DE4407370A1

DE4407370A1 - Einrichtung zur Steuerung und Überwachung des hydraulischen Arbeitsdruckes eines Hydromotors

Info

Publication number: DE4407370A1
Application number: DE19944407370
Authority: DE
Inventors: Volkmar Dipl Ing Leutner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-03-05
Filing date: 1994-03-05
Publication date: 1995-09-07
Also published as: JPH07259720A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Steuerung und Überwachung des hydraulischen Arbeitsdruckes eines Hydromotors nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Gattung.

Aus der DE 33 13 381 C2 ist eine Einrichtung zur Steuerung und Überwachung des hydraulischen Arbeitsdruckes eines Hydromotors bekannt, wie sie zum Spannen von Werkstücken auf Drehmaschinen etc. verwendet werden. Dabei kommt es darauf an, aus Sicherheitsgründen einen bestimmten Arbeitsdruck aufrechtzuerhalten oder zu erreichen, damit eine sichere Einspannung des Werkstückes während der Bearbeitung gewährleistet ist. Bei derartigen Spanndruckventilen ist der zum Spannen dienende Arbeitsdruck im Hydromotor mit Hilfe eines verstellbaren Druckminderventils veränderlich. Dabei darf der eingestellte Arbeitsdruck nicht unter einen vorbestimmten Wert abfallen, damit das Werkstück zuverlässig eingespannt bleibt. Fällt trotzdem der Arbeitsdruck unter diesen vorbestimmten Wert, so wird eine Schaltvorrichtung zur Überwachung des Arbeitsdruckes aktiviert und gibt ein Signal, wenn der Spanndruck im Spannzylinder wegen eines Defektes unter dem vorgegebenen Sollwert liegt. Es kann nun bei der bekannten Einrichtung von Nachteil sein, daß bei der Einstellung von kleinen Drucksollwerten die Schaltvorrichtung zur Überwachung des Arbeitsdruckes häufig schon dann anspricht, wenn der Hydrozylinder noch im Verfahren begriffen ist, also der Kolben im Spannzylinder bewegt wird, weil der Verfahrdruck oder Bewegungsdruck bereits über dem vorgegebenen Spanndruck-Sollwert liegt. Solche Schaltsignale können zu einem unerwünschten Stillsetzen einer Maschine führen und damit einen Verfahrensablauf erheblich stören.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Steuerung und Überwachung des hydraulischen Arbeitsdruckes eines Hydromotors mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß unerwünschte, störende Schaltsignale der Schaltvorrichtung zur Überwachung des Arbeitsdruckes so lange verhindert werden, wie ein Verfahren des Hydromotors zum Spannen stattfindet. Der vor dem eigentlichen Spannvorgang stattfindende Bewegungsablauf im Spannzylinder kann auch dann nicht zu einem unerwüschten Ansprechen der Schaltvorrichtung führen, wenn die Einrichtung auf relativ kleine Drucksollwerte eingestellt wird. Dabei wird die Erkenntnis ausgenutzt, daß beim Verfahren des Spannzylinders ein relativ großer Volumenstrom zum Spannzylinder fließt, wobei dessen Vorhandensein zum Blockieren der Schaltvorrichtung ausgenutzt wird. Beim eigentlichen Spannvorgang entfällt dieser Volumenstrom und die Schaltvorrichtung zur Überwachung des Arbeitsdruckes kann uneingeschränkt aktiv werden. Die Einrichtung läßt sich mit relativ geringem Aufwand realisieren und kann auch bei bereits vorhandenen Einrichtungen leicht nachgerüstet werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Einrichtung möglich. Gemäß den Ansprüchen 2 bis 5 läßt sich die Einrichtung besonders einfach und kostengünstig ausführen, wobei eine hydromechanische Ausführung der Bauelemente besonders vorteilhaft ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Steuerung und Überwachung des hydraulischen Arbeitsdruckes eines Hydromotors in vereinfachter Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Figur zeigt in vereinfachter Darstellung eine Einrichtung 10 zur Steuerung und Überwachung des hydraulischen Arbeitsdruckes eines Hydromotors, der hier als Spannzylinder 11 in einer Spannvorrichtung 12 ausgebildet ist. Der Spannzylinder 11 hat einen Spannkolben 13 mit einer Kolbenstange 14, an der ein Mitnehmer 15 befestigt ist. Mit dem Mitnehmer 15 wird über einen zweiarmigen Spannhebel 16 in der gezeichneten Stellung ein Werkstück 17 gespannt.

Von einem mit A bezeichneten Anschluß 18 des Spannzylinders 11 führt eine erste Hauptleitung 19 über ein 4/2-Wegeventil 21 zu einem Druckanschluß 22 eines Dreiwege Druckminderventils 23. Das Druckminderventil 23 wird an seinem Pumpenanschluß 24 mit Drucköl von einer Regelpumpe 25 versorgt, während sein Rücklaufanschluß 26 zu einem Tank 27 entlastet ist. Das Druckminderventil 23 ist in an sich bekannter Weise als verstellbares, vorgesteuertes Ventil ausgebildet, wozu dessen Steuerkreis 28 über eine Steuerdrossel 29 mit Steueröl versorgt wird und in den Steuerkreis 28 ein verstellbares Vorsteuerventil 29 geschaltet ist. An dem verstellbaren, zweistufigen Druckminderventil 23 läßt sich der jeweilige Arbeitsdruck für den Hydromotor 11, also der gewünschte Spanndruck, einstellen.

Die Einrichtung 10 weist ferner eine Schaltvorrichtung 31 zur Überwachung des Arbeitsdruckes und damit des Spanndruckes im Spannzylinder 11 auf. Die Schaltvorrichtung 31 weist einen Meßkolben 32 auf, der vom zu überwachenden Arbeitsdruck gegen die Kraft einer Meßfeder 33 belastbar ist. Zu diesem Zweck ragt der Meßkolben 32 in stirnseitig angeordnete Druckräume, von denen der erste Druckraum 34 die Meßfeder 33 aufnimmt, und über eine erste Steuerleitung 35 mit dem Vorsteuerdruck P_V des Druckminderventils 23 beaufschlagt wird. Am entgegengesetzten Ende des Meßkolbens 32 ist ein zweiter Druckraum 36 ausgebildet, der über eine zweite Steuerleitung 37 mit dem Arbeitsdruck im Anschluß 18 des Spannzylinders 11 beaufschlagbar ist. Auf der Seite des ersten Druckraums 34 ist am Meßkolben 32 ein nach außen ragender Stößel 39 angeordnet, der mit einem Schaltglied 40 eines Elektroschalters 38 zusammenarbeitet. Der Meßkolben 32 wird somit vom jeweiligen Arbeitsdruck im Anschluß 18, der auf die rechte Stirnfläche des Meßkolbens 32 wirkt, gegen die Druckkraft des Vorsteuerdruckes P_V der auf die linke Stirnfläche des Meßkolbens 32 wirkt, belastet.

Die Kraft durch die Feder 33 und durch die Flächendifferenz durch den Stößel 39 sind klein gegenüber den Druckkräften auf die Stellflächen.

Der längsbewegliche Meßkolben 32 durchdringt nun im Bereich zwischen den beiden stirnseitig gelegenen Druckräumen 34, 36 eine Steuerkammer 41 mit gegenüber dem Meßkolben 32 größerem Durchmesser. In dieser Steuerkammer 41 ist ein auf dem Meßkolben 32 verschiebbar angeordneter Ringkolben 42 angeordnet, welcher die Steuerkammer 41 in eine erste und zweite Ringkammer 43 bzw. 44 unterteilt. In diese Ringkammern 43, 44 wird die Druckdifferenz von einer Blende 45 übertragen, die in die erste Hauptleitung 19 im Abschnitt zwischen Druckminderventil 23 und Spannzylinder 11 geschaltet ist. Dabei wird der Druck stromaufwärts der Blende 45 über einen ersten Steuerkanal 46 in die erste Ringkammer 43 übertragen, während der Druck stromabwärts der Blende 45 über einen zweiten Steuerkanal 47 in der zweiten Ringkammer 44 wirken kann. Der Meßkolben 32 weist ferner einen innerhalb der Steuerkammer 41 angeordneten, als Anschlag dienenden Bund 48 auf, an dem sich der Ringkolben 42 abstützen kann.

Die Wirkungsweise der Einrichtung 10 wird wie folgt erläutert, wobei die grundsätzliche Funktion derartiger Spanndruckventile aus der eingangs erwähnten Druckschrift als an sich bekannt vorausgesetzt wird.

Es sei davon ausgegangen, daß in der gezeigten Stellung des Wegeventils 21 vor dem eigentlichen Spannen des Werkstücks 17 die Kolbenstange 14 aus dem Spannzylinder 11 ausgefahren wird, wobei Druckmittel von der Pumpe 25 über das vorgesteuerte Druckminderventil 23 und die erste Hauptleitung 19 zum Anschluß 18 des Spannzylinders 11 strömt. Dieser relativ große Volumenstrom zum Spannzylinder 11 durchströmt die Blende 45 und erzeugt dort einen Differenzdruck. Dieser Differenzdruck wird nun dazu verwendet, um in der Schaltvorrichtung 31 zu verhindern, daß der Elektroschalter 38 betätigt wird, solange ein Volumenstrom zum Spannzylinder 11 fließt. Zu diesem Zweck befindet sich auf dem Meßkolben 32 der gleitend angeordnete Ringkolben 42, der von der Druckdifferenz der Blende 45 nach rechts - bezogen auf die Figur - belastet wird. Dabei stützt sich der Ringkolben 42 am Bund 48 ab und drückt den Meßkolben 32 gleichsinnig wie die Kraft der Meßfeder 33 nach rechts, so daß das Schaltglied 40 vom Stößel 39 nicht betätigt wird. Hat nach dem Verfahren des Spannkolbens 13 der Spannzylinder 11 seine Spannposition erreicht, so verschwindet der Volumenstrom durch die Blende 45 und damit auch die von ihm verursachte Druckdifferenz. Der Ringkolben 42 ist somit in seinen beiden Ringkammern 43, 44 druckausgeglichen und der Meßkolben 32 kann nun seine normale Funktion übernehmen, indem er bei ansteigendem Arbeitsdruck im Anschluß 18 gegen die Kraft der Meßfeder 33 nach links ausgelenkt wird, wobei sein Stößel 39 das Schaltglied 40 betätigt und der Elektroschalter 38 ein Signal abgibt, wenn der Spanndruck den vorgegebenen minimalen Sollwert übersteigt.

Bei vorliegender Einrichtung 10 wird somit auf jeden Fall verhindert, daß die Überwachungseinrichtung bereits beim Verfahren des Spannzylinders 11 ansprechen kann. Es kann deshalb der minimale Drucksollwert relativ niedrig gewählt werden, ohne daß es zu störenden Fehlsignalen kommt. Der sog. Verfahrdruck bzw. Bewegungsdruck für die Spannvorrichtung 12 kann daher auch über dem minimalen Sollwert des Spanndrucks gewählt werden. Vorteilhaft ist ferner, daß die Druckwerte mit Hilfe des Vorsteuerdruckes P_V des Druckminderventils 23 verstellbar sind.

Selbstverständlich sind an der gezeigten Ausführungsform Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Während bei der gezeigten Ausführungsform die von der Blende verursachte Druckdifferenz rein hydraulisch in der Schaltvorrichtung 31 verarbeitet wird, läßt sich dieses Signal auch in anderer Weise verarbeiten. So läßt sich das Signal der Blende 45 über ein hydromechanisches Stellglied in eine Stellbewegung umwandeln, mit deren Hilfe die Einwirkung des Meßkolbens 32 auf den Elektroschalter 38 verhindert werden kann, indem ein geeignetes Sperrglied oder Bremsglied axial oder radial auf den Meßkolben 32 einwirkt. Ferner könnte das von der Blende 45 gelieferte Signal auch dazu benutzt werden, unmittelbar in den elektrischen Kreis des Elektoschalters 38 einzugreifen und bereits dort das Ansprechen der Schaltvorrichtung 31 während des Verfahrens des Spannzylinders zu verhindern. Die Meßfeder 33 kann selbstverständlich auch verstellbar ausgebildet werden. Die vollhydraulische Verarbeitung des von der Blende 45 gelieferten Signals in der Schaltvorrichtung 31 ergibt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform. Das verfahrensabhängige Signal der Blende 45 läßt sich in der Schaltvorrichtung 31 unabhängig davon verwerten, ob nun das sicherheitsrelevante Signal durch Einschalten oder Ausschalten gebildet wird.

Claims

1. Einrichtung zur Steuerung und Überwachung des hydraulischen Arbeitsdrucks eines Hydromotors, vorzugsweise einer Spannvorrichtung einer Werkzeugmaschine, mit mindestens einem in eine Hauptleitung von einer Druckmittelquelle zum Hydromotor geschalteten Druckminderventil zur Einstellung des jeweiligen Arbeitsdruckes im Hydromotor und mit einer Schaltvorrichtung zur Überwachung des Arbeitsdruckes, die bei Unterschreiten eines vorgegebenen Druck-Sollwertes ein Signal abgibt, wozu die Schaltvorrichtung einen vom Arbeitsdruck gegen eine entgegenwirkende Kraft beaufschlagbaren Meßkolben aufweist, der mit einem Schaltglied zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Hauptleitung (19) zwischen Hydromotor (11) und Druckminderventil (23) eine Blende (45) geschaltet ist, deren Drucksignal bei einem zum Hydromotor (11) fließenden Volumenstrom ein Ansprechen der Schaltvorrichtung (31) verhindert.

2. Einrichtung zur Steuerung und Überwachung des hydraulischen Arbeitsdruckes eines Hydromotors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Blende (45) eine Druckdifferenz abgenommen und auf einen Stellkolben (42) so geführt wird, daß dessen Stellbewegung eine Schaltbewegung des Meßkolbens (32) während eines über die Hauptleitung (19) zum Hydromotor (11) fließenden Volumenstroms verhindert.

3. Einrichtung zur Steuerung und Überwachung des hydraulischen Arbeitsdruckes eines Hydromotors nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkolben (32) und der Stellkolben (42) koaxial zueinander angeordnet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellkolben als Ringkolben (42) ausgebildet und auf dem Meßkolben (32) gleitend geführt angeordnet ist, der einen zugeordneten, als Anschlag dienenden Bund (48) für den Ringkolben (42) aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkolben (32) eine Steuerkammer (41) durchdringt, die vom Ringkolben (42) in zwei Ringkammern (43, 44) unterteilt ist, in denen die Druckdifferenz der Blende (45) gegensinnig zum Spanndruck am Meßkolben (32) wirksam werden kann.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkolben (32) stirnseitig zwei Druckräume (34, 36) begrenzt, von denen ein erster Druckraum vom geregelten Vorsteuerdruck (P_V) des Druckminderventils (23) beaufschlagt wird, während der zweite Druckraum (36) vom Spanndruck des Hydromotors (11) beaufschlagbar ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckminderventil (23) als vorgesteuertes Ventil ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Druckraum (34) eine die entgegenwirkende Kraft bewirkende Meßfeder (33) angeordnet ist.