EP1269137A1 - Druckschalter - Google Patents

Druckschalter

Info

Publication number
EP1269137A1
EP1269137A1 EP01911627A EP01911627A EP1269137A1 EP 1269137 A1 EP1269137 A1 EP 1269137A1 EP 01911627 A EP01911627 A EP 01911627A EP 01911627 A EP01911627 A EP 01911627A EP 1269137 A1 EP1269137 A1 EP 1269137A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
signal
pressure switch
electrical
ues
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01911627A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Drechsler
Wolfgang Lukasczyk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Bosch Rexroth AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bosch Rexroth AG filed Critical Bosch Rexroth AG
Publication of EP1269137A1 publication Critical patent/EP1269137A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/08Means for indicating or recording, e.g. for remote indication
    • G01L19/12Alarms or signals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/8158With indicator, register, recorder, alarm or inspection means
    • Y10T137/8326Fluid pressure responsive indicator, recorder or alarm

Definitions

  • the invention relates to a pressure switch which, depending on the magnitude of a pressure supplied to it, emits an electrical switching signal which assumes a first value if the pressure is less than an adjustable threshold value and which assumes a second value if the pressure is greater than the threshold.
  • Such a pressure switch is known from US Pat. No. 4,388,505 K).
  • the threshold i.e. H. the pressure at which the electrical output signal changes can be adjusted by turning a cam disc.
  • a manually adjustable rotary knob is provided for the rotation of the cam disc, which is provided with markings for various 15 sizes of the threshold value.
  • a change in the threshold value by signals from a control device is not provided.
  • the invention has for its object to provide a pressure switch of the type mentioned, the threshold () is adjustable by an electrical control signal.
  • the invention allows the threshold value to be set in accordance with an electrical output signal from a higher-level control device.
  • Advantageous developments of the invention are characterized in claims 2 to 10. So that switching processes caused by the pressure fluctuations are not triggered in the case of pressure signals to which pressure fluctuations of small amplitude are superimposed, the logic circuit for the electrical input signal and for the electrical output signal of the pressure sensor is additionally supplied with a correction signal which measures the pressure at which the switching - The process takes place compared to the threshold value specified by the electrical input signal. If the switching process is only to be triggered at a pressure which is greater than the threshold value, the correction signal acts as an increase in the threshold value.
  • the correction signal acts as a reduction in the threshold value.
  • the correction signal can be constant or depend on the size of the pressure to be monitored. If a second correction signal is fed to the logic circuit in addition to the first correction signal, two different switching points can be implemented. It is thus possible to trigger a switching operation both at a pressure which is greater than the threshold value and at a pressure which is less than the threshold value. So z. B. when monitoring the working pressure of a clamping system with a pressure switch at the same time, whether there is a minimum pressure required for a secure clamping of a workpiece and whether the pressure is less than a maximum pressure that would damage the workpiece. In an advantageous manner, a constant correction signal can be obtained from a Derive the pressure switch for supplying the pressure sensor and the connection circuit.
  • a pressure switch can advantageously be used to monitor the working pressure of a hydraulic consumer of a machine tool, in particular m clamping systems with hydraulic cylinders for actuating a chuck or the pole of a tailstock.
  • the control signal for the valve supplied by a superordinate machine control, is also supplied to the pressure switch as an electrical input signal.
  • the electrical switching signal of the pressure switch is fed to the igeigeoidnet machine control.
  • both switching signals are fed to the machine control.
  • This arrangement for pressure monitoring has the advantage that the pressure monitoring can follow independently of the valve control e.
  • the switching threshold of the pressure switch is carried by the control signal for the valve control.
  • the higher-level machine control system evaluates the switching signals of the pressure switch and takes safety-related measures if the working pressure exceeds the specified limit values on one side or the other.
  • FIG. 1 shows the block diagram of a pressure switch with a switching output
  • Figure 2 shows the block diagram of a pressure switch with two electrical switching outputs
  • Figure 3 shows an arrangement for monitoring the working pressure in a hydraulic clamping system with a pressure switch having two switching outputs.
  • FIG. 1 shows the block diagram of a pressure switch according to the invention with an electrical switching output.
  • the pressure switch is provided with the reference number 10.
  • Pressure switch 10 is supplied with a pressure pe to be monitored as an input variable.
  • a pressure sensor 11 converts the pressure pe into a voltage ual.
  • the level of the voltage ual is a measure of the pressure pe. In the exemplary embodiment considered here, the voltage is ually proportional to the pressure pe.
  • the output voltage ual of the pressure sensor 11 is fed to a logic circuit 12 as an input signal.
  • Further input signals of the logic circuit 12 are a voltage ues and a voltage ukl.
  • the voltage ues is a measure of the threshold value of the pressure switch 10, referred to below as ps.
  • the voltage ukl is the product of the voltage ues and a factor kl.
  • the logic circuit 12 comprises a summing element 13 and a switching element 14 connected downstream of it.
  • the output signal of the summing element 13 is a voltage udl. This voltage is supplied to the switching element 14 as an input signal.
  • the output signal of the switching element 14 is a voltage ua2.
  • the Voltage ua2 assumes a first value ua20 if the voltage udl supplied to the switching element 14 is negative, and assumes a second value ua21 if the voltage udl supplied to the switching element 14 is positive.
  • the voltage ua2 of the switching element 14 is the output signal of the logic circuit 12 and also the output signal of the pressure switch 10.
  • the voltage switch 10 is supplied with a voltage Uv, which serves as a supply voltage for the pressure sensor 11 and for the logic circuit 12.
  • the voltage Uv is either a constant voltage or may change by a nominal value within a tolerance range.
  • the voltage udl is negative if the pressure pe supplied to the pressure sensor 11 is less than the threshold value ps. In this case the voltage ual is less than the voltage ues.
  • the voltage ua2 assumes the value ua20.
  • the voltage udl is positive if the pressure pe supplied to the pressure sensor 11 is greater than the threshold value ps.
  • the voltage ual is greater than the voltage ues and the voltage udl is positive.
  • the voltage ua2 takes the value ua21.
  • the threshold value ps for the pressure pe to be monitored can be changed in a simple manner. Since there is a fixed relationship between the pressure pe and the output voltage ual of the pressure sensor 11 exists, each pressure value pe can be assigned a corresponding value of the voltage ues.
  • the threshold does not have to be set on the pressure switch itself, but it can be remotely controlled, e.g. B. a higher-level control device.
  • the threshold value ps can be set in accordance with the time average of the pressure to be monitored. However, this does not mean that every time the
  • the summing element 13 is additionally supplied with the voltage ukl with a negative sign as a correction signal.
  • the factor kl is chosen to be greater than zero.
  • the voltage ukl acts like a reduction in the voltage ues. Since the voltage ukl is proportional to the voltage ues, its correction effect is greater for large values of the voltage ues than for small values. If such a dependency of the correction voltage ukl on the voltage ues is not desired, it is also possible - as described below with reference to FIG. 2 - to supply the summing element 13 with a constant correction voltage. If the correction voltage ukl is supplied to the summing element 13 not with a negative sign - as shown in FIG.
  • the switching point of the pressure switch 10 is shifted to values which are greater than the threshold value corresponding to the voltage ues.
  • Such a correction allows the monitoring of a pressure, the pressure fluctuations of small amplitude are superimposed, for overshoots, ie the switching process of the Pressure switch 10 only takes place when the instantaneous value of the pressure pe exceeds a value which is greater than the mean time value of the pressure to be monitored by a value determined by the factor k1.
  • FIG. 2 shows a pressure switch 20 with two switching outputs.
  • the pressure pe to be monitored is fed to the pressure sensor 11.
  • the pressure sensor 11 converts the pressure pe into the voltage ual.
  • the voltage ual, the voltage ues and the voltage ukl are fed to a logic circuit 21 as input signals.
  • the logic circuit 21 is supplied with a voltage uk2 as a second correction signal.
  • the voltage uk2 is a constant voltage which - e.g. B. with the help of a voltage regulator 22 - from which the pressure switch 20 with auxiliary energy supply voltage Uv is derived.
  • the logic circuit 21 comprises three summing elements 23, 24 and 25, of which the summing elements 23 and 24 functionally correspond to the summing element 13 in FIG. 1.
  • the summing element 23 forms a voltage udO from the voltages ues and ual, which voltage is supplied to both the summing element 24 and the summing element 25.
  • the summing element 24 forms the voltage udl from the voltage udO and the voltage ukl. As in FIG. 1, this voltage is fed to the switching element 14, whose output voltage ua2 with the values ua20 or ua21 is the one output signal of the pressure switch 20. As long as the pressure pe to be monitored is less than the threshold value ps reduced by the first correction value, the voltage udl is negative and the output voltage ua2 assumes the value ua20.
  • the voltage udl is positive and the output voltage ua2 assumes the value ua21.
  • the summing element 25 forms a voltage ud2 from the voltage udO and the voltage uk2.
  • the voltage ud2 is fed to a further switching element 26, which is the same
  • the output signal of the switching element 26 is a voltage ua3, which assumes the value ua30 if the voltage ud2 is negative, and which assumes the value ua31 if the voltage ud2 is positive.
  • the voltage ua3 with the values ua30 or ua31 is the other output signal of the pressure switch 20.
  • the voltage ud2 is negative and the output voltage ua3 takes the value ua30. If the pressure pe to be monitored is greater than the threshold value ps increased by the second correction value, the voltage ud2 is positive and the output voltage ua3 assumes the value ua31.
  • the pressure pe can thus be monitored both for falling below a pressure value ps - ⁇ pl which is lower than the threshold value ps and for exceeding a pressure value ps + ⁇ p2 which is higher than the threshold value ps.
  • the pressure ⁇ pl corresponds to the voltage ukl and the pressure ⁇ p2 to the voltage uk2.
  • the voltage uk2 is a constant voltage.
  • FIG. 3 shows the use of the pressure switch 20 shown in FIG. 2 for monitoring the working pressure of a hydraulic consumer of a machine tool.
  • a hydraulic consumer in the form of a double-acting cylinder 30 actuates, via its piston rod 31, a chuck 32 which is only shown symbolically here.
  • B. also act on the quill of a tailstock, which is pressed by the piston rod 31 against a workpiece, not shown in Figure 3.
  • the chambers of the cylinder 30 are provided with the reference numerals 33 and 34.
  • a shuttle valve 35 is connected to the lines 37 and 38 leading from a changeover valve 36 to the chambers 33 and 34 of the cylinder 30.
  • the working pressure of the clamping device is the higher of the pressures in the chambers 33 and 34. This pressure is fed to the pressure switch 20 via the shuttle valve 35 as the pressure pe to be monitored.
  • the changeover valve 36 connects one of the chambers 33 and 34 of the cylinder 30 to the outlet port of a pilot-controlled pressure control valve 39 and the other chamber 34 and 33 of the cylinder 30 to a tank 40.
  • the pressure control valve 39 is connected via a further connection connected to a pump 42 driven by a motor 41 and to the tank 40 via a third connection.
  • the pump 42 supplies the pressure control valve 39 with pressure medium.
  • a superordinate machine control 43 supplies a control electronics 44 for the pressure reducing valve 39 via a line 45 with a voltage uvs as a setpoint signal for the working pressure of the tensioning device to be set.
  • This Voltage is simultaneously supplied to the pressure sensor 20 as an electrical input signal ues, which - as stated above - is a measure of the threshold value.
  • the pressure control valve 39 regulates the working pressure pe of the pressure medium supplied to the cylinder 30 in accordance with a control signal formed by the control electronics 44. This control signal is fed to the pressure control valve 39 via a line 48.
  • the output pressure pe of the pressure control valve 39 is adjusted by a position-controlled direct current drive.
  • the position feedback to the control electronics 44 via a line 49.
  • the position control loop is closed in the control electronics 44. position feedback to the machine control 43 is therefore not necessary.
  • Via a line 50 which is arranged between the control electronics 44 and the machine control 43, the machine control 43 z.
  • B. Status messages from the control electronics 44 are
  • the switchover valve 36 is actuated directly by the machine control 43.
  • lines 51 and 52 are provided which are led from the machine control 43 to the switchover valve 36.
  • the monitoring of the working pressure by the pressure switch 20 is independent of the function of the pressure control valve 39, the setting of which is carried out via the control electronics 44.
  • the setpoint signal for valve actuation and the threshold value of the pressure switch have the same origin.
  • the voltage uvs is applied to the pressure switch 20 as an electrical input signal ues. leads.
  • the output signals ua2 and ua3 of the pressure switch 20 are fed to the machine control 43 as binary input signals.
  • the machine controller 43 evaluates the output signals ua2 and ua3 of the pressure switch 20. If the permissible ranges determined by the voltages ukl and uk2 of the pressure switch 20 are exceeded, the machine control 43 initiates corrective measures which bring the machine tool into a safe state. It is advantageous here that the drive of the pressure control valve 39 works with self-locking, that is, that in the event of a failure of the electrical control signal for the pressure control valve 39, for. B. due to a break in line 48, the last set pressure is retained.
  • the use of the pressure switch according to the invention is not limited to the examples given above.
  • the pressure switch according to the invention can be used wherever pressure monitoring is required.

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Abstract

Bei einem Druckschalter, der in Abhängigkeit von der Grösse eines ihm zugeführten Drucks ein elektrisches Schaltsignal abgibt, das einen ersten Wert annimmt, wenn der Druck kleiner als ein Schwellenwert ist, und das einen zweiten Wert annimmt, wenn der Druck grösser als der Schwellenwert ist, erfolgt eine Verstellung des Schwellenwerts - sofern diese überhaupt vorgesehen ist - von Hand, z.B. durch Verstellen einer mit einem Drehknopf gekoppelten Kurvenscheibe. Um den Schwellenwert durch ein elektrisches Signal zu verstellen, ist der Druck einem Drucksensor zugeführt, der ein elektrisches Ausgangssignal abgibt, das ein Mass für den dem Drucksensor zugeführten Druck ist. Dem Druckschalter ist ein elektrisches Eingangssignal zugeführt, das ein Mass für den Schwellenwert ist. Das elektrische Ausgangssignal des Drucksensors und das elektrische Eingangssignal sind einer Verknüpfungsschaltung zugeführt, die ein elektrisches Schaltsignal abgibt, das in Abhängigkeit von der Grösse der Differenz der ihr zugeführten elektrischen Signale einen von zwei Werten annimmt. Der Druckschalter dient allgemein zur Signalgabe beim Erreichen eines vorwählbaren Drucks. Insbesondere findet der Druckschalter Verwendung in Automatisierungseinrichtungen.

Description

Beschreibung
Druckschal er
Die Erfindung betrifft einen Druckschalter, der in Abhängigkeit von der Größe eines ihm zugeführten Drucks ein elektri- 5 sches Schaltsignal abgibt, das einen ersten Wert annimmt, wenn der Druck kleiner als ein einstellbarer Schwellenwert ist, und das einen zweiten Wert annimmt, wenn der Druck größer als der Schwellenwert ist.
Ein derartiger Druckschalter ist aus der US-PS 4 388 505 K) bekannt. Der Schwellenwert, d. h. derjenige Druck, bei dem die Änderung des elektrischen Ausgangssignals erfolgt, ist durch Verdrehen einer Kurvenscheibe einstellbar. Für die Drehung der Kurvenscheibe ist ein von Hand zu verstellender Drehknopf vorgesehen, der mit Markierungen für verschiedene 15 Größen des Schwellenwerts versehen ist. Eine Änderung des Schwellenwerts durch Signale einer Steuereinrichtung ist nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Schwellenwert() durch ein elektrisches Steuersignal einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Die Erfindung erlaubt es, den Schwellenwert entsprechend einem elektrischen Ausgangssignal einer übergeordneten Steuereinrichtung einzustellen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 10 gekennzeichnet. Damit bei Drucksignalen, denen betriebsmäßig Druckschwankungen kleiner Amplitude überlagert sind, keine durch die Druckschwankungen verur- sachten Schaltvorgänge ausgelöst werden, ist der Verknüpfungsschaltung für das elektrische Eingangssignal und für das elektrische Ausgangssignal des Drucksensors zusätzlich ein Korrektursignal zugeführt, das den Druck, bei dem der Schalt - Vorgang erfolgt, gegenüber dem durch das elektrische Ein- gangssignal vorgegebenen Schwellenwert verschiebt. Soll der Schaltvorgang erst bei einem Druck ausgelöst werden, der größer als der Schwellenwert ist, wirkt das Korrektursignal wie eine Erhöhung des Schwellenwerts. Soll der Schaltvorgang dagegen schon bei einem Druck ausgelöst werden, der kleiner als der Schwellenwert ist, wirkt das Korrektursignal wie eine Verringerung des Schwellenwerts. Dabei kann das Korrektursignal konstant sein oder von der Größe des zu überwachenden Drucks abhängen. Wird der Verknüpfungsschaltung zusätzlich zu dem ersten Korrektursignal ein zweites Korrektursignal zuge- führt, lassen sich zwei verschiedene Schaltpunkte realisieren. Damit ist es möglich, sowohl bei einem Druck, der größer als der Schwellenwert ist, als auch bei einem Druck, der kleiner als der Schwellenwert ist, einen Schaltvorgang auszulösen. So kann z. B. bei der Überwachung des Arbeitsdrucks eines Spannsystems mit einem Druckschalter gleichzeitig überwacht werden, ob ein für ein sicheres Spannen eines Werkstücks erforderlicher Mindestdruck vorhanden ist und ob der Druck kleiner als ein Maximaldruck ist, der zu einer Beschädigung des Werkstücks führen würde. In vorteilhafter Weise läßt sich ein konstantes Korrektursignal aus einer, dem D uckschaltei für die Veisoigung des Drucksensors und der Vei knüpfungsschaltung vorgesehenen Versorgungsspannung ableiten .
Ein deiait gei Druckschaltei kann in vorteilhaftei Weise verwendet weiden, um den Aibeitsdiuck eines hydraulischen Verbiauchers einer Werkzeugmaschine, insbesondere m Spannsystemen mit hyd aulischen Zylindern zui Betätigung eines Spannfutters oder dei Pmole eines Reitstocks zu überwachen. Dabei ist das der Ansteuerelekt onik für das Ventil von einer ubergeoidneten Maschinensteuerung zugefuhrte Sollwert-Signal auch dem Druckschaltei als elektusches Eingangssignal zugeführt. Das elektrische Schaltsignal des Druckschalters ist der ubeigeoidneten Maschinensteuerung zugeführt. Entsprechend sind im Fall eines Druckschalters mit zwei elektrischen Schaltsignalen beide Schaltsignale der Maschinensteuerung zugefuhit. Diese Anordnung zur Druckuberwachung hat den Vorteil, daß die Druckuberwachung unabhängig von der Ventilan- steuerung e folgen kann. Dabei wird jedoch die Schaltschwelle des Druckschalters durch das Steuei Signal für die Ventilan- Steuerung mitgefuhrt. Die übergeordnete Maschinensteuerung wertet die Schaltsignale des Diuckschalters aus und ergreift sicherheitsrelevante Maßnahmen, wenn der Arbeitsdruck die vorgegebenen Grenzwerte nach der einen oder nach der anderen Seite überschreitet .
Die Erfindung wird im folgenden mit ihren weiteren Einzelheiten anhand von in den Zeichnungen dargestellten Aus- fuhrungsbeispielen naher eilautert. Es zeigen Figur 1 das Blockschaltbild eines Druckschalters mit einem Schaltausgang,
Figur 2 das Blockschaltbild eines Druckschalters mit zwei elektrischen Schaltausgängen und
Figur 3 eine Anordnung zur Überwachung des Arbeitsdrucks in einem hydraulischen Spannsystem mit einem zwei Schaltausgänge aufweisenden Druckschalter.
Die Figur 1 zeigt das Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Druckschalters mit einem elektrischen Schaltausgang. Der Druckschalter ist mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Dem
Druckschalter 10 ist ein zu überwachender Druck pe als Eingangsgröße zugeführt. Ein Drucksensor 11 formt den Druck pe in eine Spannung ual um. Die Höhe der Spannung ual ist ein Maß für den Druck pe . In dem hier betrachteten Ausführungs- beispiel sei die Spannung ual proportional zu dem Druck pe . Die Ausgangsspannung ual des Drucksensors 11 ist einer Verknüpfungsschaltung 12 als ein Eingangssignal zugeführt. Weitere Eingangssignale der Verknüpfungsschaltung 12 sind eine Spannung ues und eine Spannung ukl . Die Spannung ues ist ein Maß für den im folgenden mit ps bezeichneten Schwellenwert des Druckschalters 10. Die Spannung ukl ist das Produkt aus der Spannung ues und einem Faktor kl. Die Verknüpfungs- schaltung 12 umfaßt ein Summierglied 13 und ein diesem nachgeschaltetes Schaltglied 14. Das Ausgangssignal des Summier- glieds 13 ist einen Spannung udl . Diese Spannung ist dem Schaltglied 14 als Eingangssignal zugeführt. Das Ausgangssignal des Schaltglieds 14 ist eine Spannung ua2. Die Spannung ua2 nimmt einen ersten Wert ua20 an, wenn die dem Schaltglied 14 zugeführte Spannung udl negativ ist, und sie nimmt einen zweiten Wert ua21 an, wenn die dem Schaltglied 14 zugeführte Spannung udl positiv ist . Die Spannung ua2 des Schaltglieds 14 ist das Ausgangssignal der Verknüpfungsschaltung 12 und auch das Ausgangssignal des Druckschalters 10. Dem Druckschalter 10 ist eine Spannung Uv zugeführt, die als Versorgungsspannung für den Drucksensor 11 und für die Verknüpfungsschaltung 12 dient. Die Spannung Uv ist entweder eine konstante Spannung oder darf sich innerhalb eines Toleranzbereichs um einen Nennwert ändern.
Zunächst wird davon ausgegangen, daß der Faktor kl gleich Null ist. Damit ist auch die Spannung ukl gleich null. Das Summierglied 13 bildet in diesem Fall nur die Differenz aus der Spannung ual und der Spannung ues, d. h. für die dem Schaltglied 14 zugeführte Spannung udl gilt die Beziehung udl = ual - ues. Die Spannung udl ist negativ, wenn der dem Drucksensor 11 zugeführte Druck pe kleiner als der Schwellenwert ps ist. In diesem Fall ist die Spannung ual kleiner als die Spannung ues. Wie oben ausgeführt, nimmt bei negativen Werten von udl die Spannung ua2 den Wert ua20 an. Die Spannung udl ist dagegen positiv, wenn der dem Drucksensor 11 zugeführte Druck pe größer als der Schwellenwert ps ist. In diesem Fall ist die Spannung ual größer als die Spannung ues und die Spannung udl ist positiv. Die Spannung ua2 nimmt den Wert ua21 an. Durch Änderung der Spannung ues läßt sich auf einfache Weise der Schwellenwert ps für den zu überwachenden Druck pe verändern. Da zwischen dem Druck pe und der Aus- gangsspannung ual des Drucksensors 11 ein fester Zusammenhang besteht, läßt sich jedem Druckwert pe ein entsprechender Wert der Spannung ues zuordnen. Dabei muß der Schwellenwert nicht am Druckschalter selbst eingestellt werden, sondern er kann ferngesteuert, von z. B. einer übergeordneten Steuereinrich- tung, vorgegeben werden.
Die Erfindung erlaubt es in Fällen, in denen dem zu überwachenden Druck betriebsmäßig Druckschwankungen kleiner Amplitude überlagert sind, den Schwellenwert ps entsprechend dem zeitlichen Mittelwert des zu überwachenden Drucks einzu- stellen. Damit aber nicht bei jedem Unterschreiten des
Mittelwerts ein Schaltvorgang erfolgt, ist dem Summierglied 13 zusätzlich die Spannung ukl mit negativem Vorzeichen als Korrektursignal zugeführt. Hierfür ist der Faktor kl größer als null gewählt. Die Spannung ukl wirkt sich wie eine Ver- ringerung der Spannung ues aus. Da die Spannung ukl proportional zu der Spannung ues ist, ist ihre Korrekturwirkung bei großen Werten der Spannung ues größer als bei kleinen Werten. Ist eine derartige Abhängigkeit der Korrekturspannung ukl von der Spannung ues nicht gewünscht, ist es auch möglich - wie anhand der Figur 2 weiter unten beschrieben - dem Summierglied 13 eine konstante Korrekturspannung zuzuführen. Wird dem Summierglied 13 die Korrekturspannung ukl nicht mit negativem Vorzeichen - wie in der Figur 1 dargestellt - sondern mit positivem Vorzeichen zugeführt, erfolgt eine Verschiebung des Schaltpunktes des Druckschalters 10 zu Werten, die größer als der der Spannung ues entsprechende Schwellenwert sind. Eine derartige Korrektur erlaubt die Überwachung eines Drucks, dem Druckschwankungen kleiner Amplitude überlagert sind, auf Überschreitungen, d. h. der Schaltvorgang des Druckschalters 10 erfolgt erst dann, wenn der Augenblickswert des Drucks pe einen Wert überschreitet, der um einen durch den Faktor kl bestimmten Wert größer als der zeitliche Mittelwert des zu überwachenden Drucks ist.
Die Figur 2 zeigt ausgehend von der Figur 1 einen Druckschalter 20 mit zwei Schaltausgängen. Wie in der Figur 1 ist der zu überwachende Druck pe dem Drucksensor 11 zugeführt. Der Drucksensor 11 formt den Druck pe in die Spannung ual um. Die Spannung ual, die Spannung ues und die Spannung ukl sind einer Verknüpfungsschaltung 21 als Eingangssignale zugeführt . Zusätzlich ist der Verknüpfungsschaltung 21 eine Spannung uk2 als zweites Korrektursignal zugeführt . Die Spannung uk2 ist eine konstante Spannung, die - z. B. mit Hilfe eines Spannungsreglers 22 - aus der den Druckschalter 20 mit Hilfsener- gie versorgenden Spannung Uv abgeleitet ist. Die Verknüpfungsschaltung 21 umfaßt drei Summierglieder 23, 24 und 25, von denen die Summierglieder 23 und 24 wirkungsmäßig dem Summierglied 13 in der Figur 1 entsprechen. Das Summierglied 23 bildet aus den Spannungen ues und ual eine Spannung udO , die sowohl dem Summierglied 24 als auch dem Summierglied 25 zugeführt ist. Das Summierglied 24 bildet aus der Spannung udO und der Spannung ukl die Spannung udl . Diese Spannung ist - wie in der Figur 1 - dem Schaltglied 14 zugeführt, dessen Ausgangsspannung ua2 mit den Werten ua20 oder ua21 das eine Ausgangssignal des Druckschalters 20 ist. Solange der zu überwachende Druck pe kleiner als der um den ersten Korrekturwert verminderte Schwellenwert ps ist, ist die Spannung udl negativ und die Ausgangsspannung ua2 nimmt den Wert ua20 an. Ist der zu überwachende Druck pe größer als der um den ersten Korrekturwert verminderte Schwellenwert ps, ist die Spannung udl positiv und die Ausgangsspannung ua2 nimmt den Wert ua21 an. Das Summierglied 25 bildet aus der Spannung udO und der Spannung uk2 eine Spannung ud2. Die Spannung ud2 ist einem weiteren Schaltglied 26 zugeführt, das den gleichen
Aufbau wie das Schaltglied 14 besitzt. Das Ausgangssignal des Schaltglieds 26 ist eine Spannung ua3 , die den Wert ua30 annimmt, wenn die Spannung ud2 negativ ist, und die den Wert ua31 annimmt, wenn die Spannung ud2 positiv ist. Die Spannung ua3 mit den Werten ua30 oder ua31 ist das andere Ausgangssignal des Druckschalters 20. Solange der zu überwachende Druck pe kleiner als der um den zweiten Korrekturwert erhöhte Schwellenwert ps ist, ist die Spannung ud2 negativ und die Ausgangsspannung ua3 nimmt den Wert ua30 an. Ist der zu über- wachende Druck pe größer als der um den zweiten Korrekturwert erhöhte Schwellenwert ps, ist die Spannung ud2 positiv und die Ausgangsspannung ua3 nimmt den Wert ua31 an. Mit einem einzigen Schwellenwert ps in Form der Spannung ues läßt sich somit der Druck pe sowohl auf Unterschreitung eines gegenüber dem Schwellenwert ps verringerten Druckwerts ps - Δpl als auch auf Überschreitung eines gegenüber dem Schwellenwert ps erhöhten Druckwerts ps + Δp2 überwachen. Dabei entsprechen der Druck Δpl der Spannung ukl und der Druck Δp2 der Spannung uk2.
In der Figur 2 ist die Spannung uk2 ein konstante Spannung.
Abweichend hiervon kann die Spannung uk2 bei Bedarf aber auch - wie z. B. anhand der Spannung ukl erläutert - eine Funktion der Spannung ues sein. Die Figur 3 zeigt die Verwendung des in der Figur 2 dargestellten Druckschalters 20 zur Überwachung des Arbeitsdrucks eines hydraulischen Verbrauchers einer Werkzeugmaschine. Ein hydraulischer Verbraucher in Form eines doppelt wirkenden Zylinders 30 betätigt über seine Kolbenstange 31 ein hier nur symbolisch dargestelltes Spannfutter 32. Anstelle eines Spannfutters kann es sich z. B. auch um die Pinole eines Reitstocks handeln, die von der Kolbenstange 31 gegen ein in der Figur 3 nicht dargestelltes Werkstück gedrückt wird. Die Kammern des Zylinders 30 sind mit den Bezugszeichen 33 und 34 versehen. Ein Wechselventil 35 ist mit den von einem Umschaltventil 36 zu den Kammern 33 und 34 des Zylinders 30 führenden Leitungen 37 und 38 verbunden. Der Arbeitsdruck der Spannvorrichtung ist der höhere der Drücke in den Kammern 33 und 34. Dieser Druck ist dem Druckschalter 20 über das Wechselventil 35 als zu überwachender Druck pe zugeführt. Das Umschaltventil 36 verbindet in Abhängigkeit von seiner Stellung eine der Kammern 33 und 34 des Zylinders 30 mit dem Ausgangsanschluß eines vorgesteuerten Druckregelventils 39 und die jeweils andere Kammer 34 bzw. 33 des Zylinders 30 mit einem Tank 40. Das Druckregelventil 39 ist über einen weiteren Anschluß mit einer von einem Motor 41 angetriebenen Pumpe 42 und über einen dritten Anschluß mit dem Tank 40 verbunden. Die Pumpe 42 versorgt das Druckregelventil 39 mit Druck- mittel.
Eine übergeordnete Maschinensteuerung 43 führt einer Ansteu- erelektronik 44 für das Druckreduzierventil 39 über eine Leitung 45 eine Spannung uvs als Sollwert-Signal für den einzustellenden Arbeitsdruck der Spannvorrichtung zu. Diese Spannung ist gleichzeitig dem Drucksensor 20 als elektrisches Eingangssignal ues zugeführt, das - wie oben ausgeführt - ein Maß für den Schwellenwert ist. Das Druckregelventil 39 regelt den Arbeitsdruck pe des dem Zylinder 30 zugeführten Druckmit- tels entsprechend einem von der Ansteuerelektronik 44 gebildeten Steuersignal. Dieses Steuersignal ist dem Druckregelventil 39 über eine Leitung 48 zugeführt. Der Ausgangsdruck pe des Druckregelventils 39 wird durch einen positionsgeregelten Gleichstro antrieb verstellt. Die Positionsrückmeldung an die Ansteuerelektronik 44 erfolgt über eine Leitung 49. Der Positions-Regelkreis wird in der Ansteuerelektronik 44 geschlossen, .eine Positionsrückmeldung an die Maschinensteuerung 43 ist daher nicht erforderlich. Über eine Leitung 50, die zwischen der Ansteuerelektronik 44 und der Maschinen- Steuerung 43 angeordnet ist, können der Maschinensteuerung 43 z. B. Statusmeldungen von der Ansteuerelektronik 44 zugeführt werden .
Die Betätigung des Umschaltventils 36 erfolgt direkt durch die Maschinensteuerung 43. Hierfür sind Leitungen 51 und 52 vorgesehen, die von der Maschinensteuerung 43 zu dem Umschaltventil 36 geführt sind.
Die Überwachung des Arbeitsdrucks durch den Druckschalter 20 ist unabhängig von der Funktion des Druckregelventils 39, dessen Einstellung über die Ansteuerelektronik 44 erfolgt. Jedoch haben das Sollwert -Signal für die Ventilansteuerung und der Schwellenwert des Druckschalters den gleichen Ursprung. Wie oben ausgeführt, ist die Spannung uvs dem Druckschalter 20 als elektrisches Eingangssignal ues zuge- führt. Die Ausgangssignale ua2 und ua3 des Druckschalters 20 sind der Maschinensteuerung 43 als binäre Eingangssignale zugeführt. Die Maschinensteuerung 43 wertet die Ausgangs- signale ua2 und ua3 des Druckschalters 20 aus. Werden die durch die Spannungen ukl und uk2 des Druckschalters 20 bestimmten zulässigen Bereiche überschritten, veranlaßt die Maschinensteuerung 43 Korrekturmaßnahmen, die die Werkzeugmaschine in einen sicheren Zustand überführen. Hierbei ist von Vorteil, daß der Antrieb des Druckregelventils 39 mit Selbsthemmung arbeitet, d. h. daß bei einem Ausfall des elektrischen Steuersignals für das Druckregelventil 39, z. B. auf Grund eines Bruchs der Leitung 48, der zuletzt eingestellte Druck erhalten bleibt .
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Druckschalters ist nicht auf die oben angegebenen Beispiele beschränkt. Der erfindungsgemäße Druckschalter läßt sich überall dort einsetzen, wo eine Drucküberwachung erforderlich ist.

Claims

Patentansprüche
1. Druckschalter, der in Abhängigkeit von der Größe eines ihm zugeführten Drucks ein elektrisches Schaltsignal abgibt, das einen ersten Wert annimmt, wenn der Druck kleiner als ein einstellbarer Schwellenwert ist, und das einen zweiten Wert annimmt, wenn der Druck größer als der Schwellenwert ist, dadurch gekennzeichnet,
- daß der Druck (pe) einem Drucksensor (11) zugeführt ist, der ein elektrisches Ausgangssignal (ual) abgibt, das ein Maß für den Druck (pe) ist,
- daß dem Druckschalter (10; 20) ein elektrisches Eingangssignal (ues) zugeführt ist, das ein Maß für den Schwellenwert (ps) ist, und
- daß das elektrische Ausgangssignal (ual) des Drucksensors (11) und das elektrische Eingangssignal (ues) einer Verknüpfungsschaltung (12; 21) zugeführt sind, die ein elektrisches Schaltsignal (ua2) abgibt, das in Abhängigkeit von der Größe der Differenz der ihr zugeführten elektrischen Signale (ual, ues) einen von zwei Werten (ua20, ua21) annimmt .
2. Druckschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verknüpfungsschaltung (12; 21) ein elektrisches Korrektursignal (ukl) zugeführt ist, das den Druck, bei dem der Schaltvorgang erfolgt, gegenüber dem durch das elek- frische Eingangssignal (ues) vorgegebenen Schwellenwert (ps) verschiebt .
3. Druckschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal (ukl) den Druck, bei dem der Schaltvorgang erfolgt, gegenüber dem durch das elektrische Eingangssignal (ues) vorgegebenen Schwellenwert (ps) erhöht .
4. Druckschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal (ukl) den Druck, bei dem der Schaltvorgang erfolgt, gegenüber dem durch das elektrische Eingangssignal (ues) vorgegebenen Schwellenwert (ps) verringert .
5. Druckschalter nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal (ukl) konstant ist.
6. Druckschalter nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal (ukl) eine Funktion des elektrischen Eingangssignals (ues) ist.
7. Druckschalter nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal (ukl) proportional zu dem elektrischen Eingangssignal (ues) ist.
8. Druckschalter nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verknüpfungsschaltung (21) ein zweites Korrektursignal (uk2) zugeführt ist, das den Druck, bei dem der Schaltvorgang erfolgt, gegenüber dem durch das elektrische Eingangssignal (ues) vorgegebenen Schwellen- wert (ps) des Druckschalters (20) vergrößert, und daß die Verknüpfungsschaltung (21) aus dem elektrischen Ausgangssignal (ual) des Drucksensors (11), dem elektrischen Eingangssignal (ues) und dem zweiten Korrektursignal (uk2) ein zweites elektrisches Schaltsignal (ua3) bildet.
9. Druckschaltei nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elektrische Schaltsignal (ua3) von einem ersten Wert (ua30) zu einem zweiten Wert (ua31) wechselt, wenn das elektrische Ausgangssignal (ual) des Drucksensors (11) größer als die Summe aus dem elektrischen Eingangssignal (ues) und dem zweiten Korrektursignal (uk2) ist.
10. Druckschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Korrektursignal (uk2) eine konstante Spannung ist, die aus einer dem Druckschalter (20) zugeführ- ten Versorgungsspannung (Uv) abgeleitet ist.
11. Verwendung eines Druckschalters nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Überwachung des Arbeitsdrucks eines hydraulischen Verbrauchers einer Werkzeugmaschine, insbesondere in Spannsystemen mit hydraulischen Zylindern zur Betätigung eines Spannfutters oder der Pinole eines Reitstocks .
12. Anordnung zur Überwachung des Arbeitsdrucks eines hydraulischen Verbrauchers (30) einer Werkzeugmaschine, insbesondere in Spannsystemen mit einem hydraulischen Zylinder zur Betätigung eines Spannfutters oder der Pinole eines Reitstocks, mit einem elektrisch betätigten Ventil (39) zur Regelung des Drucks des dem hydraulischen Verbraucher (30) zugeführten Druckmittels, mit einer Ansteuerelektronik (44) für das Ventil (39), mit einer dieser übergeordneten Maschinensteuerung (43) sowie mit einem Druckschalter (10; 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Druckschalter (10; 20) zwischen dem Ventil (39) und dem hydraulischen Verbraucher (30) angeschlossen ist, das der Ansteuerelektronik (44) für das Ventil (39) von der übergeordneten Maschinensteuerung (43) zugeführte Sollwert-Signal (uvs) dem Druckschaltei (10; 20) als elektrisches Eingangssignal (ues) zugeführt ist und das elektrische Schaltsignal (ua2) des Druckschalters (10; 20) der übergeordneten Maschinensteuerung (43) zugeführt ist.
13. Anordnung nach Anspruch 12 mit einem Druckschalter nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite elektrische Schaltsignal (ua3) des Druckschalters (20) der übergeordneten Maschinensteuerung (43) zugeführt ist.
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