DE4423585A1 - Elektrohydraulische Steuervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Steuer­ vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 an­ gegebenen Art.

Bei der aus der Druckschrift D 7584 "Proportional-Druck­ regelventil PDM", der Firma Heilmeier & Weinlein, Mün­ chen, Februar 1987, bekannten Steuervorrichtung wird bei Stromausfall bzw. bei starkem Stromabfall der Stellkol­ ben druckentlastet. Daraus resultiert ein Abfall des Verbraucherdrucks. In einer Werkzeugmaschine mit hydrau­ lischer Spannvorrichtung führt dies zur Freigabe des ge­ spannten Werkstücks. Nach dem Stromausfall bzw. Stromab­ fall läuft die Werkzeugmaschine mit ggfs. fehlerhaft ge­ spanntem Werkstück an. Jedoch bietet das Proportional­ vorsteuer-Druckregelventil den Vorteil, den Spanndruck fernsteuerbar einstellen zu können.

Gemäß einer Druckschrift 75 02 040.05.02 "Porportional- Druckminderventile NG 6", der Firma Herion Werke KG, Fellbach, wird, bei einer Werkstück-Spannvorrichtung einer Werkzeugmaschine bei Stromausfall der maximale Spanndruck eingestellt. Dies kann bei empfindlichen Werkstücken zu Schäden führen.

Aus EP-A1-537 740 ist ein fluidisches Stetigventil mit einer Verriegelungseinheit für eine hydraulische Steuer­ vorrichtung einer Werkzeugmaschinen-Spannvorrichtung be­ kannt. Es handelt sich um ein vorgesteuertes Druckmin­ derventil, wobei dem Vorsteuerventil ein Verriegelungs­ schieber zugeordnet ist, der durch eine Feder auf eine Verriegelungsstellung vorgespannt und im Betrieb durch einen Schaltmagneten gelöst gehalten ist. Bei Stromaus­ fall entfällt die Bestromung des Schaltmagneten, wodurch der Verriegelungsschieber das Stellglied arretiert. Der Spanndruck wird gehalten. Die Sicherungsmaßnahmen sind aufwendig und teuer. Der mechanische Angriff am Stell­ glied kann auf Dauer dessen Leichtgängigkeit beeinträch­ tigen.

Bei einer aus DE-A2-38 12 116 bekannten Steuervorrich­ tung ist ein druckvorgesteuertes Mehrwegeventil vorgese­ hen, dessen Vorsteuerventil durch einen Proportionalmag­ neten gegen eine Rückstellfeder betätigt wird. Bei einem Stromausfall werden die beiden Vorsteuerdruckseiten des Mehrwegeventils miteinander verbunden und gemeinsam zum Rücklauf entlastet, so daß das Mehrwegeventil seine Neu­ tralstellung einnimmt, in der die beiden Seiten des zu­ gehörigen Hydraulikzylinders von der Druckversorgung und vom Rücklauf abgesperrt sind. Der Hydraulikzylinder ist in der gerade erreichten Stellung hydraulisch blockiert. Der Verbraucherdruck, d. h. der Beaufschlagungsdruck an einer Seite des Hydraulikzylinders, der vor dem Strom­ ausfall eingesteuert worden ist, wird nicht aufrechter­ halten. Für eine Werkzeugspannvorrichtung ist dieses Prinzip unzweckmäßig, da bei einem Stromausfall der Spanndruck nicht auf dem vorher eingestellten Wert ge­ halten bleibt.

Bei einer aus DE-A-38 11 312 bekannten Steuervorrichtung eines doppelt wirkenden Arbeitszylinders sind in den die beiden Arbeitsräume beaufschlagenden Arbeitsleitungen hydraulische entsperrbare Rückschlagventile enthalten, die bei einem Stromausfall den Arbeitszylinder arretie­ ren. Zusätzlich sind die beiden Arbeitsräume über einen Nebenkreis und Nachsaugeventile versorgbar, um bei einem Druckungleichgewicht an einer Beaufschlagungsseite Druckmittel nachsaugen zu können. Für eine Spannvorrich­ tung einer Werkzeugmaschine ist dieses Prinzip ungeeig­ net, da bei einem Stromausfall der vorher gehaltene Spanndruck nicht aufrechterhalten würde.

Weitere gattungsfremde Steuervorrichtungen für Hydromo­ toren sind aus FR-A-20 98 206 und EP-A-0 148 352 be­ kannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuer­ vorrichtung der eingangs genannten Art mit einem Proportional-Druckregelventil zu schaffen, bei der der zuvor am Proportionalmagneten eingestellte Verbraucher­ druck bei einem Stromausfall, einem Stromabfall oder ei­ nem Ausfall der Elektronik aufrechterhalten bleibt.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 enthaltenen Merkmalen gelöst.

Bei einem Stromausfall, bei einer Not-Aus-Betätigung oder bei einem signifikanten Stromabfall wird das Siche­ rungsventil selbsttätig aktiviert, um das Druckmittelvo­ lumen in der Steuerkammer und die eingestellte Position des Stellkolbens zu halten, der die den Verbraucherdruck bestimmende Regelfeder-Vorspannung einstellt. Es werden hierbei baulich einfach und kostengünstig ohnedies vor­ handene Mittel der Steuervorrichtung für die Sicher­ heitsfunktion mitbenutzt. Die Eingliederung des Siche­ rungsventils bedeutet keinen nennenswerten baulichen Mehraufwand. Die Steuervorrichtung ist dank der fern­ steuerbaren Einstellbarkeit des Verbraucherdrucks und der integrierten Sicherheitsfunktion für den eingestell­ ten Verbraucherdruck besonders für Werkzeugmaschinen- Spannvorrichtungen geeignet, bei denen nach einem Strom­ ausfall oder einer Not-Aus-Betätigung das Werkstück nicht freigegeben und/oder anschließend unter veränder­ ten Bedingungen weiter bearbeitet werden darf, und nach einem Stromausfall keine zeitaufwendigen Nachrüst- oder Nachjustierarbeiten erforderlich sein sollen.

Eine zweckmäßige Ausführungsform geht aus Anspruch 2 hervor. Ein 2/2-Wegeventil in der Steuerleitung bean­ sprucht wenig Platz, ist zuverlässig und spricht rasch auf einen Stromausfall an.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 3 wird ein Mag­ net-Sitzventil als Sicherungsventil eingesetzt, das sich durch hohe Dichtigkeit in der Sperrstellung auszeichnet und schnell anspricht.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 4 wird ein ent­ sperrbares Rückschlagventil benutzt, das in der Sperr­ stellung das Druckmittelvolumen in der Steuerkammer hält und bei normalem Betrieb der Steuervorrichtung durch den Steuerdruck in der Steuerleitung entsperrt ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 5 wird ein hy­ draulisch betätigbares 2/2-Wegeventil für diesen Zweck verwendet, das kostengünstig und betriebssicher ist.

Bei den beiden letztgenannten Ausführungsformen sind die Maßnahmen von Anspruch 6 besonders zweckmäßig, weil die Blende den Rückstrom in der Steuerleitung zunächst ver­ zögert, während die Entlastung der Vorsteuerleitung von der Blende unbeeinflußt rasch stattfindet, so daß das Sicherungsventil in die Sperrstellung gelangt, ehe Druckmittel aus der Steuerkammer abströmt.

Eine besonders wichtige Ausführungsform geht aus An­ spruch 7 hervor. Die im Proportionalvorsteuer-Druckre­ gelventil zusätzlich ausgebildete 3/2-Wegefunktion ist ausschließlich für das Entsperren und Sperren des Si­ cherungsventils vorgesehen. Dieses wird an seinem Ent­ sperroder Betätigungseingang nahezu schlagartig mit dem am Proportionalvorsteuer-Druckregelventil anstehenden, relativ hohen Steuerdruck beaufschlagt, bzw. vollständig entlastet, obwohl auch die Regelung des Steuerdrucks in der Steuerleitung stromab des Proportionalvorsteuer- Druckregelventils stattfindet. In der Betätigungs- oder Entsperrleitung findet eine Schwarz/ Weiß-Drucksteuerung statt, d. h., der volle Steuerdruck liegt entweder an oder ist abgebaut. Dies führt zum zuverlässigen und mar­ kanten Betätigen oder Entlasten des Sicherungsventils unabhängig von der feinfühligen Steuerdruckregelung für die Steuerkammer des Stellkolbens. Die 3/3-Wegefunktion des Proportionalvorsteuer-Druckregelventils läßt sich baulich einfach in diesem realisieren. Ein solches Proportionalvorsteuer-Druckregelventil ist mit seinem auf kostengünstige und baulich einfache Weise erweiter­ ten Einsatzbereich auch für andere Einsatzzwecke als für den hier beschriebenen verwendbar, z. B., um mit der We­ gefunktion ein vom geregelten Steuerdruck unabhängig ar­ beitendes Ventil zu steuern oder klare Steuersignale zu erzeugen.

Dabei sind die Maßnahmen von Anspruch 8 wichtig und zweckmäßig, weil mit dem relativ hohen Betätigungs- oder Entsperrdruck eine rasche Betätigung oder Entsperrung des Sicherungsventils einerseits und die Verwendung ei­ ner kräftigen Rückstellfeder andererseits möglich sind, wobei die kräftige Rückstellfeder zu einer wünschenswert kurzen Sperransprechzeit des Sicherungsventils führt.

Auch bei sehr niedrigen, zu regelnden Steuerdrücken sind für die Betätigung des Sicherungsventils kräftige und eindeutige Signal erzeugbar.

Eine weitere, wichtige Ausführungsform geht aus Anspruch 9 hervor. Mit der Druckentlastung des Steuerglieds im Sicherungsventil ist die Sicherungsfunktion verbessert, weil keine unklaren und die Funktion des Sicherungsven­ tils beeinträchtigenden Druckverhältnisse auftreten kön­ nen, z. B. nach längeren Pausen, bei kaltem Druckmittel oder bei Leckagen aufgrund von Herstellungstoleranzen oder Verschleiß. Die Druckentlastung des Steuerglieds des Sicherungsventils ist insbesondere bei einem direkt aus der Steuerleitung hydraulisch entsperrbaren oder be­ tätigbaren Sicherungsventil, bei dem eine Blende vorge­ schaltet ist, wichtig, weil durch die Blende bei nicht entlastetem Steuerglied gegebenenfalls die Sperran­ sprechzeit des Sicherungsventils verlängert würde.

Für eine zuverlässige Sicherungsfunktion sind grund­ sätzlich die Voraussetzungen gemäß Anspruch 10 wich­ tig, die in die vorerwähnte Richtung gehen.

Die Maßnahmen von Anspruch 11 sind wichtig, damit der Stellkolben bei gesperrtem Sicherungsventil seine hy­ draulisch blockierte Position nicht durch Leckage unge­ wollt verändert. Zweckmäßigerweise ist der Steuerkolben mit wenigstens einer reibungsarmen und dennoch gut ab­ sperrenden Dichtung ausgestattet, z. B. mit einer durch einen O-Ring vorgespannten, gleitfreudigen Teflon-Dich­ tung.

Die Ausführungsform gemäß Anspruch 12 ist zweckmäßig, weil zum Einhalten des Verbraucherdrucks bei einem Stromausfall oder einer Not-Aus-Betätigung der Versor­ gungsdruck gebraucht wird. Gegebenenfalls reicht es aus, in der Druckmittelversorgung einen Druckspeicher vorzu­ sehen, der ausreichend lange den Versorgungsdruck auf­ rechterhält, selbst wenn die Pumpe oder das Pumpenaggre­ gat ausfallen sollte.

Bei einer Werkzeugmaschinenspannvorrichtung mit der Steuervorrichtung sind die Merkmale von Anspruch 13 vor­ teilhaft, weil die Druckquelle auch bei einem Stromaus­ fall oder einer Not-Aus-Betätigung den notwendigen Druck bereitstellt. Es könnte gegebenenfalls ein ausreichend bemessener Druckspeicher den Versorgungsdruck bei Aus­ fall der Druckquelle aufrechterhalten.

Vorteilhaft ist schließlich die Ausführungsform gemäß Anspruch 14, weil sich der Verbraucherdruck bzw. der Spanndruck der Spannvorrichtung der Werkzeugmaschine von jeder beliebigen Stelle aus einstellen läßt, z. B. auch von der Steuer- oder Regelvorrichtung der Werkzeugma­ schine, die beispielsweise in Abhängigkeit von bestimm­ ten Bearbeitungs-Anforderungen (Schruppen, Schlichten, Feinbearbeiten) automatisch unterschiedliche Spanndrücke einstellt, ohne daß das Bedienungspersonal manuell an der Steuervorrichtung oder dem Hauptventil einzugreifen braucht.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des Er­ findungsgegenstandes erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer elektrohydraulischen Steuervorrichtung als Block­ schaltbild,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer Steuervorrichtung,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer Steuervorrichtung,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer Steuervorrichtung,

Fig. 5 die Steuervorrichtung gemäß Fig. 3 in Verbindung mit ei­ ner Werkstück-Spannvorrich­ tung einer Werkzeugmaschine, und

Fig. 6 einen Längsschnitt eines in den Fig. 3, 4 und 5 sym­ bolisch dargestellten Propor­ tionalvorsteuer-Druckregel­ ventils, und zwar in der rech­ ten Hälfte in einer Grundstel­ lung; in der linken Hälfte hingegen in einer eine Wege­ funktion darstellenden Stel­ lung.

Eine elektrohydraulische Steuervorrichtung S gemäß Fig. 1 enthält ein Proportional-Druckregelventil V mit einem Hauptventil H, einem Proportionalvorsteuer-Druckregel­ ventil D und einem Sicherungsventil E. Das Hauptventil H (Druckminderventil) weist einen in einem Gehäuse 1 ver­ schiebbaren Regelkolben 7 auf, der die wechselseitige Verbindung eines Druckanschlusses 2, eines Rücklaufan­ schlusses 3 und eines Verbraucheranschlusses 4 steuert. Eine Druckleitung P ist an den Druckanschluß 2 ange­ schlossen. Eine Rücklaufleitung R ist an den Rücklaufan­ schluß 3 angeschlossen. Eine Verbraucherleitung A ist an den Verbraucheranschluß 4 angeschlossen. Von der Ver­ braucherleitung A führt eine Vorsteuerleitung 6 zu einem Regelanschluß 5 für den Regelkolben 7. Dieser wird ent­ gegen dem Druck im Regelanschluß 5 von einer Regelfeder 9 beaufschlagt, die sich zwischen dem Regelkolben 7 und einem Stellkolben K befindet, der in einer Steuerkammer 10 leckagedicht verschieblich angeordnet ist. Die von der Regelfeder 9 beaufschlagte Seite des Regelkolbens 7 ist über eine Entlastungsleitung 8 zur Rücklaufleitung R entlastet. Die durch die Lage des Stellkolbens 10 be­ stimmte Vorspannung der Regelfeder 9 setzt den in der Verbraucherleitung A einzusteuernden Verbraucherdruck fest, den das Hauptventil H konstant hält, indem über­ schüssiges Druckmittel aus der Druckleitung P oder der Verbraucherleitung A zur Rücklaufleitung R geführt wird.

Die Steuerkammer 10 wird aus einer von der Drucklei­ tung P abzweigenden Steuerleitung 11 mit Druckmittel versorgt, um die jeweils erforderliche Position bzw. Druckbeaufschlagung des Stellkolbens K einzustellen.

In der Steuerleitung 11 sind das Proportionalvorsteuer- Druckregelventil D und stromab desselben das Sicherungs­ ventil E vorgesehen. Das Proportionalvorsteuer-Druckre­ gelventil D ist ein Druckminderventil, das in seinem Ge­ häuse 13 einen Regelkolben enthält, der durch eine Rück­ stellfeder 18 in Richtung auf eine Regelstellung bela­ stet wird, in der er den stromab liegenden Teil der Steuerleitung 11 mit einem Rücklaufanschluß 14 zu einer Rücklauf-Nebenleitung 12 verbindet. Das gegenüberliegen­ de Ende des Regelkolbens ist über eine Nebenleitung 20 druckentlastet und durch einen Proportionalmagneten M beaufschlagbar, der in Abhängigkeit von der Stärke sei­ ner Strombeaufschlagung eine vorbestimmte Verstellkraft auf den Regelkolben ausübt, um in der Steuerleitung 11 einen bestimmten Druck einzusteuern und diesen konstant zu halten. Parallel zur Rückstellfeder 18 wirkt am Re­ gelkolben ferner der Druck der Vorsteuerleitung 11, der über eine Nebenleitung 19 abgegriffen wird. Das Propor­ tionalvorsteuer-Druckregelventil D weist einen Druckan­ schluß 15, einen Rücklaufanschluß 14 und einen Steueran­ schluß 16 auf.

Das nachgeschaltete Sicherungsventil E ist gemäß Fig. 1 ein durch einen Magneten 22 in eine Durchgangsstellung a verstellbares 2/2-Wege- oder ein Sitzventil 21 mit einem Steuerorgan 23, das von einer Rückstellfeder 24 gegen den Magneten 22 beaufschlagt ist. Im Steuerorgan 23 sind ein in beiden Strömungsrichtungen durchgängiger Strömungsweg 25 und ein in Strömungsrichtung von der Steuerkammer 10 zum Steueranschluß 16 gesperrter Strö­ mungsweg 26 vorgesehen.

Die Steuervorrichtung S ist in Fig. 1 in nicht bestrom­ tem Zustand gezeigt. Die Druckleitung P ist mit der Ver­ braucherleitung A verbunden. Die Steuerleitung 11 ist im Sicherungsventil E abgesperrt, so daß der Stellkolben K in einer bestimmten Lage blockiert ist. Der bis zum Si­ cherungsventil E vorliegende Teil der Steuerleitung 11 ist über die Rücklaufnebenleitung 12 entlastet.

Bei Betriebsaufnahme wird zunächst durch Bestromung des Proportionalmagneten M ein bestimmter Verbraucherdruck eingestellt. Der Regelkolben des Proportional-Druckre­ gelventils D verbindet den Druckanschluß 15 mit dem Steueranschluß 16. Gleichzeitig wird durch Bestromen des Magneten 22 das Sicherungsventil E auf Durchgang ge­ schaltet. Der in der Druckleitung P anstehende Versor­ gungsdruck wird in der Verbraucherleitung A wirksam. Aus der Steuerleitung 11 wird in der Steuerkammer 10 ein den Verbraucherdruck in der Verbraucherleitung A bestimmen­ der Druck eingesteuert. Diesen Druck hält das Proportio­ nalvorsteuer-Druckregelventil D konstant. Der Regelkol­ ben 7 des Hauptventils H hält den eingesteuerten Ver­ braucherdruck konstant.

Tritt ein Stromausfall ein, z. B. bei einer Not-Aus-Be­ tätigung, oder ein Stromabfall bis unter eine vorbe­ stimmte Grenze, dann stellt die Rückstellfeder 18 das Proportionalvorsteuer-Druckregelventil D in die in Fig. 1 gezeigte Stellung. Das Sicherungsventil E hat die gleiche oder eine kürzere Ansprechzeit wie bzw. als das Proportionalvorsteuer-Druckregelventil D, so daß bei Entregen des Magneten 22 das Sicherungsventil E in die in Fig. 1 gezeigte Stellung geht und den stromab lie­ genden Teil der Steuerleitung 11 absperrt. Das Druck­ mittelvolumen in der Steuerkammer 10 bleibt erhalten. Der Stellkolben K hält seine Position. Der Verbraucher­ druck wird unverändert aufrechterhalten.

Dieselbe Funktion ergibt sich mit einem magnetbetätig­ ten Sitzventil als das Sicherungsventil E in Fig. 1.

Die Steuervorrichtung S gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der von Fig. 1 durch ein anderes Sicherungsventil E, das ein hydraulisch betätigbares 2/2-Wegeventil oder ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil 27 ist, des­ sen Steuerorgan 23 aus der gezeigten Sperrstellung durch Druckbeaufschlagung einer bei 30 von der Steuerleitung 11 abzweigenden und zu einem Betätigungs- bzw. Entsperr­ eingang 28 geführten Vorsteuerleitung 29 gegen die Rück­ stellfeder 24 in die Durchgangsstellung (Strömungsweg 25) verstellbar ist. Zwischen der Abzweigung 30 und dem Sicherungsventil E ist in der Steuerleitung 11 eine Blende 31 vorgesehen. Das Steuerorgan 23 ist druckentla­ stet, und zwar über eine an einen Leckageausgang 32 an­ geschlossene und zur Rücklaufleitung R geführte Leckage­ leitung 33.

Bei einem Stromausfall oder einer Not-Aus-Betätigung wird das Proportionalvorsteuer-Druckregelventil D durch den Druck in der Steuerleitung 11 und die Kraft der Fe­ der 18 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung gebracht. Das Druckmittel aus der Vorsteuerleitung 29 strömt dank der Blende 31 rasch ab, so daß das Sicherungsventil E durch die Rückstellfeder 24 in die in Fig. 2 gezeigte Sperr­ stellung geht und das Druckmittelvolumen in der Steuer­ kammer 10 hält, wodurch der eingestellte Verbraucher­ druck gehalten wird. Das Hauptventil H übt weiterhin seine Regelfunktion aus und hält den Verbraucherdruck.

Die Steuervorrichtung S gemäß Fig. 3 weist ein modifi­ ziertes Proportionalvorsteuer-Druckregelventil D und ein modifiziertes Sicherungsventil E auf. Das Proportional­ vorsteuer-Druckregelventil D ist ein Druckminderventil mit einer zusätzlichen 3/2-Wegefunktion, für die das Steuerorgan 35 und das Gehäuse 34 entsprechend ausgebil­ det sind. Neben dem Druckanschluß 15, dem Rücklaufan­ schluß 14 und dem Steueranschluß 16 weist das Propor­ tionalvorsteuer-Druckregelventil D gemäß Fig. 3 einen Betätigungs- oder Entsperranschluß 36 auf, der über das Steuerorgan 35 abhängig von dessen Hubstellung entweder direkt mit dem Druckanschluß 15 oder direkt mit dem Rücklaufanschluß 14 verbindbar ist, und der über eine Leitung 40 an einen Betätigungs- oder Entsperranschluß 39 des Sicherungsventils E angeschlossen ist. Das Si­ cherungsventil E ist ein hydraulisch betätigbares 2/2-Wegeventil oder ein hydraulisch entsperrbares Rück­ schlagventil 37 (die Symbole sind für diese beiden Ven­ tiltypen gleich). Mit der 3/2-Wegefunktion wird er­ reicht, daß das Proportionalvorsteuer-Druckregelventil D bei Betätigung des Proportionalmagneten M in der Leitung 40 den vollen von der Druckleitung P abgeleiteten Druck d einsteuert, bzw. bei einem Stromausfall die Leitung 40 direkt zur Rücklaufnebenleitung 12 entlastet. Der Druck in der Leitung 40 ist höher als der Druckbereich in der Steuerkammer 10 des Stellkolbens K, so daß sich eine kräftige Rückstellfeder 38 im Sicherungsventil E verwen­ den läßt, die im Zusammenspiel mit der raschen Entla­ stung der Leitung 40 zu einer wünschenswert kurzen Sperransprechzeit des Sicherungsventils E führt. Die Funktion der Steuervorrichtung S entspricht der anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist das Proportio­ nalvorsteuer-Druckregelventil D ebenfalls mit der 3/2-Wegefunktion ausgebildet. Das Sicherungsventil E entspricht dem von Fig. 3. Zusätzlich ist am Sicherungs­ ventil E ein Leckageanschluß 32 vorgesehen, der über ei­ ne Leckageleitung 33 mit der Rücklaufleitung verbunden ist, so daß das Steuerorgan 42 des hydraulisch betätig­ baren 2/2-Wegeventils bzw. des hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventils 37 einseitig druckentlastet ist.

In Fig. 5 ist die Steuervorrichtung S der Fig. 3 in eine elektrohydraulische Spannfutter-Betätigungs- und Funk­ tionsüberwachungs-Vorrichtung einer Werkzeugmaschine W eingegliedert, die einen elektrischen bzw. elektroni­ schen Versorgungs- und Steuerkreis 46, 47 mit einer Not-Aus-Betätigung 48 aufweist, an den der Proportional­ magnet M des Proportionalvorsteuer-Druckregelventils D über eine Leitung 45 und weitere, elektrisch überwachte oder versorgte Komponenten der Werkzeugmaschine W (nicht gezeigt) angeschlossen sind. Ferner ist eine Spanndruck- Ferneinstellvorrichtung 70 vorgesehen, mit der der Spanndruck für eine Spannvorrichtung 49, 50 eingestellt wird. Die die Druckleitung P versorgende Druckquelle ist mit 43 bezeichnet (Hydraulikpumpe oder Motorpumpenaggre­ gat). Sie kann über eine Leitung 44 getrennt vom Kreis 46, 47, 48 mit Strom versorgt sein, so daß sie bei einem Stromausfall oder bei einer Not-Aus-Betätigung unverän­ dert Druckmittel liefert. Gegebenenfalls ist auch ein Druckspeicher vorgesehen, der den Versorgungsdruck bei einem Stromausfall aufrecht hält.

Die Spannvorrichtung 49, 50 ist über zwei Leitungen 51, 52 an ein Wegeventil 53 angeschlossen, das mittels Schaltmagneten 57, 56 in zwei Schaltstellungen stellbar ist. Zusätzlich ist eine mechanische Verrastung 58 vor­ gesehen, die das Wegeventil 53 in der jeweiligen Schalt­ stellung hält, sofern die Magneten 56, 57, die an den Kreis 46, 47, 48 über Leitungen 59 angeschlossen sein können, ausfallen. Das Wegeventil 53 enthält eine Druck­ anzapfung 55, die in der Schaltstellung b den in der Leitung 52 eingesteuerten Druck als Regeldruck über die Regelleitung 6′ dem Hauptventil H zur Regelung des Ver­ braucherdrucks aufgibt. Der Verbraucheranschluß 4 des Hauptventils H ist an den Druckanschluß P des Wegeven­ tils 53 angeschlossen. Die Rücklaufleitung R ist an den Rücklaufanschluß R des Wegeventils 53 angeschlossen, so daß die jeweils vom Verbraucheranschluß 4 getrennte Lei­ tung 51 oder 52 zum Rücklauf entlastet wird.

Die Druckquelle stellt beispielsweise einen Druck von 40 bar bereit. Dieser Druck steht stromauf am Proportional­ vorsteuer-Druckregelventils D an und kann durch Bestro­ men des Proportionalmagneten M der Leitung 40 aufgegeben werden, um das Sicherungsventil E zu entsperren. In Ab­ hängigkeit von der Bestromung des Proportionalmagneten M wird in der Steuerleitung 11 zum Stellkolben K ein Druck beispielsweise zwischen 2 und 11 bar eingesteuert. Bei der sich daraus ergebenden Stellung des Stellkolbens K steuert das Hauptventil H an seinem Verbraucheranschluß 4 einen zwischen etwa 5 und 40 bar liegenden Spanndruck ein. Über die Anzapfung 55 wird der Spanndruck mittels eines in das Hauptventil H integrierten Druckschalters 72 dem Kreis 46, 47 gemeldet. Sollte der Druck in der Druckleitung P wesentlich höher als beispielsweise 100 bar sein, z. B. um 200 bar liegen, dann ist es zweckmä­ ßig, in der Steuerleitung 11 eine Vordruckregelstufe 71 vorzusehen, die den am Proportionalvorsteuer-Druckregel­ ventil D anstehenden Steuerdruck konstant auf einem nie­ drigeren Druckwert hält, um die über das Proportional­ vorsteuer-Druckregelventil D zu verarbeitende Druckdif­ ferenz niedrig zu halten.

Bei einer Not-Aus-Betätigung mittels des Notausschalters 48 oder bei einem Stromausfall wird der Proportionalmag­ net M entregt. Auch die Magneten 56, 57 können entregt werden. Das Wegeventil 53 verharrt dank der Verriegelung 58 in der gerade gewählten Stellung. Der Versorgungs­ druck in der Druckleitung P steht unverändert an. Das Proportionalvorsteuer-Druckregelventil D entlastet die Leitung 40, so daß das Sicherungsventil E in seine Sperrstellung geht und den Stellkolben K in der einge­ stellten Lage hält. Die Steuerleitung 11 wird zwischen dem Sicherungsventil E und dem Proportionalvorsteuer- Druckregelventil D entlastet. Das Werkstück wird in der Spannvorrichtung 49, 50 mit dem eingestellten Spanndruck gehalten.

Aus Fig. 6 ist der Innenaufbau des Proportionalvorsteu­ er-Druckregelventils D der Fig. 3, 4 und 5 erkennbar. Im Gehäuse 34 ist das Steuerorgan 35 (Regelkolben 61 des als Vorsteuer-Druckminderventils ausgelegten Proportio­ nalvorsteuer-Druckregelventils D) gegen die Kraft der Feder 18 durch einen Stößel 60 des Proportionalmagneten M verschiebbar. In die Bohrung 62 münden seitlich der Druckanschluß 15, der Rücklaufanschluß 14, axial der Steueranschluß 16 und ebenfalls seitlich der Betäti­ gungs- oder Entsperranschluß 36. Der Regelkolben 61 ist als einendig offener Hohlkolben mit einer Innenbohrung 63 ausgebildet, von der radiale Strömungswege 64 zum Au­ ßenumfang des Regelkolbens zwischen zwei Steuerkanten 65 und 66 führen. Diese arbeiten in der rechten Hälfte der Fig. 6 mit dem Rücklaufanschluß 14 blendenartig zusam­ men, um den Steueranschluß 16 und den weiteren Anschluß 36 zu entlasten. Die Steuerkanten 67, 68 trennen gleich­ zeitig den Druckanschluß 15 vom Steueranschluß 16 und vom Entsperr- oder Betätigungsanschluß 36. Der Propor­ tionalmagnet M ist stromlos. Die Feder 18 hält den Re­ gelkolben 61 in der dargestellten Grundlage.

Sobald der Proportionalmagnet M bestromt wird, ver­ schiebt der Stößel 60 den Regelkolben 61 gegen die Kraft der Feder 18 nach unten in die in Fig. 6, links, gezeig­ te Stellung, in der die 3/2-Wegefunktion wirksam wird.

Der Strömungsweg vom Druckanschluß 15 zum Entsperr- oder Betätigungsanschluß 36 wird geöffnet, so daß die Leitung 40 den vollen Druck des Druckanschlusses 15 erhält. Bei weiterer Bewegung des Regelkolbens 61 nach unten (nicht gezeigt) arbeitet die Steuerkante 66 mit dem Druckan­ schluß 15 blendenartig zusammen, um über die Strömungs­ wege 64 und die Innenbohrung 63 im Steueranschluß 16 den benötigten Druck einzusteuern. Der Druck im Entsperr- oder Betätigungsanschluß 36 bleibt davon unbeeinflußt. Der im Steueranschluß 16 eingesteuerte Druck richtet sich nur nach der Bestromung des Proportionalmagneten M.

Bei einem Stromausfall drückt die Feder 18 den Regelkol­ ben 61 nach oben. Der Betätigungs- oder Entsperranschluß 36 wird (rechte Hälfte von Fig. 6) mit dem Rücklaufan­ schluß 14 verbunden. Der relativ hohe Druck am Anschluß 36 bewirkt, daß sich der Druck im Steueranschluß 16 ver­ zögert abbaut, so daß zunächst das Sicherungsventil E in seine Sperrstellung geht, ehe der Steueranschluß 16 spürbar druckentlastet wird.

Es ist zweckmäßig, wenn am Hauptventil H zusätzlich zu dem die Federvorspannung der Regelfeder 9 bestimmenden Stellkolben K eine manuelle Einstellvorrichtung für die Regelfeder 9 vorgesehen ist, mit der, z. B. der Minimal­ druck eingestellt wird. Dies kann durch eine Einstell­ schraube, aber auch durch Unterlegscheiben oder heraus­ nehmbare Zwischenteile erfolgen.

Claims (14)

1. Elektrohydraulische Steuervorrichtung, mit einem zwi­ schen einer Druckquelle und einem Verbraucher angeordne­ ten, mit einem Rücklauf verbundenen Druckregelventil, das einen Druck-, einen Verbraucher-, einen Rücklauf- sowie einen Regelanschluß für gegebenenfalls vom Ver­ braucherdruck abgeleiteten Regeldruck aufweist und einen von einer Regelfeder belasteten Regelkolben zum Einsteu­ ern eines von der Federvorspannung abhängigen, konstan­ ten Verbraucherdrucks enthält, dessen Regelfeder an ei­ nem in einer Steuerkammer mit dem Regeldruck verstellba­ ren Stellkolben abgestützt ist, und mit einem in einer Steuerleitung vom Regelanschluß zur Steuerkammer ange­ ordneten Proportionalvorsteuer-Druckregelventil, das zum fernsteuerbaren Einstellen des Stellkolbens durch einen Proportionalmagneten betätigbar ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen dem Proportional-Vorsteuer­ druckregelventil (D) und der Steuerkammer (10) des Stellkolbens (K) ein bei Stromausfall oder Not-Aus-Be­ tätigung die Steuerleitung (11) selbsttätig sperrendes und elektrisch oder hydraulisch entsperrbares Siche­ rungsventil (E) vorgesehen ist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Sicherungsventil (E) ein gegen Feder­ kraft (24) magnetbetätigbares 2/2-Wegeventil (21) ist, das bei bestromtem Magneten (22) auf Durchgang schaltbar ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Sicherungsventil (E) ein Magnet-Sitz­ ventil ist, das bei bestromtem Magneten (22) in beiden Strömungsrichtungen durchgängig ist und bei Stromausfall oder Not-Aus-Betätigung in Strömungsrichtung von der Steuerkammer (10) zum Proportionalvorsteuer-Druckregel­ ventil (D) sperrt.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Sicherungsventil (E) ein aus der Steu­ erleitung (11) mittels des Proportionalvorsteuer-Druck­ regelventils (D) hydraulisch gegen Federbelastung (24, 38) entsperrbares Rückschlagventil (27, 37) ist.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Sicherungsventil (E) ein aus der Steu­ erleitung (11) mittels des Proportionalvorsteuer-Druck­ regelventils (D) hydraulisch gegen Federkraft (24, 38) aus einer Sperrstellung in eine Durchgangsstellung schaltbares 2/2-Wegeventil (27, 37) ist.

6. Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des 2/2-Wege­ ventils bzw. zur Entsperrung des Rückschlagventils (27) eine an einem Betätigungs- oder Entsperreingang (28) an­ geschlossene Vorsteuerleitung (29) zwischen dem Proportionalvorsteuer-Druckregelventil (D) und dem Si­ cherungsventil (E) von der Steuerleitung (11) abzweigt, und daß zwischen der Abzweigung (30) und dem Sicherungs­ ventil (E) in der Steuerleitung (11) eine Blende (31) angeordnet ist.

7. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Sicherungsventil (E) ein mittels des Proportionalvorsteuer-Druckregelventils (D) hydraulisch betätigbares 2/2-Wegeventil oder ein hydraulisch ent­ sperrbares Rückschlagventil (37) ist, und daß das Proportionalvorsteuer-Druckregelventil (D) zusätzlich mit einer 3/2-Wegefunktion ausgebildet ist und einen zu­ sätzlichen Anschluß (36) aufweist, an den eine Betäti­ gungs- oder eine Entsperrleitung (40) zum Betätigungs- oder Entsperranschluß (39) des 2/2-Wegeventils bzw. des entsperrbaren Rückschlagventils (37) angeschlossen ist.

8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der hydraulische Betätigungs- oder der Entsperrdruck oberhalb des Druckregelbereichs des Proportionalvorsteuer-Druckregelventils (D) liegt.

9. Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das 2/2-Wegeventil bzw. das entsperrbare Rückschlagventil (27, 37) ein, vorzugsweise über eine Leckageleitung (33), entlastetes Steuerglied (23, 42), vorzugsweise einen einseitig entlasteten Steu­ erkolben, aufweist.

10. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungsventil (E) die gleiche oder eine kürzere Sperransprechzeit aufweist, wie bzw. als die Ansprechzeit des Proportionalvorsteuer- Druckregelventils (D) bei einem Stromausfall oder bei einer Not-Aus-Betätigung.

11. Steuervorrichtung nach wenigstens einem der Ansprü­ che 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkol­ ben (K) in der Steuerkammer (10) leckagedicht verschalt­ bar geführt ist.

12. Steuervorrichtung nach wenigstens einem der Ansprü­ che 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquel­ le (43) eine von einem Not-Aus-Schaltkreis (45, 48) der elektrohydraulischen Steuervorrichtung (S) getrennt an­ treibbare Hydraulikpumpe oder ein Motor-Pumpenaggregat ist.

13. Steuervorrichtung nach wenigstens einem der Ansprü­ che 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektro­ hydraulische Steuervorrichtung (S) eine elektrohydrauli­ sche Spannfutter-Betätigungs- und Funktionsüberwachungs­ vorrichtung einer Werkzeugmaschine (W) mit einem elek­ trischen Versorgungs- und Not-Aus-Schaltkreis (46 bis 48) für elektrisch angetriebene Werkzeugmaschinen- und Steuervorrichtungskomponenten ist, und daß die Druck­ quelle (43) zumindest vom Not-Aus-Schaltkreis getrennt antreibbar ist.

14. Steuervorrichtung nach wenigstens einem der Ansprü­ che 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportio­ nalmagnet (M) des Vorsteuer-Druckregelventils (D) an ei­ ne Spanndruck-Ferneinstellvorrichtung (70) der elektro­ nisch gesteuerten Werkzeugmaschine (W) angeschlossen ist.