SE504673C2 - Återinkopplingsspärr för ett i varje arbetscykel självkontrollerande styrdon - Google Patents

Description

504 673 Styranordningen kommer i det följande att för förståelsens skull beskrivas i anslutning till en s k tvillingventil som genomsläpper en tryckfluid till en arbetsmaskin där risk för personskada finns, varvid tvillingventilen styrs av två styr- signaler som exempelvis kan etableras med två elektriska ström- brytare som samtidigt skall påverkas av var sin operatörshand för att medge öppnande av tryckluftflödet till arbetsmaskinen.

Regler, föreskrifter och lagstiftning kräver därvid att ventil- anordningen utformas på sådant sätt att en felfunktion i en komponent i ventilanordningen inte medför ytterligare rörelse i arbetsmaskinen. Vidare krävs att styrsystemet är sådant att någon ny arbetscykel för maskinen (pressen) inte kan startas efter det att en defekt har uppträtt i en komponent i ventil- anordningen. Vidare får stopptiden för maskinen, under en arbetscykel (arbetsslag) då ventilfelfunktion uppträder, inte öka så mycket att någon risk för en olycka kan uppkomma.

Det är väl känt att man kan uppfylla dessa krav genom att man matar tryckfluiden/tryckluften till exempelvis en excenterpress genom en s k dubbelventil. Sådana dubbelventiler är i sig väl kända.Ett exempel på en sådan förut känd dubbelventil saluföres av Ross Europa GmbH, D-6070 Langen, under beteckningen Serpar® cross flow double valve.

Sådana förut kända dubbelventiler/tvillingventiler kan anses inbegripa två ventilenheter vilka är normalt stängda och vilka förskjutes mot öppet läge under inverkan av var sin elektro- magnet då elektromagneterna tillföres styrsignaler. Ventil- enheterna är utformade och anordnade så att de t ex ligger i serie med avseende på tryckluftmatning i riktning mot förbruka- ren. Vidare innehåller tvillingventilen vanligen två evakue- ringsventiler som normalt är öppna, och som stängs av ventil- enheterna när dessa öppnar.Evakueringsventilerna är t ex parallellkopplade mot avlopp. Detta innebär att ventilenenhe- terna måste öppnas samtidigt för att förhindra att den genom- 504 673 släppta tryckluften inte skall evakueras till avlopp. För att övervaka att de båda ventilenheterna öppnar och stänger sam- tidigt, avkännes lufttrycken i ventilenheterna när deras till- hörande ventilelement har börjat öppna resp stänga. Därvid kan de båda lufttrycken jämföras med varandra varvid ventilanord- ningen medger genomledning av tryckluft genom ventilenheterna, om de avkända trycken är väsentligen lika och ansättes samtidigt.

För sådan övervakning ärckm känt att utnyttja en enkel cylinder med en kolv som uppdelar cylindern i två kamrar vilka matas med trycket från var sitt tillhörande ventilelement. En förskjutning av kolven medför då att den elektriska signalen till åtminstone den ena elektromagneten bryts, varigenom tryckluft inte längre kan matas till arbetsmaskinen. En annan känd övervakningsanord- ning inbegriper två cylindrar vilka är fjäderförspända mot sitt ena ändläge och är kopplade till trycket i respektive ventilenhet, så att kolvläget utgör en indikation på trycksättningen i ven- tilenheten, dvs att ventilenheten har börjat öppna. En elektro- nisk monitoreringsanordning/logik är då anordnad att med ledning av de båda avkända tryckstyrda kolvrörelserna säkerställa att elektromagneterna hindras från att hålla ventilenheterna öppna om tidsskillnaden mellan trycksättningen av ventilenheterna överstiger ett i förväg bestämt värde.

Ett likartat arrangemang är förut känt, vilket innefattar elek- triska tryckstyrda omkopplare som omkastas då trycket i respek- tive ventilenhet moïsvarar matningstrycket, varvid omkopplarna styr den externa elektromagnetiska monitoreringsanordningen. En sådan extern elektronisk monitoreringsanordning är kostsam och kräver signalbearbezning samt kan introducera ytterligare fel- källor, vilka är svåra att bemästra. Ändamålet med uppfinningen är att anvisa en återinkopplings- spärr för en styranordning av den ifrågavarande arten.

Detta ändamål uppnås med den i patentkravet l angivna spärren. 504 673 Genom en àterinkopplingsspärr kan man förhindra att styranord- ningens operatör kan direkt återstarta styranordningen efter det att en felfunktion har uppträtt. Så snart ett fel har upp- trätt/detekterats, utlöses återinkopplingsspärren, så att direkt omstart av styranordningen genom ansättning av styrsignalerna förhindras. Operatören är alltså tvungen att först återställa återinkopplingsspärren. Operatören är därvid instruerad om att undersöka orsaken till att spärren utlöstes, och att undanröja orsaken, innan återinkopplingsspärren återställes till ett läge som medger aktivering av styranordningen. Om operatören inte själv kan finna och åtgärda det aktuella felet, är han natur- ligtvis instruerad att tillkalla en reparatör. Återinkopplingsspärren tjänar även till att detektera funktions- fel av ackumulerande typ och "självläkande" CYP, exempelvis långsam återgång av styrsignalomkopplare och ventiler till ut- gàngsläge. Återinkopplingsspärrens komponenter som avkänner styrsignalerna och magneternas förskjutning måste vara aktiva så att de akti- veras varje gång den övervakade komponenten aktiveras.

Utföringsformer av uppfinningen anges i de osjälvständiga patentkraven.

Den uppfinningsenliga återinkopplingsspärren finner särskilt gynnsam användning vid den speciella typ av styranordning som anges i ett av de osjälvständiga patentkraven och som ingår i det nedan redovisade utföringsexemplet.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i exempelform med hänvisning till den bilagda ritningen.

Fig 1 visar ett schematiskt kopplingsschema för en upp- finningsenlig återinkopplingsspärr såsom applicerad vid en styranordning som är applicerad vid en schema- tiskt förenklad dubbelventil, för styrning av exempel- vis en pneumatiskt styrd koppling och broms i en mekanisk excenterpress. 5 504 673 Med hänvisning till ritningsfiguren kan man se en tryckluft- ledning 10 vilken är anordnad att via ledningsgrenar 11 och 12 samt ventiler 71, 72 mata en arbetsmaskin såsom en excenter- press. Ventilerna 71, 72 är normalt stängda men kan förskjutas mot verkan av en fjäder eller dylikt för att medge fluidgenom- strömning till ventilernas 71, 72 utlopp 2. Från dessa båda utlopp leds fluiden till en här icke visad ventilanordning som säkerställer att den anslutna brukaren erhåller tryckluftmat- ning enbart om båda ventilerna 71, 72 öppnas väsentligen sam- tidigt. En sådan ventilanordning, som även kallas tvillingven- til, saluföres av Ross Europa GmbH, D-6070 Langen, Tyskland, och redovisas i deras broschyrblad RESK 256.1E 04/90, avseende "Serpar® cross flow double valve with pressure switches".

Ventilerna 71,72 är förskjutbara till öppetläge av en tillhö- rande elektromagnet 61 (V1) respektive 62 (V2).

En fluidtryckstyrd, normalt öppen kontakt (tryckvakt) P1 avkän- ner via en ledning 13 trycket på ventilens 71 fluidutlopp 2.

Vakten P1 matas med ström från en källa Q via en återkopplings- spärr 9, och ledningarna 17, 18. Vakten P1 är kopplad till ett relä R1. Då trycket i ledningen 13 övervinner vaktens spräng- kraft, kommer reläet R1 att dras, under förutsättning att ström finns i ledningen 17. Ström matas även från ledningen 17 till ledningen 19 och därifrån till en omkopplare 50 vilken är styrd av ett relä RS. Reläet R5 aktiveras av en styrsignal S'1.

Omkopplaren 50 har :vå utgångar 2, 4. Då signal S'1 ansättes dras reläet R5 och leds ström från ledningen 19 till ledningen 41, och därifrån via en omkopplare 20' till dess ena utgång 4 (då reläet 21 är draget) och via en ledning 51 till magneten 61 så att ventilen V1 öppnar och dess tryckvak: P1, som avkänner fluidtrycket på ventilens V1 utgång via en ledning 13, sluter.

Den normalt öppna tryckvakten P2 är strömmaïad från ledningen 17 via ledningen 18' och drar ett relä R2 då trycket i styrled- ningen 14 (på ventilens V2 utgång) frambringar slutning. Reläet R2 styr två omkopplare 21' och 67. En styrsignal S2 ansättes 504 675 6 till ett relä R6 som styr en omkopplare 60. Dä reläet R6 är draget ligger styrsignalen S2 via omkopplaren 60 pà en ledning 42 som är kopplad till omkopplaren 21'. Då reläet R2 är draget, är signalen S2 kopplad till magneten 62 via en ledning 52. Då magneten 62 har öppnat ventilen 72 kan normalt trycket från led- ningen 10 avkännas genom ledningen 14 för att sluta vakten P2.

En ledning 53 kopplar omkopplarens 20' utterminal 2 till omkopp- larens 21' utterminal 4. En ledning 51 kopplar omkopplarens 21' utterminal 2 till omkopplarens 20' utterminal 4. Om omkopplarna 20', 21' växlar väsentligen samtidigt hinner tryckvakten/venti- len (pà grund av sin tröghet) inte lämna sitt aktiva läge under inverkan av sina återföringsorgan (fjädrar eller dylikt) innan strömförsörjningen ànyo ansättes till magneterna 61, 62.

Reläet R1 innehåller vidare en omkopplare 57 vars ena intermi- nal 2 matas med ström fràn ledningen 17 via ledningen 19 och omkopplaren 50 samt ledningen 55 då reläet R5 inte är draget.

Omkopplarens 57 andra interminal 4 matas med ström från led- ningen 17 via ledningen 41. Omkopplarens 57 utterminal 1 matar en ledning 58. Reläet R2 innehåller en omkopplare 67 vars ut- terminal 1 strömmatar en ledning 68 via ledningen 42, eller via ledningen 65, då reläet 26 inte är draget.

Ledningen 68 matar en omkopplaren 30 via en diod D2. En konden- sator C2 är ansluten efter dioden D2. På motsvarande sätt matar ledningen 58 en omkopplare 40 via en diod D1. En kondensator Cl är ansluten efter dioden D1.

Ett relä R3 styr omkopplaren 30 och även en omkopplare 81. Ett relä R4 styr omkopplaren 40 och även en omkopplare 82. De väx- lande omkopplarna 81, 82 är seriekopplade via en ledning 83 i en shuntledning 80 for att sluta shuntledningen 80 då båda reläerna R3, R4 är dragna resp för att bryta ledningen 80 innan ett av reläerna R3, R4 faller. Omkopplaren 43 är anordnad att självhàllande stromíorsorja sitt relä R4 via ledningen 42. På 7 504 673 motsvarande sätt är omkopplaren 30 anordnad att självhàllande strömförsörja sitt relä R3 via ledningen 32 från ledningen 68.

I strömmatningsledningen 17 finns förutom shuntledningen 80 även en därmed parallell shuntledning 90 som innehåller en nor- malt öppen återställningsomkopplare 91. När Pl och P2 är öppna och S'l och S'2 är O, kan ström från strömkällan Q ledas via omkopplaren 91 då denna påverkas, fram till ledningarna 58 och 68 varvid reläerna R3, R4 dras så att ström från Q i stället kan flyta via shuntledningen 80 så att omkopplaren 91 kan bry- tas. Energimagasinen Cl, C2 laddas nu. När R5 och R6 drages, bortfaller strömmatningen av ledningarna 58, 68, men Cl, C2 förmår då hålla reläerna R3, R4 dragna tills Pl, P2 sluter och drar sina reläer Rl, R2 så att strömförsörjningen av ledningar- na 68, 58 återigen säkerställas via ledningarna 41, 42. Det in- ses att shuntledningen 80 brytes om enbart en av S'1, S'2 lig- ger ansatt, eller om enbart en av ventilerna Vl, V2 är öppen.

Shuntledningen 80 förblir då bruten även om Vl, V2 sedan båda bringas till samma läge, eller om både S'1 och S'2 drages till samma läge.

Ventilerna V1, V2 kan nu alltså inte aktiveras av S'1, S'2.

Operatören måste först undersöka och undanröja orsaken till att strömförsörjningen genom shuntledningen bröts. Därefter kan operatören påverka återställningsomkopplaren 91 så att återinkopplingsspärren 99 kan etablera strömförsörjningen genom shuntledningen 80.

Styranordningen i sin grundfunktion kommer att övervaka ventil- anordningen och förhindra ytterligare ventilfunktion vid upp- trädande fel, samt förhindra omstart, då - enbart ett av de båda ventilelementen 71, 72 kvarstår i öppen eller stängd position, - enbart en av de båda brytarna/tryckvakterna Pl, P2 kvarstår i ena läget, - enbart en av styrsignalerna S'l, S'2 kvarligger eller uteblir, 504 673 8 - styrsignalernas (eller reläernas R5, R6) asynkronitet är större än ett inställt värde, - tryckvakternas P1, P2 (eller reläernas R5, R6) asyn- kronitet är större än styrsignalernas asynkronitet, ~ ventilelementens asynkronitet är större än styrsigna- lernas asynkronitet.

Därutöver erbjuder àterinkopplingsspärren(efter utlösning)för- delen av att förhindra en direkt återstart av styranordningen genom ansättning av S'l, S'2. Även om felen har självläkt eller har undanröjts, förhindras en sådan àterstart. Det krävs alltså att operatören först aktiverar en återställningsknapp som lämp~ ligen är belägen på avstånd från operatörens normala arbetspo- sition, och vidare krävs att alla fel då är undanröjda.

Den uppfinningsenliga spärren är aktiv så tillvida att den under varje arbetscykel aktivt avkänner att båda styrsignalerna har ansatts och att båda ventilerna har förskjutits, speciellt att arbetstryck har etablerats på utgången av båda ventilerna.

Vidare ger spärren en kontroll på att alla komponenter i styr- ningen som involveras mellan styrsignalkällan och önskad ventil- rörelse omställes och arbetar korrekt i varje arbetscykel.

Spärren är också självkontrollerande genom att alla komponenter som styr en ventil ligger i serie så att korrekt funktion krä- ver att alla komponenter i styranordningen fungerar korrekt i varje cykel.

Spärrens 99 strömbrytande och jämförande del, dvs reläerna R3 och R4 och deras omkopplare, kan anses vara passiv, men kon- trollerar att alla styranordningens komponenter har korrekt funktion i varje cykel.

Fackmannen inser arbetssättet för återinkopplingsspärren och styranordningen genom studium av ritningsfiguren. 9 504 673 Fackmannen inser att utföringsexemplet kan modifieras. Exempel- vis kan man ersätta reläet R5 och dess omkopplare 50 (liksom även reläet R6 och dess omkopplare 60) med direktstyrda väx- lingskontakter. Vidare kan tryckvakten P1 och omkopplaren 20' (liksom tryckvakten P2 och omkopplaren 2l') ersättas med växlande kontakter som direkt eller indirekt styres av ventil- elementets 71, 72 rörelse. Vidare kan givetvis den spärrnings- funktion som spärren 99 tillhandahålla, frambringas med andra ekvivalenta medel.

Claims (7)

10 504 673 P a t e n t k r a v

1. Återinkopplingsspärr för en styranordning för styr- ning och bevakning av två elektromagneters (61, 62) väsentligen samtidiga aktivering medelst var sin elektrisk, väsentligen samtidig signal (S1, S2) varvid vardera elektromagneten inbe- griper ett element (71, 72) som i elektromagnetens icke aktive- rade tillstànd intar ett första inaktivt normalläge och som vid elektromagnetens aktivering är förskjut-bart till ett andra aktivt ändläge, varvid styranordningen är utformad för att säkerställa att båda elektromagneternas (61, 62) förskjutbara element (71, 72) förskjutes till sitt aktiva ändläge väsentli- gen samtidigt och sedan ligger kvar där, under förutsättning av att båda signalerna (S1, S2) ansättes väsentligen samtidigt och sedan båda bibehálles, kännetecknad av att àterinkopplingsspär- ren innefattar organ för att vid styranordningens varje arbets- cykel avkänna att bàda styrsignalerna har ansatts och att båda elektromagneternas förskjutbara element har förskjutits till sitt aktiva ändläge, och att àterinkopplingsspärren är anordnad att annars bryta strömförsörjningen till styranordningen.

2. Återinkopplingsspärr enligt krav 1, kännetecknad av att styranordningens strömförsörjningsledning innehåller två seriekopplade omkopplare vilka är styrda av var sitt självhâl- lande relä (R3, R4) vilka resp är strömsatta då en styrsignal (S'l, S'2) till styranordningen ej är ansatt, eller då resp omkopplare (P1, 20'; P2. 21') som är styrda av elektromagneter- nas förskjutbara element (71, 72) har aktiverats, varvid ström- matningen till de båda självhållande reläerna är styrd av resp styrsignalomkopplare och resp ventilstyrda omkopplare.

3. Återinkopplingsspärr enligt krav 2, kännetecknad av att ett energimagasin (Cl, C2) är tillordna: resp självhàllande relä (R3, R4) för att hålla dessa dragna under tidsperioden från det att styrsignalerna (S'1, S'2) har ansatts, tills de 11 5o4 673 båda omkopplarna (P1, 20'; P2, 2l'), som är styrda av elektro- magneternas förskjutbara element (71, 72), har aktiverats.

4. Återinkopplingsspärr enligt något av kraven 1 - 3, kännetecknad av att återinkopplingsspärren avkänner att i varje arbetscykel för styranordningen, serien av komponenter från resp styrsignalgivare till den tillhörande rörliga ventildelens rörelseavkännare, arbetar korrekt och även kontrollerar att de båda serierna arbetar korrekt, för att upprätthålla ström- matningen av styranordningen.

5. Återinkopplingsspärr enligt något av kraven 1 - 4, kännetecknad av att elektromagneternas förskjutbara element (71, 72) styr sina omkopplare (P1, 20'; P2, 2l') med trycket på utloppet hos resp ventilenhet som styrs av elektromagneterna (61, 62).

6. Återinkopplingsspärr enligt något av kraven 1 - 5, kännetecknad av att styranordningen har följande särdrag: - att en första styrsignalledning (41, 51) till den första elektromagneten (612 innehåller en första elektrisk omkopplare (P1,20') som är styrd av den första magnetens (61) förskjutbara element (71), varvid den första omkopplaren har en till signal- källan (S'1) ansluten interminal (1) och en första och en andra utterminal (2, 4) varvid den första elektromagnetens (61) ele- ment är anordnat at: vid förskjutning till sitt aktiva läge omställa den första omkopplaren från dess ncrmalläge, vari interminalen (1) är kopplad till den första utterminalen (2), till omkopplarens aktiva läge, vari interminalen (1) är kopplad till den andra utterminalen (4), - att en andra styrsignalledning (42, 52) till den andra elek- tromagneten (62) innehåller en andra elektrisk omkopplare (P1, 2l'), vilken är styrd av den andra elektromagnetens (62) för- skjutbara element (72), varvid den andra omkopplaren (P2, 2l') har en till sin signalkälla (S2) ansluten terminal (1) och en första och andra utterminal (2, 4) varvid den andra elektro- 504 673 12 magnetens element (72) är anordnat att vid rörelse till sitt aktiva läge omställa den andra omkopplaren (21) från dess nor- malläge vari interminalen (l) är kopplad till den första utter- minalen (2), till dess aktiva läge vari interminalen (1) är kopplad till den andra utterminalen (4), att den forsta omkopp- larens (20) första utterminal (2) är kopplad (53) till den andra omkopplarens andra utterminal (4), att den andra omkopplarens (21) första utterminal (2) är kopplad (54) till den forsta om- kopplarens (20) andra utterminal (4), och att elektromagneter- nas rörliga element (71, 72) har sådan rorelsetroghet att de under inverkan av sina mot normalläge verkande àterföringsorgan inte hinner lämna sitt aktiva läge inom en tidsperiod som väsentligen definierar den maximalt tillàtliga tidsskillnaden mellan styrsignalerna (S1, S2) för aktivering av de båda elek- tromagneterna (6l, 62).

7. Återinkopplingsspärr enligt något av kraven 2 - 6, kännetecknad av att en shuntledning (90) är kopplad parallell med de två seriekopplade omkopplarna i styranordningens ström- försörjningsledning, och att shuntledningen innehåller en nor- malt öppen slutande kontakt (91) vilken vid påverkan kan ström- sätta styranordningen och de självhállande reläerna.