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Die
Erfindung geht aus von einem elektrohydraulischen Wegeventil nach
der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem derartigen aus der
DE 38 12 116 A1 bekannten
Ventil ist in einem der zu den Druckräumen führenden Steuerkanäle ein 3/2-Wegemagnetventil
mit Federrückstellung
angeordnet, das in einer ersten Schaltstellung einen Steuerkanal
freigibt und mit Abschalten der Bestromung des Proportional-Elektromagneten
des Vorsteuerventils eine zweite Schaltstellung einnimmt. In dieser
ist der an den Druckraum des Hauptsteuerventils angeschlossene Kanalabschnitt
des Steuerkanals druckentlastet und der an dem Vorsteuerventil angeschlossene
Kanalabschnitt abgesperrt. Damit erreicht man, daß bei sogenannter
Not-Aus-Funktion oder bei Stromausfall eine Auslenkung des Arbeitskolbens
im Arbeitszylinder unterbunden wird und das Vorsteuerventil in eine zweite
Schaltstellung umgesteuert wird, derart, daß sich in dem an den Steuerkanal
angeschlossenen Druckraum des Hauptsteuerventils kein Steuerdruck aufbauen
kann, der zu einer Umsteuerung des Hauptsteuerschiebers im Hauptsteuerventil
und damit zu einer ungewünschten
Auslenkung des Arbeitskolbens führt.
Nachteilig ist allerdings, daß die
Anzahl der Funktionen noch begrenzt ist.
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Somit
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, durch eine Erhöhung der
Anzahl der Funktionen eines elektrohydraulischen Wegeventils ein
höheres
Sicherheitsniveau zu erreichen.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße elektrohydraulische Wegeventil
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil,
daß in
der Anwendung beispielsweise bei Pressen und Spritzmaschinen einige
Sicherheitsanforderungen besonders vorteilhaft und einfach. ausgeführt werden
können, zum
Beispiel, daß bei
geöffnetem.
Schutzgitter verhindert wird, daß der Arbeitszylinder eine
unerlaubte formschließende
Bewegung macht, oder es soll die Möglichkeit bestehen, die Form
nur auf zufahren und beispielsweise defekte Teile zu entnehmen.
Außerdem
sollte beim Einrichtbetrieb die Möglichkeit bestehen, die Form
zu öffnen
oder zu schließen,
und bei Not-Aus bzw. Öffnen
des Schutzgitters sollte der Hauptsteuerschieber und damit auch
der Arbeitszylinder in eine bestimmte Ausgangsstellung zurückkehren.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, daß das Absperrventil in manchen
Schaltkombinationen neben der Entlastung der Druckräume zum
Tank auch noch die vom Vorsteuerventil wegführenden Steueranschlüsse absperrt.
Damit wird eine noch größere Sicherheit
als bisher erreicht. Bei einer weiteren Anzahl von Schaltkombinationen
ist es sogar möglich, eine
Entlastung der Druckräume
zu bewirken, ohne daß das
Steueröl
den Weg durch das Vorsteuerventil machen muß. Das bewirkt einen sehr schnellen Druckabbau
in den Druckräumen
und somit kürzere Zeiten
für das
Ausfallverhalten.
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Die
Elektromagnete des Absperrventils können mit einer Stellungsanzeige
ausgerüstet
werden, und da der Elektromagnet mit dem Steuerschieber durch Einhängen verbunden
ist, ergibt sich daraus eine zusätzliche
Sicherheit über
die tatsächliche Schieberstellung.
Die Elektromagnete können
wahlweise als Schalt- oder Proportionalmagnete ausgebildet werden.
Dieses kann sehr vorteilhaft sein, wenn am Verbraucher große Massen angebracht sind
und diese gezielt abgebremst in eine gewünschte Stellung gebracht werden
sollen. Unerwünschtes, kurzzeitiges
Auslenken des Zylinders wird verhindert.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den nachfolgenden Zeichnungen wiedergegeben. 1 zeigt ein 4/3-Proportional-Sicherheitsventil bzw.
elektrohydraulisches Wegeventil im Schnitt, 1A einen Schaltplan desselben, 2 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels
nach 1, 3 einen Längsschnitt durch das Absperrventil, 4 einen Schnitt nach III-III
von 3. Die 5 und 6 zeigen Schaltbilder, die 7 ein Schaltschema.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Das
elektrohydraulische Wegeventil nach 1 besteht
aus drei Hauptteilen, nämlich
einem Vorsteuerventil 10, einem Absperrventil 11 und
einem Hauptsteuerventil 12. Auf das Vorsteuerventil ist nur
in groben Zügen
eingegangen, da es von bekannter Bauart ist. Es verfügt über einen
Vorsteuerschieber 14, der von einem achsgleich angeordneten Elektromagneten 15 betätigt wird,
wobei letzterer mit einem Wegaufnehmer 16 in Wirkverbindung
steht. Dies ist auch aus 1A ersichtlich,
die das Wegeventil in schematischer Darstellung zeigt. Der Vorsteuerschieber 14 vermag
vier verschiedene Schaltstellungen einzunehmen, nämlich 1,
0, 2, 3, wobei 0 eine Sperrstellung ist. In die den Vorsteuerschieber 14 aufnehmende
Bohrung 14A münden
zwei Kanäle A
und B, ein Kanal PV zwischen diesen beiden
zuvor genannten und ein Kanal TV. Die Druckmittelversorgung
des Vorsteuerventils 10 und des Absperrventils 11 erfolgt über einen
Kanal X, der am Hauptsteuerventil 12 eindringt, sich zur
Zwischenplatte 19 fortsetzt und von hier als Kanal PA (siehe
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4) zum Vorsteuerventil 10 verläuft, wo
er als Kanal TV bezeichnet ist. Der Kanal
TV am Vorsteuerventil setzt sich als Kanal
TA am Absperrventil 11 zu einem
Kanal y im Hauptsteuerventil 12 fort, der in den Tank mündet. Das
Hauptsteuerventil 12 steht über einen Kanal P mit der Hauptdruckmittelquelle
in Verbindung.
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Auf
das Vorsteuerventil folgt das Absperrventil 11, das in
einer Zwischenplatte 19 angeordnet ist. Das Absperrventil
stellt das Wesentliche dieser Erfindung dar. Es weist eine durchgehende
Schieberbohrung 20 auf, in der zwei Steuerschieber 21 und 22 unabhängig voneinander
gleitend angeordnet sind. Der Steuerschieber 21 ist mit
der Ankerachse 24 eines Elektromagneten 25 durch
Einhängen
verbunden und entgegen der Kraft einer Druckfeder 26 verschiebbar.
Der Steuerschieber 22 ist auf dieselbe Weise mit der Ankerachse 28 eines
Elektromagneten 29 verbunden und ebenfalls entgegen der
Kraft einer Druckfeder 30 verschiebbar, d.h. die Steuerschieber werden
von den Elektromagneten entgegen der Kraft der Druckfedern verschoben.
Der Kanal TA schneidet die Schieberbohrung 20 an
(siehe 4).
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In
die Schieberbohrung 20 münden vom Vorsteuerventil her
kommend zwei Kanäle 33 bzw. 34, die
mit den Kanälen
B und A des Vorsteuerventils in Verbindung stehen. Von der Schieberbohrung 20 gehen
zwei Kanäle
A1 und B1 aus, die
zum Gehäuse 32 des
Hauptsteuerventils 12 führen.
An jedem Steuerschieber 21 bzw. 22 sind Ringnuten 21A, 22A, Durchbrüche 21B, 22B und
interne Längsbohrungen 21c, 22c ausgebildet, über welche
Verbindung hergestellt wird vom Vorsteuerventil über das Absperrventil und die
beiden Kanäle
A1, B1 zu Kanälen 35 und 36 im
Gehäuse 32.
Der Kanal 35 mündet
in einen Druckraum 37 an der einen Stirnseite des Hauptsteuerschiebers 38 des
Hauptsteuerventils 12, während der Kanal 36 in
einen Druckraum 39 an der entgegengesetzten Stirnseite
des Hauptsteuerschiebers 38 mündet. Über diese des Hauptsteuerschiebers 38 des
Hauptsteuerventils 12, während der Kanal 36 in einen
Druckraum 39 an der entgegengesetzten Stirnseite des Hauptsteuerschiebers 38 mündet. Über diese
Druckräume 37, 39 wird
bei entsprechender Beaufschlagung bzw. Entlastung der Hauptsteuerschieber 38 entgegen
der Kraft von Druckfedern 41, 42 bewegt. Im Gehäuse 32 ist
außerdem
noch ein Kanal 44 ausgebildet, der über eine Bohrung 45 mit dem
Tank verbunden ist.
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Von
der den Hauptsteuerschieber 38 aufnehmenden Schieberbohrung 47,
an welcher auch der Kanal 44 mündet, gehen Bohrungen 48 und 49 aus, welche
zu den Druckräumen 50, 51 eines
Arbeitszylinders 52 verlaufen (siehe 1A).
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Der
Hauptsteuerschieber 38 des Hauptsteuerventils 12 kann
mit Hilfe des Vorsteuerventils 14 und des Absperrventils 11 in
die drei Schaltstellungen 1, 0, 2 gebracht werden, wie dies aus 1A ersichtlich ist.
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Die
Steuerschieber 21, 22 des Absperrventils 11 sind
mit Hilfe ihrer Elektromagnete 25, 29 in die Schaltstellungen
1, 0 einstellbar. Der Vorsteuerschieber 14 des Vorsteuerventils 10 ist
in die Schaltstellungen 0, 1, 2, 3 entgegen der Kraft der Feder 14B einstellbar.
Je nach Einstellung des Vorsteuerventils oder eines der Steuerschieber 21, 22 des
Absperrventils 11 ist der Hauptsteuerschieber 38 des
Hauptsteuerventils 12 in eine der drei genannten Schaltstellungen
bringbar. In Schaltstellung 0 – dies
ist die Sperrstellung – sind
die beiden Druckräume 50, 51 am
Arbeitszylinder 52 verriegelt. In Schaltstellung 1 wird
der Druckraum 51 beaufschlagt, der Druckraum 50 entlastet,
in Schaltstellung 2 ist dies gerade umgekehrt. Das Schaltschema
nach 7 zeigt die verschiedenen
Möglichkeiten
zur Einstellung des Hauptsteuerventils 12. Beim Vorsteuerventil 10 fehlt
in 7 die Schaltstellung
0, welche eine Sperrstellung ist.
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Die
erste Zeile des Schaltplans nach 7 gibt
die Schaltstellung des Vorsteuerventils 10 wieder, d.h.
die Schaltstellungen 1, 2, 3. In der nächsten Zeile sind die verschiedenen
Schaltkombinationen 1 bis 12 eingetragen. Die nächsten vier Zeilen beziehen
sich auf das Absperrventil 11, dabei die ersten zwei Zeilen
auf die Stellung des Steuerschiebers 22, die zweiten zwei
Zeilen auf die Stellungen des Steuerschiebers 21. Die letzten
drei Zeilen beziehen sich auf die Stellungen des Hauptsteuerschiebers 38.
Unter den zwölf
Schaltkombinationen der Zeile 2 sind bei den zugehörigen Absperrventilen 21, 22 bzw.
deren Schieber jeweils Kreuze eingetragen, die sich auf die verschiedenen
Schaltstellungen dieser Ventile bzw. Schieber beziehen. Insofern
ist dieses Schema sehr einfach zu verstehen. Ein Beispiel soll erläutert werden.
Befindet sich zum Beispiel das Vorsteuerventil 10 in Schaltstellung
1 – das
ist die gerade Durchflußstellung –, der Steuerschieber 22 in
Stellung 0 – siehe
Schaltkombination 1 –,
der Steuerschieber 21 ebenfalls in Schaltstellung 0, dann
wird der Hauptsteuerschieber 38 in seine Sperrstellung gebracht.
Geht man weiter zur Schaltkombination 2 und bringt den Steuerschieber 22 in
Schaltstellung 1, den Steuerschieber 21 des Absperrventils
in Stellung 1, so wird der Hauptsteuerschieber 38 des Hauptsteuerventils
in seine Durchflußstellung
2 gebracht.
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Entsprechend
diesen Stellungen kann, wenn es sich bei der zu betätigenden
Maschine um eine Presse oder Spritzgießmaschine handelt, das Schließgitter
geöffnet
oder geschlossen werden oder offengehalten werden oder – dies ist
wichtig – in Stromlosstellung
gebracht werden – das
ist die sog. Not-Aus-Stellung,
welche in Schaltstellung 3 des Vorsteuerventils 10 erreicht
wird. Dies ist die letzte Spalte im Schaltschema nach 7 bzw. handelt es sich hier
um die Schaltkombinationen 9 bis 12. Man erkennt, daß dann die
Stellung des Hauptsteuerschiebers 38 durchweg die Sperrstellung
ist.
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Der
Vorsteuerschieber 14 des Vorsteuerventils ist durch den
Wegaufnehmer 16 lagegeregelt. Ein Wegaufnehmer 53 tastet
die Stellung des Hauptsteuerschiebers 38 ab. Beide Steuersignale
werden dem Regelverstärker
(Proportionalverstärker)
zugeführt. Hier
werden Soll- und Istwerte verglichen, die daraus resultierende Regelabweichung
wird aufbereitet und als Stellgröße dem Regelmagneten 15 des
Vorsteuerventils signalisiert.
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Es
sei nochmals kurz auf die konstruktive Ausbildung des Wegeventils
nach 1 eingegangen.
Druckmittel strömt
ein ins Gehäuse 32 des Hauptsteuerventils 12 beim
Kanal P. Je nach Stellung des Vorsteuerschiebers 14 des
Vorsteuerventils gelangt am Anschluß X einströmendes Druckmittel entweder
zum Steuerkanal A oder B. Von den Kanälen B, A des Vorsteuerventils
gelangt das Druckmittel entweder in den Kanal 33 oder 34 zum
Absperrventil 11. Je nach Stellung der Steuerschieber 21, 22 gelangt
dann das Druckmittel in den Kanal B1 oder A1 und von hier zu einem
der Druckräume 37 bzw. 39 am
Hauptsteuerventil. Der Abfluß zum
Tank ist mit 45 am Hauptsteuerventil 12 bezeichnet.
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Das
Ausführungsbeispiel
nach 2 unterscheidet
sich von dem Ausführungsbeispiel
nach 1 im wesentlichen
nur dadurch, daß nun
an das Gehäuse 32A des
Hauptsteuerventils 12 ein induktiver Stellungsschalter 55 angeschlossen
ist.
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Mit
einer zusätzlichen
Auswerteelektronik werden verschiedene Zustandsgrößen wie
zum Beispiel Freigabe-Schaltung, Netzausfall, Not-Aus erfaßt und dem
ODER-Glied zugeführt,
siehe Problemlösung
1 nach 5. Jeder Schaltstellung
des Vorsteuerventils ist eine bestimmte Polarität des Sollwertes zugeordnet,
zum Beispiel Minus für
Durchflußstellung.
Diese Polarität
wird einem Komparator zugeführt.
Der Ausgang des ODER-Glieds und des Komparators werden auf ein UND-Glied
geleitet. Wird nun Not-Aus geschaltet und das Vorsteuerventil befindet
sich in Schaltstellung 1 (Durchflußstellung), so schaltet das
UND-Glied den Magneten 25 des Absperrventils ab. Es wird
die Stellung 0 am Hauptsteuerschieber 38 erreicht, d.h.
die Sperrstellung. Diese Stellung bewirkt, daß die Steuerölzufuhr
zum Druckraum 39 abgesperrt wird. Der Hauptsteuerschieber 38 kann
keine unerwünschte
Auslenkung machen, obwohl das Vorsteuerventil die Stellung 2 überfährt. 5 zeigt das vereinfachte
Blockschaltbild hierfür. Bei
Netzausfall kann das Vorsteuerventil kurzzeitig zum Beispiel aus
einem Kondensator versorgt werden (Verzögerung), so daß das Absperrventil 11 schließt, bevor
das Vorsteuerventil 10 die Stellung 2 überfährt.
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Bei
der Problemlösung
2 nach 6 besteht der
Unterschied gegenüber
dem vorherigen Vorschlag 1 darin, daß nun die Schieberstellung
des Hauptsteuerventils überwacht
wird. Die Verknüpfung geschieht
in der Art, daß die
zugeordneten Polaritäten
des Sollwertes (Hauptstufe) und des Istwertes (Hauptstufe) die gleiche
Polarität
haben. Ist dies nicht der Fall, wird der entsprechende Magnet am
Absperrventil 11 geschaltet.
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Eine
Problemlösung 3 ist
bereits beschrieben, und zwar im Ausführungsbeispiel nach 2. Diese wird angewendet
bei Schutzeinrichtungen, bei denen auch trotz geöffnetem Schutzgitter zum Beispiel
ein Einrichtbetrieb möglich
ist. Die Verknüpfung geschieht
in der Art, daß die
zugeordnete Polärität des Sollwertes
(Hauptstufe) mit dem entsprechenden richtigen Signal des induktiven
Stellungsschalters verglichen wird. Ist dies nicht der Fall, wird
der entsprechende Elektromagnet des Absperrventils 11 geschaltet.