DE19846418A1 - Hydraulic valve has sensor with sensing element in contact with peripheral valve piston contact area generating electrical or electronic signal depending on piston position changes - Google Patents
Hydraulic valve has sensor with sensing element in contact with peripheral valve piston contact area generating electrical or electronic signal depending on piston position changesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Hydraulikventil mit einem Ventilgehäuse, das eine Ventilkolbenbohrung mit einem darin eingesetzten Ventilkolben aufweist.The invention relates to a hydraulic valve with a valve housing, the one Has valve piston bore with a valve piston inserted therein.
Derartige Hydraulikventile werden unter anderem für Pressen und Werk zeugmaschinen, wie beispielsweise Transferstraßen benötigt. Dabei ist es häufig erforderlich, die Schaltstellung zu Regelungszwecken zu überwachen bzw. zu erkennen.Such hydraulic valves are used, among other things, for presses and plants machine tools, such as transfer lines. It is often required to monitor the switch position for control purposes or to recognize.
Bisher werden hierfür hydraulische Wegeventile verwendet, deren Magnete bzw. Magnetanker oder Ventilkolben mittels Weggeber oder auch M i kroschalter überwacht werden. Die bisherigen Lösungen sind teuer, da sie erhebliche Modifikationen an Standardventilen erfordern. Ein weiterer Nach teil ist der erhöhte Bedarf an Bauraum, der beispielsweise durch Weggeber entsteht, die in Kolbenlängsachsenrichtung an die Ventilkolben angesetzt sind. Ferner können keine Serienmagnete verwendet werden, da ein Weg geberanbau notwendig ist. Außerdem ist bei diesen Lösungen keine Not hand-Bedienung vorhanden.So far, hydraulic directional control valves, their magnets, have been used or magnetic armature or valve piston by means of a displacement sensor or M i cross switches are monitored. The previous solutions are expensive because of them require significant modifications to standard valves. Another after part of this is the increased need for installation space, for example due to displacement sensors arises, which is attached to the valve piston in the longitudinal direction of the piston are. Furthermore, series magnets cannot be used because of one way encoder mounting is necessary. In addition, there is no need for these solutions Manual operation available.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde die Verwendung von Flow-Impuls- Sensoren vorgeschlagen. Bei Flow-Impuls-Sensoren besteht allerdings der Nachteil, daß bei stillstehender Anlage die Stellung des Ventilkolbens nicht erkannt werden kann. Aus diesen Gründen ist der Einsatz derartiger Ventile stark begrenzt.To avoid these disadvantages, the use of flow impulse Sensors suggested. However, this is the case with flow pulse sensors Disadvantage that the position of the valve piston is not when the system is at a standstill can be recognized. For these reasons, the use of such valves severely limited.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Hydraulikventil zur Verfügung zu stellen, das eine platzsparende und kostengünstige Lösung für das Erfassen der Stellung des Ventilkolbens ermöglicht.The invention has for its object an improved hydraulic valve to provide that a space-saving and inexpensive solution for detecting the position of the valve piston.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen Un teransprüchen.This object is the subject of the independent claim solved. Advantageous further developments result from the respective Un claims.
Erfindungsgemäß ist ein Hydraulikventil vorgesehen, bei welchem im Ventil gehäuse in wenigstens einem Bereich der Ventilkolbenbohrung ein Sensor mit einem Fühlerelement vorgesehen ist, das in einem Kontaktbereich des Ventilkolbens mit der Umfangsfläche des Ventilkolbens in Kontakt steht, wo bei der Sensor in Abhängigkeit von Lageveränderungen des Ventilkolbens ein elektrisches bzw. elektronisches Ausgangssignal liefert.According to the invention, a hydraulic valve is provided, in which in the valve housing a sensor in at least one area of the valve piston bore is provided with a sensor element which in a contact area of the Valve piston is in contact with the peripheral surface of the valve piston where for the sensor depending on changes in position of the valve piston provides an electrical or electronic output signal.
Dadurch kann die Ventilstellung stets von dem Sensor überwacht werden. Der Sensor kann dabei beispielsweise als Biegefeder-Sensor oder als Stiftsensor aufgebaut sein. Am Umfang des Ventilkolbens, d. h. an dessen Mantel, ist ein Kontaktbereich vorgesehen, der so ausgebildet ist, daß die Biegefeder des Biegefeder-Sensors in axialer Verschieberichtung mitge nommen und dadurch gebogen wird bzw. der Stift des Stiftsensors quer bzw. in radialer Richtung zur Kolbenlängsachse verschoben wird. Ein derartiger Sensor zur Schaltstellungsüberwachung kann einfach bei Magnet-direkt betätigten Ventilen, bei Sitzventilen und bei vorgesteuerten Schaltventilen im Mittelkanal vorgesehen werden. Dabei spielt es keine Rolle, ob dies der T- oder P-Kanal ist. Eine gußtechnische Veränderung oder Anpassung ist dabei nicht erforderlich. Hierdurch wird eine kostengünstige Lösung für ein Meß glied zum Regeln eines Hydraulikventils geschaffen, da nur geringfügige bauliche Veränderungen an Serienbauteilen vorgenommen werden müssen. Ferner ist die Busfähigkeit des Sensors von der elektrischen Anbindung her einfach zu realisieren. Es ist lediglich ein Zentralstecker für das Ventil erfor derlich.As a result, the valve position can always be monitored by the sensor. The sensor can be used, for example, as a spiral spring sensor or as Pen sensor be constructed. At the circumference of the valve piston, i.e. H. On whose Sheath, a contact area is provided which is designed so that the Bending spring of the bending spring sensor in the axial displacement direction take and thereby bent, or the pin of the pin sensor crosswise or is moved in the radial direction to the piston longitudinal axis. Such one Sensor for switching position monitoring can be easily with Magnet direct actuated valves, seat valves and pilot operated switching valves in Middle channel are provided. It does not matter whether this is the T- or P channel. A casting change or adaptation is included not mandatory. This is an inexpensive solution for a measurement created for regulating a hydraulic valve, since only minor structural changes to series components must be made. Furthermore, the bus capability of the sensor is based on the electrical connection easy to implement. Only a central plug for the valve is required such.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß der Sensor einen mit dem Fühlerelement verbundenen Permanentmagnet oder Tauchanker aufweist, der entlang einer Sensorlängsachse verschieblich in einem Meßkopf angeordnet ist, um das elektrische Ausgangssignal des Sen sors zu erzeugen. Dabei können einfache Serienmagnete zur Anwendung kommen.An advantageous development of the present invention provides that the Sensor a permanent magnet or connected to the sensor element Submersible anchor which is displaceable in along a longitudinal axis of the sensor a measuring head is arranged to the electrical output signal of the Sen to generate sors. Simple series magnets can be used come.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht an dem Meßkopf ein Hall-Sensorelement zum Abtasten des Verschiebewegs des Permanentmagnets vor. Durch die Verwendung eines Hall-Sensorelements ist lediglich eine einfache Elektronik zur Auswertung des Sensor-Signals er forderlich.An advantageous embodiment of the present invention looks at the Measuring head a Hall sensor element for scanning the displacement of the Permanent magnet. By using a Hall sensor element is just a simple electronics for evaluating the sensor signal conducive.
Eine kostengünstige alternative Ausführungsform sieht an dem Meßkopf eine Induktionsspule zum Abtasten des Verschiebewegs des Tauchankers vor.An inexpensive alternative embodiment sees one on the measuring head Induction coil for sensing the displacement of the plunger in front.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß der Sensor derart im Ventilgehäuse angeordnet ist, daß die Sensorlängsachse senkrecht zu einer Kolbenlängsachse des Ventilkolbens positioniert ist. Dadurch wird die Ein baulänge des Ventils nicht verändert. Bei entsprechender Auswahl des Ein bauraums können die Gesamteinbaumaße des Ventils erhalten bleiben.Another advantageous development provides that the sensor in such a way Valve housing is arranged that the longitudinal axis of the sensor perpendicular to a Piston longitudinal axis of the valve piston is positioned. This will make the one length of the valve has not changed. With appropriate selection of the on installation space, the overall installation dimensions of the valve can be retained.
Noch eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß das Fühlerelement eine Abtastspitze aus verschleißarmem Material aufweist, um Meßfehler zu vermeiden. Dadurch wird der Reibungseinfluß auf den Sensor und das Ventil verringert. Die Abtastspitze des Fühlerelements kann dabei beispielsweise als Rubinkugel oder -halbkugel ausgebildet sein.Another advantageous embodiment is characterized in that the Sensor element has a scanning tip made of wear-resistant material Avoid measuring errors. This affects the influence of friction on the sensor and reduced the valve. The scanning tip of the sensor element can be designed, for example, as a ruby ball or hemisphere.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Fühlerelement als dünnwandiges Röhr chen ausgebildet ist, um die bewegte Masse gering zu halten. Dabei kann ein in entsprechender Genauigkeit gezogenes Röhrchen gleichzeitig als hy draulischer Ausgleich innerhalb des Hydraulikventils dienen.It is also advantageous if the sensor element as a thin-walled tube Chen is designed to keep the moving mass low. It can a tube drawn with the corresponding accuracy at the same time as hy serve drastic compensation within the hydraulic valve.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht eine Druckfeder im Sensorgehäuse vor, um das Fühlerelement an den Kontaktbereich des Ventilkolbens anzudrüc ken. Die Druckfeder, die für das Anliegen des Stiftes an der Kontaktstelle am Umfang des Ventilkolbens zuständig ist, ist dabei vorzugsweise so stark, daß bei geforderter Ventildynamik kein Abheben des Stiftes auftreten kann.An advantageous development provides a compression spring in the sensor housing, to press the sensor element onto the contact area of the valve piston ken. The compression spring, which is responsible for the contact of the pin on the contact point Scope of the valve piston is responsible, is preferably so strong that If the valve dynamics are required, the pin cannot be lifted off.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß der Kontaktbereich des Ventilkolbens zwei mit ihrer Schmalseite aneinanderliegende Konen auf weist. Somit hat der Ventilkolben im Kontaktbereich zwei Abtastschrägen, die aufeinander zulaufen. Der tiefste Punkt der beiden Schrägen befindet sich dort, wo sich beide Abtastschrägen treffen. In dieser Stellung kann der Null punkt für einen Stiftsensor und für die axiale Verschiebung des Ventilkolbens definiert sein.An advantageous embodiment provides that the contact area of the Valve piston on two cones lying against each other with their narrow side points. The valve piston thus has two scanning bevels in the contact area run towards each other. The lowest point of the two slopes is located where both scanning bevels meet. In this position, the zero point for a pin sensor and for the axial displacement of the valve piston be defined.
Gemäß der Erfindung ist der Kontaktbereich des Ventilkolbens auch als Kontaktschräge ausgebildet, die einen Einfachkonus aufweist. Ein auf einem derart ausgebildeten Kontaktbereich aufliegendes Fühlerelement wandert dann nach innen, wenn der Ventilkolben aus einer Mittelstellung in die eine Richtung bewegt wird, und nach außen, wenn der Ventilkolben in die andere Richtung bewegt wird. Somit ist jeder Position des Fühlerelements eindeutig eine einzige Position des Ventilkolbens zugeordnet. Dann braucht bei der Positionserkennung vorteilhafterweise nicht auch noch berücksichtigt wer den, welcher Aktuator angesteuert ist, wenn zwei Aktuatoren am erfindungs gemäßen Hydraulikventil vorgesehen sind. Somit können auch Ventilkolben von Hand betätigten Hydraulikventilen oder von Hydraulikventilen mit einem einzigen Aktuator auf einfache Weise abgetastet werden.According to the invention, the contact area of the valve piston is also as Contact slope formed, which has a single cone. One on one sensor element lying in such a way migrates then inwards when the valve piston moves from one central position to one Direction is moved, and outwards when the valve piston in the other Direction is moved. Every position of the sensor element is therefore unique assigned a single position of the valve piston. Then with the Position detection advantageously not also considered who which actuator is controlled when two actuators on the invention according hydraulic valve are provided. This means that valve pistons can also be used manually operated hydraulic valves or hydraulic valves with one single actuator can be scanned in a simple manner.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß das Fühlerelement eine senkrecht zur Kolbenachse angeordnete Biegefeder ist. Durch Messung der Verformung bei der Biegung der Biegefe der kann ein elektrisches Signal erzeugt werden, das die vom Ventilkolben zurückgelegte Wegstrecke bestimmt.Another advantageous embodiment of the present invention provides before that the sensor element is arranged perpendicular to the piston axis Spiral spring is. By measuring the deformation during the bending of the bending plane The electrical signal can be generated by the valve piston distance traveled determined.
Vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei der der Kontaktbereich des Ventilkol bens als Ringnut ausgebildet ist. Bei Verwendung eines Biegefeder-Sensors wird in der Ringnut die Spitze der Biegefeder aufgenommen, bei einer Wegänderung des Ventilkolbens mitgenommen und somit gebogen.A further development is advantageous in which the contact area of the valve piston bens is designed as an annular groove. When using a spiral spring sensor the tip of the spiral spring is received in the ring groove, at a Change in travel of the valve piston carried and thus bent.
Eine alternative Weiterbildung besteht darin, daß der Kontaktbereich des Ventilkolbens als zwei aufgesetzte umlaufende Ringe ausgebildet ist. Über solche Ringe kann die Spitze eines Biegefeder-Sensors im Kontaktbereich des Ventilkolbens mit diesem in Kontakt gebracht werden.An alternative further development is that the contact area of the Valve piston is designed as two attached circumferential rings. about Such rings can be the tip of a spiral spring sensor in the contact area of the valve piston are brought into contact with it.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind das Fühlerelement des Sensors und der Meßkopf aus nicht-magnetischem Material hergestellt. Hierdurch wird eine Beeinflussung der Messung mit ei nem Hall-Sensorelement oder mit einer Induktionsspule vermieden.According to an advantageous embodiment of the present invention the sensor element of the sensor and the measuring head made of non-magnetic Material made. This will influence the measurement with egg Avoid a Hall sensor element or with an induction coil.
Die Gesamttemperatur-Dehnungskoeffizienten der Sensorbauteile können auch übereinstimmen, um Temperaturfehler durch Längendehnung zu ver meiden. Dies kann durch entsprechende rechnerische Auslegung und/oder Materialabstimmung erfolgen. Als Materialien kommen beispielsweise Al, St, Ms, Niro in Frage. Falls der auftretende Temperaturfehler durch Längendeh nung des Fühlerelements zu groß wird, kann eine Kompensation eingeführt werden. Diese kann beispielsweise so durchgeführt werden, daß Ein schraubgewinde und Dichtung eines Stiftsensors so angeordnet sind, daß sich der Sensorkörper axial bewegen kann.The total temperature expansion coefficients of the sensor components can also agree to ver temperature errors due to elongation avoid. This can be done by appropriate calculation and / or Material coordination takes place. Al, St, Ms, Niro in question. If the temperature error occurs due to length expansion If the sensor element becomes too large, compensation can be introduced become. This can be done, for example, so that A screw thread and seal of a pin sensor are arranged so that the sensor body can move axially.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß der Sensor hydraulisch dicht mit dem Ventilgehäuse verbunden ist. Der Sensor kann in druckfester Ausführung sowohl im T- als auch im P-Kanal oder auch in den A- und B- Kanälen eines Magnet-direktbetätigten Schaltventil eingebaut werden. Dabei ist bei Verwendung eines Stiftsensors für einen entsprechenden Druckaus gleich im Sensorgehäuse zu sorgen, damit der Druckfederraum druckausge glichen ist. Dies kann über einen Meßstift des Stiftsensors erfolgen.An advantageous embodiment provides that the sensor is hydraulic is tightly connected to the valve housing. The sensor can be pressure resistant Execution both in the T and P channels or in the A and B channels Channels of a solenoid-operated switching valve can be installed. Here is off when using a pen sensor for a corresponding pressure in the sensor housing so that the pressure spring chamber is pressure-compensated is equal. This can be done using a measuring pin on the pin sensor.
Wenn die Aktuatoren des Ventilkolbens elektromagnetisch betätigbar sind, können diese als einfache Zugmagneten ausgebildet sein. If the actuators of the valve piston can be actuated electromagnetically, these can be designed as simple pull magnets.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Aktuatoren des Ventilkolbens hydraulisch über ein elektrisches Schaltventil betätigbar sind. Dabei werden die hydraulischen Steuerströme über ein elektrisches Schalt ventil gesteuert.Another advantageous embodiment provides that the actuators of the Valve pistons can be actuated hydraulically via an electrical switching valve. The hydraulic control currents are controlled by an electrical switch valve controlled.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein Regelkreis zur Steuerung des Hydrau likventils den Sensor als Meßglied und die Aktuatoren als Stellglied beinhal tet. Dadurch kann nach einem Vergleich der Ist-Stellung mit der Soll-Stellung des Hydraulikventils ein entsprechendes Steuersignal an das Stellglied ge sandt werden.It is also advantageous if a control circuit for controlling the hydraulic Likventils include the sensor as a measuring element and the actuators as an actuator tet. This allows a comparison of the actual position with the target position the hydraulic valve a corresponding control signal to the actuator ge be sent.
Noch eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß parallel entlang der Kolbenlängsachse zwei Sensoren angeordnet sind, um Wärmedehnung und Verschleiß zu kompensieren. Die Alterung und Abnut zung der beiden Sensoren ist dabei gleich und wird gegenseitig kompensiert. Dabei können beispielsweise zwei Stiftsensoren auf gegenüberliegenden Schrägen eines als Doppelkonus ausgebildeten Kontaktbereichs angeordnet sein. Durch Differenzenbildung der beiden Kennlinien ist die Nullpunktlage bestimmbar. Es können aber auch zwei Stiftsensoren auf nur einer Schrägen angeordnet sein. Durch Differenzenbildung wird der Extrempunkt in der Kennlinie bestimmt, bei dem sich der Ventilkolben in der Neutralstellung be findet. Dies hat den Vorteil, daß kein Doppelkonus sondern lediglich ein ein facher Konus an dem Ventilkolben angebracht wird.Yet another advantageous development of the invention provides that Two sensors are arranged in parallel along the piston longitudinal axis Compensate for thermal expansion and wear. The aging and abnut The two sensors are the same and are mutually compensated for. For example, two pin sensors can be on opposite Slopes of a contact area designed as a double cone are arranged his. The zero point position is due to the formation of differences between the two characteristics determinable. But it can also be two pen sensors on only one slope be arranged. The extreme point in the Characteristic curve determined at which the valve piston is in the neutral position finds. This has the advantage that no double cone but only a one fold cone is attached to the valve piston.
Schließlich sieht noch eine vorteilhafte Weiterbildung eine selbstlernende Elektronik zur Ermittlung und Kalibrierung der Nullstellung des Sensors und/oder des Ventilkolbens vor. Dies kann beispielsweise durch ein pro grammierbares Hall-Sensorelement erfolgen, das bei jedem Nulldurchgang bzw. Durchlaufen eines Extrempunktes des Meßsignals die Nullstellung neu eicht. Finally, an advantageous further training sees a self-learning Electronics for determining and calibrating the sensor's zero position and / or the valve piston. This can be done, for example, by a pro grammable Hall sensor element that occur at every zero crossing or passing through an extreme point of the measurement signal the zero position again calibrated.
Die Erfindung ist auch in Kombinationen von Merkmalen der einzelnen Pa tentansprüche verwirklicht.The invention is also in combinations of features of the individual Pa claims realized.
Die vorliegende Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels zusam men mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.The present invention is based on an exemplary embodiment men described in more detail with the accompanying drawings.
Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Hydraulikventils mit eingebautem Sensor im Schnitt, Fig. 1 shows a diagram of a hydraulic valve according to the invention with built-in sensor in section,
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Sensors aus Fig. 1. FIG. 2 shows an enlarged illustration of the sensor from FIG. 1.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Hydraulikventil 1. Das Hydraulik ventil 1 weist ein gegossenes Ventilgehäuse 2 auf. In dem Ventilgehäuse 2 ist ein U-förmig verlaufender T-Kanal 13 angeordnet. Innerhalb der vom T- Kanal 13 umschriebenen Fläche sind parallel zu den Schenkeln des T- Kanals 13 der A-Kanal 14 und der B-Kanal 15 angeordnet. Der A-Kanal 14 und der B-Kanal 15 weisen an einer Flanschfläche des Ventilgehäuses 2 ei ne A-Anschlußöffnung 16 und eine B-Anschlußöffnung 17 auf. Fig. 1 shows a longitudinal section through a hydraulic valve 1. The hydraulic valve 1 has a cast valve housing 2 . A U-shaped T-channel 13 is arranged in the valve housing 2 . The A channel 14 and the B channel 15 are arranged parallel to the legs of the T channel 13 within the area circumscribed by the T channel 13 . The A-channel 14 and the B-channel 15 have a A-connection opening 16 and a B-connection opening 17 on a flange surface of the valve housing 2 .
Das Ventilgehäuse 2 weist weiterhin senkrecht zu dem A-Kanal 14 und dem B-Kanal 15 eine als Durchgangsbohrung ausgeführte Ventilkolbenbohrung 9 auf. In der Ventilkolbenbohrung 9 ist eine Ventilkolbenhülse 8 aufgenommen, die entsprechend den Kanälen 13, 14, 15 Querbohrungen aufweist. Ferner weist die Ventilkolbenhülse 8 eine mittig angeordnete Querbohrung zum Durchtritt eines Abtaststifts 24 eines Sensors 20 auf. Innerhalb der Ventilkol benhülse 8 ist ein Ventilkolben 7 axial verschieblich angeordnet.The valve housing 2 also has a valve piston bore 9 designed as a through bore perpendicular to the A channel 14 and the B channel 15 . In the valve piston bore 9, a valve piston sleeve 8 is housed, which has corresponding to the channels 13, 14, 15 cross holes. Furthermore, the valve piston sleeve 8 has a centrally arranged transverse bore for the passage of a stylus 24 of a sensor 20 . Within the Ventilkol benhülse 8 , a valve piston 7 is arranged axially.
Der Ventilkolben 7 weist etwa in seiner Mitte zwei als gegeneinander gerich tete Konen ausgebildete Abtastschrägen 12 auf. Weiter sind am Ventilkolben 7 ein erster Ventilkörper 10 und ein zweiter Ventilkörper 11 angeordnet.The valve piston 7 has approximately at its center two conical bevels 12 formed as cones directed against one another. Furthermore, a first valve body 10 and a second valve body 11 are arranged on the valve piston 7 .
An den beiden Enden der Ventilkolbenbohrung 9 sind ein erster Aktuator 3 mit einem ersten Aktuatorstößel 5 und ein zweiter Aktuator 4 mit einem zweiten Aktuatorstößel 6 angeordnet. Die Gehäusedeckel des ersten Aktua tors 3 und des zweiten Aktuators 4 sind dabei durch die O-Ringdichtungen 18, 19 hydraulisch dicht in das Ventilgehäuse 2 eingeschraubt.At the two ends of the valve piston bore 9 , a first actuator 3 with a first actuator tappet 5 and a second actuator 4 with a second actuator tappet 6 are arranged. The housing cover of the first actuator 3 and the second actuator 4 are screwed through the O-ring seals 18 , 19 hydraulically tight into the valve housing 2 .
Senkrecht zu einer Kolbenlängsachse 37 des Ventilkolbens 7 ist etwa in des sen Mitte ein Sensor 20 im Ventilgehäuse 2 angeordnet. Der Sensor 20 durchdringt den T-Kanal 13 an dessen Basisseite und ist durch das Schraubgewinde 36 druckdicht mit dem Ventilgehäuse 2 verbunden und längs verschieblich in der Sensorbohrung 21 aufgenommen.Perpendicular to a longitudinal piston axis 37 of the valve piston 7 , a sensor 20 is arranged approximately in the middle of the valve housing 2 . The sensor 20 penetrates the T-channel 13 on its base side and is connected to the valve housing 2 in a pressure-tight manner by the screw thread 36 and is accommodated in the sensor bore 21 in a longitudinally displaceable manner.
Das Hydraulikventil 1 ist durch Verschieben des Ventilkolbens 7 in zwei Schaltstellungen schaltbar. In einer ersten Schaltstellung ist der T-Kanal 13 mit dem A-Kanal 14 verbunden und in einer zweiten Schaltstellung ist der T- Kanal 13 mit dem B-Kanal 15 verbunden. In einer neutralen Stellung decken die Ventilkörper 10, 11 die zu dem A-Kanal 14 und dem B-Kanal 15 gehö renden Querbohrungen in der Ventilkolbenhülse 8 ab. In dieser Stellung ist der Abtaststift 24 am weitesten ausgefahren, d. h. er befindet sich an dem Punkt, an dem sich die Abtastschrägen 12 der beiden in den Ventilkolben 7 eingearbeiteten Konen an deren Schmalseite treffen. Wird der Ventilkolben 7 aus der Neutralstellung verfahren, bewegt sich somit der Abtaststift 24 senk recht zur Kolbenlängsachse 37 nach oben. Hierdurch ist der Punkt auf der Abtastschrägen 12 bestimmbar, auf dem sich die Abtastspitze 25 befindet und damit der Verschiebeweg des Ventilkolbens 7.The hydraulic valve 1 can be switched into two switching positions by moving the valve piston 7 . In a first switching position the T channel 13 is connected to the A channel 14 and in a second switching position the T channel 13 is connected to the B channel 15 . In a neutral position, the valve bodies 10 , 11 cover the transverse bores in the valve piston sleeve 8 belonging to the A channel 14 and the B channel 15 . In this position, the scanning pin 24 is extended the most, ie it is at the point at which the scanning bevels 12 of the two cones incorporated in the valve piston 7 meet on their narrow side. If the valve piston 7 is moved out of the neutral position, the tracer pin 24 thus moves perpendicular to the longitudinal axis 37 of the piston upwards. In this way, the point on the scanning slope 12 at which the scanning tip 25 is located and thus the displacement path of the valve piston 7 can be determined .
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Sensor 20 und einen Ausschnitt des Ventilkolbens 7 mit den Abtastschrägen 12. Das Gehäuse des Sensors 20 besteht aus einem Meßkopf 22 und einer Führungshülse 23. Der Meßkopf 22 ist ein aus Aluminiumdruckguß hergestelltes, spanabhebend nachbearbeite tes, rotationssymmetrisches Bauteil, welches eine Sackbohrung 39 aufweist, die konzentrisch zur Sensorlängsachse 38 angeordnet ist. Der Meßkopf 22 weist einen geringeren Durchmesser an der der Sackbohrung 39 zuge wandten Seite auf. Der Meßkopf 22 ist dort mit einem Meßkopfgewinde 31 versehen, an das sich ein Gehäusedichtring 32 anschließt. Nach dem Dich tring folgt ein als Absatz ausgebildeter Flansch 40. Ferner ist der Meßkopf 22 an einer Seite 41 abgeflacht. Hier ist der Hall-Sensor 30 angebracht. Fig. 2 shows a section through the sensor 20 and a section of the valve piston 7 with the Abtastschrägen 12th The housing of the sensor 20 consists of a measuring head 22 and a guide sleeve 23 . The measuring head 22 is a die-cast, machined, machined, rotationally symmetrical component which has a blind hole 39 which is arranged concentrically to the longitudinal axis 38 of the sensor. The measuring head 22 has a smaller diameter on the side facing the blind bore 39 . The measuring head 22 is provided there with a measuring head thread 31 , to which a housing sealing ring 32 connects. After the sealing ring follows a flange 40 designed as a shoulder. Furthermore, the measuring head 22 is flattened on one side 41 . Hall sensor 30 is attached here.
Der Meßkopf 22 ist über das Meßkopfgewinde 31 und einen Dichtring 48 mit der Führungshülse 23 hydraulisch dicht verbunden. Die Führungshülse 23 weist ebenfalls eine Sackbohrung 42 auf, die mit der Sackbohrung 39 des Meßkopf 22 fluchtet und den gleichen Durchmesser aufweist. Die Sackboh rung 42 ist in ihrer Fortsetzung als konzentrische Abtaststiftbohrung 26 mit kleinerem Durchmesser ausgebildet. Die Führungshülse 23 ist ebenfalls als rotationssymmetrisches Bauteil ausgebildet, das in seinem oberen Teil ein Innengewinde 44 zur Aufnahme des Außengewindes 35 des Meßkopfes 22 aufweist. In Höhe der Sackbohrung 42 der Führungshülse 23 ist deren Au ßendurchmesser verkleinert. Unterhalb einem absatzförmigen Flansch 43 ist ein oberer Dichtring 33 angeordnet, an den sich ein Außengewinde 35 an schließt. Dies ist der Bereich, in dem der Sensor 20 mit dem Ventilgehäuse 2 hydraulisch dicht verschraubt ist, wie man am besten in Fig. 1 sieht. Nach einer weiteren Durchmesserverengung folgt ein Abschnitt mit einer geringen Durchmesservergrößerung. Dieser Bereich ist als Paßfläche 45 ausgebildet und weist weiter eine Nut 46 zur Aufnahme eines unteren Dichtrings 34 auf. Dieser Bereich ist in eine Paßbohrung des Ventilgehäuses 2 eingeführt, wie in Fig. 1 gezeigt, und dichtet das Innere der Ventilkolbenhülse 8 gegen den T-Kanal 13 ab.The measuring head 22 is hydraulically sealed on the Meßkopfgewinde 31 and a sealing ring 48 with the guide sleeve 23rd The guide sleeve 23 also has a blind bore 42 which is aligned with the blind bore 39 of the measuring head 22 and has the same diameter. The Sackboh tion 42 is formed in its continuation as a concentric pin bore 26 with a smaller diameter. The guide sleeve 23 is also designed as a rotationally symmetrical component which has an internal thread 44 in its upper part for receiving the external thread 35 of the measuring head 22 . In the amount of the blind bore 42 of the guide sleeve 23 whose outer diameter is reduced. Below a shoulder-shaped flange 43 , an upper sealing ring 33 is arranged, to which an external thread 35 closes. This is the area in which the sensor 20 is hydraulically tightly screwed to the valve housing 2 , as can best be seen in FIG. 1. After a further narrowing of the diameter, a section with a small increase in diameter follows. This area is designed as a mating surface 45 and furthermore has a groove 46 for receiving a lower sealing ring 34 . This area is inserted into a fitting bore of the valve housing 2 , as shown in FIG. 1, and seals the interior of the valve piston sleeve 8 against the T channel 13 .
Innerhalb des Gehäuses des Sensor 20 ist ein Abtaststift 24 angeordnet, der in der Abtaststiftbohrung 26 geführt wird. Ferner ist an dem innerhalb des Gehäuses des Sensor 20 angeordneten Ende des Abtaststifts 24 ein Perma nentmagnet 29 angeordnet. An dem aus dem Gehäuse hervorstehenden Ende des Abtaststifts 24 ist eine als Rubinhalbkugel ausgebildete Abtastspit ze 25 vorgesehen. A stylus 24 is arranged within the housing of the sensor 20 and is guided in the stylus bore 26 . Furthermore, a permanent magnet 29 is arranged on the end of the stylus 24 arranged inside the housing of the sensor 20 . At the protruding from the housing end of the stylus 24 is formed as a ruby hemispherical tip 25 is provided.
Zwischen Meßkopf 22 und Führungshülse 23 ist eine Feder-Abstützscheibe 28 angeordnet, an der sich eine Druckfeder 27 abstützt. Die Druckfeder 27 beaufschlagt eine mit dem Abtaststift 24 verbundene Druckplatte 47. Hier durch wird der Abtaststift 24 bzw. dessen Abtastspitze 25 gegen die Abtast schräge 12 gedrückt und dadurch ein Abheben der Abtastspitze 25 verhin dert.A spring support disk 28 is arranged between the measuring head 22 and the guide sleeve 23 , on which a compression spring 27 is supported. The compression spring 27 acts on a pressure plate 47 connected to the scanning pin 24 . Here by the stylus 24 or its tip 25 is pressed against the inclined scanning 12 and thereby lifting the scanning tip 25 prevented.
Durch die Verschiebung des Ventilkolbens 7 entlang der Kolbenlängsachse 37 bewegt sich die Abtastspitze 25 und damit der Abtaststift 24 entlang der Abtastschrägen 12. Dadurch verändert der Permanentmagnet 29 seine Posi tion, was vom Hall-Sensor 30 erfaßt wird. Durch vorherige Berechnung bzw. Kalibrierung kann so aus der radialen Wegänderung des Permanentmagnets die axiale Wegänderung des Ventilkolbens und damit die Ventilstellung er mittelt werden. Das Ausgangssignal des Hall-Sensors dient dabei als Ist- Wert einer Regelung, der mit dem Soll-Wert verglichen wird. Bei Abweichun gen von Soll- und Ist-Wert erfolgt eine Nachsteuerung des Hydraulikventils 1 über die Aktuatoren 3, 4. The displacement of the valve piston 7 along the piston longitudinal axis 37 causes the scanning tip 25 and thus the scanning pin 24 to move along the scanning bevel 12 . As a result, the permanent magnet 29 changes its position, which is detected by the Hall sensor 30 . The calculation of the radial displacement of the permanent magnet can be used to calculate the axial displacement of the valve piston and thus the valve position by prior calculation or calibration. The output signal of the Hall sensor serves as the actual value of a control, which is compared with the target value. In the event of deviations from the target and actual values, the hydraulic valve 1 is readjusted via the actuators 3 , 4 .
11
Hydraulikventil
Hydraulic valve
22nd
Ventilgehäuse
Valve body
33rd
erster Aktuator
first actuator
44th
zweiter Aktuator
second actuator
55
erster Aktuatorstößel
first actuator tappet
66
zweiter Aktuatorstößel
second actuator tappet
77
Ventilkolben
Valve piston
88th
Ventilkolbenhülse
Valve piston sleeve
99
Ventilkolbenbohrung
Valve piston bore
1010th
erster Ventilkörper
first valve body
1111
zweiter Ventilkörper
second valve body
1212th
Abtastschrägen
Scanning bevels
1313
T-Kanal
T channel
1414
A-Kanal
A channel
1515
B-Kanal
B channel
1616
A-Anschlußöffnung
A connection opening
1717th
B-Anschlußöffnung
B port opening
1818th
O-Ringdichtung
O-ring seal
1919th
O-Ringdichtung
O-ring seal
2020th
Stiftsensor
Pen sensor
2121
Sensorbohrung
Sensor bore
2222
Meßkopf
Measuring head
2323
Führungshülse
Guide sleeve
2424th
Abtaststift
Stylus
2525th
Abtastspitze
Scanning tip
2626
Abtaststiftbohrung
Stylus bore
2727
Druckfeder
Compression spring
2828
Feder-Abstützscheibe
Spring support washer
2929
Permanentmagnet
Permanent magnet
3030th
Hall-Sensor
Hall sensor
3131
Meßkopfgewinde
Measuring head thread
3232
Gehäusedichtring
Housing sealing ring
3333
oberer Dichtring
upper sealing ring
3434
unterer Dichtring
lower sealing ring
3535
Außengewinde
External thread
3636
Schraubgewinde
Screw thread
3737
Kolbenlängsachse
Longitudinal piston axis
3838
Sensorlängsachse
Longitudinal sensor axis
3939
Sackbohrung
Blind hole
4040
Flansch
flange
4141
Seite
page
4242
Sackbohrung
Blind hole
4343
Flansch
flange
4444
Innengewinde
inner thread
4545
Paßfläche
Mating surface
4646
Nut
Groove
4747
Druckplatte
printing plate
4848
Dichtring
Sealing ring
Claims (21)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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