DE3732717A1 - Sicherheitssteuerung fuer hydraulische pressen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitssteuerung für hy­ draulische Pressen, bei der in einer Druckmittelleitung, die an einen unteren Druckmittelraum in einer Zylinder-Kolben-Einheit angeschlossen ist, zwei schaltbare Ventile in Hintereinanderschaltung vorgesehen sind, deren Schließstellungen getrennt überwachbar sind, wobei in Abhängigkeit von dem Überwachungsergebnis die Sicherheitssteuerung be­ einflußbar ist.

Eine bekannte Sicherheitssteuerung dieser Art (DE-OS 15 02 197), die noch zahlreiche, weitere Bauteile enthält, dient der Vermeidung der Ausführung eines gefährlichen Pressenhubes unter Verwendung einer Lichtschranke oder eines Lichtvorhanges, wobei eine laufende Über­ wachung der Steuerung auf Störungen in derselben vorgesehen ist. Eine Überwachung der in Hintereinanderschaltung liegenden Ventile auf Dich­ tigkeit in ihren Schließstellungen ist hierbei nicht vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Dichtigkeit jedes Ventiles in seiner Schließstellung nach jeder Betätigung in die Schließstellung zu überwachen, so daß nur bei insoweit überprüfter Wirksamkeit beider Ventile ein Pressenhub in Arbeitsrichtung eingeleitet werden kann. Das ist insofern von Bedeutung, als zwar ein Ventil allein in der Lage wäre, den Stößel der Presse sicher zu halten, bei Undichtigkeit eines Ventiles jedoch die erforderliche doppelte Sicherheit nicht mehr gegeben wäre.

Selbstverständlich kann jedes der genannten, in Hintereinander­ schaltung angoerdneten Ventile durch eine aus mehreren in Parallel­ schaltung zueinander angeordnete Einzelventile bestehende Ventilgruppe gebildet sein. Die Überwachung bezieht sich dann auf die ganze Ven­ tilgruppe un damit auf sämtliche Einzelventile derselben gleichzei­ tig.

Die Erfindung beruht auf der ihr zugrundeliegenden Erkenntnis, daß die Dichtigkeit eines Ventiles dann bestätigt ist, wenn eine Druckdifferenz zwischen dessen beiden Anschlüssen nicht verschwindet, also kein Druckausgleich über das Ventil stattfindet.

Bei einer Sicherheitssteuerung der eingangs genannten Art besteht die Erfindung darin, daß der Hintereinanderschaltung zweier Ventile eine Druckkontrolleinheit parallelgeschaltet ist, die an die Druckmit­ telleitung in Abströmrichtung vor dem ersten Ventil durch einen Ober­ druckanschluß, zwischen den beiden Ventilen durch einen Mitteldruckan­ schluß und nach dem zweiten Ventil durch einen Niederdruckanschluß an­ geschlossen ist, daß in der Druckkontrolleinheit jedem der beiden Ven­ tile ein gesonderter Differenzdruckschalter und den beiden Differenz­ druckschaltern gemeinsam ein einstellbares Druckregelventil mit den Wirkstellungen einer Erhöhung des Mitteldruckes aus dem Oberdruck, ei­ ner Haltung des Mitteldruckes und einer Absenkung des Mitteldruckes in den Niederdruck parallelgeschaltet ist.

Die grundsätzliche Wirkungsweise der Sicherheitssteuerung beruht darauf, daß bei dicht geschlossenen Ventilen an beiden Differenzdruck­ schaltern eine Druckdifferenz ansteht und nicht verschwindet. Das An­ sprechen beider Differenzdruckschalter ermöglicht, beispielsweise über ein UND-Gatter, die Bildung eines Signales, das die ordnungsgemäße Wirksamkeit der beiden Ventile bedeutet und entsprechend auf die übrige Steuerung der Presse gegeben werden kann.

Das Gewicht des üblicherweise mit dem Kolben der Zylinder-Kolben- Einheit verbundenen Stößels erzeugt bei dicht geschlossenen Ventilen im Leitungsbereich des Oberdruckanschlusses den Oberdruck, wodurch über das eingestellte Druckregelventil im Leitungsbereich des Mittel­ druckanschlusses der Mitteldruck aufgebaut wird, während im Leitungs­ bereich des Niederdruckanschlusses nur der dort aus der Druckmittel­ füllung resultierende Niederdruck herrscht. Der eingestellte Mittel­ druck wird durch das Druckregelventil aufrechterhalten. Bei Undichtig­ keit des ersten Ventiles baut sich dagegen der Oberdruck auch im Lei­ tungsbereich des Mitteldruckanschlusses auf, wodurch die Druckdiffe­ renz an dem zu dem ersten Ventil parallelgeschalteten Differenzdruck­ schalter verschwindet, der folglich nicht anspricht. Bei Undichtigkeit des zweiten Ventiles findet dagegen im Leitungsbereich des Mit­ teldruckanschlusses ein Druckabbau auf den Niederdruck statt, wodurch die Druckdiffernz an dem zu dem zweiten Ventil parallelgeschalteten Differenzdruckschalter verschwindet, der folglich nicht anspricht.

Falls in die Verbindung des Mitteldurckanschlusses zu dem Druckre­ gelventil eine Drosselstelle eingebaut ist, hat dies im Störfall die Wirkung, daß die Druckflüssigkeit nur verzögert aus dem unteren Druck­ mittelraum der Zylinder-Kolben-Einheit abfließen kann, der Stößel also nur langsam absinken kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Sicherheitssteuerung besteht darin, daß das Druckregelventil einen Regelkolben mit drei Stellungen seines Ventiles aufweist, daß der Regelkolben einenends eine erste, kleinere Beaufschlagungsfläche und anderenends an einem Ansatzkolben eine zweite, kleinere und größere Beaufschlagungsfläche aufweist, wobei die beiden kleineren Beaufschlagungsflächen untereinander gleichgerichtet und in der Summe flächengleich mit der entgegenge­ richteten größeren Beaufschlagungsfläche sind, und daß die Beschaltung der Druckkontrolleinheit außerdem den Oberdruckanschluß mit der ersten, kleineren Beaufschlagungsfläche und einem ersten Anschluß des Ventiles des Regelkolbens, den Niederdruckanschluß mit der zweiten, kleineren Beaufschlagungsfläche und dem zweiten Anschluß des Ventiles des Regelkolbens und den Mitteldruckanschluß mit der größeren Beauf­ schlagungsfläche und dem entgegengesetzten dritten Anschluß des Venti­ les des Regelkolbens verbindet, wobei in der Mittelstellung des Regel­ kolbens dessen Ventil geschlossen, in der Endstellung bei Überwiegen des Druckes auf die beiden kleineren Beaufschlagungsflächen der erste mit dem dritten Anschluß und in der Endstellung bei Überwiegen des Druckes auf die größere Beaufschlagungsfläche der dritte mit dem zwei­ ten Anschluß verbunden ist.

Die mit der schon beschriebenen grundsätzlich gleiche Wirkungs­ weise dieser Ausgestaltung der Sicherheitssteuerung ergibt sich auf­ grund der angegebenen Verhältnisse der Beaufschlagungsflächen an dem Regelkolben. Bei Dichtigkeit beider Ventile herrscht Gleichgewicht zwischen dem auf die erste, kleinere Beaufschlagungsfläche wirkenden Oberdruck und dem auf die entgegengerichtete größere Beaufschlagungs­ fläche wirkenden Mitteldruck, wobei der auf die zweite, kleinere Be­ aufschlagungsfläche wirkende Niederdruck vernachlässigbar ist. Der Re­ gelkolben verharrt in der Mittelstellung, bei der dessen Ventil ge­ schlossen ist. Bei Undichtigkeit des ersten Ventiles baut sich der Oberdruck in dem Leitungsbereich des Mitteldruckanschlusses auf, so daß der Oberdruck auf die größere Beaufschlagungsfläche wirkt und den Regelkolben in die Endstellung verschiebt, in der der Oberdruck in dem Leitungsbereich des Mitteldruckanschlusses in den Leitungsbereich des Niederdruckanschlusses abgebaut wird. Bei Undichtigkeit des zweiten Ventiles erfolgt ein Druckabbau in dem Leitungsbereich des Mittel­ druckanschlusses auf den Niederdruck, so daß nur noch der Niederdruck auf die größere Beaufschlagungsfläche wirkt und der auf die erste, kleinere Beaufschlagungsfläche wirkende Oberdruck den Regelkolben in die Endstellung verschiebt, in der der Oberdruck in dem Leitungsbe­ reich des Mitteldruckanschlusses wirkt und den Mitteldruck in dem zu­ geordneten Leitungsbereich wieder aufbaut.

Bei einem Rückhub des Stößels, der an einem Teil der Zylinder- Kolben-Einheit befestigt ist, wird Druckflüssigkeit aus einer Druck­ mittelquelle in entgegengesetzter Richtung durch die geöffneten beiden Ventile gefördert. Hierbei stellt sich im Leitungsbereich des Nie­ derdruckanschlusses ein höherer, im Leitungsbereich des Mitteldruckan­ schlusses ein mittlerer und im Leitungsbereich des Oberdruckanschluß­ es ein niedrigerer Druck ein. Die beiden Differenzdruckschalter blei­ ben hierbei unbetätigt und liefern keine Signale. Das Ausbleiben die­ ser Signale während des Rückhubes kann in der Steuerung der Presse zur Kontrolle der Funktionsfähigkeit der Differenzdruckschalter (zyklische Eigenüberwachung der Differenzdruckschalter) in dem Sinne ausgenutzt werden, daß ein neuer Arbeitshub nur eingeleitet werden kann, wenn zuvor die Signale von den beiden Differenzdruckschaltern einmal verschwunden sind.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Sicherheits­ steuerung schematisch dargestellt, wobei die gesamte übrige Steuerung für die hydraulische Presse nicht dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt den allgemeinen Aufbau.

Fig. 2 bis 5 zeigen das erste Ausführungsbeispiel in vier verschiedenen Stellungen.

Fig. 6 bis 9 zeigen das zweite Ausführungsbeispiel ebenfalls in vier verschiedenen Stellungen.

In einer Zylinder-Kolben-Einheit 10 begrenzt die Kolbenfläche A _R den unteren Druckmittelraum, an den die Druckmittelleitung 11 an­ geschlossen ist. In der Druckmittelleitung 11 liegen in Hintereinan­ derschaltung zwei Ventile 4 und 5, die jeweils durch die Parallel­ schaltung mehrerer Einzelventile dargestellt sind (Fig. 1). Den beiden Ventilen 4 und 5 gemeinsam ist eine Druckkontrolleinheit 7 paral­ lelgeschaltet, die in Abströmrichtung vor dem ersten Ventil 4 über einen Oberdruckanschluß 2, zwischen den beiden Ventilen 4 und 5 über einen Mitteldruckanschluß 3 und nach dem zweiten Ventil 5 über einen Niederdruckanschluß 1 an die Druckmittelleitung 11 angeschlossen ist. An die Druckmittelleitung 11 ist außerdem eine Druckmittelquelle 6, beispielsweise ein Druckmittelsystem oder eine Pumpe, und ein Ablauf zu einem Sumpf 12 in Abströmrichtung nach dem zweiten Ventil 5 angeschlossen.

In der Druckkontrolleinheit 7 sind zwischen dem Oberdruckanschluß 2 und dem Mitteldruckanschluß 3 ein erster Differenzdruckschalter D ₁ dem ersten Ventil 4 und zwischen dem Mitteldruckanschluß 3 und dem Niederdruckanschluß 1 ein zweiter Differenzdruckschalter D ₂ dem zweiten Ventil 5 parallelgeschaltet. Außerdem enthält die Druckkon­ trolleinheit 7 ein einstellbares Druckregelventil 8, das mit dem Ober­ druckanschluß 2, dem Mitteldruckanschluß 3 und dem Niederdruckanschluß 1 verbunden ist.

In den die beiden Ausführungsbeispiele betreffenden Fig. 2 bis 5 und Fig. 6 bis 9 ist innerhalb der Druckkontrolleinheit 7 jeweils durch enge Schraffur der unter hohem Druck stehende Leitungsbereich, durch weite Schraffur der unter mittleren Druck stehende Leitungsbe­ reich und durch Fehlen einer Schraffur der unter niedrigem Druck ste­ hende Leitungsbereich dargestellt.

Jeder der beiden Differenzdruckschalter D ₁ und D ₂ besteht jeweils aus einer einseitig federbelasteten Meß-Zylinder-Kolben-Einheit, deren beide Zylinderräume mit dem Oberdruckanschluß 2 einerseits und dem Mitteldruckanschluß 3 andererseits (D ₁) bzw. dem Mitteldruckanschluß 3 einerseits und dem Niederdruckanschluß 1 andererseits (D ₂) verbunden sind, und einem auf die jeweilige Stellung des Kolbens der Meß-Zylinder-Kolben-Einheit ansprechenden Schaltglied, das anspricht, wenn sich der Kolben in Richtung entgegen der Federbelastung bewegt hat, und entsprechend nicht anspricht, wenn der Kolben in der Stellung gemäß der Wirkungsrichtung der Federbelastung verharrt.

In der Leitungsverbindung zwischen dem Mitteldruckanschluß 3 und dem Druckregelventil 8 befindet sich ferner eine Drosselstelle 9.

Während bei dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 2 bis 5) ein Druckregelventil 8 üblicher Art vorgesehen ist, weist das zweite Aus­ führungsbeispiel (Fig. 6 bis 9) ein spezielles Druckregelventil 8 auf. Dieses enthält einen Regelkolben 13 mit drei Stellungen seines Ventiles. Der Regelkolben 13 weist einenends eine erste, kleinere Be­ aufschlagungsfläche A und anderenends an einem Ansatzkolben eine zwei­ te, kleinere Beaufschlagungsfläche A und eine größere Beaufschlagungs­ fläche 2 A auf, wobei die beiden kleineren Beaufschlagungsflächen A und A untereinander gleichgerichtet und in der Summe flächengleich mit der entgegengerichteten größeren Beaufschlagungsfläche 2 A sind. Die Beschaltung der Druckkontrolleinheit 7 verbindet außerdem den Oberdruckanschluß 2 mit der ersten, kleineren Beaufschlagungsfläche A und einem ersten Anschluß des Ventiles des Regelkolbens 13, den Nie­ derdruckanschluß 1 mit der zweiten, kleineren Beaufschlagungsfläche A und dem zweiten Anschluß des Ventiles des Regelkolbens 13 und den Mitteldruckanschluß 3 mit der größeren Beaufschlagungsfläche 2 A und dem entgegengesetzten dritten Anschluß des Ventiles des Regelkolbens 13. In der Mittelstellung des Regelkolbens 13 ist dessen Ventil geschlossen (Fig. 6 und 7). In der Endstellung des Regelkolbens 13 bei Überwiegen des Druckes auf die beiden kleineren Beaufschlagungsflächen A und A ist der erste Anschluß - verbunden mit dem Oberdruckanschluß 2 - mit dem dritten Anschluß - verbunden mit dem Mitteldruckanschluß 3 - verbunden (Fig. 9). In der Endstellung des Regelkolbens 13 bei Überwiegen des Druckes auf die größere Beaufschlagungsfläche 2 A ist der dritte Anschluß - verbunden mit dem Mitteldruckanschluß 3 - mit dem zweiten Anschluß - verbunden mit dem Niederdruckanschluß 1 - verbunden (Fig. 8).

In den Fig. 2 und 6 ist die Stellung dargestellt, wenn die beiden Ventile 4 und 5 dicht geschlossen sind. Die beiden Differenzdruck­ schalter D ₁ und D ₂ haben angesprochen. An die Steuerung der Presse wird ein Signal gegeben, daß ein Pressenhub in Arbeitsrichtung ein­ geleitet werden kann.

In den Fig. 3 und 7 ist die Stellung dargestellt, wenn die beiden Ventile 4 und 5 während eines Rückhubes des Stößels geöffnet sind. Keiner der beiden Differenzdruckschalter D ₁ und D ₂ spricht hierbei an.

In den Fig. 4 und 8 ist die Stellung dargestellt, wenn das erste Ventil 4 undicht, das zweite Ventil 5 aber dicht geschlossen ist. Nur der Differenzdruckschalter D ₂ hat angesprochen, der Differenzdruck­ schalter D ₁ aber nicht. An die Steuerung der Presse wird kein Signal gegeben, daß ein Pressenhub in Arbeitsrichtung eingeleitet werden kann.

In Fig. 5 und 9 ist die Stellung dargestellt, wenn das erste Ven­ til 4 dicht geschlossen ist, das zweite ventil 5 aber undicht ist. Nur der Differenzdruckschalter D ₁ hat angesprochen, der Differenz­ durckschalter D ₁ aber nicht. An die Steuerung der Presse wird kein Signal gegeben, daß ein Pressenhub in Arbeitsrichtung eingeleitet wer­ den kann.

Claims (3)

1. Sicherheitssteuerung für hydraulische Pressen, bei der in einer Druckmittelleitung, die an einem unteren Druckmittelraum in einer Zylinder-Kolben-Einheit angeschlossen ist, zwei schaltbare Ventile in Hintereinanderschaltung vorgesehen sind, deren Schließstellungen ge­ trennt überwachbar sind, wobei in Abhängigkeit von dem Überwachungser­ gebnis die Sicherheitssteuerung beeinflußbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hintereinanderschaltung zweier Ventile (4, 5) eine Druckkontrolleinheit (7) parallelgeschaltet ist, die an die Druckmittelleitung (11) in Abströmrichtung vor dem ersten Ventil (4) durch einen Oberdruckanschluß (2), zwischen den beiden Ventilen (4, 5) durch einen Mitteldruckanschluß (3) und nach dem zweiten Ventil (5) durch einen Niederdruckanschluß (1) angeschlossen ist, daß in der Druckkontrolleinheit (7) jedem der beiden Ventile (4, 5) ein gesonder­ ter Differenzdruckschalter (D ₁, D ₂) und den beiden Differenzdruck­ schaltern (D ₁, D ₂) gemeinsam ein einstellbares Druckregelventil (8) mit den Wirkstellungen einer Erhöhung des Mitteldruckes aus dem Oberdruck, einer Haltung des Mitteldruckes und einer Absenkung des Mitteldruckes in den Niederdruck parallelgeschaltet ist.

2. Sicherheitssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Mitteldruckanschlusses (3) zu dem Druckregelventil (8) eine Drosselstelle (9) enthält.

3. Sicherheitssteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Druckregelventil (8) einen Regelkolben (13) mit drei Stellungen seines ventiles aufweist, daß der Regelkolben (13) einenends eine erste, kleinere Beaufschlagungsfläche (A) und an­ derenends an einem Ansatzkolben eine zweite, kleinere (A) und eine größere Beaufschlagungsfläche (2 A) aufweist, wobei die beiden kleine­ ren Beaufschlagungsflächen (A, A) untereinander gleichgerichtet und in der Summe flächengleich mit der entgegengerichteten größeren Beauf­ schlagungsfläche (2 A) sind, und daß die Beschaltung der Druckkontroll­ einheit (7) außerdem den Oberdruckanschluß (2) mit der ersten, kleine­ ren Beaufschlagungsfläche (A) und einem ersten Anschluß des Ventiles des Regelkolbens (13), den Niederdruckanschluß (1) mit der zweiten, kleineren Beaufschlagungsfläche (A) und dem zweiten Anschluß des Ven­ tiles des Regelkolbens (13) und den Mitteldruckanschluß (3) mit der größeren Beaufschlagungsfläche (2 A) und dem entgegengesetzten dritten Anschluß des Ventiles des Regelkolbens (13) verbindet, wobei in der Mittelstellung des Regelkolbens (13) dessen Ventil geschlossen, in der Endstellung bei Überwiegen des Druckes auf die beiden kleineren Beaufschlagungsflächen (A, A) der erste mit dem dritten Anschluß und in der Endstellung bei Überwiegen des Druckes auf die größere Beauf­ schlagungsfläche (2 A) der dritte mit dem zweiten Anschluß verbunden ist.