EP0601995B1 - Proportionalventil mit Wegaufnehmer - Google Patents

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EP0601995B1
EP0601995B1 EP19930890233 EP93890233A EP0601995B1 EP 0601995 B1 EP0601995 B1 EP 0601995B1 EP 19930890233 EP19930890233 EP 19930890233 EP 93890233 A EP93890233 A EP 93890233A EP 0601995 B1 EP0601995 B1 EP 0601995B1
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EP
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valve
piston
displacement sensor
proportional valve
hydraulic
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EP19930890233
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Bernd Walter
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Hoerbiger Ventilwerke GmbH and Co KG
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Hoerbiger Ventilwerke GmbH and Co KG
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Publication date
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    • 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
    • F15B13/044—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by electrically-controlled means, e.g. solenoids, torque-motors
    • F15B13/0442—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by electrically-controlled means, e.g. solenoids, torque-motors with proportional solenoid allowing stable intermediate positions
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    • F15B13/0402—Valve members; Fluid interconnections therefor for linearly sliding valves, e.g. spool valves
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    • 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
    • F15B2013/0412—Valve members; Fluid interconnections therefor with three positions

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic or pneumatic proportional valve with an integrated or flanged displacement transducer, which provides an electrical analog signal corresponding to the piston position of the valve.
  • the position transducer has the task of detecting the position of the piston of the proportional directional valve and a position signal, e.g. to issue a corresponding voltage signal in volts (see e.g. Oil Hydraulics and Pneumatics Vol. 22, No. 3, 1978, Mainz, pp. 114-116 "Proportional flow valve milestones for new machine generations").
  • a position signal e.g. to issue a corresponding voltage signal in volts
  • this value is also an indication of the current flow through the valve.
  • the displacement transducer is additionally equipped with a window comparator which, in a region of the analog signal of the displacement transducer corresponding to the blocked central position of the piston of the valve, provides a digital output signal which gives a defined statement about the piston position.
  • FIG. 1 shows a signal diagram of a displacement transducer or of the window comparator assigned to the individual piston positions of an exemplary embodiment of a proportional valve according to the invention
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a hydraulic press equipped with another arrangement according to the invention
  • FIG. 3 shows a corresponding one Circuit diagram according to the prior art
  • Fig. 4 shows an embodiment of a proportional valve according to the invention in an enlarged, partially sectioned representation.
  • the basic position of the piston is e.g. (as shown in Fig. 1) in the range of 7 volts in one direction of movement and 8 volts in the opposite direction of movement.
  • the switching edges - pistons to the valve housing - of the proportional directional control valve are covered positively and therefore no oil flow can flow to the consumer. If this range from 7 volts to 8 volts of the displacement sensor is now detected by the comparator at 7.3 to 7.7 volts, this digital output signal always represents a reliable statement that the piston of the proportional directional control valve is in the middle position (basic position). If this middle position now has the corresponding piston symbol, as shown, this signal can be included in a safety circuit, in particular in the case of presses or the like.
  • this middle position should be an unwanted one Prevent pressure build-up on the upper piston side and an undesired lowering of the cylinder.
  • a dangerous closing movement is understood to mean an uncontrolled downward movement of the cylinder.
  • Port A of the valve is also closed, which means that the cylinder cannot fall down unintentionally.
  • connections A and P can also be designed as seat edges in contrast to slide edges.
  • the B port is connected to the unpressurized, atmospheric port T via the proportional valve.
  • the upper piston side of the cylinder is connected to this B connection and thus it is excluded that pressure builds up on this piston side in a dangerous closing movement.
  • an embodiment according to the prior art can be seen, for example, from the circuit diagram in FIG. 3, an additional position-monitored directional valve (item 50) being used in a digitally switching manner.
  • This valve can be replaced by the introduction of a window comparator according to the invention and thus offers a considerable price advantage over the currently existing solution.
  • actuating devices 2, 3 being flanged to the actual valve body 1 on the left and right, which - controlled via connections A and B - effect an electrical adjustment of the piston 4 in a known manner, of its control edges in cooperation with control edges provided on cylinder 5 Hydraulic connections 6, 7 controls.
  • the piston movement is fed via the left actuation unit 3 to a displacement transducer 8, which also includes a window comparator (not shown further) and provides its output signal (analog and digital) via a connection C.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Indication Of The Valve Opening Or Closing Status (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein hydraulisches bzw. pneumatisches Proportionalventil mit integriertem bzw. angeflanschtem Wegaufnehmer, der ein der Kolbenstellung des Ventils entsprechendes elektrisches Analogsignal bereitstellt.
  • Insbesonders handelt es sich z.B. um ein hydraulisches 4/3-Wege-Proportionalventil mit einem integrierten bzw. angeflanschten Wegaufnehmer. Der Wegaufnehmer hat die Aufgabe, die Stellung des Kolbens des Proportional-Wegeventiles zu erfassen und ein Stellungssignal, z.B. ein entsprechendes Spannungssignal in Volt abzugeben (siehe z.B. Ölhydraulik und Pneumatik Bd. 22, Nr. 3, 1978, Mainz, S. 114-116 "Proportional-Stromventile-Meilensteine zu neuen Maschinengenerationen"). Dieser Wert ist, wie aus der Kennlinie (siehe z.b. Fig. 1) ersichtlich, auch eine Angabe für die momentan vorhandene Durchflußmenge durch das Ventil.
  • Der Wegaufnehmer ist gemäß der Erfindung zusätzlich mit einem Fensterkomparator ausgerüstet, der in einem der gesperrten Mittelstellung des Kolbens des Ventils entsprechenden Bereich des Analogsignals des Wegaufnehmers ein digitales Ausgangssignal bereitstellt, welches ein definierte Aussage über die Kolbenstellung ergibt.
  • Die Erfindung wird im folgenden noch anhand der teilweise schematischen Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein den einzelnen Kolbenstellungen eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Proportionalventils zugeordnetes Signaldiagramm eines Wegaufnehmers bzw. des gemäß der Erfindung vorgesehenen Fensterkomparators, Fig. 2 zeigt ein Schaltschema einer mit einer anderen Anordnung nach der Erfindung ausgerüsteten hydraulischen Presse, Fig. 3 zeigt ein entsprechendes Schaltschema nach dem Stande der Technik, und Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Proportionalventils in vergrößerter, teilweise geschnittener Darstellung.
  • Die Grundstellung des Kolbens liegt z.B. (wie in Fig. 1 dargestellt) im Bereich von 7 Volt in der einen Bewegungsrichtung und 8 Volt in der entgegengesetzten Bewegungsrichtung. In diesem Bereich sind die Schaltkanten - Kolben zum Ventilgehäuse - des Proportional-Wegeventiles positiv überdeckt und somit kann kein Ölstrom zum Verbraucher fließen. Wenn nun dieser Bereich von 7 Volt bis 8 Volt des Wegaufnehmers durch den Komparator bei 7.3 bis 7.7 Volt erfaßt wird, so stellt dieses digitale Ausgangssignal stets eine sichere Aussage dar, daß der Kolben des Proportional-Wegeventiles in Mittelstellung (Grundstellung) steht. Besitzt nun diese Mittelstellung das entsprechende Kolbensymbol, wie dargestellt, kann dieses Signal in einen Sicherheitskreislauf, insbesondere etwa bei Pressen oder dergleichen mit einbezogen werden.
  • Im Sicherheitskreislauf soll diese Mittelstellung einen ungewollten Druckaufbau auf der Oberkolbenseite und ein ungewolltes Absinken des Zylinders verhindern.
  • Wie aus dem Schaltschema in Fig. 2 und dem Symbol des Proportionalventiles (Pos. 80) zu erkennen ist, ist der P-Anschluß des Ventiles geschlossen. Es kann daher kein Druck- und Mengenaufbau zur gefahrbringenden Schließbewegung des Zylinders erfolgen. Unter einer gefahrbringenden Schließbewegung wird eine unkontrollierte Abwärtsbewegung des Zylinders verstanden. Der Anschluß A des Ventiles ist ebenfalls geschlossen, es kann somit kein ungewolltes, selbständiges Absinken des Zylinders erfolgen.
  • Die Anschlüsse A und P können auch als Sitzkanten im Gegensatz zu Schieberkanten ausgeführt werden. Weiterhin ist der B-Anschluß über das Proportionalventil mit dem drucklosen, atmosphärischen Anschluß T verbunden. Die Oberkolbenseite des Zylinders ist mit diesem B-Anschluß verbunden und somit wird ausgeschlossen, daß auf dieser Kolbenseite ein Druckaufbau in gefahrbringender Schließbewegung erfolgt.
  • Eine Ausführung nach dem bisherigen Stande der Technik ist beispielsweise aus dem Schaltschema in Fig. 3 zu erkennen, wobei ein zusätzliches stellungsüberwachtes Wegeventil (Pos. 50) digital schaltend eingesetzt wird. Dieses Ventil kann durch die Einführung eines Fensterkomparators gemäß der Erfindung ersetzt werden und bietet dadurch einen erheblichen preislichen Vorteil gegenüber der derzeitig bestehenden Lösung.
  • Die Erfindung liegt also im wesentlichen in folgenden Punkten:
    • 1. Die Mittelstellung eines Wegeventiles durch einen Wegaufnehmer mit analogem Ausgangssignal in einem genau definierten Signalbereich des analogen Wertes mittels eines Fensterkomparators in ein digitales Ausgangssignal umzuwandeln, um eine exakte Stellung eines Kolbens in einem Hydraulikventil insbesondere eines Proportionalventiles zu erkennen und auszuwerten.
    • 2. Wie 1, jedoch mit dem entsprechenden Kolbensymbol eines hydraulischen Wegeventiles versehen, so daß eine Maschine mit diesem Kolbensymbol betrieben, insbesondere eine Presse, zur Erfüllung der Sicherheitsbestimmung eingesetzt werden kann.
    • 3. Wie 1 und 2 in Verwendung einer hydraulischen Geräteanordnung entsprechend dem Schema A in Fig. 2.
  • In Fig. 4 ist ein 4/3-Wege-Proportionalventil dargestellt, wobei am eigentlichen Ventilkörper 1 links und rechts Betätigungseinrichtungen 2, 3 angeflanscht sind, die - gesteuert über Anschlüsse A und B - auf bekannte Weise eine elektrische Verstellung des Kolbens 4 bewirken, der über seine Steuerkanten in Zusammenarbeit mit am Zylinder 5 vorgesehenen Steuerkanten Hydraulikanschlüsse 6, 7 steuert. Die Kolbenbewegung ist über die linke Betätigungseinheit 3 einem Wegaufnehmer 8 zugeführt, der auch einen nicht weiter dargestellten Fensterkomparator umfaßt und sein Ausgangssignal (analog und digital) über einen Anschluß C bereitstellt.

Claims (1)

  1. Hydraulisches bzw. pneumatisches Proportionalventil mit integriertem bzw. angeflanschtem Wegaufnehmer, der ein der Kolbenstellung des Ventils entsprechendes elektrisches Analogsignal bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Fensterkomparator vorgesehen ist, der in einem der gesperrten Mittelstellung des Kolbens des Ventils entsprechenden Bereich des Analogsignals des Wegaufnehmers ein digitales Ausgangssignal bereitstellt, welches eine definierte Aussage über die Kolbenstellung ergibt.
EP19930890233 1992-12-09 1993-12-03 Proportionalventil mit Wegaufnehmer Revoked EP0601995B1 (de)

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