DE2848358C2

DE2848358C2 - Störungsüberwachungsanordnung für eine Doppelventil-Einheit in einer pneumatischen Schaltung

Info

Publication number: DE2848358C2
Application number: DE2848358A
Authority: DE
Inventors: Shujiro Kanazawa Matsushima; Akihiko Komatsu Ishikawa Nakano; Akio Yoshioka
Original assignee: KOMATSU SEISAKUSHO TOKYO JP KK
Current assignee: KOMATSU SEISAKUSHO TOKYO JP KK
Priority date: 1977-11-10
Filing date: 1978-11-08
Publication date: 1983-08-04
Also published as: JPS5842699Y2; US4261450A; DE2848358A1; JPS5492435U

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

e) die Doppelventil-Einheil (7) bei jedem Bewegungsspiel des Preßstößels in einer Weise schaltet, daß die Magnetsteuerventile (5, 6) entregbar sind, um die erste Schaltstellung j₍₎ einzunehmen, wenn der Preßstößel eine vorbestimmte Position zwischen seinem unteren Totpunkt und seitdem ob*· .en Totpunkt erreicht, und die Magnetstouerventile (5, 6) erregbar sind, um die zweite Schalt« llung einzunehmen, _J5 wenn der Preßstößel an seinem oberen Totpunkt steht, und daß

f) der Druckschalter (10) in der Leitung (9) zwischen den Magnetsteuerventilen (5, 6) und der pneumatisch arbeitenden Vorrichtung (8) angeordnet ist und einen Einschaltzustand annimmt, wenn der auf ihn wirkende Druck im Bereich zwischen einer ersten (P\) und einer zweiten (P₂) vorgewählten Druckschwelle liegt, von denen die erste (P\) niedriger als derjenige Druck (Pi) ist, der ausreicht, um die Vorrichtung (8) zu betätigen, und die zweite (Pi) niedriger ist als ein Restdruck (P*) in der Vorrichtung (8), welcher sich einstellt, wenn eines der parallelen Magnetsteuerventile (5, 6) defekt ist, und einen >) Ausschaltzustand einnimmt, wenn der auf ihn wirkende Druck niedriger ist als dieser zweite vorgewählte Druck (P₂).

Die Erfindung betrifft eine Störungsüberwachungsanordnung für eine Doppelventil-Einheit in einer pneumatischen Schaltung, mit einem an eine Druckluftversor- ho gung angeschlossenen Drückluftbehälter, einer pneumatisch arbeitenden Vorrichtung zur Betätigung und Steuerung des Preßstößels einer Presse und mit einer Doppelventil-Einheit mit zwei in Parallelschaltung einerseits mit dem Druckluftbehälter und andererseits <,■> mit der pneumatisch betätigbaren Vorrichtung über Leitungen verbundenen Magnetsteuerventilen, wobei jedes dieser Magnetsteuer-Ventile eine erste Schaltstellung aufweist, bei der die pneumatisch arbeitende Vorrichtung mit der Atmosphäre verbunden ist, und eine zweite Schaltstellung, bei der die Vorrichtung mit dem Druckluftbehälter verbunden ist

Bewegliche Teile herkömmlicher Werkzeugmaschinen usw, insbesondere die Preßstößelantriebe von mechanischen Pressen, können mit pneumatisch betätigbaren Kupplungen und Bremsen versehen sein, die mit der Druckluftzufuhr verbunden oder wiede' von ihr abgetrennt werden, um den Preßstößel in Betrieb zu setzen bzw. anzuhalten. Zum Ausführen dieser Betätigung sind in der Druckluftzufuhrleitung zu der Kupplung bzw. Bremse im allgemeinen Magnetsteuerventile vorgesehen.

Wenn ein solches Magnetsteuerventil defekt wird, kann der Preßstößel nicht mehr in seinem oberen Totpunkt angehalten werden und führt unmittelbar einen weiteren Hub nach unten aus, was den Arbeitsablauf an einer solchen Presse sehr gefährlich machen kann.

Als Sicherheitsmaßnahme dagegen ist es bereits bekannt, ein Doppelventil zu verwenden, weiches aus einem Paar in einer Baueinheit zusammengefaßter und parallel zueinander geschalteter Magnetventile besteht, um zu gewährleisten, daß beim Defektwerden eines der Ventile das andere noch in Tätigkeit tritt, um das Vorkommen eines ,doppelten Hubspieies des Preßstößels zu vermeiden.

Da es jedoch gleichermaßen gefährlich ist, die Presse nur mit einem der beiden Magnetventile weiterzubetreiben, wenn das andere Ventil defekt bleibt, ist es unbedingt erforderlich, den Störungszustand des einen der beiden Ventile zu melden.

Für diesen Zweck sind bereits Störungsüberwachungseinrichtungen für Doppelventile in pneumatischen Schaltungen vorgeschlagen worden, die so ausgebildet sind, daß sie eine eventuelle Störung an einem der beiden Ventile durch Überwachung des Differenzdruckes feststellen. So sind z. B. aus der DE-AS 12 68 976 und aus der DE-AS 14 01300 Anordnungen zur Störüberwachung für ein Doppelventil bekanntgeworden, die sich eines Druckdifferenzschalters bedienen. Diese bekannten Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß die Störungsüberwachung aussetzt, wenn die Einrichtung selbst defekt wird. Aus diesem Grunde muß eine getrennte Überwachungsschaltung vorgesehen werden, die bei der Inbetriebnahme der Störungsüberwachung wie auch in periodischen Abständen während des Betriebs einer solchen Differenzdruckanordnung überprüft werden muß, weshalb sie verhältnismäßig kompliziert im Aufbau ist und eine aufwendige Wartung erfordert, wobei die Zuverlässigkeit der Störungsmeldung verhältnismäßig gering ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Störungsüberwachungsanordnung für ein pneumatisches Doppelventil zu schaffen, welche mittels eines Druckschalters nicht nur sofort anzeigt, wenn das eine der beiden Ventile gestört ist, sondern welche auch einen Defekt an diesem Druckschalter selbst ohne weitere Hilfsmittel erkennen läßt.

Diese Aufgäbe wird erfindungsgemäß durch eine Störungsüberwachungsanordnung der eingangs bezeichneten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß

die Doppelventil-Einheit bei jedem Bewegungsspiel des Preßstößels in einer Weise schaltet, daß die Magnetsteuerventile entregbar sind, um die erste Schaltstellung einzunehmen, wenn der Preßstößel eine vorbestimmte

Position zwischen seinem unteren Totpunkt und seinem oberen Totpunkt erreicht, und die Magnetsteuerventile erregbar sind, um die zweite Schaltung einzunehmen, wenn der Preßstößel an seinem oberen Totpunkt steht und daß

der Druckschalter in der Leitung zwischen den Magnetsteuerventilen und der pneumatisch arbeitenden Vorrichtung angeordnet ist und einen Einschaltzustand annimmt wenn der auf ihn wirkende Druck im Bereich zwischen einer c.-sten und einer zweiten vorgewählten Druckschwelle liegt, von denen die erste niedriger als derjenige Druck ist, der ausreicht um die Vorrichtung zu betätigen, und die zweite niedriger ist als ein Restdruck in der Vorrichtung, welcher sich einstellt wenn eines der parallelen Magnetsteuerventile defekt ist und einen Ausschaltzustand einnimmt wenn der auf ihn wirkende Druck niedriger ist als dieser zweite vorgewählte Druck.

Die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich mit besonderem Erfolg zur Überwachung eines pneumatischen Doppelventiis einsetzen, welches die Druckluftzufuhr zur Kupplung und Bremse im Antrieb des Preßstößels einer mechanischen Presse steuert

Im folgenden wird die Erfindung unter Him^eis auf die Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispieles im einzelnen näher erläutert. Es stellt dar

F i g. 1 das pneumatische Schaltbild einer Störungsüberwachungsanordnung,

F i g. 2 eine graphische Darstellung, die den zeitlichen Verlauf des Stößelhubes einer Presse zeigt,

Fig.3 eine graphische Darstellung der zeitlichen Abhängigkeit des Druckes im Druckraum einer pneumatisch betätigbaren Vorrichtung, hier der Kupplung und Bremse eines Preßstößels, wobei beide Magnetventile einwandfrei arbeiten,

Fig.4 eine der Fig.3 entsprechende Darstellung, jedoch unter der Voraussetzung, daß eines der beiden Magnetventile defekt ist.

Die in F i g. 1 dargestellte Schaltung zeigt einen Druckluftbehälter 1, dessen Eingang la über einen Absperrschieber 2, ein Filter 3 und einen Druckregler 4 mit einer (nicht gezeigten) Druckluftversorgung verbunden ist, und dessen Ausgang 16 über ein Doppelventil 7, welches aus einem ersten Magnetsteuerventil 5 und einem zweiten Magnetsteuerventil 6 besteht, mit beispielsweise einer Kupplungs- und Bremseinheit verbunden ist.

Die Magnetsteuerventile 5 und 6 sind so ausgebildet, daß sie eine erste Ventilstellung 5a bzw. 6a einnehmen können, in der der pneumatische Druckraum innerhalb der pneumatisch betätigbaren Vorrichtung 8 vom Druckluftbehälter 1 abgetrennt und zur Atmosphäre hin geöffnet ist. Bei erregten Magnetspulen 5' und 6' nehmen die Magnetsteuerventile 5 und 6 eine zweite Schaltstellung 56 bzw. 66 ein, bei der der Druckluftbehälter 1 mit der Druckkammer der pneumatisch betätigbaren Vorrichlung 8, nämlich der Kupplungsund Bremseinheit verbunden ist.

Die Arbeitsweise dieser Anordnung wird im folgenden erläutert:

In dem im Schaltbild dargestellten Zustand sind die Magnetspulen 5' und 6' nicht erregt, und das erste Magnetsteuerventil 5 und das zweite Magnetsteuerventil 6 befinden sich in ihren ersten Ventilstellungen 5a bzw. 6a, in der die Druckkammer der Vorrichtung 8 zur Atmosphäre hin geöffnet ist, so daß sich beispielsweise die Kupplung im ausgerückten Zustand befindet und die Bremse angezogen ist. v.obei im Fall einer mechanischen Presse sich der Preßstößel in Ruhelage in seinem oberen Totpunkt befindet, wie dies aus der graphischen Darstellung der Fig.2 hervor geht. Za diesem Zeitpunkt ist der Luftdruck P innerhalb der Druckkammer der Vorrichtung Null, wie es der Fig.3 zu entnehmen ist

Wenn die Magnetspulen 5' und 6' erregt werden, so daß die Magnetsteuerventile 5 und 6 in ihrer zweite Ventilstellung 56 bzw. 66 überführt werden, strömt Druckluft aus dem Druckluftbehälter 1 durch beide Ventile in die Vorrichtung 8, in deren Druckkammer der Luftdruck P entsprechend dem in F i g. 3 dargestellten Verlauf stetig zunimmt Wenn der Luftdruck ein vorgewähltes Niveau P₃ (Betätigungsdruck für Kupplung und Bremse) erreicht hat, wird die Kupplung der Vorrichtung eingerückt während die Bremse sich löst wobei der Preßstößel eine Abwärtsbewegung durchführt Nach Erreichen seines unteren Totpunktes bewegt sich der Preßstößel wieder nach oben und zwar entsprechend dem in F i g. 2 dargestellten Verlauf.

Wenn die Magnetspulen 5' und 6' d?:n wieder entregt v/erden, werden, die Kupplung ausgerückt und die Bremse angezogen, wodurch der Preßstößel in seinem oberen Totpunkt angehalten wird.

Es soll nun ein Zustand beschrieben werden, bei dem das zwei'e Magnetsteuerventil 6 defekt ist

Wenn unter dieser Voraussetzung die Magnetspule 5' des ersten Magnetsteuerventiles 5 erregt wird, um das Ventil in seine zweite Ventilstellung 56 zu überführen, strömt einmal Druckluft aus dem Druck'uftbehälter 1 in die Druckkammer der Vorrichtung 8, und gleichzeitig entweicht Luft durch das zweite Magnetsteuerventil 6 in die Atmosphäre, welches seine erste Ventilstellung 6a beibehalten hat Deshalb steigt der pneumamatische Druck innerhalb der Druckkammer der Vorrichtung nicht bis zu dem vorgewählten Druck Pi an, sondern erreicht nur ein Druckniveau Pa, welches im allgemeinen nur etwas höher als O ist (siehe F i g. 4). Deshalb bleibt die Kupplung getrennt und die Bremse angezogen, so daß der Preßstößel in seinem oberen Totpunkt in Ruhe verharrt.

W-:nn das erste Magnetsteuerventil 5 in seine erste Ventilstellung 5a zurückgeführt wird, kann die Luft aus der pneumatischen Druckkammer der Vorrichtung 8 in die Atmosphäre entweichen, wobei die Kupplung weiterhin getrennt und die Bremse angezogen bieiben. Wenn andererseits das zweite Magnetsteuerventil 6 in seiner zweiten Ventilstellung 66 schadhaft wird und sich das erste Magnetsteuerventil 5 bei erregter Magnetspu-Ie 6' in seiner zweiten Ventilstellung 56 befindet, strömt Druckluft in die Druckkammer der Vorrichtung 8, so daß der Preßstößel sich abwärts bewegt Nach Erreichen seines unteren Totpunktes bewegt sich der Preßstößel wieder aufwärts. In der Nähe seines oberen Totpunktes wird dann die Magnetspule 5' entregt, und der Preßstößel wi'd in seinem oberen Totpunkt angehalten. Wenn zu diesem Zeitpunkt das zweite Magnetsteuerventil 6 wegen eines Defekts in seiner zweiten Ventilstellung 66 verblieben ist, strömt weiterhin Druckluft aus dem Druckluftbehälter 1 in die Druckkammer der Vorrichtung 8, kann aber durch das erste Magnetsteuerventil 5 in die Atmosphäre entweichen, da sich dieses in seiner ersten Ventilstellung 5a befindet, so daß der Druck innerhalb der Druckkammer nur ein Niveau Pa, erreicht, das wie bereits erwähnt, nur etwas über Null liegt.

Wenn nicht das zweite Magnetsteuerventil 6, sondern das erste Magnetsteuerventil 5 in einer seiner beiden

Stellungen defekt wird, stellen sich entsprechende Zustände ein, deren getrennte Beschreibung sich erübrigt.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß bei Defektwerden eines der Magnetsteuerventile 5 und 6 des Doppelventiles 7 der pneumatische Druck innerhalb der Druckkammer der Vorrichtung 8 nicht unter ein Druckniveau Pi, (Restdruck) absinken kann, welches etwa höher als Null ist.

Zur Störungsüberwachung des Doppelventiles 7 ist !lun in der Druckleitung 9, die das Doppelventil 7 mit der Vorrichtung 8 verbindet, ein luftdruckabhängiger Druckschalter 10 vorgesehen, der so ausgebildet ist, daß er eine Einschaltstellung einnimmt, wenn der auf ihn wirkende Druck niedriger ist als der vorgewählte Druck Pj (Betätigungsdruck für die Vorrichtung 8, d. h. die Kupplung und die Bremse), aber höher ist als ein bestimmtes Druckniveau P\, welches höher als der Restdruck P, liegt, und daß der Druckschalter 10 eine Ausschaltstellung einnimmt, wenn der auf ihn wirkende Druck niedriger als ein Druck Pi ist, welcher seinerseits niedriger als der Restdruck Pt ist.

Wenn sich das Doppelventil 7 in einwandfreiem Zustand befindet, wird der Druckschalter 10 in seinen Einschaltzustand überführt, wenn der Preßstößel betätigt wird, und wieder in seinen Ausschaltzustand, wenn der Preßstößel in seinem oberen Totpunkt angehalten wird. Wenn jedoch eines der beiden Magnetsteuerventile 5 oder 6 des Doppelventiles 7 defekt wird, kann der Druckschalter 10 seinen Einschaltzustand nicht einnehmen.

Selbst wenn der Preßstößel seinen oberen Totpunkt erreicht hat, wird der Druckschalter 10, der dafür vorgesehen ist. das Erreichen des oberen Totpunktes durch den Preßstößel mit Hilfe einer rotierenden Nockenscheibe oder dergleichen anzuzeigen, nicht ausgeschaltet, wodurch eine Störung des Doppelventiles überwacht werden kann, indem der Schalter eine entsprechende Anzeigelampe im Schaltpult betätigt, wodurch die Fehlermeldung sichtbar wird.

Es kann ferner eine elektrische Verriegelung vorgesehen werden, die gleichzeitig ein Wiederbetätigen der Presse verhindert, so daß ein erneutes Auslösen des Preßstößels unmöglich wird, nachdem dieser seinen oberen Totpunkt erreicht hat.

Da der Druckschalter 10 bei jedem Bewegungsspiel des Preßstößels ein und wieder ausgeschaltet wird, kann gleichzeitig die Funktion des Druckschalters selbst mit überwacht werden, ohne daß hierfür eine getrennte Prüfschaltung erforderlich wäre, wodurch die Anordnung sehr einfach im Aufbau wird und sich auch sehr einfach betätigen läßt.

Durch die einfache Installation und Betätigung einer auf die beschriebene Art und Weise ausgeführten Störungsüberwachungsanordnung wird die Verläßlichkeit drr Überwachung von Störungen in einem der beiden Magnetsteuerventile 5 und 6 des Doppelventiles 7 erheblich verbessert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Störungsüberwachungsanordnung für eine Doppelventil-Einheit in einer pneumatischen Schaltung mit

a) einem an eine Druckluftversorgung angeschlossenen Druckluftbehälter,

b) einer pneumatisch arbeitenden Vorrichtung zur Betätigung und Steuerung des Preßstößels einer Presse,

c) einer Doppelventil-Einheit mit zwei in Parallelschaltung einerseits mit dem Druckluftbehälter und andererseits mit der pneumatisch arbeitenden Vorrichtung über Leitungen verbundenen _t-, Magnetsteuerventilen, wobei jedes dieser Magnetsteuerventile eine erste Schaltstellung aufweist, bei der die pneumatisch arbeitende Vorrichtung mit der Atmosphäre verbunden ist, und eine zweite Schaltstellung, bei der die pnemnatisch arbeitende Vorrichtung mit dem Druckluftbehälter verbunden ist, sowie

d) einem Druckschalter,