EP1154163A2 - Modulsystem für Hydraulikelemente - Google Patents

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EP1154163A2
EP1154163A2 EP01111539A EP01111539A EP1154163A2 EP 1154163 A2 EP1154163 A2 EP 1154163A2 EP 01111539 A EP01111539 A EP 01111539A EP 01111539 A EP01111539 A EP 01111539A EP 1154163 A2 EP1154163 A2 EP 1154163A2
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EP
European Patent Office
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connection
module
channels
modules
valve
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EP01111539A
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English (en)
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EP1154163B1 (de
EP1154163A3 (de
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Winfried Dr. Ehehardt
Adolf Lehr
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Ludwig Ehrhardt GmbH
Original Assignee
Ludwig Ehrhardt GmbH
A Roemheld GmbH and Co KG
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    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F15B2211/7114—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders with direct connection between the chambers of different actuators
    • F15B2211/7128—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders with direct connection between the chambers of different actuators the chambers being connected in parallel

Definitions

  • the invention relates to a module system for control and Monitoring of hydraulic elements in the clamping technology, which for Positioning and fixing workpieces on pallets or Serve machine tables.
  • Hydraulic elements and devices are used for tensioning, pushing, supports, Lifting and locking workpieces on pallets or machine tables are upset.
  • the during the machining process on the workpiece acting forces are relatively large, so that large hydraulic elements Requirements are made.
  • the different functions of the Hydraulic elements must be mastered, require different Pressures in the hydraulic feed lines. This leads to the individual Hydraulic elements must be controlled separately, resulting in a multitude leads from hydraulic connections.
  • the space requirement and the size of the Contact areas have a negative effect. Add to that the pallets different work functions must be assigned to what a Implementation on different processing machines required.
  • the invention is therefore based on the object to provide a system for all necessary work functions are populated with modules that any can be assembled and adapted to the different hydraulic pressures and get by with just one hydraulic supply line.
  • the module 1 is shown, which consists of a module board 2 exists, to which a connection valve 3 and a pressure control valve 4 are applied are.
  • Channels 5 are introduced in the module board 2.
  • the channels are like this led that the boards can be put together and their channels with each other are connectable.
  • These channels 5 can optionally be determined as the working channel will also serve as pure through channels and are therefore can be used for various purposes.
  • the number of channels is different and adapted to the purposes.
  • the channels 5 can both as Hydraulic channels, which is mostly the case, as well as a pneumatic channel and can also be designed as an electrical channel to allow control to vary.
  • This module 3 is the combination of five modules by joining of their boards. This module unit only requires a hydraulic one Connection 6. If such a module unit can be mounted on a pallet five different working cylinders 7 can be controlled. Channels 5 are interlinked and are created by the outer modules completed. Likewise, only the module with a hydraulic connection is provided that is the first to initiate the functions. This module must not always be one of the external modules, but can be on everyone anywhere in the row arrangement.
  • FIG. 4 shows the assembly of five modules, as in Fig. 3 shown underlying.
  • the module unit is designed so that in one Level all connection valves 3 and in the other level all pressure control valves 4 lie. Outside of this module unit are the working cylinders 7 which the clamping elements for holding and supporting those mounted on the pallet Workpieces are assigned.
  • the hydraulic feed line 6 is only available once for the module unit. This is only when moving the pallet to other machine tables to decouple this one supply line.
  • the hydraulic connection 6 is here assigned to the first module and provided with a filter 8, which has the task keep the hydraulics free of foreign objects.
  • a check valve 9 is arranged in the hydraulic connection. This Check valve is designed as an unlockable valve, so that it once the The pressure in the system has an effect if the pressure in the supply line drops to maintain and on the other hand if necessary by unlocking the Relieve pressure.
  • the remaining modules are now dependent, which is adapted to the work processes.
  • the working cylinders are loaded 7 A-E, of which cylinder A for placing on the workpiece, cylinder B for center, cylinders C and D for clamping and cylinder D for blocking the Serve workpiece.
  • the hydraulic system passes through filter 8 to the check valve 9 and from there to the pressure control valve 4A.
  • This Pressure control valve 4A is limited to the pressure from the working cylinder 7A is needed.
  • the working cylinder 7A thus responds.
  • This higher pressure is used to control the connection valves 3 in predetermined order required.
  • the sequence valves 3 are open different pressures for switching through set. This circuit takes place in the order in which they should respond.
  • the sequence valves 3 are also designed so that they are only in ascending order Address print sequence. This means that a subsequent connecting valve can always only respond when the connecting valve in front of it has switched through.
  • the hydraulic connection for each subsequent connecting valve is always there in the output hydraulic line of the previous connection valve.
  • Fig. 4 speaks to a certain, but lowest in the series pressure (50 bar) designed connecting valve 3B first and switches to it Pressure relief valve 4B through which in turn the working cylinder 7B in Action.
  • This means that the connecting valve 3B only then the line for the subsequent connecting valve 3C, which responds at 70 bar, and in turn releases the line for the next one that responds at 90 bar etc. up to the last connecting valve 3E in the row, which is set to 110 bar is set.
  • connection valves 3 With the connection of one of the connection valves 3 once the hydraulic flow to the downstream pressure control valves 4 free given and the next in the specified order Activation valve activated.
  • the dependence of the ascending print sequence for the sequence valves 3 is required to the order of response of the Determine working cylinder.
  • the pressure control valves 4 are independent of this ascending pressure sequence and can be assigned to any different pressures, each of the downstream working cylinders can be determined.
  • This module unit can be composed of any number of modules. Several module units can also be arranged on a pallet. The advantage is that the module unit can be accommodated in the smallest space and also only requires one connection for the hydraulics. As before mentioned, the module boards 2 have the through channels 5, which also can be pneumatically or electrically actuated. This requires corresponding connection couplings between the individual module units. In addition, the connection valves 3 with additional switching elements for the Pneumatic and / or electrical equipment. Thus, the Connection valves 3 possible in all types mentioned. This offers the advantage of Control independent of the system pressure.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Modulsystem zur Ansteuerung und Betätigung von hydraulisch wirkenden Arbeitszylindern, die Vorrichtungen zum Spannen von Werkstücken betätigen. Die Module (1) bestehen aus einer Platine (2), die ihrerseits mit einem Zuschaltventil (3) und einem Druckregelventil (4) bestückt ist. In der Platine (2) sind mehrere Kanäle (5) geführt, die wahlweise als Arbeitskanäle oder Durchgangskanäle einsetzbar sind. Die Kanäle können hydraulisch oder pneumatisch oder elektrisch zur Steuerung der Zuschaltventile herangezogen werden. Mehrere dieser Module lassen sich zu einer Moduleinheit zusammen schalten. Die Kanäle sind dann unter einander verbunden. Die Zuschaltventile der einzelnen Module werden innerhalb einer Moduleinheit in aufsteigender Reihenfolge und abhängig von ihrer Zuordnung angesteuert. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Modulsystem zur Ansteuerung und Überwachung von Hydraulikelementen in der Spanntechnik, die zum Positionieren und Festsetzen von Werkstücken auf Paletten oder Maschinentischen dienen.
Hydraulikelemente und Vorrichtungen dienen zu Spannen, Schieben, Stützen, Heben und Verriegeln von Werkstücken, die auf Paletten oder Maschinentischen aufgebracht sind. Die während des Bearbeitungsvorganges auf das Werkstück einwirkenden Kräfte sind relativ groß, so daß an die Hydraulikelemente große Anforderungen gestellt werden. Die unterschiedlichen Funktionen, die von den Hydraulikelementen bewältigt werden müssen, bedingen unterschiedliche Drücke in den hydraulischen Zuleitungen. Dieses führt dazu, daß die einzelnen Hydraulikelemente separat angesteuert werden müssen, was zu einer Vielzahl von Hydraulikanschlüssen führt. Der Platzbedarf und die Größe der Kontaktflächen wirken sich negativ aus. Hinzu kommt, daß die Paletten unterschiedlichen Arbeitsfunktionen zugeordnet werden müssen, was ein Umsetzen auf verschiedene Bearbeitungsmaschinen erfordert.
Das Umsetzen der Paletten bedingt somit jedesmal das Abtrennen aller Hydraulikanschlüsse und das erneute Anschliessen. In der Praxis werden daher hydraulische Kupplungssysteme eingesetzt, die ein schnelleres Lösen und Anschliessen der Hydraulik möglich machen. Der Nachteil besteht jedoch weiterhin in der Vielzahl der Hydraulikanschlüsse, bedingt durch die unterschiedlichen Anwendungsfälle. Man ist daher dazu übergegangen Ventilblöcke zu bilden, die dann aber speziell den Arbeitsfunktionen angepasst werden müssen. Somit wird eine Vielzahl von Ventilblöcken benötigt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde ein System zu schaffen, das für alle erforderlichen Arbeitsfunktionen mit Modulen bestückt ist, die beliebig zusammenfügbar und den unterschiedlichen Hydraulikdrücken anpassbar sind und mit nur einer hydraulischen Zuleitung auskommen.
Die Lösung der Erfindung ist in den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche enthalten.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1
zeigt die Seitenansicht eines Moduls
Fig. 2
zeigt das Modul in der Perspektive
Fig. 3
zeigt den Zusammenschluss von fünf Modulen
Fig. 4
zeigt die Zusammenschaltung und Verknüpfung der fünf Module
In den Fig. 1 und 2 ist das Modul 1 gezeigt, das aus einer Modulplatine 2 besteht, auf die ein Zuschaltventil 3 und ein Druckregelventil 4 aufgebracht sind. In der Modulplatine 2 sind Kanäle 5 eingebracht. Die Kanäle sind so geführt, daß die Platinen zusammenfügbar und ihre Kanäle untereinander verbindbar sind. Diese Kanäle 5 können wahlweise zum Arbeitskanal bestimmt werden als auch als reine Durchgangskanäle dienen und sind somit verschiedenen Zwecken zuführbar. Die Zahl der Kanäle ist unterschiedlich und den Verwendungszwecken angepasst. Die Kanäle 5 können sowohl als Hydraulik-Kanäle, was überwiegend der Fall ist, als auch als Pneumatik-Kanal und auch als Eelektrik-Kanal ausgelegt sein um somit die Steuerungsmöglichkeit zu variieren.
In der Fig. 3 ist der Zusammenschluss von fünf Modulen durch Zusammenfügen ihrer Platinen gezeigt. Diese Moduleinheit erfordert nur einen hydraulischen Anschluss 6. Wird eine solche Moduleinheit auf einer Palette montiert können fünf verschieden wirkende Arbeitszylinder 7 angesteuert werden. Die Kanäle 5 sind untereinander verknüpft und werden durch die äusseren Module abgeschlossen. Ebenso ist nur das Modul mit einem Hydraulik-Anschluß versehen, das als erstes zur Einleitung der Funktionen dient. Dieses Modul muß nicht immer eines der aussen liegenden Module sein, sondern kann an jeder beliebigen Stelle in der Reihenanordnung liegen.
Das Zusammenwirken der einzelnen Module ist in einem Diagramm in Fig. 4 gezeigt. Diesem Diagramm liegt die Zusammenfügung von fünf Modulen, wie in Fig. 3 dargestellt zugrunde. Die Moduleinheit ist so aufgebaut, daß in der einen Ebene alle Zuschaltventile 3 und in der anderen Ebene alle Druckregelventile 4 liegen. Ausserhalb dieser Moduleinheit befinden sich die Arbeitszylinder 7, die den Spannelementen zum Halten und Stützen der auf der Palette montierten Werkstücke zugeordnet sind.
Die hydraulische Zuleitung 6 ist für die Moduleinheit nur einmal vorhanden. Damit ist bei einem Umsetzen der Palette auf andere Maschinentische auch nur diese eine Zuleitung zu entkuppeln. Der Hydraulikanschluss 6 ist hier dem ersten Modul zugeordnet und mit einem Filter 8 versehen, der die Aufgabe hat die Hydraulik von Fremdkörpern frei zu halten. Unmittelbar hinter dem Hydraulikanschluss ist ein Rückschlagventil 9 angeordnet. Dieses Rückschlagventil ist als entsperrbares Ventil ausgebildet, so daß es einmal die Wirkung hat bei einem Druckabfall in der Zuleitung den Druck im System aufrecht zu erhalten und zum anderen im Bedarfsfall durch Entsperrung den Druck abzubauen. Die übrigen Module sind nun in eine Abhängigkeit gebracht, die den Arbeitsabläufen angepasst ist. Beaufschlagt werden die Arbeitszylinder 7 A-E, von denen Zylinder A zum Anlegen an das Werkstück, Zylinder B zum zentrieren, Zylinder C und D zum Spannen und Zylinder D zum Verblocken des Werkstückes dienen.
Der Funktionsablauf ist wie folgt:
Wird die Hydraulikleitung 6 beaufschlagt, so gelangt die Hydraulik über Filter 8 zum Rückschlagventil 9 und von da zum Druckregelventil 4A. Dieses Druckregelventil 4A ist auf den Druck begrenzt, der vom Arbeitszylinder 7A benötigt wird. Somit spricht der Arbeitszylinder 7A an. Im Hydrauliksystem steht jedoch ein höherer Druck an, als durch die Druckregelventile 4 vorgegeben. Dieser höhere Druck wird zur Ansteuerung der Zuschaltventile 3 in vorbestimmter Reihenfolge benötigt. Die Zuschaltventile 3 sind auf unterschiedliche Drücke zum Durchschalten eingestellt. Diese Durchschaltung erfolgt in der Reihenfolge, in der sie ansprechen sollen.
Die Zuschaltventile 3 sind ferner so ausgelegt, daß sie nur in aufsteigender Druckfolge ansprechen. Damit kann ein nachfolgendes Zuschaltventil immer erst ansprechen, wenn das vor ihm liegende Zuschaltventil durchgeschaltet hat. Der Hydraulikanschluß für jedes nachfolgende Zuschaltventil liegt somit immer in der Ausgangshydraulikleitung des vorher liegenden Zuschaltventils. In der Fig. 4 spricht das auf einen bestimmten, in der Reihe jedoch niedrigsten Druck (50 bar) ausgelegte Zuschaltventil 3B als erstes an und schaltet zu seinem Druckbegrenzungsventil 4B durch, das seinerseits den Arbeitszylinder 7B in Aktion treten läßt. Das bedeutet, daß Zuschaltventil 3B dann erst die Leitung für das nachfolgende Zuschaltventil 3C frei gibt, das bei 70 bar anspricht, und seinerseits die Leitung für das nächste frei gibt, das bei 90 bar anspricht usw. bis zum letzen in der Reihe liegenden Zuschaltventil 3E, das auf 110 bar eingestellt ist. Mit dem Durchschalten eines der Zuschaltventile 3 wird also einmal der Hydraulikfluss zu den nachgeschalteten Druckregelventilen 4 frei gegeben und zum anderen in der vorgegebenen Reihenfolge das nächste Zuschaltventil angesteuert. Die Abhängigkeit der aufsteigenden Druckfolge für die Zuschaltventile 3 ist erforderlich , um die Reihenfolge des Ansprechens der Arbeitszylinder zu bestimmen.
Die Druckregelventile 4 sind von dieser aufsteigenden Druckfolge unabhängig und können beliebigen differenten Drücken zugeordnet sein, die von den jeweils nachgeschalteten Arbeitzylindern bestimmt werden.
Diese Moduleinheit kann aus beliebig vielen Modulen zusammen gestellt sein. Auf einer Palette können auch mehrere Moduleinheiten angeordnet werden. Der Vorteil liegt darin, daß die Moduleinheit auf kleinstem Raum unterbringbar ist und zudem nur jeweils einen Anschluss für die Hydraulik benötigt. Wie bereits erwähnt weisen die Modulplatinen 2 die Durchgangskanäle 5 auf, die auch pneumatisch oder elektrisch betätigbar sein können. Dazu bedarf es entsprechender Anschlußkupplungen zwischen den einzelnen Moduleinheiten. Ausserdem sind die Zuschaltventile 3 mit zusätzlichen Schaltelementen für die Pneumatik und/oder Elektrik bestückt. Somit ist eine Ansteuerung der Zuschaltventile 3 in allen genannten Arten möglich. Dieses bietet den Vorteil der Ansteuerung unabhängig vom Systemdruck.

Claims (9)

  1. Modulsystem zur Ansteuerung und Betätigung von hydraulisch wirkenden Arbeitszylindern, die Vorrichtungen zum Spannen von Werkstücken zugeordnet und auf Paletten oder Arbeitstischen montierbar sind und die unterschiedliche Funktionen mit unterschiedlichen Arbeitsdrücken durchführen, dadurch gekennzeichnet, daß das Modul (1) aus einer Platine (2) besteht auf der ein Zuschaltventil (3) und ein Druckregelventil (4) angeordnet sind und daß in der Platine (2) mehrere Kanäle (5) geführt sind, die wahlweise zu Arbeits- oder Durchgangskanäle bestimmbar sind.
  2. Modulsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Module (1) zu einer Moduleinheit, bestehend aus mehreren Modulen zusammenfügbar sind und daß die Kanäle (5) untereinander verbindbar sind.
  3. Modulsystem nach Anspruch 1 u. 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus mehreren Modulen (1) gebildete Moduleinheit mit vorbestimmten Kanälen (5) so verbunden ist, daß die zugehörigen Zuschaltventile (3) in vorgegebener Reihenfolge ansteuerbar sind.
  4. Modulsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchschalten eines jeden folgenden Zuschaltventils von dem Durchschalten des vorherigen Zuschaltventils abhängig ist.
  5. Modulsystem nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einer Moduleinheit zusammen geschalteten Module (1) mit nur einem Hygraulikanschluss versehen sind, der dem Modul in der Reihe zugeordnet ist, das die erste Durchschaltung vollzieht.
  6. Modulsystem nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Modulen (1) zugeordneten Zuschaltventile (3) in der Reihe ihrer Zuordnung ansteuerbar sind, in Abhängigkeit der Durchschaltung des jeweils in der Reihe zuvor liegenden Zuschaltventils.
  7. Modulsystem nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschaltventile (3) druckabhängig ansteuerbar sind, und zwar in aufsteigender Druckfolge in ihrer Reihenschaltung.
  8. Modulsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindest zwei der Durchgangskanäle (5) pneumatisch beaufschlagt sind und daß die Zuschaltventile über zugehörige pneumatisch wirkende Schaltelemente ansteuerbar sind.
  9. Modulsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in mindest zwei Durchgangskanälen (5) eine elektrische Leitung verlegt und zwischen je zwei Modulen (1) in diesen Kanälen ein elektrisches Kupplungssystem vorgesehen ist und daß die Zuschaltventile (3) mit elektrischen Steuerelementen versehen sind, so daß ihre Ansteuerung elektrisch vollziehbar ist.
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