EP2438310B1

EP2438310B1 - Pneumatische sicherheitsventileinrichtung

Info

Publication number: EP2438310B1
Application number: EP10739518A
Authority: EP
Inventors: Mathias Schneider; Bodo Neef
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2009-08-11
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2030-07-21
Also published as: WO2011018152A1; DE102009037120B4; DE102009037120A1; EP2438310A1

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Sicherheitsventileinrichtung,

mit einer ersten pneumatischen Funktionsgruppe, die ein als bistabiles 5/2-Wege-Impulsventil ausgebildetes erstes Hauptventil, einen an einen ersten Arbeitsausgang des ersten Hauptventils angeschlossenen ersten Hauptausgang und ein eine 3/2-Funktionalität aufweisendes erstes Vorsteuerventil aufweist, wobei der Arbeitsausgang des ersten Vorsteuerventils an einen ersten Steuereingang des ersten Hauptventils angeschlossen ist und dort bei aktiviertem erstem Vorsteuerventil eine das erste Hauptventil aus einer dessen ersten Arbeitsausgang mit einem an eine Druckluftquelle angeschlossenen oder anschließbaren Haupteingang verbindenden Grundstellung in eine Arbeitsstellung umschaltende erste Steuerkraft hervorrufen kann,
mit einer zweiten pneumatischen Funktionsgruppe, die ein als bistabiles 5/2-Wege-Impulsventil ausgebildetes zweites Hauptventil, einen an einen ersten Arbeitsausgang des zweiten Hauptventils angeschlossenen zweiten Hauptausgang und ein eine 3/2-Funktionalität aufweisendes zweites Vorsteuerventil aufweist, wobei der Arbeitsausgang des zweiten Vorsteuerventils an einen ersten Steuereingang des zweiten Hauptventils angeschlossen ist und dort bei aktiviertem zweitem Vorsteuerventil eine das zweite Hauptventil aus einer dessen ersten Arbeitsausgang mit einem an eine Druckluftquelle angeschlossenen Haupteingang verbindenden Grundstellung in eine Arbeitsstellung umschaltende erste Steuerkraft hervorrufen kann,
wobei der Eingang des ersten Vorsteuerventils an den zweiten Hauptausgang und an den ersten Arbeitsausgang des zweiten Hauptventils angeschlossen ist und ferner der Eingang des zweiten Vorsteuerventils an den ersten Hauptausgang und an den ersten Arbeitsausgang des ersten Hauptventils angeschlossen ist,
wobei ferner der erste Arbeitsausgang des ersten Hauptventils auch an einem im Falle seiner Druckluftbeaufschlagung das zugeordnete erste Hauptventil mit einer zweiten Steuerkraft in Richtung der Grundstellung beaufschlagenden zweiten Steuereingang des ersten Hauptventils angeschlossen ist und der erste Arbeitsausgang des zweiten Hauptventils auch an einem im Falle seiner Druckluftbeaufschlagung das zugeordnete zweite Hauptventil mit einer zweiten Steuerkraft in Richtung der Grundstellung beaufschlagenden zweiten Steuereingang des zweiten Hauptventils angeschlossen ist.

Aus der DE 600 27 352 T2 ist eine im vorgenannten Sinne konzipierte Sicherheitsventileinrichtung bekannt, die dafür ausgelegt ist, beim Auftreten interner Fehlfunktionen jegliche weitere Aktion eines angeschlossenen Systems, beispielsweise einer Werkzeugmaschine, zu verhindern. Die bekannte Sicherheitsventileinrichtung soll außerdem sicherstellen, dass kein neuer Arbeitszyklus des angeschlossenen Systems eingeleitet werden kann, nachdem ein Bauteil der Sicherheitsventileinrichtung defekt wurde.
Der Anmelderin sind außerdem aus der Praxis druckschriftlich nicht belegbare Sicherheitsventileinrichtungen bekannt, die in Verbindung mit mechanischen Pressen eingesetzt werden und die derart ausgebildet sind, dass ein angeschlossenes System nur dann eine Aktion ausführt, wenn zwei Betätigungsbefehle gleichzeitig erteilt werden, beispielsweise mittels einer elektronischen Steuerung oder mittels manuell zu bedienenden Tastern. Auftretende Fehlfunktionen werden hier in der Regel in einer zugeordneten elektronischen Steuereinrichtung gespeichert, was sehr aufwendig ist.
Ein aus der EP 1 220 993 B1 bekanntes Sicherheitsventil verfügt über zwei integrierte 3/2-Wegeventile mit unterschiedlichen Wirkdurchmessern und Maßnahmen zur Speicherung auftretender Fehlfunktionen. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass der Fehlerspeicher bei einem Druckverlust des Sicherheitsventils gelöscht wird und sich somit der aufgetretene Fehler nachträglich nicht mehr verifizieren lässt.
Aus der DE 10 2007 041 583 A1 ist eine Sicherheitsventileinrichtung bekannt, die mit zwei vorgesteuerten monostabilen 5/2-Wegeventilen ausgestattet ist. Eines dieser Wegeventile verfügt über zwei Hauptausgänge, an die ein Verbraucher angeschlossen werden kann. Mittels zweiter Wechselventile sind die beiden Hauptventile so verschaltet, dass der Verbraucher nur bei gleichzeitiger Betätigung der Hauptventile aktivierbar ist. Jedes Hauptventil wird mittels eines Vorsteuerventils betätigt, wobei eine zeitlich versetzte Betätigung der Vorsteuerventile zur Folge hat, dass das zuerst aktivierte Hauptventil dem anderen Hauptventil die zur Aktivierung erforderliche Vorsteuerluft absperrt. Wird ein zuvor betätigtes Vorsteuerventil abgeschaltet, kehrt das zugeordnete Hauptventil aufgrund einer zugeordneten Rückstellfeder in die Grundstellung zurück.
Eine aus der US 5,113,907 A bekannte Sicherheitsventileinrichtung enthält eine mit zwei monostabilen Hauptventilen ausgestattete Ventileinheit, wobei die Hauptventile durch je eine Rückstellfeder in eine Grundstellung vorgespannt sind, aus der sie mittels je eines zugeordneten Vorsteuerventils in eine Arbeitsstellung auslenkbar sind. Aufgrund einer sich kreuzenden Kanalverbindung der beiden Hauptventile wird ein angeschlossener Verbraucher nur dann mit Druckluft versorgt, wenn beide Hauptventile aktiviert sind. Ein integriertes Überwachungssystem verhindert, dass bei einer Fehlfunktion eines der Hauptventile anschließend eine unbehinderte neuerliche Betätigung möglich ist und signalisiert somit die aufgetretene Fehlfunktion. Das Überwachungssystem enthält zwei Überwachungsventile, die jeweils in eine den Vorsteuerventilen die Vorsteuerluft absperrende Stellung umschalten, wenn eines der Hauptventile aufgrund einer Fehlfunktion nicht betätigt wurde. Mittels eines Rückstellventils können die Überwachungsventile wieder in die Grundstellung zurückbewegt werden, allerdings erst nachdem die Fehlfunktion der Hauptventile behoben und diese auf andere Weise erneut in der Grundstellung positioniert wurden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sicherheitsventileinrichtung zu schaffen, die über eine integrierte Selbstüberwachung mit Fehlerspeicherung verfügt.
Gelöst wird diese Aufgabe bei der pneumatischen Sicherheitsventileinrichtung dadurch,

dass im aktivierten Zustand eines Vorsteuerventils die von diesem Vorsteuerventil am angeschlossenen ersten Steuereingang hervorrufbare erste Steuerkraft größer ist als die bei in Grundstellung befindlichem Hauptventil an dessen zweitem Steuereingang hervorrufbare zweite Steuerkraft,
wobei außerdem ein erster Entlüftungsausgang des jeweils einen der beiden Hauptventile an einen zweiten Arbeitsausgang des jeweils anderen Hauptventils angeschlossen ist und außerdem ein zweiter Entlüftungsausgang jedes Hauptventils mit der Atmosphäre verbunden ist,
und wobei eine an die beiden zweiten Steuereingänge angeschlossene Rückstellventileinrichtung vorhanden ist, die bei ihrer Aktivierung beiden zweiten Steuereingängen einen das jeweils zugeordnete Hauptventil in Richtung der Grundstellung beaufschlagenden pneumatischen Rückstelldruck auferlegen kann, wobei die daraus resultierende Rückstellkraft geringer ist als die über eines der Vorsteuerventile am ersten Steuereingang desselben Hauptventils hervorrufbare erste Steuerkraft.

Wenn bei dieser Sicherheitsventileinrichtung die beiden Vorsteuerventile synchron betätigt werden, schalten beide Hauptventile aus ihrer Grundstellung in eine Arbeitsstellung um und beide Hauptausgänge werden mit Druckluft versorgt. Werden anschließend die Vorsteuerventile gleichzeitig wieder deaktiviert, kehren beide Hauptventile aufgrund der sie beaufschlagenden zweiten Steuerkraft in ihre Grundstellung zurück. Wird aufgrund eines fehlenden Betätigungsbefehls nur eines der Vorsteuerventile aktiviert, bleibt das dem anderen, nicht betätigten Vorsteuerventil zugeordnete Hauptventil in der Grundstellung und entlüftet zugleich den Eingang des ihm zugeordneten Vorsteuerventils, so dass es selbst bei einer nachträglichen Betätigung dieses ihm zugeordneten Vorsteuerventils nicht in die Arbeitsstellung umgeschaltet werden kann. Da durch das in der Grundstellung verbleibende Hauptventil auch der zweite Steuereingang des in die Arbeitsstellung geschalteten Hauptventils entlüftet wird, verfügt selbiges auch bei einer Deaktivierung des ihm zugeordneten Vorsteuerventils nicht mehr über die Möglichkeit, in seine Grundstellung zurückzuschalten. Der aufgetretene Fehler wird somit "gespeichert". Da die Hauptventile als Impulsventile ausgebildet sind, verharren sie selbst dann in der aktuellen Stellung, falls nach einem vorübergehenden pneumatischen Druckausfall die Druckversorgung wieder zugeschaltet wird. Auch dann bleibt also die Fehlersituation bestehen. Um die Sicherheitsventileinrichtung wieder in den betriebsbereiten Ausgangszustand zu versetzen, in der beide Hauptventile die Grundstellung einnehmen, muss aktiv die Rückstellventileinrichtung betätigt werden, die einen pneumatischen Rückstelldruck an die zweiten Steuereingänge der Hauptventile anlegen kann. Damit dieser Rückstellvorgang nur durch autorisiertes Personal möglich ist, kann die Rückstellventileinrichtung bei Bedarf durch ein Schloss oder einen sonstigen Sicherheitsmechanismus verriegelt oder auf sonstige Weise vor einer Betätigung gesichert werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Rückstellventileinrichtung ist insbesondere so ausgebildet, dass bei ihrer Aktivierung stets beiden zweiten Steuereingängen der pneumatische Rückstelldruck zugeführt wird. Somit kann mit einem einzigen Betätigungsvorgang eine rückstellende Beaufschlagung beider Hauptventile bewirkt werden.
Prinzipiell kann die Rückstellventileinrichtung mehrere Ventile beinhalten. Besonders einfach ist eine Bauform, bei der die Rückstellventileinrichtung aus einem einzigen Rückstellventil besteht, das insbesondere ein monostabiles 3/2-Wegeventil ist und das für eine manuelle Betätigung ausgelegt sein kann. Abweichend hiervon wäre allerdings auch eine durch Fremdenergie unterstützte Betätigung denkbar, beispielsweise mittels elektrischer und/oder fluidischer Betätigungsenergie.
In die Verbindung zwischen der Rückstellventileinrichtung und jedem zweiten Steuereingang ist zweckmäßigerweise ein in Richtung zum jeweiligen Steuereingang öffnendes und in der Gegenrichtung sperrendes Rückschlagventil eingeschaltet. Auf diese Weise wird eine gegenseitige Beeinflussung der an den zweiten Steuereingängen anstehenden Steuersignale in vorteilhafter Weise vermieden.
Es ist ferner zweckmäßig, wenn jeder zweite Steuereingang die zweite Steuerkraft über einen vom ersten Arbeitsausgang des zugeordneten Hauptventils abgezweigten Steuerkanal auferlegt bekommt, wobei diese beiden Steuerkanäle gemeinsam an ein und denselben Arbeitsausgang der Rückstellventileinrichtung angeschlossen sein können.
Bevorzugt wird der pneumatische Rückstelldruck jedem vorgenannten Steuereingang dadurch auferlegt, dass ein Arbeitsausgang der Rückstellventileinrichtung mit einem der vorgenannten Steuerkanäle verbunden ist, der seinerseits eine Verbindung zwischen dem zweiten Steuereingang und dem Arbeitsausgang des zugeordneten Hauptventils herstellt, um während des Normalbetriebes die für das Zurückschalten in die Grundstellung erforderliche zweite Steuerkraft zu liefern. Damit nun ausgehend von einer Fehlersituation bei einer Aktivierung der Rückstellventileinrichtung die für die Rückstellung erforderliche Druckluft nicht in einen mit der Atmosphäre verbundenen Kanalast abströmen kann, ist zweckmäßigerweise in den Verlauf des betreffenden Steuerkanals eine Drosseleinrichtung eingeschaltet. Sie sorgt dafür, dass sich der pneumatische Rückstelldruck problemlos am zugeordneten zweiten Steuereingang aufbauen kann.
Vorzugsweise werden die beiden Hauptventile und zweckmäßigerweise auch die Rückstellventileinrichtung über einen gemeinsamen Haupteingang der Steuerventileinrichtung mit unter dem Betriebsdruck stehender Druckluft versorgt.
Die Betätigungsart der Vorsteuerventile kann sich am Anwendungsfall orientieren. Sie können insbesondere manuell betätigbar ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ sind auch Mittel möglich, die eine elektrische und/oder pneumatische Betätigung ermöglichen. Insbesondere ist ein Aufbau möglich, bei dem die Vorsteuerventile elektrische und/oder pneumatische Betätigungsbefehle von einer Hauptstufe der Steuerventileinrichtung erhalten, an die die beiden Hauptausgänge angeschlossen sind und die insbesondere Bestandteil einer Steuervorrichtung sein kann, die zur Ansteuerung einer Kupplungs-Brems-Kombination einer mechanischen Presse dient.
Es können Betriebszustände auftreten, die zur Folge haben, dass eine exakt synchrone Betätigung der beiden Vorsteuerventile nicht stattfindet. Aufgrund von Fertigungs- und Montagetoleranzen ist es meist nicht möglich, gleichschnell umschaltende Ventile zur Verfügung zu stellen. Somit ist es von Vorteil, wenn vorbeugend Mittel vorhanden sind, um ein Zeitfenster vorzusehen, das einen gewissen Zeitversatz bei der Betätigung zwischen den beiden Vorsteuerventilen toleriert. Solche Maßnahmen können insbesondere darin bestehen, dass in die Verbindung zwischen dem ersten Arbeitsausgang mindestens eines und zweckmäßigerweise jedes Hauptventils und dem Eingang des mit diesem ersten Arbeitsausgang verbundenen Ventils eine ein Puffervolumen definierende Pufferkammer eingeschaltet ist. Selbst bei einem eingangsseitig abfallenden Druck stellt somit das Puffervolumen für einen gewissen, kurzen Zeitraum hinweg noch einen ausreichend hohen Fluiddruck zur Verfügung, um das angeschlossene Vorsteuerventil aktivieren zu können.
Zusätzlich oder alternativ kann für den gleichen Zweck eine Abluft-Drosseleinrichtung vorhanden sein, die entweder in einen Kanalabschnitt eingeschaltet ist, der einen zweiten Entlüftungsausgang des Hauptventils mit der Atmosphäre verbindet oder der diesem Kanalabschnitt vorgeschaltet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1: das Schaltbild einer bevorzugten Bauform der erfindungsgemäßen Sicherheitsventileinrichtung und
Fig. 2-6: verschiedene Betriebszustände der in Fig. 1 gezeigten Sicherheitsventileinrichtung, wobei mit einem pneumatischen Überdruck beaufschlagte Kanalabschnitte in dickeren Linien gezeichnet sind.

Zunächst sei der grundsätzliche Schaltungsaufbau anhand der Fig. 1 näher erläutert.
Die pneumatische Sicherheitsventileinrichtung 1 verfügt über ein erstes Hauptventil HV1 und ein zweites Hauptventil HV2. Beide Hauptventile HV1, HV2 sind als 5/2-Wegeventile ausgebildet, die eine bistabile Funktionalität haben, so dass es sich bei ihnen um sogenannte Impulsventile handelt. Jedes Hauptventil HV1, HV2 kann wahlweise eine aus Fig. 1 ersichtliche erste Schaltstellung - als "Grundstellung" bezeichnet - und eine als "Arbeitsstellung" bezeichnete zweite Schaltstellung einnehmen. Beide Schaltstellungen sind stabile Schaltstellungen, werden also beibehalten, bis aktiv ein pneumatisches Umschalt-Steuersignal aufgebracht wird. Zur lösbaren Fixierung der jeweiligen Schaltstellung können beispielsweise Reibmittel, Magnetmittel oder Rastmittel eingesetzt werden. Da ein derartiger Ventilaufbau als solches bekannt ist, wird an dieser Stelle auf weitere detaillierte Erläuterungen verzichtet.
Jedes Hauptventil HV1, HV2 verfügt über insgesamt fünf Anschlüsse. Hierbei handelt es sich jeweils um einen Versorgungseingang VE, um einen ersten Arbeitsausgang AA1, um einen zweiten Arbeitsausgang AA2, um einen ersten Entlüftungsausgang EA1 und um einen zweiten Entlüftungsausgang EA2.
Diese vorgenannten Anschlüsse werden in den beiden möglichen Schaltstellungen jedes Hauptventils HV1, HV2 in unterschiedlichem Muster miteinander verbunden beziehungsweise voneinander abgetrennt. In der Grundstellung liegt eine Fluidverbindung zwischen dem Versorgungseingang VE und dem ersten Arbeitsausgang AA1 vor und außerdem eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Arbeitsausgang AA2 und dem zweiten Entlüftungsausgang EA2. Der erste Entlüftungsausgang EA1 ist dabei von allen anderen Anschlüssen abgetrennt.
In ihrer Arbeitsstellung, die im Übrigen aus Fig. 3 ersichtlich ist, kommuniziert der Versorgungseingang VE mit dem zweiten Arbeitsausgang AA2 und es ist der erste Arbeitsausgang AA1 mit dem ersten Entlüftungsausgang EA1 verbunden, wobei gleichzeitig der zweite Entlüftungsausgang EA2 von allen anderen Anschlüssen abgetrennt ist.
Jedes Hauptventil HV1, HV2 verfügt außerdem über einen ersten Steuereingang SE1 und einen zweiten Steuereingang SE2. Der erste Steuereingang SE1 führt zu einer mit dem Ventilglied des Hauptventils HV1, HV2 bewegungsgekoppelten ersten Steuerfläche 2, während der zweite Steuereingang SE2 zu einer ebenfalls mit dem Ventilglied des Hauptventils HV1, HV2 bewegungsgekoppelten zweiten Steuerfläche 3 führt. Die beiden Steuerflächen 2, 3 sind einander entgegengesetzt orientiert. Eine pneumatische Druckbeaufschlagung des ersten Steuereingangs SE1 bewirkt eine entsprechende Beaufschlagung der ersten Steuerfläche 2 und ruft dementsprechend eine in der Richtung der Arbeitsstellung wirkende erste Steuerkraft FS1 hervor. In vergleichbarer Weise bewirkt ein an dem zweiten Steuereingang SE2 eingespeistes Fluid eine Fluidbeaufschlagung der zweiten Steuerfläche 3 und ruft eine in der Richtung der Grundstellung wirksame zweite Steuerkraft FS2 hervor.
Die erste Steuerfläche 2 ist größer als die zweite Steuerfläche 3, so dass bei gleich hoher Druckbeaufschlagung die erste Steuerkraft FS1 größer ist als die zweite Steuerkraft FS2.
Weitere Ventilbestandteile der Sicherheitsventileinrichtung 1 sind ein für das Umschalten des ersten Hauptventils HV1 aus der Grundstellung in die Arbeitsstellung verantwortliches erstes Vorsteuerventil W1 sowie ein für das Umschalten des zweiten Hauptventils HV2 aus der Grundstellung in die Arbeitsstellung verantwortliches zweites Vorsteuerventil VV2.
Die beiden Vorsteuerventile VV1, VV2 sind als 3/2-Wegeventile ausgebildet und bevorzugt von monostabiler Bauart. Federmittel 4 halten ein jeweiliges Vorsteuerventil VV1, VV2 normalerweise in der aus Fig. 1 ersichtlichen deaktivierten Stellung. Zum Umschalten in die als aktivierte Stellung bezeichnete zweite Schaltstellung - selbige ist beispielsweise in Fig. 3 gezeigt - kann jedes Vorsteuerventil VV1, VV2 mit einem Betätigungsbefehl 5 beaufschlagt werden. Der Betätigungsbefehl 5 kann beispielsweise eine rein manuell erzeugte Stellkraft sein, kann aber auch als elektrisches und/oder pneumatisches Betätigungssignal aufgebracht werden. Das Ausführungsbeispiel ermöglicht eine sowohl elektrische als auch manuelle Betätigung.
Jedes Vorsteuerventil hat drei abhängig von der Schaltstellung unterschiedlich miteinander verknüpfte Anschlüsse. Bei diesen Anschlüssen handelt es sich um einen Eingang EV, um einen Arbeitsausgang AAV und um einen Entlüftungsausgang EAV. In der deaktivierten Stellung steht der Arbeitsausgang AAV mit dem Entlüftungsausgang EAV in Fluidverbindung, während der Eingang EV von diesen Anschlüssen abgetrennt ist. In der aktivierten Stellung steht der Arbeitsausgang AAV mit dem Eingang EV in Fluidverbindung und der Entlüftungsausgang EAV ist abgetrennt.
Aufgrund ihres weiter unten näher erläuterten Zusammenwirkens können das erste Hauptventil HV1, das mit dem ersten Hauptventil HV1 ansteuerungsmäßig kooperierende erste Vorsteuerventil VV1 und der erste Hauptausgang 17 als Bestandteile einer ersten pneumatischen Funktionsgruppe bezeichnet werden und es können in gleicher Weise das zweite Hauptventil HV2, das mit dem zweiten Hauptventil HV2 ansteuerungsmäßig kooperierende zweite Vorsteuerventil VV2 und der zweiten Hauptausgang 18 als Bestandteile einer zweiter pneumatischen Funktionsgruppe bezeichnet werden.
Als weitere Ventilkomponente beinhaltet die Sicherheitsventileinrichtung 1 eine Rückstellventileinrichtung RV. Diese kann sich prinzipiell aus mehreren Einzelventilen zusammensetzen, besteht jedoch vorzugsweise aus einem einzigen, als Rückstellventil bezeichenbaren Ventil. Vorzugsweise verfügt die Rückstellventileinrichtung RV über eine 3/2-Wege-Funktionalität und ist monostabil ausgebildet.
Beim Ausführungsbeispiel entspricht der Aufbau der Rückstellventileinrichtung RV derjenigen jedes Vorsteuerventils VV1, VV2. Federmittel 6 halten die Rückstellventileinrichtung RV normalerweise in der aus Fig. 1 ersichtlichen deaktivierten Stellung. Durch einen Schaltbefehl 7 kann die Rückstellventileinrichtung RV unter Überwindung der Federkraft in die aus Fig. 6 ersichtliche aktivierte Stellung umgeschaltet werden. Der Schaltbefehl 7 kann insbesondere manuell, elektrisch und/oder fluidisch hervorgerufen werden. Das Ausführungsbeispiel ist insbesondere für eine rein manuelle Betätigung ausgelegt. Eine Wegnahme des Schaltbefehls 7 führt, wie im Falle der Vorsteuerventile VV1, VV2 die Wegnahme des Betätigungsbefehls 5, zu einem durch die Federmittel 6 hervorgerufenen Zurückschalten in die deaktivierte Stellung.
Die Rückstellventileinrichtung RV hat drei je nach Schaltstellung unterschiedlich miteinander verknüpfte Anschlüsse. Hierbei handelt es sich um einen Eingang ER, um einen Arbeitsausgang AAR und um einen Entlüftungsausgang EAR.
In der deaktivierten Stellung der Rückstellventileinrichtung RV kommuniziert der Arbeitsausgang AAR mit dem Entlüftungsausgang EAR und der Eingang ER ist von diesen Anschlüssen abgetrennt. In der aktivierten Stellung liegt eine Fluidverbindung zwischen dem Arbeitsausgang AAR und dem Eingang ER vor, während der Entlüftungsausgang EAR abgetrennt ist.
Jeder Entlüftungsausgang EA2, EAV, EAR steht direkt mit der Atmosphäre in Verbindung, insbesondere unter Zwischenschaltung eines Schalldämpfers 9. Der Entlüftungsausgang EA1 kann bei gleichzeitiger Grundstellung beider Hauptventile HV1, HV2 über das zweite Hauptventil HV2 und dessen Entlüftungsausgang EA2 ebenfalls mit der Atmosphäre kommunizieren.
Die Sicherheitsventileinrichtung 1 verfügt über zweckmäßigerweise nur einen einzigen Haupteingang 8, der ausgebildet ist, um mit einer Druckluftquelle P fluidisch verbunden zu werden. Die Druckluftquelle P legt an den Haupteingang 8 unter einem Betriebsdruck stehende Druckluft an.
Über einen ersten, zweiten und dritten Versorgungskanal 12, 13, 14 steht der fluidische Haupteingang 8 ständig mit dem Versorgungseingang VE des ersten Hauptventils HV1, mit dem Versorgungseingang VE des zweiten Hauptventils HV2 und mit dem Eingang ER der Rückstellventileinrichtung RV in Fluidverbindung.
Prinzipiell wäre es möglich, jedem Versorgungskanal 12, 13, 14 einen eigenen Haupteingang 8 für die Fluidversorgung zuzuordnen, jedoch hat die gemeinsame Zuordnung eines einzigen Haupteinganges 8 konstruktive Vorteile. Zumal auf diese Weise besonders einfach gewährleistet werden kann, dass alle Versorgungseingänge mit dem gleichen Betriebsdruck versorgt werden.
Ein erster Steuerkanal 15 verbindet den ersten Arbeitsausgang AA1 des ersten Hauptventils HV1 mit dem ersten Steuereingang SE1 des zweiten Hauptventils HV2. Allerdings ist in den Verlauf des ersten Steuerkanals 15 das zweite Vorsteuerventil VV2 eingeschaltet, das den ersten Steuerkanal 15 in einen Eingangsabschnitt 15a und einen Ausgangsabschnitt 15b unterteilt. Der Eingangsabschnitt 15a erstreckt sich zwischen dem ersten Arbeitsausgang AA1 des ersten Hauptventils HV1 und dem Eingang EV des zweiten Vorsteuerventils VV2. Der Ausgangsabschnitt 15b verbindet den Arbeitsausgang AAV des zweiten Vorsteuerventils VV2 mit dem ersten Steuereingang SE1 des zweiten Hauptventils HV2.
Ein zweiter Steuerkanal 16 verläuft zwischen dem ersten Arbeitsanschluss AA1 des zweiten Hauptventils HV2 und dem ersten Steuereingang SE1 des ersten Hauptventils HV1. In den Verlauf dieses zweiten Steuerkanals 16 ist das erste Vorsteuerventil VV1 eingeschaltet. Dieses unterteilt den zweiten Steuerkanal 16 in einen Eingangsabschnitt 16a und einen Ausgangsabschnitt 16b. Der Eingangsabschnitt 16a verbindet den ersten Arbeitsausgang AA1 des ersten Hauptventils HV1 mit dem Eingang EV des ersten Vorsteuerventils VV1, während der Ausgangsabschnitt 16b den Arbeitsausgang AAV des ersten Vorsteuerventils VV1 mit dem ersten Steuereingang SE1 des ersten Hauptventils HV1 verbindet.
Die Sicherheitsventileinrichtung 1 hat zwei fluidische Ausgänge, die als erster Hauptausgang 17 und als zweiter Hauptausgang 18 bezeichnet seien. Beide Hauptausgänge 17, 18 sind zweckmäßigerweise an eine nur schematisch angedeutete Hauptstufe 22 angeschlossen, die beim Ausführungsbeispiel zu einer nicht weiter abgebildeten Steuervorrichtung gehört, mit der die Kupplungs-Brems-Kombination einer mechanischen Presse ansteuerbar ist. Für die ordnungsgemäße Betriebsweise der Hauptstufe 22 ist es aus Sicherheitsgründen erforderlich, dass an sie gleichzeitig über beide Hauptausgänge 17, 18 je ein Hauptsteuersignal ausgegeben wird. Die Ausgabe nur eines Hauptsteuersignals oder eine signifikant zeitlich versetzte Ausgabe beider Hauptsteuersignale verhindert aus Sicherheitsgründe die bestimmungsgemäße Funktion der Hauptstufe 22 beziehungsweise der dieser nachgeschalteten Einrichtung.
Durch die Sicherheitsventileinrichtung 1 ist gewährleistet, dass der eine derartige Fehlfunktion hervorrufende Schaltzustand eingefroren, das heißt gespeichert wird, bis die Sicherheitsventileinrichtung durch Aktivierung der Rückstellventileinrichtung RV wieder in den betriebsbereiten Ausgangszustand zurückversetzt wird.
Der erste Hauptausgang 17 steht mit dem Eingangsabschnitt 15a des ersten Steuerkanals 15 in Fluidverbindung. Der zweite Hauptausgang 18 steht mit dem Eingangsabschnitt 16a des zweiten Steuerkanals 16 in Fluidverbindung.
Ein dritter Steuerkanal 23 verbindet den Eingangsabschnitt 15a des ersten Steuerkanals 15 mit dem zweiten Steuereingang SE2 des ersten Hauptventils HV1. In vergleichbarer Weise stellt ein vierter Steuerkanal 24 eine Fluidverbindung zwischen dem Eingangsabschnitt 16a des zweiten Steuerkanals 16 und dem zweiten Steuereingang SE2 des zweiten Hauptventils HV2 her.
Ein erster Verbindungskanal 25 verbindet den ersten Entlüftungsausgang EA1 des ersten Hauptventils HV1 ständig mit dem zweiten Arbeitsausgang AA2 des zweiten Hauptventils HV2. Ein zweiter Verbindungskanal 26 verbindet ständig den zweiten Arbeitsausgang AA2 des ersten Hauptventils HV1 mit dem ersten Entlüftungsausgang EA1 des zweiten Hauptventils HV2.
Der Arbeitsausgang AAR der Rückstellventileinrichtung RV ist über einen Rückstellkanal 27 an den zweiten Steuereingang SE2 jedes Hauptventils HV1, HV2 angeschlossen. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise mittelbar, unter Zwischenschaltung des jeweils zugeordneten dritten oder vierten Steuerkanals 23, 24.
Genauer gesagt, teilt sich der Rückstellkanal 27, insbesondere im Anschluss an einen vom Arbeitsausgang AAR der Rückstellventileinrichtung RV ausgehenden Kanalanfangsabschnitt 27c, zweckmäßigerweise in einen ersten Kanalast 27a und einen zweiten Kanalast 27b auf (Aufteilungsstelle 30). Der erste Kanalast 27a ist an einer ersten Kanalverbindungsstelle 28 an den dritten Steuerkanal 23 angeschlossen und der zweite Kanalast 27b ist an einer zweiten Kanalverbindungsstelle 29 an den vierten Steuerkanal 24 angeschlossen.
In jeden der beiden Kanaläste 27a, 27b des Rückstellkanals 27 ist ein in Richtung zum zugeordneten zweiten Steuereingang SE2 öffnendes und in der Gegenrichtung sperrendes Rückschlagventil 31 eingeschaltet. Somit können die beiden Kanaläste 27a, 27b stets nur in Richtung zum jeweils angeschlossenen dritten oder vierten Steuerkanal 23, 24 durchströmt werden.
Die Kanalverbindungsstelle 28, 29 unterteilt den jeweils zugeordneten dritten oder vierten Steuerkanal 23, 24 in einen ersten Kanalabschnitt 23a, 24a und einen zweiten Kanalabschnitt 23b, 24b. In den zwischen der ersten oder zweiten Kanalverbindungsstelle 28, 29 und dem zugeordneten Eingangsabschnitt 15a, 16a des ersten beziehungsweise zweiten Steuerkanals 15, 16 verlaufenden ersten Kanalabschnitt 23a, 24a ist eine vorzugsweise hinsichtlich ihrer Drosselungsintensität einstellbare Drosseleinrichtung 32, 33 eingeschaltet. Sie begrenzt die Strömungsrate in dem ersten Kanalabschnitt 23a, 24a.
Optional kann an jeden der beiden Eingangsabschnitte 15a, 16a der Steuerkanäle 15, 16 eine in Fig. 1 strichpunktiert angedeutete Pufferkammer 34 angeschlossen sein, die ein gewisses Puffervolumen zur Speicherung von Druckluft aufweist. Die hier gespeicherte Druckluft kann einen eingangsseitig an dem Eingangsabschnitt 15a, 16a auftretenden Druckabfall kurzzeitig kompensieren, um die noch zu erwähnende Umschaltfunktion auch dann zu gewährleisten, wenn die Aktivierung der beiden Vorsteuerventile VV1, VV2 innerhalb eines tolerierbaren Zeitversatzes liegt.
Schließlich ist in Fig. 1 in den gestrichelt umrahmten Bereichen 35 angedeutet, dass in die Verbindung zwischen dem zweiten Entlüftungsanschluss EA2 jedes Hauptventils HV1, HV2 und die Atmosphäre eine Abluftdrosseleinrichtung 36 eingeschaltet sein kann. Alternativ kann diese Abluftdrosseleinrichtung 36 auch im Verlauf des ersten Verbindungskanals 25 und/oder zweiten Verbindungskanals 26 platziert sein. Sie kann hinsichtlich der vorgebbaren Drosselungsintensität einstellbar ausgebildet sein.
Es folgt nun anhand Fig. 2-6 eine Funktionsbeschreibung der Sicherheitsventileinrichtung 1. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in diesen Abbildungen stets nur einige der in Fig. 1 eingetragenen Bezugszeichen aufgeführt. In dünnen Linien gezeichnete Kanäle sind drucklos und liegen an der Atmosphäre. Die in dicken Linien gezeichneten Kanäle sind mit atmosphärischem Überdruck beaufschlagt.
Die Fig. 2 zeigt den betriebsbereiten Ausgangszustand der sicherheitsventileinrichtung 1 im unbetätigten Zustand beider Vorsteuerventile VV1, VV2. Da Letztere den ihnen jeweils zugeordneten ersten beziehungsweise zweiten Steuerkanal 15, 16 unterbrechen, sind deren Ausgangsabschnitte 15b, 16b drucklos und an den beiden ersten Steuereingängen SE1 liegt kein Steuerdruck an. Beide Hauptventile HV1, HV2 nehmen die Grundstellung ein, da sie an ihrem zweiten Steuereingang SE2 über den zugeordneten dritten beziehungsweise vierten Steuerkanal 23, 24 mit einem Steuerdruck beaufschlagt werden. Ausgehend vom Haupteingang 8 steht über den zweiten Versorgungskanal 13, den Versorgungseingang VE und den ersten Arbeitsausgang AA1 des zweiten Hauptventils HV2 und den Eingangsabschnitt 16a des zweiten Steuerkanals 16 sowohl am zweiten Hauptausgang 18 als auch am Eingang EV des ersten Vorsteuerventils VV1 der Betriebsdruck an. Außerdem steht ausgehend von dem Haupteingang 8 über den ersten Versorgungskanal 12, den Versorgungseingang VE und den ersten Arbeitsausgang AA1 des ersten Hauptventils HV1 und schließlich den Eingangsabschnitt 15a des ersten Steuerkanals 15 sowohl an dem ersten Hauptausgang 17 als auch am Eingang EV des zweiten Vorsteuerventils VV2 der Betriebsdruck an.
Die Fig. 3 zeigt einen regulären Arbeitszustand der Sicherheitsventileinrichtung 1, der dadurch erreicht wird, dass durch simultane Betätigungsbefehle 5 beide Vorsteuerventile VV1, VV2 gleichzeitig in die aktivierte Stellung umgeschaltet worden sind. Hier liegt dann weiterhin, wie im betriebsbereiten Ausgangszustand der Fig. 2, an beiden Hauptausgängen 17, 18 der Betriebsdruck zur Versorgung der Hauptstufe 22 an.
Durch das Aktivieren der beiden Vorsteuerventile VV1, VV2 ist innerhalb des ersten und zweiten Steuerkanals 15, 16 die Fluidverbindung zwischen dem jeweiligen Eingangsabschnitt 15a, 16a und dem zugeordneten Ausgangsabschnitt 15b, 16b freigeschaltet. Dadurch werden die beiden Hauptventile HV1, HV2 an ihren ersten Steuereingängen SE1 mit der ersten Steuerkraft FS1 beaufschlagt und haben in die Arbeitsstellung umgeschaltet. Die erste Steuerkraft FS1 ist aufgrund der größeren ersten Steuerfläche 2 größer als die in entgegengesetzter Richtung wirkende zweite Steuerkraft FS2, weil die über den dritten beziehungsweise vierten Steuerkanal 23, 24 am zweiten Steuereingang SE2 anstehende Druckluft eine bezüglich der ersten Steuerfläche 2 kleinere zweite Steuerfläche 3 beaufschlagt. Die Rückschlagventile 31 verhindern einen Druckabbau des im dritten Steuerkanal 23 und vierten Steuerkanal 24 herrschenden Druckes über die deaktivierte Rückstellventileinrichtung RV hinweg.
Die Druckbeaufschlagung des ersten Steuerkanals 15 erfolgt über den ersten Arbeitsausgang AA1 und den ersten Entlüftungsausgang EA1 des ersten Hauptventils HV1, den ersten Verbindungskanal 25, den zweiten Arbeitsausgang AA2 und den Versorgungseingang VE des zweiten Hauptventils HV2 und schließlich den mit dem Haupteingang 8 verbundenen zweiten Versorgungskanal 13. Auf diesem Weg ist auch der an den ersten Steuerkanal 15 angeschlossene erste Hauptausgang 17 mit Betätigungsdruck versorgt.
Der zweite Steuerkanal 16 wird dadurch mit Druckluft gespeist, dass er über den ersten Arbeitsausgang AA1 und den ersten Entlüftungsausgang EA1 des zweiten Hauptventils HV2 mit dem zweiten Verbindungskanal 26 verbunden ist, der seinerseits über den zweiten Arbeitsausgang AA2 und den Versorgungseingang VE des ersten Hauptventils HV1 sowie den darauf folgenden ersten Versorgungskanal 12 ebenfalls mit dem unter Betätigungsdruck stehenden Haupteingang 8 verbunden ist. Auf diese Weise liegt auch am zweiten Hauptausgang 18 der Betätigungsdruck an.
Wird ausgehend von dem regulären Arbeitszustand die Betätigung der beiden Vorsteuerventile zeitgleich wieder aufgehoben, kehrt das System in den betriebsbereiten Ausgangszustand gemäß Fig. 2 zurück. Die beiden Ausgangsabschnitte 15b, 16b des ersten und zweiten Steuerkanals 15, 16 sind dann über den Entlüftungsausgang EAV des zugeordneten Vorsteuerventils VV1, VV2 entlüftet, so dass die erste Steuerkraft FS1 entfällt und an den Hauptventilen HV1, HV2 nur noch die zweite Steuerkraft FS2 anliegt, die als pneumatische Feder wirkt und das zugeordnete Hauptventil HV1, HV2 in die Grundstellung zurückschaltet.
Die Fig. 4 zeigt einen ausgehend vom betriebsbereiten Ausgangszustand der Fig. 2 möglichen ersten Fehlerzustand. Dieser resultiert daraus, dass nur das erste Vorsteuerventil VV1 in seine aktivierte Stellung geschaltet wurde, während das zweite Vorsteuerventil VV2 in der deaktivierten Stellung verblieben ist. Grund für einen solchen Schaltzustand kann beispielsweise sein, dass an das zweite Vorsteuerventil VV2 kein Betätigungsbefehl 5 gelangt ist oder dass eine interne Funktionsstörung des zweiten Vorsteuerventils VV2 selbst vorliegt.
In diesem ersten Fehlerzustand strömt die ausgehend vom Haupteingang 8 über den ersten Versorgungskanal 12 am Versorgungseingang VE des ersten Hauptventils HV1 anliegende Druckluft über den zweiten Arbeitsausgang AA2 des ersten Hauptventils HV1 und den zweiten Verbindungskanal 26 zum ersten Entlüftungsausgang EA1 des zweiten Hauptventils HV2, wo der Fluidfluss unterbrochen ist, weil der erste Entlüftungsausgang EA1 abgesperrt ist. Außerdem wird der Eingangsabschnitt 15a des ersten Steuerkanals 15 und somit auch der daran angeschlossene erste Hauptausgang 17 zur Atmosphäre entlüftet und somit druckentlastet, indem der vorgenannte Eingangsabschnitt 15a über den ersten Arbeitsausgang AA1 und den Entlüftungsausgang EA2 des ersten Hauptventils HV1 mit dem ersten Verbindungskanal 25 verbunden ist, der seinerseits über den zweiten Arbeitsausgang AA2 und den zweiten Entlüftungsausgang EA2 sowie den gegebenenfalls nachgeschalteten Schalldämpfer 9 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Diese Funktionalität entspricht einer Selbstüberwachung beziehungsweise Selbstsicherung, da anschließend ein Aktivieren des zweiten Vorsteuerventils VV2 wegen im Eingangsabschnitt 15a des ersten Steuerkanals 15 fehlender Druckluft nicht mehr zu einem Nachschalten des zweiten Hauptventils HV2 führen kann.
Zeitgleich wird der über den Eingangsabschnitt 15a an den ersten Arbeitsausgang AA1 des ersten Hauptventils HV1 angeschlossene dritte Steuerkanal 23 ebenfalls mit entlüftet. Somit entfällt am zweiten Steuereingang SE2 des ersten Hauptventils HV1 die zweite Steuerkraft FS2, mit der Folge, dass das erste Hauptventil HV1 selbst dann nicht mehr in die Grundstellung zurückschaltet, falls das erste Vorsteuerventil VV1 wieder deaktiviert werden sollte. Dies bildet die Grundlage für die Speicherung des Fehlers.
Gleichzeitig wird ausgehend vom Haupteingang 8 über den Versorgungseingang VE und den damit verbundenen ersten Arbeitsausgang AA1 des zweiten Hauptventils HV2 der Betätigungsdruck im Eingangsabschnitt 16a des zweiten Steuerkanals 16 zur Verfügung gestellt, der als Steuerdruck zur Lieferung der ersten Steuerkraft FS1 dem ersten Steuereingang SE1 des ersten Hauptventils HV1 aufschaltbar ist. Auf diesem Wege liegt nun zwar am zweiten Hauptausgang 18 auch der Betriebsdruck an, was jedoch in der Hauptstufe 22 keine reguläre Operation hervorruft, weil der parallel angeschlossene erste Hauptausgang 17 drucklos ist.
Die Fig. 5 zeigt einen möglichen zweiten Fehlerzustand, wie er ausgehend vom regulären Arbeitszustand der Fig. 2 eintreten kann. Er unterscheidet sich vom ersten Fehlerzustand dadurch, dass nun nur das zweite Vorsteuerventil VV2 aktiviert wurde, während das erste Vorsteuerventil VV1 im deaktivierten Zustand verharrt. Somit wurde lediglich das zweite Hauptventil HV2 in seine Arbeitsstellung geschaltet, das erste Hauptventil HV1 ist in der Grundstellung verblieben.
Die aus dem Haupteingang 8 über den zweiten Versorgungskanal 13 und das zweite Hauptventil HV2 in den ersten Verbindungskanal 25 eingeleitete Druckluft wird somit durch den abgesperrten ersten Entlüftungsausgang EA1 des ersten Hauptventils HV1 an einem Weiterströmen gehindert.
Außerdem wird der Eingangsabschnitt 16a des zweiten Steuerkanals 16 und somit auch der daran angeschlossene zweite Hauptausgang 18 entlüftet und somit druckentlastet. Dies geschieht dadurch, dass besagter Eingangsabschnitt 16a über den ersten Arbeitsausgang AA1 und den Entlüftungsausgang EA1 des zweiten Hauptventils HV2, den zweiten Verbindungskanal 26 sowie den zweiten Arbeitsausgang AA2 und den zweiten Entlüftungsausgang EA2 des ersten Hauptventils HV1 mit der Atmosphäre verbunden ist, was optional über den schon erwähnten Schalldämpfer 9 hinweg erfolgen kann.
Selbst wenn nun das erste Vorsteuerventil VV1 aktiviert werden sollte, könnte dies wegen im Eingangsabschnitt 16a des zweiten Steuerkanals 16 fehlendem Druck nicht mehr zu einem Nachschalten des ersten Hauptventils HV1 führen.
Da der vierte Steuerkanal 24 an den Eingangsabschnitt 16a des zweiten Steuerkanals 16 und mithin auch an den ersten Arbeitsausgang AA1 des zweiten Hauptventils HV2 angeschlossen ist, wird er ebenfalls entlüftet, so dass die auf das zweite Hauptventil HV2 einwirkende zweite Steuerkraft FS2 wegfällt. Somit verfügt das zweite Hauptventil HV2 auch bei einer Deaktivierung des zweiten Vorsteuerventils VV2 und dem daraus resultierenden Entfall der ersten Steuerkraft FS1 nicht mehr über die Möglichkeit, in seine Grundstellung zurückzuschalten. Der aufgetretene Fehler ist auf diese Weise fixiert und quasi gespeichert.
Der Eingangsabschnitt 15a des ersten Steuerkanals 15 wird in dem zweiten Fehlerzustand über den ersten Arbeitsausgang AA1 und den Versorgungseingang VE des ersten Hauptventils HV1 und den sich anschließenden ersten Versorgungskanal 12 aus dem Haupteingang 8 mit Druckluft versorgt. Somit liegt auch an dem ersten Hauptausgang 17 ein pneumatisches Ausgangssignal an. Da jedoch der zweite Hauptausgang 18 drucklos ist, fehlt dessen Ausgangssignal, was dazu genutzt werden kann, in der Hauptstufe 22 von einer Durchführung der regulären Steuerfunktion abzusehen.
Bei beiden Fehlerzuständen kann selbst ein Abfall der Druckversorgung P am Haupteingang 8 ein Aufheben der Speicherung des aufgetretenen Fehlers nicht hervorrufen. Dieser Erhalt der Fehlerspeicherung erstreckt sich auch auf den sich anschließenden Zustand einer neuerlichen Rückkehr der Druckversorgung. Aufgrund ihrer Ausgestaltung als Impulsventile verharren die beiden Hauptventile HV1, HV2 in der momentanen Stellung, wenn sie nicht von einer Steuerkraft beaufschlagt werden.
Ausgehend von einem der beiden geschilderten Fehlerzustände kann die Steuerventileinrichtung nur durch aktiven Eingriff mittels Aktivierung der Rückstellventileinrichtung RV wieder in den betriebsbereiten Ausgangszustand der Fig. 2 zurückgesetzt werden. Die Fig. 6 zeigt diesen zurückgesetzten Zustand, der - was die Schaltstellungen der Hauptventile HV1, HV2 und der Vorsteuerventile VV1, VV2 betrifft - dem betriebsbereiten Ausgangszustand entspricht, wobei allerdings die Rückstellventileinrichtung RV die aktivierte Stellung einnimmt.
Zu ihrer Aktivierung wird die Rückstellventileinrichtung RV in der oben schon erwähnten Weise mittels eines Schaltbefehls 7 betätigt. Aus Sicherheitsgründen, um unautorisierte Rücksetzungen auszuschließen, kann die Rückstellventileinrichtung RV durch nicht weiter abgebildete Sicherungsmittel gesichert werden, beispielsweise ein mechanisches Schloss oder eine mit einem einzugebenden Geheimcode abgesicherte elektronische Schaltung.
In der deaktivierten Stellung der Rückstellventileinrichtung RV ist der Rückstellkanal 27 drucklos, da er über den Arbeitsausgang AAR und den Entlüftungsausgang EAR der Rückstellventileinrichtung RV mit der Atmosphäre verbunden ist.
Bei aktivierter Rückstellventileinrichtung RV wird der Rückstellkanal 27 über den Arbeitsausgang AAR und den Eingang ER der Rückstellventileinrichtung RV mit dem dritten Versorgungskanal 14 und somit mit dem den pneumatischen Betätigungsdruck bereitstellenden Haupteingang 8 verbunden. Als Folge davon werden über die hierbei selbsttätig öffnenden Rückschlagventile 31 hinweg der dritte und vierte Steuerkanal 23, 24 mit Druck beaufschlagt. Die Einspeisung in den dritten beziehungsweise vierten Steuerkanal 23, 24 erfolgt an der ersten beziehungsweise zweiten Kanalverbindungsstelle 28, 29, so dass die jeweils zugeordnete Drosseleinrichtung 32, 33 aufgrund des durch sie hervorgerufenen Strömungswiderstandes für einen raschen Druckaufbau innerhalb des jeweiligen zweiten Kanalabschnittes 23b, 24b sorgt. Ohne eine Drosseleinrichtung 32, 33 könnte sich in dem aufgrund eines vorausgegangenen Fehlerzustandes drucklosen dritten oder vierten Steuerkanal 23, 24 der die zweite Steuerkraft FS2 hervorrufende Umschaltdruck nicht oder nur stark zeitverzögert aufbauen, weil der besagte drucklose dritte oder vierte Steuerkanal 23, 24 über den zweiten Entlüftungsausgang EA2 des jeweils anderen Hauptventils entlüftet ist, wie dies anhand Fig. 4 und 5 erläutert wurde.
Allerdings besteht prinzipiell die Möglichkeit, die pneumatische Rückstellkraft unabhängig von den dritten und vierten Steuerkanälen 23, 24 auf die Hauptventile HV1, HV2 aufzubringen, indem man den Rückstellkanal 27 zur Beaufschlagung von Steuerflächen der Hauptventile HV1, HV2 heranzieht, die von den zweiten Steuerflächen 3 unabhängig sind.
Zweckmäßigerweise ist die Rückstellung in den betriebsbereiten Ausgangszustand nur möglich, nachdem zuvor beide Vorsteuerventile VV1, VV2 deaktiviert worden sind. Solange das gemäß dem ersten oder zweiten Fehlerzustand aktivierte Vorsteuerventil aktiviert bleibt, unterliegt das ihm zugeordnete Hauptventil der ersten Steuerkraft FS1, die aufgrund ihrer dominierenden Wirkung ein Zurückschalten in die Grundstellung verhindert, auch wenn am zweiten Steuereingang SE2 die durch die Rückstellvorrichtung RV hervorgerufene zweite Steuerkraft FS2 angelegt wird.
Da die Rückstellventileinrichtung RV eingangsseitig auch an den Haupteingang 8 angeschlossen ist, wird sie mit dem gleichen Betriebsdruck versorgt wie die anderen Komponenten der Steuerventileinrichtung 1, so dass der durch sie den beiden zweiten Steuereingängen SE2 auferlegbare pneumatische Rückstelldruck gleichhoch ist wie der im Normalbetrieb für die Erzeugung der zweiten Steuerkraft FS2 verantwortliche Betriebsdruck.
Wie die vorstehende Beschreibung gezeigt hat, ist die Rückstellventileinrichtung RV insbesondere so ausgebildet, dass bei ihrer Aktivierung stets beiden zweiten Steuereingängen SE2 der pneumatische Rückstelldruck zugeführt wird. Eine selektive Betätigung der Rückstellventileinrichtung RV in Abhängigkeit vom Fehlertyp ist somit nicht erforderlich. Die beiderseitige Beaufschlagung mit einem pneumatischen Rückstelldruck erfolgt überdies zweckmäßigerweise stets gleichzeitig.
Es ist vorteilhaft, wenn die Sicherheitsventileinrichtung 1 mit Mitteln ausgestattet ist, die eine gewisse Fehlertoleranz bei der Aktivierung der beiden Vorsteuerventile VV1, VV2 ermöglichen. Diese Fehlertoleranz sorgt dafür, dass die beiden Vorsteuerventile VV1, VV2 auch dann noch betätigbar sind, wenn ihre Betätigung mit einem gewissen zeitlichen Versatz erfolgt, der innerhalb eines einen Toleranzbereich definierenden Zeitfensters liegt.
Derartige Toleranzmaßnahmen können gemäß Fig. 1 darin bestehen, dass an die Eingangsabschnitte 15a, 16a des ersten und zweiten Steuerkanals 15, 16 im oben schon erwähnten Sinne je eine strichpunktiert angedeutete Pufferkammer 34 angeschlossen ist. Die Pufferkammern 34 werden mit Druckluft gefüllt, wenn bei entsprechender Schaltstellung der beiden Hauptventile HV1, HV2 eingangsseitig am ersten und zweiten Steuerkanal 15, 16 Druckluft anliegt. Tritt anschließend der erste oder zweite Fehlerzustand auf, wird der vom Fehler betroffene erste oder zweite Steuerkanal 15, 16 über das zugeordnete Hauptventil HV1, HV2 entlüftet. Aufgrund des am betroffenen Steuerkanal 15, 16 anliegenden Puffervolumens wird jedoch gewährleistet, dass der Druckabfall zeitverzögert stattfindet und der herrschende Druck innerhalb des erwähnten Zeitfensters noch ausreichend groß ist, um ein Nachschalten des bis dahin unbetätigten ersten oder zweiten Hauptventils HV1, HV2 zu ermöglichen.
Der gleiche Effekt lässt sich mit der an den jeweiligen zweiten Entlüftungsausgang EA2 der Hauptventile HV1, HV2 angeschlossenen Abluftdrosseleinrichtung 36 erzielen. Selbige sorgt dafür, dass in einem Fehlerfall die Druckluft aus dem betroffenen ersten beziehungsweise zweiten Steuerkanal 15, 16 nicht schlagartig abströmt, sondern eine langsame Entlüftung stattfindet, so dass für einen gewissen Zeitraum noch ein ausreichend hoher Umschaltdruck zur Verfügung steht.
Ist die Abluftdrosseleinrichtung 36 hinsichtlich ihrer Drosselungsintensität einstellbar, kann der ein reguläres Betätigen der Sicherheitsventileinrichtung 1 zulassende maximale Zeitversatz für die Betätigung der beiden Vorsteuerventile VV1, VV2 variabel vorgegeben werden. Auch über das Volumen der Pufferkammern 34 kann der Zeitversatz einstellbar sein.
Alternativ könnte mindestens eine Drosseleinrichtung 36 auch in den Verlauf des ersten oder zweiten Verbindungskanals 25, 26 eingeschaltet werden. Auch in diesem Fall ist gewährleistet, dass ein in der Grundstellung eines Hauptventils HV1, HV2 einen zweiten Entlüftungsausgang EA2 des betreffenden Hauptventils HV1, HV2 enthaltender Kanalabschnitt mit einer Abluftdrosseleinrichtung 36 versehen ist, die beim Auftreten eines Fehlerzustandes eine verzögerte Entlüftung des zugeordneten ersten oder zweiten Steuerkanals 15, 16 gewährleistet.
Die Pufferkammern 34 und Abluftdrosseleinrichtungen 36 können sowohl alternativ als auch kumulativ vorhanden sein.
Ist das durch eine Pufferkammer 34 und/oder eine Abluftdrosseleinrichtung 36 definierte Zeitfenster abgelaufen, verbleibt die Sicherheitsventileinrichtung 1 im momentan aufgetretenen Fehlerzustand.

Claims

Pneumatische Sicherheitsventileinrichtung,
- mit einem ersten pneumatischen Schaltkreis, der ein als bistabiles 5/2-Wege-Impulsventil ausgebildetes erstes Hauptventil (HV1), einen an einen ersten Arbeitsausgang (AA1) des ersten Hauptventils (HV1) angeschlossenen ersten Hauptausgang (17) und ein eine 3/2-Funktionalität aufweisendes erstes Vorsteuerventil (VV1) aufweist, wobei der Arbeitsausgang (AAV) des ersten Vorsteuerventils (VV1) an einen ersten Steuereingang (SE1) des ersten Hauptventils (HV1) angeschlossen ist und dort bei aktiviertem erstem Vorsteuerventil (VV1) eine das erste Hauptventil (HV1) aus einer dessen ersten Arbeitsausgang (AA1) mit einem an eine Druckluftquelle (P) angeschlossenen oder anschließbaren Haupteingang (8) verbindenden Grundstellung in eine Arbeitsstellung umschaltende erste Steuerkraft (FS1) hervorrufen kann,

- mit einem zweiten pneumatischen Schaltkreis, der ein als bistabiles 5/2-Wege-Impulsventil ausgebildetes zweites Hauptventil (HV2), einen an einen ersten Arbeitsausgang (AA1) des zweiten Hauptventils (HV2) angeschlossenen zweiten Hauptausgang (18) und ein eine 3/2-Funktionalität aufweisendes zweites Vorsteuerventil (VV2) aufweist, wobei der Arbeitsausgang (AAV) des zweiten Vorsteuerventils (VV2) an einen ersten Steuereingang (SE1) des zweiten Hauptventils (HV2) angeschlossen ist und dort bei aktiviertem zweitem Vorsteuerventil (VV2) eine das zweite Hauptventil (HV2) aus einer dessen ersten Arbeitsausgang (AA1) mit einem an eine Druckluftquelle (P) angeschlossenen Haupteingang (8) verbindenden Grundstellung in eine Arbeitsstellung umschaltende erste Steuerkraft (FS1) hervorrufen kann,

- wobei der Eingang (EV) des ersten Vorsteuerventils (VV1) an den zweiten Hauptausgang (18) und an den ersten Arbeitsausgang (AA1) des zweiten Hauptventils (HV2) angeschlossen ist und ferner der Eingang (EV) des zweiten Vorsteuerventils (VV2) an den ersten Hauptausgang (17) und an den ersten Arbeitsausgang (AA1) des ersten Hauptventils (HV1) angeschlossen ist,

- wobei ferner der erste Arbeitsausgang (AA1) des ersten Hauptventils (HV1) auch an einem im Falle seiner Druckluftbeaufschlagung das zugeordnete erste Hauptventil (HV1) mit einer zweiten Steuerkraft (FS2) in Richtung der Grundstellung beaufschlagenden zweiten Steuereingang (SE2) des ersten Hauptventils (HV1) angeschlossen ist und der erste Arbeitsausgang (AA1) des zweiten Hauptventils (HV2) auch an einem im Falle seiner Druckluftbeaufschlagung das zugeordnete zweite Hauptventil (HV2) mit einer zweiten Steuerkraft (FS2) in Richtung der Grundstellung beaufschlagenden zweiten Steuereingang (SE2) des zweiten Hauptventils (HV2) angeschlossen ist,dadurch gekennzeichnet,

- dass im aktivierten Zustand eines Vorsteuerventils (VV1, VV2) die von diesem Vorsteuerventil (VV1, VV2) am angeschlossenen ersten Steuereingang (SE1) hervorrufbare erste Steuerkraft (FS1) größer ist als die bei in Grundstellung befindlichem Hauptventil (HV1, HV2) an dessen zweitem Steuereingang (SE2) hervorrufbare zweite Steuerkraft (FS2),

- wobei außerdem ein erster Entlüftungsausgang (EA1) des jeweils einen der beiden Hauptventile (HV1, HV2) an einen zweiten Arbeitsausgang (AA2) des jeweils anderen Hauptventils (HV2, HV1) angeschlossen ist und außerdem ein zweiter Entlüftungsausgang (EA2) jedes Hauptventils (HV1, HV2) mit der Atmosphäre verbunden ist,

- und wobei eine an die beiden zweiten Steuereingänge (SE2) angeschlossene Rückstellventileinrichtung (RV) vorhanden ist, die bei ihrer Aktivierung beiden zweiten Steuereingängen (SE1, SE2) einen das jeweils zugeordnete Hauptventil (HV1, HV2) in Richtung der Grundstellung beaufschlagenden pneumatischen Rückstelldruck auferlegen kann, wobei die daraus resultierende Rückstellkraft geringer ist als die über eines der Vorsteuerventile (VV1, VV2) am ersten Steuereingang (SE1) desselben Hauptventils (HV1, HV2) hervorrufbare erste Steuerkraft.
Sicherheitsventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellventileinrichtung (RV) so ausgebildet ist, dass bei ihrer Aktivierung stets beiden zweiten Steuereingängen (SE2) der pneumatische Rückstelldruck zugeführt wird.
Sicherheitsventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellventileinrichtung (RV) aus einem einzigen, insbesondere manuell betätigbaren Rückstellventil besteht, bei dem es sich zweckmäßigerweise um ein monostabiles 3/2-Wegeventil handelt.
Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellventileinrichtung (RV) einen mit dem Haupteingang (8) verbundenen, im aktivierten Zustand mit den beiden zweiten Steuereingängen (SE2) der Hauptventile (HV1, HV2) verbundenen Ventileingang (ER) aufweist.
Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Verbindung zwischen der Rückstellventileinrichtung (RV) und dem zweiten Steuereingang (SE2) jedes Hauptventils (HV1, HV2) ein in Richtung zum jeweiligen zweiten Steuereingang (SE2) öffnendes und in der Gegenrichtung sperrendes Rückschlagventil (31) eingeschaltet ist.
Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder zweite Steuereingang über jeweils einen Steuerkanal (23, 24) an den ersten Arbeitsausgang (AA1) des zugeordneten Hauptventils (HV1, HV2) angeschlossen ist und die Rückstellventileinrichtung (RV) zweckmäßigerweise einen in ihrem aktivierten Zustand den Rückstelldruck ausgebenden Arbeitsausgang (AAR) aufweist, der mit jedem solchen Steuerkanal (23, 24) verbunden ist.
Sicherheitsventileinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den sich zwischen dem ersten Arbeitsausgang (AA1) jedes Hauptventils (HV1, HV2) und der zwischen diesem ersten Arbeitsausgang (AA1) und dem zweiten Steuereingang (SE2) liegenden, mit dem Arbeitsausgang (AAR) der Rückstellventileinrichtung (RV) verbundenen Kanalverbindungsstelle (28, 29) erstreckenden Kanalabschnitt (23a, 24a) des betreffenden Steuerkanals (23, 24) eine bevorzugt einstellbare Drosseleinrichtung (33) eingeschaltet ist.
Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hauptventile (HV1, HV2) jeweils einen bei Einnahme der Grundstellung mit dem zugeordneten ersten Arbeitsausgang (AA1) kommunizierenden Versorgungseingang (VE) aufweisen, der mit dem Haupteingang (8) verbunden ist, wobei zweckmäßigerweise der Versorgungseingang (VE) beider Hauptventile (HV1, HV2) mit ein und demselben Haupteingang (8) in Verbindung steht, an dem insbesondere auch der Ventileingang (ER) der Rückstellventileinrichtung (RV) angeschlossen ist.
Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerventile (VV1, VV2) manuell betätigbar ausgebildet sind.
Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerventile (VV1, VV2) elektrisch und/oder pneumatisch betätigbar ausgebildet sind.
Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Hauptventil (HV1, HV2) zum Erzeugen der ersten und zweiten Steuerkraft (FS1, FS2) eine dem ersten Steuereingang (SE1) zugeordnete erste Steuerfläche (2) und eine dem zweiten Steuereingang (SE2) zugeordnete zweite Steuerfläche (3) aufweist, wobei die erste Steuerfläche (2) größer ist als die zweite Steuerfläche (3).
Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Grundstellung eines Hauptventils (HV1, HV2) einen zweiten Entlüftungsausgang (EA2) des Hauptventils (HV1, HV2) enthaltender Kanalabschnitt mit einer Abluftdrosseleinrichtung (36) versehen ist.
Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in die Verbindung zwischen dem ersten Arbeitsausgang (AA1) mindestens eines Hauptventils (HV1, HV2) und dem Ventileingang (EV) des mit diesem ersten Arbeitsausgang (AA1) verbundenen Vorsteuerventils (VV1, VV2) eine ein Puffervolumen definierende Pufferkammer (34) eingeschaltet ist.
Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hauptausgänge (17, 18) an eine die an den Hauptausgängen (17, 18) anstehenden pneumatischen Signale verarbeitende Hauptstufe (22) angeschlossen sind, die insbesondere Bestandteil einer zur Ansteuerung einer Kupplungs-Brems-Kombination einer mechanischen Presse dienenden Steuervorrichtung ist.
Sicherheitsventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerventile (VV1, VV2) im deaktivierten Zustand eine Verbindung des ersten Steuereinganges (SE1) des zugeordneten Hauptventils (HV1, HV2) mit der Atmosphäre herstellen.