SE505573C2 - Styranordning med självkontroll av styranordningens komponenter vid varje styrningsoperation - Google Patents

Description

sos 573' J 2 Fackmannen inser emellertid att den uppfinningsenliga styr- anordningen är användbar även vid andra typer av element som förskjutes av magneterna.

Uppfinningen kommer i det följande att för förståelsens skull beskrivas i anslutning till en s k tvillingventil som genom- släpper en tryckfluid till en arbetsmaskin där risk för person- skada finns, varvid tvillingventilen styrs av två styrsignaler som exempelvis kan etableras med två elektriska strömbrytare 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.Emt 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- 3 ïsos 573 enheterna är utformade och anordnade så att de t ex ligger i serie med avseende på tryckluftmatning i riktning mot förbruka- ren. Vidare innehàller tvillingventilen vanligen två evakue- ringsventiler som normalt är öppna, och som stängs av ventil- enheterna när dessa öpp-nar.Evakueringsventilerna är t ex parallellkopplade mot avlopp.Detta innebär att ventilenenhe- terna måste öppnas samtidigt för att förhindra att den genom- släppta tryckluften inte skall evakueras till avlopp. För att övervaka att de båda ventilenheterna öppnar och stänger sam- tidigt, avkânnes lufttrycken i ventilenheterna när deras tillhörande ventilelement har börjat öppna resp stänga. Därvid kan de båda lufttrycken jämföras med varandra varvid ventil- anordningen medger genomledning av tryckluft genom ventilenhe- terna, om de avkânda trycken är väsentligen lika och ansättes samtidigt. För sådan övervakning är det känt att utnyttja en enkel cylinder med en kolv som uppdelar cylindern i två kamrar vilka matas med trycket från var sitt tillhörande ventilele- ment. En förskjutning av kolven medför då att den elektriska signalen till åtminstone den ena elektromagneten bryts, var- igenom tryckluft inte längre kan matas till arbetsmaskinen. En annan känd övervakningsanordning inbegriper två cylindrar vilka är fjäderförspända mot sitt ena ändläge och som är kopplade till trycket i respektive ventilenhet, så att kolvläget utgör en indikation på trycksättningen i ventilenheten, dvs att ven- tilenheten har börjat öppna. En elektronisk monitorerings- anordning/logik är då anordnad att med ledning av de båda avkânda tryckstyrda kolvrörelserna säkerställa att elektro- magneterna hindras från att hålla ventilenheterna öppna om tidsskillnaden mellan trycksättningen av ventilenheterna över- stiger ett i förväg bestämt värde.

Ett likartat arrangemang är förut känt, vilket innefattar elek- triska tryckstyrda omkopplare som omkastas då trycket i respek- sos 573' l in 4 tive ventilenhet motsvarar matningstrycket, varvid omkopplarna styr den externa elektromagnetiska monitoreringsanordningen. En sådan extern elektronisk monitoreringsanordning är kostsam och kräver signalbearbetning samt kan introducera ytterligare fel- källor, vilka är svåra att bemästra.

Ett ändamål med uppfinningen är därför att anvisa en styranord- ning som på enkelt sättlæuxuppbyggas exempelvis på en kopp- lingsplint, utan behov av signalbearbetande övervakningslogik, varvid själva styranordningen/kopplingsplinten med fördel kan monteras på exempelvis en dubbelventil som skall styras därav, så att enbart styrsignalledningar behöver anslutas till det aggregat som inbegriper den uppfinningsenliga styranordningen.

Detta ändamål uppnås med den i kravet 1 angivna styranord- ningen.

Utföringsformer av uppfinningen anges i de osjälvständiga patentkraven.

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 styranordning såsom applicerad vid en schematiskt förenklad dubbelventil, för styrning av exempelvis en pneumatiskt styrd koppling och broms i en mekanisk excenterpress.

Fig 2 visar ett kretsschema för en från praktiken känd dubbelventil.

Fig 3 visar den uppfinningsenliga styranordningen såsom applicerad vid dubbelventilen enligt fig 2. :505 573 Med hänvisning till fig 1 kan man se inloppsänden 10 av en tryckluftledning vars utloppsânde 16 matar en arbetsmaskin sá- som en excenterpress. Mellan ändarna 10,16 finns två parallella ledningsgrenar 11,12 som innehåller var sin ventil 71,72 av lika utförande. Ventilerna 71,72 är normalt stängda men kan förskjutas mot verkan av en fjäder för att medge fluidgenom- strömning till en "och"-funktion 15, vilken medger tryckluft- matning till den till utloppet 16 anslutna arbetsmaskinen, om båda ventilerna 71,72 öppnar väsentligen samtidigt. Den visade och-funktionen är en förenkling som tjänar till att underlätta förståelsen för anordningens arbetssätt. I praktiken kan och- funktionen 15 utformas med det ventilarrangemang och den flö- deskoppling som visas i fig 2.

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

En fluidtryckstyrd elektrisk omkopplare 20 (P1) avkänner via en ledning 13 trycket mellan ventilen 71 och ventilen 15. Omkopp- laren 20 har en interminal 1 som via en ledning 41 är kopplad till en styrsignalkâlla S1. Omkopplaren 20 har två utterminaler 2,4; då trycket i ledningen 13 övervinner fjäderkraften i om- kopplaren 20 kopplas terminalen 1 till utterminalen 4. Annars är terminalen 1 kopplad till utterminalen 2. Omkopplarens terminal 4 är med en ledning 51 kopplad till magneten 61 och via magnetens solenoid till ledningen 44 vilken är kopplad ledningen 43 och minuspotential (signalkällan S1 antas vara pluspotential). Om trycket i ledningen 13 ställer omkopplaren 20 till utterminalen 4 kommer sålunda styrsignalen S1 att dra elektromagneten 61 så att tryckluft kan strömma genom ledningen 11 till "och"-ventilfunktionen 15. 505 575 7 6 Det bör härvid stå klart att det i grunden rör sig om att trycket i ledningen 13, då det överskrider en viss vald tryck- gräns, direkt eller indirekt framkallar en omställning av om- kopplaren från dess normalläge till dess aktiverade läge. Om- kopplaren är oftast belastad av en fjäder mot normallâget.

En fluidstyrd omkopplare 21 (P2) avkänner via en ledning 14 trycket mellan ventilen 72 och "och"-ventilen 15. Omkopplaren 21 har en interminal 1 som via en ledning 42 är kopplad till en styrsignalkälla S2. Omkopplaren 21 har två utterminaler 2,4; då trycket i ledningen 14 övervinner fjäderkraften i omkopplaren 20, kopplas interminalen 1 till utterminalen 4. Annars är in- terminalen 1 kopplad till utterminalen 2. Omkopplarens 21 ter- minal 4 är via en ledning 52 kopplad till ventilens 72 enhet 62 (V2) och via magnetens 62 solenoid till ledningen 45 som är kopplad till ledningen 43 och minuspotential eller 0-ledare. Om trycket i ledningen 14 omstàller omkopplaren 21 till terminal 4, kommer sålunda styr-signalen S2 att dra magneten 62 så att tryckluft kan strömma genom ledningen 12 till "och"-ventilen 15.

Omkopplarens 20 terminal 2 är via ledningen 53 kopplad till ledningen 52. Vidare är Omkopplarens 21 utterminal 2 kopplad via en ledare 54 till ledningen 51. De båda omkopplarnas 20, 21 utterminaler 2,4 är sålunda korsvis permanent kopplade till varandra.

I båda omkopplarna 20,21 gäller att interminalen 1 hálles kopp- lad till sin utterminal 2 så länge magneterna 61,62 inte har förskjutits frán sitt normala ändlâge, dvs så länge ventilerna 71 och 72 inte har förskjutits till sitt öppnande ändläge. Då magneterna 61,62 resp wamilenæ171,72 vid aktivering förskjutits v i 505 573 till sitt andra ändlâge, påverkas omkopplarna 20,21 så att in- terminalerna 1 kopplas till utterminalerna 4.

Styranordningen 7 som visas inom det streckade området arbetar alltså så att styrsignalerna S1, S2 måste ansâttas väsentligen samtidigt för att magneterna 62 respektive 61 skall dras till aktivt ändläge. Och när magneterna 61,62 går till aktiverat ändlâge, påverkas omkopplarna 20, 21 så att dessa växlar och strömförsörjer magneterna 61 respektive 62. Förutsättningen för växlingen är emellertid att magneterna 61,62 (ventilerna 71,72) är så tröga att de inte hinner lämna sitt aktiverade ândläge under den tidsperiod när magnetens strömförsörjning växlar från den ena styrsignalen till den andra. Återföringsanordningen (exempelvis fjädrarna) som förspänner ventilerna mot normal- läget får alltså inte hinna driva bort ventilerna från det aktiverade ändläget under omkopplarens växlingstid.

I fig 1 har vidare magneterna 61, 62 för enkelhets skull visats driva ventilerna 71, 72 direkt, men det bör stå klart att man i praktiska utföringsformer på konventionellt vis låter driva pilotventiler, som i sin tur driver ventilerna 71, 72.

En viktig fördel med styranordningen 7 är att man inte behöver tillhandahålla en monitoreringslogik för att avkänna av venti- lernas 71,72 (magneternas 61,62) samtidighet. Det räcker med att inbördes koppla omkopplarna 20, 21 på det illustrerade viset.

Härvid bör det stå klart att omkopplarna 20,21 inte nödvändigt- vis måste styras av tryck via fluidledningar 13,14; man kan naturligtvis låta magneterna 61,62 (eller ventilernas 71,72) rörelser på mekanisk väg styra omkopplarna 20,21, och såsom ett 505 5732 1 ,_ : ytterligare annat alternativ kan dessa rörelser avkânnas på elektrisk väg för att styra omkopplarnas 20,21 omkoppling.

Vidare bör det stå klart att magneterna 61,62 inte behöver sty- ra fluidventiler utan naturligtvis även kan styra andra typer av reglerorgan, för vilka det är viktigt att magneternas 61,62 rörelse till aktivt läge sker väsentligen samtidigt till följd av väsentligen samtidig ansättning av styrsignalerna S1 och S2 för respektive magnet.

Med hänvisning till fig 2 kan man där se ett pneumatikschema över en tvillingventil som saluföres av Ross Europa GmbH, D- 6070 Langen, Tyskland. Detta schema avser "Serpar® cross flow double valve with pressure switches", (broschyr blad RESK 2s6.1Eo4/90).

Därvid har schemat kompletterats med signalledningar 51,52 för styrsignalerna till magneterna 61,62 som manövrerar ventilerna 71,72. I fig 2 är ventilerna 71,72 av den typ som är serie- kopplade i framledningsriktning och är parallellkopplade i riktning mot avlopp 30.

"Och"-funktionen 18 i fig 2 motsvarar allmänt "och"-funktionen 15 i fig 1, och innefattar två ventilelement som i utförings- exemplet är burna av ventilerna.71,72 och stänger fluidbanan mot avloppet 30 när ventilerna 71,72 vid aktivering går till aktivt ändläge. Om ventilen 18 samtidigt stänger sin respektive av- loppsport, hinner inte trycket sjunka så långt att omkopplarna 20,21 slår om och framkallar en stängning av dubbelventilen.

Omkopplarna 20,21 avger utsignal från sina terminaler 4 då trycket från ledningen 10 avkännes i respektive ventil 71,72, dvs matningstrycket 10 avkännes i ventilenheterna 71,72 efter 505 573 det att de har börjat öppna och då avloppskanalen till avloppet 30 har blockerats av avloppsventilerna 18.

Enligt uppfinningen hæ1nu<àn1uppfinningsenliga styranordningen 7(jfr fig 1)etableras vid en förut känd "tvillingventil" genom att elmagneterna V1,V2 och omkopplarna P1,P2 kopplas till sig- nalkällorna S1, S2 och kopplas till varandra på plint 9 såsom illustreras i fig 3 (där sifferserien 1-17 avser en numering av portens kopplingsstâllen). Därvid kan även indikatorlampor L1, L2 vara kopplade till plinten 9 för att tändas då omkopplarna P1 respektive P2 omkopplar till terminal 4.

På plinten 9 kan lämpligen skyddsdioder Dl respektive D2 place- ras parallella med magneterna V1 respektive V2.

Fördelen med att bygga upp styranordningen 7 på en enkel kopp- lingsplint 9 är att en sådan kopplingsplint lätt kan monteras vid en tvillingventil motsvarande fig 3. Styranordningen, dvs plinten 9, betingar då en relativt låg kostnad och kan därför vara monterad på tvillingventilen och utbytas tillsammans med denna.

I en uppfinningsenlig dubbelventil kommer sålunda styranord- ningen att övervaka och eliminera ytterligare ventilfunktion samt förhindra omstart (och eventuellt även påvisa ett fel med lamporna L1, L2), då: - ett av de båda ventilelementen 71,72 kvarstår i öppen eller stängd position, - en av de båda omkopplarna kvarstår i aktiverat eller icke aktiverat läge, - en av styrsignalerna kvarligger eller uteblir, - styrsignalernas assynkronitet är större än ett inställt värde (exempelvis omkring 50 ms) sus 573 T » 10 omkopplarens asynkronitet är större än det nyss nämnda värdet, vèntilelementens 71,72 asynkronitet är större än det nyss nämnda värdet.

Claims (8)

11 505 573 P a t e n t k r a v

1. . Styranordning för styrning och bevakning av två elek- tromagneters (61, 62) väsentligen samtidiga aktivering medelst var sin elektrisk, väsentligen samtidig signal (S1, S2) varvid vardera elektromagneten inbegriper ett element (71) som i elek- tromagnetens icke aktiverade tillstånd intar ett första inaktivt' normalläge och som vid elektromagnetens aktivering är förskjut- bart till ett andra aktivt ândläge, varvid styranordningen är utformad för att säkerställa att båda elektromagneternas (61, 62) förskjutbara element (71, 72) förskjutes till sitt aktiva ändläge väsentligen samtidigt och sedan ligger kvar där, under förutsättning av att båda signalerna (S1, S2) ansättes väsent- ligen samtidigt och sedan båda bibehålles, kånnetecknad av att en första styrsignalledning (41, 51) till den första elektro- magneten (61) innehåller en första elektrisk omkopplare (20) som är styrd av den första magnetens (61) förskjutbara element (71), varvid den första omkopplaren har en till signalkällan (S1) ansluten interminal (1) och en första och en andra utter- minal (2, 4) varvid den första elektromagnetens (61) element (71) är anordnat att vid förskjutning till sitt aktiva läge omställa den första omkopplaren från dess normalläge, vari in- terminalen(1) är kopplad till den första utterminalen(2), till omkopplarens aktiva läge, vari interminalen (1) är kopplad till den den andra utterminalen (4), att en andra styrsignalledning (42, 52) till den andra elektromagneten (62) innehåller en andra elektrisk omkopplare (21), vilken är styrd av den andra elektromagnetens (62) förskjutbara element (72), varvid den andra omkopplaren (21) har en till sin signalkälla (S2) anslu- ten interminal (1) och en första och en andra utterminal (2, 4) varvid den andra elektromagnetens element (72) är anordnat att vid rörelse till sitt aktiva läge omställa den andra omkopplaren sos 573 i in 12 (21) från dess normalläge vari interminalen (1) är kopplad till den första utterminalen (2), till dess aktiva läge vari inter- minalen (1) är kopplad till den andra utterminalen (4), att den första omkopplarens (20) första utterminal (2) är kopplad till den andra omkopplarens andra utterminal (4), att den andra om- kopplarens (21) första utterminal (2) är kopplad (54) till den första omkopplarens (20) andra utterminal (4), och att elektro- magneternas rörliga element (71, 72) har sådan rörelsetröghet att de under inverkan av sina mot normalläge verkande åter- föringsorgan inte hinner lämna sitt aktiva läge inom en tids- period som väsentligen definierar den maximalt tillàtliga tids- skillnaden mellan styrsignalerna (S1, S2) för aktivering av de båda elektromagneterna (61, 62).

2. Styranordning enligt krav 1, kännetecknad av att elektromagneternas (61, 62) element (71, 72) består av normalt stängda av en tryckfluid matade ventilenheter vilka då de sam- tidigt förskjutes till aktivt läge öppnar en ventilanordning så att denna genomslâpper tryckfluiden.

3. Styranordning enligt krav 2, kännetecknad av att var- dera ventilenheten styr en evakueringsventil som förbinder ventilanordningens utloppssida med ett avlopp, och att evakue- ringsventilerna är parallellkopplade och stänger flödeskanalen till utlopp då ventilenheterna (71,72) går till aktivt ändläge.

4. Styranordning enligt krav 2 eller 3, kännetecknad av att ventilenheterna (71, 72) är seriekopplade med avseende pâ tryckfluidens genomströmning.

5. Styranordning enligt något av kraven 1 - 4, känne- tecknad av att omkopplarna (20, 21) är styrda till att omkoppla 13 505 573 till sin andra utterminal då tryckfluiden inslâppes i respek- tive ventilenhet (71, 72).

6. Styranordning enligt något av kraven 1 - 5, känne- tecknad av att omkopplarnas terminaler, elektromagneternas signalledande strömförsörjningsledningar (41, 51; 42, 52) samt eventuella indikatorledningar âr kopplade till varandra på en kopplingsplint (9) som kan vara monterad i anslutning till styranordningen på en ventilanordning som skall styras av styranordningen.

7. Styranordning enligt något av kraven 2 - 6, känne- tecknad av att elektromagneterna (61, 62) är anordnade att driva en tillhörande ventilenhet (71, 72) indirekt via en av tryckfluid driven pilotventil.

8. Styranordning enligt något av kraven 2 - 7, känne- tecknad av att tryckfluiden är tryckluft.