltglied
45 wird dann wiederum entdämpft und das Schaltsignal abgegeben. Nach dem Schaltsignal
wird durch einen kleinen Zusatzhub der Anschluß der Entlastungsleitung 70 am Schaltzylinder
41 freigegeben, so daß beim Umschalten auf einen geringeren Druck die Solldruck-Einspeicherung
dieses inder der~oben Weise neuen Druckes in die steuervorricntung 4rermogiicnt
wird Mit dieser Entlastungsleitung 70 wird also auch zuverlässig ein schleichender
Druckabbau erkannt und angezeigt.
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Mit der beschriebenen überwachungseinrichtung 37 kann in einfacher
Weise das gesamte Hydrauliksystem überwacht werden, so daß beispielsweise Brüche
in den verschiedenen Leitungen oder der Ausfall des Pumpenmotors 21 sofort erfaßt
und über das Schaltglied 45 angezeigt bzw. zur Abschaltung der Anlage verwendet
werden kann.
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Da die überwachungseinrichtung 37 unmittelbar an die Steuerleitungen
2 und 4, an die Zuleitung 3 und an die Rückführleitung 5 angeschlossen ist; können
verschiedene Arten von Druckminderventilenverwendet werden, ohne daß hierzu die
überwachungseinrichtung umgebaut werden muß, Bei der Ausführungsform gemäß Fig.
2 wird wiederum ein direkt gesteuertes Druckminderventil 25a verwendet, das für
zwei manuell einstellbare Spanndrücke verwendet werden kann. Das Hydraulikaggregat
20a, die Spannvorrichtung 10a und die Uberwachungseinrichtung 37a sind gleich ausgebildet
wie bei der vorigen Ausführungsform.
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Auch die Anordnung und Verbindung des Speichers 29a mit dem Tank 30a
und der Leitung 23a ist gleich ausgebildet
wie bei der vorigen
Ausführungsform. Der Spann- und Lösevorgang dieser Ausführungsform erfolgt gleich
wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Zum Umschalten von einer auf eine andere
Druckstufe sind nunmehr zwei Druckminderventile 25a und 61 vorgesehen, von denen
das DruckmindertehtiS 25a zur Einstellung eines Hochdruckes und das andere Druckminderventil
61 zur Einstellung eines Niederdruckes-verwendet werden. Außerdem ist zwischen diesen
beiden Druckminderventilen und dem Wegeventil 32a ein zweites Wegeventil 62 vorgesehen.
Die Umschaltung von Niederdruck auf Hochdruck und umgekehrt entspricht im Prinzip
der Umstellung des Druckminderventiles 25 gemäß Fig. 1. Wie dort beschrieben, bleibt
bei einer Druckerhdhung das Schaltglied 45a bedämpft, während bei einer Druckverminderung
das Schaltglied so lange entdämpft wird, bis der reduzierte Druck erreicht wird.
Dann wird der Schaltkolben 39a wieder in der beschriebenen Weise infolge der ungleichen
Kolbenflächen nach rechts verschoben und das Schaltglied 45a bedämpft. Zur Umschaltung
zwischen den-verschiedenen Druckstufen werden zwei verschiedene, von der Bauart
des Spannmittels 19a abhängige Abläufe angewendet. Handelt es sich um ein Spannmittel
ohne Selbsthemmung, wie z. B. eine hydraulische Reitstockspitze, dann wird zur Umschaltung
von Niederdruck auf Hochdruck der Magnet b des Wegeventiles 62 erregt. In den Steuerleitungen
2, 2' und den Zuleitungen 3, 3' erfolgt ein Druckaufbau. Uber die Steuerleitung
2" wird dadurch der Steuerkolben 49a der Steuervorrichtung 48a gegen die Kraft der
Feder 50a nach rechts verschoben. Außerdem wird über den zunehmenden Druck in der
Zuleitung 3' der Schaltkolben 39a über seine linke Kolbenfläche 56a mit Druck beaufschlagt,
so daß er in seiner ' rechten Endlage bleibt, so daß das Schaltglied 45a bedämpft
bleibt.
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Während des Druckanstieges wird somit kein Schaltsignal vom Schaltglied
45a abgegeben.
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Wird bei dem Spannmittel ohne Selbsthemmung von Hochdruck auf Niederdruck
umgeschaltet, dann wird der Magnet a des Wegeventiles 62 erregt. Dadurch tritt eine
Druckveningerung in den Zuleitungen 3, 3' auf. Der Schaltkolben 39a wird dadurch
in der beschriebenen Weise nach links verschoben, wodurch das Betätigungsglied 44a
vom Schaltglied 45a abhebt, welches dann das Schaltsignal erzeugt. Der Schaltkolben
39a wird in der beschriebenen Weise kurz vor Erreichen des Druckausgleiches infolge
des Kräfteungleichgewchts dann wieder nach rechts verschoben. Der Schaltkolben 39a
bedämpft über das Betätigungsglied 44a das Schaltglied 45a.
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Wird ein Spannmittel mit Selbsthemmung verwendet, z. B. ein -'Dr.ehmaSChinen-Spannfutter
, dann wird vor dem Umschalten auf eine andere Druckstufe ein kurzer Lösehub gefahren
und die Spannbacken dann neu angestellt, um den Einfluß der Reibung auszuschalten.
Mitdem.Anste1len erfolgt die Umschaltung von Hoch- auf Niederdruck und umgekehrt
in der soeben beschriebenen Weise Bei dem kurzen Lösehub muß nicht der gesamte Lösehub
durchfahren werden, vielmehr erfolgt nur eine kurze Entlastung zur Lösung der Selbsthemmung.
Dadurch wird beim erneuten Anlegen ein Druck aufgebaut, durch den in der anhand
von Fig. 1 beschriebenen Weise das Schaltglied bedämpft wird.
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Die überwachungseinrichtung 37a kann, wie dies anhand der Ausführungsform
gemäß Fig. 1 beschrieben ist, Störungen im gesamten Hydrauliksystem in der gleichen
Weise feststellen und anzeigen.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind die Uberwachungseinrichtung
37b, das Hydraulikaggregat 20b, die Spannvorrichtung 1Ob und die Ausbildung und
der Anschluß des Speichers 29b an den Tank 30b und an die Leitung 23b gleich ausgbildet
wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1.
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Lediglich das Druckminderventil 25b ist ein vorgesteuertes Druckminderventil
für ein manuell einstellbaren Spanndruck. Die Löse- und Spannvorgänge erfolgen im
Prinzip gleich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Da ein vorgesteuertes Druckminderventil
25b verwendet wird, fließt über eine Vorsteuerstufe 63 des Druckminderventiles ständig
ein bestimmter Ölstrom von der Steuerleitung 2 über die Vorsteuerstufe zum Tank
30b. Hierzu ist die Vorsteuerstufe 63 über eine Verbindungsleitung 64 mit der Steuerleitung
2 und eine Verbindungsleitung 65 mit der Rückführleitung 5 verbunden.
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Sollte bei dieser Ausführungsform ein Leitungsbruch zwischen der Pumpe
22b und dem Rückschlagventil 24b bzw.
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bei einem Ausfall der Pumpe 22b ein Druckeinbruch im Hydrauliksystem
erfolgen, dann ist die Entleerungszeit des Speichers 29b wesentlich kürzer als bei
der Ausführungsform gemäß Fig. 1, weil das Hydrauliköl über die Verbindungsleitungen
64 und 65 rasch in den Tank 30b zurückgeführt wird. Aber auch hierbei wird mittels
der Uberwachungseinrichtung 37b in der anhand von Fig. 1 beschriebenen Weise das
Schaltsignal augenblicklich erzeugt, so daß die Anlage sofort abgeschaltet werden
kann. Im übrigen können die verschiedenen Störungsfälle, wie sie anhand von Fig.
1 beschrieben worden sind, bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 in gleicher Weise
erfaßt und zur Abschaltung herangezogen werden.
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Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist im wesentlichen gleich ausgebildet
wie die Ausführungsform gemäß Fig. 3.
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Für das vorgesteuerte Druckminderventil 25c sind je zwei manuell einstellbare
Vorsteuerventile 63c, 66 vorgesehen, die über ein Magnetventil 67 wahlweise aufschaltbar
sind.
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Derartig vorgesteuerte Druckminderventile für manuell einstellbare
Spanndrücke sind an sich bekannt. Mit dem Vorsteuerventil 63c kann ein Hochdruck
und mit dem Vorsteuerventil 66 ein Niederdruck eingestellt werden. Mittels des Magnetventiles'67
erfolgt die Umstellung auf die beiden Vorsteuerstufen. Das Lösen und Spannen der
Spannvorrichtung 10c erfolgt in gleicher Weise, wie dies anhand des Ausführungsbeispieles
gemäß Fig. 1 beschrieben worden ist. Bei der Umschaltung von Niederdruck auf Hochdruck
bzw. umgekehrt laufen-die gleichen Vorgänge ab, wie sie anhand von Fig. 3 dargestellt
worden sind. Bei dzr Umschaltung von Niederdruck auf Hochdruck erfolgt in den in
Steuerleitungen 2, 2',2" scwie~7den Zuleitungen 3, 3' ein Druckaufbau, wodurch die
Kolben 39c und 49c jeweils nach rechts belastet bzw. verschoben werden. Das Schaltglied
45c bleibt dadurch bedämpft. Wird ein niederer Spanndruck eingestellt, wird zunächst
der Schaltkolben 39c, wie oben beschrieben, infolge des Druckabfalles in den Steuerleiden
tungen 2, 2',2t ,und Zuleitungen 3, 3' durch den Steuerkolben 49c nach links verschoben,
so daß das Schaltglied 45c entdämpft und das Schaltsignal abgegeben wird. Der Scllalt
kolben 39c wird wieder kurz vor Erreichen des Druckausgleichs infolge des Kräfteungleichgewichts
nach rechts verschoben. Das Schaltglied 45c wird dann wieder durch das Betätigungsglied
44c bedämpft.
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Sobald im Hydrauliksystem ein Druckeinbruch erfolgt, wird er mittels
der Überwachungseinrichtung 37c erfaßt, die in der anhand von Fig. 1 beschriebenen
Weise die Spannvorrichtung iOc augenblicklich abschaltet.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 wird ein proportional gesteuertes
Druckminderventil 25d verwendet, mit dem verschiedene Spanndrücke eingestellt werden
können. Die übrige Ausbildung der Hydrauliksteuerung entspricht der Ausführungsform
gemäß Fig. 1. Zur Steuerung des Druckminderventiles 25d dient ein Proportionalmagnet
68, mit dem das Druckminderventil 25d elektrisch auf beliebig viele Spanndrücke
eingestellt werden kann. Eine solche Ausbildung eines Druckminderventiles mit Proporiiönalmagnet
ist wiederum für sich bekannt. Der Proportionalmagnet 68 ist im Ausführungsbeispiel
so angeordnet, daß er gegen die mit Steuerdruck beaufschlagte Seite des Vorsteuerventiles
63d arbeitet. Das Spannen und Lösen der Spannvorrichtung 10d erfolgt auf gleiche
Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Wenn der Spanndruck mittels des
Druckminderventiles 25d erhöht wird, steigt der Druck in den Steuerleitungen 2,
2',2wo und inZuleitungen 3, 3' an, so daß der Steuerkolben 49d der Steuervorrichtung
48d so weit nach rechts gegen die Kraft der Feder 50d verschoben wird, bis der Gleichgewichtszustand
erreicht ist. Außerdem wird der Schaltkolben 39d der Schaltvorrichtung 38d auf seiner
linken Kolbenfläche 56d beaufschlagt, so daß er in seiner rechten Endstellung verbleibt,
in der das Schaltglied 45d vom Betätigungsglied 44d bedämpft ist.
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Wenn der Spanndruck auf ein niedrigeres Niveau eingestellt werden
soll, tritt in den Steuerleitungen 2, 2' und in den Zuleitungen 3, 3' ein Druckabfall
ein, so daß, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, der Schaltkolben 39d nach
links verschoben wird und das Betätigungsglied 44d vom Schaltglied 45d abhebt. Dieses
gibt dann das Schaltsignal ab. Der Schaltkolben 39d wird kurz vor Erreichc'n des
Druckausgleiches infolge des Kräfteungleichgewichts in seine rechte Endlage verschoben,
wodurch das Schaltglied 45d wieder bedämpft wird. Dann ist die Uberwachungseinrichtung
37d, wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, wieder selbsttätig an
den neuen Spanndruck angepaßt worden.
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Die Überwachungseinrichtung 37d arbeitet beiStörungen im Hydrauliksystem
in gleicher Weise, wie dies anhand des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 1 erläutert
worden ist.
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Sobald also in den Leitungen 3, 3', 4, 4', 26 oder23 ein Bruch auf
tritt oder ein Stromausfall am Pumpenantriebsmotor 21d eintritt, wird der Druckabfall
im Hydrauliksystem mittels der Überwachungseinrichtung 37d feinfühlig erfaßt und
das Schaltsignal augenblicklich abgegeben, so daß die Anlage oder die Maschine abgeschaltet
wird.
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Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen bildet die Steuervorrichtung
e=enSollwertspeicher anhand dessen die Drucküberwachung im Hydrauliksystem erfolgt.
Sobald der Sicherheitsdruck eim Hydrauliksystem, wie anhand der ver--schiedenen
Ausführungsbeispiele beschrieben, unterschritten wird, tritt die Steuervorrichtung
in der beschriebenen Weise in Funktion. Die Sollwertstellung der Steuervorrichtung
bildet sich bei sämtlichen beschriebenen Ausführungsbei
Spanakolbens
spielen erst danntwenn die Anschlagstellung des'erreicht ist. Wird der Spanndruck
verringert, dann stellt sich die Steuervorrichtung automatisch auf den neuen Spanndruck
ein, wie oben beschrieben worden ist. Es wird somit von der Steuervorrichtung der
jeweils vorgesehene Sollwert selbsttätig gespeichert,anhand dessen die Drucküberwachung
im Hydrauliksystem durchgeführt wird. Wird bei den beschriebenen Ausführungsformen
jedoch von einem niederen auf einen höheren Spanndruck umgestellt, dann bleibt die
Schaltvorrichtung in der Schaltstellung, das heißt das Schaltglied bleibt bedämpft.
Es erfolgt dadurch kein Schaltsignal, das anzeigt, daß der neue,höhere Mindestspanndrudr
auch tatsächlich erreicht worden ist. Fig. 6 zeigt nun eine besonders vorteilhafte
Ausführungsform, bei der auch beim Hochschalten auf einen höheren Spanndruck ein
Schaltsignal zuverlässig erzeugt wird, so daß einwandf E festgestellt werden kann,
ob der erhöhte Mindestspanndruck tatsächlich erreicht worden ist.
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Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform
nach Fig. 2. Lediglich das Wegeventil 32e ist anders ausgebildet. Im Unterschied
zur Ausführungsform nach Fig. 2 hat das Wegeventil 32e drei Schaltstellungen. In
der gezeichneten Stellung nimmt das Wegeventil 32e die Spannstellung b ein,in der
die Spannvorrichtung 10e in der beschriebenen Weise gespannt wird. Der Schaltkolben
39e nimmt seine rechte Endlage ein, in der das Schaltglied 45e bedämpft ist. Der
Steuerkolben 49e der Steuervorrichtung 48e nimmt seine dem jeweiligen Sollwert entsprechende
Lage ein. Zum Lösen der Spannvorrichtung 10e wird das Wegeventil 32e in die entsprechende
Lösestellungaumgeschaltet, wodurch in der beschriebenen Weise das eingespannte Werkstück
11e freigegeben werden kann.
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Wenn nun von einem niederen Spanndruck auf einen höheren Spanndruck
umgestellt werden soll, dann wird das Wegeventil
32e in seine Mittelstellmg
0 verstellt, in der die Zuleitung 2 keim Leitungsverbindung mehr mit dem Zylinderraum
33e der Spannvorrichtung 10e hat. Dadurch wird zunächst. nicht der Spannkolben 13e
verstellt, sondern über die Steuerleitung 2' und 2" der Steuerkolben 49e auf seiner
linken Seite mit dem neuen Spanndruck beaufschlagt, Der Steuerkolben 49e wird dadurch
entsprechend dem neuen Sollwert gegen die Kraft der Feder 50e so weit nach rechts
verschoben, bis Kräftegleichgewicht zwischen dem neuen Spanndruck und der Federkraft
herrscht. Da die Zuleitung 3 im wesentlichen drucklos ist, ist der Schaltkolben
39e auf seiner linken Kolbenfläche 56e ebenfalls im wesentlichen drucklos. Dadurch
kann der Schaltkolben 39e nach links verschoben werden, da über die Steuerleitung
2'' der entsprechend neue Spanndruck herrscht. Das Betätigungsglied 44e hebt dadurch
vom Schaltglied 45e ab, so daß das Schaltsignal erzeugt wird. Nach einer vorgegebenen
Zeit wird dann das Wegeventil 32e selbsttätig auf die SpannsteJuung b umgeschaltet,
was beispielsweise durch ein Zeitglied vorgenommen werden kann. Dann erfolgt in
der anhand von Fig. 2 bzw. Fig. 1 beschriebenen Weise der Spannvorgang.
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Nach dem Umschalten des Wegeventils 32e kann das Hydraulikmedium in
den Zylinderraum 33e gelang-en und den Spannkolben 13e nach rechts in seine Spannstellung
verschieben. Über die Zuleitungen 3, 3' erfolgt dann im Schaltzylinder 41e der Schaltvorrichtung
38e ein Druckaufbau. Sobald der auf die linke Kolbenfläche 56e des Schaltkolbens
39e wirkende Druck den Sicherheitsdruck p 3' überschreitet, wird der Schaltkolben
39e infolge der verschieden großen Kolbenflächen 56e, 47e nach rechts verschoben,
so daß das Betätigungsglied 44e das Schaltglied 45e bedämpft. Dadurch wird das Schaltsignal
erzeugt und angezeigt, daß der vorgegebene-Mindestspanndruck erreicht ist.
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Die verschiedenen Störungsfälle im Hydraulik system werden
auf
die gleiche Weise von der Überwachungseinrichtung 37e erkannt, wie dies anhand der
vorigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist Bei der Ausführungsform gemäß
Fig. 6 ist dc)p'., Wegeventil 32e notwendig, um die Spannvorrichtung 10e während
des Einstellens der Steuervorrichtung 48e auf den neuen Solldruck von der Spannvorrichtung
zu trennen.
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Fig. 7 zeigt nun eine Ausführungsform, bei der eine solche Trennung
der Steuervorrichtung 48f von der Spannvorrichtung 10f während des Umstellens auf
einen neuen Spanndruck nicht erforderlich ist. Dadurch kann wieder das anhand der
Figuren 1 bis 5 beschriebene Wegeventil 32f verwendet werden. Im Ausführungsbeispiel
ist ein Druckminderventil 25f mit einem Proportionalmagneten 68f dargestellt.
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Anstelle eines solchen proportionalgesteuerten Druckminderventiles
kann aber auch ein vorgesteuertes Druckminderventil verwendet werden. Die Ausführungsform
gemäß Fig. 7 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform gemäß Fig. 5.
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An die Leitung 23 vom Rückschlagventil 24 zum Druckminder ventil 25f
ist eine Steuerleitung 69 angeschlossen. Die Vorsteuerstufe des Proportionalmagneten
68f arbeitet in an sich bekannter Weise mit primärer Steuefllvo-rsörgung.
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Dadurch fließt Hydraulikmedium in einem vorgegebenen Druck zu einem
Anschluß 71 der Überwachungseinrichtung 37f. An ihn ict die Steuerleitung 2'' angeschlossen,.
so daß im Zylinderraum 52f der Steuervorrichtung 48f und auf der rechten Kolbenfläche
47f des Schaltkolbens 39f der Schaltvorrichtung 38f der durch den Proportionalmagneten
68f vorgegebene Solldruck herrscht. Über den Proportionalmagneten 68f kann somit
jeder gewünschte Sollwert in der Steuervorrichtung 48f und damit auch in der Schaltvorrichtung
38f eingestellt werden. In der Zuleitung 2 wird der. Hydraulikdruck durch das Druckminderventil
25f eingestellt. Mit
dieser Ausführungsform wird ebenfalls ein
Schaltsignal erzeugt, wenn von einem niederen auf einen höheren Schalt-Min druck
umgestellt wird und der neue panndruck erreicht wird.
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Wenn auf einen höheren Spanndruck umgestellt wird, dann bildet sich
in den Steuerleitungen 69 und 2" sofort: der neue-Solldruck aus, wodurch der Schaltkolben
39f nach links bewegt und dadurch das Schaltglied 45f entdämpft wird.
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Dadurch-ist der für den neuen Spanndruck erforderliche Solldruck vorgegeben.
Beim anschließenden Spannen der Spannvorrichtung 10f baut sich dann in den Zuleitungen
2, 3,3' ein Druck auf. Sobald der auf die linke Kolbenfläche 56f des Schaltkolbens
39f wirkende Druck den Sicherheitsdruck p3' überschreitet, wird der Hchaltkolben
39f infolge der unterschiedlich großen Kolbenflächen 47f, 56f wieder nach rechts
verschoben, so daß das Betätigungsglied 44f das Schaltglied 45f bedämpft und das
Schaltsinal erzeugt wird. Damit wird angezeigt, daß der neue, erhöhte panndruck
in der Spannvorrichtung auch erreicht worden ist. Die Funktionsfähigkeit des Proportionalmagneten
68f wird beispielsweise elektrisch oder elektronisch überwacht. Zwischen der Leitung
23 und dem Proportionalmagneten 68f sitzt in der Steuerleitung 69 ein Mengenbegrenzer
72 Die Ausführungsform nach Fig. 7 arbeitet sehr empfindlich.
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Die Steuervorrichtung 48f dient nicht nur zur Steuerung der Schaltvorrichtung
38f, sondern auch als Dämpfungseinrichtung, mit der Spannungsspitzenin der Steuerleitung
69 bzw. 2" aufgefangen werden können. Im übrigen arbeitet die Überwachungseinrichtung
37f auf gleiche Weise, wie dies anhand der Ausführungsformen nach den Figuren 1
bis 5 beschrieben worden ist.
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Anstelle des beschriebenen Proportionalmagneten 68f, mit dem der Spanndruck
stetig verändert werden kann, können auch zwei oder mehrere manuell einstellbare
Vorsteuerstufen für ein Druckminderventil vorgesehen sein, die über das Hochdruck-und
Niederdruckventil, wie es beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist, angewählt werden.
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Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 6 wird der Sollwert,
der in der Steuervorrichtung 48 gespeichert wird, von dem in der Leitung 2 herrschenden
Arbeitsdruck abgeleitet. Dadurch hängt die Höhe des Sicherheitsdruckes p3, vom Verhältnis
der FlächenA und A-x des Schaltkolbens 39 sowie der Kraft FF der Schaltfeder 40
ab. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 wird der Sollwert, der in der Steuervorrichtung
48f gespeichert wird, nicht vom Arbeitsdruck abgeleitet, sondern von der Vorsteuerstufe
des Proportionalmagneten 68f. Der Druck in der Vorsteuerstufe ist um einen konstanten
Wert kleiner als der in der Leitung 2 herrschende Arbeitsdruck bei stationären Betriebsbedingungen.
Diese Druckverminderung hängt von der Kraft der Feder 73 des Druckminderventiles
25f ab. Der vom Proportionalmagneten 68f erzeugte variable Druck, der auf den (nicht
dargestellten) Kolben des Druckminderventiles 25f wirkt, hat gleiche Wirkrichtung
wie die Kraft der Feder 73. Aus diesem Grunde ist der vom Proportionalmagneten erzeugte
hydraulische Druck um einen dem Betrag der Federkraft entsprechenden Druckwert erniedrigt.
Der in der Steuervorrichtung 48f zu speichernde Sollwert des Druckes ist aus diesem
Grunde um dem durch die Federkraft verringerten Druckwert im Vergleich zu den Ausführungsformen
nach den Figuren 1 bis 6 erniedrigt. Der Sicherheitsdruck ist somit niedriger als
der beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.
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1 beschriebene Sicherheitsdruck p3,. Für den erniedrigten
Sicherheitsdruck
p31, gemäß Fig. 7 gilt folgende Beziehung: (A - x) (p2 - P') ) F P3" =- A Hierbei
bedeutet P2 der Arbeitsdruck in der Zuleitung 2 und p' der aus der Kraft der Feder
73 auf die Steuerfläche des Ventilkolbens des Druckminderventiles 25f resultierende
Druck Bei einer solchen Ausbildung mit erniedrigtem Sicherheitsdruck p3,, können
nun die beiden Kolbenflächen 56f, 47f des Schaltkolbens 39f gleich groß sein, so
daß auf die zusätzliche Kolbenstange verzichtet werden kann, wodurch der konstruktive
Aufbau dieser Vorrichtung vereinfacht wird. Da nunmehr beide Kolbenflächen gleich
groß sind, wird der Sicherheitsdruck p311 wieder auf eine Höhe angehoben, die der
Höhe des Sicherheitsdruckes p3, gemäß den Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis
6 entspricht. Somit kann auch mit einem propotional-und vorgesteuerten Druckminderventil
die vorteilhafte Abschaltung mittels der Steuervorrichtung 48f zuverlässig durchgeführt
werden.
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Fig. 9 zeigt eina Ausführungsform, die im wesentlichen der Ausführungsform
gemäß Fig. 7 entspricht. Der Proportionalmagnet 68g des Driickminderventiles 25g
wird bei dieser Ausführung jedoch nicht mehr elektrisch oder elektronisch, sondern
ausschließlich hydraulisch überwacht. Dadurch kann der mit der elektrischen oder
elektronischen Uberwachung zusammenhängende Mehraufwand vermieden werden. Die Steuerleitung
69g mündet entsprechend der Steuerleitung 2', 2'' gemäß den Figuren 1 bis 6 in den
Zylinderraum 52g der Steuervorrichtung 48g.
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Diese Ausführungsform arbeitet zum Lösen und Spannen der Spannvorrichtung
10g auf gleiche Weise wie die Ausführungsform
gemäß Fig. 7. Sollte
nun der Proportionalmagnet 68g ausfallen, findet ein Druckabfall in der Steuerleitung
69gstAtund das Rückschlagventil 54g schließt.
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Dadurch bleibt der Sollwert, der in der Steuervorrichtung 48g gespeichert
ist, aufrecht-erhalten, das heißt die rechte Kolbenfläche 47g des Schaltkolbens
39g bleibt über die Steuerleitung 2" mit dem Solldruck beaufschlagt. Mit dem Ausfall
des Proportionalmagneten 68g fällt auch das Druckminderventil 25g aus, so daß in
den Zuleitungen 2, 3 und 3' ein Druckabfall stattfindet. Sobald bei diesem Druckabfall
der Sicherheitsdruck P31, unterschritten wird, wird der Schaltkolben 39g vom Steuerkolben
49g nach links verschoben, so daß das Betätigungsgliea 44g vom Schaltglied 45g abhebt
und das Schaltsignal erzeugt wird. Dadurch wird zuverlässig der Ausfall des Proportionalmagneten
68g angezeigt.
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Die gleichen Schaltvorgänge erfolgen sinngemäß, wenn der Mengenbegrenzer
72 in der Steuerleitung 69 schließen sollte, beispielsweise durch Verschmutzung.
Auch in diesem Fall findet ein Druckabfall in der Steuerleitung 69g statt, wodurch
das Rückschlagventil 54g schließ und über die Steuervorrichtung 48g zunächst der
Solldruck in der Schaltvorrichtung 38g der Überwachungseinrichtung 37g aufrecht-erhalten
bleibt. In der beschriebenen Weise findet dann auch am Druckminderventil 25g der
Druckabfall statt, so daß nach Unterschreiten des Sicherheitsdruckes p3 " in den
Leitungen 2, 3, 3' der Schaltkolben 39g nach links verschoben wird.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 ist die Entlastungsleitung 70g
zur Steuerleitung 69g durch einen Stopfen 74 versperrbar. Außerdem ist über eine
zusätzliche Leitung 75 die Entlastungsleitung 70g über einen wahlweise
schließbaren
Stopfen 76 mit einer Rückführleitung 5' verbunden, die an die Tankleitung 5 angeschlossen
ist. Wird nun mit dem Proportionalmagneten 68g auf einen niederen Druck umgestellt,
dann äußert sich dies zunächst in einem Druckabfall in der Steuerleitung 69g. Das
Riickschiagventil 54g schließt, so daß die Steuervorrichtung 48g noch auf dem vorigen,
höheren Sollwert bleibt. Das Druckminderventil 25g stellt sich nun entsprechend
der Einstellung des Proportionalmagneten 68g auf den niederen Druck ein, so daß
der Arbeitsdruck in den Leitungen 2, 3 und-3' abfällt. Dadurch nimmt der auf die
linke Kolbenfläche 56g des Schaltkolbens 39g wirkende Druck ab. Da die Steuervorrichtung
48g noch auf den ursprünglichen, höheren Wert eingestellt ist, wird nun der Schaltkolben
39g vom Steuerkolben 48g nach links verschoben. Sollte das hierbei aus dem Zylinderraum
52g der Steuervorrichtung 48g austretende Hydraulikmedium noch nicht ausreichen,
um den Zylinderraum auf den neuen Sollwert zu entlasten, wird der Schaltkolben 39g
so weit nach links verschoben, daß die Verbindung zur Entlastungsleitung 75 geöffnet
wird. Somit kann aus dem Zylinderraum 52g über die Steuerleitung 2' über die Entlastungsleitung
75 Öl durch den Stopfen 76 und die Rückführleitung 5' mit höherem Druckgefälle in
die Tankleitung 5 abströmen, als dies bei einem Abströmen über die Entlastungsleitung
70g der Fall wäre. Aus diesem Grunde ist hierbei der Stopfen 74 geschlossen, so
daß das überschüssige Hydraulikmedium durch den Stopfen 76 zum Tank 30g strömen
kann. Der Schaltkolben 39g wird kurz vor Erreichen des Druckausgleichs -nach rechts
verschoben, wobei er die Verbindung zur Entlastungsleitung 75 schlt und das Schaltglied
45g bedämpft.
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Durch die beschriebene Ausbildung kann sich somit die Schaltvorrichtung
48g sehr rasch bei Druckabsenkung auf den jeweils neuen, niedrigeren Sollwert einstellen.
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Wird nun von einem niederen auf einen höheren Spanndruck umgeschaltet,
dann erfolgt der Druckaufbau in der Steuerleitung 69g über das Rückschlagventil
54g im Zylinderraum 52g. Dadurch wird der Schaltkolben 39g über die Steuerleitung
2'' nach rechts verSchoben, da der Druckaufbau in den Zuleitungen 2, 3, 3' langsamer
erfolgt als in der Steuerleitung 69g. Das Betätigungsglied 44g hebt dadurch vom
Schaltglied 45g ab, das das Schaltsignal erzeugt.
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Wenn nun der Druckaufbau in den Zuleitungen 2, 3, 3' entsprechend
dem neu eingestellten Druckwert erfolgt, wird der Schaltkolben 39g kurz vor Erreichen
des Druckausgleiches nach rechts verschoben, so daß das Schaltglied 45g wieder bedämpft
wird.
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Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das Werkstück 11 jeweils
innen gespannt worden. Hierzu muß der Spannkolben 13 nach rechts verschoben werden.
Die Überwachungseinrichtung kann auch beim Außenspannen der Werkstücke eingesetzt
werden. In diesem Fall wird der Spannkolben 13 nach links verschoben, so daß der
Spannhebel 19 nach rechts geschwenkt wird und das Werkstück spannt. Die Wegeventile
zur Steuerung der Löse- und Spannvorgängemussen dann entsprechend in das Hydrauliksystem
eingebaut werden. An der grundsätzlichen Funktionsweise der Überwachungseinrichtung
ändert sich dadurch aber nichts.
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Beim Spannvorgang wird hierbei der Schaltkolben 42 auf der-Kolbenfläche
46 mit Spanndruck beaufschlagt, so daß der Schaltkolben 42 und damit auch der Schaltkolben
39 in die rechte Endstellung verschoben werden.
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Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen ist die Uberwachungseinrichtung
unmittelbar,
das heißt ohne Zwischenschaltung von Störgliedern, wie Drosseln, Ventile und dergleichen,
an die den Arbeitsdruck aufweisenden Leitungen 2, 3, 4 angeschlossen. Dadurch ist
eine absolute Gewähr dafür gegeben, daß im Störungsfalle ein Fehler im Hydrauliksystem
zuverlässig angezeigt wird.
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