DE4227563A1 - Geregelter hydraulischer Vorschubantrieb - Google Patents
Geregelter hydraulischer VorschubantriebInfo
- Publication number
- DE4227563A1 DE4227563A1 DE4227563A DE4227563A DE4227563A1 DE 4227563 A1 DE4227563 A1 DE 4227563A1 DE 4227563 A DE4227563 A DE 4227563A DE 4227563 A DE4227563 A DE 4227563A DE 4227563 A1 DE4227563 A1 DE 4227563A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- control
- piston
- valve
- stage
- cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title abstract description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 18
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 241000331231 Amorphocerini gen. n. 1 DAD-2008 Species 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
- F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
- F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
- F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
- F15B13/0402—Valve members; Fluid interconnections therefor for linearly sliding valves, e.g. spool valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
- F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
- F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
- F15B13/042—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure
- F15B13/043—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves
- F15B13/0435—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves the pilot valves being sliding valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
- F15B15/202—Externally-operated valves mounted in or on the actuator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B9/00—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
- F15B9/02—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type
- F15B9/08—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor
- F15B9/09—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor with electrical control means
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D3/00—Control of position or direction
- G05D3/12—Control of position or direction using feedback
- G05D3/14—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
- F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
- F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
- F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
- F15B2013/0409—Position sensing or feedback of the valve member
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/30—Directional control
- F15B2211/31—Directional control characterised by the positions of the valve element
- F15B2211/3122—Special positions other than the pump port being connected to working ports or the working ports being connected to the return line
- F15B2211/3133—Regenerative position connecting the working ports or connecting the working ports to the pump, e.g. for high-speed approach stroke
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Servomotors (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Description
Die Erfindung geht aus von einem geregelten hydraulischen Vor
schubantrieb, der insbesondere für Werkzeugmaschinen eingesetzt
werden soll und der die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspru
ches 1 aufweist.
Ein solcher geregelter hydraulischer Vorschubantrieb ist aus der
Zeitschrift "FLUID" vom Februar 1990, Seite 22 ff. bekannt. Dort
ist die Position des Kolbens bzw. der Kolbenstange eines Diffe
rentialzylinders von einem Weggeber erfaßbar. Mit einem Regel
ventil sind die Druckmittelwege zwischen dem Differentialzylin
der, einer Druckmittelquelle und einem Tank steuerbar, wobei das
Regelventil ein hydraulisch betätigbares Proportionalventil mit
einem ersten Steuerkolben umfaßt, dessen Position von einem
zweiten Weggeber erfaßbar ist. Das Proportionalventil wird von
einem Pilotventil vorgesteuert, das einen zweiten Steuerkolben
besitzt, der in der Mittelstellung eine negative Schaltüberdeckung
aufweist und durch Steuerdruckrückführung mittelstellungs
zentriert ist. Zu dem bekannten geregelten hydraulischen Vor
schubantrieb gehört außerdem eine Regelelektronik für das Regel
ventil und eine CNC-Maschinensteuerung. Die angegebene Litera
turstelle zeigt außerdem einen geregelten hydraulischen Vorschu
bantrieb, bei dem ein Regelventil mit einer Vorsteuerung direkt
am Boden eines Hydraulikzylinders befestigt ist.
Aus o+p "Ölhydraulik + Pneumatik" 29 (1985) Nr. 4, Seite 318 ist
ein geregelter hydraulischer Antrieb mit einem Differentialkol
ben zur Betätigung eines Kniehebels zum Öffnen und Schließen der
Form einer Kunststoffspritzgieß- oder Druckgießmaschine bekannt.
Auch hier wird als Regelventil ein vorgesteuertes Proportional
ventil verwendet, bei dem die Position des ersten Steuerkolbens
von einem Weggeber erfaßbar ist und das einen mit einer Druck
mittelquelle und einen mit Tank verbundenen Eingang sowie zwei
mit den beiden Druckkammern des Differentialzylinders verbundene
Ausgänge besitzt. In der Mittelstellung des Steuerkolbens sind
alle Eingänge und Ausgänge gesperrt. Bei dem Antrieb ist die
kolbenstangenseitige Druckkammer über ein zu ihr hin sperrendes
Rückschlagventil mit der Pumpenleitung verbunden. Bei einer Ver
schiebung des Steuerkolbens in die eine Richtung ist zunächst
die kolbenstangenseitige Druckkammer zum Tank hin abgesperrt, so
daß das Ausfahren der Kolbenstange in Differentialschaltung er
folgt. Nach dem Schließen der Form wird zum Druckaufbau der
Steuerkolben weiter verschoben, wobei im Ventil eine Verbindung
zwischen der kolbenstangenseitigen Druckkammer und dem Tank ge
schaffen wird, so daß diese Druckkammer zum Tank entlastet wird.
Auch die DE 23 43 662 C2 zeigt einen hydraulischen Vorschuban
trieb, dessen vorgesteuertes Proportionalventil einen Steuerkol
ben mit einem Arbeitsgangsteuerbereich, über den der kolbenstan
genseitige Druckraum des Differentialzylinders mit Tank verbind
bar ist, und einen Eilgangsteuerbereich mit Rückölverwertung
aufweist. Allerdings ist der kolbenstangenseitige Druckraum
nicht über ein Rückschlagventil mit der Pumpenleitung verbunden.
Vielmehr sind der Steuerkolben und die Kolbenbohrung des Propor
tionalventils so ausgebildet, daß in einer bestimmten Position
des Steuerkolbens beide mit den Druckkammern des Differentialzy
linders verbundene Verbraucherkammern des Ventils mit der mit
der Pumpe verbundenen Pumpenkammer des Ventils verbunden sind.
Die DE 36 42 642 A1 zeigt einen geregelten hydraulischen Vor
schubantrieb, bei der die Position des Kolbens des Differenti
alzylinders von einem Weggeber erfaßbar ist, dessen Ausgangssi
gnal einer numerischen Maschinensteuerung zugeführt wird. Die
Regelgröße wird mit der jeweils vom Programm abgerufenen Füh
rungsgröße verglichen und eine Regelabweichung gebildet, die auf
der Ausgangsleitung der NC ansteht. In einer üblichen NC-Steue
rung wird die Regelabweichung aus einem Soll-Istwert-Vergleich
ermittelt und mit einem Proportionalregler verstärkt. Diese mehr
oder weniger verstärkte Regelabweichung wird als Spannungs-Aus
gangssignal in den Grenzen von ±10 Volt aus der CNC ausgege
ben. Das Ausgangssignal wird einer Regelelektronik zugeführt,
von der die Magneten eines direktgesteuerten Proportionalventils
ansteuerbar sind. In der Mittelstellung des Steuerkolbens des
Proportionalventils sind dessen vier Eingänge und Ausgänge durch
eine positive Überdeckung des Steuerkolbens gesperrt. Um einen
Positionsfehler zu vermeiden, der sich daraus ergeben könnte,
daß der Druckmittelweg von der Druckmittelquelle zum hydrauli
schen Antrieb von dem Proportionalventil geschlossen wird, bevor
die Regelabweichung Null ist, wird von einer Regelelektronik im
Bereich einer kleinen, im Überdeckungsbereich des Proportional
ventils liegenden Regelabweichung ein Signal erzeugt, von dem
ein bestimmter Querschnitt des Proportionalventils offengehalten
wird.
Auch bei einem Ventil nach der EP 0 471 884 AI wird die positive
Überdeckung eines Proportionalventils durch eine elektrische
Kompensationsschaltung ausgeglichen. Dort wird allerdings nicht
dafür gesorgt, daß der Steuerkolben einen ganz bestimmten Quer
schnitt offenhält, solange die Regelabweichung innerhalb der po
sitiven Überdeckung liegt, sondern es wird zum Stellsignal eine
Konstante hinzuaddiert, so daß der Steuerkolben schon bei klein
sten Regelabweichungen den Totbandbereich überspringt und dann
proportional weiter verstellbar ist. Dadurch wird die
Hub/Durchflußkennlinie des Ventils so linearisiert, daß die
Stellsignal/Durchflußkennlinie linear ist und praktisch durch
den Nullpunkt geht, also nullpunktlinearisiert ist.
Ein Ventil mit einer positiven Überdeckung wählt man vor allem
aus sicherheitstechnischen Aspekten. Bei einem Ausfall der Elek
trik soll der Steuerkolben des Ventils seine Mittelstellung ein
nehmen und die Verbraucherleitungen zum Hydrozylinder absperren.
Bei dem aus der EP 0 471 884 A1 bekannten Regelventil wird dies
dadurch erreicht, daß die beiden Steuerkammern des Steuerkolbens
über einen Bypasskanal verbindbar sind, der durch ein elektrisch
betätigbares Ventil normalerweise gesperrt, im stromlosen Zu
stand des Ventils jedoch offen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen geregelten
hydraulischen Vorschubantrieb mit den Merkmalen aus dem Oberbe
griff des Anspruches 1 so auszubilden, daß unter Beachtung von
sicherheitstechnischen Aspekten eine genaue Lageregelung möglich
ist, daß in beide Richtungen bei kleiner Pumpenleistung eine
hohe Geschwindigkeit gefahren werden kann und daß, wenn kleine
Ölströme dosiert werden, eine hohe Antriebssteife und eine hohe
Vorschubkraft realisierbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen geregelten
hydraulischen Vorschubantrieb gelöst, der neben den Merkmalen
aus dem Oberbegriff auch die Merkmale aus dem kennzeichnenden
Teil des Anspruches 1 aufweist. Durch die Rückölverwertung kann
man auch mit einer relativ kleinen Pumpe die Kolbenstange
schnell ausfahren. An diesen sog. Eilgang schließt sich ein Ar
beitsgang an, in dem der kolbenseitige Druckraum des Differenti
alzylinders mit Tank verbunden ist, so daß die ganze Fläche des
Kolbens wirksam ist. Das bedeutet hohe Kräfte und eine hohe
Laststeifigkeit. Eine hohe Geschwindigkeit des Kolbens des Dif
ferentialzylinders ist bei einer Fehlfunktion eines hydrauli
schen Antriebs besonders gefährlich, da aufgrund der kinetischen
Energie größere Zerstörungen angerichtet und auch Menschen ge
fährdet werden könnten. Um einen besonders hohen Sicherheits
standard zu erreichen, ist deshalb bei einem erfindungsgemäßen
Vorschubantrieb vorgesehen, daß der Steuerkolben in der Mittel
stellung eine positive Schaltüberdeckung hat. Im Zusammenhang
damit, daß der Steuerdruck auf den Steuerkolben des Pilotventils
rückgeführt ist, so daß das Pilotventil bei einem Ausfall der
Elektrik schnell und sicher in die Mittelstellung zurückkehrt
und in dieser Mittelstellung dann in beiden Steuerräumen des
Proportionalventils gleicher Druck herrscht, so daß der Steuer
kolben des Proportionalventils durch Federkraft zentriert werden
kann, ist also eine hohe Sicherheit gegeben. Durch die Null
punktlinearisierung der Hub/Volumenstromkennlinie des Proportio
nalventils wird diese positive Schaltüberdeckung wieder ausge
glichen, so daß die Ansprechempfindlichkeit des Regelventils
auch um seine Nullage herum bzw. auch bei kleinen
Regelabweichungen ausreicht, um eine genaue Lageregelung zu
realisieren.
Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen geregelten
hydraulischen Vorschubantriebs kann man den Unteransprüchen ent
nehmen.
Die Regelung wird besonders gut, wenn das Pilotventil gemäß An
spruch 2 nur im Bereich der negativen Schaltüberdeckung des
zweiten Steuerkolbens betrieben wird. Für die maximale Steuer
druckdifferenz auf den beiden Seiten des ersten Steuerkolbens
hat sich ein Wert von etwa 20 bar als zweckmäßig erwiesen. Auch
ist es vorteilhaft, wenn die Position des zweiten Steuerkolbens
von einem dritten Wegsensor erfaßbar und durch die Regelelektro
nik regelbar ist. Eine Schalthysterese kann dadurch vermieden
werden. Ein Regelventil mit Druckrückführung, bei dem sowohl die
Position des Hauptsteuerkolbens als auch die Position des Vor
steuerkolbens von einem Weggeber erfaßbar ist, ist auch bei an
deren Anwendungen vorteilhaft.
Es ist besonders günstig, für den erfindungsgemäßen geregelten
hydraulischen Vorschubantrieb eine heute schon gebräuchliche und
vornehmlich zur Regelung von Elektromotoren eingesetzte Maschi
nensteuerung zu verwenden. Gemäß Anspruch 5 ist deshalb vorgese
hen, daß das Ausgangssignal des ersten Weggebers als Istwert der
Position des Kolbens des Differentialzylinders der Maschinen
steuerung zuführbar und dort mit einem Sollwert vergleichbar ist
und daß entsprechend der Regelabweichung von der Maschinensteue
rung ein Stellsignal zur Regelelektronik übertragbar ist.
Um eine besonders kompakte Bauweise des hydraulischen Vorschub
antriebs zu erhalten, sind gemäß Anspruch 6 das Regelventil und
die Regelelektronik jeweils an einer seitlichen Fläche des Bo
dens des Hydraulikzylinders angeordnet und der erste Weggeber
taucht von der dem Zylinderraum abgewandten Rückseite des Zylin
derbodens in die hohlgebohrte Kolbenstange ein. Ein solcher er
findungsgemäße Vorschubantrieb weist also nur noch zwei Baugrup
pen, nämlich die Maschinensteuerung einerseits und die Bauein
heit aus Differentialzylinder, Regelventil und Regelelektronik
auf.
Besonders günstig ist auch eine Ausbildung gemäß Anspruch 7. Es
kann vermieden werden, daß eine Rückkopplung mechanischer Längs
schwingungen der an den Zylinder angekoppelten Masselast auf die
Steuerkolben des Regelventils entsteht.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen geregelten
hydraulischen Vorschubantriebs ist in den Zeichnungen darge
stellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung
nun näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Systemplan des Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 den Hydraulikkreis mit Überdeckungsbildern des
Proportional- und Pilotventils,
Fig. 3 einen Graph, der die Abhängigkeit der Steuerdrücke
von der Stellung des Steuerkolbens des Pilotventils
zeigt,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Differentialzylinder mit
angebautem Regelventil und angebauter Regelelektronik
und
Fig. 5 eine Ansicht des Differentialzylinders in Richtung des
Pfeiles A aus Fig. 4.
Der Systemplan nach Fig. 1 zeigt, daß das Ausführungsbeispiel
im wesentlichen nur aus zwei Baueinheiten besteht. Es ist
zunächst eine Maschinensteuerung vorhanden, die im vorliegenden
Fall eine handelsübliche und vornehmlich für die Regelung von
Elektromotoren eingesetzte CNC-Steuerung 10 ist. Diese enthält
eine Differenzbildner 11, der aus der Differenz zwischen einem
Sollwert und einem Istwert eine Regelabweichung bildet, die
einen P-Regler 12 durchläuft. Das Ausgangssignal des P-Reglers
ist die Stellgröße, die am Ausgang 27 der CNC-Steuerung 10 an
steht.
Die andere Baueinheit 13, die in Fig. 1 durch eine strichpunk
tierte Linie gekennzeichnet ist, besteht aus einem Differenti
alzylinder 14 mit angebautem Wegsensor 24 und Sensorelektronik
16, einem Regelventil 17 und einer Regelelektronik 18. Der Zy
linderraum des Differentialzylinders 14 wird durch einen Kolben
19, von dessen einer Seite eine Kolbenstange 20 absteht, in zwei
Druckräume, nämlich einen kolbenstangenseitigen Druckraum 21 und
einen kolbenseitigen Druckraum 22 unterteilt. Die vom Druck im
Druckraum 22 beaufschlagbare Fläche am Kolben 19 ist doppelt so
groß wie die entsprechende Fläche im Druckraum 21. Die Kolben
stange 20 ist hohlgebohrt und nimmt ein Meßrohr 23 des Weggebers
24 auf, von dem Position des Kolbens 19 erfaßbar ist. Die Si
gnale des Weggebers 24 werden in der Sensorelektronik 25 in be
stimmter Weise, nämlich im SSI-Format codiert und über eine Lei
tung 26 als Istwerte der CNC-Steuerung 10 zugeführt. Das Meß
prinzip des Weggebers 24 kann z. B. auf einer Ultraschall-Lauf
zeitmessung beruhen.
Das Regelventil 17 enthält eine Proportionalventil 35, das
hydraulisch von einem elektromagnetisch betätigbaren Pilotventil
45 betätigbar ist. Es besitzt als Eingänge einen Druckanschluß P
und einen Tankanschluß T sowie die zwei Ausgänge A und B, wobei
der Ausgang A mit dem Druckraum 22 und der Ausgang B mit dem
Druckraum 21 verbunden sind. Wie man dem Schaltbild aus Fig. 1
sowie dem Überdeckungsbild nach Fig. 2 entnehmen kann, sind in
der Mittelstellung des Steuerkolbens 37 des Proportionalventils
35 die beiden Eingänge und die beiden Ausgänge gesperrt. Der
Steuerkolben 37 hat also in der Mittelstellung eine positive
Überdeckung. In dieser Mittelstellung wird der Steuerkolben 37
durch zwei Schraubendruckfedern 38 zentriert, die derart vorge
spannt sind, daß erst ab einem gewissen Steuerdruck im Steuer
raum 39 bzw. 40 des Proportionalwegeventils 35 der Steuerkolben
37 bewegt werden kann. Wird der Steuerkolben 37 aus der Mittel
stellung bewegt, so sind die Steuerräume 21 und 22 zunächst ge
drosselt mit dem Anschluß P oder dem Anschluß T verbunden. Ins
besondere wird also dann, wenn der Druckraum 22 mit Druck beauf
schlagt wird, das aus dem Druckraum 21 verdrängte Druckmittel
zum Tank abgeführt. Wird der Steuerkolben noch weiter in der An
sicht nach den Fig. 1 und 2 nach links bewegt, so erhält man
ein Schaltstellung, in der der Ausgang A mit dem Eingang P wei
terhin verbunden bleibt und zusätzlich der Druckraum 21 mit dem
Ausgang A verbunden ist. Das aus dem Druckraum 21 verdrängte Öl
wird also in einer sog. Rückölverwertung in den Druckraum 22 ge
fördert. Die genannte Schaltstellung kann man also als Eilgang
schaltstellung bezeichnen. Denn mit der gleichen Pumpenförder
menge läßt sich eine wesentlich höher Geschwindigkeit des Kol
bens 19 erzielen als in dem Fall, in dem der Druckraum 21 mit
dem Tank verbunden ist.
Die Totzone des Proportionalventils von bis zu ±10% der ma
ximalen Auslenkung des Steuerkolbens 37, die Zone also, in der
der Steuerkolben 37 die Ausgänge A und B positiv überdeckt,
führt zu einer nichtlinearen Hub/Volumenstromkennlinie des Pro
portionalventils. In der Regelelektronik 18 wird die über die
Leitung 41 von der CNC-Steuerung 10 der Regelelektronik 18 zuge
führte Stellgröße verstärkt. Die Verstärkungskennlinie hat, wie
in Fig. 1 angedeutet, im Nullpunkt zwei Knickpunkte und ist
durch eine solchen Offset angehoben bzw. abgesenkt, daß schon
bei einem ganz geringen Wert der Stellgröße der Steuerkolben bis
an den Rand der Totzone, der eine positive Überdeckung hat, be
wegt wird. Damit ergibt sich eine wenigstens annähernd durch den
Nullpunkt gehende lineare Kennlinie zwischen dem von der CNC-
Steuerung abgegebenen Stellsingal und dem Volumenstrom durch das
Proportionalventil 35.
Zu dem Regelventil 17 gehört außer dem Proportionalventil 35 ein
Pilotventil 45 mit einem Steuerkolben 46, der in einer Bohrung
47 verschiebbar ist und die Verbindungen zwischen einer Zulauf
kammer 48, zwei Steuerkammern 49 und 50 und zwei Ablaukammern 51
steuert. Die Zulaufkammer 48 ist mit einer Druckmittelquelle 52
verbunden, die dieselbe wie diejenige sein kann, von der der
Differentialzylinder mit Druck beaufschlagbar ist. Die Steuer
kammer 49 ist mit dem Steuerraum 39 des Proportionalventils und
die Steuerkammer 50 mit dem Steuerraum 40 des Proportionalventils
verbunden. Die Ablaufkammern 51 sind an den Tank ange
schlossen. Der Druck in der von der Steuerkammer 49 zum Steuer
raum 39 führenden Steuerleitung 53 ist auf die eine Stirnseite
und der Druck in der Steuerleitung 54 zwischen der Steuerkammer
50 und dem Steuerraum 40 ist auf die andere Stirnseite des Steu
erkolbens 46 zurückgeführt. Der Steuerkolben 46 ist von zwei
Elektromagneten betätigbar, die maximal eine solche Kraft auf
den Steuerkolben 46 ausüben können, daß die maximale Druckdiffe
renz in den beiden Steuerkammern ungefähr 20 bar entspricht.
Diese Druckdifferenz ist in Fig. 3 durch die beiden waagrechten
Linien angegeben.
Der Steuerkolben 46 hat zwei Ringbunde 55, deren Breite etwa so
groß wie die breite der Steuerkammern 49 und 50 ist. Vorhandenes
Spiel führt jedoch dazu, daß in der Mittelstellung des Steuer
kolbens 46 Druckmedium von der Zulaufkammer 48 über die Steuer
kammern 49 und 50 in die Ablaufkammern 51 strömen kann. Der Öff
nungsquerschnitt zwischen der einen Steuerkante eines Ringbundes
55 und der entsprechenden Steuerkante einer Steuerkammer 49 bzw.
50 und der Öffnungsquerschnitt zwischen den beiden anderen Steu
erkammern sind in der Mittelstellung des Steuerkolbens 46 gleich
groß, so daß in den beiden Steuerleitungen 53 und 54 gleicher
Steuerdruck herrscht. Wie man der Fig. 3 entnehmen kann, in der
der maximale und der minimale Steuerdruck in jeder der beiden
Steuerkammern 49 und 50 durch eine waagrechte Linie gekennzeich
net ist, wird in den Steuerleitungen 53 und 54 nicht der maximal
von der Pumpe 52 erzeugbare Druck oder der Tankdruck erreicht.
D.h., daß innerhalb des Bewegungsbereichs des Steuerkolbens 46
immer Druckmedium von der Zulaufkammer 48 über die Steuerkammern
49 und 50 zu den Ablaufkammern 51 strömt. Von der Wirkung her
läßt sich also sagen, daß sich der Steuerkolben 46 immer im Be
reich einer negativen Überdeckung der Steuerkammern 49 und 50
bewegt, auch wenn die Breite der Ringbunde 55 der Breite der
Steuerkammern 49 und 50 entspricht, von daher also eine Null-
bis leicht positive Überdeckung vorliegt. Durch die Rückführung
des Druckes in den Steuerleitungen 53 und 54 auf die Stirnseiten
des Steuerkolbens 46 wird erreicht, daß dieser bei Ausfall der
Elektrik und damit der Magnete eine Position einnimmt, in der in
den Steuerleitungen 53 und 54 der gleiche Druck herrscht. Die
Schraubendruckfedern 38 können deshalb den Steuerkolben 37 des
Proportionalventils 35 in seine in Fig. 2 gezeigte Mittelstel
lung bringen, in der die Ausgänge A und B positiv überdeckt
sind. Die Überdeckung geschieht durch zwei voneinander beabstan
dete Ringbunde 56 und 57, wobei der Ringbund 57 durch eine Ring
nut 58 in zwei Teilbunde 59 und 60 unterteilt ist. Der Teilbund
59 ist schmaler als der Eingang P und der Teilbund 60 schmaler
als der Ausgang B des Proportionalventils 35. Wenn sich der
Teilbund 59 im Bereich des Eingangs P und der Teilbund 60 im Be
reich des Ausgangs B befinden, sind die beiden Ausgänge A und B
und der Eingang P miteinander verbunden. Dann wird das aus dem
Druckraum 21 des Differentialzylinders 14 abströmende Öl direkt
in den Druckraum 22 gefördert. Trotz einer geringen Fördermenge
der Pumpe 61 wird dann die Kolbenstange 20 schnell ausgefahren.
Um eine genaue Regelung zu erhalten, besitzt das Regelventil 17
einen Weggeber 65, mit dem die Position des Steuerkolbens 37 er
faßbar ist und einen weiteren Weggeber 66, mit dem die Position
des Steuerkolbens 46 des Pilotventils 45 erfaßbar ist. Die Si
gnale der beiden Weggeber 65 und 66 werden der Regelelektronik
18 zugeführt.
In den Fig. 4 und 5 ist die Baueinheit 13 der Fig. 1 näher
dargestellt. Man erkennt den Differentialzylinder 14 mit dem
Kolben 19 und der Kolbenstange 20, die hohlgebohrt ist und das
Meßrohr 23 des Weggebers 24 aufnimmt. Befestigt ist der Weggeber
24 am Zylinderboden 67, indem er von dessen Rückseite 68 in die
sen eingeschraubt ist. Der Zylinderboden 67 hat einen im wesent
lichen rechteckigen Querschnitt mit einer geschliffenen Ober
seite 69, auf die das Regelventil 17 so aufgesetzt ist, daß die
Achsen der Steuerkolben 37 und 46 senkrecht zur Achse des Zylin
ders 14 verlaufen. Wie man deutlich aus Fig. 5 sieht, ragt das
Regelventil 17 mit einem Gehäuseteil 70, der den Weggeber 65
enthält, weit über eine Seitenfläche 71 des Zylinderbodens 67
hinaus. An dieser Seitenfläche ist ein Gehäuse 72 für die Sensor
elektronik 16 und die Regelelektronik 18 befestigt. Insgesamt
wird auf diese Weise eine sehr kompakte Einheit 13 geschaffen.
Claims (7)
1. Geregelter hydraulischer Vorschubantrieb, insbesondere
für Werkzeugmaschinen, mit einem Differentialzylinder (14), des
sen Position von einem Weggeber (24) erfaßbar ist, mit einem Re
gelventil (17), mit dem die Druckmittelwege zwischen dem Diffe
rentialzylinder (14), einer Druckmittelquelle (61) und einem
Tank steuerbar sind und das ein hydraulisch betätigbares Propor
tionalventil (35) mit einem ersten, federzentrierten Steuerkol
ben (37), dessen Position von einem zweiten Weggeber (65) erfaß
bar ist, und ein Pilotventil (45) mit einem zweiten Steuerkolben
(46) besitzt, der durch Steuerdruckrückführung mittelstellungs
zentriert ist, mit einer Regelelektronik (18) für das Regelven
til (17) und mit einer Maschinensteuerung, dadurch gekennzeich
net, daß das Flächenverhältnis des Differentialzylinders (14)
zwei zu eins beträgt, daß der erste Steuerkolben (37) zur Bewe
gung des Kolbens (19) des Differentialzylinders (14) in die eine
Richtung einen Arbeitsgangsteuerbereich, über den der kolben
stangenseitige Druckraum (21) des Differentialzylinders (14) mit
Tank verbindbar ist, und einen Eilgangsteuerbereich mit Rücköl
verwertung aufweist, daß der erste Steuerkolben (37) in der Mit
telstellung eine positive Schaltüberdeckung hat und daß die
Hub/Volumenstromkennlinie des Proportionalventils (35) durch die
Regelelektronik (17) nullpunktlinearisiert ist.
2. Geregelter hydraulischer Vorschubantrieb nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventil (45) nur im Be
reich der negativen Schaltüberdeckung des zweiten Steuerkolbens
(46) betrieben wird.
3. Geregelter hydraulischer Vorschubantrieb nach Anspruch
2, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Steuerdruckdifferenz
auf den beiden Seiten des ersten Steuerkolbens (37) etwa 20 bar
beträgt.
4. Geregelter hydraulischer Vorschubantrieb, insbesondere
nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Position des zweiten Steuerkolbens (46) von einem dritten
Wegsensor (66) erfaßbar und durch die Regelelektronik (18) re
gelbar ist.
5. Geregelter hydraulischer Vorschubantrieb, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Ausgangssignal des ersten Weggebers (24)
als Istwert der Position des Kolbens (19) des Differentialzylin
ders (14) der Maschinensteuerung (10) zuführbar und dort mit ei
nem Sollwert vergleichbar ist und daß entsprechend der Regelab
weichung von der Maschinensteuerung (10) ein Stellsignal zur Re
gelelektronik (18) übertragbar ist.
6. Geregelter hydraulischer Vorschubantrieb nach einem vor
hergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelven
til (17) und die Regelelektronik (18) jeweils an einer seitli
chen Fläche (69, 71) des Bodens (67) des Differentialzylinders
(14) angeordnet sind und daß der erste Weggeber (24) von der den
Zylinderraum (21, 22) abgewandten Rückseite (68) des Zylinderbo
dens (67) in die hohlgebohrte Kolbenstange (20) eintaucht.
7. Geregelter hydraulischer Vorschubantrieb nach Anspruch
6, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (17) derart ange
ordnet ist, daß die Achsen der Steuerkolben (37, 46) senkrecht
zum Differentialzylinder (14) verlaufen und daß es hauptsächlich
nur eine Seitenfläche (71) des Zylinderbodens (67) überragt, und
daß die Regelelektronik (18) an dieser Seitenfläche (71) des Zy
linderbodens (67) befestigt ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4227563A DE4227563C2 (de) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | Geregelter hydraulischer Vorschubantrieb |
ITMI931775A IT1272498B (it) | 1992-08-20 | 1993-08-05 | Dispositivo di avanzamento idraulico regolabile |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4227563A DE4227563C2 (de) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | Geregelter hydraulischer Vorschubantrieb |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4227563A1 true DE4227563A1 (de) | 1994-02-24 |
DE4227563C2 DE4227563C2 (de) | 2000-04-13 |
Family
ID=6465960
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4227563A Revoked DE4227563C2 (de) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | Geregelter hydraulischer Vorschubantrieb |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4227563C2 (de) |
IT (1) | IT1272498B (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1408240A1 (de) * | 2002-10-07 | 2004-04-14 | Teijin Seiki Co., Ltd. | Hydraulische Vorrichtung |
WO2009088504A1 (en) | 2008-01-07 | 2009-07-16 | Vanderbilt University | Solenoid valve assembly |
DE102009011441A1 (de) | 2009-02-25 | 2010-09-02 | Voith Patent Gmbh | Hydraulikantrieb |
WO2017178347A1 (de) * | 2016-04-11 | 2017-10-19 | Schwing Gmbh | Elektrohydraulischer steuerkreis mit schrittmotor |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1400007A (en) * | 1971-10-05 | 1975-07-16 | Lucas Acrospace Ltd | Electro-hydraulic actuator arrangement |
GB1414541A (en) * | 1973-11-23 | 1975-11-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Retroactive position control apparatus |
DE2511986C2 (de) * | 1974-05-23 | 1985-07-11 | Pneumo Corp., Boston, Mass. | Hydraulische Stelleinrichtung zum Steuern der Position eines Stellkolbens |
DE2343662C2 (de) * | 1973-08-30 | 1986-04-30 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Hydraulische Steuereinrichtung |
DE3642642A1 (de) * | 1986-12-13 | 1988-06-23 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Schaltungsanordnung zur lage- und vorschubregelung eines hydraulischen zylinders |
US4757747A (en) * | 1986-04-08 | 1988-07-19 | Vickers, Incorporated | Power transmission |
DE3813020A1 (de) * | 1988-04-19 | 1989-11-02 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur vorschubsteuerung einer hydraulischen stelleinrichtung |
DE3821891A1 (de) * | 1988-06-29 | 1990-01-04 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Cnc-geregelter hydraulischer positionierantrieb |
EP0471884A1 (de) * | 1990-08-24 | 1992-02-26 | MOOG GmbH | Elektrohydraulisches Servoventil |
-
1992
- 1992-08-20 DE DE4227563A patent/DE4227563C2/de not_active Revoked
-
1993
- 1993-08-05 IT ITMI931775A patent/IT1272498B/it active IP Right Grant
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1400007A (en) * | 1971-10-05 | 1975-07-16 | Lucas Acrospace Ltd | Electro-hydraulic actuator arrangement |
DE2343662C2 (de) * | 1973-08-30 | 1986-04-30 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Hydraulische Steuereinrichtung |
GB1414541A (en) * | 1973-11-23 | 1975-11-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Retroactive position control apparatus |
DE2511986C2 (de) * | 1974-05-23 | 1985-07-11 | Pneumo Corp., Boston, Mass. | Hydraulische Stelleinrichtung zum Steuern der Position eines Stellkolbens |
US4757747A (en) * | 1986-04-08 | 1988-07-19 | Vickers, Incorporated | Power transmission |
DE3642642A1 (de) * | 1986-12-13 | 1988-06-23 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Schaltungsanordnung zur lage- und vorschubregelung eines hydraulischen zylinders |
DE3813020A1 (de) * | 1988-04-19 | 1989-11-02 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur vorschubsteuerung einer hydraulischen stelleinrichtung |
DE3821891A1 (de) * | 1988-06-29 | 1990-01-04 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Cnc-geregelter hydraulischer positionierantrieb |
EP0471884A1 (de) * | 1990-08-24 | 1992-02-26 | MOOG GmbH | Elektrohydraulisches Servoventil |
Non-Patent Citations (9)
Title |
---|
BERBUER, J. * |
BERND, H.: Hydraulische Eilgang- und Vorschubsteu-erungen in Blockverkettung. In: Werkstatt und Be- trieb, 113, 1980, 5, S.323-325 * |
BERND, Hubert * |
EDELMANN, H.: Schnelle Proportionalventile und ihre Anwendung. In: o+p ölhdraulik und pneumatik 30, 1986, Nr.1, S.35-40 * |
FEIGEL,H.-J.: Nichtlineare Effekte am servoventil-gesteuerten Differentialzylinder. In: o+p ölhy- draulik und pneumatik, 31, 1987, Nr.1, S.42-48 * |
KASPERBAUER, Kurt: Wirkungsweise und konstruktive Besonderheiten von Proportionalventilen. In: Maschienmarkt Würzburg 88, 1982, S.1177-1180 * |
KERSTIENS, P.: Vorschubantriebe für Werkzeugmaschinen. In: o+p ölhydraulik und pneu- matik, 32, 1988, Nr.5, S.325-327,329,330,332-335 * |
MAURER,Gert: Die Hydraulik favori- siert. In: fluid, August 1985, S.26 und 27 * |
STEIN, J.: Induktives Wegmeßsystem. In: o+p öl- hydraulik und pneumatik,32, 1988, Nr.10,S.702-704 * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1408240A1 (de) * | 2002-10-07 | 2004-04-14 | Teijin Seiki Co., Ltd. | Hydraulische Vorrichtung |
US6848353B2 (en) | 2002-10-07 | 2005-02-01 | Teijin Seiki Co., Ltd. | Hydraulic device |
WO2009088504A1 (en) | 2008-01-07 | 2009-07-16 | Vanderbilt University | Solenoid valve assembly |
US8635940B2 (en) | 2008-01-07 | 2014-01-28 | Vanderbilt University | Solenoid valve assembly |
US9605768B2 (en) | 2008-01-07 | 2017-03-28 | Vanderbilt University | Solenoid valve assembly |
DE102009011441A1 (de) | 2009-02-25 | 2010-09-02 | Voith Patent Gmbh | Hydraulikantrieb |
WO2010097399A1 (de) | 2009-02-25 | 2010-09-02 | Voith Patent Gmbh | Hydraulikantrieb |
DE102009011441B4 (de) * | 2009-02-25 | 2012-11-29 | Voith Patent Gmbh | Hydraulikantrieb |
WO2017178347A1 (de) * | 2016-04-11 | 2017-10-19 | Schwing Gmbh | Elektrohydraulischer steuerkreis mit schrittmotor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ITMI931775A0 (it) | 1993-08-05 |
ITMI931775A1 (it) | 1995-02-05 |
IT1272498B (it) | 1997-06-23 |
DE4227563C2 (de) | 2000-04-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0546300B1 (de) | Elektrohydraulische Steuereinrichtung | |
DE2840831C2 (de) | Elektrohydraulisches Wegeventil | |
DE102008014964B4 (de) | Positionssteuermechanismus für doppelt wirkende Pneumatikzylinder | |
EP0760908B1 (de) | Steueranordnung für wenigstens zwei hydraulische verbraucher | |
DE2654366A1 (de) | Hydroventileinrichtung | |
EP0083688B1 (de) | Elektro-hydraulisch vorgesteuertes Proportionaldrosselventil | |
DE69922158T2 (de) | Steuervorrichtung für einen hydraulikmotor | |
DE4108915C2 (de) | Hydraulische Einrichtung zur Druckmittelversorgung eines bevorrechtigten Primärlastkreises | |
DE4036564A1 (de) | Hydraulische einrichtung zur steuerung eines arbeitszylinders einer presse | |
DE3219730C2 (de) | ||
DE4227563C2 (de) | Geregelter hydraulischer Vorschubantrieb | |
DE3049348C2 (de) | Elektrohydraulischer Stellantrieb für Turbinenventile | |
DE4314801B4 (de) | Hydraulische Anlage, insbesondere für eine Abkantpresse | |
EP0092064B1 (de) | Vorrichtung zum Betätigen eines Schiebekörpers, insbesondere des Kolbenschiebers eines Wegeventils | |
DE4028887A1 (de) | Hydraulische steuereinrichtung | |
WO2003087585A1 (de) | Hydraulische steueranordnung in load-sensing technik | |
EP0074581A1 (de) | Vorrichtung zur lastunabhängigen, einem Eingangssignal proportionalen Hub- und Winkelregelung | |
DE4235698C2 (de) | Hydrostatisches Antriebssystem | |
DE2719029C2 (de) | ||
DE4435339C2 (de) | Anordnung zur Ansteuerung eines hydraulisch betätigbaren Hauptventils | |
DE19735110B4 (de) | Regelvorrichtung mit Druckmittler | |
DE4111537A1 (de) | Vorgesteuertes mehrwege-regelventil | |
EP1253327A1 (de) | Hydraulische Steuereinrichtung | |
DE3630454C1 (en) | Device for controlling hydraulic drives | |
EP0072952B1 (de) | Steuereinrichtung für einen hydraulischen Verbraucher |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: MANNESMANN REXROTH AG, 97816 LOHR, DE |
|
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: BOSCH REXROTH AG, 70184 STUTTGART, DE Owner name: BOSCH REXROTH AG, 70184 STUTTGART, DE |
|
8331 | Complete revocation |