DE4446538A1 - Hydraulische Spanneinrichtung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Spanneinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Hierzu ist ganz allgemein zu sagen, daß Maschinen und Einrichtungen mit hydraulischen Spanneinrichtungen eine von der Berufsgenossenschaft zugelassene Überwachung benötigen. Eine der Forderungen ist, daß beim Ausfall der elektrischen Spannung der hydraulische Mindest-Spanndruck erhalten wird. Dabei wird hauptsächlich der Druck im Spannzylinder überwacht. Es ist bekannt, bei der überwiegenden Zahl der heutigen Werkzeugmaschinen eine programmierbare, elektronische Steuerung anzuwenden, über die alle Parameter sehr schnell eingegeben werden können. Mit Ausnahme des Spanndrucks, der bisher immer noch manuell eingestellt wird, sind alle anderen Parameter programmierbar.

Es ist beispielsweise bekannt, für den eingangs genannten Zweck ein vorgesteuertes Druckregelventil zu verwenden. Dieses ist als Schieberventil ausgebildet und die Druckeinstellung erfolgt manuell. Das Prinzip der Überwachung besteht darin: der konstante Steueröl-Zulauf zum Druckbegrenzungsvorsteuerventil wird von einem Stromregelventil bestimmt. Der Steueröl-Rücklauf vom Druckbegrenzungsventil wird auf einen federbelasteten Schaltkolben geführt. Vor dem Schaltkolben ist eine Blende eingebaut, die einen Staudruck verursacht. Dieser wirkt auf den Schaltkolben, an dem ein Stößel mit Ferritkern fest angebracht ist. Kolben samt Stößel bewirken bei einer bestimmten Bewegung ein Schaltsignal im Stellungsschalter. Die Logik ist derart ausgebildet, daß dann, wenn ein Steueröl-Rücklauf vorhanden ist, auch ein entsprechender Druck im Arbeitsanschluß vorhanden ist. Eine derartige bekannte Einrichtung arbeitet jedoch noch nicht voll zufriedenstellend, da die Zuverlässigkeit nicht in allen Betriebszuständen gegeben ist.

Vorteile der Erfindung

Die hydraulische Spanneinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber einige Vorteile, daß nämlich elektrisch einstellbare Spanndrücke stufenlos über den gesamten Druckbereich möglich sind, ebenso ein Einsatz in programmierbaren Steuerungen, unterschiedliche Drücke können während eines Bearbeitungszyklusses eingestellt werden, was zum Beispiel beim Schruppen oder Schlichten eines Werkstücks wichtig ist. Bei Not-Aus-Funktionen bleibt die jeweilige Druckeinstellung erhalten durch eine Verriegelungseinheit. Es ist nur eine Druckvorgabe erforderlich, während beispielsweise bei konventionellen Schaltungen das Druckregelventil und die Drucküberwachung einzeln eingestellt werden müssen.

Bei einer Ausführung mit Kraftsensor kann eine Hubkontrolle mit Stellungsanzeige entfallen, weil der Kraftsensor für Zugkraft zum Beispiel Minusspannung und für Druckkraft Plusspannung abgibt. Als zusätzliche Sicherung kann der Spannungsausgang des Kraftsensors mit einer Hubkontrolle verglichen werden. Ein Wechselventil kann entfallen, weil der Kraftsensor für Druck auf der einen Arbeitszylinderseite zum Beispiel eine Plusspannung abgibt, auf der anderen Arbeitszylinderseite eine Minusspannung. Außerdem werden Durchmessertoleranzen des Werkstücks eliminiert, weil eine Kraftmessung und nicht eine Wegmessung gemacht wird. Vor allem wird auch eine sehr sichere Spanneinrichtung geschaffen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der hydraulischen Spanneinrichtung mit Kraftsensor in teilweise schematischer Darstellung, in Fig. 2 ein ähnliches Ausführungsbeispiel, jedoch hier mit einem Druckschaltventil anstelle des Kraftsensors, in Fig. 2a eine vergrößerte Darstellung des Druckschaltventils, in Fig. 3 ein Stromregelventil und in Fig. 4 eine Verriegelungseinheit, in Fig. 5 eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1, in Fig. 6 und 7 Einzelheiten desselben.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist mit 10 eine Pumpe bezeichnet, die Druckmittel aus einem Behälter ansaugt und in eine Förderleitung 12 verdrängt. An die Förderleitung 12 ist auch ein elektrisch­ hydraulischer Schalter 13 für die Verstelleinrichtung 14 der Pumpe angeschlossen, worauf jedoch nicht weiter eingegangen ist, da nicht erfindungswesentlich. Die Förderleitung 12 mündet an einem Anschluß 16 eines proportional vorgesteuerten Druckregelventils 15, das einen Steuerschieber 17 aufweist. Der Steuerschieber steuert Verbindung zu einem Auslaß 19, von dem eine Leitung 20 zu einem 4/3-Wegeventil 21 führt, und einem Auslaß 23, an den eine Leitung 24 angeschlossen ist, von der einerseits ein Leitungszweig 25 ebenfalls zum Steuerventil 21 führt, andererseits zu einem Zweig 26, welcher mit dem Behälter 11 verbunden ist. Auf konstruktive Einzelheiten des Steuerschiebers ist nicht weiter eingegangen, da derartige Druckregelventile bekannt sind. Daraus ist zu erkennen, daß es sich hier - also bei den Leitungen 24 bis 26 - um den Rücklauf handelt.

Vom Wegeventil führt die Leitung 20 zum linken Druckraum 28 eines doppeltwirkenden Zylinders 29 mit Stellkolben 30, während in den rechten Druckraum 31 die Leitung 25 mündet. Das Wegeventil 21 weist die Schaltstellungen I, II und III auf. Es wird vorzugsweise elektrisch betätigt.

An die Kolbenstange 33 des Stellkolbens 30 ist in einem gabelförmigen Teil ein als Lagerbolzen ausgebildeter Kraftbolzen 35 angeordnet. Er besteht aus einem solchen Werkstoff, daß er die Schubspannung an der Kolbenstange in ein elektrisches Signal umwandelt, d. h. es handelt sich um eine magneto-elastische Scherkraftmessung. Ein solcher Kraftsensor ist bekannt aus der EP 90 70 442 B1.

Am mittleren Teil des Kraftsensors 35 ist eine Schubstange 36A angelenkt, die Teil einer zylindrischen Hülse 36 ist, welche durch eine Paßfeder 36B in einem Gehäuse 37 geführt ist, welches sich an den Zylinder 29 anschließt. In der Hülse 36 ist eine Scheibe 36C dicht gleitend angeordnet, die mit einer Schubstange 36D versehen ist, die gleichachsig zur Schubstange 36A verläuft, jedoch in entgegengesetzter Richtung liegt und die mit einem Motor 38 verbunden ist, der die geradlinige Bewegung der zuvor beschriebenen Teile in eine Drehbewegung umwandelt. Die Teile 36 und 36A machen keine Drehbewegung. Zur Abstützung axialer Kräfte sind beidseitig der Scheibe 36C nicht weiter bezeichnete Drucklager angeordnet. Die Ausgangswelle 38A des Motors 38 ist mit einer Mutter 41 verbunden, in welche das Außengewinde der Pinole 42 einer Spannzange 43 eingreift. Durch die Spannzange wird ein Werkstück 44 festgeklemmt, worauf im Abschnitt "Wirkungsweise" näher eingegangen ist.

Vom Kraftsensor 35 führt eine elektrische Leitung 47 zu einem Regler 48; dieser erhält also den Signal-Istwert vom Kraftsensor, welcher proportional ist zum Druck im gerade beaufschlagten Druckraum des Zylinders 29. Der Regler 48 erhält seinen Sollwert aus einer Maschinensteuerung 49 und signalisiert einem Elektromagneten 50 eines Proportionalmagneten 51 über eine elektrische Leitung 52 ein entsprechendes Stellungssignal. Daraus ist zu erkennen, daß aus Ist- und Sollwert im Regler ein entsprechendes Signal für den Elektromagneten 50 verarbeitet wird, dessen Anker 53 als Schaltstange 54 dient und auf ein Proportional-Vorsteuerventil 56 einwirkt. Dieses weist einen Ventilkörper 57 auf, der durch eine sich an der Schaltstange 54 abstützende Druckfeder 58 auf einen Ventilsitz 59 gedrückt wird.

Weiterhin ist eine Verriegelungseinrichtung 62 vorgesehen, wie sie in Fig. 4 näher dargestellt und beschrieben ist und die zum Arretieren der Schaltstange 54 dient. Sie weist einen Elektromagneten 63 auf mit Stößel 64, der auf einen Bolzen 65 einwirkt. Dieser hat eine durchgehende Querbohrung 66, durch welche die Schaltstange 54 hindurch geführt ist. In dieser Figur sieht man übrigens auch besonders deutlich den Elektromagneten 50 mit Spule 51 und Anker 53. Auf den Bolzen 65 wirkt eine Druckfeder 67 ein, die ihn nach oben entgegen dem Stößel 64 drückt. Wenn der Elektromagnet 63 erregt ist, bewegt sich der Stößel 64 nach unten und entfernt den Bolzen 65 von der Schaltstange 54, so daß diese entriegelt wird.

Das Druckregelventil 15 weist ein Gehäuse 70 auf mit einer Längsbohrung 71, in welcher der Steuerschieber 17 geführt ist. Auf ihn wirkt von der einen Seite her eine in einer Kammer 71A angeordnete Druckfeder 72 ein plus einem Flüssigkeitsdruck, der durch eine den Steuerschieber längs durchdringende Bohrung 17A von einer an die Bohrung 19 angeschlossenen Kammer 72B übertragen wird, und zwar entgegen dem Flüssigkeitsdruck auf seine andere Seite (Druckkammer 68). Durch entsprechende Stellung des Steuerschiebers 17 erzeugt das Druckregelventil einen durch den Regler 48 bzw. das Vorsteuerventil 56 vorgegebenen Druck in dem entsprechenden Druckraum 28 oder 31 des Zylinders 29, je nach Stellung des Wegeventils 21. Darauf ist aber weiter unten noch näher eingegangen. Zur Steuerung des Druckregelventils 15 dient außerdem noch ein Stromregelventil 73, wie es näher dargestellt ist in Fig. 3. Es weist einen Regelschieber 74 auf, mit einer Meßblende 75 und einer Reglerfeder 76. Der Einlaß ist bezeichnet mit 77, der Auslaß mit 78. Der Regelschieber 74 weist im Anschluß an die Meßblende 75 eine durchgehende Längsbohrung 79 auf, welche von einer Querbohrung 80 durchdrungen ist. Ebenfalls ist eine den Regelschieber aufnehmende Hülse 81 von einer Querbohrung 82 durchdrungen. Daraus ist zu erkennen, daß es sich um die Regelblende eines 2-Wege-Stromregelventil handelt. Seine Wirkungsweise ist grundsätzlich bekannt, z. B. aus dem DGM 87 16 061, so daß hier nur kurz darauf eingegangen ist. Der vom Einlaß 77 über die Meßblende 75 und über die Regelblende 80, 82 zum Auslaß 78 fließende Druckmittelstrom wird unabhängig von einem variablen Zulaufdruck bzw. einer variablen Lastdruckänderung konstant gehalten. Dabei wird bei zum Beispiel steigendem Zulaufdruck der Regelschieber entgegen der Kraft der Regelfeder 76 nach rechts bewegt (bei Fig. 1 nach oben), wodurch der variable Drosselquerschnitt der Regelblende 80, 82 stärker angedrosselt wird, um auf diese Weise das Druckgefälle über die Meßblende 75 konstant zu halten und damit auch den Durchflußstrom zum Auslaß 78. Der Einlaß 77 steht mit einer Bohrung 84 im Gehäuse 70 in Verbindung, diese wiederum mit dem Einlaß 16 am Gehäuse 70. In diesem ist auch ein Rücklaufkanal 85 ausgebildet, an den die Leitung 24 angeschlossen ist. Vom Rücklaufkanal 85 führt ein Stichkanal 86 in das Gehäuse 88 des Vorsteuerventils 56. Er mündet dort hinter dem Ventilsitz 59. Vor dem Ventilsitz mündet ein Kanal 89, der mit dem Auslaß 78 des Stromregelventils in Verbindung steht.

Das von der Pumpe 10 geförderte Druckmittel dringt über die Leitung 12 in die Bohrung 16 am Gehäuse 70 des Druckregelventils 15 ein und fließt über den Kanal 84 zum Stromregelventil 73. Von dort gelangt es über den Kanal 89 zum Vorsteuerventil 56. Dessen Druckfeder 58 hat eine durch den Proportionalmagneten 50 und die Schaltstange 54 vorgegebene Vorspannung bzw. einen vorgegebenen Ansprechdruck. Wenn dieser erreicht ist, öffnet der Ventilkörper 57, so daß Druckmittel aus dem Kanal 89 in den Kanal 86 abströmen kann und in den Rücklaufkanal 85 gelangt und von hier zum Behälter.

Der am Vorsteuerventil 56 herrschende Druck wird über den Kanal 69 auch in die Kammer 68 übertragen. Ist das Vorsteuerventil 56 noch geschlossen und überwiegt der Druck in der Kammer 68 die Schließkraft der Feder 72, so wird der Steuerschieber 17 nach rechts auf Anschlag verschoben. Nun kann Druckmittel vom Zulauf 19 über die Kammer 72B in die Längsbohrung 17A im Steuerschieber in den Druckraum 71A fließen. Das Druckregelventil regelt nun im Zusammenwirken mit dem Vorsteuerventil 56 den gewünschten Solldruck. Das von der Pumpe 10 geförderte Druckmittel gelangt nun vom Einlaß 16 zum Auslaß 19 und über die dort angeschlossene Leitung 20 zum Wegeventil 21.

Befindet sich das Wegeventil beispielsweise in der Schaltstellung I, so gelangt von der Pumpe gefördertes Druckmittel über die Leitung 25 in den rechten Druckraum 31 des Zylinders 29 und verschiebt die Kolbenstange 33 nach links zum Spannen des Spannwerkzeugs. Aus dem Druckraum 28 strömt Druckmittel über die Leitung 20 und das Wegeventil 21 sowie die Leitung 26 zum Behälter 11 ab. Der Motor 38 erteilt der Pinole 42 eine Drehbewegung. Die Mutter 41 ist zur Aufnahme von Spannzangen verschiedenen Durchmessers geeignet. Die Drucklager in der Hülse 38 verringern den Reibungswiderstand, wenn eine der Stirnseiten an derselben anliegt. Es dreht sich also die Pinole 38, während der Schubstange 36A nur eine Axialbewegung bzw. Axialbelastung erteilt wird.

Durch die Axialkräfte an der Kolbenstange 33 bzw. Schubstange 36A wirkt auf den Kraftsensor 35 eine entsprechende Querkraft ein. Aufgrund seiner Konstruktion bzw. seines Werkstoffs wird nun eine magneto-elastische Scherkraftmessung vorgenommen und setzt die Schubspannung im belasteten Material in ein elektrisches Signal um. Der erforderliche Elektronikverstärker ist im Kraftsensor integriert. Das Istwert-Signal, welches proportional ist zum Druck im gerade beaufschlagten Druckraum 28 bzw. 31 des Zylinders 29 wird über die Leitung 47 als Istwert dem Regler 48 signalisiert, der ihn mit dem Sollwert aus der Maschinensteuerung 49 vergleicht. Über die elektrische Leitung 52 wird dem Elektromagneten 50 ein entsprechendes Stellsignal vorgegeben, welches über Spule 51 und Anker 53 der Schubstange 54 eine entsprechende Bewegung erteilt, vorausgesetzt, die Arretiereinrichtung 62 ist nicht in Betrieb. Nun wird die Feder 58 für das Vorsteuerventil 56 entsprechend vorgespannt und öffnet bzw. schließt über den Ventilkörper 57 den Ventilsitz 59. Darauf wird der Steuerschieber 17 des Druckregelventils so eingestellt, daß am Auslaß 19 der gewünschte Druck für die Betätigung der Spanneinrichtung hergestellt wird bzw. Soll- und Istwert übereinstimmen. Das Stromregelventil 73 sorgt für einen konstanten Steuerstrom am Vorsteuerventil 56.

Bei Stromausfall wird durch die Verriegelungseinheit die Schaltstange 54 im in ihrer momentanen Lage arretieret, so daß die jeweils von der Regeleinrichtung eingestellte Strömungsrichtung bzw. Durchflußmenge im Sicherheitsfall beibehalten werden kann. Die Druckfeder 67 drückt dabei den Bolzen 65 gegen die Schaltstange. Durch eine elektrische-elektronische Schaltung kann eine Verzögerung derart vorgegeben werden, daß der Magnet 63 stromlos ist, bevor der Magnet 50 aber weiterhin noch mit dem eingestellten Strom beaufschlagt wird. Dadurch kann die Druckfeder 67 über den Bolzen 65 die Schaltstange 54 festsetzen.

Befindet sich das Wegeventil 21 in der Schaltstellung III, so wird die Druckkammer 28 beaufschlagt, die Druckkammer 31 entlastet, worauf über den nun umgekehrten Vorgang die Pinole 42 nach rechts verstellt wird und die Spannzange 43 öffnet. Das Werkstück 44 kann nun entnommen werden. Es sei noch erwähnt, daß das Druckregelventil 15 in stromlosem Zustand den Anschluß 19 drucklos zum Anschluß 23 und damit zum Behälter 11 entlastet.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist teilweise anders aufgebaut, d. h. hier ist der Kraftsensor 35 durch ein anderes Gerät ersetzt, nämlich durch ein Druckschaltventil 95. Im übrigen sind gleiche Teile wie im vorigen Ausführungsbeispiel weitgehend mit den selben Ziffern bezeichnet.

Das Druckschaltventil 95 hat ein Gehäuse 96, in dem eine Stufenbohrung 97 ausgebildet ist, in welcher ein Stufenkolben 98 dicht gleitend geführt ist. Am Kolbenteil 99 mit kleinem Durchmesser liegt eine Druckkammer 100, in welche ein Kanal 101 mündet, an den eine Leitung 102 angeschlossen ist, die von einer Bohrungsmündung 103 ausgeht, welche am Gehäuse 88 des Vorsteuerventils ausgebildet ist. Die Druckkammer 100 ist durch einen Gehäusedeckel 105 verschlossen.

Die Mündung 103 liegt an einer Bohrung 104, welche in den Kanal 89 mündet - siehe auch Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Am Kolbenteil 106 mit großem Durchmesser mündet eine Bohrung 107, von der eine Leitung 108 ausgeht, welche in eine Rückleitung 109 mündet. Der obere Teil des Stufenkolbens 98 liegt an einer Druckkammer 111, in welche eine Bohrung 112 mündet, an die eine Leitung 113 angeschlossen ist. Diese mündet an einem Wechselventil 114, an dessen einem Ventilsitz eine Leitung 115 angeschlossen ist, an dem anderen Ventilsitz eine Leitung 116. Beide Leitungen führen zu einem Verteilerstück 118 an einem Spannwerkzeug 119, ähnlich wie dasjenige beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Vom Verteilerstück 118 führt ein Strang der Leitung 115 zu einem Druckraum 121 eines doppelt wirkenden Spannzylinders 122, während im Druckraum 123 desselben ein Strang einer Leitung 124 mündet, die zum Wegeventil 21 führt. Von diesem geht eine zweite Leitung 125 zur Leitung 115 aus. Außerdem ist an das Verteilerstück 118 eine Leckagerückleitung 126 angeschlossen. Die Kolbenstange 128 des Arbeitszylinders 122 wirkt auf eine Spannzange 129 ein.

Eine in der Druckkammer 111 angeordnete Druckfeder 130 stützt sich am Kopfteil 132 einer Schaltstange 133 ab und weist eine gewisse Verspannung auf. Am Kopfteil 132 ist der Stufenkolben mit Axialspiel eingehängt. Die Schaltstange 133 weist an ihrem dem Stufenkolben abgewandten Ende einen Kern 135 auf, der mit Spulen 136 eines Weggebers 137 in Wirkverbindung steht und die in einem Druckrohr 137A gleitet. Die Fläche des kleinen Stufenkolbens 99 ist mit A1 bezeichnet, diejenige des Stufenkolbens 106 mit A2. Die Wegänderung des Weggebers 137 wird über den Kern 135 und die Spulen 136 erfaßt und als Signal an ein elektrisches Schaltelement 140 weitergeleitet, das sich am Oberteil des Druckschaltventils befindet. Auch darauf ist weiter unten nochmals eingegangen.

Die Leitung vom Wegeventil 21 zum Auslaß 19 am Druckregelventil 15 ist wiederum mit 20 bezeichnet.

Das Druckschaltventil 95 hat die Aufgabe, den Druck im Spannzylinder 122 mit dem vorgegebenen Druck vom Vorsteuerventil 56 zu vergleichen und bei Druckgleichheit über den Weggeber 137 mit Kern 135 und Spulen 136 an das Schaltelement zu leiten, d. h. die Teile sind hydraulisch druckausgeglichen, d. h. Druck in Druckkammer 11 gleich Druck in Druckrohr 137A. Druckgleichheit bedeutet, daß der Stufenkolben wegen der Flächendifferenz schon vorher durchgeschaltet hat. Der größere Durchmesser A2 ist der Spannzylinder-Seite 121 (P2) zugeordnet, der Stufenkolben mit dem kleineren Durchmesser 99 bzw. A1 ist mit dem Vorsteuerventil 56 verbunden und an der Mündungsstelle 101 befindet sich auch die Bezeichnung P1. Das Druckschaltventil hat drei Stellungen, nämlich eine Stellung 1 wie gezeichnet, wobei druckloser Zustand herrscht. Das Druck-Schaltventil hat nicht geschaltet, die Feder 130 drückt die Schaltstange 133 mit dem Kopfteil 132 gegen Anschlag an den Bund 110. Logik: Druck in P2 ist nicht erreicht.

Stellung 2: der Stufenkolben befindet sich am oberen Anschlag, da Druck nur in P1 bzw. Bohrung 101 (Druckraum 100) herrscht, das Druck-Schaltventil hat ebenfalls nicht geschaltet. Logik: Druck in P2 ist nicht erreicht.

Stellung 3: es herrscht Druck bei P1 und P2, A₂P₂ sind größer als A₁P₁. Der Stufenkolben 98 befindet sich am unteren Anschlag (Deckel 105). Er hat die Schaltstange 133 mit dem Kopfteil 132 nach unten verschoben. Diese Wegänderung wird über den Kern 135 und die Spulen 136 erfaßt und als Signal an das Schaltelement 140 weitergeleitet. Das Schaltelement 140 signalisiert über elektrische Leitungen 140A an die Maschinensteuerung Druckgleichheit zwischen dem Druck im Spannzylinder 122 und dem vorgegebenen Druck vom Vorsteuerventil 56 bzw., daß der erforderliche Spanndruck für die Maschinenbetätigung erreicht ist. Der Druck in P₂ ist erreicht. Das Schaltelement 140 kann ein zweikanaliger Stellungsschalter, ein zweikanaliger Wegeaufnehmer oder ein elektromechanischer Schalter mit zwangsgeführten Kontakten sein. Sein Schalten bedeutet Signalfreigabe für die Maschinenbetätigung.

Befindet sich das Wegeventil 21 in Schaltstellung III - die Vorgänge am Proprtional-Vorsteuerventil 56 bzw. Druckregelventil 15 sind dieselben wie zuvor - so fließt Druckmittel in die Leitung 124 und wird über die Leitung 116 dem Wechselventil zugeführt und von dort dem Einlaß 112 und über das Verteilerstück 118 in den Druckraum 123 am Spannzylinder 122. Die Spannzange klemmt nun das Werkstück fest. Der Druck im Druckraum 121 baut sich über die Leitung 115 ab. Aus dem Druckraum 121 fließt Druckmittel in das Verteilerstück 118 und über die Leitung 125 sowie die Rücklaufleitung 109 zum Behälter.

Zum Öffnen des Spannwerkzeugs 119 wird das Schaltventil 21 in seine Schaltstellung I geschaltet. Nun fließt Druckmittel über die Leitung 20 und das Wegeventil 21 in die Leitung 115. Der Druck in der Leitung 115 wird auch zum Wechselventil 114 geführt und von dessen Ausgang zum Einlaß 112. Vom Verteilerstück 118 gelangt Druckmittel in den Druckraum 121 am Spannzylinder 122. Der Druckraum 123 ist über die Leitung 124 mit dem Behälter 11 verbunden.

Die Flächendifferenz A1-A2 am Stufenkolben 98 ist so gewählt, daß der Druck bei P2 schon mit niedrigerem Druck als in P1 sicher durchschaltet. Die Druckdifferenz entspricht der Kraft der Feder 130 sowie der Schieberreibung und einer kleinen Kraftreserve. Ein weiterer Vorteil des Stufenkolbens ist der, daß geringe Druckschwankungen in P1 nicht gleich zum Schalten des Schaltelementes führen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist anstelle des Druckschaltventils 95 ein elektro-hydraulischer Differenzdruckaufnehmer 143 vorgesehen, an dessen einen Eingang 144 wieder die Leitung 102 angeschlossen ist, an den Eingang 145 die vom Wechselventil 114 kommende Leitung 113. Eine elektrische Leitungen 146, welche an den Differenzdruckaufnehmer angeschlossen sind, dient der Signalübertragung zur Maschinensteuerung bzw. Sicherheitslogik. In Fig. 5 ist der Differenzdruckaufnehmer 143 der Einfachheit halber perspektivisch dargestellt, die Fig. 6 zeigt ein Schnittbild desselben. Das Gerät mißt die Differenz zwischen den beiden Drücken P1 und P2, welche jeweils auf eine Membran 148 bzw. 149 einwirken. Zwischen den beiden Membranen befindet sich eine Flüssigkeit in einem Kanalsystem 150, welche auf eine Meßzelle 151 einwirkt. Die Durchbiegung der beiden Membranen entspricht dem Differenzdruck. Der Differenzdruckaufnehmer ist nur kurz beschrieben, da handelsüblich.

Anstelle des Differenzdruckaufnehmers kann die Druckmessung von P1 und P2 auch mit einzelnen Druckumformern 154, 155 vorgenommen werden, welche an eine Signalverarbeitung 156 angeschlossen sind mit einem Signalausgang 157, beispielsweise wiederum zu einem Schaltelement für die Maschinensteuerung.

Claims (16)

1. Hydraulische Spanneinrichtung für ein Werkstück, die mit einem insbesondere doppeltwirkenden Arbeitszylinder (29, 122) betätigt wird, und mit hydraulischen und elektrischen Steuermitteln für dessen Vorschubsteuerung und zur Erzeugung eines bestimmten Steuerdrucks im Arbeitszylinder (29), sowie mit Mitteln, die beim Ausfall der elektrischen Spannung einen hydraulischen Mindestspanndruck im Arbeitszylinder aufrecht erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß als hydraulisches Steuermittel ein Druckregelventil (15) mit zugeordnetem Vorsteuerventil (56) dient und der Spanndruck im Arbeitszylinder von einem Kraftsensor (35) gemessen und als Istwert einem elektronischen Regler (48) signalisiert wird, der den Proportionalmagneten (50, 51) des Vorsteuerventils (56) steuert, und daß dem Regler (48) von einer Maschinensteuerung (49) der Drucksollwert eingegeben wird.

2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (35) ein als Lagerbolzen ausgebildeter Kraftsensor ist und aufgrund seines Werkstoffs eine magneto­ elastische Scherkraftmessung erzeugt, die die Schubspannung im belasteten Werkstoff in ein elektrisches Signal umsetzt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (35) als Verbindungselement von der Kolbenstange (33) des Arbeitszylinders (29) und über ein weiteres Zwischenglied (36) zu einem Motor (38) dient, der der Pinole (42) eine Drehbewegung erteilt.

4. Hydraulische Spanneinrichtung für ein Werkstück, die mit einem insbesondere doppeltwirkenden Arbeitszylinder betätigt wird und mit hydraulischen und elektrischen Steuermitteln für dessen Vorschubsteuerung und zur Erzeugung eines bestimmten Steuerdrucks im Arbeitszylinder, sowie mit Mitteln, die beim Ausfall der elektrischen Spannung einen hydraulischen Mindestspanndruck aufrechterhalten, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanndruck im Arbeitszylinder (122) mit Hilfe eines Druckschaltventils (95) gemessen wird und daß bei Erreichen des vom Druckregelventil (15) vorgegebenen Drucks über ein im Druckschaltventil (95) angeordnetes Fühlerelement (98) mit angeschlossenem Weggeber (135-137) ein Schaltelement (140) für die Maschinensteuerung betätigt wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlerelement (98) ein Stufenkolben ist, der einerseits an seiner kleinen Stufe (99) durch den vom Vorsteuerventil (56) kommenden Druck beaufschlagt ist, andererseits vom Druck im Druckraum (121, 123) des Arbeitszylinders (122) und einer Feder (111).

6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die flächengrößere Seite (A2) des Stufenkolbens (98) des Druckschaltventils (95) über ein Wechselrückschlagventil (114) von dem jeweils höheren Druck in einer der Druckkammern (121) oder (123) des Spannzylinders (122) beaufschlagt ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelventil (15) bzw. dessen Steuerschieber (17) durch einen vom Vorsteuerventil (56) vorgegebenen Druck und der Kraft einer Feder beeinflußt ist, dessen Ansprechdruck durch einen Proportionalmagneten (50, 51) über eine Schaltstange (54) festgelegt ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung (62) vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, daß sie bei Stromausfall eine Feder 67 über einen Bolzen (65) die Schaltstangen (54) des Vorsteuerventils (56) arretiert, wodurch der gerade eingestellte Spanndruck im Arbeitszylinder aufrechterhalten wird.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung von der Druckmittelquelle (10) über das Druckregelventil (15) zum Vorsteuerventil (56) ein Stromregelventil (73) angeordnet ist, das vom Druck der Pumpe (10) entgegen der Kraft einer Regelfeder (76) schaltbar ist und für einen konstanten Steuerstrom am Vorsteuerventil (56) sorgt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Druckregelventil und die Spanneinrichtung ein 4/3-Wegeventil (21) geschaltet ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (140) ein zweikanaliger Stellungsschalter ist, ein zweikanaliger Wegaufnehmer oder ein elektromagnetischer Schalter und daß die Schaltstangen (133) mit einem Wegaufnehmer (137) versehen ist.

12. Hydraulische Spanneinrichtung für ein Werkstück, die mit einem insbesondere doppeltwirkenden Arbeitszylinder (29, 122) betätigt wird, und mit hydraulischen und elektrischen Steuermitteln für dessen Vorschubsteuerung und zur Erzeugung eines bestimmten Steuerdrucks im Arbeitszylinder (29), sowie mit Mitteln, die beim Ausfall der elektrischen Spannung einen hydraulischer Mindestspanndruck im Arbeitszylinder aufrecht erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Druckschaltventils (95) ein elektrohydraulischer Differenzdruckaufnehmer (143) vorgesehen ist, mit zwei Eingängen (144, 145), dessen einer über das Wechselventil (114) an den Arbeitszylinder (122) angeschlossen ist, sein anderer über die Leitung (102) an das Vorsteuerventil (56) und daß an den Differenzdruckaufnehmer eine elektrische Leitung (146) zur Signalübertragung für die Maschinensteuerung angeschlossen ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzdruckaufnehmer (143) zwei Membrane (148, 149) aufweist, welche von den Drücken in der Leitung (113 bzw. 102) beaufschlagt sind und die direkt oder indirekt eine Meßzelle (151) für die Signalerzeugung beeinflussen.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzdruckaufnahmegerät aus zwei einzelnen Druckumformern (154 und 155) besteht, die mit einer Signalverarbeitung (156) verbunden sind, deren elektrischer Ausgang (157) ein Element für die Maschinensteuerung beeinflußt.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 4, 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinheit (62) derart ausgelegt ist, daß bei Stromausfall durch eine elektrisch­ elektronische Schaltung eine Verzögerung derart vorgegeben wird, daß der Elektromagnet (63) stromlos ist, der Elektromagnet (50) aber weiterhin mit dem eingestellten Strom beaufschlagt ist.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinstellung für den Spanndruck lediglich am Druckregelventil (15) bzw. dem ihm zugeordneten Druck-Vorsteuerventil (56) erfolgt.