SE512859C2 - Dubblerat tvåkanaligt, pneumatiskt styrsystem - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 :Hi 512 859 2 Det finns dock vissa svagheter i den från EP-A1-0 780 743 kända styrninganordningen, vilka visar sig vid exotiska typer av fel- aktig hantering av och felfunktion i styranordningen. Icke des- to mindre kan dessa svagheter i värsta fall leda till en oav- siktlig aktivering av arbetscylindern eller motsvarande.

Dessa svagheter är förknippade med styranordningens grundläg- gande strukturella uppbyggnad. Europastandarden EN 954-1:l996 kategori 4 ställer upp krav som är önskvärda att uppfylla med styranordningar.

Uppfinningen har till ändamål att anvisa en styranordningen som genom sin uppbyggnad reducerar risken för felfunktioner hos styranordningen. Ett ytterligare ändamål är att anvisa en styr- anordning som uppfyller kraven enligt EN 954-1:l996 kategori 4. Ändamålet uppnås med en styranordning enligt det utförande som anges i bilagda kravet 1.

Utföringsformer av uppfinningen anges i de bilagda osjälvstän- diga patentkraven.

Uppfinningen innebär att styranordningen/styrsystemet innefat- tar två inbördes lika styrenheter, vilka var och en innefattar ett manöverorgan, en effektventil och en ackumulator. Arbets- cylindern matas med tryckluft från nätet via en ledning som i serie innehåller de båda effektventilerna. Effektventilerna är normalt fjäderförspända mot ett första läge vari de spärrar ledningen.

Då de båda manöverorganen påverkas väsentligen samtidigt, exem- pelvis inom en vald tidsperiod av exempelvis 0,5 sekunder, exem- pelvis genom påverkan från en respektive operatörshand, kan ef- fektventilerna i respektive styrenhet omställas till sitt andra läge vari arbetscylindern tryckluftmatas. Sà snart en av manö- verorganen frisläppes bryts luftmatningen till arbetscylindern, och bringas denna vanligen att återgå. 10 15 20 25 30 35 HI! 512 859 3 Vardera manöverorganet innefattar två drivna manöverventiler som parallellt förskjutes till sitt påverkade andra läge med hjälp av en brygga som påverkas av en styrsignal, exempelvis genom att en operatör nedtrycker bryggan med sin ena hand.

Tryckluft från nätet matas genom vardera effektventilen, då denna är i sitt första läge, till en ledning som har två gre- nar. Vardera grenen passerar de båda manöverventilerna i re- spektive manöverorgan, då de båda manöverventilerna är i sitt första opåverkade läge. Ackumulatorn är ansluten till änden av respektive gren.

Då de båda manöverorganen omställes till sitt andra läge, töms respektive ackumulator genom den närliggande första manöverven- tilen och vidare genom en matningsledning till den tillhörande effektventilen för omställning av denna till dess andra läge, varvid ackumulatortömningsledningen har en gren som leder till omgivningen via den andra manöverventilen i det andra manöver- organet, om dess andra manöverventil inte har ställts om till sitt andra läge, i vilket denna andra manöverventil spärrar grenutloppet.

Den nämnda grenens utlopp genom den andra styrenhetens andra manöverventil utgör en luftstrypning, som tillsammans med acku- mulatorvolymen och tryckluftkällans tryck definierar den valda tidsperioden (exempelvis 0,5 sekunder). Om inte den andra styr- enhetens andra manöverventil stänger inom 0,5 sekunder efter aktiveringen av den första styrenhetens manöverorgan, kommer .inte ackumulatorluftmängden att räcka till för att omställa den första styrenhetens effektventil till dess andra läge, (och se- dan hàlles kvar i detta andra läge). Genom att tillse att acku- mulatorluftmängden som omställer denna effektventil innestänges (genom den ovan nämnda spärrningen av grenutloppet) uppnås att den innestängda luftmängden förmår hålla kvar effektventilen i omställt läge under den aktuella arbetscykeln. Detta innebär att man inte behöver tillhandahålla andra separata medel för att kvarhàlla effektventilen i dess andra läge efter det att den intagit detta. 10 15 20 25 30 35 :Hi 512 859 i För att kontrollera effektventilernas funktion (exempelvis kon- trollera att effektventilerna helt àterföres till sitt första läge av sina àterföringsfjädrar, dvs att fjädern är hel och att ventilen inte kärvar fast), kan vardera effektventilen med för- del vara utformad så,att utloppet av effektventilens genomlopp frán tryckluftkällan till ackumulatormatningsledningen är an- ordnat att framkalla ett läckage av tryckluften till atmosfä- ren, exempelvis tillbaka frán denna ledning genom en närliggande port i effektventilen till atmosfären, redan vid en ringa för- skjutningsavvikelse för effektventilen från dess första läge.

Vid en 5/2-ventil av standardformat kan detta enkelt frambring- as genom att den nämnda utloppsporten är vidgat. I praktiska utföringsformer kan denna läckageströmning av tryckluft fràn nätet tillbaka genom effektventilen ut till omgivningen fram- bringas vid en förskjutning av effektventilen en sträcka av 1,5 mm, då ventilens totala slaglängd är 9 mm mellan dess båda änd- lägen.

Om manöverventilen, som i sitt andra läge tömmer ackumulatorn i riktning mot den tillhörande effektventilen, har ett läckage i sitt första läge, vilket tenderar att omställa denna effektven- til mot dess andra läge, finns risk för en sådan omställning av effektventilen, eftersom tryckluft från nätet hela tiden matas via det aktuella manöverorganets bàda manöverventiler till acku- mulatorn. Men genom att begränsa fyllningsflödet från tryck- luftkällan till ackumulatorn med lämpliga medel (exempelvis en eller flera strypningar) kan fyllningsflödet göras mindre än ett läckageflöde, som förmår omställa effektventilen. Detta flödesbegränsningsmedel kan såsmnett exempel bestå av en stryp- ning i respektive ackumulatorladdningsgrenledning. Om dessa flödesbegränsningsmedel finns i ackumulatorladdningsledningen eller i dess grenar till ackumulatorerna, kan de även hindra en "puff" av tryckluft att matas till ackumulatorerna i fallet att endast av effektventilerna har återgått till sitt första läge.

Arbetscylinderns minussida trycksättes från nätet genom var och en av effektventilerna, vilka då är parallellkopplade i sitt första läge. 10 15 20 25 30 35 HI! 512 859 s Arbetscylinderns plussida är anordnad att evakueras genom en av effektventilerna vare sig denna är i sitt första ändläge eller i sitt andra ändläge.

Arbetscylinderns minussida tryckluftsmatas från nätet antingen via den ena effektventilen (i dess andra läge) och en matnings- ledning, eller via den andra effektventilen (i dess andra läge) och ackumulatorladdningsledningen som är ansluten till den nyss nämnda matningsledningen.

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

Fig 1 visar ett ventilschema för en pneumatisk tváhands styrning enligt uppfinningen.

Fig 2 visar en första modifikation av arbetscylinderns àterföring till dess första ändläge.

Fig 3 visar en andra modifikation av arbetscylinderns áterföring till dess första ändläge.

En pneumatisk tvåhandsstyrning omfattar två väsentligen inbördes lika styrenheter 1,1'.Beskrivningen för de båda enheterna 1, 1' är identiskt lika,varför det räcker med att rakwisa en av dem.

Enheten 1 innefattar ett manöverorgan 20 omfattande tvà paral- lella manöverventiler 21,22. Dessa visas var och en försedd med en tillhörande pilotventil 11 respektive 12, vilka bildar ett pilotaggregat 10 och är kopplade med en manöverbrygga 13 för att bàda överföras till aktivt läge genom att exempelvis en opera- tör med sin ena hand trycker ned bryggan 13. Om kraftförstärk- ning inte är nödvändig kan aggregatet 1 undvaras och kan bryg- gan 13 placeras för att överbrygga manöverventilerna 21, 22.

En ackumulator 30 är anordnad sammanhörande med manöverorganet 20 för att tömmas via den ena manöverventilen 21 då denna om- 10 15 20 25 30 35 512 859 ställts, så att ackumulatorluften tömmes genom ledningen 81 och dess gren 82 för förskjutning av effektventilen 40 till dess andra läge. Effektventilen 40 är förspänd av en fjäder 41 till sitt första ändläge. En arbetscylinder 50 har sin plussida an- sluten till en tryckluftkälla 60 via en ledning 90 som innehål- ler de båda effektventilerna 40, 40', vilka framsläpper tryck- luft till cylinderns 50 plussida då de är i sitt andra läge. Då effektventilerna 40, 40' är i sitt första läge, är de var och en anordnade att överföra tryckluft från nätet till cylinderns 50 minussida, varvid cylindrarnas plussida evakueras till at- mosfären via en 40 av effektventilerna.

Då manöverorganet 20 är i sitt första läge, matas tryckluft ge- nom effektventilerna i deras första läge till en gemensam acku- mulatormatningsledning 72 som har en avgrening 73, 73' till re- spektive ackumulator 30, 30', varvid grenen 73, 73' då sträcker sig genom respektive manöverventil 22, 21. I styrningens visade läge, laddas sålunda ackumatorerna 30. Om manöverorganet 20 om- ställes till sitt andra läge, urladdas ackumulatorn 30 via led- ningen 81 och ledningen 82, så att effektiventilen 40 momentant omställes. Ledningsgrenen 83 sträcker sig genom den andra styr- enhetens 1' andra manöverventil 22' till omgivningen, men detta genomlopp genom ventilen 22' (i dess första läge) har relativt klena tvärsnittsdimensioner, och fungerar som en strypning, så att ackumulatorn 30 förmår hålla effektventilen 40 omställd i dess andra läge under åtminstone den valda tidsperioden. Så snart manöverorganet 20' omställes till sitt andra läge, stängs ledningen 83, varigenom ackumulatorluftmängden hàlles instängd och kan kvarhàlla effektventilen 40 i dess andra läge. Vid ma- növerorganets 20 omställning tömmes ackumulatorn 30' till ef- fektventilen 40' och omställer denna, varvid ledningsgrenens 83' ände redan är stängd, genom att ventilen 22 är överförd till sitt andra ändläge, vari dess utloppsport 3 är blockerad.

Det inses sålunda att om manöverorganet 20' omställes efter den valda tidsperioden, så har ackumulatorns 30 luftmängd redan hunnit läcka ut genom ledningsgrenen 83 via manöverventilen 22' 10 15 20 25 30 p||| 512 859 1 (i dess första läge) sà att fjädern 41 har àterfört effektven- tilen 40 till dess första läge, varigenom effektventilen 40 då förhindrar en trycksättning av arbetscylinderns 50 plussida via ledningen 90, 93 fràn nätet 60.

Enligt en särskilt föredragen utföringsform av uppfinningen är effektventilerna 40, 40' bildade av konventionella 5/2-ventiler som är modifierade med avseende pà porten 4, vilken har vidgats för att erbjuda en öwerläckning fràn porten 4 till porten 1 och sålunda till atmosfären redan då ventilen 40, 40' förskjutits en ringa sträcka från sitt första läge. Om exempelvis fjädern 41' havererat, eller om ventilens 40' ventilkropp pá något vis _har kärvat eller pà annat sätt hindrats från att gà till sitt första ändläge, uppnås sålunda en gynnsam effekt som innebär att ackumulatorerna 30, 30' töms via sitt respektive manöveror- gan 20, 20' i dess första läge genom ledningen 73, 72 och via den felfungerande/läckande effektventilen 40' och dess tillhö- rande ledningsgren 71'. Tryckluft fràn nätet 60 genom den andra effektventilen, som kan antas ha àterförts till sitt första ändläge, passerar genom den aktuella grenledningen 71, och kan sedan läcka ut genom grenledningen 71' och ventilen 40' via läckaget från porten 4 till porten 1 ut till omgivningen. En "puff" av tryckluftflödet genom grenledningen 71 skulle kunna flyta upp genom matningsledningen 72 mot ackumulatorerna, men ventilerna 75, 75' i ledningsdelarna 73 säkerställer att acku- mulatorerna 30, 30' då inte kan laddas. Ackumulatoren töms där- för ganska snabbt via ledningen 71'.

Av utföringsexemplet enligt fig 1 framgår att effektventilerna och manöverventilerna kan vara konventionella 5/2-vägventiler, vilket möjliggör uppbyggnad av tvàhandsstyrningen med standard- komponenter. Pilotstyranordningen 10 är av konventionellt utfö- rande och tillhandahálles för att göra det möjligt för en ope- ratör att med ringa kraftutövning mot bryggan 13 frambringa en omställning av de bàda manöverventilerna 21, 22, sàsom inses av fackmannen. 10 15 20 25 30 IH! i 512 859 8 Uppfinningen har redovisats som en tvàhandsstyrning där en ope- ratör skall med respektive hand fysiskt påverka bryggorna 13, l3', men det bör stå klart att styrsignalerna för frambringning av en omställning av manöverorganet 20, 20' kan ha andra ur- sprung. Vidare kan naturligtvis den visade arbetscylindern 50 ersättas med någon annan energiförbrukare.

I det visade styrsystemet förutsätts styranordningen och ar- betscylindern 50 vara tryckluftdrivna från ett gemensamt tryck- luftcystem, men det är uppenbart att effektventilerna mer indi- rekt kan reglera energimatningen till arbetscylindern 50 eller dess motsvarighet.

Vidare är det uppenbart att manöverventilerna 21, 22 kan vara fysiskt hopbyggda med pilotventilerna 11, 12, eller snarare de- lar av en större ventilenhet, om så önskas.

Arbetscylindern 50 kan ha konventionella flödesreglerventiler och säkerhetsventiler, såsom visas i ritningsfiguren.

I ritningsfiguren visas att den ena effektventilens 40' port 1 ansluter till en utloppsledning 94 som mynnar ut i atmosfären, och att ledningen 90 till arbetscylinderns 50 plussida passerar mellan effektventilens 40 portar 2 och 1 i effektventilens 40 första läge, varvid en ledning 92 ansluter från ventilens 40 port 1 till utloppsledningen 94 mellan ventilens 40' port 1 och ledningens 94 utlopp. Ledningen 90 till cylinderns 50 plussida evakueras genom ventilen 40 även i dess andra läge, och vidare genom en ledning 93 och till atsmosfären genom ventilen 40' i dess första läge, och ut via en ledning 94. Vidare kan man se att cylinderns 50 minussida, dvs ledningen 91, tryckluftmatas genom var och en av ventilerna 40, 40' i deras första läge. För att ackumulatorn 30, 30' skall kunna fyllas krävs alltså att cylindern 50 går eller har gått mot àterdraget läge.

Det uppfinningsenliga styrningssystemet kan sägas vara ett dubblerat tvåkanaligt manöversystem för styrning av ett tryck- 10 15 20 25 30 _35 pnl 512 859 fluidflöde från en fluidtryckkälla till en förbrukare såsom en arbetscylinder eller dylikt.

Om någon av ventilerna läcker mer än vad som kan passera genom strypningen 73, 73', minskas trycket i ackumulatorn så att ef- fektventilen ej kan ställas om vid en senare manöver. För att ackumulatorerna skall kunna fyllas med en tillräcklig energi- mängd för omställning av effektventilen, krävs sålunda att alla ventilerna befinner sig i sitt första läge och att inget vä- sentligt läckage uppträder.

För att arbetscylindern 50 skall kunna utföra ett arbetsslag, krävs att alla ventiler måste vara omställda och att ackumula- torerna innehåller en tillräcklig energimängd för omställningen av effektventilerna.

Av ritningsfigurerna framgår vidare att om ena manöverorganet 20 omställes kommer dess effektventil 40 att omställas åtmins- tone temporärt av luft från ackumulatorn 30. Därvid kommer det andra manöverorganets 20' ackumulator 30' att börja aktiveras via effektventilens 40 port 4 till port 1. Om manöverorganet 20' omställes inom en vald tidsperiod (0,5 sek) har båda acku- mulatorerna kvar en tillräcklig tryckluftmängd, som är inne- stängd i resp. krets och förmår hålla kvar resp. effektventil i omställt läge. Så fort den ena enhetens 1 manöverorgan 20 sedan frisläppes, evakueras den andra enhetens ackumulator 30' via ventilens 22 port 2 till port 1, så att ventilen 40' återgår och bryter luftintagen till cylindern 50. Vidare evakueras tryckluften som höll ventilen 40 omställd via ventilen 21 så att även ventilen 40 återgår till sitt första läge och bryter luftintag genom ledningen 93, 90.

Fig 2 och 3 illustrerar alternativa medel för att återföra ar- betscylindern 50 till dess första deaktiverade läge.

HI 10 15 20 |l|l 512 859 10 I fig l visas cylinderns 50 minuskammare kopplad med en ledning 51 till ledningen 71 för att evakueras genom ventilen 40 i dess andra läge.

I varianten enligt fig 2 är cylinderns 50 minuskammare inte längre kopplad till någon del av den pneumatiska tvàhandsstyr- ningen, utan står öppen mot omgivningen, varvid en mekanisk tryckfjäder är anordnad att förspänna cylinderns 50 kolv mot cylinderns deaktiverade ändläge.

Fig 3 visar en pneumatisk variant av àterföringsfjädern enligt fig 2; i fig 3 visas sålunda cylinderns 50 minuskammare kopplad till nätet 60 via en ledning 95 som innehåller en ventil 96, vilken stänger ledningen 95 då minuskammaren har intagit nät- trycket. En ackumulator V16 är kopplad till ledningen 95 för att genom urladdning medge snabb àterföring av arbetscylinderns 50 kolv. Ackumulatorn V16 har en övertrycksventil V17 som er- bjuder en tryckavlastning då arbetscylindern 50 drives till sitt aktiverade andra ändläge.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 fl4\ 512 859» V11 P a t e n t k r a v

1. l. Dubblerat tvàkanaligt, pneumatiskt styrsystem för ett tryckfluidflöde från en tryckfluidkälla (60) till en förbrukare (50), varvid systemet innefattar två styrenheter (1, l') vilka vardera har ett manöverorgan (10,l3, 20; lO', l3', 20'), varvid vardera manöverorganet innefattar två separata manöverventiler (21, 22; 2l', 22'), varvid vardera styrenheten (1, l') har en tillhörande ackumulator (30, 30'), varvid vardera ackumulatorn är anordnad att genom påverkan av det tillhörande manöverorga- net tömmas för förskjutning av respektive effektventil(40, 40') från dess första opåverkade läge mot vilket den är förspänd av ett fjäderorgan (4l; 4l') till ett andra aktiverat läge, varvid de båda effektventilerna (40, 40') är inkopplade i en ledning från en tryckluftkälla till förbrukaren för att kraftförsörja denna med tryckluft när båda effektventilerna är i sitt andra läge, och varvid systemet är anordnat att medge en kraftför- sörjning av förbrukaren enbart då båda manöverorganen (13, 20; 13', 20') påverkas till sitt andra läge inom en i förväg be- stämd tidsperiod, kännetecknad av att de båda effektventilerna är anordnade att i sitt första läge vardera leda tryckluft från tryckluftkällan (60) genom ett ledningssystem (71, 7l', 72, 73, 73'), som innefattar en gemensam ledning (72) och en från denna anordnad respektive första ledningsgren (73: 73') till respek- tive ackumulator (30, 30') via de båda manöverventilerna (22, 21; 22', 2l') i respektive manöverorgan (20, 20'), då dessa ma- növerventiler är i sitt första opåverkade läge, att i respekti- ve styrenhet (1, l') är ackumulatorn (30, 30') anordnad att tömmas via en ledningsbana (8l,82; 81',82') till effektventi- len för omställning av denna (40, 40') till dess andra läge, då manöverorganet påverkas till sitt andra läge, varvid lednings- banan har en gren (83, 83') vilken innehåller en (22') av manö- verventilerna i den andra styrenhetens (l') manöverorgan (20'), varvid manöverventilen (22') i den sistnämnda ledningsgrenen (83) är anordnad att i sitt andra påverkade läge blockera led- ningsgrenen för att medge ackumulatorns (30) luftmängd att om- 10 15 20 25 30 35 |l|1 512 859 12 ställa den tillhörande effektventilen (40) och hålla denna om- ställd, och att ledningsbanan (81, 82; 8l',82') är anordnad att evakueras via den sistnämnda ledningsgrenen (83) och den däri anordnade manöverventilen (22') då denna är i sitt första, opåverkade läge.

2. Styrsystem enligt krav 1, kännetecknat av medel (75, 75') för att begränsa luftfyllningsflödet till resp. ackumula- torn till en storlek som är lägre än ett farligt ventilläckage.

3. Styrsystem enligt krav l eller 2, kännetecknat av att vardera ledningsbanans (8l,82; 8l',82') ledningsgren (83, 83') innehåller en strypning, vilken definierar en i förväg bestämd tömningstid för den tillhörande ackumulatorn (30, 30') då den i avgreningen anordnade manöverventilen(22',22) är i sitt första läge.

4. Styrsystem enligt krav 3, kännetecknat av att stryp- ningen är bildad av genomloppet genom manöverventilen (22', 22) i ledningsgrenen (83, 83').

5. Styrsystem enligt något av kraven 1-4, kännetecknat av att vardera manöverorganets (20, 20') manöverventiler är an- ordnade att samtidigt förskjutningspàverkas mot sitt andra änd- läge genom att vara mekaniskt förskjutningskopplade med en på- verkningsbrygga (13, l3').

6. Styrsystem enligt krav 5, kännetecknat av att varje manöverorgan (20, 20') innehåller en pilotventil (11, 12; ll', l2') för förskjutning av respektive manöverventil, och att pi- lotventilerna i respektive manöverorgan är inbördes kopplade med en páverkningsbrygga (13, l3').

7. Styrsystem enligt något av kraven 1-6, kännetecknat av att vardera effektventilen (40, 40') är anordnad att enbart i omedelbar närhet till sitt första ändläge erbjuda en tryck- luftmatning av ackumulatorfyllningsledningen (71, 71', 72) och 10 15 20 25 ;||| 512 859 13 att effektventilen (40, 40') är anordnad att från och med ett läge på ringa avstånd från det första läget evakuera fyllnings- ledningen (7l', 71, 72) och därmed ackumulatorerna (30, 30') till atmosfären, då manöverventilerna är i sitt första läge.

8. Styrsystem enligt något av kraven 1-7, kännetecknat av att förbrukaren (50) är en arbetscylinder, att cylinderns (50) plussida är anordnad att evakueras genom antingen den ena effektventilen (40) i dess första läge och via en ledning (93) seriellt genom den andra effektventilen (40') i dess första lä- ge, och att den nämnda ena effektventilen (40) även är anordnad att evakuera cylinderns (50) plussida i sitt andra läge.

9. Styrsystem enligt något av kraven 1-8, kännetecknat av att förbrukaren (50) är en arbetscylinder (50) och att cy- linderns minussida är anordnad att tryckluftmatas från ett dels via den ena effektventilen (40) i dess första läge och en mat- ningsledning (91), dels via den andra effektventilen (40') i dess första läge och via ackumulatorladdningsledningarna (7l', 71) som står i kommunikation med matningsledningen (91).

10. Styrsystem enligt något av kraven 1-9, kännetecknat av att förbrukaren (50) är en arbetscylinder (50) och att ar- betscylinderns plussida är anordnad att tryckluftförsörjas från nätet via de båda effektventilerna i deras andra läge.