DE19947199A1 - Facility for controlling and monitoring pressure in a hydraulic consumer uses a pressure reducer to adjust a pressure set value and a pressure monitor to send out an electrical signal at a pressure fall below its set value level - Google Patents
Facility for controlling and monitoring pressure in a hydraulic consumer uses a pressure reducer to adjust a pressure set value and a pressure monitor to send out an electrical signal at a pressure fall below its set value levelInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Steuerung und Überwachung des Drucks an einem hydraulischen Verbraucher entsprechend der Gattung des Anspruchs 1.The invention relates to a control device and monitoring the pressure on a hydraulic Consumers according to the preamble of claim 1.
Derartige Einrichtungen sind beispielsweise aus der DE 44 07 370 A1 bereits bekannt. In dieser Druckschrift ist als hydraulischer Verbraucher eine Spannvorrichtung beschrieben, wie sie beispielsweise in Werkzeugmaschinen verwendet wird, um Werkstücke während der Bearbeitung zu fixieren. Der der Erfindung zugrunde liegenden Einrichtung kommt dabei die Aufgabe zu, den Druck als Kenngröße für eine zuverlässige Einspannung des Werkstücks zu überwachen und ein Alarmsignal abzugeben, sobald dieser Druck unter einen vorgegebenen Drucksollwert abfällt. In diesem Fall ist die Fixierung des Werkstücks nicht ausreichend sichergestellt, so daß es zu Unfällen kommen kann.Such devices are for example from DE 44 07 370 A1 already known. In this publication is as hydraulic consumer described a clamping device such as used in machine tools, to fix workpieces during machining. The the Invention underlying device comes here Task too, the pressure as a parameter for a reliable Monitor workpiece clamping and an alarm signal to deliver as soon as this pressure falls below a predetermined Pressure setpoint drops. In this case, the fixation of the The workpiece is not sufficiently secured, so that it too Accidents can occur.
Zur Erfüllung der beschriebenen Funktion umfaßt die bekannte Einrichtung eine hydraulisch ansteuerbare Drucküberwachung, die unter anderem den Druckistwert am Verbraucher erfaßt und mit einem vorgegebenen Drucksollwert vergleicht. Dabei ermittelte Differenzen werden in eine mechanische Stellbewegung gewandelt und auf einen Druckschalter übertragen. Dessen Schaltbewegung hat ein elektrisches Schaltsignal zur Folge, das beispielsweise zur Ansteuerung von Schutzeinrichtungen und/oder zum Abschalten der Werkzeugmaschine elektronisch weiterverarbeitet werden kann. Der Betreiber der Werkzeugmaschine wird dadurch geschützt und rechtzeitig auf den Fehler aufmerksam gemacht. Entsprechende Gegenmaßnahmen lassen sich umgehend ergreifen, so daß allenfalls geringe Standzeiten entstehen.To perform the function described includes the known Setting up a hydraulically controllable pressure monitoring, which among other things records the actual pressure value at the consumer and with a given pressure setpoint. there Differences determined are broken down into mechanical ones Actuating movement changed and on a pressure switch transfer. Its switching movement has an electrical one Switching signal result, for example, for control of protective devices and / or to switch off the Machine tool can be processed electronically. This protects the operator of the machine tool and alerted to the mistake in good time. Appropriate countermeasures can be taken immediately so that there is little downtime.
Obwohl die bekannte Einrichtung die Mehrzahl der in der Praxis vorkommenden Betriebszustände von Werkzeugmaschinen zuverlässig absichert, ist ein Betriebszustand nicht erfaßt, nämlich der, des Ausfalls der Druckversorgung. Dieser Betriebszustand löst kein unmittelbares Schaltsignal aus, da der Druck am Verbraucher aufgrund der unvermeidbaren Leckage des Systems erst allmählich abnimmt und die Einrichtung damit erst verzögert anspricht. Während dieser Verzögerungsphase kann das Werkstück bereits nicht mehr ausreichend eingespannt sein.Although the known device the majority of the in the Practical operating states of machine tools reliably protected, an operating state is not recorded, namely, the failure of the pressure supply. This Operating state does not trigger an immediate switching signal because the pressure on the consumer due to the inevitable leakage of the system gradually decreases and the establishment so it only responds with a delay. During this The workpiece can no longer decelerate be sufficiently clamped.
Demgegenüber weist die erfindungsgemäße Einrichtung zur Steuerung und Überwachung des Drucks an einem hydraulischen Verbraucher mit den Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil auf, daß auf rein hydraulischem Weg eine Drucküberwachung darstellbar ist, die zusätzlich zu den bereits bekannten Störfällen nunmehr auch den Störfall einer ausgefallenen Druckversorgung abdeckt, wobei die Drucküberwachung verzögerungsfrei auf diese Störungen anspricht und mit einem einzigen Druckschalter zur Erzeugung eines elektronisch weiterverarbeitbaren Signals auskommt. Die Betriebssicherheit eines von einer erfindungsgemäßen Einrichtung gesteuerten hydraulischen Verbrauchers wird dadurch erhöht, ohne daß zusätzliche und aufwendig zu kontaktierende, elektrohydraulische Druckschalter notwendig sind.In contrast, the device according to the invention Control and monitoring of the pressure on a hydraulic Consumers with the features of claim 1 have the advantage on that pressure monitoring in a purely hydraulic way can be represented, in addition to those already known Incidents now include the failure of a failed one Pressure supply covers, the pressure monitoring responds to these faults without delay and with a single pressure switch to generate an electronically processable signal. The Operational reliability of one of the invention Controlled hydraulic consumer device thereby increased without being additional and expensive Contacting, electro-hydraulic pressure switch necessary are.
Diese Eigenschaften werden mit Hilfe einer hydraulischen Ventileinheit erreicht, die in den bereits vorhandenen Steuerkreis des Druckschalters geschaltet ist. Diese Ventileinheit ist als herkömmlich bekanntes und in Massenware am Markt erhältliches 2/2-Wege-Sperrventil ausgebildet, das aufgrund seiner verhältnismäßig einfachen Integrierbarkeit das Bauvolumen der Einrichtung allenfalls unwesentlich erhöht. Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.These properties are measured using a hydraulic Valve unit reached in the already existing Control circuit of the pressure switch is switched. This Valve unit is known as conventional and in Bulk product available 2/2-way shut-off valve trained that because of its relatively simple The building volume of the facility can be integrated at best slightly increased. Further advantages or advantageous Further developments of the invention result from the Subclaims and the description.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen hydraulischen Schaltkreis mit einer erfindungsgemäß ausgeführten Drucküberwachung, in schematisch vereinfachter Darstellung.An embodiment of the invention is in the drawing shown and in the following description explained. The only figure shows a hydraulic one Circuit with a designed according to the invention Pressure monitoring, in a schematically simplified representation.
Die einzige Figur zeigt einen Hydraulikkreis, in dem ein Druckerzeuger 10 mit einer Drucküberwachung 12 und einer Druckmindereinheit 14 gekoppelt ist und über ein Steuerventil 16 einen Verbraucher 18 mit Druckmittel versorgt. Der Verbraucher 18 ist exemplarisch als einfachwirkender Hydraulikzylinder mit zwei Druckmittelanschlüssen 20a und 20b dargestellt, ohne jedoch auf eine derartige Ausführungsform eingeschränkt zu sein. Die beiden Anschlüsse 20a und 20b des Verbrauchers 18 sind getrennt voneinander steuerbar, wozu als Steuerventil 16 ein elektromagnetisch ansteuerbares, federbeaufschlagtes 4/3- Wege-Ventil vorgesehen ist. Dieses wird im nicht angesteuerten Zustand in der gezeichneten Mittelstellung gehalten, in der die beiden Druckmittelanschlüsse 20a und 20b mit einem zu einem Vorratsbehälter 22 zurückführenden und mit T bezeichneten Rücklauf 24 verbunden sind, während der mit P bezeichnete Versorgungskanal 26 abgesperrt ist. Demgegenüber ist in den beiden Schaltstellungen der Versorgungskanal 26 mit jeweils einem der Anschlüsse 20a oder 20b verbunden, während der jeweils andere Anschluß 20a oder 20b zum Rücklauf 24 druckentlastet ist.The single figure shows a hydraulic circuit in which a pressure generator 10 is coupled to a pressure monitor 12 and a pressure reducing unit 14 and supplies a consumer 18 with pressure medium via a control valve 16 . The consumer 18 is shown as an example as a single-acting hydraulic cylinder with two pressure medium connections 20 a and 20 b, but without being restricted to such an embodiment. The two connections 20 a and 20 b of the consumer 18 can be controlled separately from one another, for which purpose an electromagnetically controllable, spring-loaded 4/3-way valve is provided as the control valve 16 . This is held in the non-activated state in the center position shown, in which the two pressure medium connections 20 a and 20 b are connected to a return line 24 returning to a reservoir 22 and designated T, while the supply channel 26 designated P is shut off. In contrast, in the two switching positions, the supply channel 26 is connected to one of the connections 20 a or 20 b, while the other connection 20 a or 20 b to the return 24 is relieved of pressure.
Zwischen dem Druckerzeuger 10 und dem Steuerventil 16 ist die in ihrem Aufbau herkömmlich bekannte Druckmindereinheit 14 geschaltet. Letztere umfaßt ein manuell einstellbares Vorsteuerventil 28 und ein federbeaufschlagtes Druckminderventil 30. Dieses Druckminderventil 30 ist in den Versorgungskanal 26 geschaltet, aus dem stromabwärts des Druckminderventils 30 Vorsteuerkanäle 32a und 32b abzweigen. Der erste Vorsteuerkanal 32a endet an einer ersten hydraulischen Betätigung 36d eines Druckschalters 36 und ist mit einer Drossel 38 bestückt, während der zweite Vorsteuerkanal 32b zur Ansteuerung des Druckminderventils 30 dient. Nach der Drossel 40 verzweigen aus dem ersten Vorsteuerkanal 32a Steuerleitungen 40a und 40b, die einerseits als zweite hydraulische Ansteuerung für das Druckminderventil 30 und andererseits unter Zwischenschaltung einer zweiten Drossel 42 zum Vorsteuerventil 28 führt. Dieses Vorsteuerventil 28 gibt eine Druckmittelverbindung 44 zum Rücklauf 24 frei, sobald der Druck im Versorgungskanal 26 die eingestellte Druckschwelle überschreitet.Between the pressure generator 10 and the control valve 16 , the pressure reducing unit 14 , which is conventionally known in its construction, is connected. The latter includes a manually adjustable pilot valve 28 and a spring-loaded pressure reducing valve 30 . This pressure reducing valve 30 is connected to the supply channel 26 , from which 30 pilot channels 32 a and 32 b branch off downstream of the pressure reducing valve. The first pilot channel 32 a ends at a first hydraulic actuation 36 d of a pressure switch 36 and is equipped with a throttle 38 , while the second pilot channel 32 b is used to control the pressure reducing valve 30 . After the throttle 40 , control lines 40 a and 40 b branch out from the first pilot channel 32 a, which leads on the one hand as a second hydraulic control for the pressure reducing valve 30 and on the other hand with the interposition of a second throttle 42 to the pilot valve 28 . This pilot valve 28 releases a pressure medium connection 44 to the return 24 as soon as the pressure in the supply channel 26 exceeds the set pressure threshold.
Mit dem Öffnen des Vorsteuerventils 28 bricht der Druck in der Steuerleitung 40a zum Druckminderventil zusammen, wodurch dieses aufgrund des Drucks im Vorsteuerkanal 32b eine Schaltbewegung entgegen der Kraft seiner Schließfeder 46 ausführt. Die zweite Drossel 42 dient dabei der Dämpfung dieser Schaltbewegung. In der Schaltstellung des Druckminderventils 30 ist die Verbindung vom Druckerzeuger 10 zum Verbraucher 18 unterbrochen und gleichzeitig der Verbraucher 18 mit dem Rücklauf 24 verbunden. Dadurch fällt der Druck am Verbraucher 18 auf dem am Vorsteuerventil 28 eingestellten Wert ab.When the pilot valve 28 opens, the pressure in the control line 40 a collapses to form the pressure reducing valve, as a result of which, due to the pressure in the pilot channel 32 b, it performs a switching movement against the force of its closing spring 46 . The second throttle 42 serves to dampen this switching movement. In the switching position of the pressure reducing valve 30 , the connection from the pressure generator 10 to the consumer 18 is interrupted and at the same time the consumer 18 is connected to the return 24 . As a result, the pressure at the consumer 18 drops to the value set on the pilot valve 28 .
Der Druckmindereinheit 14 ist die Drucküberwachung 12 hydraulisch vorgeschaltet. Letztere umfaßt den elektromechanischen Druckschalter 36, der von insgesamt vier hydraulischen Betätigungen 36a bis d angesteuert ist und der zusätzlich eine mechanische Rückstelleinrichtung 36e in Form einer Feder aufweist. Die Betätigungen 36a bis d wirken jeweils paarweise zusammen, wobei das erste Paar 36a und 36b von Betätigungen mit einer Druckdifferenz beaufschlagt ist, die eine im Versorgungskanal 26 des Hydraulikkreises angeordnete Blende 48 erzeugt, sofern sie vom Druckmittel durchflossen ist. Dieses ist der Fall, wenn der Verbraucher 18 beispielsweise eine Stellbewegung ausführt, ohne dabei Druck aufzubauen. Mit dem Erreichen seiner Endlage, das heißt mit dem Druckaufbau im Verbraucher 18, geht der Druckmittelfluß im Versorgungskanal 26 gegen Null zurück, so daß an der Blende 48 kein nennenswertes Druckgefälle mehr meßbar ist. Dieses erste Paar 36a, 36b von Betätigungen erfüllt die Aufgabe eine Schaltbewegung des Druckschalters 36 zu unterbinden, solange der hydraulische Verbraucher 18 seine Endlage noch nicht erreicht hat.Pressure monitor 12 is hydraulically connected upstream of pressure reducing unit 14 . The latter includes the electromechanical pressure switch 36 , which is controlled by a total of four hydraulic actuators 36 a to d and which additionally has a mechanical reset device 36 e in the form of a spring. The actuations 36 a to d each work in pairs, the first pair 36 a and 36 b of actuations being acted upon by a pressure difference which produces an orifice 48 arranged in the supply channel 26 of the hydraulic circuit, provided that the pressure medium flows through it. This is the case when the consumer 18 executes an actuating movement, for example, without building up pressure. By reaching its end position, that is with the pressure build-up in the consumer 18, the pressure fluid flow is in the supply channel 26 to zero, so that at the aperture 48 is no significant pressure differential is longer measurable. This first pair 36 a, 36 b of actuations fulfills the task of preventing a switching movement of the pressure switch 36 as long as the hydraulic consumer 18 has not yet reached its end position.
Parallel zur beschriebenen Blende 48 im Versorgungskanal 26 ist in einem Bypass 50 ein federbeaufschlagtes Rückschlagventil 52 vorgesehen. Dieses öffnet in Strömungsrichtung des Druckmittels und schließt in Gegenrichtung. Somit wird während der Stellbewegung des Verbrauchers 18 nur ein Teilstrom durch die Blende 48 geführt, um die Geschwindigkeit der Stellbewegung möglichst wenig zu beeinflussen.A spring-loaded check valve 52 is provided in a bypass 50 parallel to the orifice 48 described in the supply channel 26 . This opens in the direction of flow of the pressure medium and closes in the opposite direction. Thus, only a partial flow is led through the orifice 48 during the actuating movement of the consumer 18 in order to influence the speed of the actuating movement as little as possible.
Wie bereits erwähnt, ist die Betätigung 36d des zweiten Paares mit dem am Vorsteuerventil 28 einstellbaren Drucksollwert beaufschlagt, während die zugehörige zweite Betätigung 36c mit dem am Verbraucher 18 anliegenden Druckistwert belastet ist. Dazu ist diese zweite Betätigung 36c über ein Wechselventil 54 mit den zu den Anschlüssen 20a und 20b des Verbrauchers 18 führenden und mit A und B bezeichneten Leitungen verbunden. Dieses Wechselventil 54 ist in Form zweier entgegengesetzt geschalteter Sitzventile ausgeführt und verbindet damit jeweils den mit dem höheren Druck beaufschlagten Anschluß 20a, 20b des Verbrauchers 18 mit dem Druckschalter 36.As already mentioned, the actuator 36 d of the second pair with the adjustable valve 28 to the pilot pressure setpoint applied, while the associated second actuator 36 c is charged with the actual pressure applied at the consumer 18. For this purpose, this second actuation 36 c is connected via a shuttle valve 54 to the lines leading to the connections 20 a and 20 b of the consumer 18 and labeled A and B. This shuttle valve 54 is designed in the form of two oppositely connected seat valves and thus connects in each case the connection 20 a, 20 b of the consumer 18 which is acted upon with the higher pressure and the pressure switch 36 .
Stromabwärts des Wechselventils 54 verzweigt sich die zum Druckschalter 36 führende Steuerleitung erfindungsgemäß noch in einen in den Rücklauf 24 einmündenden Strang 56, in dem ein Schaltventil 58 angeordnet ist. Dieses gibt je nach Schaltstellung die Verbindung zum Rücklauf 24 frei oder verschließt diese. Das Schaltventil 58 ist dazu als 2/2- Wege-Sperrventil herkömmlich bekannter Bauart ausgebildet und wird vom Druck im Versorgungskanal 26, von der Kraft einer Feder 60 und vom Druck am Verbraucher 18 angesteuert. Dabei wirken die Feder 16 und der Druck im Versorgungskanal 26 dem Druck am Verbraucher 18 entgegen. Das Schaltventil 58 wird damit in seiner Sperrstellung gehalten, solange Druck im Versorgungskanal 26 anliegt und öffnet erst bei einem Abfall dieses Versorgungsdrucks. Bei dieser Öffnung wird die Betätigung 36c des Druckschalters 36 zum Rücklauf 24 kurzgeschlossen, was im Druckschalter 36 einen Schaltvorgang auslöst. Downstream of the shuttle valve 54 , the control line leading to the pressure switch 36 branches according to the invention into a branch 56 which opens into the return 24 and in which a switching valve 58 is arranged. Depending on the switch position, this releases or closes the connection to the return 24 . For this purpose, the switching valve 58 is designed as a 2/2-way check valve and is controlled by the pressure in the supply channel 26 , the force of a spring 60 and the pressure on the consumer 18 . The spring 16 and the pressure in the supply channel 26 counteract the pressure at the consumer 18 . The switching valve 58 is thus held in its blocking position as long as pressure is present in the supply channel 26 and only opens when this supply pressure drops. With this opening, the actuation 36 c of the pressure switch 36 is short-circuited to the return 24 , which triggers a switching operation in the pressure switch 36 .
Aufgrund der beschriebenen hydraulischen Ansteuerung wird ein solcher Schaltvorgang des Druckschalters 36 im übrigen auch dann ausgelöst, wenn der Druckistwert am Verbraucher 18 abfällt. Das bei diesen Schaltvorgängen erzeugte elektrische Schaltsignal ist in einer nicht dargestellten elektronischen Steuerung des Hydraulikkreises weiterverarbeitbar und kann vorzugsweise dessen Abschaltung oder die Auslösung einer Alarmeinrichtung bewirken. Der Betreiber einer mit diesem Hydraulikkreis ausgestatteten Einrichtung wird dadurch auf die Betriebsstörung aufmerksam gemacht.Due to the hydraulic control described, such a switching operation of the pressure switch 36 is also triggered when the actual pressure value at the consumer 18 drops. The electrical switching signal generated in these switching operations can be further processed in an electronic control (not shown) of the hydraulic circuit and can preferably cause it to be switched off or an alarm device to be triggered. The operator of a device equipped with this hydraulic circuit is thereby made aware of the malfunction.
Selbstverständlich sind Änderungen oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung möglich, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Diesbezüglich ist anzumerken, daß die erfindungsgemäße Drucküberwachung 12 vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse mit der Druckmindereinheit 14 untergebracht werden kann. Dieses gemeinsame Gehäuse ist in der Figur nur schematisch angedeutet und mit der Positionsnummer 62 versehen.Of course, changes or advantageous developments of the invention are possible without deviating from the basic idea of the invention. In this regard, it should be noted that the pressure monitor 12 according to the invention can preferably be accommodated in a common housing with the pressure reducing unit 14 . This common housing is only indicated schematically in the figure and provided with the item number 62 .
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