ES2226224T3

ES2226224T3 - Modulo de sujecion electrohidraulico.

Info

Publication number: ES2226224T3
Application number: ES99107468T
Authority: ES
Inventors: Georg Dipl.-Ing.(Fh) Neumair
Original assignee: Hawe Hydraulik GmbH and Co KG
Current assignee: Hawe Hydraulik GmbH and Co KG
Priority date: 1998-05-07
Filing date: 1999-04-29
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2019-04-29
Also published as: CZ289178B6; EP0955471A1; US6202685B1; CZ153899A3; DE29808294U1; EP0955471B1; DE59909988D1

Abstract

EN UN MODULO ELECTROHIDRAULICO DE SUJECION (M) PARA UN ELEMENTO DE SUJECION (V) DE UNA MAQUINA HERRAMIENTA, CON UNA VALVULA DE REGULACION DE LA PRESION (D) PARA LA REGULACION DE LA PRESION DE SUJECION, DISPUESTA EN EL RECORRIDO DEL FLUJO AL ELEMENTO DE SUJECION (V), Y CON UN SENSOR ELECTRICO DE CONTROL DE LA PRESION (5) PARA LA PRESION DE SUJECION, ASIGNADO A LA VALVULA DE REGULACION DE LA PRESION (D), LA VALVULA DE REGULACION DE LA PRESION (D) CONSISTE EN UNA VALVULA DE ASIENTO (14), QUE FUNCIONA SIN FUGAS, CON UN ELEMENTO DE CIERRE (13) QUE SE MUEVE RELATIVAMENTE FRENTE AL ASIENTO DE VALVULA (20), QUE PUEDE SER REGULADO POR LA PRESION REGULADA MAS ABAJO DEL ASIENTO DE VALVULA (20) EN DIRECCION DE CIERRE DEL ELEMENTO DE CIERRE (13) CON AYUDA DE UN EMBOLO DE CONTROL (18) DESPLAZABLE CONTRA UNA FUERZA DE REGULACION (K), ACTIVANDO EL EMBOLO DE CONTROL (18) EL SENSOR DE CONTROL DE PRESION (5).

Description

Módulo de sujeción electrohidráulico.

La invención se refiere a un módulo de sujeción electrohidráulico del tipo indicado en el preámbulo de la reivindicación 1.

Los módulos de sujeción de este tipo se conocen de los documentos DE29710129 (figura 2), DE29710127 y DE29710128. La válvula distribuidora, responsable del control de la dirección del elemento de sujeción, no presenta fugas en la posición de bloqueo debido a una función de válvula de asiento. Un interruptor eléctrico por presión, dispuesto por separado, vigila la presión en el conducto de la bomba y conecta o desconecta la bomba según se necesite. La presión de sujeción del elemento de sujeción se regula mediante una válvula de regulación de presión 3/2, controlada previamente, construida en forma de corredera, a la que están asignadas en el circuito de control previo una válvula de seguridad con posición de bloqueo sin fugas y una válvula de control previo. La vigilancia de la presión de sujeción se realiza a través de una válvula propia de presión diferencial que se solicita con una presión de control previo de la válvula de presión previa y con una presión de referencia de la presión de sujeción y que coopera con un interruptor. La parte de regulación de presión del módulo de sujeción es costosa. Las fugas, por ejemplo, hacia el retorno, aparecen en fases de reposo y durante el funcionamiento, por ejemplo, en la válvula de regulación de presión 3/2 y provocan en las fases de reposo que la bomba a menudo se conecte y desconecte mediante el interruptor por presión que vigila el conducto de presión. Por esta razón se necesita una bomba potente.

En un módulo de sujeción electrohidráulico de tipo genérico, conocido del documento DE4237901A, se usa como válvula de regulación de presión una válvula de alivio de presión con un interruptor por presión integrado. El pistón de la válvula de alivio de presión, que trabaja como corredera necesariamente con fugas, genera durante la regulación e, incluso, en la posición de bloqueo fugas, por ejemplo, hacia el retorno, de manera que la válvula de de alivio de presión no se puede usar en un módulo de sujeción, en el que se necesite que no existan fugas en la posición de bloqueo de la válvula de alivio de presión para que la presión de sujeción o una presión de reposo no cambien involuntariamente. El pistón de regulación, que controla la corriente de trabajo, acciona el interruptor eléctrico directa o indirectamente a través de un pistón paralelo o un mecanismo de un mecanismo de levas. En caso de desplazamiento de la fuerza de regulación, puede ser necesario un ajuste posterior del punto de conmutación del interruptor por presión.

Una válvula de alivio de presión según el documento DE-U-29615498 posibilita una regulación por sensibilidad con independencia de las fluctuaciones de la presión no regulada, pues el pistón de control, que ajusta el elemento de cierre relativamente respecto al asiento de la válvula, se desplaza sólo mediante la presión regulada contra la fuerza de regulación que determina el valor de la presión que se debe regular. Las válvulas de alivio de presión de este tipo, configuradas como válvulas de asiento, se usan en los sistemas hidráulicos de alta presión cuando, además de la regulación de la presión, hay que garantizar que la función de bloqueo se realice sin fugas, pues las válvulas de asiento son herméticas y no presentan fugas en la posición de bloqueo, a diferencia de las válvulas de corredera. No se prevé la vigilancia de la presión regulada. El pistón de control está unido a un pistón mayor de movimiento de vapor que permite que la presión regulada llegue al pistón de control a través de un tramo de estrangulación de manera que se retarden los movimientos del pistón de control.

Otro estado de la técnica se puede encontrar en los documentos DE-A-4446538, DE-A-3204055 y WO/A-8701171.

La invención se basa en el objetivo de crear un módulo de sujeción electrohidráulico del tipo mencionado al inicio que disponga de una vigilancia de la presión segura, para la que no se necesite un ajuste posterior, así como que sea hermética y sin fugas en la posición de bloqueo.

El objetivo planteado se alcanza con las características de la reivindicación 1.

De forma atípica para un módulo de sujeción electrohidráulico, se usa como válvula de regulación de presión una válvula de asiento sencilla de regulación directa, sin conexión con el retorno (dos vías), que excluye fugas en la posición de bloqueo en cooperación con la válvula de control de vías que bloquea sin fugas. Se elimina el costoso circuito de control previo con fugas. La válvula de asiento, que no presenta fugas en la posición de bloqueo, con una vigilancia de presión integrada se usa para la regulación de la presión y para mantener la presión en el módulo de sujeción de la máquina-herramienta. Dado que mediante el pistón de control solicitado solamente por la presión regulada directamente contra la fuerza de regulación, en la válvula de asiento siempre existe el valor ajustado de la presión regulada en la misma posición del pistón de control, que es independiente de la magnitud de la fuerza de regulación ajustada, se puede configurar con mucha facilidad la vigilancia de la presión si el pistón de control acciona el sensor de vigilancia de presión a través de un acoplamiento mecánico y desaparece la necesidad de realizar un ajuste posterior del sensor de vigilancia de presión en caso de un desplazamiento del valor de la presión regulada o de la presión de sujeción debido al cambio de la fuerza de regulación. El punto de conmutación del sensor de vigilancia de presión se ajusta a la posición del pistón de control, en la que existe el valor ajustado de la presión regulada o un valor de presión seleccionada conscientemente algo menor, para transmitir una señal de BIEN o una señal de ERROR a una unidad de control superior. El pistón de control toma esta posición, a la que está ajustado el punto de conmutación, independientemente del valor ajustado de la fuerza de regulación. Por esta razón no hay que ajustar posteriormente el sensor de vigilancia de presión después de un cambio del valor de la presión regulada. Debido a la inexistencia de fugas se puede usar una bomba de construcción pequeña o un sistema de bombas que se puede diseñar exactamente (bomba de etapas). Ésta es una combinación óptima y económica precisamente para máquinas-herramienta, en las que el dispositivo de sujeción no puede presentar fugas.

En una forma de realización no sólo se regula y se vigila la presión de sujeción en, al menos, un conducto de consumo del elemento de sujeción, sino incluso la dirección de movimiento que es crítica respecto a la presión de sujeción, lo que significa señales con información importante para las máquinas-herramienta con una unidad de control superior.

En otra forma de realización el sensor de vigilancia de presión es un interruptor eléctrico o un microinterruptor que el pistón de control acciona mediante un acoplamiento mecánico. Los interruptores de este tipo son económicos, seguros y requieren poco espacio constructivo. El pistón de control podría accionar directamente el interruptor.

En otra forma de realización el acoplamiento mecánico está dispuesto fuera de la vía de la corriente de trabajo de modo que éste no necesita ninguna obturación especial.

En otra forma de realización el interruptor eléctrico está dispuesto en el lado externo de la carcasa de la válvula de asiento o al lado del componente que genera la fuerza de regulación, y la varilla une el pistón de control al elemento de accionamiento del interruptor. Esto ahorra espacio constructivo y es conveniente desde el punto de vista de la técnica de fabricación.

El interruptor eléctrico o su elemento de accionamiento está dispuesto convenientemente en la carcasa de manera desplazable o se puede cambiar la longitud de activa de la varilla. Esto facilita el ajuste del punto de conmutación.

Mediante el dibujo se explican formas de realización del objeto de la invención. Muestran:

Fig. 1 una forma de realización de un módulo de sujeción electrohidráulico para una máquina-herramienta, como diagrama de bloques,

Fig. 2 otra forma de realización, como diagrama de bloques,

Fig. 3 otra forma de realización, como diagrama de bloques,

Fig. 4 otra forma de realización, como diagrama de bloques,

Fig. 5 un corte a través de una válvula de asiento, que regula la presión, con un sensor de vigilancia de presión para módulos de sujeción, por ejemplo, de las formas de realización precedentes y

Fig. 6 un corte de otra forma de realización de la válvula de asiento.

En la figura 1, un módulo M de sujeción electrohidráulico para una máquina-herramienta, por ejemplo, para una fresadora o un centro de mecanizado, presenta un conducto 2 de presión, abastecido por una bomba 1 accionada por un motor M', y un conducto 3 de retorno. En el conducto 2 de bomba está prevista una válvula 14 de asiento, que no está conectada al retorno y que no presenta fugas en la posición de bloqueo, como válvula D de regulación de presión con un sensor S de vigilancia de presión y un elemento 13 de cierre de válvula solicitado por una fuerza K de regulación, mediante la que se ajusta una presión regulada, dependiente de la fuerza K de regulación en el valor de presión, a partir de la presión no regulada en un ramal 2'' de conducto de bomba, generada por la bomba 1. A una ramal 2' de conducto de bomba, que se desvía de la sección 2'' de conducto de bomba, está unida una conexión P de una válvula W distribuidora 4/3 construida en forma de válvula de asiento, cuya conexión R está unida al conducto 3 de retorno. A las conexiones A, B de la válvula W distribuidora están unidos conductos 4, 5 de consumo de un elemento V de sujeción, que convenientemente tampoco presenta fugas, del dispositivo de sujeción. La característica como válvula de asiento de la válvula W distribuidora se indica simbólicamente con la referencia 9. Esto significa que en la posición de bloqueo mostrada de la válvula W distribuidora, que se ajusta mediante muelles 12, ambos conductos 4, 5 de consumo están bloqueados herméticamente sin fugas. La válvula W distribuidora se usa para el control de la dirección del elemento V de sujeción. Las posiciones de conexión de la válvula W distribuidora se realizan mediante electroimanes 10, 11.

El sensor S de vigilancia de presión es, por ejemplo, un interruptor eléctrico que cuando se alcanza el valor de la presión regulada o en caso de un valor, por ejemplo de 10 bares, menor en una diferencia predeterminada, por debajo del valor ajustado de la presión regulada emite una señal a una unidad CU de control superior que controla pasos de trabajo ulteriores del módulo de sujeción.

En dirección contraria a la corriente respecto a la válvula D de regulación de presión está unido al conducto 2 de bomba a través de un conducto 6 de control un interruptor 7 por presión que se encuentra en enlace 8 de interconexión con el motor M' de la bomba 1. Mediante el interruptor 7 de presión, que se activa ante un valor de presión predeterminado más alto que la presión regulada, se desconecta la bomba 1 en caso de alcanzarse esa presión predeterminada o se conecta la bomba 1 mientras no se alcance esa presión predeterminada o mientras otros consumidores, conectados a la sección 2'' de conducto de bomba, reciben también la presión regulada.

En la forma de realización del módulo M de sujeción de la figura 2, la válvula D de vigilancia de presión está dispuesta, también como válvula de asiento sin fugas, entre los ramales 2' y 2'' de conductos de bomba, dirigiéndose el ramal 2'' de conducto de bomba hacia la entrada P de la válvula W distribuidora. La válvula D de regulación de presión ajusta la presión correspondiente en los conductos 4, 5 de consumo y el sensor S de vigilancia de presión avisa cuando se alcanza la presión regulada o una presión insignificantemente menor. Dado el caso, otros consumidores conectados al conducto 2 de bomba se solicitan con la presión no regulada.

La presión en el conducto 2 de bomba se puede vigilar, como en la figura 1, mediante un interruptor 7 de presión para la conexión y la desconexión de la bomba.

En el módulo M de sujeción de la figura 3, el elemento V de sujeción es un cilindro, que se puede solicitar en un lado contra la fuerza de muelle, y la válvula W distribuidora es una válvula distribuidora 3/2 con función de válvula de asiento sin fugas. Entre las secciones 4 y 4' de conductos de consumo está dispuesta la válvula D de regulación de presión como válvula de asiento sin fugas con el sensor S de vigilancia de presión, de manera que se regula y vigila la presión de salida del elemento V de sujeción. El interruptor 7 por presión puede servir para la conexión y la desconexión de la bomba.

En el módulo M de sujeción de la figura 4, el elemento V de sujeción es un cilindro hidráulico que se puede solicitar por dos lados, estando dispuesta entre las secciones 4, 4' de conductos de consumo la válvula D de presión, en forma de válvula de asiento con sensor S de vigilancia de presión asignado, para regular y vigilar la presión de salida del elemento V de sujeción. El otro conducto 5 de consumo une la salida B de la válvula W distribuidora (construida en forma de válvula de asiento) directamente al elemento V de sujeción. Se podría pensar en disponer la válvula D de regulación de presión con el sensor S de vigilancia de presión en el otro conducto 5 de consumo o en proveer ambos conductos 4, 5 de consumo, en cada caso, de una válvula D de regulación de presión (dado el caso, con un sensor S ajustado a las distintas presiones). La válvula W distribuidora está conectada a un conducto 2 de bomba a través de un ramal 2' de conducto de bomba, de manera que los consumidores no mostrados reciben la presión no regulada. El conducto 2 de bomba está protegido por el interruptor 7 de presión para la conexión y la desconexión de la bomba.

En la figura 5 se muestra en un corte vertical la válvula D de regulación de presión, indicada esquemáticamente en las figuras 1 a 4, como válvula 14 de asiento con su sensor S de vigilancia de presión. La válvula 14 de asiento presenta en su carcasa una primera cámara 15 y, separada de ésta por un asiento 20 de válvula, una segunda cámara 16. La primera cámara 15 está unida, en correspondencia con los diagramas de bloques de las figuras 1 a 4, a través de un canal 17 al conducto 2 de bomba o a la sección 2' de conducto de bomba o al conducto 4 ó 5 de consumo. La segunda cámara 16 está unida a través de un canal 18 a la sección 2'' de conducto de bomba o a la sección 4' ó 5' de conducto de consumo. En las formas de realización de las figuras 3 y 4, la carcasa de la válvula D de regulación de presión podría estar montada directamente en la carcasa de la válvula distribuidora o ser una parte de su carcasa.

El elemento 13 de cierre es en toda la forma de realización mostrada una bola que se apoya en un dispositivo 17 de guiado y amortiguación y que se encuentra en la primera cámara 15.

En la segunda cámara 16 está dispuesto un pistón 18 de control, cuya superficie de solicitación es mayor que la superficie de sección del asiento 20 de válvula. El pistón 18 de control está guiado en un taladro 21 de guiado, que desemboca en la segunda cámara 16, con posibilidad de desplazamiento hermético y sin fugas mediante una junta 22, así como expuesto a la presión en la segunda cámara 16. En el extremo inferior del pistón 18 de control está prevista una varilla 19 que ataca al elemento 13 de cierre con juego radial a través del asiento 20 de válvula. El taladro 21 de guiado está incluido, por ejemplo, en un manguito 33 atornillado en la segunda cámara 16 desde arriba, cuyo extremo libre define un límite de carrera para la posición más profunda posible del pistón 18 de control en correspondencia con la posición de abertura máxima del elemento 13 de cierre.

La fuerza K de regulación se transmite al pistón 18 de control a través de una pieza 23 de contrasoporte, dado el caso, con una placa 24 intermedia, y se genera en la forma de realización mostrada mediante, al menos, un muelle 25 de regulación en una tapa 27 colocada sobre la carcasa. La tensión previa del muelle 25 de regulación se puede cambiar mediante un magneto G proporcional (véase la figura 6) que ajusta y mantiene la fuerza K de regulación en dependencia de la corriente en cada caso.

El sensor S de vigilancia de presión está unido al pistón 18 de regulación, por ejemplo, mediante un acoplamiento C mecánico. El sensor S de vigilancia de presión es, por ejemplo, un interruptor E eléctrico, preferentemente un microinterruptor, con un elemento 30 de accionamiento. El interruptor E eléctrico se fija mediante un tornillo 31 de ajuste o piezas 32 de asiento en el exterior de la carcasa de manera que se puede ajustar el punto de conmutación del interruptor E eléctrico. El acoplamiento C mecánico presenta una varilla 28 que atraviesa la carcasa paralelamente respecto al pistón 18 de control, está orientada hacia el elemento 30 de accionamiento del interruptor E eléctrico y está acoplada mediante una ranura 29 a la placa 24 intermedia de la pieza 23, 24 de contrasoporte. La varilla 25 atraviesa un taladro de la carcasa de la válvula 14 de asiento y está guiada en cojinetes de deslizamiento con fácil acceso y sin juego.

En la figura 5 se muestra la válvula de asiento en estado sin presión en una posición de abertura máxima del elemento 15 de cierre. El muelle 25 de regulación está ajustado a un valor de presión determinado. Cuando se genera presión en la primera cámara 15, ésta se transmite primero a través del asiento 20 de válvula a una segunda cámara 16. El pistón 18 de control es solicitado por esta presión en contra de la fuerza K de regulación. La presión en aumento en la segunda cámara 16 empuja hacia arriba el pistón 18 de control en contra de la fuerza K de regulación hasta que éste finalmente, cuando se alcanza el valor de la presión regulada ajustada, permite que el elemento 15 de cierre se apoye contra el asiento 20 de válvula, de modo que siga aumentando la presión en la segunda cámara 16. Si debido al consumo bajara la presión en la segunda cámara 16, entonces la varilla 19 del pistón 18 de control bajo la fuerza K de regulación retiraría de nuevo el elemento 13 de cierre del asiento 20 de válvula para generar otra vez la presión regulada. La varilla 28 sigue el movimiento del pistón 18 de control. Por ejemplo, el elemento 30 de accionamiento es oprimido hasta alcanzarse la presión regulada, de manera que el interruptor E eléctrico no envía ninguna señal. Cuando se alcanza el valor de la presión regulada, ajustada por la fuerza K de regulación, se conecta el interruptor E eléctrico para emitir una señal de BIEN y transmitirla a la unidad CU de control superior. Sin embargo es conveniente que el punto de conmutación del interruptor E eléctrico no esté ajustado exactamente al valor de la presión regulada, sino a un valor insignificantemente menor, por ejemplo, menor en 10 bares. Esta diferencia de presión se mantiene en toda la zona de ajuste del muelle 25 de regulación en caso de aviso por parte del interruptor eléctrico, porque el pistón 18 de control alcanza la misma posición independientemente del valor de la fuerza del muelle 25 de regulación, cuando existe la presión regulada o una presión menor en 10 bares.

Con el fin de excluir una vibración de la válvula de asiento distribuidora 2/2 se puede prever un dispositivo de amortiguación, no representado, para los movimientos del pistón 18 de regulación, al menos en una dirección de movimiento.

El sensor S de vigilancia de presión podría estar dispuesto también en la carcasa o directamente junto a la pieza 23, 24 de contrasoporte.

En la figura 6 el interruptor E eléctrico para la vigilancia de la presión está montado lateralmente junto al muelle 25 de regulación, que genera la fuerza K de regulación, en un espacio hueco de una parte 15' de la carcasa, por ejemplo, en una posición fijada. El acoplamiento C, formado por el contrasoporte 12' y la varilla 18', se extiende lateralmente del pistón 18 de control hacia arriba. Las superficies externas y laterales de la carcasa 14 están libres por razones de montaje. Un pasador 29' en la parte 15' de la carcasa crea un seguro contra torcimiento para el acoplamiento C. La varilla 18' se puede regular en longitud como un tornillo de regulación con contratuercas 30' para poder ajustar el punto de conmutación. En la parte 15' de la carcasa está prevista en una ventana una cubierta 31' desmontable. En lugar del muelle 25 de regulación se podría usar un electroimán G proporcional (indicado con rayas) para generar la fuerza K de regulación en función de su corriente. La función de la válvula D de asiento se corresponde con la que ya se ha explicado.

Claims

1. Módulo (M) de sujeción electrohidráulico para, al menos, un elemento (V) de sujeción hidráulico de una máquina-herramienta, con, al menos, una válvula (W) distribuidora conectada a un conducto de bomba y de retorno (2, 3) y a la que está conectado en el lado de la salida, al menos, un conducto (4, 5) de consumo del elemento (V) de sujeción, con, al menos, una válvula (D) de regulación de presión, dispuesta en la vía de circulación del conducto (2) de bomba hacia el elemento (V) de sujeción, para la regulación de la presión del conducto de consumo a un valor ajustable a través de una fuerza (K) de regulación y con un sensor (S) de vigilancia de presión eléctrico para la presión regulada, asignado a la válvula (D) de regulación de presión, caracterizado porque la válvula (W) distribuidora está configurada con función de válvula de asiento sin fugas en la posición de bloqueo, porque la válvula (D) de regulación de presión es una válvula (14) de asiento sin fugas en la posición de bloqueo con un elemento (13) de cierre móvil relativamente respecto a un asiento (20) de válvula, que se puede desplazar mediante un pistón (18) de control, solicitable directamente por la presión regulada, corriente abajo de la válvula (20) de asiento en la dirección de cierre del elemento (13) de cierre contra la fuerza (K) de regulación, porque el sensor (S) de vigilancia de presión se puede accionar mediante el pistón (18) de control de la válvula (14) de asiento a través de un acoplamiento (C) mecánico, porque cuando se alcanza el valor ajustado de la presión regulada mediante la fuerza (K) de regulación el pistón (18) de control se puede llevar a una posición que es independiente del ajuste de la fuerza (K) de regulación y porque el punto de conmutación del sensor (S) de vigilancia de presión está ajustado, al menos en lo básico, a esta posición del pistón (18) de control.

2. Módulo de sujeción electrohidráulico según la reivindicación 1, caracterizado porque el punto de conmutación del sensor (S) de vigilancia de presión está ajustado con una diferencia seleccionada por debajo del valor ajustado de la presión regulada.

3. Módulo de sujeción electrohidráulico según la reivindicación 1, caracterizado porque la válvula (14) de asiento está dispuesta en, al menos, un conducto (4, 5) de consumo corriente abajo respecto a la válvula (W) distribuidora.

4. Módulo de sujeción electrohidráulico según la reivindicación 1, caracterizado porque el sensor (S) de vigilancia de presión es un interruptor (E) eléctrico, preferentemente un microinterruptor, con un elemento (30) de accionamiento para el acoplamiento (C) mecánico.

5. Módulo de sujeción electrohidráulico según la reivindicación 1, caracterizado porque el acoplamiento (C) mecánico está dispuesto fuera de la vía del circuito de trabajo en la válvula (14) de asiento.

6. Módulo de sujeción electrohidráulico según la reivindicación 4, caracterizado porque el interruptor (E) eléctrico está dispuesto en un lado externo de la carcasa de la válvula (14) de asiento o en una parte (15') dispuesta sobre la carcasa y porque el acoplamiento (C) mecánico contiene una varilla (28, 18') desplazable paralelamente respecto al pistón (18) de control y orientada hacia el elemento (30) de accionamiento del interruptor (E) eléctrico.

7. Módulo de sujeción electrohidráulico según la reivindicación 6, caracterizado porque para el ajuste del punto de conmutación se puede regular el interruptor (E) eléctrico o su elemento (30) de accionamiento en la carcasa de la válvula (14) de asiento o la longitud activa de la varilla (18').