DE102016223099A1 - Electrohydraulic arrangement and hydraulic axis - Google Patents

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Richard Bauer
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Abstract

Offenbart ist eine elektrohydraulische Anordnung für eine hydraulische Achse. Diese hat eine Hydromaschine zum Antreiben eines Verbrauchers. Die Hydromaschine wiederum ist über einen elektrischen Motor antreibbar, der über ein Antriebsregelgerät steuerbar ist. Zusätzlich kann das Antriebsregelgerät ein Bremsventil steuern, mit dem Bremsvorgänge des Verbrauchers präzise gesteuert werden.Disclosed is an electro-hydraulic arrangement for a hydraulic axis. This has a hydraulic machine for driving a consumer. The hydraulic machine in turn can be driven by an electric motor, which is controllable via a drive controller. In addition, the drive controller may control a brake valve that precisely controls braking actions of the load.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine hydraulische Achse, insbesondere eine Fertigungsmaschine, insbesondere eine hydraulische Presse, insbesondere einen Formteilautomat, insbesondere eine Schaumformmaschine, insbesondere eine Spritzgussmaschine.The invention relates to an electro-hydraulic arrangement according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a hydraulic axis, in particular a production machine, in particular a hydraulic press, in particular a molding machine, in particular a foam molding machine, in particular an injection molding machine.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Aus dem Stand der Technik sind Fertigungsmaschinen bekannt, die einen Hydrozylinder aufweisen, der zur mittelbaren (Kniehebel) oder unmittelbaren Positionierung von Press- oder Formwerkzeugen dient und des weiteren auch zum Pressen eingesetzt werden kann. Der Hydrozylinder, der beispielsweise als Differentialzylinder ausgebildet ist, ist über eine Hydropumpe betätigbar. Über diese kann eine Kolbenstange des Hydrozylinders ein- und ausgefahren werden. Die Hydropumpe ist über einen elektrischen Motor antreibbar. Zum Steuern des Motors ist ein Antriebsregelgerät vorgesehen. Neben dem Antriebsregelgerät für den Motor weist eine derartige Fertigungsmaschine eine Maschinensteuerung auf. Diese hat eine Positionssteuerkomponente für einen Kolben des Hydrozylinders oder ein bewegliches Werkzeug. Die Maschinensteuerung dient zur zentralen Koordination einer Achsbewegung des Hydrozylinders oder eines beweglichen Werkzeugs. Zum Betätigen des Hydrozylinders sind neben der Hydropumpe Ventile vorgesehen. Die Ansteuerung der Ventile erfolgt dann über die Maschinensteuerung.From the prior art manufacturing machines are known which have a hydraulic cylinder which serves for indirect (toggle) or immediate positioning of pressing or forming tools and can also be used for pressing. The hydraulic cylinder, which is designed for example as a differential cylinder, can be actuated via a hydraulic pump. About this a piston rod of the hydraulic cylinder can be retracted and extended. The hydraulic pump can be driven by an electric motor. For controlling the motor, a drive controller is provided. In addition to the drive control device for the engine, such a production machine has a machine control. This has a position control component for a piston of the hydraulic cylinder or a movable tool. The machine control is used for central coordination of an axis movement of the hydraulic cylinder or a movable tool. For actuating the hydraulic cylinder valves are provided in addition to the hydraulic pump. The control of the valves then takes place via the machine control.

Nachteilig bei derartigen Fertigungsmaschinen ist, dass bei einer Positionsregelung des Kolbens des Hydrozylinders oder eines beweglichen Werkzeugs die die Bewegung beeinflussenden Stellglieder teils von der Maschinensteuerung und teils vom Antriebsregler angesteuert werden. Maschinensteuerung und Antriebsregler kommunizieren dabei häufig über Buskommunikationssysteme miteinander und weißen oft unterschiedliche Berechnungstaktzeiten auf. Dies führt häufig zu Totzeiten in der Ansteuerung der Stellglieder. Unter Umständen können diese Totzeiten in geringen Maße von Bearbeitungszyklus zu Bearbeitungszyklus variieren. Dies erschwert eine genaue Positionierung des Kolbens eines Hydrozylinders oder eines beweglichen Werkzeugs. Des Weiteren kann dies Schwingungen in der Bewegung verursachen oder erschwert deren Bedämpfung.A disadvantage of such production machines is that in a position control of the piston of the hydraulic cylinder or a movable tool, the motion influencing actuators are driven partly by the machine control and partly by the drive controller. Machine control and drive controllers often communicate with each other via bus communication systems and often have different calculation cycle times. This often leads to dead times in the control of the actuators. Under certain circumstances, these dead times can vary from machining cycle to machining cycle to a small extent. This makes accurate positioning of the piston of a hydraulic cylinder or a movable tool difficult. Furthermore, this can cause vibrations in the movement or makes their damping difficult.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrohydraulische Anordnung zu schaffen, die auf vorrichtungstechnisch einfache und kostengünstige Weise zu einer schwingungsfreien Steuerung eines Verbrauchers oder zumindest zu einer Steuerung eines Verbrauchers mit vergleichsweise geringen Schwingungen führt. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, eine hydraulische Achse zu schaffen, die schwingungsfrei oder zumindest mit vergleichsweise geringer Schwingungsbelastung betreibbar ist.In contrast, the present invention seeks to provide an electro-hydraulic arrangement that leads to device-technically simple and cost-effective manner to a vibration-free control of a consumer or at least to a control of a consumer with relatively low vibrations. Moreover, it is an object of the invention to provide a hydraulic axle which is operable vibration-free or at least with relatively low vibration load.

Die Aufgabe hinsichtlich der elektrohydraulischen Anordnung wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der hydraulischen Achse gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11.The object with regard to the electrohydraulic arrangement is achieved according to the features of claim 1 and with regard to the hydraulic axis according to the features of claim 11.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist eine elektrohydraulische Anordnung, insbesondere eine elektrohydraulische Steuerungsanordnung oder eine elektrohydraulische Schaltung, mit einer, insbesondere drehzahlvariablen, Hydromaschine zur Regelung eines hydraulischen Verbrauchers vorgesehen. Vorzugsweise ist des Weiteren ein drehzahlgeregelter Motor, insbesondere ein elektrischer Motor, zum Antreiben der Hydromaschine vorgesehen. Der Motor kann von einem Antriebsregelgerät der elektrohydraulischen Anordnung gesteuert sein. Des Weiteren ist vorteilhafterweise ein Bremsventil vorgesehen, um vom Verbraucher abströmendes Öl zu drosseln und somit insbesondere Bremsvorgänge des Verbrauchers präzise zu steuern. Vorteilhafterweise ist das Bremsventil hierbei über das Antriebsregelgerät gesteuert.According to the invention, an electrohydraulic arrangement, in particular an electrohydraulic control arrangement or an electrohydraulic circuit, is provided with a, in particular variable speed, hydraulic machine for controlling a hydraulic consumer. Furthermore, a variable-speed motor, in particular an electric motor, is preferably provided for driving the hydraulic machine. The motor may be controlled by a drive controller of the electro-hydraulic arrangement. Furthermore, a brake valve is advantageously provided in order to throttle oil flowing away from the consumer and thus in particular to precisely control braking operations of the consumer. Advantageously, the brake valve is controlled via the drive controller.

Diese Lösung hat den Vorteil, dass das Antriebsregelgerät nicht nur den Motor, sondern zusätzlich das Bremsventil ansteuert. Im Unterschied dazu ist es im Stand der Technik üblich, Ventile, wie beispielsweise das Bremsventil, über eine, insbesondere übergeordnete, Maschinensteuerung anzusteuern, was zu größeren Ansteuerzeiten und einer schlechteren Performance führt. Somit sind erfindungsgemäß vorteilhafterweise die Steuerung des Bremsventils und die Steuerung des Motors nicht auf unterschiedliche Steuerungen aufgeteilt, sondern erfolgt zentral über das Antriebsregelgerät. Dies führt somit dazu, dass mit der erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Anordnung eine zentrale Koordination der Bewegung des Verbrauchers über das Antriebsregelgerät erfolgen kann.This solution has the advantage that the drive controller controls not only the engine but also the brake valve. In contrast, it is customary in the prior art to control valves, such as the brake valve, via a, in particular higher-level, machine control, which leads to larger actuation times and a poorer performance. Thus, according to the invention advantageously the control of the brake valve and the control of the engine are not divided into different controls, but takes place centrally via the drive controller. This thus leads to a central coordination of the movement of the consumer via the drive controller can be carried out with the electro-hydraulic arrangement according to the invention.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Hydromaschine um eine Hydropumpe. Denkbar ist auch, die Hydromaschine sowohl als Hydropumpe als auch als Hydromotor einzusetzen. Des Weiteren ist denkbar, dass die Hydromaschine einen verstellbaren Schwenkwinkel hat, womit weiter denkbar ist, dass die Hydromaschine volumengeregelt ist.Preferably, the hydraulic machine is a hydraulic pump. It is also conceivable to use the hydraulic machine both as a hydraulic pump and as a hydraulic motor. Furthermore, it is conceivable that the hydraulic machine has an adjustable pivoting angle, which further makes it conceivable that the hydraulic machine is volume-controlled.

Vorzugsweise steuert das Antriebsregelgerät den Motor in Abhängigkeit einer Soll-Bewegungskurve des Verbrauchers, womit eine einfache Steuerung ermöglicht ist. Preferably, the drive controller controls the motor in response to a desired movement curve of the consumer, whereby a simple control is possible.

Des Weiteren ist denkbar, dass die elektrohydraulische Anordnung als offener hydraulischer Kreis ausgebildet ist.Furthermore, it is conceivable that the electro-hydraulic arrangement is designed as an open hydraulic circuit.

Mit anderen Worten ist bei einem System, dass eine drehzahlvariable angetriebene Pumpe zur Regelung eines hydraulischen Verbrauchers aufweist, vorgesehen, dass im offenen Kreis zusätzlich ein Bremsventil angeordnet ist, um vom Verbraucher abströmendes Öl zu drosseln. Damit können vor allem Bremsvorgänge des Verbrauchers präzise gesteuert werden. Mit Vorteil kann nun das Antriebsregelgerät des drehzahlgeregelten Motors in Abhängigkeit von der Soll-Bewegungskurve des Verbrauchers nicht nur den elektrischen Motor, sondern auch gleich das Bremsventil ansteuern. Dabei wird vorzugsweise die Soll-Bewegungskurve vom Antriebsregelgerät eigenständig ermittelt.In other words, in a system having a variable-speed driven pump for controlling a hydraulic load, it is provided that in the open circuit additionally a brake valve is arranged to throttle oil flowing from the consumer. In particular, braking processes of the consumer can be precisely controlled. Advantageously, the drive controller of the variable-speed motor can now control not only the electric motor, but also the brake valve as a function of the desired movement curve of the consumer. In this case, the setpoint movement curve is preferably determined independently by the drive controller.

Mit der elektrohydraulischen Anordnung ist somit auf einfache Weise eine dynamische und schwingungsfreie Positionsregelung des Verbrauchers ermöglicht. Es ist somit weiter auf vorrichtungstechnisch einfache Weise eine Positions- und Geschwindigkeitsregelung mit direkter Bremsventilansteuerung aus dem Antrieb für den Verbraucher, der beispielsweise als elektrohydraulische Achse ausgebildet ist, vorgesehen. Mit anderen Worten kann die Funktion derart erweitert werden, dass ein Bremsventil direkt aus dem Antrieb angesteuert wird, um die Schließachse exakter und dynamischer positionieren zu können.With the electro-hydraulic arrangement, a dynamic and vibration-free position control of the consumer is thus made possible in a simple manner. It is thus further on device technology simple way a position and speed control with direct brake valve control from the drive for the consumer, which is designed for example as an electro-hydraulic axis provided. In other words, the function can be extended such that a brake valve is controlled directly from the drive in order to position the locking axis more accurately and more dynamically.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat das Antriebsregelgerät eine Schnittstelle für eine Maschinensteuerung. Bei dieser handelt es sich beispielsweise um einen Bus oder um ein Bus-System. Über die Schnittstelle kann von der Maschinensteuerung zumindest ein Soll-Wert für die Ansteuerung des Verbrauchers in das Antriebsregelgerät eingespeist werden. Bei dem Soll-Wert handelt es sich beispielsweise um eine Soll-Position des Verbrauchers, wie beispielsweise eine Kolbenposition bei einem Verbraucher in Form eines Hydrozylinders oder beispielsweise ein bewegliches Werkzeug. Bei der Soll-Position handelt es sich des Weiteren beispielsweise um einen Absolutwert. Das Antriebsregelgerät ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass es aus der Soll-Position und aus der Ist-Position eigenständig eine Soll-Bewegungskurve ermitteln kann. Alternativ oder zusätzlich kann als Soll-Wert eine Soll-Kraft oder ein Kraft-Ziel vorgesehen sein. Die Maschinensteuerung kann dann ein Ablaufprogramm für den Verbraucher aufweisen, womit ein oder mehrere Soll-Werte dem Antriebsregelgerät bei der Ausführung des Ablaufprogramms zugeführt werden können. Die eigentliche Kraft und Wegregelung erfolgt dann vorteilhafterweise im Antriebsregelgerät, womit Steuerzeiten zur Ansteuerung des Verbrauchers weiter reduziert sind.In a further embodiment of the invention, the drive controller has an interface for a machine control. This is, for example, a bus or a bus system. At least one desired value for controlling the consumer can be fed into the drive controller by the machine controller via the interface. The target value is, for example, a desired position of the consumer, such as a piston position in a consumer in the form of a hydraulic cylinder or, for example, a movable tool. In addition, the desired position is, for example, an absolute value. The drive controller is preferably designed such that it can independently determine a desired movement curve from the desired position and from the actual position. Alternatively or additionally, a desired force or a force target can be provided as the desired value. The machine control can then have a sequence program for the consumer, with which one or more setpoint values can be supplied to the drive controller during the execution of the sequence program. The actual force and displacement control then advantageously takes place in the drive control device, whereby control times for controlling the load are further reduced.

Bei dem Verbraucher handelt es sich beispielsweise um einen Hydrozylinder, der insbesondere als Differentialzylinder ausgestaltet sein kann. Der Verbraucher oder Hydrozylinder kann des Weiteren zwei hydraulische Verbraucheranschlüsse aufweisen. Ist ein Hydrozylinder vorgesehen, so hat dieser vorzugsweise einen Kolben, der einen ersten Druckraum von einem zweiten Druckraum trennt, wobei der zweite Druckraum von einer Kolbenstange durchsetzt sein kann.The consumer is, for example, a hydraulic cylinder, which may be configured in particular as a differential cylinder. The consumer or hydraulic cylinder may further comprise two hydraulic consumer ports. If a hydraulic cylinder is provided, it preferably has a piston which separates a first pressure chamber from a second pressure chamber, wherein the second pressure chamber can be penetrated by a piston rod.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Sensor, insbesondere ein Wegmesssystem, zum Erfassen einer Verbraucherposition des Verbrauchers vorgesehen. Handelt es sich bei dem Verbraucher um einen Hydrozylinder, so wird durch den Sensor insbesondere eine Kolbenposition eines Kolbens des Hydrozylinders erfasst. Die erfasste Position kann dann dem Antriebsregelgerät zugeführt werden. Hierdurch erfolgt eine äußerst schnelle Signalverarbeitung im Antriebsregelgerät, wobei die erfasste Verbraucherposition dann beispielsweise als Basis zur Ansteuerung des Bremsventils eingesetzt werden kann. Dies führt zu einer hochdynamischen und schnellen Steuerung bzw. Regelung. Dagegen wird im Stand der Technik die erfasste Position zur Maschinensteuerung geführt.In a further embodiment of the invention, a sensor, in particular a displacement measuring system, is provided for detecting a consumer position of the consumer. If the consumer is a hydraulic cylinder, in particular a piston position of a piston of the hydraulic cylinder is detected by the sensor. The detected position can then be supplied to the drive controller. This results in an extremely fast signal processing in the drive controller, wherein the detected consumer position can then be used, for example, as the basis for controlling the brake valve. This leads to a highly dynamic and fast control or regulation. In contrast, in the prior art, the detected position is guided to the machine control.

Um die Steuerung über das Antriebsregelgerät weiter zu verbessern, weist diese vorteilhafterweise eine Positionssteuerkomponente auf. Diese ist zuständig für das Steuern der Verbraucherposition des Verbrauchers, insbesondere für die Position eines Kolbens des als Hydrozylinder ausgestalteten Verbrauchers. Der Positionssteuerkomponente kann die, insbesondere aktuelle, Position, also beispielsweise die Verbraucherposition oder Kolbenposition, des Sensors zugeführt sein.In order to further improve the control via the drive controller, this advantageously has a position control component. This is responsible for controlling the consumer position of the consumer, in particular for the position of a piston of the designed as a hydraulic cylinder consumer. The position control component can be supplied to the, in particular current, position, that is to say for example the consumer position or piston position, of the sensor.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist denkbar, mit der Positionssteuerkomponente des Antriebsregelgeräts das Bremsventil zu steuern, wodurch die Steuerung äußerst schnell ausführbar ist.In a further embodiment of the invention is conceivable to control the brake valve with the position control component of the drive controller, whereby the control is extremely fast executable.

Des Weiteren ist denkbar, dass in die Positionssteuerkomponente der Soll-Wert oder die Soll-Werte der Maschinensteuerung eingespeist sind.Furthermore, it is conceivable that the setpoint value or the setpoint values of the machine control system are fed into the position control component.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Antriebsregelgerät eine Druckreglerkomponente auf. Der Motor kann dann in Abhängigkeit der Druckreglerkomponente gesteuert sein. Vorzugsweise ist ein Drucksensor vorgesehen, mit dem ein Ist-Druck, insbesondere direkt, ausgangsseitig der Hydromaschine erfassbar ist. Der Ist-Druck kann somit zwischen der Hydromaschine und dem Verbraucher abgegriffen sein. Der Wert des Ist-Drucks kann dem Antriebsregelgerät, insbesondere dessen Druckreglerkomponente, zugeführt sein.In a preferred embodiment of the invention, the drive controller has a pressure regulator component. The engine may then be controlled in dependence on the pressure regulator component. Preferably, a pressure sensor is provided, with which an actual pressure, in particular directly, output side of the hydraulic machine can be detected. The actual pressure can thus be tapped between the hydraulic machine and the consumer. The value of the actual pressure can be supplied to the drive controller, in particular its pressure regulator component.

Des Weiteren kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass an einem der Verbraucheranschlüsse oder an einem jeweiligen Verbraucheranschluss ein Drucksensor angeschlossen ist. Mit dem Drucksensor oder mit den Drucksensoren kann der entsprechende Ist-Druck gemessen werden. Der erfasste Wert oder die erfassten Werte können dann dem Antriebsregelgerät, insbesondere der Druckreglerkomponente, zugeführt sein, um die Steuerung der hydraulischen Anordnung weiter zu verbessern.Furthermore, it can advantageously be provided that a pressure sensor is connected to one of the consumer connections or to a respective consumer connection. With the pressure sensor or with the pressure sensors, the corresponding actual pressure can be measured. The detected value or the detected values can then be supplied to the drive control device, in particular the pressure regulator component, in order to further improve the control of the hydraulic arrangement.

Des Weiteren ist denkbar, dass der Ist-Druck oder die Ist-Drücke alternativ oder zusätzlich zur Druckreglerkomponente der Positionssteuerkomponente zugeführt sind.Furthermore, it is conceivable that the actual pressure or the actual pressures are supplied alternatively or additionally to the pressure regulator component of the position control component.

Vorzugsweise weist das Antriebsregelgerät eine Geschwindigkeitsreglerkomponente für den Motor auf. Der Motor kann dann in Abhängigkeit der Geschwindigkeitsreglerkomponente gesteuert sein. Vorzugsweise ist des Weiteren ein Drehzahlsensor oder ein Geschwindigkeitssensor zum Erfassen der Ist-Drehzahl oder der Ist-Geschwindigkeit des Motors vorgesehen. Die erfassten Werte können dann dem Antriebsregelgerät, insbesondere der Geschwindigkeitsreglerkomponente, zugeführt werden.The drive controller preferably has a speed controller component for the motor. The motor can then be controlled in dependence on the speed controller component. Furthermore, a speed sensor or a speed sensor for detecting the actual speed or the actual speed of the motor is preferably provided. The detected values can then be supplied to the drive controller, in particular the speed controller component.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass das Antriebsregelgerät eine Stromreglerkomponente für den Motor aufweist. Der Motor kann dann in Abhängigkeit der Stromreglerkomponente gesteuert sein. Vorzugsweise ist hierbei ein Drehwinkelsensor zum Erfassen eines Ist-Drehwinkels des Motors vorgesehen. Erfasste Werte können dann dem Antriebsregelgerät, insbesondere der Stromreglerkomponente, zugeführt sein.In addition, it can be provided that the drive controller has a current regulator component for the motor. The motor may then be controlled in dependence on the current regulator component. Preferably, a rotation angle sensor for detecting an actual rotation angle of the motor is provided here. Detected values can then be fed to the drive controller, in particular the current regulator component.

Um auf einfache Weise die Richtung des Verbrauchers zu steuern, kann ein Richtungsventil vorgesehen sein. Über dieses ist dann der Verbraucher mit der Hydromaschine verbindbar, um ihn in eine erste und eine zweite Richtung zu verfahren. Vorzugsweise ist in einer ersten Schaltstellung eines Ventilschiebers des Richtungsventils die Hydromaschine mit dem ersten Druckraum des Hydrozylinders verbunden. Des Weiteren kann in der ersten Schaltstellung ein Ablaufströmungspfad vom zweiten Druckraum über das Richtungsventil vorgesehen sein, um Öl vom zweiten Druckraum abzuführen. Der Ablaufströmungspfad kann dann stromabwärts des Richtungsventils mit dem ersten Druckraum, insbesondere über das Bremsventil, oder mit einem Tank, insbesondere über ein Regenerationsventil oder Rekuperationsventil, verbindbar sein. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass in einer zweiten Schaltstellung des Ventilschiebers des Richtungsventils der Anschluss des Richtungsventils, der mit dem ersten Druckraum verbunden ist, gesperrt ist, und der zweite Druckraum mit der Hydromaschine verbunden ist. Somit kann Druckmittel in den zweiten Druckraum gefördert werden, und Druckmittel vom ersten Druckraum wird beispielsweise über das Bremsventil und/oder das Regenerationsventil zum Tank entlassen.In order to easily control the direction of the consumer, a directional valve may be provided. About this is then the consumer with the hydraulic machine connectable to move him in a first and a second direction. Preferably, in a first switching position of a valve spool of the directional valve, the hydraulic machine is connected to the first pressure chamber of the hydraulic cylinder. Furthermore, in the first switching position, an outflow flow path from the second pressure chamber via the directional valve may be provided in order to remove oil from the second pressure chamber. The outflow flow path can then be connected downstream of the directional valve to the first pressure chamber, in particular via the brake valve, or to a tank, in particular via a regeneration valve or recuperation valve. Furthermore, it can be provided that, in a second switching position of the valve slide of the directional valve, the connection of the directional valve, which is connected to the first pressure chamber, is blocked, and the second pressure chamber is connected to the hydraulic machine. Thus, pressure medium can be conveyed into the second pressure chamber, and pressure medium from the first pressure chamber is discharged to the tank, for example via the brake valve and / or the regeneration valve.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass in einer dritten Schaltstellung des Ventilschiebers des Richtungsventils beide Druckräume des Hydrozylinders miteinander verbunden sind. Die Verbindung zur Hydromaschine kann dann gesperrt sein. Des Weiteren ist denkbar, dass in der dritten Schaltstellung der Ablaufströmungspfad, insbesondere gedrosselt, aufgesteuert ist. Der Ablaufströmungspfad kann dann stromabwärts des Richtungsventils mit dem Tank, insbesondere über das Regenerationsventil, verbindbar sein. Mit der dritten Schaltstellung kann somit auf einfache Weise eine Art gedrosselte Schwimmstellung erreicht werden. Des Weiteren ist denkbar, dass die fluidische Verbindung zwischen den Druckräumen in der dritten Schaltstellung ebenfalls gedrosselt ausgebildet sein kann.Furthermore, it can be provided that both pressure chambers of the hydraulic cylinder are connected to each other in a third switching position of the valve spool of the directional valve. The connection to the hydraulic machine can then be blocked. Furthermore, it is conceivable that in the third switching position of the outflow flow path, in particular throttled, is turned on. The drain flow path may then be connectable to the tank downstream of the directional valve, in particular via the regeneration valve. With the third switching position can thus be achieved in a simple manner a kind of throttled floating position. Furthermore, it is conceivable that the fluidic connection between the pressure chambers in the third switching position can also be configured throttled.

Mit anderen Worten ist ein Richtungsventil vorgesehen, das einen ersten Arbeitsanschluss hat, der mit dem ersten Druckraum verbunden ist, und einen zweiten Arbeitsanschluss hat, der mit dem zweiten Druckraum verbunden ist. Des Weiteren kann das Richtungsventil einen Druckanschluss haben, der mit der Hydromaschine verbunden ist, und einen Rücklaufanschluss, der mit einem Ablaufpfad verbunden ist. In ersten Schaltstellungen des Ventilschiebers des Richtungsventils können der Druckanschluss mit dem ersten Arbeitsanschluss und der zweite Arbeitsanschluss mit dem Rücklaufanschluss verbunden sein. In der zweiten Schaltstellung können der erste Arbeitsanschluss und der Rücklaufanschluss gesperrt sein und der Druckanschluss mit dem zweiten Arbeitsanschluss verbunden sein. Des Weiteren können in der dritten Schaltstellung der erste Arbeitsanschluss, der zweite Arbeitsanschluss und der Rücklaufanschluss verbunden sein, wobei der Druckanschluss gesperrt ist. Der Ablaufpfad, der an den Rücklaufanschluss des Richtungsventils angeschlossen ist, kann dann vorteilhafterweise über das Regenerationsventil mit dem Tank und/oder über das Bremsventil mit dem ersten Druckraum verbindbar sein.In other words, a directional valve is provided which has a first working port, which is connected to the first pressure chamber, and has a second working port, which is connected to the second pressure chamber. Further, the directional valve may have a pressure port connected to the hydraulic machine and a return port connected to a drain path. In first switching positions of the valve spool of the directional valve, the pressure port may be connected to the first working port and the second working port to the return port. In the second switching position, the first working connection and the return connection can be blocked and the pressure connection can be connected to the second working connection. Furthermore, in the third switching position, the first working connection, the second working connection and the return connection can be connected, the pressure connection being blocked. The discharge path, which is connected to the return port of the directional valve, can then be advantageously connected to the tank via the regeneration valve and / or via the brake valve to the first pressure chamber.

Vorzugsweise ist das Bremsventil einerseits mit dem ersten Druckraum des Hydrozylinders und andererseits an den Ablaufströmungspfad oder Ablaufpfad angeschlossen. Über das Bremsventil kann dann eine Druckmittelverbindung zwischen dem ersten Druckraum und dem Ablaufströmungspfad oder Ablaufpfad auf- und zusteuerbar sein. Vorzugsweise ist ein Ventilschieber des Bremsventils proportional verstellbar, womit das Bremsventil bedarfsgerecht eingesetzt werden kann. In ersten Schaltstellungen des Ventilschiebers ist vorzugsweise die Druckmittelverbindung aufgesteuert und in zweiten Schaltstellungen zugesteuert. Bei dem Bremsventil handelt es sich beispielsweise um ein 2/2-Wege-Proportionalventil.Preferably, the brake valve is connected on the one hand to the first pressure chamber of the hydraulic cylinder and on the other hand to the drain flow path or drain path. About the brake valve can then be a pressure medium connection between the first pressure chamber and the drain flow path or Expiration path can be opened and controlled. Preferably, a valve spool of the brake valve is proportionally adjustable, so that the brake valve can be used as needed. In first switching positions of the valve slide, the pressure medium connection is preferably opened and closed in second switching positions. The brake valve is, for example, a 2/2-way proportional valve.

Alternativ oder zusätzlich zum beschriebenen Bremsventil ist denkbar, dass das Richtungsventil proportional verstellbar ist und somit die Bremsventilfunktion übernimmt. Durch die proportionale Verstellbarkeit kann in den jeweiligen Schaltstellungen ein Öffnungsquerschnitt steuerbar sein. Das Richtungsventil kann somit erste Schaltstellungen, zweite Schaltstellungen und dritte Schaltstellungen aufweisen.Alternatively or in addition to the described brake valve is conceivable that the directional valve is proportionally adjustable and thus takes over the brake valve function. Due to the proportional adjustability, an opening cross-section can be controlled in the respective switch positions. The directional valve may thus have first switching positions, second switching positions and third switching positions.

Bei der hydraulischen Anordnung kann mit dem Regenerationsventil vorteilhafterweise eine Verbindung zum Tank auf- und zugesteuert werden.In the case of the hydraulic arrangement, a connection to the tank can advantageously be opened and closed with the regeneration valve.

Vorteilhafterweise ist das Richtungsventil und/oder das Regenerationsventil über das Antriebsregelgerät gesteuert, womit auch dieses Ventil oder diese Ventile mit geringsten Steuerzeiten ansteuerbar ist.Advantageously, the directional valve and / or the regeneration valve is controlled by the drive controller, whereby also this valve or these valves can be controlled with the lowest control times.

Weiter vorzugsweise kann ein Sperrventil vorgesehen sein, das im Strömungspfad zwischen dem ersten Druckraum und dem Richtungsventil angeordnet ist. Über dieses kann die Druckmittelverbindung zwischen dem ersten Druckraum und dem Richtungsventil auf- und zusteuerbar sein. Bei dem Sperrventil handelt es sich beispielsweise um ein Logikventil. Das Sperrventil kann einen Ventilkörper aufweisen, dem ein Ventilsitz zugeordnet ist. Der Ventilkörper kann des Weiteren einen Radialbund haben, womit auf seiner zum Ventilsitz weisenden Seite zwei Steuerflächen ausgebildet sein können. Eine erste Steuerfläche kann als eine Ringfläche und eine zweite Steuerfläche als eine Stirnfläche ausgebildet sein. Liegt der Ventilkörper am Ventilsitz an, so kann die Stirnflächen mit Druckmittel vom ersten Arbeitsanschluss und die Ringfläche mit Druckmittel vom ersten Druckraum beaufschlagbar sein. Ist der Ventilkörper vom Ventilsitz abgehoben, so kann eine Druckmittelverbindung zwischen dem ersten Druckraum und dem ersten Arbeitsanschluss des Richtungsventils aufgesteuert sein. Es sind somit die Ringfläche und die Stirnfläche gemeinsam mit Druckmittel aus dem aufgesteuerten Strömungspfad beaufschlagbar. Auf seiner vom Ventilsitz wegweisenden Seite weist der Ventilkörper vorzugsweise eine Steuerfläche auf, deren Größe einer Summe der Stirnfläche und Ringfläche entsprechen kann. Über die Steuerfläche kann der Ventilkörper mit einer Federkraft einer Ventilfeder hin in Richtung zu seinem Ventilsitz beaufschlagt sein. Des Weiteren kann die Steuerfläche einen Steuerraum begrenzen, der über einen Drossel an einen Strömungspfad zwischen dem ersten Druckraum des Hydrozylinders und dem Sperrventil angeschlossen sein kann. Des Weiteren ist vorzugsweise der Steuerraum über ein Steuerventil mit dem Tank verbindbar. Über das Steuerventil kann somit die Druckmittelverbindung zwischen dem Steuerraum und dem Tank auf- und zugesteuert werden. Zum Öffnen des Sperrventils wird somit vorzugsweise die Druckmittelverbindung zwischen dem Steuerraum und dem Tank aufgesteuert. Es ist denkbar, dass das Steuerventil über die Maschinensteuerung steuerbar ist, was die Sicherheit der hydraulischen Anordnung erhöht, da der erste Druckraum des Hydrozylinders somit über die Maschinensteuerung von der Hydromaschine getrennt werden kann.Further preferably, a check valve may be provided, which is arranged in the flow path between the first pressure chamber and the directional valve. About this, the pressure medium connection between the first pressure chamber and the directional valve up and be controlled. The check valve is, for example, a logic valve. The check valve may comprise a valve body, which is associated with a valve seat. The valve body can furthermore have a radial collar, with which two control surfaces can be formed on its side facing the valve seat. A first control surface may be formed as an annular surface and a second control surface as an end surface. If the valve body rests against the valve seat, then the end faces can be acted upon by pressure medium from the first working port and the annular surface by pressure medium from the first pressure chamber. If the valve body is lifted from the valve seat, then a pressure medium connection between the first pressure chamber and the first working port of the directional valve can be opened. Thus, the annular surface and the end face can be acted upon together with pressure medium from the opened-up flow path. On its side facing away from the valve seat, the valve body preferably has a control surface whose size can correspond to a sum of the end face and annular surface. About the control surface of the valve body can be acted upon with a spring force of a valve spring toward its valve seat. Furthermore, the control surface can delimit a control chamber, which can be connected via a throttle to a flow path between the first pressure chamber of the hydraulic cylinder and the check valve. Furthermore, preferably the control chamber can be connected to the tank via a control valve. The pressure medium connection between the control chamber and the tank can thus be opened and closed via the control valve. To open the check valve thus preferably the pressure medium connection between the control chamber and the tank is opened. It is conceivable that the control valve is controllable via the machine control, which increases the safety of the hydraulic arrangement, since the first pressure chamber of the hydraulic cylinder can thus be separated from the hydraulic machine via the machine control.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Antriebsregelgerät eine modellbasierte Zustandsregelung für den Verbraucher aufweist. Somit können beispielsweise Ist-Größen berechnet und indirekt geregelt werden, womit Sensoren eingespart werden können. Beispielsweise kann mithilfe der Position des Wegmesssystems die Beschleunigung berechnet und indirekt geregelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann über die Drücke in den Druckräumen des Hydrozylinders eine Beschleunigung des Kolbens berechnet und indirekt geregelt werden.In a further embodiment of the invention can be provided that the drive controller has a model-based state control for the consumer. Thus, for example, actual variables can be calculated and controlled indirectly, whereby sensors can be saved. For example, using the position of the position measuring system, the acceleration can be calculated and indirectly controlled. Alternatively or additionally, an acceleration of the piston can be calculated and controlled indirectly via the pressures in the pressure chambers of the hydraulic cylinder.

Erfindungsgemäß ist eine hydraulische Achse mit einer elektrohydraulischen Anordnung gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte vorgesehen. Unter einer hydraulischen Achse wird im Rahmen dieser Anmeldung ein hydraulischer Aktor, z. B. ein Hydrozylinder sowie die den Aktor mit Fluid ansteuernde hydraulische bzw. elektrohydraulische Anordnung verstanden. Solche hydraulischen Achsen sind kompakte, kräftige und leistungsstarke Antriebe. Diese können bei einer Vielzahl industrieller Automationsanwendungen zum Einsatz kommen, z. B. bei Pressen, Kunststoffmaschinen, Biegemaschinen, usw. Insbesondere sind derartige Antriebe dafür ausgelegt, zumindest zwei Bewegungsabläufe, nämlich eine schnelle Überführungsbewegung - nachfolgend als Eilgang oder als Eilhub bezeichnet - sowie eine Kraft aufbringende Arbeitsbewegung - nachfolgend als Kraftgang, als Arbeitshub oder als Pressgang bezeichnet - zu realisieren. Mit der erfindungsgemäßen hydraulischen Achse ist somit vorteilhafterweise ermöglicht, dass trotz hoher Dynamik überwiegend schwingungsfrei positioniert werden kann. Mit anderen Worten ist eine standardisierte Subsystemlösung für drehzahlvariable Pumpenantriebe z.B. Sytronix vorgesehen, bei der eine komplette Regelungsfunktion inklusive der Ventilansteuerung im Antrieb erfolgt und somit unabhängig von der Maschinensteuerung eine Lösung für eine Schließachse verfügbar ist. Hierdurch sind höhere Genauigkeiten und eine höhere Dynamik erreichbar. Dagegen ist bei bisherigen Lösungen das Bremsventil aus der übergeordneten Maschinensteuerung angesteuert, womit bei diversen Schnittstellen eine Buszykluszeit zum Teil veränderliche Totzeiten bei der Ansteuerung der betreffenden Stellglieder verursacht und damit zu einer schlechteren Regelbarkeit und zu Performance-Einbußen führt. Somit ist des Weiteren vorteilhaft, dass bei der hydraulischen Achse die Maschinensteuerung nicht an die Ventilanordnung, insbesondere an das Bremsventil, angepasst werden muss, da dies von dem Antriebsregelgerät übernommen wird. Somit kann der Hersteller für das Antriebsregelgerät, das zum Steuern des Verbrauchers dient, dieses zusätzlich für weitere Steueraufgaben, insbesondere für die Steuerung des Bremsventils, ausbilden.According to the invention, a hydraulic axle with an electro-hydraulic arrangement according to one or more of the preceding aspects is provided. Under a hydraulic axis is in the context of this application, a hydraulic actuator, z. B. a hydraulic cylinder and the actuator with fluid-driving hydraulic or electro-hydraulic arrangement understood. Such hydraulic axles are compact, powerful and powerful drives. These can be used in a variety of industrial automation applications, eg. For example, in presses, plastic machines, bending machines, etc. In particular, such drives are designed to at least two movements, namely a quick transfer movement - hereinafter referred to as rapid traverse or Eilhub - as well as a force applying labor movement - hereinafter as Kraftgang, as a working stroke or as a press gear designated - to realize. With the hydraulic axis according to the invention is thus advantageously made possible that despite high dynamics can be positioned predominantly vibration-free. In other words, a standardized subsystem solution for variable-speed pump drives such as Sytronix is provided, in which a complete control function including the valve control in the drive takes place and thus a solution for a locking axis is available independently of the machine control. As a result, higher accuracies and a higher degree of dynamics can be achieved. In contrast, in previous solutions, the brake valve is driven from the higher-level machine control, which at various interfaces causes a bus cycle time partly variable dead times in the control of the respective actuators, thus leading to a poorer controllability and performance losses. Thus, it is furthermore advantageous that, in the case of the hydraulic axis, the machine control does not have to be adapted to the valve arrangement, in particular to the brake valve, since this is taken over by the drive controller. Thus, the manufacturer of the drive controller, which serves to control the consumer, this additionally for further control tasks, in particular for the control of the brake valve, train.

Figurenlistelist of figures

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 in einer stark vereinfachten Seitenansicht eine hydraulische Achse,
  • 2 in einem Schaltplan eine erfindungsgemäße elektrohydraulische Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer hydraulischen Achse,
  • 3 einen vereinfachten Schaltplan einer elektrohydraulischen Anordnung gemäß einer Ausführungsform und
  • 4 vereinfacht ein Reglerschema der elektrohydraulischen Anordnung.
Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings. Show it:
  • 1 in a greatly simplified side view a hydraulic axis,
  • 2 1 is a circuit diagram of an inventive electrohydraulic arrangement according to an embodiment in a hydraulic axis,
  • 3 a simplified circuit diagram of an electro-hydraulic arrangement according to an embodiment and
  • 4 simplifies a regulator scheme of the electro-hydraulic arrangement.

Gemäß 1 ist eine hydraulische Achse 1 vereinfacht dargestellt. Diese hat einen Hydrozylinder 2, der als Differentialzylinder ausgestaltet ist. Eine Kolbenstange 4 des Hydrozylinders 2 ist dabei verfahrbar. Der Hydrozylinder 2 ist in einer Tragstruktur 6 gelagert. Diese weist dabei eine Höhe a und eine Breite b auf. Betätigt wird der Hydrozylinder 2 über eine Hydromaschine 8. Die hydraulische Achse aus 1 wird für einen Formteilautomaten eingesetzt.According to 1 is a hydraulic axis 1 shown in simplified form. This has a hydraulic cylinder 2 , which is designed as a differential cylinder. A piston rod 4 of the hydraulic cylinder 2 is movable here. The hydraulic cylinder 2 is in a supporting structure 6 stored. This has a height a and a width b. The hydraulic cylinder is actuated 2 over a hydraulic machine 8th , The hydraulic axis off 1 is used for a molding machine.

2 zeigt eine erfindungsgemäße elektrohydraulische Anordnung 10 zum Steuern des Hydrozylinders 2. Die Anordnung hat eine Hydromaschine 12, die als Hydropumpe den Hydrozylinder 2 antreibt. Die Hydromaschine 12 wiederum wird von einem drehzahlgeregelten elektrischen Motor 14 angetrieben. Zum Steuern des Motors 14 ist ein Antriebsregelgerät 16 vorgesehen. Dies ist über eine Bus-Schnittstelle 18 mit einer Maschinensteuerung 20 verbunden. 2 shows an inventive electro-hydraulic arrangement 10 for controlling the hydraulic cylinder 2 , The arrangement has a hydraulic machine 12 , which as hydraulic pump the hydraulic cylinder 2 drives. The hydraulic machine 12 turn is by a variable speed electric motor 14 driven. To control the engine 14 is a drive controller 16 intended. This is via a bus interface 18 with a machine control 20 connected.

Neben dem Motor 14 steuert das Antriebsregelgerät 16 des Weiteren ein Richtungsventil 22. Dieses hat einen ersten Arbeitsanschluss A, der mit einem ersten Druckraum 24 des Hydrozylinders 2 verbunden ist. Des Weiteren hat das Richtungsventil 22 einen zweiten Arbeitsanschluss B, der mit einem zweiten Druckraum 26 des Hydrozylinders 2 verbunden ist, der von der Kolbenstange 4 durchsetzt ist und somit als Ringraum ausgebildet ist. Über einen Druckanschluss P ist an das Richtungsventil 22 die Hydromaschine 12 angeschlossen. Des Weiteren ist noch ein Rückführanschluss R vorgesehen. An diesem ist ein Ablaufpfad 28 angeschlossen. Der Ablaufpfad 28 zweigt sich - in Strömungsrichtung weg vom Richtungsventil 22 gesehen - auf und ist zum einen mit einem Regenerationsventil 30 und zum anderen mit einem Bremsventil 32 verbunden. In einer ersten Schaltstellung a eines Ventilschiebers des Richtungsventils 22 ist die Hydromaschine 12 mit dem ersten Druckraum 24 und der zweite Druckraum 26 mit dem Ablaufpfad 28 verbunden. In einer zweiten Schaltstellung b ist dagegen die Hydromaschine 12 mit dem zweiten Druckraum 26 verbunden und die anderen Anschlüsse A und R sind gesperrt. In einer dritten Schaltstellung c, einer Zwischenstellung, sind die beiden Druckräume 24 und 26 und der Ablaufpfad 28 miteinander verbunden.Next to the engine 14 controls the drive controller 16 Furthermore, a directional valve 22 , This has a first work connection A that with a first pressure room 24 of the hydraulic cylinder 2 connected is. Furthermore, the directional valve has 22 a second work connection B that with a second pressure chamber 26 of the hydraulic cylinder 2 connected to the piston rod 4 is penetrated and thus formed as an annular space. Via a pressure connection P is at the directional valve 22 the hydraulic machine 12 connected. Furthermore there is a return connection R intended. At this is a drain path 28 connected. The flow path 28 branches - in the flow direction away from the directional valve 22 seen - on and is on the one hand with a regeneration valve 30 and secondly with a brake valve 32 connected. In a first switching position a of a valve spool of the directional valve 22 is the hydraulic machine 12 with the first pressure chamber 24 and the second pressure chamber 26 with the flow path 28 connected. In a second switching position b, however, the hydraulic machine 12 with the second pressure chamber 26 connected and the other connections A and R are locked. In a third switching position c, an intermediate position, the two pressure chambers 24 and 26 and the expiration path 28 connected with each other.

Fluidisch zwischen dem Richtungsventil 22 und dem ersten Druckraum 24 ist ein Sperrventil 34 angeordnet. Dieses kann die Druckmittelverbindung zwischen dem Richtungsventil 22, insbesondere zwischen dem Arbeitsanschluss A und dem ersten Druckraum 24, auf- und zusteuern. Das Sperrventil 34 ist dabei über die Maschinensteuerung 20 betätigbar, was durch einen gestrichelten Pfeil 36 gekennzeichnet ist. Ein Ventilkörper des Sperrventils 34 ist einem Ventilsitz zugeordnet. Ventilsitzseitig ist der Ventilkörper mit einer Stufe ausgestaltet, womit er als Steuerfläche eine Ringfläche und eine Stirnfläche hat. Liegt der Ventilkörper am Ventilsitz an, so ist die Stirnfläche mit Druckmittel des Arbeitsanschlusses A des Richtungsventils 22, und die Ringfläche mit Druckmittel vom ersten Druckraum 24 beaufschlagt. Im abgehobenen Zustand vom Ventilsitz sind Ringfläche und Stirnfläche mit Druckmittel im Strömungspfad zwischen dem Richtungsventil 22 und dem ersten Druckraum 24 beaufschlagt. Auf seiner vom Ventilsitz wegweisenden Seite ist der Ventilkörper über eine Steuerfläche mit Druckmittel vom ersten Druckraum 24 beaufschlagbar, das über eine Steuerleitung 38 gedrosselt abgegriffen ist. Eine Größe der Steuerfläche entspricht hierbei einer Summe der Ringfläche und der Stirnfläche. Des Weiteren ist die Steuerfläche mit einer Federkraft einer Ventilfeder in Richtung des Ventilsitzes beaufschlagt. Die vom Ventilsitz wegweisende Steuerfläche des Sperrventils 34 ist des Weiteren über ein Steuerventil 40 mit einem Tank 42 verbindbar. Das Steuerventil ist hierbei als 2/2-Schaltventil ausgestaltet. Es kann eine Druckmittelverbindung zwischen der vom Ventilsitz wegweisenden Steuerfläche des Ventilkörpers des Sperrventils 34 und dem Tank 42 auf- und zusteuern. Angesteuert wird es über die Maschinensteuerung 20.Fluidic between the directional valve 22 and the first pressure chamber 24 is a check valve 34 arranged. This can be the pressure medium connection between the directional valve 22 , in particular between the work connection A and the first pressure chamber 24 up and heading. The check valve 34 is about the machine control 20 operable, which is indicated by a dashed arrow 36 is marked. A valve body of the check valve 34 is assigned to a valve seat. Valve seat side, the valve body is configured with a step, whereby it has a ring surface and an end face as a control surface. If the valve body is located on the valve seat, then the end face is with pressure medium of the working connection A the directional valve 22 , and the annular surface with pressure medium from the first pressure chamber 24 applied. In the lifted state of the valve seat are annular surface and end face with pressure medium in the flow path between the directional valve 22 and the first pressure chamber 24 applied. On its side facing away from the valve seat, the valve body is via a control surface with pressure medium from the first pressure chamber 24 acted upon, via a control line 38 throttled is tapped. A size of the control surface corresponds to a sum of the annular surface and the end face. Furthermore, the control surface is acted upon by a spring force of a valve spring in the direction of the valve seat. The control of the valve seat pioneering control surface of the check valve 34 is also via a control valve 40 with a tank 42 connectable. The control valve is designed here as a 2/2-way valve. It may be a pressure medium connection between the valve seat facing away from the control surface of the valve body of the check valve 34 and the tank 42 up and heading. It is controlled by the machine control 20 ,

Das Bremsventil 32 ist, wie vorstehend bereits erläutert, mit dem Ablaufpfad 28 verbunden und des Weiteren an den Arbeitsanschluss A des Richtungsventils 22 angeschlossen. Der letztgenannte Anschluss erfolgt dabei zwischen dem Sperrventil 34 und dem Richtungsventil 22. Das Bremsventil 32 ist hierbei als 2/2-Proportionalventil ausgestaltet. Es kann eine Druckmittelverbindung zwischen dem Rücklaufanschluss R und dem Arbeitsanschluss A des Richtungsventils 22 auf- und zusteuern, wobei ein Ventilschieber eine Vielzahl von Zwischenstellungen einnehmen kann.The brake valve 32 is, as already explained above, with the flow path 28 connected and further to the work connection A the directional valve 22 connected. The latter connection takes place between the check valve 34 and the directional valve 22 , The brake valve 32 is designed here as a 2/2-proportional valve. There may be a pressure fluid connection between the return port R and the work connection A the directional valve 22 on and zusteuern, with a valve spool can take a variety of intermediate positions.

Bei dem Regenerationsventil 30 handelt es sich um ein Schaltventil, mit dem eine Verbindung zwischen dem Ablaufpfad 28 und dem Tank 42 auf- und zusteuerbar ist.At the regeneration valve 30 it is a switching valve with which a connection between the drain path 28 and the tank 42 is on and zuusteuerbar.

Das Richtungsventil 22, das Bremsventil 32 und das Regenerationsventil 30 werden alle über das Antriebsregelgerät 16 angesteuert.The directional valve 22 , the brake valve 32 and the regeneration valve 30 All are via the drive controller 16 driven.

Damit das Antriebsregelgerät 16 die aktuelle Position eines mit der Kolbenstange 4 verbundenen Kolbens 44 des Hydrozylinders 2 erfassen kann, ist ein Wegmesssystem 46 vorgesehen. Dieses ist über eine Signalleitung 48 mit dem Antriebsregelgerät 16 verbunden. Des Weiteren ist ein Drucksensor 50 zwischen dem ersten Druckraum 24 und dem Sperrventil 34 vorgesehen, der einen Druck über eine Signalleitung 52 an das Antriebsregelgerät 16 meldet. Ein weiterer Drucksensor 53 ist zwischen dem zweiten Druckraum 26 und dem Richtungsventil 22 angeordnet und meldet über eine Signalleitung 54 den Druck ebenfalls an das Antriebsregelgerät 16. Zwischen dem Richtungsventil 22 und der Hydromaschine 12 ist ebenfalls ein Drucksensor 56 angeordnet, der über eine Signalleitung 58 mit dem Antriebsregelgerät 16 verbunden ist, um diesem den Druck zu melden.So that the drive controller 16 the current position of one with the piston rod 4 connected piston 44 of the hydraulic cylinder 2 can capture, is a distance measuring system 46 intended. This is via a signal line 48 with the drive controller 16 connected. Furthermore, there is a pressure sensor 50 between the first pressure chamber 24 and the check valve 34 provided a pressure via a signal line 52 to the drive controller 16 reports. Another pressure sensor 53 is between the second pressure chamber 26 and the directional valve 22 arranged and reports via a signal line 54 the pressure also to the drive controller 16 , Between the directional valve 22 and the hydraulic machine 12 is also a pressure sensor 56 arranged, via a signal line 58 with the drive controller 16 is connected to report this to the pressure.

Um die Kolbenstange 4 des Hydrozylinders 2 im Eilgang auszufahren, ist das Richtungsventil 22 in seiner ersten Schaltstellung a geschaltet. Das Steuerventil 40 ist aufgesteuert, womit auch das Sperrventil 34 aufgesteuert ist. Das Regenerationsventil 30 ist zugesteuert. Über das Bremsventil 32 kann dann die Druckmittelverbindung zwischen dem zweiten Druckraum 26 und dem ersten Druckraum 24 gesteuert werden. Zum Ausfahren fördert nun die Hydromaschine 12 Druckmittel über das Richtungsventil 22, das Sperrventil 34 in den ersten Druckraum 24, womit sich der Kolben 44 mit der Kolbenstange 4 in Ausfahrrichtung bewegt. Vom zweiten Druckraum 26 verdrängtes Druckmittel kann dann über das Richtungsventil 22, das Bremsventil 32 und das Sperrventil 34 in den ersten Druckraum 24 strömen. Der Volumenstrom ist hierbei über das Bremsventil 32 einstellbar.To the piston rod 4 of the hydraulic cylinder 2 to exit in rapid traverse is the directional valve 22 switched in its first switching position a. The control valve 40 is up, which also the check valve 34 is turned on. The regeneration valve 30 is controlled. About the brake valve 32 can then the pressure medium connection between the second pressure chamber 26 and the first pressure chamber 24 to be controlled. For extension now promotes the hydraulic machine 12 Pressure medium via the directional valve 22 , the check valve 34 in the first pressure room 24 , bringing the piston 44 with the piston rod 4 moved in the extension direction. From the second pressure chamber 26 displaced pressure medium can then via the directional valve 22 , the brake valve 32 and the check valve 34 in the first pressure room 24 stream. The volume flow is here via the brake valve 32 adjustable.

Zum Halten des Kolbens 24 in seiner Position wird das Richtungsventil 22 in seine mittlere Schaltstellung c geschaltet. Das Sperrventil 34 ist geöffnet, indem das Steuerventil 40 aufgesteuert ist. Bei Bedarf kann das Regenerationsventil 30 aufgesteuert werden, allerdings ist dann vorteilhaft, wenn in der Schaltstellung c eine gedrosselte Verbindung zwischen Rückführanschluss R und den Arbeitsanschlüssen A und B vorliegt. Hierdurch ist eine Art gedrosselte Schwimmstellung für den Kolben 44 ermöglicht.To hold the piston 24 in its position becomes the directional valve 22 switched to its middle switching position c. The check valve 34 is opened by the control valve 40 is turned on. If necessary, the regeneration valve 30 be controlled, but it is advantageous if in the switching position c a throttled connection between the return port R and the work connections A and B is present. This is a kind of throttled floating position for the piston 44 allows.

Zum Einfahren der Kolbenstange 4 wird das Richtungsventil 22 in seine Schaltstellung b geschaltet. Das Steuerventil 40 ist hierbei aufgesteuert, womit auch das Sperrventil 34 aufgesteuert ist. Des Weiteren ist das Regenerationsventil 30 aufgesteuert. Die Hydromaschine 12 kann nun Druckmittel in den zweiten Druckraum 26 fördern, und es kann Druckmittel aus dem ersten Druckraum 24 über das Sperrventil 34, das Bremsventil 32 und das Regenerationsventil 30 zum Tank 42 entlassen werden. Über das Bremsventil 32 ist dabei der Volumenstrom vom ersten Druckraum 24 zum Tank 42 steuerbar.For retracting the piston rod 4 becomes the directional valve 22 switched to its switching position b. The control valve 40 is here aufgesteuert, which also the check valve 34 is turned on. Furthermore, the regeneration valve 30 turned on. The hydraulic machine 12 can now pressure medium in the second pressure chamber 26 promote, and it can be pressure medium from the first pressure chamber 24 over the shut-off valve 34 , the brake valve 32 and the regeneration valve 30 to the tank 42 be dismissed. About the brake valve 32 is the volume flow from the first pressure chamber 24 to the tank 42 controllable.

Da sowohl beim Ausfahren als auch beim Einfahren der Kolbenstange 4 das Bremsventil 32 über das Antriebsregelgerät 16 gesteuert ist, ist eine präzise Steuerung des Ein- und Ausfahrvorgangs bei gleichzeitig äußerst kurzen Ansteuerzeiten ermöglicht. Das Antriebsregelgerät 16 weist hierbei beispielsweise eine Taktung von 1 ms auf. Dagegen kann die Maschinensteuerung 20 eine Taktung von 100 ms haben. Die Steuerung des Motors 14 und des Bremsventils 32 und auch der Ventile 30 und 22 erfolgt somit nicht über unterschiedliche Steuerungen, sondern vorrichtungstechnisch einfach über das Antriebsregelgerät 16.As both the extension and when retracting the piston rod 4 the brake valve 32 via the drive controller 16 is controlled, a precise control of the retracting and retracting operation is possible at the same time with extremely short driving times. The drive controller 16 Here, for example, has a clock of 1 ms. In contrast, the machine control 20 have a clock of 100 ms. The control of the engine 14 and the brake valve 32 and also the valves 30 and 22 Thus, it does not take place via different controls, but device-technical simply via the drive controller 16 ,

Gemäß 3 ist die elektrohydraulische Anordnung 10 schematisch dargestellt. Hierbei sind das Bremsventil 32, der Hydrozylinder 2 mit dem Kolben 44, das Wegmesssystem 46, die Hydromaschine 12, der Motor 14, das Antriebsregelgerät 16 und die Maschinensteuerung 20 vereinfacht dargestellt.According to 3 is the electro-hydraulic arrangement 10 shown schematically. Here are the brake valve 32 , the hydraulic cylinder 2 with the piston 44 , the distance measuring system 46 , the hydraulic machine 12 , the motor 14 , the drive controller 16 and the machine control 20 shown in simplified form.

Der Motor 14 ist über eine Stromreglerkomponente 60 des Antriebsregelgeräts 16 steuerbar, die dem Motor 14 mit einem Strom I bestromt. Über einen nicht dargestellten Drehwinkelsensor erfasst die Stromreglerkomponente einen Ist-Drehwinkel 62 des Motors 14. Des Weiteren weist das Antriebsregelgerät 16 eine Geschwindigkeitsreglerkomponente 64 auf. In diese wird eine Ist-Drehzahl 66 des Motors 14 eingespeist, die über einen nicht dargestellten Drehzahlsensor erfasst ist. Die Geschwindigkeitsreglerkomponente 64 ist dabei mit der Stromreglerkomponente 60 verbunden. Des Weiteren hat das Antriebsregelgerät 16 eine Druckreglerkomponente 68. Diese erfasst gemäß 3 einen Ist-Druck 70 ausgangsseitig der Hydromaschine 12. Der Ist-Druck 70 kann beispielsweise entsprechend 2 von dem Drucksensor 56 abgegriffen sein. Des Weiteren ist denkbar, dass für die Druckreglerkomponente 68 die Ist-Drücke der Druckräume 24 und 26 des Hydrozylinders 2 erfasst sind. Die Druckreglerkomponente 68 ist mit der Geschwindigkeitsreglerkomponente 64 verbunden. Des Weiteren ist die Druckreglerkomponente 68 mit einer Positionssteuerkomponente 72 des Antriebsregelgeräts 16 verbunden. Die Druckreglerkomponente 68 kann dabei den Ist-Druck oder die Ist-Drücke und/oder einen Ist-Volumenstrom der Hydromaschine 12 der Positionssteuerkomponente 72 zur Verfügung stellen, was durch den Pfeil 74 gekennzeichnet ist. Die Positionssteuerkomponente 72 kann dann der Druckreglerkomponente 68 einen Soll-Druck oder Soll-Drücke und/oder einen Soll-Volumenstrom für die Hydromaschine 12 vorgeben, was durch den Pfeil 76 gekennzeichnet ist. Über das Wegmesssystem 46 erfasst die Positionssteuerkomponente 72 des Weiteren die aktuelle Position 78 des Kolbens 44. Die Maschinensteuerung 20 weist ein Ablaufprogramm 80 auf. Dieses gibt der Positionssteuerkomponente 72 ein Positionsziel und ein Kraftziel 82 für den Hydrozylinder 2 vor. Der Ist-Druck 70 oder die Ist-Drücke können des Weiteren zusätzlich der Positionssteuerkomponente 72 gemeldet werden, was durch den Pfeil 84 gekennzeichnet ist. Des Weiteren ist in 3 ein Volumenstrom 86 durch einen Pfeil dargestellt.The motor 14 is via a current regulator component 60 of the drive controller 16 controllable to the engine 14 with a stream I energized. The current regulator component detects an actual rotation angle via a rotation angle sensor (not illustrated) 62 of the motor 14 , Furthermore, the drive controller 16 a speed controller component 64 on. In this is an actual speed 66 of the motor 14 fed, which is detected by a speed sensor, not shown. The speed controller component 64 is there with the Current controller component 60 connected. Furthermore, the drive controller has 16 a pressure regulator component 68 , This is recorded according to 3 an actual pressure 70 on the output side of the hydraulic machine 12 , The actual pressure 70 can, for example, accordingly 2 from the pressure sensor 56 be tapped. Furthermore, it is conceivable that for the pressure regulator component 68 the actual pressures of the pressure chambers 24 and 26 of the hydraulic cylinder 2 are recorded. The pressure regulator component 68 is with the speed controller component 64 connected. Furthermore, the pressure regulator component 68 with a position control component 72 of the drive controller 16 connected. The pressure regulator component 68 can be the actual pressure or the actual pressures and / or an actual volume flow of the hydraulic machine 12 the position control component 72 provide what is indicated by the arrow 74 is marked. The position control component 72 can then the pressure regulator component 68 a desired pressure or desired pressures and / or a desired volume flow for the hydraulic machine 12 pretend something by the arrow 76 is marked. About the distance measuring system 46 captures the position control component 72 furthermore the current position 78 of the piston 44 , The machine control 20 has a sequence program 80 on. This gives the position control component 72 a position target and a force goal 82 for the hydraulic cylinder 2 in front. The actual pressure 70 or the actual pressures may further include the position control component 72 be reported, what by the arrow 84 is marked. Furthermore, in 3 a volume flow 86 represented by an arrow.

Gemäß 3 ist somit erkennbar, dass die Achsbewegung des Hydrozylinders 2 zentral über das Antriebsregelgerät 16 koordiniert ist. Eine Ventilansteuerung, insbesondere eine Ansteuerung des Bremsventils 32, erfolgt ebenfalls aus dem Antriebsregelgerät 16. Außerdem ist eine Kraft- und Wegregelung für den Hydrozylinder 2 in dem Antriebsregelgerät 16 ausgeführt. Wie vorstehend bereits erläutert, sehen bisherige Lösungen vor, dass die Ventilansteuerung, insbesondere die Ansteuerung des Bremsventils 32, aus der übergeordneten Maschinensteuerung 20 erfolgt. Aufgrund diverser Schnittstellen und einer Bus-Zykluszeit werden zum Teil veränderliche Totzeiten bei der Ansteuerung der betreffenden Stellglieder verursacht. Dies führt bei bekannten Lösungen zu einer schlechten Regelbarkeit und somit zu einer schlechteren Performance. Des Weiteren ist mit dem erfindungsgemäßen Antriebsregelgerät 16 erreicht, dass die Steuerung der Ventile und des Motors unabhängig von der Maschinensteuerung 20 ausgebildet werden kann, womit der Maschinenhersteller seine Maschinensteuerung vorteilhafterweise nicht an die Ventilsteuerung des Komponentenherstellers anpassen muss.According to 3 is thus recognizable that the axis movement of the hydraulic cylinder 2 centrally via the drive controller 16 is coordinated. A valve control, in particular a control of the brake valve 32 , also takes place from the drive controller 16 , In addition, a force and path control for the hydraulic cylinder 2 in the drive controller 16 executed. As already explained above, previous solutions provide that the valve control, in particular the control of the brake valve 32 , from the parent machine control 20 he follows. Due to various interfaces and a bus cycle time sometimes variable dead times in the control of the respective actuators caused. This leads in known solutions to a poor controllability and thus to a poorer performance. Furthermore, with the drive controller according to the invention 16 achieved that the control of the valves and the engine regardless of the machine control 20 can be formed, whereby the machine manufacturer advantageously does not have to adjust its machine control to the valve control of the component manufacturer.

4 zeigt vereinfacht ein Reglerschema. Es sind das Antriebsregelgerät 16 und die Maschinensteuerung 20 dargestellt. Das Antriebsregelgerät 16 hat die Geschwindigkeitsreglerkomponente 64, die Druckreglerkomponente 68, die Positionssteuerkomponente 72 und eine Volumenstromreglerkomponente 88. Des Weiteren sind der Motor 14, die Hydromaschine 12, der Drucksensor 56, das Wegmesssystem 46 und ein kundenspezifisches Hydrauliksystem 90 gezeigt. 4 shows simplified a regulator scheme. It is the drive controller 16 and the machine control 20 shown. The drive controller 16 has the speed controller component 64 , the pressure regulator component 68 , the position control component 72 and a volumetric flow control component 88 , Furthermore, the engine 14 , the hydraulic machine 12 , the pressure sensor 56 , the distance measuring system 46 and a custom hydraulic system 90 shown.

Gemäß 4 ist beim Antriebsregelgerät 16 zwischen der Geschwindigkeitsreglerkomponente und den Komponenten 68, 88 und 72 ein Minimalwert für die Stellkomponente 92 vorgesehen. Diese ist mit der Druckreglerkomponente 68 verbunden und kann über einen Schalter 94, der über die Maschinensteuerung 20 betätigbar ist, entweder mit der Positionssteuerkomponente 72 oder mit der Volumenstromreglerkomponente 88 verbunden werden.According to 4 is at the drive controller 16 between the speed controller component and the components 68 . 88 and 72 a minimum value for the actuating component 92 intended. This is with the pressure regulator component 68 connected and can via a switch 94 that's about the machine control 20 is operable, either with the position control component 72 or with the volumetric flow control component 88 get connected.

Offenbart ist eine elektrohydraulische Anordnung für eine hydraulische Achse. Diese hat eine Hydromaschine zum Antreiben eines Verbrauchers. Die Hydromaschine wiederum ist über einen elektrischen Motor antreibbar, der über ein Antriebsregelgerät steuerbar ist. Zusätzlich kann das Antriebsregelgerät ein Bremsventil steuern, mit dem Bremsvorgänge des Verbrauchers präzise gesteuert werden.Disclosed is an electro-hydraulic arrangement for a hydraulic axis. This has a hydraulic machine for driving a consumer. The hydraulic machine in turn can be driven by an electric motor, which is controllable via a drive controller. In addition, the drive controller may control a brake valve that precisely controls braking actions of the load.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Hydraulische AchseHydraulic axis
22
Hydrozylinderhydraulic cylinders
44
Kolbenstangepiston rod
66
Tragstruktursupporting structure
88th
Hydromaschinehydromachine
1010
Elektrohydraulische AnordnungElectrohydraulic arrangement
1212
Hydromaschinehydromachine
1414
Motorengine
1616
AntriebsregelgerätDrive controller
1818
Bus-SchnittstelleBus Interface
2020
Maschinensteuerungmachine control
2222
Richtungsventildirectional valve
2424
erster Druckraumfirst pressure chamber
2626
zweiter Druckraumsecond pressure chamber
2828
Ablaufpfadflow path
3030
Regenerationsventilregeneration valve
3232
Bremsventilbrake valve
3434
Sperrventilcheck valve
3636
Pfeilarrow
3838
Steuerleitungcontrol line
4040
Steuerventilcontrol valve
4242
Tanktank
4444
Kolbenpiston
4646
Wegmesssystemdisplacement measuring system
4848
Signalleitungsignal line
5050
Drucksensorpressure sensor
5252
Signalleitungsignal line
5353
Drucksensorpressure sensor
5454
Signalleitungsignal line
5656
Drucksensorpressure sensor
5858
Signalleitungsignal line
6060
StromreglerkomponenteCurrent controller component
6262
Ist-DrehwinkelActual rotational angle
6464
GeschwindigkeitsreglerkomponenteCruise control component
6666
Ist-DrehzahlActual speed
6868
DruckreglerkomponentePressure regulator component
7070
Ist-DruckActual pressure
7272
PositionssteuerkomponentePosition control component
7474
Pfeilarrow
7676
Pfeilarrow
7878
Positionposition
8080
Ablaufprogrammsequence program
8282
Positionsziel und KraftzielPosition target and force target
8484
Pfeilarrow
8686
Volumenstromflow
8888
VolumenstromreglerkomponenteVolume flow controller component
9090
Hydrauliksystemhydraulic system
9292
MinimalwerterstellkomponenteMinimalwerterstellkomponente
9494
Schalterswitch
A, BA, B
Arbeitsanschlussworking port
PP
Druckanschlusspressure connection
RR
RückführanschlussReturn port
II
Stromelectricity

Claims (11)

Elektrohydraulische Anordnung mit einer Hydromaschine (12) zur Regelung eines hydraulischen Verbrauchers (2) mit einem drehzahlgeregelten Motor (14) zum Antreiben der Hydromaschine (12), wobei dieser von einem Antriebsregelgerät (16) gesteuert ist, und mit einem Bremsventil (32), um vom Verbraucher (2) abströmendes Öl zu drosseln, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Antriebsregelgerät (16) das Bremsventil (32) gesteuert ist.Electrohydraulic arrangement having a hydraulic machine (12) for controlling a hydraulic consumer (2) with a variable-speed motor (14) for driving the hydraulic machine (12), which is controlled by a drive controller (16), and with a brake valve (32), in order to throttle oil flowing away from the consumer (2), characterized in that the brake valve (32) is controlled by the drive control device (16). Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Antriebsregelgerät (16) den Motor (14) in Abhängigkeit einer Soll-Bewegungskurve des Verbrauchers (2) steuert.Arrangement according to Claim 1 , wherein the drive controller (16) controls the motor (14) in response to a desired movement curve of the consumer (2). Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei diese als offener hydraulischer Kreis ausgebildet ist.Arrangement according to Claim 1 or 2 , which is designed as an open hydraulic circuit. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Sensor (46) zum Erfassen einer Verbraucherposition des Verbrauchers (2), insbesondere einer Kolbenposition eines Kolbens (44) des als Hydrozylinder (2) ausgestalteten Verbrauchers, vorgesehen ist, wobei die erfasste Position dem Antriebsregelgerät (16) zugeführt ist.Arrangement according to one of Claims 1 to 3 in which a sensor (46) is provided for detecting a consumer position of the consumer (2), in particular a piston position of a piston (44) of the consumer designed as a hydraulic cylinder (2), the detected position being supplied to the drive control device (16). Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Drucksensor (56) vorgesehen ist, mit dem ein Ist-Druck ausgangsseitig der Hydromaschine (12) erfassbar ist, wobei der Wert des Ist-Drucks dem Antriebsregelgerät (16) zugeführt ist.Arrangement according to one of the preceding claims, wherein a pressure sensor (56) is provided, with which an actual pressure on the output side of the hydraulic machine (12) can be detected, wherein the value of the actual pressure is supplied to the drive control device (16). Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Richtungsventil (22) vorgesehen ist, über das der Verbraucher (2) mit der Hydromaschine (12) verbindbar ist, um ihn in einer erste und eine zweite Richtung zu verfahren.Arrangement according to one of the preceding claims, wherein a directional valve (22) is provided, via which the consumer (2) with the hydraulic machine (12) is connectable to move it in a first and a second direction. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mit dem Bremsventil (32) zwei Druckräume (24, 26) des als Hydrozylinder (2) ausgestalteten Verbrauchers verbindbar sind und/oder wobei mit dem Bremsventil (32) Druckmittel von zumindest einem der Druckräume (24, 26) gedrosselt abströmbar ist.Arrangement according to one of the preceding claims, wherein two pressure chambers (24, 26) of the consumer designed as a hydraulic cylinder (2) can be connected to the brake valve (32) and / or wherein with the brake valve (32) pressure medium from at least one of the pressure chambers (24, 26) can be throttled flowed off. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Richtungsventil (22) proportional verstellbar und zusätzlich als Bremsventil dient.Arrangement according to Claim 6 or 7 , wherein the directional valve (22) is proportionally adjustable and additionally serves as a brake valve. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Regenerationsventil (30) vorgesehen ist, um für den ersten und/oder zweiten Druckraum (24, 26) des als Hydrozylinder (2) ausgestalteten Verbrauchers eine Druckmittelverbindung zu einem Tank (42) auf- und zuzusteuern.Arrangement according to one of the preceding claims, wherein a regeneration valve (30) is provided in order for the first and / or second pressure chamber (24, 26) of the consumer designed as a hydraulic cylinder (2) a pressure medium connection to a tank (42) and zuzusteuern , Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei mit dem Antriebsregelgerät (16) das Richtungsventil (22) und/oder das Regenerationsventil (30) steuerbar ist.Arrangement according to one of Claims 6 to 9 , wherein the directional control valve (22) and / or the regeneration valve (30) can be controlled with the drive control device (16). Hydraulische Achse mit einer elektrohydraulischen Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Hydraulic axle with an electro-hydraulic arrangement according to one of the preceding claims.
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