EP0341530B1

EP0341530B1 - Steuervorrichtung für pneumatische Systeme, insbesondere Pneumatik-Zylinder an Arbeits- und Fertigungs-Maschinen oder -Anlagen

Info

Publication number: EP0341530B1
Application number: EP19890107856
Authority: EP
Inventors: Anton Ismair
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1988-05-10
Filing date: 1989-04-29
Publication date: 1992-10-21
Anticipated expiration: 2009-04-29
Also published as: EP0341530A1; DE58902486D1; DE3815939A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Für einen Betrieb der durch die Steuervorrichtung gesteuerten Systeme, der vielfältigen Sicherheits-Vorschriften und -maßnahmen entsprechen muß, ist eine komplexe Verschaltung der zahlreichen Leitungsverbindungen und Luft-Steuerventile erforderlich. Bekannt ist dabei die Verwendung von Norm-Verkettungsplatten und Grundplatten, die gegenseitig leitungsverbunden sind, und auf die diverse Ventile aufgesteckt werden können. Dieser Stand der Technik ist beispielsweise in dem Artikel "Geräteverknüpfung mit Modularventilen der Nenngröße 6 (CETOP 3)" in der Zeitschrift "und-oder-nor+steuerungstechnik", 3/1977, Seiten 47, 48, Mainz, DE beschrieben, dessen Autor D. Ulmer ist.
Bei Aufbau, Wartung und Reperatur derartiger Systeme bestehen jedoch hohe Fehlermöglichkeiten, die den Arbeitszeitaufwand erhöhen und die Arbeitssicherheit zumindest beim Probebetrieb gefährden können.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Fehlermöglichkeiten weitestgehend auszuschalten und eine einfache und betriebssicher installierbare sowie an vorhandenen Systemen einfach nachrüstbare Steuervorrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1; vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist eine Grundplatte sowie ein Steuergehäuse vorgesehen, die eine Funktionseinheit bilden. Indem diese Funktionseinheit in übliche Leitungsverbindungen zwischengeschaltet werden kann, ist eine sehr einfache Installation der Steuervorrichtung möglich. Diese Funktionseinheit zeichnet sich dabei durch einen besonders sicheren Aufbau aus, da keine offenliegenden Leitungsverbindungen vorliegen und somit Alterungs- und Montage-Fehlermöglichkeiten ausgeschaltet werden. Dabei können durchaus Normteile aus Luft-Steueranlagen eingebunden werden.
Die Funktionseinheit ist mit Luft-Steuerventilen versehen, die die Steuerung des pneumatischen Systemes übernehmen. Die jeweiligen Arbeitsventile des pneumatischen Systemes sind auf Norm-Verkettungsplatten angebracht. Die Ausbildung der Ventile und deren gegenseitige Schaltverknüpfungen sowie Leitungsverbindungen mit einer Druckquelle, Entlüftungsöffnungen und Arbeits-Ventilen des pneumatischen Systemes geht aus den folgenden Ansprüchen 2 bis 4 hervor. Erreicht wird hierdurch ein besonders niedriger Bau- und Kosten-Aufwand bei voller Gewährleistung der erforderlichen arbeitssicheren Funktionen.
Die Merkmale der Ansprüche 5 bis 8 enthalten vorteilhafte ergänzende Merkmale zur Ausbildung gemäß Anspruch 2 bis 4 für zusätzliche arbeitssichere Funktions-Abläufe, nämlich das Versperren der Arbeits-Anschlußleitungen der Systeme mittels Stop-Ventilen bei Systemdruck-Abfall gemäß Anspruch 5, die Sicherung des Füllen-/Entlüften-Ventiles gegen Fehlbedienung je nach Ein-/oder Aus-Stellung des Ein-/Not-Aus-Ventiles gemäß Anspruch 6, die Ausbildung des Ein-/Not-Aus-Ventiles mit selbsttätiger Aus-Funktion gemäß Anspruch 7 und die Ausbildung des Füllen-/Entlüften-Ventiles als Impuls-Steuerventil für ein Betätigen mittels Vorsteuerventilen.
Die Merkmale der Ansprüche 9 und 10 bilden den im Gegenstand des Anspruches 8 bezüglich der Ansteuerung der Impuls-Steuerventile vorteilhaft weiter. Die Merkmale der Ansprüche 11 bis 13 sehen elektrische Endlagen-Schalter für die Funktions-Überwachung des Anfahr- und des Füllen-/Entlüften-Ventiles sowie vorteilhafte Ausbildungen und Ergänzungen der zugehörigen Steuerstromkreise für eine elektrische/elektronische Gesamt-Steuerung und Überwachung des Systemes vor.
In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1, eine Steuervorrichtung für ein pneumatisches System, bestehend aus einer Funktionseinheit mit Luft-Steuerventilen und einem Steuergehäuse sowie einer Grundplatte, einer Norm-Anschluß-Platte und einer Normverkettungs-Platte für Normanschlüsse und Normventil-Anordnungen in Seitenansicht,
Fig. 2, die Steuervorrichtung nach Fig. 1 in Draufsicht,
Fig. 3, die Steuervorrichtung nach Fig. 1 und 2 in Stirnansicht,
Fig. 4, die Grundplatte der Steuervorrichtung nach den Fig. 1 bis 3 in Draufsicht mit deren Leitungsverbindungen und -anschlüssen,
Fig. 5, die Stirnansicht zu Fig. 4,
Fig. 6, die Steuervorrichtung nach Fig. 1 mit teilweise angebauten und teilweise über Leitungen angeschlossenen Arbeitsventilen auf Normverkettungsplatten in Draufsicht,
Fig. 7, die pneumatische Schaltanordnung der Funktionseinheit nach Fig. 1,
Fig. 8, die Schaltanordnung nach Fig. 7 erweitert durch die Leitungsverbindungen zu einer Druckquelle einerseits und zu Pneumatik-Zylindern mit zugeordneten Arbeits-Ventilen andererseits,
Fig. 9, eine durch abweichende Arbeits-Ventile abgewandelte Schaltanordnung nach Fig. 8,
Fig. 10, eine durch nochmals abweichende Arbeits-Ventile abgewandelte Schaltanordnung nach den Fig. 8 und 9,
Fig. 11, eine Seitenansicht der Funktionseinheit nach Fig. 1 mit Darstellung mehrerer zugeordneter Schaltungsanordnungen nach den Fig. 8 bis 10 und die
Fig. 12 - 14 eine elektrische/elektronische Schaltanordnung für die elektrische Bedienung und Absicherung der Steuervorrichtung und Schaltanordnungen nach den Fig. 1 - 11 sowie
Fig. 15 eine gegenüber Fig. 7 abgewandelte pneumatische Schaltanordnung der Funktionseinheit nach Fig. 1.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen drei Ansichten einer Steuervorrichtung für zumindest eine pneumatische Zylinder-Kolben-Einheit. Derartige pneumatische Zylinder-Kolben-Einheiten können beispielsweise an Arbeits- und Fertigungsmaschinen bzw. -anlagen sowie anderen Pneumatik-Systemen vorgesehen sein und sind in den später noch erläuterten Schaltungsanordnungen gemäß Figur 8, 9, 10 mit den Bezugsziffern 29 bis 35 bezeichnet.
Die Steuervorrichtung gemäß den Figuren 1 bis 3 ist aus einzelnen Bauelementen zusammengesetzt und besteht u.a. aus einer in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichneten Funktionseinheit, an die eine Norm-Leitungsanschlußplatte 24 sowie eine Norm-Verkettungsplatte 25 angeflanscht sind. Im einzelnen bildet die Funktionseinheit 10 eine vorgefertigte Baueinheit, die ein Steuergehäuse 11 und eine Grundplatte 12 umfaßt. Eingearbeitet sind in das Steuergehäuse 11 sowie in die Grundplatte 12 Leitungs-Verbindungen und -anschlüsse von und zu Luft-Steuerventilen sowie zur Norm-Leitungsanschlußplatte 24 und zur Norm-Verkettungsplatte 25. Während letzte mit ihren Verbindungsflanschen 26 an die Seitenflansch-Verbindungsflächen 22, 23 der Grundplatte 12 angeflanscht sind, sind auf das Steuergehäuse 11 ein Ein-/Not-Aus-Ventil YS und zwei Füllen-/Entlüften-Ventile YF/YE aufgebracht. Im Steuergehäuse 11, das darüber hinaus mit Anschlüssen für einen Endlagen-Schalter (Druck) SD sowie für einen Endlagen-Schalter (entlüftet) SE versehen ist, ist ein Anfahr-Ventil integriert, das in den später erläuterten Schaltungsanordnungen gemäß Figur 7, 15 mit PA bezeichnet ist.
Die Grundplatte 12 ist in den Figuren 4, 5 näher dargestellt. Vorgesehen sind zwei durchgehende Entlüftungsleitungen E, ein an der Seitenflansch-Verbindungsfläche 22 zur Norm-Leitungsanschlußplatte 24 hin mündender Druckquellen-Anschluß P sowie diesem gegenüberliegend eine an der Seitenflansch-Verbindungsfläche 23 zur Norm-Verkettungsplatte 25 hin mündende Druck-Leitung 1. Neben miteinander verbundenen Steuer-Anschlüssen S sind darüber hinaus auf der Flansch-Verbindungsfläche 21 zum Steuergehäuse 11 nicht mit Bezugsziffern versehene Übertrittsbohrungen vorgesehen.
Die Figuren 1, 2 zeigen darüber hinaus eine an der Grundplatte 12 angeflanschte Norm-Verkettungsplatte 25. Deren Verbindungsflansche 26 stimmen mit dem Flanschbild der Grundplatte 12 an deren Seitenflansch-Verbindungsfläche 23 überein. Auch der der Grundplatte 12 gegenüberliegende Verbindungsflansch 26 der Norm-Verkettungsplatte 25 ist mit einem derartigen Flanschbild versehen. Auf der Anschluß-Flanschfläche 27 der Norm-Verkettungsplatte 25 hingegen münden verschiedene Leitungen und zwar im einzelnen die Druck-Leitung 1, zwei Steuer-Leitungen 2, 4, sowie die beiden bereits beschriebenen Entlüftungs-Leitungen E.
Auf die Anschluß-Flanschfläche 27 der Norm-Verkettungsplatte 25 kann ein Arbeitsventil 28 aufgebracht werden (vgl. Figur 6, 11), daneben ist aber auch die Anbringung weiterer Bausteine möglich, wie später näher erläutert wird. Figur 6 zeigt darüber hinaus, daß an jeweils eine Norm-Verkettungsplatte 25 eine weitere Norm-Verkettungsplatte 25 angebunden werden kann. Dies ist im übrigen auch in besonders übersichtlicher Weise in Figur 11 dargestellt. Mit geeignet bestückten Norm-Verkettungsplatten 25 kann somit zusammen mit der Funktionseinheit 10 auf einfache und sichere Weise auch eine äußerst komplexe Steuervorrichtung für Pneumatik-Systeme aufgebaut werden.
Figur 7 zeigt die pneumatische Schaltungsanordnung der Funktionseinheit 10. Im oberen Teil erkennt man die Grundplatte 12 mit dem Druckquellen-Anschluß P sowie der Druckleitung 1, den Entlüftungsleitungen E, sowie dem Steuer-Anschluß S, während im unteren Teil das Steuergehäuse 11 mit den Ventilen YS, PA (im Gehäuse 11 integriert), YF/YE dargestellt ist. Gezeigt ist ferner der auf das Ventil YF/YE einwirkende Endlagen-Schalter (entlüftet) SE, sowie der auf das Anfahr-Ventil PA einwirkende Endlagen-Schalter (Druck) SD, die über die entsprechenden Anschlüsse gemäß Figur 1 einwirken. Ferner besitzt das Steuergehäuse 11 einen Manometer-Anschluß M, eine weitere Entlüftungs-Leitung E sowie einen weiteren Steuer-Anschluß S₂.
Wie ersichtlich, sind das Ein-/Not-Aus-Ventil YS als 7/2-Wege-Umschalt-ventil, das Anfahr-Ventil PA als einfaches Umschalt-Ventil mit je einem Drossel-Weg und einem Durchgangs-Weg und das Füllen-/Entlüften-Ventil YF/YE als 5/2-Wege-Impulsventil ausgebildet. Deren gegenseitige Verschaltung und deren Betätigung ist aus der Darstellung in Fig. 7 in Verbindung mit den dortigen Norm-Darstellungen der Steuer- und Schaltelemente ersichtlich und in der nachfolgenden Funktionsbeschreibung im einzelnen erläutert.
Das Ein-/Not-Aus-Ventil YS weist eine ständig wirksame Rückstellfeder 17 für die Aus-Ruhelage des Ventiles auf. Die Ein-Stellung kann aus Sicherheitsgründen ausschließlich mittels eines Elektromagnet-Stellers 14 und eines Hand-Hilfstasters 15 in Funktion gesetzt und gehalten werden. Bei Stromabfall bzw. Entlastung des Hand-Hilfstasters schaltet das Ventil YS somit stets selbsttätig auf Not-Aus.
Das Anfahr-Ventil PA weist einen üblichen nicht dargestellten Steuerzylinder mit Steuerkolben auf, die durch den Dreiecks-Pfeil 16 symbolisiert sind und vom Systemdruck in der Druckleitung 1 gegen die Wirkung einer Rückstellfeder 17 von der Drosselweg-Stellung in die Durchgangs-Weg-Stellung selbsttätig umschalten. Zusätzlich weist das Anfahr-Ventil PA einen als elektrischen Näherungsschalter ausgebildeten Endlagen-Schalter SD auf, der bei eingeschalteter Durchgangs-Weg-Stellung zugleich das Vorhandensein eines vorbestimmten Systemdruckes in der Druckleitung 1 anzeigt.
Das Füllen-/Entlüften-Impulsventil YF/YE ist zum Umschalten zwischen seinen beiden Füllen- und Entlüften-Stellungen mit je einem Vorsteuerventil 18 sowie jeweils zugeordneten Elektromagnet-Steller 14 und Hand-Hilfstaster 15 ausgestattet. Ein als elektrischer Näherungsschalter ausgebildeter Endlagen-Schalter SE wirkt mit dem Ventil YE/YF derart zusammen, daß er dessen Entlüften-Endlage durch Schließen eines Steuerstromkreises anzeigt.
Bei den Ausbildungen nach den Fig. 8 bis 10 sind jeweils zwei Schaltungsbeispiele von Zylinder-Kolben-Einheiten 29 und 31, 32 und 33 bzw. 34 und 35 mit abweichenden Ausbildungen zusammen mit der stets gleichbleibenden Funktionseinheit 10 und deren Anschlüssen dargestellt.
In Fig. 8 weisen beide Schaltungsbeispiele je ein Arbeitsventil 28 auf, die als 5/2-Wege-Impulsventile mit für beide Schaltstellungen je einem Vorsteuer-Ventil 47, sowie jeweils zugeordneten Elektronmagnet-Steller 14 und Hand-Hilfstaster 15 ausgebildet sind. In deren Steuerleitungen 2 und 4 zu den Zylinder-Kolben-Einheiten 29 und 31 sind je ein Stop-Ventil 36 bzw. ein Doppel-Stop-Ventil 37 zwischengeschaltet, die eine durch die Dreiecks-Pfeile 38 dargestellte Kolben-Betätigung in Abhängigkeit vom Druck in der Steuerleitung S aufweist. Je eine als Drossel-Rückschlagventil 39 bezeichnete Einheit aus einem Drossel-Weg und einem in Entflüftungsrichtung selbsttätig sperrenden Rückschlag-Ventil sind in den Steuerleitungen 2 und 4 zusätzlich angeordnet. Diese Einheiten 39 sind als Freischalt-Kombination alternativ unmittelbar an der Zylinder-Kolben-Einheit angebaut oder in Form einer gesonderten Baueinheit zwischen einer Norm-Verkettungsplatte 25 und einem Arbeitsventil 28 eingebaut.
In Fig. 9 sind wiederum als 5/2-Wege-Ventile ausgebildete Arbeitsventile 28 und 40 verwendet, von denen letzteres nur ein elektromagnetisch und von Hand betätigbares Vorsteuerventil 47 sowie eine Rückstellfeder 42 aufweist. In den Steuerleitungen 2 und 4 sind an den Zylinder-Kolben-Einheiten 32 und 33 je ein Drossel-Rückschlag-Ventil 39 eingebaut.
Die in Fig. 10 enthaltenen Arbeitsventile 41 sind als 5/3-Wege-Ventile mit durch Rückstellfedern 42 bestimmter Mittel-Sperrstellung für die Steuerleitungen 2 und 4 ausgebildet. Für beide Arbeitsstellungen dieser Ventile 41 sind je ein elektromagnetisch bzw. von Hand betätigbares Vor-Steuerventil 47 für deren Stell-Zylinder-Kolben-Einheiten vorgesehen. In jeweils einem zwischen einer Norm-Verkettungsplatte 25 und dem Arbeitsventil 41 zwischengebauten Baustein 43 bzw. 44 sind für die Steuerleitungen 2 und 4 Drossel-Rückschlag-Ventile 39 sowie bei der in Fig. 10 rechts dargestellten Ausbildung ein zusätzliches Lüftungsventil 45 angeordnet. Dieses Ventil 45 enthält in beiden Schaltstellungen je zwei parallele Durchgangswege. In seiner durch eine Rückstellfeder 46 bestimmten Ruhelage sind beide Durchgangswege über einen gemeinsamen gedrosselten Anschluß mit einem Ausgangs-Anschluß I verbunden, der in der Funktions einheit 10 alternativ mit dem Druckquellen-Anschluß P oder mit der Entlüftungs-Öffnung E verbunden ist. Die Betriebslage des Lüftungsventiles 45 wird durch einen Steuerkolben eines Steuerzylinders bestimmt, der durch den Dreiecks-Pfeils 38 dargestellt ist und abhängig von einem vorbestimmten Mindestdruck am Ausgangs-Anschluß gegen die Kraft der Rückstellfeder 46 wirkt.
In Fig. 11 ist eine Übersichtsdarstellung einer Funktionseinheit 10 mit Steuergehäuse 11 und Grundplatte 12 sowie an letzterer angeflanschten Norm-Verkettungsplatten 25 mit darauf befestigten Arbeitsventilen 28, 40, 41, ggf. mit zwischengebautem Doppel-Stop-Ventil 37 und Drossel-Rückschlagventil 39, teilweise mit Bausteinen 43 und 44, sowie ein Leitungs-Anschlußplan für und mit den entsprechend den Figuren 8 bis 10 angesteuerten Zylinder-Kolben-Einheiten 29 bis 35 dargestellt. Dadurch ist eine besonders vorteilhafte Zusammenfassung zahlreicher Steuerelemente an der Funktionseinheit 10 gegeben. Aufbau, Wartung und Reparatur an den Bauteilen und Leitungen sind besonders übersichtlich, fehlersicher und rationell möglich.
Die elektrische/elektronische Schaltanordnung nach den Fig. 12 bis 14 für die arbeitssichere Bedienung und Funktion der pneumatischen Steuervorrichtungen und Schaltanordnungen nach den Fig. 1 bis 11 enthält zusätzliche Maßnahmen für die Gewährleistung der Arbeitssicherheit der Gesamtanlage. Die Schaltungen in den Fig. 12 bis 14 schließen in ihrer Reihenfolge aneinander an.
Darin sind die für derartige Anlagen üblichen Sicherheits-Schalter und -Schaltvorrichtungen, wie Not-Aus-Taster 48, Not-Aus-Schutzgitter 49, Not-Aus-Rückstelltaster 50, Trittmatten-, Lichtvorhang- u. ä. -Schutzschaltvorrichtungen 51 sowie ein Einhand-Start-Taster 52 für den Vor-Ort-Bedarf zusammen mit den zugehörigen Relais-Spulen und Relais-Kontakten K₁, K₂, K₃, K₁₁, K₁₂ und K₁₃ sowie ein Bedienungs-Schalter 53 für den Normalbetrieb mit "0"-Aus-, "I"-Entlüften- und "II"-Füllen-Stellung, ein Einrichten-Doppelschalter 54 und je ein "Automatik"- und "Start"-Schalter 55 und 56 dargestellt. Diese Schalter und Relais' steuern den Elektromagnet-Steller 14 des Ein-/Not-Aus-Ventiles YS und den Elektromagnet-Steller 14 für die Vorsteuerventile 18 des Füllen-/Entlüften-Ventiles YF/YE. Deren Schaltverknüpfungen berücksichtigen alle denkbaren vorgesehenen und nicht vorgesehenen Bedienungsmöglichkeiten und Gefahrensituationen für einen arbeitssicheren Betrieb der gesamten Systeme.
Eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme stellen die Endlagenschalter SD und SE (Fig. 13) des Anfahrventiles PA bzw. des Füllen-/Entlüften-Ventiles YF/YE dar. In deren Betätigungslagen, die einerseits dem ollständigen Pneumatik-Druckaufbau in der Anlage und andererseits der Entlüften-Stellung des Füllen-/Entlüften-Ventiles YF/YE entsprechen, verbinden diese die spannungsführende Leitung L+ mit je einem Eingang E 0.1 und E 0.2 einer elektrischen Programm-Steuervorrichtung 57. Diese ist außerdem unmittelbar sowie über Relais-Kontakte K₁, K₂, K₃, K₄ und K₁₁ an das Stromnetz L+ und L- angeschlossen. Es weist Ausgänge A 0.0 bis A 0.3 auf für die Ansteuerung einer weiteren Relaisspule K₄ und je einer Anzeige-Diode HE und HD bzw. -Leuchte H₁ für die Entlüften-Stellung (entlüftet) des Füllen-/Entlüften-Ventiles YF/YE und die Durchgangsstellung (Druck aufgebaut) des Anfahr-Ventiles PA bzw. für den Entlüften-Befehl bei mangelnder Betriebsbereitschaft und zugleich in Füllen-Stellung befindlichem Füllen-/Entlüften-Ventil YF/YE, die durch die Endlagen-Schalter SD in betätigter und SE in nicht betätigter Stellung bestimmt ist. Die weiteren Ausgänge A 1.0 bis A 1.6 der Programm-Steuervorrichtung 57 sind mit den Elektro-Magnetstellern 14 verbunden. Diese steuern über die Vorsteuerventile 47 die Arbeitsventile 28, 40 und 41 entsprechend den in der Programm-Steuervorrichtung 57 für den Normal-Arbeitsbetrieb gespeicherten Arbeitsprogrammen der Gesamtanlage.

FUNKTIONSBESCHREIBUNG.

Im gezeichneten (Fig. 7) betriebsbereiten Normalzustand der Gesamt-Anlage steht das Füllen-/Entlüften-Ventil YF/YE in Füllen-Stellung (YF). Zugleich ist das Anfahr-Ventil PA auf seinen Durchgangs-Weg gesteuert, so daß die Druckluft über die Druckleitung 1 zu den Arbeitsventilen 28, 40 und 41 und den Zylinder-Kolben-Einheiten 29 bis 35 strömen kann. Durch Bedienen der hierzu vorgesehenen Schalter, Not-Aus-Taster 48 sowie "Automatik"- und "Start"-Schalter 55 und 56 wird das Ein-/Not-Aus-Ventil YS von "Not-Aus" auf "Ein" gestellt und dadurch der Druckquellen-Anschluß P mit dem Steuer-Anschluß S verbunden, wodurch die in Fig. 8 vorgesehenen Stopventile 36 und Doppel-Stopventile 37 angesteuert werden und die Verbindungen zwischen den jeweiligen Arbeits-Ventilen 28 und Zylinder-Kolben-Einheiten 29 und 31 freigeben. Die als 5/2-Wege-Ventile und als 5/3-Wege-Ventile ausgebildeten Arbeitsventile 40 in Fig. 9 bzw. 41 in Fig. 10 nehmen aufgrund der über die Druckleitung 1 anliegenden Druckluft gegen die Kraft der jeweiligen Rückstellfeder 42 ihre durch die vor-Steuerventile 47 bestimmte Arbeitsstellung ein. Während des Betriebes der von den Zylinder-Kolben-Einheiten 29 bis 35 betätigten Maschinen bleibt der vorbeschriebene Zustand der Steuervorrichtungen beibehalten und zum Steuern dieser Arbeitsvorgänge sind ausschließlich die jeweiligen Arbeits-Ventile in der durch die Programm-Steuervorrichtung 57 und Vorsteuerventile 47 bestimmten Funktion.
Wird durch irgendeinen Einfluß bzw. gezielt einer der Not-Aus-Schalter oder -Schutzschaltvorrichtungen ausgelöst bzw. betätigt, dann fällt sofort das Ein-/Not-Aus-Ventil YS ab, es entweicht die Steuerluft aus dem Steuer-Anschluß S über das Ventil YS und das Ventil YF-YE zur Entlüftungs-Öffnung E und die Stopventile 36 und Doppel-Stopventile 37 bewegen sich in ihre Sperrstellung. Gleichzeitig nehmen die 5/3-Wege-Arbeitsventile 41 ihre Sperr-Stellung ein und die Bewegungsfunktionen werden gestoppt. Ungefährliche Funktionen der Zylinder-Kolben-Einheit 32 (Fig. 9) führen einen begonnenen Arbeitshub noch zu Ende. Bewegungsfunktionen der Zylinder-Kolben-Einheit 33 (Fig. 9) kehren sofort ihre Richtung um und nehmen die sichere Ausgangslage ein.
Zum Beheben einer Störung, z. B. auf halbem Hub blockierter Kolben einer Zylinder-Kolben-Einheit, wird durch Betätigen eines Not-Tasters oder eines anderen Sicherheits-Schalters die Not-Aus-Stellung des Ein-/ Not-Aus-Ventiles YS hergestellt. Dadurch läuft der vorstehend beschriebene Vorgang ab und die Steuerleitung für die Einstellung der Entlüften-Stellung YE des Füllen-/Entlüften-Ventiles YF/YE wird freigegeben. Durch Antippen des Bedienungsschalters 53 zu seiner Entlüften-Stellung I hin wird mittels des Elektromagnet-Stellers 14 vom Druckquellen-Anschluß P über das Ein-/Not-Aus-Ventil YS Druckluft auf das Vorsteuerventil 18 des Füllen-/Entlüften-Ventiles YF/YE geschaltet und dieses Ventil in seine Entlüften-Stellung YE umgesteuert. Damit wird der Leitungsweg vom Druckquellen-Anschluß P, über das Füllen-/Entlüften-Ventil YF/YE und das Ein-/Not-Aus-Ventil YS zum Steuer-Anschluß S frei, wodurch die in Fig. 8 vorgesehenen Stopventile 36 und Doppelstopventile 37 in den Steuer-Leitungen 2 und 4 der Zylinder-Kolben-Einheiten 29 und 31 auf Durchgang umgeschaltet werden. Damit kann die Druckluft aus den Zylinder-Kolben-Einheiten 29 und 31 wie auch 32 und 33 in Fig. 9 sowohl über den jeweiligen Entlüftungsweg der Arbeitsventile 28 bzw. 40 durch die Entlüftungs-Leitungen 3 und 5 als auch über die Druck-Leitung 1 und wegen der Entlüften-Stellung YE des Füllen-/Entlüften-Ventiles YF/YE zur Entlüftungs-Leitung E entweichen. Zugleich fällt dabei auch der Druck in der Ansteuerung (Dreiecks-Pfeil 16) des Anfahr-Ventiles PA zusammen mit dem Druck in der Druck-Leitung 1 ab, wodurch die Wirkung der Rückstellfeder 17 das Anfahr-Ventil PA auf den Drosselweg zurückschaltet.
Bei dem in Fig. 10 links dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Zylinder-Kolben-Einheit 34, die eine unmittelbar auf den Kolben wirkende Last stützt, ist ein vorbeschriebenes selbsttätiges Entlüften ausgeschlossen. Da gleichzeitig mit dem Ausschalten des Not-Aus-Ventiles YS auch die Elektromagnet-Steller 14 des Arbeitsventiles 41 ausgeschaltet wurden, bewirkten die Rückstellfedern 42 des Arbeitsventiles 41 ein Rückstellen in die mittlere Sperrstellung für die beiden Steuerleitungen 2 und 4.
Das Entlüften der Zylinder-Kolben-Einheit 35 des rechten Ausführungsbeispieles in Fig. 10 ist mittels eines Lüftungsventiles 45 ohne eine Ansteuerung über den Steuer-Anschluß S selbsttätig gesteuert. Die durch den Dreiecks-Pfeil 38 symbolisierte Zylinder-Kolben-Einheit des Lüftungsventiles 45 liegt dabei unmittelbar an der Druck-Leitung 1 an und arbeitet gegen die Rückstellkraft der Rückstellfeder 46. Bei entlüfteter Druck-Leitung 1 wird somit die Rückstellfeder 46 wirksam und stellt das Umschaltventil auf die in Fig. 10 dargestellte Entlüftungsstellung, bei der beide Steuer-Leitungen 2 und 4 sowohl miteinander verbunden als auch an die entlüftete Druck-Leitung 1 angeschlossen und somit gleichzeitig entlüftet sind.
Zum Füllen der Anlage ist der Not-Aus-Zustand durch Betätigen der entsprechenden elektrischen Schalter aufzuheben. Dadurch wird durch den Elektromagnet-Steller 14 das Ein-/Not-Aus-Ventil YS angesteuert und dieses gegen die Kraft seiner Rückstellfeder 17 in seine Ein-Stellung geschaltet. Dadurch wird der Steuer-Anschluß S mit dem Druckquellen-Anschluß P verbunden und somit die Stopventile 36 und Doppelstopventile 37 in Fig. 8 auf Durchgang geschaltet. Über das Ventil YS wird zugleich das Vorsteuerventil 18 für das Einschalten der Füllen-Stellung YF des Füllen-/Entlüften-Ventiles YF/YE an den Druckquellen-Anschluß P angelegt und somit unter Druck gesetzt. Das Vorsteuerventil 18 für die Entlüften-Stellung YE des Ventiles YF/YE wird dagegen über das Ventil YS an die Entlüftungs-Öffnung E angelegt und entlüftet. Sobald der Bedienungsschalter 53 in Richtung Füllen II betätigt wird, schaltet der Elektromagnet-Steller 14 des Vorsteuerventiles 18 für die Füllen-Stellung YF des Ventiles YF/YE dieses Ventil in seine Füllen-Stellung YF um, die in den Fig. 7 bis 10 jeweils dargestellt ist. Damit kann Druckluft vom Druckquellen-Anschluß P über den Drosselweg des Anfahr-Ventiles PA und das Ventil YF/YE in die Druck-Leitung 1 einströmen und die Anlage füllen bzw. unter Druck setzen. Dies gilt auch für den durch den Dreiecks-Pfeil 16 symbolisierten Steuerzylinder mit Steuerkolben des Anfahr-Ventiles PA, das bei Erreichen eines vorbestimmten Druckes in der Druck-Leitung 1 gegen seine Rückstellfeder 17 auf seinen Durchgangsweg umschaltet und dabei seinen Endlagen-Schalter SD als Element zum Druck-Überwachen betätigt und die zugehörige Anzeige-Diode HD über die Programm-Steuervorrichtung 57 ansteuert. Mit der Druck-Leitung 1 ist schließlich auch noch ein Manometer-Anschluß M leitungsverbunden, an dem ein übliches Manometer-Instrument zum visuellen Überwachen der Druckwerte angeschlossen werden kann. Über die Druck-Leitung 1 strömt während des Füllens Druckluft entsprechend der jeweiligen Stellung der Arbeitsventile 28 und 40 in die Zylinder-Kolben-Einheiten 29 bis 33, so daß diese ihre jeweils von der Stellung des zugehörigen Arbeitsventiles bestimmte Arbeits-Stellung wieder einnehmen. Dabei ist der Drosselweg des Anfahr-Ventiles PA gleichfalls wirksam und vermeidet ein gefährlich rasches Betätigen der Zylinder-Kolben-Einheiten bis zum vollständigen Druckaufbau und dem Anzeigen der Betriebsbereitschaft durch die Anzeige-Diode HD.
Beim Füllen der Zylinder-Kolben-Einheit 35 des rechten Ausführungsbeispiels in Fig. 10 kommt wie beim Entlüften das Lüftungsventil 45 ebenfalls zur Wirkung. Dabei füllen sich in der Entlüftungsstellung des Ventiles 45 die miteinander verbundenen und an die Druck-Leitung 1 angeschlossenen Steuer-Leitungen 2 und 4 und somit beide Kolbenseiten in der Einheit 35. Bei Erreichen eines Füll-Druckes von etwa 60 bis 80 % des normalen Betriebsdruckes steuert das Ventil 45 gegen die Kraft der Rückstellfeder 46 in die normale Arbeitsstellung um, in der die Arbeits-Leitungen 2 und 4 getrennte Durchgänge aufweisen und vom Druckanschluß 1 getrennt werden. In Abhängigkeit von der Betätigung des Arbeitsventiles 41 kann dann die Einheit 35 betrieben werden. Für einen sicheren Betrieb der Einheit 35 ist es vorgesehen, daß das Ventil 45 zu seiner Rückstellung in die Entlüften-Lage mittels der Rückstellfeder 46 eine derartige Hysterese aufweist, daß dieses Rückstellen erst bei einem Betriebsdruck von etwa 50 % des Normalwertes erfolgt. Dadurch wird eine hohe Betriebs-Zuverlässigkeit auch bei hohen Betriebsdruck-Schwankungen und relativ hohem Fülldruck erreicht.
Der Betrieb der Anlage kann grundsätzlich auch ohne elektrische Steuervorrichtungen erfolgen. Dies ist insbesondere dann möglich und sinnvoll, wenn aus Kostengründen kleine und überschaubare Anlagen betrieben werden sollen oder beim Nachrüsten der erfindungsgemäßen Funktionseinheit 10 an bestehenden Anlagen auf eine elektrische Ansteuerung verzichtet werden muß. Durch die jeweils vorgesehenen Hand-Hilfstaster 15 und die in der Funktionseinheit 10 enthaltenen pneumatischen Verriegelungen mit dem Ein-/Not-Aus-Ventil YS ist auch dabei ein arbeits- und funktions-sicherer Betrieb möglich. Lediglich beim Füllen ist darauf zu achten, daß das Füllen ohne Unterbrechung erfolgt, da ansonsten durch die Sicherheits-Verschaltungen jeweils wieder erneut entlüftet werden muß. Auch bei Anlagen mit elektrischer Steuerung ist mittels der Hand-Hilfstaster 15 ein Testbetrieb einzelner Funktionen bei abgeschalteter Elektrosteuerung möglich. Aus Sicherheitsgründen sind die Hand-Hilfstaster 15 und die Vorsteuerventile 18 nichtrastend ausgeführt und eine Betätigung ist nur mit Hilfsmitteln möglich. Ein Mißbrauch der manuellen Betätigungsmöglichkeit des Füllen-/Entlüften-Ventiles YF/YE in seine Entlüften-Stellung YE ist dadurch ausgeschlossen, daß das zugehörige Vorsteuerventil 18 in der Ein-Stellung des Ein-/Not-Aus-Ventiles YS entlüftet und somit unwirksam ist.
Der als Störfall in Betracht zu ziehende Ausfall des Betriebsdruckes am Druckquellen-Anschluß P führt gleichzeitig zum Abfall des Druckes in der Druck-Leitung 1 und damit auch zur Rückstellung des Anfahr-Ventiles PA und damit zum Ausschalten des Endlagen-Schalters SD sowie zum Erlöschen der Anzeige-Diode HD für die Meldung dieses Störfalles.
Besonders lange Stillstandszeiten unter Betriebsdruck in Aus-Stellung des Ein-/Not-Aus-Ventiles YS und damit auch des Arbeitsventiles 41 der Zylinder-Kolben-Einheit 35 führen durch Leckage an den Zylinder-Kolben-Einheiten 29, 30 und 35 zum allmählichen Abbau des Betriebsdruckes in diesen Einheiten, da die Steuer-Leitungen 2 und 4 gesperrt sind. Um beim Wieder-in-Betrieb-setzen gefährliche Einschalt-Stoßeffekte auszuschließen, sind in der elektrischen Programm-Steuervorrichtung 57 Vorkehrungen vorgesehen, die eine maximal zulässige Abschaltzeit auswerten und/oder durch einen vorgesehenen Einschalt-Ablauf die Betriebssicherheit gewährleisten. Hierzu verarbeitet die Programm-Steuervorrichtung 57 die Signale der Drucküberwachung, die Abschaltzeit und den Einschalt-Ablauf zu einer Bedienungs-Verriegelung, z. B. durch Abschalten eines Relais K 4. Dieser Stör-Zustand wird zusätzlich durch einen auffälligen oder blinkenden Leuchtmelder "Entlüften" signalisiert. Durch Betätigen des Bedienungsschalters 53 in seine Stellung I, Entlüften, wird das Entlüften der Anlage erreicht und durch Ansprechen des Endlagenschalters SE der Stör-Zustand in der Programm-Steuervorrichtung 57 aufgehoben. Nach Ablauf einer durch den Endlagenschalter SE aktivierten Zeit (Entlüftungszeit) kann durch nachfolgendes Betätigen des Bedienungsschalters 53 in seine Stellung II, Füllen, die Anlage wieder in den betriebsbereiten Zustand versetzt werden, wobei - wie vorstehend beschrieben - die Zylinder-Kolben-Einheiten 29 bis 35 ohne unangenehme, schädliche oder gefährliche Einschalt-Stoßeffekte wieder langsam ihre durch die Arbeitsventile bestimmte Soll-Lage einnehmen.
Die in Fig. 15 dargestellte pneumatische Schaltanordnung ist gegenüber Fig. 7 nur geringfügig verändert. Hier werden daher nur die Abweichungen und deren Funktions-Auswirkungen erläutert.
Das Ein-/Not-Aus-Ventil YS ist als 5/2- statt als 7/2-Wege-Umschaltventil und das Anfahr-Ventil PA als 5/2-Wege-Umschaltventil mit einem Drosselweg statt als einfaches Umschaltventil ausgebildet. Deren Betätigungen sind unverändert. Jedoch ist deren Verschaltung mit dem Druckquellen-Anschluß P und der Entlüftungs-Öffnung E sowie die Verschaltung des Anfahr-Ventiles PA mit dem Füllen-Entlüften-Ventil YF/YE geändert. Ferner ist der weitere Steuer-Anschluß S₂ entfallen. Durch diese Schaltungsänderungen wird erreicht, daß ein Einschalt-Stoßeffekt an den Pneumatik-Zylindern ausgeschlossen wird, der beim Nicht-Einhalten eines bisher notwendigen Bedienungs-Ablaufes während der Handbetätigung auftreten konnte.

Claims

Steuervorrichtung für pneumatische Systeme, insbesondere für pneumatische Zylinder-Kolben-Einheiten (29 bis 35), mit mehreren Ventilen (YF/YE, YS, 28) die über eine geeignete Grundplatte (12) sowie zumindest eine an dieser angeflanschten Norm-Verkettungsplatte (25) gegenseitig leitungsverbunden sind, wobei die Grundplatte (12) weiterhin mit einer Norm-Leitungsanschlußplatte (24), die einen Druckquellen-Anschluß (P) sowie eine Entlüftungs-Leitung (E) aufweist, versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (12) ein Steuergehäuse (11) trägt, das mit einem Ein-/Not-Aus-Ventil (YS), einem Füllen-/Entlüften-Ventil (YF/YE) und einem Anfahr-Ventil (PA) versehen ist, und daß (ein) Arbeitsventil(e) (28, 40, 41) für das/die pneumatische(n) System(e) auf der/den Normverkettungsplatte(n) (25) angeordnet ist/sind, wobei das Füllen-/Entlüften-Ventil (YF/YE) zur Verbindung der Druckleitung (1) eines Arbeitsventiles (28, 40, 41) mit dem Druckquellen-Anschluß (P) oder der Entlüftungsleitung (E) dient und vom Ein-/Not-Aus-Ventil (YS) vorgesteuert ist, und wobei das Anfahr-Ventil (PA) einen Drosselweg und einen Durchgangsweg zur allmählichen Druckluftzufuhr zum Arbeitsventil (28, 40, 41) aufweist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ein-/Not-Aus-Ventil (YS) als Mehrwege/Umschaltventil (7/2-Wegeventil) ausgebildet ist, das gegen eine Rückstellfeder willkürlich einschaltbar und durch die Rückstellfeder selbsttätig ausschaltbar ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Anfahr-Ventil (PA) als Umschalt-Ventil mit einem Steuerzylinder mit Steuerkolben ausgebildet ist, das den Druckquellen-Anschluß (P) mit einer Druck-Leitung (1) für Arbeitsventile und mit seinem Steuerzylinder verbindet, dessen Steuerkolben bei einem vorbestimmten Mindestdruck an der Druck-Leitungen (1) das Anfahr-Ventil (PA) gegen die Kraft einer Rückstellfeder von seinem Drossel-Weg in den Durchgangs-Weg selbsttätig umschaltet.
Steuervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Füllen-/Entlüften-Ventil (YF/YE) als Mehrwege-Umschaltventiil (5/2-Wege-Ventil) ausgebildet ist,
dessen Füllen- und Entlüften-Stellungen (YF bzw. YE) mittels Steuerzylinder mit Steuerkolben schaltbar sind, die über das Ein-/Not-Aus-Ventil (YS) bzw. das Anfahr-Ventil (PA) je nach dessen Schaltstellung wechselweise am Druckquellen-Anschluß (P) oder an der Entlüftung-Leitung (E) angeschlossen und mittels eigener Vorsteuerventile (18) betätigbar sind,
in dessen Füllen-Stellung (YF) ein Ventilweg in der Leitungsverbindung vom Druckquellen-Anschluß (P) über das Anfahr-Ventil (PA) zu der Druck-Leitung (1) und ein weiterer Ventilweg in der Leitungsverbindung vom Ein-/Not-Aus-Ventil (YS) alternativ bei dessen Ein-Stellung vom Druckquellen-Anschluß (P) und bei dessen Aus-Stellung von der Entlüftung-Leitung (E) zum Steuer-Anschluß (S) liegen und
in dessen Entlüften-Stellung (YE) ein Ventilweg in einer Leitungsverbindung vom Druckquellen-Anschluß (P) über das Anfahr-Ventil (PA) sowie über einen Ventilweg der Aus-Stellung des Ein-/Not-Aus-Ventiles (YS) zum Steuer-Anschluß (S) und ein weiterer Ventilweg in einer Leitungsverbindung vom Druck-Anschluß (1) zu einer Entlüftungs-Leitung (E) für Arbeitsventile liegt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß am Steuer-Anschluß (S) des Steuergehäuses (11) in den Steuerleitungen (2 und 4) der(s) Systeme(s) zwischengeschaltete Stop-Ventile angeschlossen sind, die beim Unterschreiten eines vorbestimmten Mindestdruckes am Steuer-Anschluß (S) mittels der Steuerkolben ihrer Steuerzylinder aus ihrer Durchgangsstellung in ihre durch eine Rückstellfeder bestimmte Sperrstellung selbsttätig umschalten.
Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Vorsteuerventil (18) für die Füllen-Stellung (YF) des Füllen-/Entlüften-Ventiles (YF/YE) und/oder ein zweiter Steuer-Anschluß (S₂) in der Ein-Stellung des Ein/-Not-Aus-Ventiles (YS) mit dem Druckquellen-Anschluß (P) und in der Aus-Stellung dagegen mit der Entlüftungs-Leitung (E) leitungsverbunden sind.
Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ein-/Not-Aus-Ventil (YS) als elektromagnetisch und/oder von Hand in Ein-Stellung - gegen eine ständing wirksame Rückstellfeder - betätigbares und festzuhaltendes Ventil ausgebildet ist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Füllen-/Entlüften-Ventil (YF/YE) elektromagnetisch und/oder von Hand betätigbar ist und als Impuls-Ventil ausgebildet ist, dessen Steuerkolben seine jeweilige Lage auch nach Aufheben der Betätigung solange beibehält, bis die Gegenseite betätigt wird.
Steuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Füllen-/Entlüften-Ventil (YF/YE) Steuerstromkreise mit je einem selbstrückstellenden Tipp-Schalter aufweist.
Steuervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Tipp-Schalter eine gemeinsame Betätigungsvorrichtung mit einer mittleren Null-Ruhelage und je einer Betätigungs-Endlage aufweisen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Anfahr-Ventil (PA) und/ oder das Füllen-/Entlüften-Ventil (YF/YE) mindestens einen elektrischen Endlagen-Schalter (SD bzw. SE) aufweisen,
der bzw. die die Ventilkolben-Endlage(n) in Durchgangs-Stellung des Anfahr-Ventiles (PA) bzw. in Entlüften-Stellung (YE) des Entlüften-/Füllen-Ventiles (YF/YE) mittels Signalleuchten anzeigen und/oder in mindestens einem Steuerstromkreis der Maschine sowie des Ein-/Not-Aus- und/oder des Füllen-/Entlüften-Ventiles (YS bzw. YF/YE) liegen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß im (in den) Steuerstromkreis(en) ein (je ein) Sicherheitsschalter liegt, der in Abhängigkeit von einem Endlagen-Schalter (SD bzw. SE) diese(n) Stromkreis(e) im Schaltsinne für das Einschalten des Ein-/Not-Aus-Ventiles (YS) und für die Füllen-Stellung (YF) des Füllen-/Entlüften-Ventiles (YF/YE) schließt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß dem (den) Sicherheits-Schalter(n) mindestens ein weiterer Betriebs-, Start-, Sicherheits-Aus-, Wartungs- oder dgl. -Schalter vor-, nach- bzw parallel-geschaltet ist.
Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet,
daß ein der Funktionseinheit (10) nachgeschaltetes Ventil, welches an einer Norm-Verkettungsplatte (25) angeordnet ist, als 3-Stellungs-Umschaltventil (5/3-Wege-Ventil) ausgebildet ist,
in dessen durch Rückstellfedern bestimmter mittlerer Ruhelage beide Leitungsverbindungen gesperrt sind, und
daß an der Norm-Verkettungsplatte (25) ein in beiden Leitungsverbindungen dem 3-Stellungs-Umschaltventil (5/3-Wege-Ventil) zum System hin nachgeschaltetes Lüftungs-Ventil (45) mit zwei parallelen Durchgangswegen angeordnet ist,
das in seiner - durch (eine) Rückstellfeder(n) bestimmten - Ruhelage eine gemeinsame gedrosselte Verbindung beider Durchgangswege an den wechselweise mit dem Druckquellen Anschluß bzw der Entlüftungs-Leitung (P bzw. E) verbundene Druck Leitung (1) des Steuergehäuses (11) aufweist und
das in seiner - abhängig von einem vorbestimmten Mindestdruck an der Druck-Leitung (1) durch den Steuerkolben eines Steuerzylinders eingeschlateten - Betriebslage beide immer offenen Durchgangswege von der Druck-Leitung (1) trennt.