EP1203161B1 - Security valve for a press - Google Patents
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- B30B—PRESSES IN GENERAL
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- B30B15/14—Control arrangements for mechanically-driven presses
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- F15B21/10—Delay devices or arrangements
Definitions
- the invention relates generally to hydraulic safety valves and in particular a safety valve unit according to the preamble of claim 1.
- Document DE-A-3008935 discloses a safety valve unit according to the preamble of claim 1.
- Hydraulic safety valves of the affected here Type will be e.g. for controlling the brake and / or clutch used a mechanical press. That's how it is DE 38 17 123 A1 already a hydraulic valve became known for the aforementioned application, the by two electromagnetically operated pilot valves is controlled.
- the valve also has two opposite directions mutually movable valve body with control piston on. By means of the control piston, the connections between a pump connection, two working connections and two tank connections controlled. at If there is a malfunction, the valve bodies go into a hydraulically locked end position.
- Safety valves are exclusively in piston slide valve technology executed, whereby their maximum Flow rate is limited.
- these valves require due to the required during a switching operation Piston strokes long switching times when coupling and Braking the press.
- the invention is therefore based on the object, a Hydraulic valve arrangement of the type mentioned specify the shortest possible switching times of a mechanical consumer, in particular as short as possible Clutch and brake operations on a mechanical press, provides while still a possible ensures high operational safety.
- the invention provides for a for the operation of a mechanical Consumer's suitable safety valve unit of the type mentioned, which means at least a pressure connection with a hydraulic Pressure source, by means of at least one working port with the hydraulic consumer and by means of at least a tank connection with a hydraulic fluid connected tank, and which at least having two working valves by means of at least an electrically controllable control valve are operable, the at least two working valves are designed as seat valves, and wherein the at least two work valves operated in opposite directions be, with the first working valve in the open state the pressure connection at least with the working connection connects and that the at least second working valve in the open state with the work connection the tank connection connects, in particular before, that the at least second working valve by means of a spring force is normally open.
- the seat valve construction used in the valves mentioned allows in particular high flow rates and at the same time very short switching times of these valves, because of this design already low piston movements almost no time delay to large valve port cross sections to lead.
- Fig. 1 shows a hydraulic valve assembly consisting from two assemblies, namely a safety valve unit 10 and a damping valve unit 20.
- the two units 10, 20 are connected via a pressure connection 30 with a hydraulic pump 40, via a tank connection 50 with a hydraulic fluid tank 60 and over a working connection 70 with a mechanical consumer, one for operation in the present example a (not shown here) mechanical Press provided clutch and / or brake piston 80, connected hydraulically or pressure-conducting.
- On the hydraulic fluid it does not matter here; it may therefore be either a gas or a liquid.
- the safety valve unit 10 has a first in Seat valve design trained 2/2-way valve 90, in which a reaching into a valve chamber 100 Piston 105 with one on the inside of the valve housing trained annular surface forms a valve seat 110.
- This valve seat 110 connects or disconnects one from the pressure port 30 outgoing pressure line 120th with an outgoing from the work port 70 working line 130.
- the two lines 120, 130 are in interrupted in the present operating state (closed).
- An active movement of the piston 105 to operate the Valve 90 is also hydraulic, via a (Valve) control chamber 115.
- the directional control valve 90 also has a designed as an inductive switch proximity switch (S3) 95, by means of which the operating state the directional control valve 90 can be sensed.
- valves 140, 150 are also trained in poppet design 2/2-way valves 140, 150 are provided, in which on an inner annular surface 160, 170 about to concern upcoming piston 155, 165 form a valve seat, and in the currentless operating state shown by means of Spring preloads 180, 190 are open. Therefore, find the directional valves 140, 150 in particular in the case of Energy failure in the safe "open" position, in which the working line 130 is relieved. Also at These valves 140, 150, the piston 155, 165 hydraulically moved via control chambers 162, 175 (active). In addition, the directional valves 140, 150 each have one Proximity switch 145, 155 with the above Functionality on.
- the directional control valves 90, 140, 150 by each via the control chambers 115, 162, 175 driven Movements of the pistons 105, 155, 165 connected.
- the control chambers 115, 162, 175 are to this Purpose to a dashed line in the drawing hydraulic control line system 225 connected.
- the safety valve unit 10 also has two as 4/2-way valves formed pilot valves 230, 240th on, connected by means of electromagnets 235, 245 become.
- the pilot valves 230, 240 connect either (as shown here) the control chamber 115 of the first Directional valve 90 with the pressure line 120, and thus also the pump 40, and the control chambers 162, 175 of the directional control valves 140, 150 with the tank line 220, and so also the tank 60. In a (not shown here) Cross position, however, the control chamber 115 with the tank line 220 and the control chambers 162, 175 with the pressure line 227 connected.
- the damping valve unit 20 has a proportional pressure relief valve 250 on, by means of a spring preload normally closed and that over one Control current is controlled or opened. Thereby is guaranteed that even with an electric Power failure the press via the clutch or brake piston 80 can be braked soft.
- a proportional pressure reducing valve 260 allows a Pressure modulation during soft coupling and different Pressure levels when engaging the press by means of Clutch piston 80.
- a pressure limiting valve 270 serves for maximum pressure protection the driven by the clutch piston 80 Clutch.
- the pressure limiting valve 270 prevents too high actuating pressure in the coupling, for example, by a faulty control of the proportional pressure reducing valve 260 could arise.
- the damping valve unit also has a Spring accumulator 290, which provides a permanent back pressure in the tank line, in particular during a soft braking phase, guaranteed and thus a more controlled Braking the press allows.
- the electromagnets 235, 245 of the pilot valves 230 and 240 de-energized.
- the directional control valves 140 and 150 switch by means of the respective spring preload 180, 190 in the open position, wherein the inductive switch 145 and 155 be damped.
- the directional control valve 90 is in the Basic position closed and its inductive switch 95 undamped.
- the transmitted via the pressure line 120 pump pressure acts accordingly on the annular surface of the valve piston 105th of the directional valve 90.
- the pilot valves 230, 240, the directional control valve 90 due to the area difference the two sides of the piston in the closed Held position.
- the proximity switch 95th the closed i. acknowledge undamped position. Accordingly, the proximity switches 145 and 155 must S2 the present opened, i. damped position Acknowledge.
- the electromagnets 235, 245th the two pilot valves 230, 240 energized. Thereby becomes the directional control valve 90 leading part of the control line 225 relieved to the tank 60 down. In addition will be the directional valves 140 and 150 closed.
- the Switching position is the pump connection 30 with the working connection 70 connected. The connection between the Work port 70 and the tank port 50 is, however, blocked.
- the proximity switches are switched 145, 155 and 95 cyclically checked.
- the hydraulic generated by the clutch / brake combination Switching volume now flows through the proportional pressure relief valve 250 in the tank 60 from. Short before the brake closes, the current at the proportional pressure relief valve 250 lowered again, so that in leading to the work terminal 70 line build up a pressure. This soft brake pressure acts in the type of backpressure and causes the Soft braked press. The height of the soft brake pressure is determined by the modulation of the proportional pressure relief valve 250 determined.
- the damping valve unit therefore allows optimization the start and stop process of the press and thus ensures high security for the entire Production facility. In addition, it can be lower the operating noise level of the press and the reduce mechanical load on the press drive, resulting in longer service life of the production facility leads.
- FIG. 1b shows a valve arrangement corresponding to FIG. 1a different with respect to FIG. 1a formed damping valve unit 20, however with a matching safety valve unit 10.
- FIG. 1a shows a valve arrangement corresponding to FIG. 1a different with respect to FIG. 1a formed damping valve unit 20, however with a matching safety valve unit 10.
- Regarding the features and function (s) of the safety valve unit is therefore completely on refer to the comments on Fig. 1a.
- a directional valve 310 formed way valve 300 provided to the pressure relief valve 250th is connected in parallel.
- the directional control valve 300 is over a pilot valve 330 is driven. Due to the seat valve design be, similar to the way valves 140 and 150, high flow rates and shorter switching times when braking, especially in the danger area of Press, possible.
- the directional control valve 300 is in the de-energized Condition is opened by a spring force 320 and is located in the basic position, especially in the Fall of a power failure, in the open position.
- the open position of the directional valve 300 allows in addition, a very fast switching and very effective EMERGENCY STOP or fast braking of the press (via the piston 80), as one in the working line 130th about existing hydraulic pressure over the lines 223, the tank line 220, and in particular on the Routing 222 are reduced almost instantaneously can.
- Another advantage of the seat valve construction of the directional control valve 300 is that the damping valve unit 20 directly over the valve seat 310 of the directional control valve 300 can be monitored, resulting in a particularly high Ensured safety with respect to the damping behavior is.
- valve arrangement according to the invention not only advantageous for mechanical presses can be used, but wherever large Masses by means of a hydraulically operated clutch and / or brake are moved.
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Description
Die Erfindung betrifft allgemein hydraulische Sicherheitsventile
und im Speziellen eine Sicherheitsventileinheit
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates generally to hydraulic safety valves
and in particular a safety valve unit
according to the preamble of
Dokument DE-A-3008935 offenbart eine Sicherheitsventileinheit
gemäß dem Oberbegrift des Anspruchs 1.Document DE-A-3008935 discloses a safety valve unit
according to the preamble of
Hydraulische Sicherheitsventile der hier betroffenen Art werden z.B. zur Steuerung der Bremse und/oder Kupplung einer mechanischen Presse eingesetzt. So ist aus der DE 38 17 123 A1 bereits ein hydraulisches Ventil für den vorgenannten Einsatz bekannt geworden, das durch zwei elektromagnetisch betätigbare Vorsteuerventile angesteuert wird. Das Ventil weist ferner zwei gegenläufig zueinander bewegbare Ventilkörper mit Steuerkolben auf. Mittels der Steuerkolben werden die Verbindungen zwischen einem Pumpenanschluß, zwei Arbeitsanschlüssen sowie zwei Tankanschlüssen gesteuert. Bei Vorliegen einer Fehlschaltung gehen die Ventilkörper in eine hydraulisch verriegelte Endstellung. Insbesondere ist eines der beiden Vorsteuerventile als Proportional-Druckdifferenzventil ausgebildet, wobei die ihm zugeordneten Steuerkolben mit Feinsteuerkerben versehen sind, so dass das Ventil proportional ausgesteuert und damit der Druckaufbau, die Geschwindigkeit und die Bewegungsrichtung eines dem Ventil nachgeschalteten Verbrauchers steuerbar sind.Hydraulic safety valves of the affected here Type will be e.g. for controlling the brake and / or clutch used a mechanical press. That's how it is DE 38 17 123 A1 already a hydraulic valve became known for the aforementioned application, the by two electromagnetically operated pilot valves is controlled. The valve also has two opposite directions mutually movable valve body with control piston on. By means of the control piston, the connections between a pump connection, two working connections and two tank connections controlled. at If there is a malfunction, the valve bodies go into a hydraulically locked end position. Especially is one of the two pilot valves as a proportional pressure differential valve trained, with his assigned Control spool provided with fine control notches are, so that the valve proportionally controlled and thus the pressure build-up, the speed and the direction of movement a consumer downstream of the valve are controllable.
In der DE 196 20 468 A1 ist ferner ein Sicherheitsventil beschrieben, bei dem in einem Gehäuse zwei parallel angeordnete Arbeitskolben angeordnet sind, von denen jeder mit einem Ventilteller fest verbunden ist. Beide Arbeitskolben werden mittels Vorsteuerventilen elektromagnetisch angesteuert. Im Gehäuse ist ein Zulauf ausgebildet, der an eine Druckluftquelle angeschlossen ist. Der Zulauf führt zu den Ventiltellern, die mittels Kreuzkanälen über Kreuz miteinander verbunden sind. Über einen Verbraucheranschluß kann ein Verbraucher, z.B. ein Kolbenantrieb einer mechanischen Presse, in der Schaltstellung des Sicherheitsventils mit Druck beaufschlagt werden, werden in einer Nullstellung der Verbraucher über einen Entlüftungsanschluß entlüftet ist. Von den Kreuzkanälen zweigt jeweils ein Kanal zu jedem der Vorsteuerventile ab. Ferner verläuft von jedem Vorsteuerventil ein Kanal zum zugehörigen Arbeitskolben. Zudem ist jedes Vorsteuerventil mit einer Magnetspule versehen, und jede Magnetspule ist über eine Stromzuführleitung an eine Stromquelle angeschlossen, die Teil einer Maschinensteuerung ist.In DE 196 20 468 A1 is also a safety valve described in which in a housing two parallel arranged working piston are arranged, of which each with a valve plate is firmly connected. Both Working pistons become electromagnetic by means of pilot valves driven. In the housing an inlet is formed, connected to a compressed air source is. The inlet leads to the valve plates, which means Cross channels are interconnected crosswise. Via a consumer connection, a consumer, e.g. a piston drive of a mechanical press, in the switching position of the safety valve pressurized will be in a zero position the Consumer vented via a vent port is. One channel branches off each of the cross channels each of the pilot valves. Furthermore, runs from each Pilot valve a channel to the associated working piston. In addition, each pilot valve with a solenoid provided, and each solenoid is over a Power supply line connected to a power source, which is part of a machine control.
Um die Produktivität von mechanischen Verbrauchern wie mechanischen Pressen oder dergleichen zu steigern, ist es erforderlich, die Geschwindigkeit des Kolbenantriebs zu erhöhen.To increase the productivity of mechanical consumers is to increase mechanical pressing or the like it required the speed of the piston drive to increase.
Des Weiteren wird vermehrt dazu übergegangen, ganze Pressenstraßen in einzelnen großen Presse zu vereinen. Diese Pressen benötigen jedoch entsprechend große Kupplungs-/Bremsaggregate, um die hohen hydraulischen Schaltvolumina bewältigen zu können, wobei diese Kupplungs-/Bremsaggregate entweder in Baueinheit oder getrennt angeordnet sein können.Furthermore, it is increasingly being used, whole To unite press lines in single large press. However, these presses require correspondingly large clutch / brake units, around the high hydraulic Cope with switching volumes, these clutch / brake units either in unit or separately can be arranged.
Die vorbeschriebenen, im Stand der Technik bekannten Sicherheitsventile sind ausschließlich in Kolbenschiebeventiltechnik ausgeführt, wodurch deren maximale Durchflußmenge begrenzt ist. Zudem erfordern diese Ventile aufgrund des bei einem Schaltvorgang erforderlichen Kolbenhubs lange Schaltzeiten beim Kuppeln und Bremsen der Presse.The above, known in the art Safety valves are exclusively in piston slide valve technology executed, whereby their maximum Flow rate is limited. In addition, these valves require due to the required during a switching operation Piston strokes long switching times when coupling and Braking the press.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Ventilanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, welche möglichst kurze Schaltzeiten eines mechanischen Verbrauchers, insbesondere möglichst kurze Kuppel- und Bremsvorgänge an einer mechanischen Presse, bereitstellt und dennoch gleichzeitig eine möglichst hohe Betriebssicherheit gewährleistet.The invention is therefore based on the object, a Hydraulic valve arrangement of the type mentioned specify the shortest possible switching times of a mechanical consumer, in particular as short as possible Clutch and brake operations on a mechanical press, provides while still a possible ensures high operational safety.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen
Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der
Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This task is characterized by the characteristics of the
Die Erfindung sieht bei einer zum Betrieb eines mechanischen Verbrauchers geeigneten Sicherheitsventileinheit der eingangs genannten Art, welche mittels wenigstens eines Druckanschlusses mit einer hydraulischen Druckquelle, mittels wenigstens eines Arbeitsanschlusses mit dem hydraulischen Verbraucher und mittels wenigstens eines Tankanschlusses mit einem ein Hydraulikfluid aufweisenden Tank verbunden ist, und welche mindestens zwei Arbeitsventile aufweist, die mittels wenigstens eines elektrisch ansteuerbaren Steuerventils betätigbar sind, wobei die mindestens zwei Arbeitsventile als Sitzventile ausgebildet sind, und wobei die mindestens zwei Arbeitsventile gegenläufig betrieben werden, wobei das erste Arbeitsventil im offenen Zustand den Druckanschluß wenigstens mit dem Arbeitsanschluß verbindet und dass das wenigstens zweite Arbeitsventil im offenen Zustand den Arbeitsanschluß mit dem Tankanschluß verbindet, insbesondere vor, dass das wenigstens zweite Arbeitsventil mittels einer Federkraft stromlos offen ist. The invention provides for a for the operation of a mechanical Consumer's suitable safety valve unit of the type mentioned, which means at least a pressure connection with a hydraulic Pressure source, by means of at least one working port with the hydraulic consumer and by means of at least a tank connection with a hydraulic fluid connected tank, and which at least having two working valves by means of at least an electrically controllable control valve are operable, the at least two working valves are designed as seat valves, and wherein the at least two work valves operated in opposite directions be, with the first working valve in the open state the pressure connection at least with the working connection connects and that the at least second working valve in the open state with the work connection the tank connection connects, in particular before, that the at least second working valve by means of a spring force is normally open.
Die bei den genannten Ventilen verwendete Sitzventilbauweise ermöglicht insbesondere hohe Durchflußwerte und gleichzeitig sehr kurze Schaltzeiten dieser Ventile, da aufgrund dieser Bauweise bereits geringe Kolbenbewegungen nahezu ohne Zeitverzögerung zu großen Ventilöffnungsquerschnitten führen.The seat valve construction used in the valves mentioned allows in particular high flow rates and at the same time very short switching times of these valves, because of this design already low piston movements almost no time delay to large valve port cross sections to lead.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen beschrieben, aus denen sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben. In den Zeichnungen sind dabei identische oder funktional gleiche Merkmale mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.Embodiments of the invention will be described below described on the basis of drawings that make up more Features and advantages of the invention. In The drawings are identical or functional same features with matching reference numerals Mistake.
Im Einzelnen zeigen:
- Fig. 1a
- eine hydraulische Ventilanordnung mit einer Sicherheitsventileinheit und einer Dämpfungsventileinheit gemäß einer ersten Variante;
- Fig. 1b
- eine der Fig. 1a entsprechende Ventilanordnung mit einer gegenüber der Fig. 1 unterschiedlichen Variante der Dämpfungsventileinheit; und
- Fig. 2
- ein Funktionsablaufdiagramm zur Illustration der Arbeitsweise der in Fig. 1a und 1b gezeigten Ventilanordnungen.
- Fig. 1a
- a hydraulic valve assembly having a safety valve unit and a damping valve unit according to a first variant;
- Fig. 1b
- a valve arrangement corresponding to FIG. 1a with a variant of the damping valve unit which is different from that of FIG. 1; and
- Fig. 2
- a functional flow chart for illustrating the operation of the valve arrangements shown in Fig. 1a and 1b.
Fig. 1 zeigt eine hydraulische Ventilanordnung bestehend
aus zwei Baugruppen, und zwar einer Sicherheitsventileinheit
10 und einer Dämpfungsventileinheit 20.
Die beiden Einheiten 10, 20 sind über einen Druckanschluß
30 mit einer Hydraulikpumpe 40, über einen Tankanschluß
50 mit einem Hydraulikfluidtank 60 sowie über
einen Arbeitsanschluß 70 mit einem mechanischen Verbraucher,
in dem vorliegenden Beispiel einen zum Betrieb
einer (hier nicht dargestellten) mechanischen
Presse vorgesehener Kupplungs- und/oder Bremskolben 80,
hydraulisch bzw. druckleitend verbunden. Auf das Hydraulikfluid
kommt es hier nicht an; es kann sich daher
entweder um ein Gas oder eine Flüssigkeit handeln.Fig. 1 shows a hydraulic valve assembly consisting
from two assemblies, namely a
Die Sicherheitsventileinheit 10 weist ein erstes in
Sitzventilbauweise ausgebildetes 2/2-Wegeventil 90 auf,
bei dem ein in eine Ventilkammer 100 hineinreichender
Kolben 105 mit einer an der Innenseite des Ventilgehäuses
ausgebildeten Ringfläche einen Ventilsitz 110 bildet.
Dieser Ventilsitz 110 verbindet oder trennt eine
von dem Druckanschluß 30 ausgehende Druckleitung 120
mit einer von dem Arbeitsanschluß 70 ausgehenden Arbeitsleitung
130. Die beiden Leitungen 120, 130 sind in
dem vorliegenden Betriebszustand (geschlossen) unterbrochen.The
Eine aktive Bewegung des Kolbens 105 zum Betrieb des
Ventils 90 erfolgt, ebenfalls hydraulisch, über eine
(Ventil-)Steuerkammer 115. Das Wegeventil 90 weist ferner
einen als Induktivschalter ausgelegten Näherungsschalter
(S3) 95 auf, mittels dem der Betriebszustand
des Wegeventils 90 sensiert werden kann.An active movement of the
Ferner sind zwei ebenfalls in Sitzventilbauweise ausgebildete
2/2-Wegeventile 140, 150 vorgesehen, bei denen
an einer inneren Ringfläche 160, 170 etwa zum Anliegen
kommende Kolben 155, 165 einen Ventilsitz bilden, und
die in dem gezeigten stromlosen Betriebszustand mittels
Federvorspannungen 180, 190 offen sind. Daher befinden
sich die Wegeventile 140, 150 insbesondere im Falle eines
Energieausfalls in der sicheren "Offen"-Stellung,
in der die Arbeitsleitung 130 entlastet ist. Auch bei
diesen Ventilen 140, 150 werden die Kolben 155, 165 hydraulisch
über Steuerkammern 162, 175 (aktiv) bewegt.
Zudem weisen auch die Wegeventile 140, 150 jeweils einen
Näherungsschalter 145, 155 mit der oben genannten
Funktionalität auf.Furthermore, two are also trained in poppet design
2/2-
Aufgrund der sämtlich in Sitzventilbauweise ausgelegten 2/2-Wegeventile zusammen mit im Bereich des jeweiligen Ventilsitzes angeordneten (hier nicht gezeigten) Drucksensoren bietet, in Kombination mit den schnellen Ventilschaltzeiten, eine hohe Betriebssicherheit.Because of all designed in poppet design 2/2-way valves along with in the area of each Valve seat arranged (not shown here) pressure sensors offers, in combination with the fast valve switching times, a high level of operational safety.
Da die Arbeitsleitung 130, parallel zur Verbindung mit
dem ersten Wegeventil 90, ebenfalls mit den Ventilkammern
200, 210 der beiden Wegeventile 140, 150 verbunden
ist, ist die Arbeitsleitung 130 in der vorliegenden Situation
über eine zum Hydraulikfluidtank 60 führende
Tankleitung 220 hydraulisch entlastet.Since the working
Zur Erhöhung der Betriebssicherheit der gesamten Ventilanordnung
sind die beiden 2/2-Wegeventile 140, 150
funktional identisch ausgebildet. Deren Parallelschaltung
bedeutet zudem eine die Betriebssicherheit zusätzlich
erhöhende Redundanz, wodurch ein sicheres Bremsen
der Kupplungs- und/oder Bremskolben 80 stets gewährleistet
ist.To increase the reliability of the entire valve assembly
are the two 2/2-
Wie bereits gesagt, werden die Wegeventile 90, 140, 150
durch jeweils über die Steuerkammern 115, 162, 175 getriebene
Bewegungen der Kolben 105, 155, 165 geschaltet.
Die Steuerkammern 115, 162, 175 sind zu diesem
Zweck an ein in der Zeichnung gestrichelt dargestelltes
hydraulisches Steuerleitungssystem 225 angeschlossen.As already said, the
Die Sicherheitsventileinheit 10 weist ferner zwei als
4/2-Wegeventile ausgebildete Vorsteuerventile 230, 240
auf, die mittels Elektromagneten 235, 245 geschaltet
werden. Die Vorsteuerventile 230, 240 verbinden entweder
(wie hier gezeigt) die Steuerkammer 115 des ersten
Wegeventils 90 mit der Druckleitung 120, und damit auch
der Pumpe 40, und die Steuerkammern 162, 175 der Wegeventile
140, 150 mit der Tankleitung 220, und damit
auch dem Tank 60. In einer (hier nicht gezeigten)
Kreuzstellung werden hingegen die Steuerkammer 115 mit
der Tankleitung 220 und die Steuerkammern 162, 175 mit
der Druckleitung 227 verbunden. The
Da sämtliche 2/2-Wegeventile 90, 140, 150 von den gleichen
Vorsteuerventilen 230, 240 angesteuert werden, arbeitet
die gesamte Anordnung in der Art einer Zwangsschaltung,
wodurch sämtliche Betriebszustände eindeutig
festgelegt sind.Since all 2/2-
Die Dämpfungsventileinheit 20 weist ein Proportional-Druckbegrenzungsventil
250 auf, das mittels einer Federvorspannung
stromlos schließt und das über einen
Steuerstrom ausgesteuert bzw. geöffnet wird. Dadurch
ist gewährleistet, dass auch bei einem elektrischen
Stromausfall die Presse über den Kupplungs- bzw. Bremskolben
80 weich gebremst werden kann.The damping
Ein Proportional-Druckminderventil 260 ermöglicht eine
Druckmodulation beim Weichkuppeln sowie unterschiedliche
Druckstufen beim Einkuppeln der Presse mittels des
Kupplungskolbens 80.A proportional
Ein Druckbegrenzungsventil 270 dient zur Maximaldruckabsicherung
der durch den Kupplungskolben 80 angetriebenen
Kupplung. Das Druckbegrenzungsventil 270 verhindert
einen zu hohen Betätigungsdruck in der Kupplung,
der beispielsweise durch eine fehlerhafte Ansteuerung
des Proportional-Druckminderventils 260 entstehen könnte.A
Schließlich weist die Dämpfungsventileinheit auch einen
Federspeicher 290 auf, der einen permanenten Gegendruck
in der Tankleitung, insbesondere während einer Weichbremsphase,
gewährleistet und somit ein kontrollierteres
Abbremsen der Presse ermöglicht.Finally, the damping valve unit also has a
Im Folgenden wird der Funktionsablauf der gezeigten Ventilanordnung eingehender beschrieben, wobei auch auf Fig. 2 zu verweisen ist.In the following, the functional sequence of the shown Valve arrangement described in more detail, being also on Fig. 2 is to be referenced.
In der in Fig. 1 gezeigten Grundstellung sind die Elektromagnete
235, 245 der Vorsteuerventile 230 und 240
stromlos. Dadurch schalten die Wegeventile 140 und 150
mittels der jeweiligen Federvorspannung 180, 190 in die
geöffnete Stellung, wobei die Induktivschalter 145 und
155 bedämpft werden. Das Wegeventil 90 ist in der
Grundstellung geschlossen und sein Induktivschalter 95
unbedämpft.In the basic position shown in Fig. 1, the
Der über die Druckleitung 120 übertragene Pumpendruck
wirkt demnach auf die Ringfläche des Ventilkolbens 105
des Wegeventils 90. Gleichzeitig wird über die Vorsteuerventile
230, 240 das Wegeventil 90 aufgrund der Flächendifferenz
der beiden Kolbenseiten in der geschlossenen
Stellung gehalten.The transmitted via the
Zwischen dem Pumpenanschluß 30 und dem Arbeitsanschluß
70 sowie dem Tankanschluß 50 besteht keine Verbindung
und daher ist der Arbeitsanschluß 70 über die Tankleitung
220 und den Tankanschluß 50 entlastet.Between the
Bevor aus der Grundstellung in eine Schaltstellung übergegangen werden kann, muss der Näherungsschalter 95 die geschlossene, d.h. unbedämpfte Stellung quittieren. Entsprechend müsssen die Näherungsschalter 145 und 155 S2 die vorliegende geöffnete, d.h. bedämpfte Stellung quittieren.Before from the basic position into a switching position can be transferred, the proximity switch 95th the closed, i. acknowledge undamped position. Accordingly, the proximity switches 145 and 155 must S2 the present opened, i. damped position Acknowledge.
In der Schaltstellung sind die Elektromagnete 235, 245
der beiden Vorsteuerventile 230, 240 erregt. Dadurch
wird der zum Wegeventil 90 hinführende Teil der Steuerleitung
225 zum Tank 60 hin entlastet. Zusätzlich werden
die Wegeventile 140 und 150 geschlossen. In der
Schaltstellung ist der Pumpenanschluß 30 mit dem Arbeitsanschluß
70 verbunden. Die Verbindung zwischen dem
Arbeitsanschluß 70 und dem Tankanschluß 50 ist hingegen
gesperrt.In the switching position, the
Es sei nun eine Fehlfunktion eines der Vorsteuerventile
230, 240 angenommen, wobei der Elektromagnet 245 des
Vorsteuerventils 240 erregt und der Elektromagnet 235
des Vorsteuerventils 230 entregt ist. Daher wird nur
das Wegeventil 150 geschlossen, wohingegen das Wegeventil
140 offen bleibt. Folglich bleibt auch die Verbindung
zwischen dem Arbeitsanschluß 70 und dem Tankanschluß
50 geöffnet. Somit kann sich am Arbeitsanschluß
70 kein Druck aufbauen, was einen hohen Sicherheitfaktor
darstellt. Die genannte Fehlfunktion (-schaltung)
wird zudem durch die ungleiche Signalgabe der Näherungsschalter
145 und 155 in der (hier nicht gezeigten)
Steuerung als solche erkannt.It is now a malfunction of one of the
Zur Erkennung solcher oder ähnlicher Fehlfunktionen wird während eines Pressenhubs das Schalten der Näherungsschalter 145, 155 und 95 zyklisch überprüft. To detect such or similar malfunctions During a press stroke, the proximity switches are switched 145, 155 and 95 cyclically checked.
Mit der Dämpfungsventileinheit wird ein weiches Einkuppeln und Bremsen erreicht.With the damping valve unit becomes a soft engagement and braking achieved.
Beim Weichkuppeln wird neben den Vorsteuerventilen 230,
240 auch der Elektromagnet 265 des Proportional-Druckminderventils
260 erregt, wobei letzteres so mit
Strom ausgesteuert wird, dass der Sekundärdruck dem
Pumpendruck entspricht. Dadurch ist gewährleistet, dass
das Hubvolumen schnell zur Kupplungs-Bremskombination
fließt. Dies bedeutet ein schnelles Ansprechen der
Kupplung.When soft coupling is in addition to the
Wenn die Kupplung schließt, wird der Strom am Proportional-Druckminderventil
260 wieder abgesenkt, wodurch
der Sekundärdruck bis auf den gewünschten Weichkuppeldruck
abfällt. Nach dem Beschleunigungsvorgang wird der
Strom am Proportional-Druckminderventil 260 dann wieder
erhöht, so dass der für die Kupplung bestimmt Druck bis
zu einem Nenndruck ansteigt.When the clutch closes, the current at the proportional pressure reducing valve becomes
260 lowered again, causing
the secondary pressure up to the desired soft-coupling pressure
drops. After the acceleration process is the
Current at the proportional
Beim Weichbremsen hingegen werden die Elektromagnete
235, 245 der Vorschaltventile 230, 240 entregt und der
Elektromagnet 255 des Proportional-Druckbegrenzungsventils
250 erregt, wobei letzteres so
bestromt wird, dass es vollständig öffnet.When soft braking, however, the
Das von der Kupplung-/Bremsenkombination erzeugte hydraulische
Schaltvolumen strömt nun über das Proportional-Druckbegrenzungsventil
250 in den Tank 60 ab. Kurz
bevor die Bremse schließt, wird der Strom am Proportional-Druckbegrenzungsventil
250 wieder abgesenkt, so
dass sich in der zum Arbeitsanschluß 70 führenden Leitung
ein Druck aufbaut. Dieser Weichbremsdruck wirkt in
der Art eines Gegendrucks und führt dazu, dass die
Presse weich gebremst wird. Die Höhe des Weichbremsdruckes
wird dabei durch die Aussteuerung des Proportional-Druckbegrenzungsventils
250 bestimmt.The hydraulic generated by the clutch / brake combination
Switching volume now flows through the proportional
Die Dämpfungsventileinheit ermöglicht daher eine Optimierung des Start- und Stoppvorganges der Presse und gewährleistet somit eine hohe Sicherheit für die gesamte Produktionseinrichtung. Darüber hinaus lässt sich der Betriebsgeräuschpegel der Presse absenken und die mechanische Belastung des Pressenantriebs verringern, was zu größeren Standzeiten der Produktionseinrichtung führt.The damping valve unit therefore allows optimization the start and stop process of the press and thus ensures high security for the entire Production facility. In addition, it can be lower the operating noise level of the press and the reduce mechanical load on the press drive, resulting in longer service life of the production facility leads.
Die Fig. 1b zeigt eine der Fig. 1a entsprechende Ventilanordnung
mit einer gegenüber der Fig. 1a unterschiedlich
ausgebildeten Dämpfungsventileinheit 20, jedoch
mit einer übereinstimmenden Sicherheitsventileinheit
10. Bezüglich der Merkmale und der Funktion(en) der Sicherheitsventileinheit
wird deshalb vollumfänglich auf
die Ausführungen zu Fig. 1a verwiesen.FIG. 1b shows a valve arrangement corresponding to FIG. 1a
different with respect to FIG. 1a
formed damping
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1b ist zusätzlich
ein in Sitzventilbauweise 310 ausgebildetes Wegeventil
300 vorgesehen, das zu dem Druckbegrenzungsventil 250
parallel geschaltet ist. Das Wegeventil 300 wird über
ein Vorsteuerventil 330 angesteuert. Aufgrund der Sitzventilbauweise
werden, ähnlich wie bei den Wegeventilen
140 und 150, hohe Durchflußwerte und kürzere Schaltzeiten
beim Bremsen, insbesondere im Gefahrenbereich der
Presse, ermöglicht. Das Wegeventil 300 wird im stromlosen
Zustand über eine Federkraft 320 geöffnet und befindet
sich in der Grundstellung, insbesondere auch im
Falle eines Stromausfalls, in der geöffneten Stellung.
Die geöffnete Stellung des Wegeventils 300 ermöglicht
darüber hinaus ein sehr schnell schaltendes und sehr
effektives NOT-AUS bzw. schnelles Abbremsen der Presse
(über den Kolben 80), da ein in der Arbeitsleitung 130
etwa bestehender hydraulischer Druck über die Leitungen
223, die Tankleitung 220, und insbesondere über den
Leitungsweg 222 nahezu verzögerungsfrei abgebaut werden
kann.In the embodiment of FIG. 1b is in addition
a
Ein weiterer Vorteil der Sitzventilbauweise des Wegeventils
300 besteht darin, dass die Dämpfungsventileinheit
20 direkt über den Ventilsitz 310 des Wegeventils
300 überwacht werden kann, wodurch eine besonders hohe
Sicherheit bezüglich des Dämpfungsverhaltens gewährleistet
ist.Another advantage of the seat valve construction of the
Die Fig. 2 illustriert den Funktionsablauf der in den Figuren 1a und 1b gezeigten Ventilanordnungen anhand des Zeitablaufes der folgenden Größen, die in der Reihenfolge gemäß Fig. 2 von oben nach unten genannt sind:
Spannungsverlauf 500 an 235, 245den Elektromagneten 230, 240;der Vorsteuerventile Stromverlauf 510am Elektromagneten 265 des Proportional-Druckminderventils 260;Stromverlauf 520am Elektromagneten 255 des Proportional-Druckbegrenzungsventils 250;Druckverlauf 530 in der Kupplung/Bremsenkombination der Presse; sowieDrehzahlverlauf 540 in der Antriebswelle der Presse.
-
Voltage curve 500 to the 235, 245 of theelectromagnet 230, 240;pilot valves -
Current path 510 at theelectromagnet 265 of the proportionalpressure reducing valve 260; -
Current path 520 at theelectromagnet 255 of the proportionalpressure relief valve 250; -
Pressure curve 530 in the clutch / brake combination of the press; such as -
Speed curve 540 in the drive shaft of the press.
Durch Ansteuern der Vorsteuerventile 230, 240 gehen
diese in die Kreuzstellung über und öffnen das Wegeventil
90, da die Steuerkammer 115 nunmehr über die Tankleitung
220 entlastet ist. Gleichzeitig schließen die
beiden Wegeventile 140 und 150, da deren Steuerkammern
162, 175 mit dem Pumpendruck beaufschlagt werden und
dadurch die Kolben 155, 165 in die Sitzposition bewegt
werden.By driving the
Nach einer gewissen Vorlaufzeit (hydraulische Einschwingzeit)
steigt somit der Druck am Verbraucher,
hier der Kupplung/Bremsenkombination. Nachdem sich dort
ein Druck aufgebaut hat, steigt auch die Drehzahl an
der Antriebswelle der Presse bis hin zu einer Nenndrehzahl
stetig an. Durch Betätigen des Proportional-Druckminderventils
260 wird der Druckanstieg allerings
gedämpft, womit sich insgesamt der gezeigte verlangsamt
ansteigende Verlauf der Drehzahl ergibt.After a certain lead time (hydraulic settling time)
thus increases the pressure on consumers,
here the clutch / brake combination. After getting there
a pressure has built up, the speed increases
the drive shaft of the press up to a rated speed
steadily. By actuating the proportional
Nachdem die Wegeventile 90, 140, 150 durch erneutes Umschalten
der Vorsteuerventile 230, 240 wieder in die
Grundstellung übergehen, wird kurzzeitig das Proportional-Druckbegrenzungsventil
250 angesteuert, wodurch der
am Verbraucher 80 vorliegende Druck verstärkt über die
Tankleitung 220 abgebaut werden kann. Nach einer Zeitverzögerung
fällt dann auch die Drehzahl wieder auf den
ursprünglichen Wert ab.After the
Die bereits genannte Schaltverzögerung beim Öffnen des
Wegeventils 90 gegenüber den Wegeventilen 140, 150 verhindert
die Ausbildung eines hydraulischen Kurzschlusses
zwischen Punkt A des Wegeventils 90 und den Punkten
B der Wegeventile 140, 150. Zudem wird hierdurch ein
Starten der Presse auch ohne ein Weichkuppeln ermöglicht.
Ferner läßt sich die zeitliche Überschneidung
und damit der Weichkuppeldruck von extern adjustieren.The already mentioned switching delay when opening the
Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Ventilanordnung nicht nur bei mechanischen Pressen vorteilhaft einsetzbar ist, sondern überall dort, wo große Massen mittels einer hydraulisch arbeitenden Kupplung und/oder Bremse bewegt werden.It is understood that the valve arrangement according to the invention not only advantageous for mechanical presses can be used, but wherever large Masses by means of a hydraulically operated clutch and / or brake are moved.
Claims (6)
- Safety valve unit for the operation of a hydraulic consumer (80), which is connected by means of at least one pressure connection (30) to a hydraulic pressure source (40), by means of at least one working connection (70) to the hydraulic consumer (80), and by means of at least one tank connection (50) to a tank (60) containing hydraulic fluid, and which has at least two working valves (90, 140), which can be actuated by at least one electrically operated control valve (230), the minimum of two working valves (90, 140) being designed as seat valves (110, 170) and the minimum of two working valves (90, 140) being operated in opposite directions, where the first working valve (90), when in the open state, connects the pressure connection (30) at least to the working connection (70), and in that the minimum of one second working valve (140), when in the open state, connects the working connection (70) to the tank connection (50), characterized in that the minimum of one second working valve (140) remains open under the force of a spring (180) when de-energized.
- Safety valve unit according to Claim 1, characterized in that the minimum of two working valves (90, 140) are designed as 2/2-directional control valves and the minimum of one control valve (230) is designed as a 4/2-directional control valve, where the minimum of one control valve (230) connects the piston chambers of the minimum of two working valves (90, 140) in opposite directions to the pressure connection (30) and to the tank connection (50).
- Safety valve unit according to Claim 1 or 2, characterized in that the minimum of two working valves (90, 140) can be actuated by the same control valve (230), of which there is at least one.
- Safety valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that a minimum of two second working valves (140) are provided in the form of two parallel-connected 2/2-directional control valves.
- Safety valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that the first working valve (90) is actuated with a time delay with respect to the minimum of one second working valve (140).
- Safety valve unit according to one of the preceding claims, characterized in that each of the minimum of two working valves (90, 140) has an inductive switching position sensor (95, 145).
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