DE69104523T2

DE69104523T2 - Torque-Motor mit symmetrischem Luftspalt.

Info

Publication number: DE69104523T2
Application number: DE69104523T
Authority: DE
Inventors: Albert Highland Michigan 48031 Blatter; Robert E. Linden Michigan 48451 Davis
Original assignee: Vickers Inc
Current assignee: Vickers Inc
Priority date: 1990-03-22
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2011-03-20
Also published as: JPH05280503A; DE69104523D1; EP0448028B1; US4997002A; EP0448028A1

Description

Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung

Eine gewöhnliche Art von elektrohydraulischen Servoventilen weist einen Torque-Motor auf, der ein elektrisches Signal empfängt und eine Klappe zwischen zwei sich gegenüberstehenden Düsen zur Steuerung eines Kolbenschieberventils positioniert, wobei eine Rückkopplungsfeder mit der Klappe und dem Kolbenschieber des Kolbenschieberventils verbunden ist. Ein solcher Torque-Motor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4 ist aus EP-A-214 911 bekannt.
Solche Servoventile sind normalerweise mit einer Vorsteuer- oder Pilotstufe und einer Leistungsstufe aufgebaut. Die Pilot- oder Vorsteuerstufe ist der Teil des Ventils, welcher ein elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung umwandelt, und die Leistungsstufe ist der Teil, der die Kraft der Pilotstufe auf eine praktisch anwendbare Ebene anhebt. Die Pilotstufe ist eine empfindliche und genau hergestellte Vorrichtung. Die Vorrichtung enthält vier Luftspalte, die als obere und untere Polspalte bezeichnet werden. Es ist sehr wichtig, daß diese Spalte einander gleich sowie mit einer spezifischen Größe hergestellt werden, die für den speziellen konstruierten Torque-Motor ausgelegt ist. Eine typische Größe für den Spalt beträgt 0,25 bis 0,38 mm (0,010 bis 0,015 Zoll), wobei alle vier Spalte in idealer Weise innerhalb von 0,0127 mm (0,0005 Zoll) zueinander liegen. Obzwar es etwas weniger als ideal ist, ist es hinnehmbar, daß die unteren Spalte einander und die oberen Spalte ebenfalls einander gleich sind, jedoch können die unteren Spalte ein wenig unterschiedlich zu den oberen Spalten sein, nämlich um 0,025 mm (0,001 Zoll). Es gibt eine große Anzahl von Teilen, die letztlich die Spaltabmessung bestimmen. Es ist deshalb nicht praktisch, die kritischen Abmessungen eng genug einzuhalten, um die notwendige Spaltkontrolle vorzusehen.
Eine Lösung des Problems besteht darin, den gesamten Luftspalt auf eine spezielle Abmessung hin zu schleifen, und zwar für die Untereinheit des Magneten und der Polstücke. Die Ankerenden werden auf eine Abmessung geschliffen, die gleich dem gesamten Polspalt minus zweimal dem gewünschten Luftspalt ist. Der Torque-Motor wird montiert, und die erhaltenen Luftspalte werden gemessen. Unterlegstücke werden dann gegen andere Unterlegstücke ausgetauscht, wodurch die Luftspalte auf die gewünschte Gleichförmigkeit dadurch gebracht werden, daß die gesamte Polstück/Magnet-Untereinheit verschoben wird (EP-A- 0 214 911).
Eine zweite Lösung des gestellten Problems besteht darin, daß der Torque-Motor mit seinen Teilen komplett zusammengesetzt wird, so daß alle Spalte kleiner als gewünscht sind, jedoch nicht Null betragen, und daß alle Spalte zu gleicher Zeit mit EDM verarbeitet werden. Dieses Verfahren macht weiterhin eine ziemlich enge Toleranzeinhaltung von vielen Teilen notwendig und kann auch einiges an Einstellarbeiten mit Unterlegscheiben für kleinere Korrekturen erforderlich machen.
Zu den Zielrichtungen der vorliegenden Erfindung zählt ein Verfahren des Zusammenbaus, bei dem die Probleme des Standes der Technik vermieden werden.
Gemäß der Erfindung wird der Anker an die Untereinheit Federrohr/Klappe des Torque-Motors montiert, und die Verbindung zwischen dem Anker und der Untereinheit Klappe umfaßt einen einteiligen, wärmeaushärtenden Klebstoff.
Im einzelnen wird das Verfahren zum Erhalt der Luftspaltsymmetrie des Torque-Motors eingesetzt und umfaßt die Bildung der Untereinheit aus Polstück/Magneten, um einen gewünschten gesamten Polluftspalt an beiden Enden des Ankers vorzusehen, Bildung der Ankerenden, so daß diese gleich dem gesamten Polspalt minus zweimal dem erwünschten nominalen Luftspalt sind, Zusammenbau des Torque-Motors, bevor der Anker an der Untereinheit Federrohr/Klappe angebracht wird, Positionieren des Ankers an der Untereinheit Federrohr/Klappe und der Untereinheit aus Polstück/Magnet in einer relativen Stellung zueinander, in dem zwischen den unteren Kanten des Ankers und dem Spalt der Polstücke Abstandshalter gefügt werden, Vorsehen von Keilen zwischen den oberen Oberflächen der Enden der Anker und dem Spalt des oberen Polstücks, Vorsehen einer Verbindung zwischen dem Rohr und dem Anker durch härtbares Material zur Verbindung des Ankers und der das Federrohr enthaltenden Untereinheit und Aushärtenlassen der Verbindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Schnitt durch ein Servoventil nach der Erfindung,
Fig. 2 ist eine Einzelheit im Schnitt zur Darstellung des Verfahrens des Zusammenbaus eines Teils des Servoventils gemäß der Erfindung.

Beschreibung

Mit Bezug auf Fig. 1 bezieht sich die Erfindung auf Servoventile der Art mit einem Torque-Motor 10 als erste Stufe, die ein elektrisches Signal empfängt und eine Klappe 11 zwischen zwei sich gegenüberstehenden Düsen 12 positioniert, um ein Kolbenschieberventil zu steuern. Die Anordnung umf aßt eine Rückkopplungsfeder 14, die mit der Klappe 11 und dem Kolbenschieber 15 des Schieberkolbenventils 16 verbunden ist.
Spezifisch in solchen Servoventilen weist der Torque- Motor 10 einen Motor einschließlich Polstücken 17, Permanentmagneten 18 und Spulen 19 mit darin angebrachten Öffnungen auf. Ein länglicher Anker 20 ist mit seinen Enden 20a, 20b zwischen den Polstücken 17 angeordnet und reicht in die Spalte 17a, 17b hinein. Die Untereinheit Klappe/Anker weist ein Federrohr 21 auf, das in einer Öffnung 31 des Ankers 20 befestigt ist und quer zu diesem vorsteht. Die Klappe 11 ist wiederum am Rohr 21 befestigt und ragt zwischen die beiden Düsen 12 in einem Düsenblock.
Der Torque-Motor 10 ist auf einem Gehäuse 22 des Schieberkolbenventils 16 montiert, das als Vierwegeventil mit geschlossener Mittelstellung gezeigt ist, dessen Schieberkolben 15 in einer Bohrung 23 geführt ist und zur Öffnungn von Öffnungen 24 in einer Hülse 25 in der Bohrung 23 dient, um den hydraulischen Strom an Steueröffnungen zu bemessen. Die Positionierung des Schieberkolbens 15 relativ zu den Bemessungsschlitzen sorgt für präzise gesteuerten hydraulischen Strom. Die Rückkopplungsfeder 14 ist auf der Klappe montiert und umfaßt eine Kugel 26, die in eine Öffnung 27 eines Einsatzes 28 in dem Schieberkolben 15 hineinreicht.
Wenn ein Eingangssignal an die Spule 19 angelegt wird, werden die Ankerenden 20a, 20b polarisiert und erzeugen ein Drehmoment an dem Anker 20. Das Rohr 21 wirkt als eine Feder und zentriert die Klappenbewegung zwischen den beiden Düsenöffnungen 12. In dem Maße, wie sich die Klappe 21 zu der einen oder anderen Düse bewegt, wird ein Pilotstrom (Druckdifferenz) erzeugt, der über die Kanäle 30 an dem einen oder anderen Ende des Schieberkolbens 15 anliegt, um diesen zu positionieren. Wenn sich der Schieberkolben bewegt, biegt sich die Rückkopplungsfeder 14 und legt eine Kraft an die Klappe 11 an, welche die Klappe 11 zwischen den Düsen 12 zu zentrieren sucht. Die Positionierung des Schieberkolbens führt zu einer Stellung, in der die Rückkopplungsfederkraft gleich der durch den induzierten Strom erzeugten Torque-Motor-Kraft ist. Der Schieberkolben hält in dieser Stellung an, und die Klappe 11 ist im wesentlichen zentriert, bis der Eingangsstrom sich auf einen unterschiedlichen Wert hin ändert. Bei konstant zugeführtem Druck ist der hydraulische Ausgangssteuerstrom proportional zu dem elektrischen Eingangsstrom. Eine solche Ausbildung ist alt und gut bekannt.
Gemäß der Erfindung ist die Klappe 11 mit dem Anker 12 des Torque-Motors 10 über eine Verbindung 34 zwischen der Armatur 20 und der Klappe 11 verbunden, die ein härtbares Material, und zwar ein Einkomponenten-wärmeaushärtendes Klebstoffmaterial umfaßt.
Die Untereinheiten 17 bis 19 aus Polstück/Magnet wird geschliffen, um den gewünschten totalen Pol-Luftspalt 17a, 17b an beiden Enden 20a, 20b des Ankers 20 vorzusehen, und der Anker wird an den Enden 20a, 20b so geschliffen, daß er gleich der gesamten Polspaltbreite 17a, 17a minus zweimal dem gewünschten nominalen Luftspalt G ist. Der komplettierte Torque-Motor 10 wird dann montiert, außer daß der Anker 20 nicht permanent an der Klappe 11 befestigt ist. Die Untereinheit 11, 12 aus Federrohr und Klappe und die Untereinheit 17 bis 19 aus Polstück/Magnet werden dann an einem Befestigungs- oder Düsenblock ohne Unterlegstücke oder Abstandshalter zusammengebaut, wie in Fig. 2 gezeigt. Zwei identische Abstandshalter 36 sind in dem Raum g1, g2 zwischen den Ankerenden 20a, 20b vorgesehen, und das untere Polstück 17 erzeugt die gewünschte Dicke g des Spaltes. Die oberen Abstandsscheiben 35 in den Luftspalten g3 bzw. g4 liegen in Form von Keilen vor, um die notwendige Klemmkraft zu liefern, um den Anker an Ort und Stelle zu halten. Die Verbindung 34 zwischen dem Anker 20 und der Federklappe/Federrohr 11/21 wird nunmehr durch den gewünschten Klebstoff A vervollständigt. Ein Einkomponentenwärmeaushärtendes Material vom Epoxidtyp wird als Klebstoff bevorzugt. Obzwar ein Klebstoff bevorzugt wird, können andere die Verbindung herstellenden Alternativen angewendet werden, wie Weichlot, eingespritztes Metall und dergleichen.
Das folgende Verfahren bietet einige Vorteile gegenüber zur Zeit verwendeten Verfahren: Positionieren der Untereinheit 11, 21 aus Federrohr und Klappe und der Polstück/Magnete 17/18 in einer relativen Stellung zueinander,
Vorsehen von Abstandshaltern 36 in den Spalten g1, g2 zwischen den unteren Kanten des Ankers 20 und der Polstücke 17,
Vorsehen von Keilen 35 in den Spalten g3, g4 zwischen den oberen Oberflächen der Enden 20a, 20b der Anker und der oberen Polstücke 17,
Vorsehen einer Verbindung 34 zwischen dem Rohr 21 und dem Anker 20 durch ein aushärtbares Material zur Verbindung des Ankers und des Speerrohres, und
Aushärtenlassen der Verbindung 34.

Claims

1. Verfahren zum Erhalt eines Torque-Motors mit folgenden Schritten:

eine Polstück/Magnet-Untereinheit (17, 18) wird zum Vorsehen eines gewünschten gesamten Polluftspalts (17a, 17b) an beiden Enden der Polstück/Magnet-Untereinheit (17, 18) gebildet;

die Ankerenden (20a, 20b) werden so geformt, daß sie gleich dem gewünschten, gesamten Polspalt (17a, 17b) minus zweimal dem gewünschten nominalen Luftspalt (G) sind;

der Torque-Motor (10) wird zusammengebaut, bevor der Anker (20) an der Federrohr/Klappe-Untereinheit (11, 21) befestigt wird;

die Federrohr/Klappe-Untereinheit (11, 21) und die Polstück/Magnete werden in einer relativen Stellung zueinander positioniert;

symmetrische Abstandshalter (36) werden zwischen den unteren Kanten der Ankerenden (20a, 20b) und den benachbarten Polstücken (17) angebracht;

symmetrische Keile (35) werden zwischen den oberen Flächen der Ankerenden (20a, 20b) und den benachbarten oberen Polstücken (17) angebracht;

eine Verbindung (34) zwischen dem Rohr (21) und dem Anker (20) wird durch ein härtbares Material geschaffen, um den Anker (20) und die Federrohr/Klappe-Untereinheit (11, 21) zu verbinden, und es werden Bedingungen geschaffen, daß die Verbindung (34) aushärtet, wonach die Abstandhalter (36) und Keile (35) entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein wärmeaushärtender Einkomponentenklebstoff (A) zwischen der Federrohr/Klappe-Untereinheit (11, 21) und dem Anker (20) als Schritt zur Schaffung der Verbindung (34) vorgesehen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeaushärtende Klebstoff ein Material von Epoxidtyp umfaßt.

4. Torque-Motor mit folgenden Merkmalen:

eine Polstück/Magnet-Untereinheit (17, 18) weist Polluftspalte (17a, 17b) auf;

ein Anker (20) weist Enden (20a, 20b) auf, um in die Polluftspalte (17a, 17b) einzutreten, so daß sich nominale Luftspalte (G) ergeben;

eine Federrohr/Klappe-Untereinheit (11, 21) ist mit dem Anker (20) verbunden,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Verbindung (34) gemäß einem der Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 erhältlich ist und

daß die Nominalluftspalte (G) symmetrisch angeordnet sind.