Die
Erfindung betrifft einen hydraulisch proportional ansteuerbaren
Linearmotor gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.The
The invention relates to a hydraulically proportional controllable
Linear motor according to the preamble
of claim 1
Um
Maschinenfunktionen mit hydraulischen Stellantrieben gezielt über eine
Fernbetätigung
auf unterschiedliche Positionen einzustellen, wurden in den letzten
Jahren elektrohydraulische Lösungen vorgeschlagen.
Um eine angewählte
Position rückwirkungsfrei
zu halten, müssen
diese Art von hydraulischen Linearmotoren in ihrer gewählten Position durch
eine Regeleinrichtung automatisch gehalten werden, so dass auftretende
Störkräfte aus
den zu verstellenden Maschinenfunktionen, ohne Korrektur-Eingriff
der Bedienungsperson, sofort selbsttätig ausgeregelt werden und
keine ungewollte Verlagerung der gewählten Position eintritt. Die
Kombination aus einem Hydraulikzylinder der mit einer Drucksteuerung
angesteuert wird ist also nicht ausreichend. Nach dem heutigen Stand
der Technik wird der Hydraulikzylinder mit einem elektrischen Wegmesssystem
ausgerüstet,
um die IST-Position zu erfassen und über eine Regelelektronik mit
dem z.B. vom Bediener gewählten
SOLL-Wert verglichen und eventuelle Abweichungen über ein
elektroproportionales Regelventil solange ausgeregelt bis die IST-Position der
SOLL-Position entspricht. Aus regelungstechnischen Gründen ist
das Regelventil vorzugsweise direkt am Zylinder angebaut mit entsprechender
Verrohrung. Ebenso ist es zumeist üblich, dass die Regelektronik
sich auch direkt am Hydraulikzylinder befindet.Around
Machine functions with hydraulic actuators specifically via a
remote operation
to adjust to different positions, have been in the last
Years ago proposed electro-hydraulic solutions.
To a selected one
Position without reaction
to hold
this type of hydraulic linear motors in their chosen position
a control device are kept automatically, so that occurring
Disruptive forces
the machine functions to be adjusted, without correction intervention
the operator, are immediately self-adjusting and
no unwanted relocation of the selected position occurs. The
Combination of a hydraulic cylinder with a pressure control
is driven so is not enough. As of today
The technology becomes the hydraulic cylinder with an electrical position measuring system
equipped,
to detect the actual position and via a control electronics with
the e.g. chosen by the operator
Target value and possible deviations over a
elektroproportionales control valve as long as the actual position of the
Target position corresponds. For technical reasons
the control valve preferably mounted directly on the cylinder with appropriate
Piping. Likewise, it is usually the case that the control electronics
also located directly on the hydraulic cylinder.
Betrachtet
man den Einbauort solcher Stellantriebe in Baumaschinen, Transportfahrzeugen oder
auch Fertigungseinrichtungen so ist leicht erkennbar, dass sie ungünstigen
Umwelteinflüssen ausgesetzt
sind und besonders die Elektronik für Wegmessung und Regelung sowie
das extern angebaute, empfindliche Regelventil mit Proportionalmagnet
im rauen Alltagsbetrieb vor Störeinflüssen und Verschmutzung
wenig geschützt
sind, sowie durch die an solchen Maschinen auftretenden Beschleunigungsschlägen und
Vibrationen zerstört
werden können,
bzw. die Lebenszeit keine ausreichende Dauer erreicht. Ebenso nachteilig
ist der verhältnismäßig große Einbauraum
und die hohen Gestehungs- und Montagekosten solcher Lösungen.considered
the location of such actuators in construction machinery, transport vehicles or
Even manufacturing equipment so it is easy to see that they are unfavorable
Exposed to environmental influences
are and especially the electronics for position measurement and regulation as well
The externally mounted, sensitive control valve with proportional solenoid
in harsh everyday operation from disturbing influences and pollution
little protected
are, as well as by the occurring on such machines acceleration strokes and
Vibrations destroyed
can be
or the lifetime does not reach a sufficient duration. Likewise disadvantageous
is the relatively large installation space
and the high cost of assembly and assembly of such solutions.
Aufgabe
der Erfindung ist, unter Vermeidung der genannten Nachteile, einen
sehr kompakten und kostengünstigen,
hydraulisch proportional ansteuerbaren Linearmotor mit internem,
nichtelektrischem, geregeltem Wegabgleich, in geschlossener Bauform, für einfache
Inbetriebnahme und sichere Funktion in jedem Betriebszustand zu
schaffen.task
The invention is, while avoiding the disadvantages mentioned, a
very compact and inexpensive,
Hydraulically proportional controllable linear motor with internal,
Non-electrical, controlled path adjustment, in closed design, for simple
Commissioning and safe operation in every operating condition too
create.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass eine Zylinderbaugruppe aus einer ortsfesten Kolbenstangen-Kolben-Einheit
mit Bohrungen für
die Druckmittelzu- und -abfuhr, sowie einem beweglichen Zylindermantel
besteht.These
Task is inventively characterized
solved,
that a cylinder assembly of a stationary piston rod-piston unit
with holes for
the pressure medium supply and removal, as well as a movable cylinder jacket
consists.
Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
dass eine die Kolbenstange umfassende Messfeder sich einerseits
auf dem stirnseitigen Zylindermantelende und andererseits sich auf
der zugewandten Stirnseite eines gegenüberliegenden, auf der Kolbenstange
axial verschieblich gelagertem, rohrförmigen Regelschiebers kraftschlüssig abstützt.A
further advantageous embodiment of the invention is
that a measuring rod comprising the piston rod on the one hand
on the front-side cylinder jacket end and on the other hand up
the facing end face of an opposite, on the piston rod
axially displaceably mounted, tubular control slide frictionally supported.
In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung korrespondieren
als innere Ringnuten gestaltete Steuerkanten im rohrförmigen Regelschieber mit
am Außendurchmesser
der Kolbenstange sich befindende Ringnuten bzw. Bohrungen als gegenüberliegende
Steuerkanten.In
further advantageous embodiment of the invention correspond
designed as inner annular grooves control edges in the tubular control slide with
on the outside diameter
the piston rod located annular grooves or holes as opposed
Control edges.
Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der rohrförmige Regelschieber
einerseits stirnseitig mit der Kraft der Messfeder und auf der gegenüberliegenden
Stirnseite mit hydraulischem Steuerdruck beaufschlagt wird.A
Another advantageous embodiment provides that the tubular control slide
on the one side with the force of the measuring spring and on the opposite side
Front side is acted upon by hydraulic control pressure.
Eine
bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass der rohrförmige Regelschieber
mit einer Stufenbohrung ausgeführt
ist und die dadurch gebildete, der Feder gegenüberliegende, Differenzfläche mit
Steuerdruck beaufschlagt wird.A
preferred development provides that the tubular control slide
executed with a stepped bore
is and thus formed, the spring opposite, differential area with
Control pressure is applied.
Weiterhin
vorteilhaft ist, dass durch einen äußeren, zum Außendurchmesser
des beweglichen Zylindermantels hin abgedichteten, ortsfesten rohrförmigen Mantel
für die
Messfeder und die Regelventilanordnung ein geschlossener Raum gebildet
wird.Farther
advantageous is that by an outer, to the outer diameter
the movable cylinder jacket sealed out, stationary tubular jacket
for the
Measuring spring and the control valve assembly formed a closed space
becomes.
In
weiteren Unteransprüchen
sind weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung aufgeführt.In
further subclaims
are further advantageous developments of the invention listed.
Mit
dieser Erfindung wird ein hydraulischer, proportional ansteuerbarer
Linearmotor nach dem Kraftvergleichsprinzip geschaffen, ohne elektrische Wegmessung
und ohne Regelelektronik in robuster und gegen Umwelteinflüsse unempfindlicher,
geschlossener Ausführung.
Ohne äußere Verbindungsrohre
und ohne elektrische Verdrahtung mit geringsten Einbaumaßen und
geringstem Aufwand.With
This invention is a hydraulic, proportional controllable
Linear motor created according to the force comparison principle, without electrical displacement measurement
and without control electronics in robust and less sensitive to environmental influences,
closed version.
Without outer connecting pipes
and without electrical wiring with minimal installation dimensions and
least effort.
Eine
zusätzliche
Rückstellfeder
ist nicht erforderlich da der Zylinderringraum immer mit dem Arbeitsdruck
beaufschlagt ist und Verstellkräfte
von dem Zylindermantel in Ein- wie Ausfahrrichtung übertragen
werden können.A
additional
Return spring
is not necessary because the cylinder annulus always with the working pressure
is applied and adjusting forces
transferred from the cylinder jacket in the in- and outward direction
can be.
Durch
den geschützten
Einbau und der kompakten und geschlossenen Anordnung der übrigen Bauteile
sowie der vergleichsweise geringen Anzahl von Teilen wird eine hohe
Betriebssicherheit erreicht und Korrosion sowie Verschmutzung der
Funktionsteile, auch beim Einbau in bzw. an mobile Arbeitsmaschinen,
ist ausgeschlossen und stellt damit auch eine äußerst kostengünstige Lösung dar.Due to the protected installation and the compact and closed arrangement of the rest Components and the comparatively small number of parts is achieved high reliability and corrosion and contamination of the functional parts, even when installed in or on mobile machines, is excluded and thus represents an extremely cost-effective solution.
Weitere
Vorteile und Ausführungen
der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen.
Ebenso können
die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils
einzeln für
sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden.
Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als
abschließende
Aufzählung
zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung
der Erfindung.Further
Advantages and designs
The invention will become apparent from the description and the drawings.
Likewise
the above-mentioned and the features further listed according to the invention in each case
individually for
to use one or more in any combination.
The embodiments shown and described are not as
final
enumeration
but rather have exemplary character for the description
the invention.
Es
zeigen:It
demonstrate:
1 Elektro-hydraulischer
Linearmotor nach dem Stand der Technik. 1 Electro-hydraulic linear motor according to the prior art.
2 Außenansicht
eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung. 2 Exterior view of an embodiment of the invention.
3 Längsschnitt
durch ein erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung 3 Longitudinal section through a first embodiment of the invention
4 Längsschnitt
durch ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung. 4 Longitudinal section through a second embodiment of the invention.
5 Das
zweite Ausführungsbeispiel
der Erfindung in Regelposition. 5 The second embodiment of the invention in control position.
6 Längsschnitt
durch ein drittes Ausführungsbeispiel
der Erfindung. 6 Longitudinal section through a third embodiment of the invention.
1 zeigt
die Außenansicht
eines Ausführungsbeispiels
eines elektrohydraulischen Linearmotors entsprechend dem Stand der
Technik. Dabei besteht die eigentliche Zylinderbaugruppe 1 aus
der beweglichen Kolbenstange 2 mit dem nicht sichtbaren, mit
der Kolbenstange fest verbundenen Kolben und dem ortsfesten Zylinderrohr 3.
Ein äußeres Druckrohr 4 verbindet
den vorderen Zylinderanschluss 5 mit dem Anschlussblock 6,
der wiederum die hydraulischen Anschlüsse für Versorgungsdruck 7 und Tankanschluss 8 beinhaltet.
Auf dem Anschlussblock 6 ist das Regelventil 9 befestigt
mit dem Proportional-Doppelhubmagnet 10. Die elektrischen
Leitungen zur Stromversorgung des Proportionalmagneten sind nicht
sichtbar und führen
zur Regelelektronik 11. In den Zylinder ist eine elektrische
Wegmessung integriert, davon sichtbar ist das Endgehäuse 12 das die
Elektronik für
den Wegaufnehmer enthält
und über
die elektrische Leitung 13 mit der Regelelektronik 11 verbunden
ist, über
diese Leitung 13 erhält
die Regelelektronik 11 die Istwertposition der Kolbenstange 2 gemeldet.
Die Versorgung der elektrischen Baugruppen mit Strom erfolgt über die
elektrische Leitung 14 in die Regelelektronik 11,
hierüber
wird auch das Sollwertsignal für
die gewünschte
Kolbenposition eingegeben. 1 shows the external view of an embodiment of an electro-hydraulic linear motor according to the prior art. In this case, there is the actual cylinder assembly 1 from the movable piston rod 2 with the invisible, with the piston rod firmly connected pistons and the stationary cylinder tube 3 , An outer pressure tube 4 connects the front cylinder port 5 with the connection block 6 which in turn provides the hydraulic connections for supply pressure 7 and tank connection 8th includes. On the connection block 6 is the control valve 9 attached with the proportional double-stroke magnet 10 , The electrical cables for power supply of the proportional solenoid are not visible and lead to the control electronics 11 , In the cylinder an electrical distance measurement is integrated, of which the end housing is visible 12 which contains the electronics for the transducer and the electrical line 13 with the control electronics 11 connected via this line 13 receives the control electronics 11 the actual value position of the piston rod 2 reported. The supply of electrical components with power via the electrical line 14 in the control electronics 11 , This also the setpoint signal for the desired piston position is entered.
2 zeigt
ebenfalls die Außenansicht
eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung eines hydraulisch ansteuerbaren Linearmotors mit proportionaler Funktion. 2 also shows the external view of an embodiment of the invention of a hydraulically controllable linear motor with proportional function.
In
dieser Darstellung sind nur noch wenige Teile sichtbar. Das sind
das bewegliche Zylinderrohr 32, der rohrförmige Mantel 63 als äußeres Schutzgehäuse und
die hydraulischen Anschlüsse 56, 57 und 58,
deren Funktion in den nachfolgenden Schnittdarstellungen näher erläutert werden.In this representation, only a few parts are visible. These are the movable cylinder tube 32 , the tubular coat 63 as outer protective housing and the hydraulic connections 56 . 57 and 58 whose function will be explained in more detail in the following sectional views.
Das
erste Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in 3 in der Einbaugrundstellung,
noch ohne Fluiddruck und ohne äußere Kräfte dargestellt.The first embodiment of the invention is in 3 in the installation position, still shown without fluid pressure and without external forces.
Aus
der Schnittdarstellung ist die eigentliche Zylinderbaugruppe 30,
bestehend aus der ortsfesten Kolbenstange 31 und dem beweglichen
Zylinderrohr 32 erkennbar. Am linken Ende der Kolbenstange 31 ist
ein Kolben 33 mit der Kolbenstange 31 axial fest verbunden.
Der Kolben 33 hat eine innere, statische Dichtung 34 und
eine äußere, dynamische
Dichtung 35. Innerhalb der Kolbenstange 31 befindet
sich ein erster, axial verlaufender, Fluidkanal 36 der
einerseits in den Zylinderraum 37 mündet und andererseits mit einer
radial zum Außendurchmesser
verlaufenden Fortsetzung 38 am Außendurchmesser am anderen Ende
der Kolbenstange 31 austritt. Weiterhin befindet sich innerhalb
der Kolbenstange 31 ein zweiter, axial verlaufender, Fluidkanal 39 der
einerseits am Kolben 33 mit der radial verlaufenden Fortsetzung 40 in
den Kolbenringraum 41 der Zylinderbaugruppe 30 mündet und
andererseits, am anderen Ende der Kolbenstange 31, mit
der radial verlaufenden Fortsetzung 42 bis zum Außendurchmesser
der Kolbenstange 31, axial versetzt zur Öffnung 38,
austritt. Die radialen Öffnungen 38 bzw. 42 korrespondieren
mit Ringnuten 43 und 44 in dem rohrförmigen Regelschieber 45,
der mit seiner Bohrung 46 auf dem Steuer- bzw. Regelabschnitt 47 der
Kolbenstange 31 gleitet. Die Kanten 48 und 49 der
Ringnuten 43 und 44 bilden Steuerkanten für den später zu beschreibenden
Regelvorgang. Die eine Stirnseite 50 des Regelschiebers 45 wird
mit der Kraft der Messfeder 51 beaufschlagt, die gegenüberliegende
Stirnseite 52 des Regelschiebers 45 bildet eine
Ringfläche 53 zwischen
dem Außendurchmesser
der Kolbenstange 31 und dem Innendurchmesser 54 der
Kolbenstangenlagerung 55. Der Regelhub des Regelschiebers 45 ist durch
den Anschlag 64 begrenzt.From the sectional view is the actual cylinder assembly 30 , consisting of the stationary piston rod 31 and the movable cylinder tube 32 recognizable. At the left end of the piston rod 31 is a piston 33 with the piston rod 31 axially firmly connected. The piston 33 has an internal, static seal 34 and an outer, dynamic seal 35 , Inside the piston rod 31 there is a first, axially extending, fluid channel 36 the one hand in the cylinder chamber 37 opens and on the other hand with a radially extending to the outer diameter continuation 38 on the outer diameter at the other end of the piston rod 31 exit. Furthermore, it is located inside the piston rod 31 a second, axially extending, fluid channel 39 the one hand on the piston 33 with the radial continuation 40 into the piston annulus 41 the cylinder assembly 30 and on the other hand, at the other end of the piston rod 31 , with the radial continuation 42 to the outside diameter of the piston rod 31 axially offset from the opening 38 , exit. The radial openings 38 respectively. 42 correspond with annular grooves 43 and 44 in the tubular control slide 45 that with his hole 46 on the control section 47 the piston rod 31 slides. The edges 48 and 49 the ring grooves 43 and 44 form control edges for the control process to be described later. The one front side 50 of the control slide 45 becomes with the force of the measuring spring 51 acted upon, the opposite end face 52 of the control slide 45 forms an annular surface 53 between the outer diameter of the piston rod 31 and the inside diameter 54 the piston rod storage 55 , The control stroke of the control slide 45 is through the stop 64 limited.
In
der Kolbenstangenlagerung 55 befinden sich außerdem die
hydraulischen Anschlüsse 56 für den Maximaldruck, 57 für den Sollwertdruck
und 58 für
den Tankanschluss. Durch den Verbindungskanal 59 in der
Kolbenlagerung 55 hat der Maximaldruckanschluss 56 Verbindung
mit dem Fluidkanal 39 und der Tankanschluss 58 hat über die
Kanäle 60 und 61 Verbindung
zum Ringkanal 44. Durch die äußere Ringnut 62 im
Regelschieber 45 haben die Kanäle 60 und 61 in
jedem Betriebszustand immer Verbindung zu dem Anschluss 58.In the piston rod storage 55 There are also the hydraulic connections 56 for the maximum pressure, 57 for the setpoint pressure and 58 for the tank connection. Through the connection channel 59 in the piston bearing 55 has the maximum pressure connection 56 Connection with the fluid channel 39 and the tank connection 58 has over the channels 60 and 61 Connection to the ring channel 44 , Through the outer ring groove 62 in the control slide 45 have the channels 60 and 61 always connected to the connection in every operating state 58 ,
Ebenso
mündet
die Öffnung 42 in
jedem Betriebszustand in den Ringkanal 43. Als Teil der
Zylinderlagerung 55 erstreckt sich der rohrförmige Mantel 63 bis
zum unteren Ende des beweglichen Zylinderrohres 32 in seiner
ausgefahrenen Stellung und ist mit der Dichtung 65 nach
außen
hin abgedichtet. Der dadurch gebildete Schutzraum 71 für die Messfeder 51 und
die Regelventilanordnung 45, 45.1 ist gleichzeitig Ölsammelraum
für das
Rücklauföl und ist über den
Fluidkanal 72 mit dem Tankanschluss 58 verbunden.
Das bewegliche Zylinderrohr 32 selbst ist auf seiner Ausfahrseite
mit dem Deckel 66 verschlossen der gleich- zeitig ein Kupplungsstück 67 zur
Lastaufnahme beinhaltet. Der Zylinderboden 68 auf der Einfahrseite
ist mit einer dynamischen Dichtung 69 zur ortsfesten Kolbenstange 31 hin
abgedichtet. Die äußere Bodenfläche 70 des
beweglichen Zylinderrohres 32 bildet das Gegenlager für die Messfeder 51.Likewise, the mouth opens 42 in each operating condition in the ring channel 43 , As part of the cylinder bearing 55 extends the tubular shell 63 to the lower end of the movable cylinder tube 32 in its extended position and is with the seal 65 sealed to the outside. The shelter thus formed 71 for the measuring spring 51 and the control valve assembly 45 . 45.1 is at the same time oil collecting space for the return oil and is via the fluid channel 72 with the tank connection 58 connected. The movable cylinder tube 32 itself is on its extension side with the lid 66 at the same time a coupling piece is closed 67 includes for lifting. The cylinder bottom 68 on the entry side is with a dynamic seal 69 to the stationary piston rod 31 sealed off. The outer floor surface 70 of the movable cylinder tube 32 forms the counter bearing for the measuring spring 51 ,
Aus
Vereinfachungsgründen
ist die ortsfeste Kolbenstange 31 mit der Kolbenstangenlagerung 55 und
dem rohrförmigen
Mantel 63 einstückig
dargestellt, das Grundprinzip der Erfindung wird dadurch nicht berührt, jedoch
einfacher erkennbar. Es ist naheliegend, dass es verschiedene konstruktive
Möglichkeiten
der form- oder kraftschlüssigen
Verbindung dieser genannten Bauteile gibt.For reasons of simplification, the stationary piston rod 31 with the piston rod bearing 55 and the tubular jacket 63 shown in one piece, the basic principle of the invention is not affected thereby, but easier to see. It is obvious that there are various constructive possibilities of the positive or non-positive connection of these components mentioned.
In
den nachfolgenden Abbildungen 4 bis 6 sind
gleiche Teile weitestgehend ohne Bezugszeichen und brauchen, bei
gleicher Funktion, nicht nochmals erklärt werden. Neue oder abgewandelte
Teile erhalten neue Bezugszeichen.In the following pictures 4 to 6 are the same parts largely without reference numerals and need, for the same function, not be explained again. New or modified parts receive new reference numerals.
Der
Grundaufbau des zweiten Ausführungsbeispiels
in 4 der Erfindung ist gleich dem ersten Beispiel,
jedoch im Bereich des rohrförmigen
Regelschiebers 45.1 und der ortsfesten Kolbenstangenlagerung 55.1 variiert.
Entgegen der Ausführung
nach 3 sind die hydraulischen Anschlüsse 56, 57 und 58 nicht
radial sondern axial am Boden der Kolbenstangenlagerung 55.1 angeordnet.
Der Maximaldruckanschluss 56 hat über den Schrägkanal 59.1 ebenfalls
Verbindung zum axial verlaufenden Fluidkanal 39.The basic structure of the second embodiment in 4 The invention is similar to the first example, but in the area of the tubular control slide 45.1 and the stationary piston rod bearing 55.1 varied. Contrary to the execution after 3 are the hydraulic connections 56 . 57 and 58 not radially but axially at the bottom of the piston rod bearing 55.1 arranged. The maximum pressure connection 56 has over the inclined channel 59.1 also connection to the axially extending fluid channel 39 ,
Der
rohrförmige
Regelschieber 45.1 hat einen kleineren Innendurchmesser 75 der
gleich dem eigentlichen Außendurchmesser
der Kolbenstange 31 ist und einen kurzen Abschnitt mit
einem größeren Innendurchmesser 76 um
den auch die Kolbenstange 31 in diesem Bereich erweitert
ist. Die Durchmesser 75 und 76 sind auf der Kolbenstange 31 mit
engem Spiel eingepasst. Im Bereich des Innendurchmessers 75 befindet
sich eine Ringnut 77 mit den Steuerkanten 78 und 79.
Diese Steuerkanten korrespondieren mit den in der Kolbenstange 31 befindlichen,
gegenüberliegenden
Steuerkanten 80 und 81. Aus der in der Kolbenstange 31 befindlichen
Ringnut 82 kann das Drucköl beim Regelvorgang in die
Ringnut 77 einströmem. Über die
Kolbenstangenringnut 83 kann das Rücköl aus dem Zylinderraum 37 über 36, 38 und 77 wieder
ausströmen.
Die durch die Durchmesser 75 und 76 gebildete
axiale Differenzfläche 86 wird über den
Fluidkanal 84 mit dem Steuerdruckanschluss 57 verbunden.The tubular control slide 45.1 has a smaller inner diameter 75 the same as the actual outer diameter of the piston rod 31 is and a short section with a larger inside diameter 76 around the piston rod 31 in this area is extended. The diameters 75 and 76 are on the piston rod 31 with a tight fit. In the area of the inner diameter 75 there is an annular groove 77 with the control edges 78 and 79 , These control edges correspond to those in the piston rod 31 located, opposite control edges 80 and 81 , From the in the piston rod 31 located annular groove 82 can the pressure oil during the control process in the annular groove 77 einströmem. About the piston rod ring groove 83 Can the return oil from the cylinder room 37 above 36 . 38 and 77 emanate again. The through the diameter 75 and 76 formed axial differential area 86 is via the fluid channel 84 with the control pressure connection 57 connected.
Der
Ringbund 85 am Regelschieber 45.1 dient der Kraftaufnahme
der Messfeder 51. Der Hub des Regelschiebers 45.1 nach
links ist dadurch begrenzt, dass sich die durch die Differenzfläche 86 gebildete
Steuerdruckkammer, wie aus der Abbildung erkennbar, bei größerem Regelhub öffnet und
dadurch eine Weiterbewegung nach links verhindert ist.The ring collar 85 on the control slide 45.1 serves to absorb the force of the measuring spring 51 , The stroke of the control slide 45.1 to the left is limited by the fact that through the difference surface 86 formed control pressure chamber, as can be seen from the figure, opens at a larger control stroke and thus further movement is prevented to the left.
In
der 5 ist das Ausführungsbeispiel nach 4 in
Regelposition dargestellt und um die dafür notwendige hydraulische Schaltung
ergänzt.In the 5 is the embodiment after 4 shown in control position and supplemented by the necessary hydraulic circuit.
Die
Konstantdruckquelle 90 ist einerseits über die Hydraulikleitung 91 mit
dem Maximaldruckanschluss 56 und andererseits über die
Hydraulikleitung 92 mit dem Druckeingang des mechanisch-hydraulischen
Steuerdruckgebers 93 verbunden. Die Wirkungsweise und der
Aufbau des Steuerdruckgebers 93 wird als dem Fachmann bekannt
vorausgesetzt und muss deshalb nicht näher beschrieben werden. Der
Steuerdruckausgang des Steuerdruckgebers 93 ist über die
hydraulische Steuerdruckleitung 94 mit dem Steuerdruckanschluss 57 verbunden.
Der Tankanschluss 58 ist über die Rücklaufleitung 95 mit dem
Tank verbunden, ebenso der Rücklauf
des Steuerdruckgebers 93.The constant pressure source 90 is on the one hand via the hydraulic line 91 with the maximum pressure connection 56 and on the other hand via the hydraulic line 92 with the pressure input of the mechanical-hydraulic control pressure transmitter 93 connected. The mode of action and the structure of the control pressure transducer 93 is assumed to be known to those skilled in the art and therefore need not be described in detail. The control pressure output of the control pressure transducer 93 is via the hydraulic control pressure line 94 with the control pressure connection 57 connected. The tank connection 58 is via the return line 95 connected to the tank, as well as the return of the control pressure transducer 93 ,
Die 6 stellt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung dar mit gleicher Grundfunktion wie das Beispiel in 4 aber
geänderter
Steuerdruckansteuerung über
ein in die Kobenstangenlagerung 55.2 integriertes elektro-hydraulisches
Proportionalregelventil 100. Die Funktion des elektrisch
ansteuerbaren Proportionalregelventiles 100 kann ebenfalls
als bekannt vorausgesetzt werden. Als hydraulische Anschlüsse bleiben
Maximaldruckanschluss 56 und Tankanschluss 58.
Die Sollwerteingabe erfolgt über
den Proportionalmagneten 101, der daraus gebildete Steuerdruck
wirkt über
die in die Kolbenstangenlagerung 55.2 integrierte Steuerleitung 104 auf
die Steuerfläche 86.
Die Druckversorgung des Proportionalregelventiles 100 erfolgt über die
in der Kolbenstangenlagerung 55 integrierte Verbindungsleitung 102 und
ist damit mit dem Maximaldruckanschluss 56 verbunden. Die
Rücklaufleitung 103 des
Proportionalregelventiles 100 ist ebenfalls in die Kolbenstangenlagerung 55.2 integriert
und ist dadurch mit dem Tankanschluss 58 verbunden.The 6 represents a further embodiment of the invention with the same basic function as the example in 4 but changed control pressure control via a in the Kobenstangenlagerung 55.2 integrated electro-hydraulic proportional control valve 100 , The function of the electrically controllable proportional control valve 100 can also be assumed to be known. As hydraulic connections remain maximum pressure connection 56 and tank connection 58 , The setpoint input is made via the proportional solenoid 101 , the control pressure formed therefrom acts via the in the piston rod storage 55.2 integrated control line 104 on the control surface 86 , The pressure supply of the proportional control valve 100 via the in the piston rod storage 55 integrated connection line 102 and is thus with the maximum pressure connection 56 connected. The return line 103 of the proportional control valve 100 is also in the piston rod storage 55.2 integrated and is thus with the tank connection 58 connected.
Anhand
der 4 und 5 ergibt sich folgende Wirkungsweise
des neuen, proportional ansteuerbaren, hydraulischen Linearmotors.Based on 4 and 5 results in the following mode of action of the new, proportionally controllable, hydraulic linear motor.
Bei
nicht betätigtem
Steuerdruckgeber 93 ist die Steuerdruckleitung ohne Steuerdruck,
so dass auch auf die Differenzfläche 86 kein
Steuerdruck wirkt.When the control pressure transmitter is not actuated 93 is the control pressure line without control pressure, so that too on the differential area 86 no control pressure works.
Durch
die Kraft der Messfeder 51 wird der Regelschieber 45.1 nach
rechts bis zum Anschlagen an die Kolbenstangenlagerung 55.1 verschoben.
Der am Anschluss 56 ständig
anstehende Maximaldruck gelangt einerseits über die Fluidkanäle 59.1, 39 und 40 in
den Kolbenringraum 41 und andererseits über den Fluidkanal 42 und
die Ringnut 82 in der Kolbenstange, über die Ringnut 77 im
Regelschieber 45.1 in den Fluidkanal 38 und über den
anschließenden
Fluidkanal 36 in den Zylinderraum 37. Der Maximaldruck wirkt
einerseits auf die Bodenfläche
des Deckels 66 und andererseits auf die Bodenseite des
beweglichen Zylinderrohrs 32 im Kolbenringraum 41.
Aufgrund der größeren wirksamen
Fläche
des Deckels 66 wird das bewegliche Zylinderrohr 32 der
Zylinderbaugruppe 30 in die gezeichnete Ausfahrstellung verschoben
und kann dabei, je nach Höhe
des eingespeisten Maximaldruckes eine äußere Kraft überwinden. Die Reaktionskraft
wird während
des Hubvorganges über
die feststehende Kolbenstange 31 und die Kolbenstangenlagerung 55, 55.1, 55.2 in
die nicht gezeichnete, feste Gegenlagerung des hydraulischen Linearmotors
eingeleitet.By the force of the measuring spring 51 becomes the control slide 45.1 to the right until it hits the piston rod bearing 55.1 postponed. The at the connection 56 Constantly pending maximum pressure passes on the one hand via the fluid channels 59.1 . 39 and 40 into the piston annulus 41 and on the other hand via the fluid channel 42 and the ring groove 82 in the piston rod, over the annular groove 77 in the control slide 45.1 in the fluid channel 38 and via the subsequent fluid channel 36 in the cylinder room 37 , The maximum pressure acts on the one hand on the bottom surface of the lid 66 and on the other hand on the bottom side of the movable cylinder tube 32 in the piston annulus 41 , Due to the larger effective area of the lid 66 becomes the movable cylinder tube 32 the cylinder assembly 30 shifted in the drawn extension position and can thereby overcome an external force, depending on the height of the injected maximum pressure. The reaction force is during the lifting process on the fixed piston rod 31 and the piston rod storage 55 . 55.1 . 55.2 introduced into the not shown, solid counter bearing of the hydraulic linear motor.
Wird
nun, wie in 5 gezeigt, über den Steuerdruckgeber 93 ein
Steuerdruck über
die Leitung 94, den Anschluss 57 und den Fluidkanal 84 auf die
axiale Differenzfläche 86 gegeben,
so wirkt eine hydraulische Steuerkraft aus Steuerdruckhöhe mal der
Differenzfläche 86 auf
den rohrförmigen
Regelschieber 45.1 und verschiebt diesen gegen die momentan
wirkende Kraft der entgegen wirkenden Messfeder 51 nach
links. In der Folge wird dadurch die Steuerkante 78 über die
Steuerkante 81 verschoben und dadurch die Maximaldruckversorgung
des Zylinderraumes 37 unterbrochen. Gleichzeitig bewegt
sich die Steuerkante 79 ebenfalls nach links bis die Steuerkante 80 überfahren
wird und dadurch eine Öffnung
zum Feder- bzw. Rücklaufraum
entsteht und das Öl
aus dem Zylinderraum 37 über 36, 38 ausströmen kann.
In der Folge bewegt sich dadurch der bewegliche Zylindermantel 32 nach
rechts, bzw. fährt ein.
Durch diese Einfahrbewegung wird die Einbaulänge der Messfeder 51 verkürzt, wodurch
deren Kraft zunimmt und damit auf den rohrförmigen Regelschieber 45.1 eine
höhere
Kraft als zuvor wirkt. Erreicht die neue Federkraft die Krafthöhe der unveränderten
hydraulischen Steuerkraft, so wird der Regelschieber 45.1 solange
wieder nach rechts verschoben bis die Steuerkanten 79 und 80 bzw. 78 und 81 direkt übereinander
stehen, wie in 5 gezeigt und dadurch den Ölzu- bzw.
-abfluss unterbrechen, so dass die Einfahrbewegung des beweglichen
Zylindermantels 32 beendet wird da die durch den Steuerdruck
vorgegebene Position des beweglichen Zylindermantels 32 erreicht
ist. Soll der bewegliche Zylindermantel 32 noch weiter
einfahren, so muss der Steuerdruck weiter erhöht werden und der geschilderte
Bewegungsablauf wiederholt sich bis die neue Feder- kraft der Feder 51 gleich
der neuen hydraulischen Steuerkraft ist.Will now, as in 5 shown via the control pressure transducer 93 a control pressure over the line 94 , the connection 57 and the fluid channel 84 on the axial differential surface 86 given, acts a hydraulic control force from the control pressure times times the differential area 86 on the tubular control slide 45.1 and shifts it against the momentarily acting force of the opposing measuring spring 51 to the left. As a result, this will be the control edge 78 over the control edge 81 shifted and thereby the maximum pressure supply of the cylinder chamber 37 interrupted. At the same time the control edge moves 79 also left to the control edge 80 is run over and thereby creates an opening to the spring or return chamber and the oil from the cylinder chamber 37 above 36 . 38 can flow out. As a result, moves through the movable cylinder jacket 32 to the right or retracts. By this retraction, the installation length of the measuring spring 51 shortened, whereby their power increases and thus on the tubular control slide 45.1 a higher force than before. If the new spring force reaches the force level of the unchanged hydraulic control force, then the control slide 45.1 as long as again moved to the right until the control edges 79 and 80 respectively. 78 and 81 directly on top of each other, as in 5 shown and thereby interrupt the Ölzu- or drain, so that the retraction movement of the movable cylinder jacket 32 is terminated because the predetermined by the control pressure position of the movable cylinder jacket 32 is reached. Should the movable cylinder jacket 32 retract even further, the control pressure must be further increased and the described sequence of movements is repeated until the new spring force of the spring 51 is equal to the new hydraulic control force.
Soll
der bewegliche Zylindermantel 32 wieder ausfahren, so muss
der Steuerdruck reduziert werden, dadurch verschiebt die in diesem
Moment höhere
Federkraft der Feder 51 den Regelschieber 45.1 nach
rechts und leitet dadurch die Bewegung des beweglichen Zylindermantels 32 nach
links ein – bis
zum Kraftgleichgewicht zwischen Messfederkraft und hydraulischer
Steuerkraft, wie bereits ausführlich beschriebenShould the movable cylinder jacket 32 extend again, so the control pressure must be reduced, thereby shifts the higher spring force of the spring in this moment 51 the control slide 45.1 to the right and thereby directs the movement of the movable cylinder jacket 32 to the left - until the force balance between the spring force and hydraulic control force, as already described in detail
Aufgrund
der gewählten
Abmessungen des Kolbendurchmessers vom Kolben 33 und der
Kolbenstange 31 und des Maximaldruckes kann der Hydraulische
Linearmotor über
den beweglichen Zylindermantel 32 Zug- oder Druckkräfte nach
außen
abgeben und dadurch Maschinenteile bewegen bzw. in ihrer Position ändern. Bei
konstant wirkender Gegenkraft z.B. auf das Kupplungsstück 67 und
ausgeregelter Position, wie in 5 dargestellt,
ist das Regelsystem in Ruhe bzw. im Gleichgewichtszustand. Wird dieser
Gleichgewichtszustand dadurch gestört, dass sich die von außen wirkende
Kraft z.B. schlagartig erhöht,
so wird im ersten Moment das bewegliche Zylinderrohr 32 in
Richtung Einfahrbewegung verschoben, durch diese Bewegung wird die
Messfederkraft erhöht
und der Regelschieber 48.1 gegen die unveränderte und
damit etwas kleinere Steuerdruckkraft, entsprechend nach rechts
verschoben, so dass sich die Steuerkanten 79/80 zueinander überdecken
und die Steuerkanten 78/81 zueinander öffnen. In
diesem Zustand kann wieder Öl
vom Maximaldruckanschluss 56 in den Zylinderraum 37 einströmen, d.h. der
Lastdruck im Zylinderraum 37 wird erhöht und kann das Zylinderrohr 32 wieder
in die Richtung der ursprünglich
gewählten
Position zurückstellen,
dadurch die Messfederkraft wieder verringern bis die Steuerkanten 78/81 bzw. 79/80 sich
wieder in ihrer Regelposition mit Null-Überdeckung bzw. Null-Öffnung befinden
und das System sich wieder im ausgeregelten Gleichgewichtszustand,
bei nun höherer Gegenkraft,
befindet. Bei schlagartiger Verminderung der von außen wirkenden
Gegenkraft reagiert das System ebenfalls selbstregelnd, die Regelbewegungen
der beschriebenen Bauteile verlaufen dabei in entgegengesetzter
Richtung, der Lastdruck im Zylinderraum 37 wird dabei entspr.
vermindert, bis die ursprünglich
gewählte
Position wieder erreicht ist.Due to the selected dimensions of the piston diameter of the piston 33 and the piston rod 31 and the maximum pressure, the hydraulic linear motor via the movable cylinder jacket 32 Release tensile or compressive forces to the outside and thereby move machine parts or change their position. With constantly acting counterforce eg on the coupling piece 67 and controlled position, as in 5 shown, the control system is at rest or in equilibrium. If this equilibrium state is disturbed by the fact that the force acting from outside increases abruptly, for example, then the movable cylinder tube becomes the first moment 32 moved in the direction of retraction, by this movement, the measuring spring force is increased and the control slide 48.1 against the unchanged and thus slightly smaller control pressure, accordingly shifted to the right, so that the control edges 79 / 80 cover each other and the control edges 78 / 81 open to each other. In this state, oil can again from the maximum pressure connection 56 in the cylinder room 37 inflow, ie the load pressure in the cylinder chamber 37 is raised and can the cylinder tube 32 put back in the direction of the originally selected position, thereby reducing the spring force again until the control edges 78 / 81 respectively. 79 / 80 are again in their control position with zero coverage or zero opening and the system is again in the balanced state, now at higher counterforce, is. In case of abrupt reduction of the externally acting counterforce, the system also reacts self-regulating, the control movements of the components described run thereby in the opposite direction, the load pressure in the cylinder chamber 37 is thereby reduced accordingly, until the originally selected position is reached again.
Die
Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels
nach 3 ist im Grundsatz gleich. Lediglich der rohrförmige Regelschieber 45 ist
mit konstantem Innendurchmesser 46 ausgeführt und
der Steuerdruck vom Steuerdruckgeber 93 wirkt auf die stirnseitige
Ringfläche 53.
Der Maximaldruck von Anschluss 56 wirkt ebenfalls immer
im Kolbenringraum 41 und der Lastdruck im Zylinderraum 37 wird
genauso durch den Kraftvergleich der Messfeder 51 mit der hydraulischen
Steuerkraft aus Steuerdruckhöhe
mal der Ringfläche 53 durch
die Regelbewegungen des Regelschiebers 45 ausgeregelt.
Die am Regelvorgang beteiligten Steuerkanten werden dabei einerseits
durch den Durchmesser der Austrittsbohrung 38 in der Kolbenstange 31 und
die Steuerkanten 48 und 49 im Regelschieber gebildet.
Im Regelfalle ist bei dieser Anordnung der Gleichgewichtszustand dann
erreicht wenn der durch die Steuerkanten 48 und 49 gebildete
Steg im rohrförmigen
Regelschieber 45 die Austrittsöffnung der Bohrung 38 gerade überdeckt
und dadurch den Ölzu-
bzw. -abfluss in bzw. aus dem Zylinderraum 37 unterbricht.
Die Restüberdeckung
der Steuerkanten beim Ausführungsbeispiel
nach 3 wie 4 kann dabei im Regelfalle null,
positiv oder negativ ausgeführt
sein.The operation of the embodiment according to 3 is basically the same. Only the tubular control slide 45 is with constant inside diameter 46 executed and the control pressure from the control pressure transducer 93 acts on the frontal ring surface 53 , The maximum pressure of connection 56 also always works in the piston ring space 41 and the load pressure in the cylinder chamber 37 The same applies to the force comparison of the measuring spring 51 with the hydraulic control force from the control pressure times the ring area 53 through the control movements of the control slide 45 corrected. The control edges involved in the control process are on the one hand by the diameter of the outlet bore 38 in the piston rod 31 and the control edges 48 and 49 formed in the control slide. As a rule, in this arrangement, the equilibrium state is reached when passing through the control edges 48 and 49 formed web in the tubular control slide 45 the outlet of the bore 38 just covers and thereby the Ölzu- or outflow into and out of the cylinder chamber 37 interrupts. The residual coverage of the control edges in the embodiment according to 3 as 4 can be carried out as a rule, zero, positive or negative.
Wenn
notwendig, ist es auch möglich
Dämpfungsdrosseln,
bzw. Drosselrückschlagventile
in den Steuerölzu-
und -abflussleitungen 57, 84, 102, 103 und 104 vorzusehen,
um das Regelverhalten des Hydraulischen Linearmotors den jeweiligen Anforderungen
anzupassen. Aus Vereinfachungsgründen
sind diese Dämpfungsmaßnahmen
in den Zeichnungen nicht dargestellt.If necessary, it is also possible damping throttles, or throttle check valves in the control oil inlet and outlet pipes 57 . 84 . 102 . 103 and 104 provided to adapt the control behavior of the hydraulic linear motor to the respective requirements. For reasons of simplification, these damping measures are not shown in the drawings.
Es
handelt sich bei diesem Hydraulischen Linearmotor also um eine Positionsregelung
des beweglichen Zylindermantels 32 nach dem Kraftvergleichprinzip,
d.h. der Regelvorgang beruht ausschließlich aus dem mechanischen
Kraftvergleich zwischen Messfeder 51 als Istwert und der
hydraulischen Steuerkraft als Sollwert, ohne elektronische Hilfsmittel.
Der rohrförmige
Regelschieber (45, 45.1) und der vom Regelschieber
(45, 45.1) überdeckte Bereich
der Kolbenstange (31) bilden dabei zusammen das Regelventil – in den
gezeigten Ausführungsbeispielen
als sogen. 3/2-Regelventil aufgebaut. Es ist erkennbar, dass die
gezeigten Beispiele unempfindlich gegen Umwelteinflüsse sind
und sehr kompakt bauen.It is in this hydraulic linear motor so to a position control of the movable cylinder jacket 32 According to the force comparison principle, ie the control process is based solely on the mechanical force comparison between the measuring spring 51 as actual value and the hydraulic control force as nominal value, without electronic aids. The tubular control slide ( 45 . 45.1 ) and of the control slide ( 45 . 45.1 ) covered area of the piston rod ( 31 ) together form the control valve - in the illustrated embodiments as so-called. 3/2 control valve built. It can be seen that the examples shown are insensitive to environmental influences and very compact build.
Die
Ausführung
nach 3 hat den etwas einfacheren rohrförmigen Regelschieber 45 da
die Stufenbohrung entfällt,
die Ausführung
nach 4 hat demgegenüber
den Vorteil der universelleren Anpassbarkeit von Steuerdruckbereich
zu Steuerdruckfläche
zu Messfederkraft, was in größerem Umfang lediglich über die
Abstufung der Durchmesser 76 zu 75 möglich ist.The execution after 3 has the slightly simpler tubular control slide 45 since the stepped bore is omitted, the execution after 4 In contrast, has the advantage of more universal adaptability of control pressure range to control pressure surface to spring force, which on a larger scale only on the gradation of the diameter 76 to 75 is possible.
Je
nach Anwendungsfall kann es auch vorteilhaft sein den in 5 extern
angeordneten Steuerdruckgeber 93 in die Kolbenstangenlagerung 55 oder 55.1 zu
integrieren, so dass nur noch zwei hydraulische Anschlüsse 56 und 58 vorhanden
sind, die mechanische Sollwerteingabe dann aber direkt am Hydraulischen
Linearmotor erfolgt.Depending on the application, it may also be advantageous in 5 externally arranged control pressure transducer 93 in the piston rod storage 55 or 55.1 to integrate, leaving only two hydraulic connections 56 and 58 are present, but the mechanical setpoint input then takes place directly on the hydraulic linear motor.
Es
sind auch Anwendungen vorgesehen, bei denen die Anordnung nach 6 sehr
vorteilhaft ist. Vor allem bei größeren Entfernungen zwischen
Hydraulischem Linearmotor und der Bedienperson ist eine elektrische
Sollwerteingabe sinnvoll über
ein integriertes elektrohydraulisches Proportionalregelventil 100,
wie gezeigt, wobei dieses Ventil 100 auch extern direkt
oder auch getrennt angebaut sein kann. Der Hydraulische Linearmotor
bleibt in jedem Fall in seiner Grundfunktion ein hydraulisch angesteuerter, proportional
regelbarer Linearmotor mit den genannten Vorteilen der Robustheit
und Unempfindlichkeit.There are also applications in which the arrangement according to 6 is very beneficial. Especially with longer distances between the hydraulic linear motor and the operator, an electrical setpoint input makes sense via an integrated electrohydraulic proportional control valve 100 As shown, this valve 100 can also be grown externally directly or separately. The hydraulic linear motor always remains in its basic function a hydraulically controlled, proportionally adjustable linear motor with the mentioned advantages of robustness and insensitivity.
Neben
der proportionalen Verstellung von Maschinenteilen mit dem beschriebenen
Hydraulischen Linearmotor ist eine teilweise oder komplette Integration
der Funktionsbaugruppen, unter Beibehaltung desselben neuen Prinzips,
in Maschinen für unterschiedlichste
Anwendungen mit denselben Vorteilen möglich.Next
the proportional adjustment of machine parts with the described
Hydraulic linear motor is a partial or complete integration
the functional assemblies, while maintaining the same new principle,
in machines for different kinds
Applications with the same advantages possible.