DE2947842C2

DE2947842C2 - Hydraulische Sicherheitssteuerung mit Druckstufenregelventil

Info

Publication number: DE2947842C2
Application number: DE19792947842
Authority: DE
Inventors: Günther Dipl.-Ing. 2940 Wilhelmshaven Wessel
Original assignee: Wessel Hydraulik GmbH
Current assignee: Wessel Hydraulik GmbH
Priority date: 1979-11-28
Filing date: 1979-11-28
Publication date: 1984-10-18
Also published as: DE2947842A1

Description

deutung parallel geschaltet ist und ein ihm zugeordneter Tankanschluß (51) über das Sperrventil (26) steuerbar ist.

4. Sicherheitssteuerung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Magnetstößel (32) des Regelrnagneten (33) und einem Ventilkegel (29) des Vorsteuerregelventiles (21) eine Druckfeder (31) als Ventilvorspannfeder angeordnet ist.

re Eingänge (37, 38) elektrische Stellglieder (40, 41) 30 sätzlich ein vom Querschnitt her großes Tankrücklaufzur Eingabe von Soll-Werten angeschlossen sind. ventil vorgesehen.

3. Sicherheits^.euerung nach Anspruch 1, dadurch Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin,

gekennzeichnet, daß dem Vorste-erregelventil (21) eine einfache Lösung für einfach wirkende Zylinderanfür den Arbeitsdruck am Tankanschluß (22) ein fe- triebe und die erforderliche Steuerung zu schaffen, woder-vorgespannter Ventilschieber ("7) für Schnittan- 35 bei die geforderten Kräfte und Beschleunigungen am

Preßbalken zur Vermeidung von Verletzungen sichergestellt sind, und durch die Auslegung der Steuerung eine hohe Schnittfolge (Taktzahl) und damit Wirtschaftlichkeit gegeben ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabt, durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebene Steuerung gelöst. Mit dieser Steuerung wird erreicht, daß ein einfach wirkender Hydraulikzylinder mit einer Rückstellfeder zur Rückführung in die Null Lage

5. Sicherheitssteuerung nach Anspruch 4, dadurch 45 gesteuert werden kann, so daß dei Aufwand erheblich gekennzeichnet, daß am Ventilkegel (29) des Vor- vermindert wird.

steuerregelventiles (21) ein in die Druckfeder ragender Ansatz solcher Länge angeordnet ist, daß der Magnetstößel (32) und der Ansatz (30) am Ventilkegel (29) bei Zusammenpressung der Druckfeder (31) in unmittelbare Anlage kommen.

6. Sicherheitssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Sekundärkanal (20) eine Dämpfungsdüse (24) angeordnet ist.

7. Sicherheitssteuerung nach einem der Ansprü- 55 aus den Ansprüchen 3—8. Dabei wird einbezogen, daß ehe 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- große Betriebssicherheit auch bei hohen Arbeitsdrükkante (17) mit Regelflächen (61) ausgeführt ist. ken erreicht wird und die Gefahr von Schwankungen

8. Sicherheitssteuerung nach einem der Ansprü- oder Schwingungen im System ausgeschlossen wird, ehe 1—7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperr- wenn bei hohen Drücken die Magnetkraft direkt auf ventil (26) zusammen mit einem in der Primärleitung 60 den zugeordneten Ventilkegel übertragen wird. Im Nie-(2) angeordneten Kegelsitzsicherheitsventil (14) als derdruckbereich werden durch Bemessung einer Funktionssteuerventil gegensinnig betätigbar ist. Druckfeder in diesem Zusammenhang Ausgleichsbewe-

gungen, aber keine Schwingungen zugelassen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfüh-65 rungsbeispielen beschrieben, die in der Zeichnung dar-Die Erfindung betrifft eine hydraulische Sicherheits- gestellt sind. In der Zeichnung zeigt

Dabei läßt sich auch eine Anpassung an erforderliche Arbeitsdrücke in einem weiten Bereich und beträchtlich über einem geringeren Sekundärdruck erzielen.

Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 2 läßt sich insbesondere der Vorsteuerdruck m einfacher Weise mit großer Genauigkeit regeln und an jeweils herrschende Verhältnisse anpassen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich

steuerung mit Druckstufenregelventil, welches einen Druckregelkolben mit Vorsteuerraum, der über einen Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Sicherheitssteuerung mit einem im Schnitt gezeigten Druckstufen-

regelventil in einer Anordnung an einem Preßbalkenzylinder;

Fig.2 eine entsprechende Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Ein Preßbalkenzylinder 1 ist in üblicher Weise mit einer nicht näher beschriebenen Druckmindereinheit ausgestattet. Dieser Preßbalkenzylinder 1 wird über eine Primärleitung 2 für hydraulisches Betriebsmittel gespeist

Zwischen diese-¹· Primärleitung und einem Tank 3 für das hydraulische Betriebsmittel sind ein Druckstufenregelventil 4 und eine Pumpe 5 mit Filter 6 angeordnet. Es versteht sich, daß der Pumpe ein Überlastsicherheitsventil 7 zugeordnet ist Von der Pumpe 5 führt ein Primärdruckkanal 8 in das Druckstufenregelventil.

Der Primärdruckkanal 8 setzt sich im Gehäuse 9 des Druckstufenregelventils zu einem Ringraum 10 fort, der eine Bohrung 11 für einen Druckregelkolben 12 umgibt

Dieser Ringraum 10 ist mit einem Abschnitt 13 des Primärdruckkanals über ein an das Gehäuse 9 angeflanschtes Kegelsitzsicherheitsventil 14 mit der Primärlcitung 2 verbunden. Das KegeJsitzsicherheitsventi! 14 hat eine Sperrstellung und eine Durchgangssteil· ng und kann in üblicher Weise durch einen Betätigungsmagneten geschaltet werden.

Die Bohrung 11 ist mit Abstand von dem Ringraum 10 von einem zweiten Ringraum 15 umgeben, der auch zur Bohrung offen ist. Der Druckregelkolben 12 hat im Bereich zwischen den beiden Ringräumen 10,15 eine Eindrehung, deren eine Endstufe als Steuerkante 17 -m Bereich des Ringraumes 15 wirkt, die mit der dem anderen Ringraum 10 benachbarten Steuerkante 16 des Ringraumes 15 eine Meßblende bildet Es ist erkennbar, daß die Steuerkante 17 Regelflächen 61 in Form von Kerbungen aufweist.

Die Bohrung 11 ist in der Darstellung am rechten Ende aufgeweitet und bildet mit dem benachbarten Ende des Druckregelkolbens 12 einen Vorsteuerraum 19. Dieser ist über einen Sekundärkanal 20 an den Ringraum 15 angeschlossen. Dieser Sekundärkanal 20 steht über ein Vors.euerregelventil 21 mit einem Tankanschluß 22 in Verbindung. Der Sekundärkanal 20 hat in seinem Abzweig 23 zum Vorsteuerraum 19 eine Dämpfungsdüse 24. Ferner ist im Sekundärkanal 20 in Form einer Umgehungsleitung 25 dem Vorsteuerregelventil 21 ein Sperrventil 26 parallel geschaltet, das beispielsweise als Kegelsitzsicherheitsventil ausgeführt und durch einen Beiätigungsmagneten 27 in dem Sinne betätigbar ist, daß die Umgehungsleitung 25 bei Erregung des Magneten geschlossen wird. Diese Erregung erfolgt automatisch in Abhängigkei: von dem Einsatz eines Betätigungshebels zur Umschaltung des Kegelshzsicherheitsventils K in Durchlaßstellung. In diesem Falle ist dann der Tankanschluß 22 über das Vorsteuerregelventil 21 regelbar.

Das Vorsteuerregelventil besitzt einen Ventilsitz 28, dem ein Ventilkegel 29 mit einem Ansatz 30 zugeordnet ist. Dieser Ansatz dient zugleich zur Führung einer Druckfeder 31, die als Vorspannfeder dieses Ventils vorgesehen ist und in einem niedrigeren Druckbereich den Ventilkegel 29 mit Abstand von seinem Betätigungselement hält. Dieses Betätigungselement ist ein Magnetstößel 32 eines Regelmagneten 33. als Proportionalmagnet ausgeführt. Dabei sind die Federwiderlager für die Druckfeder und der Bewegungsbereich des Magnetstö-QeIs 32 sowie die Lärge oes Ansatzes 30 so bemessen, daß der Stößel bei Erregung des Regelmagneten 33 für einen höheren Druckbcrei."¹! unmittelbar mit dem Ansatz 30 in Anlage kommt

Im Erregungskreis 34 des Regelmagneten 33 ist ein als Rechner 35 ausgeführter Regler angeordnet, der beispielsweise einen Eingang 36 für einen Ist-Wert und zwei weitere Eingänge 37, 38 für Soll-Werte hat, die wahlweise entsprechend dem Funktionsablauf an einer Maschine einstellbar sind. Hierbei handelt es sich beispielsweise damm, daß ein Eingang 38 während des Schnittandeutens und ein Eingang 37 zur Aufbringung

ίο des Arbeitsdruckes anschließbar ist

Der Eingang 36 ist über einen Druckaufnehmer 39 mit dem Primärdruckkanal 8 verbunden, wobei der Druckaufnehmer ein dem herrschenden Druck proportionales, elektrisches Signal erzeugt. Die weiteren Eingänge 37,38 sind mit elektrischen Stellgliedern 40,41 in der Ausführung als Potentiometer verbunden, an denen ein Soll-Wert für einen Preßdruck beispielsweise in der Größenordnung von 20 bis 140 bar bzw. für die Schnittandeutung in der Größenordnung von beispielsweise 10 bis 16 bar abgreifbar ist.

In dem Druckregelkolben ist an dem '-om Vorsteuerraum abgelegenen Ende eine Sackbohrs_™.g 42 angeordnet, in der ein Vorsteuerkolben 43 kleineren Durchmessers geführt ist. Dieser Vorsteuerkolben mit einem gegenüber der Sackbohrung eingeschnürten Kopf ist mit seinem äußeren Ende auf einem Anschlag 44 am Gehäuse 9 abgestützt. Dieser Anschlag bildet zugleich eine Führung für eine Feder 45, die den Druckregelkolben zum Vorsteuerraum 19 hin abstützt. Das innere Ende der Sackbohrung 42 vor oder im Bereich des Kopfendes des Vorsteuerkolbens 43 ist durch einen Kanal 46 mit der Eindrehung und somit mit dem Ringraum 10 verbunden.

In der gezeigten Sperrstellung des Kegelsitzsicherheitsventils 14 ist der Primärdruckkanal 8 über die Eindrehung mit dem Sekundärkanal 20 verbunden, der über das offene Sperrventil 26 in den Tankanschluß 22 übergeht.

Bei Einschaltung eines Betätigungshebels an der Maschine werden das Kegelsitzsicherheitsventil 14 auf Durchgang und das Sperrventil 26 in Schließstellung urnge¹ ehaltet. Bezüglich der Funktion wird dabei zugleich einer der weiteren Eingänge 37 oder 38 wirksam gemacht, so daß in dem Rechner ein entsprechender Soll- und Ist-Wertvergleich stattfindet und der Regelmagnet 33 entsprechend erregt wird. Dementsprechend kann das Druckmittel nicht mehr über den Sekundärkanal frei zum Tank abfließen. Es baut sich in dem Vorsteuerraum 19 ein Druck auf, der durch das Vorsteuerregelventil 21 regelbar ist. Dabei ergibt sich auch ein entsprechender Gegendruck in der Sackbohrung 42 des Vorsteuerkolbens 43. Der Druckregelkolben 12 wird gegen die Wirkung der Feder 45 und gegen den Druck vor dem Vorsteuerkolben verschoben, bis die Steuerkante 17 in bezug zur Steuerkante 16 in der Wirkung als Meßblende den Eingang in den Sekundärkanal 20 so weit dosiert, daß ein Gleichgewichtszustand entsteht. Dadurch wird der Primärdruckkanal 8 insbesondere auch zur Primärleitung 2 hin so weit entlastet, daß der gewünschte Druck herrscht. In dieser Weise läßt sich durch einen entsprechend schwachen Andruck des Ventilkegels 29 beispielsweise der für das Schnittandeuten geringe Druck einstellen.

Für den Preßdruckbereich wird beispielsweise der weitere Eingang 37 zum Rechner 35 wirksam gemacht und der Regelmagnet j3 in einer Stärke erregt, daß der Magnetstößel 32 direkt auf den Ansatz 30 des Ventilkegel 29 wirkt. Im Preßdruckbereich wird die direkte.

mechanische Übertragung der Kraft clis Rcgclmagneten auf den Ventilkegel bevorzugt, da in diesem die Ansteuergenauigkeit nicht so groß sein muß wie im Schnittandeutebereich, in welchem in der beschriebenen Weise die Vorspannfeder 31 für einen größeren ■> Auflösungsweg sorgt.

Besondere Merkmale liegen dabei in der Ausführung des Druckstufenregelventils mit dem Druckregelkolben 12 in einer Bohrung 11 mit Vorsteuerraum 19 und andererseits Anschlag 44 für die Feder 45 und Vorsteuerkolben 43, wobei die Ringräume 10 und 15 einen Anschluß des Primärdruckkanals 8 und des Sekundärkanals 20 in der beschriebenen Weise bilden und im Sekundärkanal 20 vor dem Tankanschluß 22 eine Parallelanordnung aus den jeweils mit Betätigungsmagneten versehenen Vorsteuerregelventil 21 und Sperrventil 26 vorgesehen ist.

In der Ausführungsform nach Fig. 2, in der gleiche Teile wie in F i g. I mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, ist die Funktion des Vorsteuerregelventils 21 der Fig. 1 in zwei Elemente aufgelöst. Nach Fig. 1 wurde der Regelmagnet 33 über die beiden weiteren Eingänge 37, 38 wechselweise für verschiedene Sollwerte erregt, die einmal für das Schnittandeuten und zum anderen für den Arbeitsdruck entsprechend Sollwert-Größen liefern.

Nach F i g. 2 ist das Vorsteuerregelventil 21 vorhanden und in mechanisch gleicher Ausführung vorgesehen. An dem dem Regelmagneten 33 vorgeschalteten Rechner 35 ist aber, außer dem Eingang 36 zum Druckaufnehmer 39, nur ein weiterer Eingang 37 zu einem Stellglied 40 als Potentiomeier angeschlossen, der zur Einstellung des Sollwertes für den Preßdruck, beispielsweise in der Größenordnung von 20 bis 140 bar, vorgesehen ist. Der Ventilkegel 29 ist in gleicher Weise abgestützt und der Raum hinter dem Ventilkegel ist mit dem Tankanschluß 22 unmittelbar verbunden. Parallel zu dieser Anordnung ist bei der Ausführung nach Fig. 2 ein im ganzen mit 47 bezeichneter feder-vorgespannter Ventilschicber für die Schnittandeutung vorgesehen, dessen Steuerkante 48 in einem Raum 49 mit einer Steuereinschnürung 50 bewegbar ist. Dieser Raum, der mit dem Sekundärkanal 20 in Verbindung steht, ist über die Umgehungsleitung 25 und das Sperrventil 26 mit einem weiteren Tankanschluß 51 verbunden.

Der Ventilschieber 47 für die Schnittandeutung ist mechanisch betätigbar. Das herausgeführte Ende 52 ist mit einem Federwiderlager 53 versehen, an dem eine Druckfeder 54 angreift, die sich andererseits am Gehäuse 9 bzw. einem dort angeordneten Federteller abstützt. Die Steuerkante 48 ist mit Regelflächen 55, beispielsweise in Form von Einkerbungen, versehen, die mit der zugeordneten Kante 56 der stegartigen Steuereinschnürung 50 zusammenwirken, wenn der Ventilschieber 47 in Richtung des Pfeiles 57 beaufschlagt wird. Durch diese Ausführung wird die Möglichkeit einer Einstellung der Schnittandeutung erweitert, wobei in der Ausführungsform nach F i g. 2 insbesondere auch eine günstige Anpassung an jeweilige Verhältnisse, Stapelhöhe oder dergleichen, möglich ist.

Der im ganzen mit 47 bezeichnete feder-vorgespannte Ventilschieber besitzt eine Einschnürung 58 vor einem Führungskolbenabschnitt 59, der in einer Bohrung 60 neben dem Raum 49 mit der stegartigen Steuereinschnürung 50 geführt ist, wobei vor dem Führungskolben zweckmäßig eine Druckentlastung vorgesehen ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulische Sicherheitssteuerung mit Druckstufenregelventil, welches einen Druckregelkolben mit Vorsteuerraum, der über einen von einer Primärleitung abgezweigten und gesteuerten Sekundärkanal gespeist wird, und einen Tankanschluß aufweist, wobei zwischen Sekundärkanal und Tankanschluß eine Vorsteuerregelventilanordnung mit einem Sperrventil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregelkolben (12) eine Steuerkante (17, 61) besitzt, die mit einer Steuerkante (16) eines Ringraumes (15) des Sekundärkanals (20) eine Blende bildet, daß parallel zum Sperrventil (26,27) ein Vorsteuerventil (21) angeordnet ist, das durch einen proportional arbeitenden Regelmagneten zur Einstellung des vorgewählten Primärdrucks einstellbar ist, und daß der Druckregelkolben (12) entgegengesetzt zum Sekundärdruck im Vorsteuerraum (»> von einer Feder (45) und durch den in einer durch einen Vorsteuerkoiben (43) verschlossenen Sackbchrung wirkenden Primärdruck belastet ist.

2. Sicherheitssteuerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Druckaufnehmer (39) im Primärdruckkanal (8), der den herrschenden Druck in eine elektrische Größe als Ist-Wert umwandelt, der einem Rechner (35) zugeführt wird, an dessen weitevon einer Primärleitung abgezweigten und gesteuerten Sekundärkanal gespeist wird, und einen Tankanschluß aufweist, wobei zwischen Sekundärkanal und Tankanschluß eine Vorsteuerregelventilanordnung mit einem Sperrventil angeordnet ist.

Die Sicherheitssteuerung ist für Arbeitsmaschinen, insbesondere Papierschneidemaschinen, vorgesehen. In diesen Maschinen wird über einen Zyiinder-Kinematik-Antrieb ein Niederhalter (Preßbalken) mit versch'ede-

!0 nen Arbeitskräften beaufschlagt. Hierbei muß aus Sicherheitsgründen das Heranfahren des Preßbalkens mit einer Kraft kleiner 50 kp erfolgen können (sonst besteht Quetschgefahr der Finger). In der anderen Betriebssituation muß der Preßbalk-^n Haltekräfte zwischen ca.

hirndert kp und einigen Tonnen erzeugen können.

tine mögliche Lösung dieser Aufgabe ist durch die Patentschrift DD-PS 1 22 119 aufgezeigt Hier wird ein doppeltwirkender Zylinderantrieb, dessen Richtungssteuerung über ein 4-Wege-Elektroventil erfolgt, und

dessen Arbeitsdruck während der Ein- und Ausfahrbewegung durch ein sogenanntes Schnittandeuter-Druckbegrenzungsventil begrenzt ist, durch ein weiteres Elektroventil zum Tank gesteuert.
Um trotz der geringen Druckwerte des Schniuandeuterventiles, die aus Sicherheitsgründen erforderlich sind, auf wirtschaftliche Arbeitstaktzahlen zu kommen, wurde der Aufwand eines doppeltwirkenden Zylinderantriebes (hydraulische Einfahrbewegung und Ausfahrbewegung) mit der erforderlichen Ventilsteuerung und zu-