DE102007008092A1

DE102007008092A1 - Electrohydraulic drive device

Info

Publication number: DE102007008092A1
Application number: DE200710008092
Authority: DE
Inventors: Jörg Dantlgraber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-02-19
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2008-08-21
Also published as: EP1959146B1; EP1959146A2; EP1959146A3

Abstract

Offenbart ist eine elektrohydraulische Antriebseinrichtung mit einem Zylindergehäuse, an dem ein Steuerkolben geführt ist, der über einen Elektromotor axial verschiebbar ist und mit einem Stellkolben zusammenwirkt. Erfindungsgemäß ist der Steuerkolben zumindest abschnittsweise innerhalb des Stellkolbens geführt, wobei der Steuerkolben mindestens zwei Steuerkanten aufweist, über die eine Druckmittelverbindung zwischen einem vom Stellkolben abschnittsweise begrenzten Arbeitsraum und einer Druckmittelquelle oder einer Druckmittelsenke auf- oder zusteuerbar ist.Disclosed is an electro-hydraulic drive device with a cylinder housing, on which a control piston is guided, which is axially displaceable via an electric motor and cooperates with a control piston. According to the invention, the control piston is at least partially guided within the actuating piston, wherein the control piston has at least two control edges over which a pressure medium connection between a portion of the actuator piston limited working space and a pressure medium source or a pressure medium sink or is zuusteuerbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Antriebseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to an electrohydraulic drive device according to the preamble of claim 1.

Die erfindungsgemäße elektrohydraulische Antriebseinrichtung kann prinzipiell bei einer Vielzahl von Hub- und Stelleinrichtungen, beispielsweise bei der Betätigung eines Blasdorns einer Blasformmaschine eingesetzt werden.The inventive electro-hydraulic drive device can in principle be used with a large number of lifting and adjusting devices, for example, when operating a mandrel one Blow molding machine can be used.

Eine derartige elektrohydraulische Antriebseinrichtung ist beispielsweise aus der DE 195 37 109 C2 bekannt. Bei dieser herkömmlichen Antriebseinrichtung zur Steuerung der Vorschub- und Rückzugsbewegung des Glasdornes einer Blasformmaschine findet ein Hydrozylinder mit einer einseitig aus einem Gehäuse herausragenden Kolbenstange Verwendung, an deren unterem freien Ende der Glasdorn angeordnet ist. Zur Bewegungssteuerung des Blasdorns ist ein als Drehschieberventil ausgebildetes Nachlaufregelventil mit elektromechanisch steuerbarer Sollwert-Vorgabe sowie mechanischer Positions-Istwert-Rückmeldung vorgesehen. Die Positions-Sollwertvorgabe erfolgt über einen Schrittmotor, der durch Ausgangssignale einer elektronischen Steuereinheit ansteuerbar ist. Die Positionsrückmeldung erfolgt über ein mit dem Kolben und dem Nachlaufregelventil verbundenes Zahnstangengetriebe. Durch den Kolben sind zwei Arbeitsräume voneinander getrennt, denen unterschiedlich große Kolbenflächen zugeordnet sind, wobei der Arbeitsraum der kleineren Kolbenfläche permanent mit dem Pumpenanschluss des Druckversorgungsaggregats verbunden ist und die Hubbewegungen des Blasdorns durch Druckeinkopplung in den anderen, der größeren Kolbenfläche zugeordneten Arbeitsraum des Hydrozylinders erfolgt. Nachteilig bei derartigen Antriebseinrichtungen ist zum Einen, dass die Vorsteuerung aufgrund des Drehschieberventils äußerst aufwendig ist und hohe Leckageverluste aufweist, und zum Anderen, dass ein Zahnstangengetriebe zur Positionsrückmeldung erforderlich ist, das mit dem Drehschieberventil in Wirkverbindung steht, so dass die Positionserfassung fertigungstechnisch aufwendig ist. Des Weiteren ist nachteilig, dass zur Versorgung des Hydrozylinders ein aufwendiges Hydraulikaggregat erforderlich ist.Such an electro-hydraulic drive device is for example from the DE 195 37 109 C2 known. In this conventional drive device for controlling the advancing and retracting movement of the glass mandrel of a blow molding machine, a hydraulic cylinder with a piston rod projecting from a housing on one side is used, at the lower end of which the glass mandrel is arranged. To control the movement of the blowing mandrel designed as a rotary valve gate follower valve is provided with electromechanically controllable setpoint specification and mechanical position feedback feedback. The position command value input via a stepper motor, which can be controlled by output signals of an electronic control unit. The position feedback is via a connected to the piston and the follower valve rack gear. By the piston two working spaces are separated from each other, which are associated with different sized piston surfaces, the working space of the smaller piston surface is permanently connected to the pump port of the pressure supply unit and the lifting movements of the mandrel by pressure injection into the other, the larger piston surface associated working space of the hydraulic cylinder. A disadvantage of such drive devices is on the one hand, that the feedforward control is extremely complicated due to the rotary valve and has high leakage losses, and on the other hand, that a rack gear for position feedback is required, which is in operative connection with the rotary valve, so that the position detection is manufacturing technology consuming. Furthermore, it is disadvantageous that a complex hydraulic unit is required to supply the hydraulic cylinder.

Zur Verringerung der Leckageverluste ist aus der DE 87 03 507 U1 ein Vorschubantrieb für einen linear verschiebbaren Werkzeugschlitten bekannt, bei dem über einen Elektromotor eine Gewindespindel angetrieben wird, die in Eingriff mit einer Spindelmutter steht, so dass sich die Spindelmutter bei einer Drehbewegung der Gewindespindel in axialer Richtung verschiebt. Die Spindelmutter ist in einer Hülse geführt und mit Steuerkanten versehen die mit Steuerkanten der Hülse zusammenwirken und die Druckmittelverbindung zu Druckräumen eines achsparallel zu der Gewindespindel angeordneten Arbeitszylinders steuern. Die Kolbenstange des Arbeitszylinders wirkt auf ein verschiebbares Schlittenteil, mit dem auch die Gewindespindel verbunden ist, so dass eine Verschiebung des Arbeitskolbens eine gleichgerichtete Verschiebung der Gewindespindel bewirkt und die vorher stattgefundene entgegengerichtete axiale Bewegung der Spindelmutter ausgleicht. Dadurch wird eine Nachlauf-regelung erreicht, bei der die Drehung des Elektromotors in eine proportionale Vorschubbewegung des verschiebbaren Schlittenteils mittels des Arbeitszylinders umgewandelt wird. Nachteilig bei einer derartigen Antriebsvorrichtung ist, dass diese ein fertigungstechnisch aufwendiges mehrteiliges Gehäuse mit großem Bauraumbedarf aufweist.To reduce the leakage losses is from the DE 87 03 507 U1 a feed drive for a linearly displaceable tool carriage, in which via an electric motor, a threaded spindle is driven, which is in engagement with a spindle nut, so that the spindle nut shifts in a rotational movement of the threaded spindle in the axial direction. The spindle nut is guided in a sleeve and provided with control edges which cooperate with control edges of the sleeve and control the pressure medium connection to pressure chambers of an axially parallel to the threaded spindle arranged working cylinder. The piston rod of the working cylinder acts on a displaceable slide member, with which the threaded spindle is connected, so that a displacement of the working piston causes a rectified displacement of the threaded spindle and compensates for the previously occurred opposing axial movement of the spindle nut. As a result, a tracking control is achieved, in which the rotation of the electric motor is converted into a proportional feed movement of the displaceable slide member by means of the working cylinder. The disadvantage of such a drive device is that it has a production-technically complex multi-part housing with a large space requirement.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrohydraulische Antriebseinrichtung zu schaffen, die eine lineare Bewegung eines Stellelements bei minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand ermöglicht.In contrast, the invention has the object, an electro-hydraulic Drive device to create a linear movement of a Control element allows for minimal device complexity.

Diese Aufgabe wird durch eine elektrohydraulische Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is by an electro-hydraulic drive device solved with the features of claim 1.

Die erfindungsgemäße elektrohydraulische Antriebseinrichtung hat ein Zylindergehäuse, an dem ein Steuerkolben geführt ist, der über einen Elektromotor axial verschiebbar ist und mit einem Stellkolben zusammenwirkt. Erfindungsgemäß ist der Steuerkolben zumindest abschnittsweise innerhalb des Stellkolbens geführt, wobei der Steuerkolben mindestens zwei Steuerkanten aufweist, über die eine Druckmittelverbindung zwischen einem vom Stellkolben abschnittsweise begrenzten Arbeitsraum und einer Druckmittelquelle oder einer Druckmittelsenke auf- oder zusteuerbar ist.The inventive electro-hydraulic drive device has a cylinder housing, on which a control piston led is, which is axially displaceable via an electric motor and cooperates with a control piston. According to the invention the control piston at least partially within the actuating piston guided, wherein the control piston at least two control edges having, via a pressure medium connection between one of the actuator piston sections limited work space and a pressure medium source or a pressure medium sinks on or zuusteuerbar is.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist der Steuerkolben somit zumindest abschnittsweise innerhalb des Stellkolbens geführt, so dass gegenüber dem Stand der Technik gemäß der DE 87 03 507 U1 eine kompakte Antriebsvorrichtung bei minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand ermöglicht ist. Die Druckmittelverbindung zwischen einem dem Stellkolben zugeordneten Arbeitsraum und einer Druckmittelquelle einerseits oder dem Arbeitsraum und einer Druckmittelsenke wird über eine Steuerkantenanordnung auf- oder zugesteuert, so dass gegenüber dem Stand der Technik gemäß der DE 195 37 109 C2 kein zusätzliches Nachlaufventil und keine mechanische Positionsrückführung erforderlich ist. Dadurch ist eine verbesserte Ansteuerung des Stellkolbens ermöglicht.In the solution according to the invention, the control piston is thus guided at least in sections within the actuating piston, so that compared to the prior art according to the DE 87 03 507 U1 a compact drive device is made possible with minimal device complexity. The pressure medium connection between a control piston associated working space and a pressure medium source on the one hand or the working space and a pressure medium sink is open or closed via a control edge arrangement, so that compared to the prior art according to DE 195 37 109 C2 no additional follower valve and no mechanical position feedback is required. As a result, an improved control of the actuating piston is possible.

Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dem Elektromotor ein Positionserfassungssystem zugeordnet, so dass die Position des Elektromotors als Istwert der Stellkolbenposition verwendbar ist. Falls notwendig, ist das Positionserfassungssystem derart ausgebildet, dass die Position des Elektromotors über viele Umdrehungen hinweg absolut erfasst ist.According to a particularly preferred embodiment of the invention is the electric motor assigned a position detection system, so that the position of the electric motor is used as the actual value of the actuating piston position. If necessary, the position detection system is designed such that the position of the electric motor is completely detected over many revolutions.

Der Stellkolben begrenzt mit dem Zylindergehäuse bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel einen mit der Druckmittelquelle verbundenen in Ausfahrrichtung wirksamen Druckraum.Of the Control piston limited with the cylinder housing at a inventive embodiment one connected to the pressure medium source in the extension direction effective Pressure chamber.

Bei einer besonders kompakten Ausführung der Antriebseinrichtung hat der Stellkolben eine Ringnut, in die ein Ringmantel des Zylindergehäuses eintaucht und den Druckraum begrenzt, während ein in eine Aufnahmebohrung des Zylindergehäuses eintauchendes Innenteil des Stellkolbens mit dem Steuerkolben den Arbeitsraum begrenzt.at a particularly compact design of the drive device the adjusting piston has an annular groove into which an annular jacket of the cylinder housing dips and limits the pressure chamber while in a receiving bore of the cylinder housing dipping inner part of the actuating piston limited with the spool the working space.

Die dem Druckraum zugeordnete Wirkfläche hat bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung einen größeren Querschnitt als eine dem Arbeitsraum zugeordnete und in gleicher Richtung wirksame Wirkfläche des Stellkolbens.The the pressure space associated effective area has in a preferred Embodiment of the invention a larger Cross-section as a work space assigned and in the same Direction effective effective area of the actuating piston.

Als fertigungstechnisch besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Steuerkanten des Stellkolbens und/oder des Steuerkolbens an Ringnuten oder Taschen ausgebildet sind.When production technology has proven to be particularly advantageous when the control edges of the control piston and / or the control piston are formed on annular grooves or pockets.

Der Arbeitsraum ist vorzugsweise über den Steuerkolben und einen Rücklaufkanal im Zylindergehäuse mit der Druckmittelsenke verbindbar.Of the Working space is preferably above the control piston and a return passage in the cylinder housing with the Pressure medium sink connectable.

Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, einen Hochdruckspeicher als Druckmittelquelle und einen Niederdruckspeicher als Druckmittelsenke zu verwenden. Dem Hochdruckspeicher ist vorzugsweise zumindest eine, beispielsweise von einem kleinen Elektromotor angetriebene Ladepumpe zugeordnet, die dafür sorgt, dass die über die Steuerkanten in den Niederdruckspeicher fließende Druckmittelmenge in den Hochdruckspeicher gefördert wird und in diesem ein etwa konstanter Druck gehalten wird. Die elektrohydraulische Antriebseinrichtung hat vorzugsweise einen geschlossenen Hydraulikkreis mit Lebensdauerfüllung.According to the invention it is preferred, a high-pressure accumulator as a pressure medium source and to use a low-pressure accumulator as a pressure medium sink. the High-pressure accumulator is preferably at least one, for example assigned by a small electric motor driven charge pump, the Ensures that the over the control edges in the low-pressure accumulator flowing pressure medium in the High-pressure accumulator is promoted and in this one about constant pressure is maintained. The electro-hydraulic drive device preferably has a closed hydraulic circuit with lifetime filling.

Die Axialverschiebung des Steuerkolbens und dadurch die Druckmittelverbindung zwischen dem Arbeitsraum und der Druckmittelquelle einerseits oder dem Arbeitsraum und der Druckmittelsenke andererseits ist über einen Gewindetrieb steuerbar. Eine axiale Verschiebung des Steuerkolbens wird durch Drehen des Gewindetriebes mittels des Elektromotors erreicht. Der Gewindetrieb besteht im Wesentlichen aus einer Stellhülse, die drehfest aber axial verschiebbar in dem Zylindergehäuse aufgenommen ist und mit einer Gewindemutter in Wirkverbindung steht, die über Axiallager in dem Zylindergehäuse axialfest gelagert und mittels des Elektromotors angetrieben ist.The Axial displacement of the control piston and thereby the pressure medium connection between the working space and the pressure medium source on the one hand or the working space and the pressure medium sink on the other hand is over a screw drive controllable. An axial displacement of the control piston is achieved by turning the screw drive by means of the electric motor. The screw drive consists essentially of a setting sleeve, the rotationally fixed but axially displaceable in the cylinder housing is received and is in operative connection with a threaded nut, the axially via axial bearings in the cylinder housing stored and driven by the electric motor.

Um bei einem Druckabfall des hydraulischen Systems eine Beschädigung des Antriebs zu vermeiden, ist der Steuerkolben über zumindest eine vorgespannte Feder an dem Gewindetrieb abgestützt. Vorzugsweise weist der Steuerkolben einen Federraum auf, in dem die zumindest eine Feder angeordnet ist, die sich mit einem ersten Ende an einer Innenfläche des Steuerkolbens und mit ihrem zweiten Ende an einem Federteller abstützt und diesen gegen eine Innenwandung des Steuerkolbens vorspannt, wobei der Federteller über ein aus dem Steuerkolben auskragendes Verbindungselement, beispielsweise eine Stange, mit einer Stellhülse des Gewindetriebs verbunden ist.Around at a pressure drop of the hydraulic system damage to avoid the drive, the control piston is over at least a preloaded spring supported on the screw. Preferably, the control piston has a spring chamber in which the at least one spring is arranged, which is connected to a first End on an inner surface of the spool and with her second end supported on a spring plate and this against an inner wall of the control piston biases, wherein the spring plate over a protruding from the control piston connecting element, for example a rod connected to an adjusting sleeve of the screw drive is.

Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn der Steuerkolben bei Überschreiten der Federvorspannung gegen die Kraft der Feder entlang des Verbindungselements bewegbar ist.there It is particularly preferred if the control piston when exceeded the spring bias against the force of the spring along the connecting element is movable.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.other advantageous developments of the invention are the subject of further Dependent claims.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Antriebseinrichtung.below the invention is based on a preferred embodiment explained in more detail. The only figure shows one schematic representation of an inventive electro-hydraulic drive device.

Diese elektrohydraulische Antriebseinrichtung 1 besitzt ein Zylindergehäuse 2, in dessen als Stufenbohrung ausgebildeter Aufnahmebohrung 4 ein Steuerkolben 6 geführt ist, der mittels eines Elektromotors 8 axial verschiebbar ist und mit einem Stellkolben 10 zusammenwirkt. Bei der dargestellten besonders kompakten Ausführung der Antriebseinrichtung 1 hat der Stellkolben 10 eine Ringnut 32, in die ein Ringmantel 34 des Zylindergehäuses 2 eintaucht und einen in Ausfahrrichtung wirksamen Druckraum 36 begrenzt, während ein in die Aufnahmebohrung 4 eintauchendes Innenteil 38 des Stellkolbens 10 mit dem Steuerkolben 6 einen ebenfalls in Ausfahrrichtung wirksamen Arbeitsraum 20 begrenzt, wobei eine dem Druckraum 36 zugeordnete Wirkfläche 39 einen größeren Querschnitt als eine dem Arbeitsraum 20 zugeordnete und in gleicher Richtung wirksame Wirkfläche 41 des Stellkolbens 10 aufweist. Die Ringnut 32 und damit der Druckraum 36 sind gegenüber dem Ringmantel 34 durch eine in diesen eingesetzte Dichtung 40 nach außen hin abgedichtet. Der Druckraum 36 ist über einen Versorgungskanal 42 mit einer Druckmittelquelle 22 und über einen Verbindungskanal 44 mit einer oberen Ringnut 26 des Stellkolbens 10 verbunden. Der Arbeitsraum 20 ist über einen Druckmittelkanal 46 mit einer Ringnut 28 des Steuerkolbens 10 verbunden. Dieser hat einen Entlastungskanal 48, der in der dargestellten Gleichgewichtsstellung der Antriebseinrichtung 1 in eine untere Ringnut 30 des Stellkolbens 10 mündet. Die untere Ringnut 30 ist über eine Durchgangsbohrung 50 mit einer Ringnut 52 des Zylindergehäuses 2 verbunden, die über einen Rück-laufkanal 54 des Zylindergehäuses 2 und eine Rücklaufleitung 56 mit einer Druckmittelsenke 24 verbunden ist. Zwischen den Ringnuten 26, 30 und der Ringnut 28 besteht eine Nullüberdeckung oder eine relativ kleine positive Überdeckung. Als Druckmittelquelle 22 findet bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Hochdruckspeicher und als Druckmittelsenke 24 ein Niederdruckspeicher Verwendung. Dem Hochdruckspeicher 22 ist eine von einem kleinen Elektromotor 58 angetriebene Ladepumpe 60 zugeordnet, die Druckmittel über die Rücklaufleitung 56 aus dem Niederdruckspeicher 24 fördert und über eine Pumpenleitung 62 dem Hochdruckspeicher 22 zuführt. Die Ladepumpe 60 sorgt dafür, dass die in den Niederdruckspeicher 24 fließende Druckmittelmenge in den Hochdruckspeicher 22 gefördert wird und dieser einen konstanten Druck aufweist. Dadurch hat die elektrohydraulische Antriebseinrichtung 1 einen geschlossenen Hydraulikkreis mit Lebensdauerfüllung, so dass ein minimaler Wartungsaufwand gewährleistet ist.This electro-hydraulic drive device 1 has a cylinder housing 2 , in which formed as a stepped bore receiving bore 4 a control piston 6 is guided, by means of an electric motor 8th is axially displaceable and with a control piston 10 interacts. In the illustrated particularly compact design of the drive device 1 has the actuator piston 10 an annular groove 32 into which a ring coat 34 of the cylinder housing 2 dips and an effective in the extension direction pressure chamber 36 limited, while one in the receiving bore 4 immersed inner part 38 of the adjusting piston 10 with the control piston 6 a likewise effective in the extension direction working space 20 limited, one being the pressure chamber 36 assigned effective area 39 a larger cross-section than the working space 20 assigned and effective in the same direction effective area 41 of the adjusting piston 10 having. The ring groove 32 and thus the pressure chamber 36 are opposite the ring jacket 34 by a seal used in this 40 sealed to the outside. The pressure room 36 is via a supply channel 42 with a pressure medium source 22 and via a connection channel 44 with an upper annular groove 26 of the adjusting piston 10 connected. The workroom 20 is via a pressure medium channel 46 with an annular groove 28 of the control piston 10 connected. This one has a relief channel 48 in the illustrated equilibrium position of the drive device 1 in a lower annular groove 30 of the adjusting piston 10 empties. The lower ring groove 30 is over a through hole 50 with an annular groove 52 of the cylinder housing 2 connected via a return channel 54 of the cylinder housing 2 and a return line 56 with a pressure medium sink 24 connected is. Between the ring grooves 26 . 30 and the ring groove 28 There is a zero coverage or a relatively small positive coverage. As a pressure medium source 22 finds in the illustrated embodiment, a high-pressure accumulator and as a pressure medium sink 24 a low pressure storage use. The high-pressure accumulator 22 is one of a small electric motor 58 driven charge pump 60 assigned to the pressure medium via the return line 56 from the low-pressure accumulator 24 promotes and via a pump line 62 the high-pressure accumulator 22 supplies. The charge pump 60 ensures that in the low pressure accumulator 24 flowing pressure medium in the high-pressure accumulator 22 is promoted and this has a constant pressure. As a result, the electro-hydraulic drive device 1 a closed hydraulic circuit with lifetime filling, so that a minimum of maintenance is guaranteed.

Der Steuerkolben 6 ist abschnittsweise innerhalb des Stellkolbens 10 geführt und weist an der Ringnut 28 zwei axial beabstandete Steuerkanten 12, 14 auf, die mit Steuerkanten 16, 18 an den Ringnuten 26, 30 des Stellkolbens 6 zusammenwirken, so dass eine Druckmittelverbindung zwischen dem Arbeitsraum 20 und der Druckmittelquelle 22 oder dem Arbeitsraum 20 und der Druckmittelsenke 24 auf- oder zusteuerbar ist. Aufgrund des abschnittsweise innerhalb des Stellkolbens 10 geführten Steuerkolbens 6 wird eine kompakte Antriebseinrichtung 1 bei minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand ermöglicht. Da die Druckmittelverbindung zwischen dem Arbeitsraum 20 und der Druckmittelquelle 22 einerseits oder dem Arbeitsraum 20 und der Druckmittelsenke 24 über die Steuerkanten 12, 14, 16, 18 auf- oder zugesteuert wird, ist kein zusätzliches Nachlaufventil und keine mechanische Positionsrückführung erforderlich. Dadurch ist eine verbesserte Ansteuerung des Stellkolbens 10 ermöglicht. Als fertigungstechnisch besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Steuerkanten 12, 14, 16, 18 des Stellkolbens 10 und des Steuerkolbens 6 jeweils durch die umlaufenden Ringnuten 26, 28, 30 ausgebildet sind.The control piston 6 is partially within the actuator piston 10 guided and points to the annular groove 28 two axially spaced control edges 12 . 14 on, with control edges 16 . 18 at the ring grooves 26 . 30 of the adjusting piston 6 interact, leaving a pressure medium connection between the working space 20 and the pressure medium source 22 or the workroom 20 and the pressure medium sink 24 is or can be taxed. Due to the sections within the actuator piston 10 guided control piston 6 becomes a compact drive device 1 allows for minimal device complexity. Since the pressure medium connection between the working space 20 and the pressure medium source 22 on the one hand or the workspace 20 and the pressure medium sink 24 over the control edges 12 . 14 . 16 . 18 is opened or closed, no additional follow-up valve and no mechanical position feedback is required. As a result, an improved control of the actuating piston 10 allows. As a manufacturing technology particularly advantageous, it has been proven when the control edges 12 . 14 . 16 . 18 of the adjusting piston 10 and the control piston 6 each by the circumferential annular grooves 26 . 28 . 30 are formed.

Die Axialverschiebung des Steuerkolbens 6 erfolgt über einen von dem Elektromotor 8 angetriebenen Gewindetrieb 64. Dem Elektromotor 8 ist ein nicht dargestelltes Positionserfassungssystem zugeordnet, so dass die Position des Elektromotors 8 als Istwert der Stellkolbenposition verwendbar ist. Der Gewindetrieb 64 besteht im Wesentlichen aus einer Stellhülse 66, die drehfest aber axial verschiebbar in einem Aufnahmeraum 68 des Zylindergehäuses 2 aufgenommen ist und über ein Außengewinde 70 mit einer Gewindemutter 72 in Wirkverbindung steht. Der Aufnahmeraum 68 ist mittels einer Dichtung 74 gegenüber dem Arbeitsraum 20 abgedichtet. Die Gewindemutter 72 ist beidseitig über Axiallager 76, 78 in dem Zylindergehäuse 2 gelagert und wird über einen Zahnriemen 80, der mit einem Antriebsrad 82 kämmt von dem Elektromotor 8 angetrieben. Eine axiale Verschiebung des Steuerkolbens 10 wird durch Drehen des Gewindetriebs 64 mittels des Elektromotors 8 erreicht, der die Drehbewegung des Elektromotors 8 in eine Axialbewegung der Stellhülse 66 und dadurch des Steuerkolbens 10 relativ zu dem Zylindergehäuse 2 umwandelt. Um eine Axialverschiebung der Stellhülse 66 in dem Zylindergehäuse 2 zu ermöglichen ist diese mit Axialspiel in dem Aufnahmeraum 68 angeordnet. Des Weiteren ist unterhalb der Stellhülse 66 eine Durchgangsöffnung 84 in dem Zylindergehäuse 2 für die Stellhülse 66 vorgesehen.The axial displacement of the control piston 6 via one of the electric motor 8th driven screw drive 64 , The electric motor 8th is associated with a not shown position detection system, so that the position of the electric motor 8th can be used as the actual value of the actuating piston position. The screw drive 64 consists essentially of a control sleeve 66 , the rotationally fixed but axially displaceable in a receiving space 68 of the cylinder housing 2 is included and has an external thread 70 with a threaded nut 72 is in active connection. The recording room 68 is by means of a seal 74 opposite the workroom 20 sealed. The threaded nut 72 is on both sides via thrust bearings 76 . 78 in the cylinder housing 2 stored and is via a toothed belt 80 that with a drive wheel 82 Combs from the electric motor 8th driven. An axial displacement of the control piston 10 is done by turning the screw drive 64 by means of the electric motor 8th achieved, the rotational movement of the electric motor 8th in an axial movement of the adjusting sleeve 66 and thereby the control piston 10 relative to the cylinder housing 2 transforms. To an axial displacement of the adjusting sleeve 66 in the cylinder housing 2 to allow this is with axial play in the recording room 68 arranged. Furthermore, below the adjusting sleeve 66 a passage opening 84 in the cylinder housing 2 for the adjusting sleeve 66 intended.

Um bei Druckabfall des hydraulischen Systems eine Beschädigung des Antriebssystems zu vermeiden, ist der Steuerkolben 6 über eine vorgespannte Druckfeder 86 an dem Gewindetrieb 64 abgestützt. Der Steuerkolben 10 hat einen Federraum 88, in dem die Druckfeder 86 angeordnet ist, die sich mit einem ersten Ende an einer Innenfläche 90 des Steuerkolbens 6 und mit ihrem zweiten Ende an einem Federteller 92 abstützt und diesen gegen eine Innenwandung 94 des Steuerkolbens 6 vorspannt. Der Federteller 92 ist über eine in einer Durchgangsbohrung 96 des Steuerkolbens 10 geführte Stange 98 als Verbindungselement mit der Stellhülse 66 des Gewindetriebs 64 verbunden, wobei der Steuerkolben 6 bei Überschreiten der Federvorspannung gegen die Kraft der Druckfeder 86 entlang des Stange 98 bewegbar ist.In order to avoid damaging the drive system when the pressure in the hydraulic system drops, the control spool is used 6 via a preloaded compression spring 86 on the screw drive 64 supported. The control piston 10 has a spring chamber 88 in which the compression spring 86 is arranged, which has a first end on an inner surface 90 of the control piston 6 and with its second end on a spring plate 92 supports and this against an inner wall 94 of the control piston 6 biases. The spring plate 92 is about one in a through hole 96 of the control piston 10 guided rod 98 as a connecting element with the adjusting sleeve 66 of the screw drive 64 connected, wherein the control piston 6 when the spring preload is exceeded against the force of the compression spring 86 along the pole 98 is movable.

Im Folgenden wird die Funktion der elektrohydraulischen Antriebseinrichtung 1 anhand der Figur beispielhaft erläutert.The following is the function of the electro-hydraulic drive device 1 explained by way of example with reference to the figure.

In dem dargestellten Grundzustand der elektrohydraulischen Antriebseinrichtung 1 sind die Ringnuten 26, 30 des Stellkolbens 10 von der Außenumfangswandung 100 des Steuerkolbens 6 überdeckt, wobei sich die obere Steuerkante 16 des Stellkolbens 10 oberhalb und die untere Steuerkante 18 des Stellkolbens 10 unterhalb der Ringnut 28 des Steuerkolbens 6 befindet. Dadurch ist die Druckmittelverbindung von dem Druckraum 36 und damit vom Hochdruckspeicher 22 in den Arbeitsraum 20 und die Verbindung von dem Arbeitsraum 20 zu dem Niederdruckspeicher 24 unterbrochen. Der Hochdruckspeicher 22 ist über den Versorgungskanal 42 mit dem Druckraum 36 verbunden. Der Raum 102 oberhalb des Steuerkolbens 6 ist über den Entlastungskanal 48, die Ringnut 30 des Stellkolbens 10, die Durchgangsbohrung 50 und die Ringnut 52 des Zylindergehäuses 2 über den Rücklaufkanal 54 mit dem Niederdruck-speicher 24 verbunden. Im Grundzustand der elektrohydraulischen Antriebseinrichtung 1 ist die den Druckraum 36 begrenzende Wirkfläche 39 des Stellkolbens 10 derart mit Druck beauf-schlagt, dass im Wesentlichen ein Gewichtsausgleich der zu bewegenden Masse erfolgt. Insbesondere werden etwa 60 bis 80% der auf den Stellkolben 10 lastenden Gewichtskraft von der Druckkraft auf die Wirkfläche 39 des Druckraumes 36 und der Rest durch die Druckraft auf die Wirkfläche 41 des Arbeitsraumes 20 aufgenommen.In the illustrated basic state of the electro-hydraulic drive device 1 are the ring grooves 26 . 30 of the adjusting piston 10 from the outer peripheral wall 100 of the control piston 6 covered, with the upper control edge 16 of the adjusting piston 10 above and the lower control edge 18 of the adjusting piston 10 below the ring groove 28 of the control piston 6 located. As a result, the pressure medium connection from the pressure chamber 36 and thus from the high-pressure accumulator 22 in the workroom 20 and the connection from the workroom 20 to the low pressure accumulator 24 interrupted. The high-pressure accumulator 22 is via the supply channel 42 with the pressure room 36 connected. The space 102 above the control piston 6 is via the discharge channel 48 , the ring groove 30 of the adjusting piston 10 , the through hole 50 and the ring groove 52 of the Zylinderge häuses 2 over the return channel 54 with the low-pressure storage 24 connected. In the basic state of the electro-hydraulic drive device 1 is that the pressure room 36 limiting effective area 39 of the adjusting piston 10 pressurized such that substantially balancing of the mass to be moved takes place. In particular, about 60 to 80% of the actuator piston 10 load-bearing weight force from the pressure force on the effective area 39 the pressure chamber 36 and the rest by the pressure force on the effective surface 41 of the workroom 20 added.

Zum Anheben der Last wird der Elektromotor 8 betätigt, der über das Antriebsrad 82 und den Zahnriemen 80 die Gewindemutter 72 antreibt, die über ein Innengewinde 104 mit der drehfest aber axial verschiebbar in dem Aufnahmeraum 68 des Zylindergehäuses 2 aufgenommene Stellhülse 66 in Wirkverbindung steht. Die Gewindemutter 72 ist beidseitig über die Axiallager 76, 78 in dem Zylindergehäuse 2 gelagert, so dass der Gewindetrieb 64 die Drehbewegung des Elektromotors 8 in eine Axialbewegung der Stellhülse 66 relativ zu dem Zylindergehäuse 2 umwandelt. Da der Steuerkolben 6 über die vorgespannte Druckfeder 86 an dem Gewindetrieb 64 abgestützt ist, wird dieser in der einen Drehrichtung des Elektromotors 8 entsprechend der Axialbewegung der Stellhülse 66 nach oben verschoben, wobei die Druckmittelverbindung von dem Druckraum 36 des Stellkolbens 10 über die Steuerkante 12 des Steuerkolbens 6 zu der Ringnut 28 des Steuerkolbens 6 aufgesteuert und gleichzeitig über die Steuerkante 14 des Steuerkolbens 6 die Verbindung zum Niederdruckspeicher 24 zugesteuert wird. Dadurch wird eine Verbindung von der Hochdruckquelle 22 über den Versorgungskanal 42, den Druckraum 36 des Stellkolbens 10, den Verbindungskanal 44, die Ringnut 26 des Stellkolbens 10 über die Ringnut 28 des Steuerkolbens 6 und den Druckmittelkanal 46 zu dem Arbeitsraum 20 hin aufgesteuert, so dass Druckmittel von dem Hochdruckspeicher 22 in den Arbeitsraum 20 strömt und der Stellkolben 10 nach oben bewegt wird.To lift the load is the electric motor 8th operated, via the drive wheel 82 and the timing belt 80 the threaded nut 72 drives, which have an internal thread 104 with the rotationally fixed but axially displaceable in the receiving space 68 of the cylinder housing 2 recorded adjusting sleeve 66 is in active connection. The threaded nut 72 is on both sides via the thrust bearings 76 . 78 in the cylinder housing 2 stored so that the screw drive 64 the rotary motion of the electric motor 8th in an axial movement of the adjusting sleeve 66 relative to the cylinder housing 2 transforms. Since the control piston 6 over the preloaded compression spring 86 on the screw drive 64 is supported, this is in one direction of rotation of the electric motor 8th according to the axial movement of the adjusting sleeve 66 shifted upward, wherein the pressure medium connection from the pressure chamber 36 of the adjusting piston 10 over the control edge 12 of the control piston 6 to the ring groove 28 of the control piston 6 controlled and at the same time over the control edge 14 of the control piston 6 the connection to the low-pressure accumulator 24 is controlled. This will connect from the high pressure source 22 via the supply channel 42 , the pressure room 36 of the adjusting piston 10 , the connecting channel 44 , the ring groove 26 of the adjusting piston 10 over the ring groove 28 of the control piston 6 and the pressure medium channel 46 to the workroom 20 turned on, so that pressure medium from the high-pressure accumulator 22 in the workroom 20 flows and the actuator piston 10 is moved upward.

Der Stellkolben 10 bewegt sich so lange nach oben, bis die Druckmittelverbindung zu dem Arbeitsraum 20 über die Steuerkante 16 des Stellkolbens 10 unterbrochen wird. Dadurch bewegt sich der Stellkolben 10 um die gleiche Strecke wie der Steuerkolben 6 nach oben, wobei die Stellbewegung der Bewegung des Elektromotors 8 entspricht, so dass die Stellbewegung des Elektromotors als Istwert der Stellkolbenposition verwendbar ist. Um bei einem Druckabfall eine Beschädigung des Antriebes zu vermeiden, kann sich der Steuerkolben 6 gegen die Kraft der vorgespannten Druckfeder 86 gegenüber der Stellhülse 66 bewegen, so dass Stoßkräfte auf den Antrieb auf ein Minimum reduziert sind.The adjusting piston 10 moves up until the pressure medium connection to the working space 20 over the control edge 16 of the adjusting piston 10 is interrupted. As a result, the adjusting piston moves 10 the same distance as the control piston 6 upward, the adjusting movement of the movement of the electric motor 8th corresponds, so that the adjusting movement of the electric motor is used as the actual value of the actuating piston position. In order to avoid damaging the drive at a pressure drop, the control piston can 6 against the force of the preloaded compression spring 86 opposite the adjusting sleeve 66 move, so that impact forces on the drive are reduced to a minimum.

Zum Absenken des Stellkolbens 10 wird der Elektromotor 8 in die entgegengesetzte Richtung angetrieben und der Steuerkolben 6 nach unten bewegt. Dadurch öffnet sich ein Durchflussquerschnitt zwischen den Steuerkanten 14 und 18. Durch die Last wird Druckflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 20 in den Niederdruckspeicher 24 verdrängt. Der Stellkolben 10 folgt also dem Steuerkolben 6 nach unten, bis der Durchflussquerschnitt zwischen den Steuerkanten 14 und 18 wieder geschlossen ist.For lowering the adjusting piston 10 becomes the electric motor 8th driven in the opposite direction and the spool 6 moved down. This opens a flow cross section between the control edges 14 and 18 , The load causes pressure fluid to escape from the working space 20 in the low-pressure accumulator 24 repressed. The adjusting piston 10 follows the control piston 6 down until the flow area between the control edges 14 and 18 is closed again.

Offenbart ist eine elektrohydraulische Antriebseinrichtung mit einem Zylindergehäuse 2 an dem ein Steuerkolben 6 geführt ist, der über einen Elektromotor 8 axial verschiebbar ist und mit einem Stellkolben 10 zusammenwirkt. Erfindungsgemäß ist der Steuerkolben 6 zumindest abschnittsweise innerhalb des Stellkolbens 10 geführt, wobei der Steuerkolben 6 mindestens zwei Steuerkanten 12, 14 aufweist, über die eine Druckmittelverbindung zwischen einem vom Stellkolben 10 abschnittsweise begrenzten Arbeitsraum 20 und einer Druckmittelquelle 22 oder einer Druckmittelsenke 24 auf- oder zusteuerbar ist.Disclosed is an electro-hydraulic drive device with a cylinder housing 2 on which a control piston 6 is guided by an electric motor 8th is axially displaceable and with a control piston 10 interacts. According to the invention, the control piston 6 at least in sections within the actuating piston 10 guided, wherein the control piston 6 at least two control edges 12 . 14 has, via a pressure medium connection between one of the adjusting piston 10 partially limited working space 20 and a pressure medium source 22 or a pressure medium sink 24 is or can be taxed.

11: Antriebseinrichtungdriving means
22: Zylindergehäusecylinder housing
44: Aufnahmebohrunglocation hole
66: Steuerkolbenspool
88th: Elektromotorelectric motor
1010: Stellkolbenactuating piston
1212: Steuerkantecontrol edge
1414: Steuerkantecontrol edge
1616: Steuerkantecontrol edge
1818: Steuerkantecontrol edge
2020: Arbeitsraumworking space
2222: DruckmittelquellePressure medium source
2424: DruckmittelsenkePressure medium sink
2626: Ringnutring groove
2828: Ringnutring groove
3030: Ringnutring groove
3232: Ringnutring groove
3434: Ringmantelring jacket
3636: Druckraumpressure chamber
3838: Innenteilinner part
3939: Wirkflächeeffective area
4040: Dichtungpoetry
4141: Wirkflächeeffective area
4242: Versorgungskanalsupply channel
4444: Verbindungskanalconnecting channel
4646: DruckmittelkanalPressure fluid channel
4848: Entlastungskanalrelief channel
5050: DurchgangsbohrungThrough Hole
5252: Ringnutring groove
5454: RücklaufkanalReturn channel
5656: RücklaufleitungReturn line
5858: Elektromotorelectric motor
6060: Ladepumpecharging pump
6262: Pumpenleitungpump line
6464: Gewindetriebscrew
6666: Stellhülseadjusting sleeve
6868: Aufnahmeraumaccommodation space
7070: Außengewindeexternal thread
7272: Gewindemutterthreaded nut
7474: Dichtungpoetry
7676: Axiallagerthrust
7878: Axiallagerthrust
8080: Zahnriementoothed belt
8282: Antriebsraddrive wheel
8484: DurchgangsöffnungThrough opening
8686: Druckfedercompression spring
8888: Federraumspring chamber
9090: Innenflächepalm
9292: Federtellerspring plate
9494: Innenwandunginner wall
9696: DurchgangsbohrungThrough Hole
9898: Stangepole
100100: Außenumfangswandungouter circumferential wall
102102: Raumroom
104104: Innengewindeinner thread

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 19537109 C2 [0003, 0008]
- DE 8703507 U1 [0004, 0008]

Claims

Electrohydraulic drive device, in particular for a blow mandrel of a blow molding machine, having a cylinder housing ( 2 ) on which a control piston ( 6 ) is guided, which via an electric motor ( 8th ) is axially displaceable and with an actuating piston ( 10 ) cooperates, characterized in that the control piston ( 6 ) at least in sections within the actuating piston ( 10 ) is guided, wherein the control piston ( 6 ) at least two control edges ( 12 . 14 ), via which a pressure medium connection between one of the adjusting piston ( 10 ) Sectionally limited working space ( 20 ) and a pressure medium source ( 22 ) or a pressure medium sink ( 24 ) is auf- or zuueruerbar.

Drive device according to claim 1, wherein the electric motor ( 8th ) has a position detection system.

Drive device according to claim 1 or 2, wherein the actuating piston ( 10 ) with the cylinder housing ( 2 ) one with the pressure medium source ( 22 ) connected in the extension direction effective pressure chamber ( 36 ) limited.

Drive device according to claim 3, wherein the actuating piston ( 10 ) an annular groove ( 32 ) into which a ring jacket ( 34 ) of the cylinder housing ( 2 ) and the pressure chamber ( 36 ), while one in a receiving bore ( 4 ) of the cylinder housing ( 2 ) immersing inner part ( 38 ) of the adjusting piston ( 10 ) with the control piston ( 6 ) the working space ( 20 ) limited.

Drive device according to claim 3 or 4, wherein one of the pressure chamber ( 36 ) associated active surface ( 39 ) of the adjusting cylinder ( 10 ) is pressurized in such a way that substantially a weight balance of the mass to be moved takes place.

Drive device according to claim 5, wherein the active surface ( 39 ) has a larger cross section than the working space ( 20 ) and in the same direction effective effective area ( 41 ) of the adjusting piston ( 10 ) having.

Drive device according to one of the preceding claims, wherein the control edges ( 12 . 14 ; 16 . 18 ) of the control piston ( 6 ) and / or the actuating piston ( 10 ) by annular grooves ( 26 . 28 . 30 ) or pockets are formed.

Drive device according to one of the preceding claims, wherein the working space ( 20 ) via the control piston ( 6 ) and a return channel ( 54 ) in the cylinder housing ( 2 ) with the pressure medium sink ( 24 ) is connectable.

Drive device according to one of the preceding claims, wherein the pressure medium source ( 22 ) has at least one high-pressure accumulator.

Drive device according to claim 9, wherein the high-pressure accumulator ( 22 ) at least one charge pump ( 60 ) assigned.

Drive device according to claim 10, wherein the pressure medium sink ( 24 ) at least one charge pump ( 60 ) has low-pressure storage.

Drive device according to one of the preceding claims, wherein the axial displacement of the control piston ( 6 ) via a screw drive ( 64 ) he follows.

Drive device according to claim 12, wherein the control piston ( 6 ) via at least one prestressed spring ( 86 ) on the screw drive ( 64 ) is supported.

Drive device according to claim 13, wherein the control piston ( 6 ) a spring chamber ( 88 ), in which the at least one spring ( 86 ) is arranged, which with a first end on an inner surface ( 90 ) of the control piston ( 6 ) and with its second end to a spring plate ( 92 ) and supports this against an inner wall ( 94 ) of the control piston ( 6 ), wherein the spring plate ( 92 ) via a from the control piston ( 6 ) projecting connecting element ( 98 ) with an adjusting sleeve ( 66 ) of the screw drive ( 64 ) connected is.

Drive device according to claim 14, wherein the control piston ( 6 ) when the spring preload is exceeded against the force of the spring ( 86 ) along the connecting element ( 98 ) is movable.