DE3533958A1 - Drucksteuerventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Drucksteuerventil mit einem in einer Druckleitung in einem Gehäuserahmen angeordneten, dichtsitzenden Dichtkolben zur Steuerung des Druckes, insbesondere in Spanneinrichtungen für Werkzeuge.

Zur Steuerung des Druckes, insbesondere in Spanneinrichtungen für Werkstücke, mußten bisher ein Druckbegrenzungsventil und ein Druckschalter verwendet werden, deren Einstellung verhältnismäßig schwierig durchzuführen war.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drucksteuerventil zu schaffen, mit dem die Einstellung des Ventils in Verbindung mit der Ein- und Ausschaltung des Druckes leicht durchzuführen ist, wobei mit einer einzigen Einstellung sowohl die Wirkung des Begrenzungsventils als auch des Druckschaltmechanismus eingestellt wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird ein Drucksteuerventil mit einem in einer Druckleitung in einem Gehäuserahmen angeordneten, dichtsitzenden Dichtkolben zur Steuerung des Druckes, insbesondere in Spannenrichtungen für Werkzeuge, vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die druckabgewandte Seite des Sitzkolbens die Abstützung eines reibungsarm gelagerten, zweiarmigen Hebels bildet, dessen einer Arm im Abstand von (S 1) durch eine in ihrer Federkonstanten einstellbaren Feder mit der Last (F 1) belastet wird und dessen anderer Arm im Abstand von (S 2) durch die Wirkung eines mit dem Druckraum verbundenen Meßkolbens mit der Last (F 2) belastet wird, wobei der wirksame Querschnitt des Meßkolbens (Druck mal Querschnitt) gleich oder größer ist als die Druckwirkung aus dem Sitzkolben (Druck mal Querschnitt von Sitzkolben) und zur Bestimmung der Quantität der Feder die Übersetzung der Hebelarme (S 1) : (S 2) so gewählt wird, daß nur kleine Kräfte von der Feder verlangt werden, wobei das äußere Ende des einen Armes des Hebels sich bei Gleichgewicht der druckbestimmenden Lasten in der Lage (II) um den Sitzkolben befindet, während bei noch nicht erreichtem Gleichgewicht der druckbestimmenden Lasten eine winkelmäßig veränderte Lage (I) durch das äußere Ende des Hebelarmes erreicht wird, die von einem Anschlag am Meßkolben und von der Federkonstanten abhängt und das äußere Ende des Hebelarmes mit einer den Motor der Druckpumpe steuernden, elektrischen Schalteinrichtung verbunden ist.

Mit dem Drucksteuerventil gemäß der Erfindung wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß durch einfaches Einstellen der Federkonstanten der Druckreduziermechanismus und der Druckschaltmechanismus ohne Schwierigkeiten eingestellt werden können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Ausführungsform des Steuerventils gemäß Anspruch 2 besteht darin, daß die Kraft des Meßkolbens über einen reibungsarm gelagerten Waagenmechanismus, der z. B. aus einem Waagenhebel, einem Abstützbock und einem Druckbolzen besteht, durch Verschieben des Lagerbockes mittels einer im Gehäuse gelagerten Justierschraube mit einer Hebelübersetzung ((S 3 : S 4) als Druck (F 2) wirkend eingestellt werden kann.

Gemäß Anspruch 3 besteht das Drucksteuerventil darin, daß der Drehweg des Hebels innerhalb seiner Stellungen (I) und (II) über einen Gelenkbolzen auf einen Tastbolzen übertragen wird, der mit einer elektrischen Schalteinrichtung verbunden ist, derart, daß in der Stellung (II) ein Druckabschaltsignal und in der Stellung (I) ein Druckeinschaltsignal erzeugt wird, wobei die Stellung (II) mit dem Auslösepunkt der Druckbegrenzung des Sitzventils zusammenfällt.

Gemäß Anspruch 4 ist das Drucksteuerventil dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung der Anpreßbarkeit der Federkonstanten der Feder eine weitere Feder jenseits des Gelenkdrehpunktes des Hebels am Sitzkolben angeordnet ist, welche den Hebel in der Stellung (I) zusätzlich zu der Last (F 1) mehr belastet, bei der Kräftekompensation durch den Meßkolben zur Stellung (II) hin aber entlastet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht das Drucksteuerventil nach Anspruch 5 darin, daß der Tastbolzen im Bereich seines aus unmagnetischem Material bestehenden Zylinderteils mit der Entfernung (d) nahe an dem einen Pol eines Dauermagneten angrenzt, dessen anderer Pol an einem Magnetjoch ferromagnetischem Material liegt und einen Magnetfluß durch den magnetisch betätigten Kontakt erzeugt, welcher seine Feldstärke abstandsabhängig von der Entfernung des Kontaktpols zur Oberfläche des Tastbolzenzylinderteils verändert, so daß bei Gegenüberliegen in der Stellung (I) des Zylinderteils der Kontakt geschaltet wird, während bei Gegenüberliegen der entfernteren Oberfläche des Tastbolzens des Zylinderteiles die Flußstärke so geschwächt wird, daß der Kontakt in die Ruhelage zurückfällt oder in ihr verbleibt.

Anhand der Zeichnungen soll am Beispiel einer Prinzipdarstellung und einer bevorzugten Ausführungsform das Drucksteuerventil gemäß der Erfindung näher erläutert werden.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Prinzipdarstellung des Drucksteuerventils gemäß der Erfindung mit einem Prinzipschaltbild.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des Drucksteuerventils gemäß der Erfindung.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, ist in einem Gehäuserahmen 1 in einer Druckleitung 2 mit dem Arbeitsdruck P ein dichtsitzender Sitzkolben 3 mit dem Querschnitt A 1 angeordnet. Die Druckleitung 2 steht mit einer durch einen Elektromotor 4 angetriebenen Druckpumpe 5 in Verbindung, die zur Arbeitsdruckleitung 6 zum Spannen der Werkstücke führt. Der Zufluß und der Rückfluß 7 führen zu einem Tank 8 für das Druckmedium.

Die druckabgewandte Seite des Sitzkolbens 3 bildet die Abstützung eines reibungsarm gelagerten, zweiarmigen Hebels 9. Der eine Arm des Hebels wird im Abstand S 1 durch eine in ihrer Federkonstanten einstellbare Feder 10 mit der Last F 1 belastet. Der andere Arm des Hebels 9 wird im Abstand von S 2 durch die Wirkung eines mit dem Druckraum P verbundenen Meßkolbens 11 mit der Last F 2 belastet. Der wirksame Querschnitt des Kolbens 11 ergibt sich aus dem Querschnitt A 2 mal dem Druck P und ist mit F 4 bezeichnet. Dieser Druck ist vorzugsweise größer als die Druckwirkung aus dem Sitzkolben 3, welche sich zu P mal A 1 = F 3 ergibt.

Außerdem wird die Meßkolbenkraft F 4 über einen reibungsarm gelagerten Waagenmechanismus auf den einen Arm des Hebels 9 übertragen. Dieser Waagenmechanismus besteht aus dem Waagenhebel 12, einem Abstützbock 13, einem Druckbolzen 14, der auf den rechten Arm des Hebels 9 im Abstand S 2 vom Lagerungspunkt am Sitzkolben 3 einwirkt.

Durch Verschieben des Lagerbockes 13, beispielsweise mittels einer axial formschlüssig im Gehäuserahmen 1 gelagerten Justierschraube 15 in Richtung von R 1 oder R 2 kann mit der Hebelübersetzung S 3 : S 4 die Kraft F 2 eingestellt werden.

Unter der Drucksteuerfunktion ergibt sich die Last aus dem Meßkolben 4 zu

F 2 = F 4 × S 4/S 3.

Bei Gleichgewicht der druckbestimmenden Last F 1 + F 5 ergibt sich eine Stellung II des Hebels 9 um die Lagerung des Sitzkolbens 3. In dieser Stellung wird der Druck, wie noch weiter unten beschrieben wird, abgeschaltet.

Bei noch nicht erreichtem Gleichgewicht nimmt der Hebel 9 die Lage I ein, welche durch eine Anschlageinrichtung 16 am Druckkolben 11 begrenzt wird. Innerhalb eines Druckbereiches, der von der Federkonstanten der Feder 10 abhängt, wird der Hebel 9 analog proportional in die Stellung II bewegt.

Zur Bestimmung der Quantität der druckbestimmenden Federkraft F 1 der Feder 10 wird die Übersetzung des zweiarmigen Hebels S 1 : S 2 so gewählt, daß nur kleine Kräfte von der Feder 10 aufgebracht werden müssen. Mit Hilfe der Achse 17 kann die Einstellung der Feder 10 vorgenommen werden.

Der Drehweg des Hebels 9 um die Lagerung des Sitzkolbens 3 wird innerhalb seiner Stellungen I und II über einen Gelenkbolzen 18 auf einen Tastbolzen 19 übertragen, der mit einer elektrischen Schalteinrichtung verbunden ist, derart, daß in Stellung II über den Schalter 20 ein Druckabschaltsignal und in der Stellung I ein Druckeinschaltsignal durch Schließen des Schalters 20 erzeugt wird, wobei die Stellung I mit dem Auslösepunkt der Druckbegrenzung des Sitzventils 3 zusammenfällt.

Gemäß der dargestellten Ausführungsform weist der Tastbolzen 19 einen zylindrischen Bereich 21 aus unmagnetischem Material auf, der mit der Entfernung d nahe an den einen Pol eines Dauermagneten 22 angrenzt, dessen anderer Pol am Magnetjoch 23 liegt und einen Magnetfluß Q durch den magnetisch betätigten Kontakt 24 erzeugt. Der Magnetfluß ist in seiner Feldstärke abstandsabhängig von der Entfernung des Kontaktpoles 24 zur Oberfläche des zylidnrischen Teiles des Tastbolzens 19. Bei Gegenüberliegen in Stellung I des zylindrischen Teiles 19 wird der Kontakt geschaltet, während bei Gegenüberliegen der entfernteren Oberfläche 25 des Tastbolzens die Flußstärke so geschwächt wird, das der Kontakt in die Ruhelage zurückfällt oder in ihr verbleibt.

Zur Erleichterung der Anpreßbarkeit der Federkonstanten der Feder 2 ist eine weitere Feder 26 jenseits des Gelenkdrehpunktes des Hebels 9 am Sitzkolben 3 angeordnet, welche den Hebel 9 in der Stellung I zusätzlich zur Last F 2 mehr belastet, bei der Kräftekompensation durch den Meßkolben zur Stellung II hin aber entlastet.

In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Drucksteuerventils gemäß der Erfindung dargestellt. Ein wesentlicher Unterschied besteht jedoch darin, daß der Druckkolben 11 um 180° gedreht ist und ohne Waagenmechanismus unmittelbar auf den Hebel 9 einwirkt. Die Feder 26 wirkt dabei in gleicher Richtung.

Claims (5)

1. Drucksteuerventil mit einem in einer Druckleitung in einem Gehäuserahmen angeordneten, dichtsitzenden Dichtkolben zur Steuerung des Druckes, insbesondere in Spanneinrichtungen für Werkzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß die druckabgewandte Seite des Sitzkolbens (3) die Abstützung eines reibungsarm gelagerten, zweiarmigen Hebels (9) bildet, dessen einer Arm im Abstand von (S 1) durch eine in ihrer Federkonstanten einstellbaren Feder (10) mit der Last (F 1) belastet wird und dessen anderer Arm im Abstand von (S 2) durch die Wirkung eines mit dem Druckraum (P) verbundenen Meßkolbens (11) mit der Last (F 2) belastet wird, wobei der wirksame Querschnitt des Meßkolbens (P × A 2 = F 4) gleich oder größer ist als die Druckwirkung aus dem Sitzkolben (D × A 1 = F 3) und zur Bestimmung der Quantität der Feder (2) die Übersetzung der Hebelarme (S 1 : S 2) so gewählt wird, daß nur kleine Kräfte von der Feder (2) verlangt werden, wobei das äußere Ende des einen Armes des Hebels (9) sich bei Gleichgewicht der druckbestimmenden Lasten in der Lage (II) um den Sitzkolben (3) befindet, während bei noch nicht erreichtem Gleichgewicht der druckbestimmenden Lasten eine winkelmäßig veränderte Lage (I) durch das äußere Ende des Hebelarmes erreicht wird, die von einem Anschlag am Meßkolben und von der Federkonstanten abhängt und das äußere Ende des Hebelarmes mit einer den Motor der Druckpumpe steuernden, elektrischen Schalteinrichtung verbunden ist.

2. Drucksteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft des Meßkolbens (11) über einen reibungsarm gelagerten Waagenmechanismus, der z. B. aus einem Waagenhebel (12), einem Abstützbock (13) und einem Druckbolzen (14) besteht, durch Verschieben des Lagerbockes (13) mittels einer im Gehäuse gelagerten Justierschraube (15) mit einer Hebelübersetzung (S 3 : S 4), als Druck (F 2) wirkend, eingestellt werden kann.

3. Drucksteuerventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehweg des Hebels (9) innerhalb seiner Stellungen (I) und (II) über einen Gelenkbolzen (18) auf einen Tastbolzen (19) übertragen wird, der mit einer elektrischen Schalteinrichtung verbunden ist, derart, daß in einer Stellung (II) ein Druckabschaltsignal und in der Stellung (I) ein Druckeinschaltsignal erzeugt wird, wobei die Stellung (I) mit dem Auslösepunkt der Druckbegrenzung des Sitzventils zusammenfällt.

4. Drucksteuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung der Anpreßbarkeit der Federkonstanten der Feder (10) eine weitere Feder (26) jenseits des Gelenkdrehpunktes des Hebels (9) am Sitzkolben (3) angeordnet ist, welche den Hebel in der Stellung (I) zusätzlich zu der Last (F 1) mehr belastet, bei der Kräftekompensation durch den Meßkolben zur Stellung (II) hin aber entlastet.

5. Drucksteuerventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastbolzen (19) im Bereich seines aus unmagnetischem Material bestehenden Zylinderteils (21) mit der Entfernung (d) nahe an dem einen Pol eines Dauermagneten (22) angrenzt, dessen anderer Pol an einem Magnetjoch (23) aus ferromagnetischem Material liegt und einen Magnetfluß (Q) durch den magnetisch betätigten Kontakt (24) erzeugt, welcher seine Feldstärke abstandsabhängig von der Entfernung des Kontaktpols zur Oberfläche des Tastbolzenzylinderteils (19) verändert, so daß bei Gegenüberliegen in der Stellung (I) des Zylinderteils der Kontakt geschaltet wird, während bei Gegenüberliegen der entfernteren Oberfläche (25) des Tastbolzens des Zylinderteiles die Flußstärke so geschwächt wird, daß der Kontakt (24) in die Ruhelage zurückfällt oder in ihr verbleibt.