EP1630637A1

EP1630637A1 - Hydraulic proportional valve with mechanical locking and electro-hydraulic control device using such a valve

Info

Publication number: EP1630637A1
Application number: EP05018911A
Authority: EP
Inventors: Georg Neumair
Original assignee: Hawe Hydraulik GmbH and Co KG
Current assignee: Hawe Hydraulik GmbH and Co KG
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2025-08-31
Also published as: DE502005002024D1; EP1630637B1; DE202004013595U1; ES2296031T3

Abstract

Hydraulic proportional valve (100) comprises a hydraulic adjusting part (110), a locking element (120) moving into a first position (121a) and into a second position (121b) and a hydraulic unit (130) formed so that the locking element can be brought into the first position and held in that position. Preferred Features: The locking element is a pair of locking tongs. The adjusting part has a one-piece locking protrusion (113). The valve also has a housing wall with conical sections (103) in partial contact with a region of the locking element to exert a radial force when the locking element is moved into the second position.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Proportionalventil mit einem in einer definierten Richtung bewegbaren Stellglied und einem Verriegelungselement, das in eine erste Position und in eine zweite Position bewegbar ist, so dass das Verriegelungselement in der ersten Position eine Bewegung des Stellglieds entlang der definierten Richtung zulässt und in der zweiten Position mit dem Stellglied zu dessen Verriegelung im Eingriff ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrohydraulische Steuervorrichtung mit einer Druckregelventileinrichtung und einer die Druckregelventileinrichtung steuernden Regelfeder, wobei eine Vorspannung der Regelfeder mittels des hydraulischen Proportionalventils einstellbar ist.The present invention relates to a hydraulic proportional valve with a movable in a defined direction actuator and a locking element which is movable to a first position and a second position, so that the locking element in the first position allows movement of the actuator along the defined direction, and in the second position with the actuator for locking it is engaged. Furthermore, the present invention relates to an electro-hydraulic control device with a pressure control valve device and a control spring controlling the pressure regulating valve device, wherein a bias of the control spring by means of the hydraulic proportional valve is adjustable.

Auf dem Gebiet hydraulischer Steuerungen wird ein häufig hydraulisches Proportionalventil im Zusammenwirken mit weiteren hydraulischen Elementen eingesetzt, um eine präzise Steuerung eines mechanischen Vorgangs zu ermöglichen. Dabei tritt häufig die Notwendigkeit auf, in gewissen Betriebszuständen, etwa bei elektrischen Störungen, Wartezeiten oder auch während kritischer Fertigungsphasen und dergleichen, die Auslenkung eines Stellglieds des Proportionalventils stabil zu halten. Eine wichtige Anwendung in dieser Hinsicht ist die Beaufschlagung einer Regelfeder in einem Proportional-Druckregelventil, um durch die vorgespannte Regelfeder somit einen gewünschten Ausgangsdruck an dem Druckregelventil in präziser Weise zu erreichen . Derartige Proportional-Druckregelventile werden beispielsweise in Spannvorrichtungen von Werkzeugmaschinen verwendet, wobei der eingestellte Spanndruck der Spannvorrichtung grundsätzlich und auch während Betriebsphasen aufrechterhalten werden muss, in denen eine präzise elektrische Steuerung des die Regelfeder beaufschlagenden Proportionalventils nicht gewährleistet ist. Beispielsweise kann es während eines Stromausfalls oder während größerer Stromschwankungen zu einer Beeinflussung bei der Bestromung des Proportionalmagneten des Proportionalventils kommen, so dass die Vorspannung der Regelfeder des Druckregelventils geändert wird, was zu einer unerwünschten Änderung des Spanndrucks in der Spannvorrichtung führt. Da also der Spanndruck einer Spannvorrichtung präzise z.B. auf das zu bearbeitende Werkstück abzustimmen ist und grundsätzlich sowie auch bei Stromausfallzeiten, längeren Standzeiten, Stromschwankungen und dgl. aufrechterhalten werden muss, werden in der Regel Mittel eingesetzt, um die Vorspannung der Regelfeder konstant zu halten, solange nicht eine Änderung des Spanndrucks gewollt vorgenommen wird. Grundsätzlich fordem heute manche Werkzeugmaschinen die Sicherheit, dass die Hydrauliksteuerung keine ungewollte Änderung des Spanndrucks zulässt, selbst wenn die Werkzeugmaschine z.B. drei Monate lang gleiche Werkstücke bearbeitet, und dazwischen ggfs. auch Betriebspausen eintreten.In the field of hydraulic controls, a common hydraulic proportional valve is used in conjunction with other hydraulic elements to allow precise control of a mechanical operation. In this case, the necessity often arises to keep the deflection of an actuator of the proportional valve stable in certain operating states, such as electrical disturbances, waiting times or even during critical production phases and the like. An important application in this regard is to apply a control spring in a proportional pressure control valve to precisely achieve a desired output pressure at the pressure regulating valve through the preloaded control spring. Such proportional pressure control valves are used for example in clamping devices of machine tools, wherein the set clamping pressure of the clamping device must be maintained in principle and during operating phases in which a precise electrical control of the control spring acting on the proportional valve is not guaranteed. For example, during a power outage or during large current fluctuations, an influence on the current supply of the proportional solenoid of the proportional valve may occur, so that the bias of the control spring of the pressure regulating valve is changed, which leads to an undesirable change in the clamping pressure in the tensioning device. So because the clamping pressure of a clamping device is precise to vote for example on the workpiece to be machined and basically As well as in power failure times, longer life, power fluctuations and the like. Must be maintained, means are usually used to keep the bias of the control spring constant, unless a change in the clamping pressure is done willed. Basically today some machine tools demand the certainty that the hydraulic control will not allow an unintentional change in the clamping pressure, even if the machine tool is processing the same workpieces for three months, for example, and if necessary also breaks in operation.

Die DE 442 35 85 zeigt eine elektrohydraulische Steuervorrichtung, in der die Regelfeder für die Vorspannung eines Regelkolbens eines Druckregelventils über einen Kolben von einem elektrohydraulischen Proportionalventil rein hydraulisch beaufschlagt wird. Obwohl die Steuervorrichtung ein hohes Maß an Zuverlässigkeit gewährleistet, kann dennoch eine geringfügige Abnahme des Haltedruckes für den Kolben nicht ausgeschlossen werden, so dass dann auch eine entsprechende Abnahme des Ausgangsdrucks des Druckregelventils und damit des Spanndrucks auftreten kann. Vermutlich entweicht Druckmittel trotz der Sitzventilbauweise, und über die Dichtung des Kolbens.DE 442 35 85 shows an electro-hydraulic control device, in which the control spring for the bias of a control piston of a pressure control valve is acted upon purely hydraulically via a piston by an electro-hydraulic proportional valve. Although the control device ensures a high degree of reliability, nevertheless, a slight decrease in the holding pressure for the piston can not be excluded, so that then a corresponding decrease in the outlet pressure of the pressure control valve and thus the clamping pressure can occur. Presumably, pressure fluid escapes despite the poppet design, and over the seal of the piston.

Die Druckschrift EP 537 440 zeigt ein fluidisches Stetigventil, dessen Ventilkegel zusammenwirkend mit einem entsprechenden Ventilsitz den Ausgangsdruck des Stetigventil einstellt, wobei der Ventilkegel von einer Regelfeder beaufschlagt ist, deren Vorspannung wiederum von einem elektromagnetisch in Längsrichtung bewegbaren Anker eingestellt wird. Der in Längsrichtung elektromagnetisch bewegbare Anker kann dabei von einem quer zur Längsrichtung bewegbaren Verriegelungselement durch linienhaften Kraftschluss mechanisch mittels einer Verriegelungsfeder oder im Zusammenwirken mit einer hydraulisch hervorgerufenen Andruckkraft an einer gewünschten Position verriegelt werden. Zum Entriegeln und während der normalen Betriebsphase wird die in Querrichtung wirkende Federkraft, die gegebenenfalls hydraulisch unterstützt werden kann, durch eine von einem Magneten hervorgerufene Gegenkraft überwunden. Eine zuverlässige mechanische Verriegelung erfordert relativ große Kräfte und damit eine entsprechend hohe Federkraft, die beim Entriegeln überwunden werden müssen. Daher ist für die Entriegelung ein entsprechend stark dimensionierter Elektromagnet erforderlich, der eine entsprechend große Bauform im Hinblick auf das erforderliche Magnetfeld und die dabei entstehende hohe Verlustleistung erfordert, und schwer und teuer ist Aufgabe der Erfindung ist es, ein hydraulisches Proportionalventil bereitzustellen, bei dem die Stellung eines Stellglieds mechanisch zuverlässig verriegelbar und entriegelbar ist.The document EP 537 440 shows a fluidic continuous valve, the valve cone cooperating with a corresponding valve seat adjusts the output pressure of the continuous valve, wherein the valve cone is acted upon by a control spring whose bias is in turn adjusted by an electromagnetically movable armature in the longitudinal direction. The longitudinally electromagnetically movable armature can be locked by a transversely movable to the longitudinal locking element by line-like adhesion mechanically by means of a locking spring or in cooperation with a hydraulically induced pressure force at a desired position. For unlocking and during the normal operating phase, the force acting in the transverse direction spring force, which may optionally be hydraulically assisted, overcome by a counterforce caused by a magnet. A reliable mechanical locking requires relatively large forces and thus a correspondingly high spring force, which must be overcome when unlocking. Therefore, a correspondingly large-sized solenoid is required for the unlocking, which requires a correspondingly large size in view of the required magnetic field and the resulting high power loss, and is difficult and expensive The object of the invention is to provide a hydraulic proportional valve, in which the position of an actuator is mechanically reliable locked and unlocked.

Die zuvor genannte Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung gelöst mit einem hydraulischen Proportionalventil, das ein in einer definierten Richtung bewegbares hydraulisch angetriebenes Stellglied aufweist. Ferner ist ein Verriegelungselement vorgesehen, das in eine erste Position und eine zweite Position bewegbar ist, wobei das Verriegelungselement in der ersten Position eine Bewegung des Stellglieds entlang der definierten Richtung zulässt und in der zweiten Position mit dem Stellglied zu dessen Verriegelung im Eingriff ist. Des Weiteren ist eine Hydraulikeinrichtung vorgesehen, die ausgebildet ist, das Verriegelungselement rein hydraulisch zu entriegeln, d.h. in die erste Position zu bringen und in dieser zu halten.The above object is achieved according to a first aspect of the invention with a hydraulic proportional valve having a movable in a defined direction hydraulically driven actuator. Further, a locking member is provided which is movable in a first position and a second position, wherein the locking element in the first position allows movement of the actuator along the defined direction and in the second position with the actuator for locking it is engaged. Furthermore, a hydraulic device is provided, which is designed to unlock the locking element purely hydraulically, i. to bring in the first position and to hold in this.

Das Vorsehen eines hydraulisch angetriebenen Stellglieds ermöglicht eine sehr flexible Verwendung des Proportionalventils, das beispielsweise zusammenwirkend mit einer Regelfeder eines Druckregelventils eingesetzt werden kann, wobei eben durch die hydraulische Beaufschlagung des Stellglieds hohe Regelkräfte zur Beaufschlagung einer Regelfeder bereitgestellt werden können. Ferner ermöglicht es die Hydraulikeinrichtung zum Entriegeln und Halten des Verriegelungselements, dass für die mechanische Verriegelung sehr hohe Kräfte eingesetzt werden können, und das verriegelte Stellglied seine Position keinesfalls mehr verändert. Die Verriegelungskräfte werden beispielsweise durch Federkraft, hydraulisch oder in Kombination, mechanisch und hydraulisch, erzeugt. Da die zur Entriegelung erforderliche Gegenkraft hydraulisch erzeugt wird, wird die Verriegelung bei geringem Baumaß dennoch zuverlässig und rasch gelöst. Mit hohen Verriegelungskräften kann ein zuverlässiges mechanisches Verriegeln mit einer entsprechend kurzen mechanischen Reaktionszeit verwirklicht werden, so dass das hydraulisch angetriebene Stellglied bei einer entsprechenden Ansteuerung der Hydraulikeinrichtung zuverlässig sofort in der momentanen Position arretiert werden kann. Insbesondere bleibt damit die Beaufschlagung einer Regelfeder einer entsprechenden Druckventileinrichtung konstant.The provision of a hydraulically driven actuator allows a very flexible use of the proportional valve, which can be used, for example, cooperatively with a control spring of a pressure control valve, just by the hydraulic actuation of the actuator high control forces can be provided for acting on a control spring. Furthermore, the hydraulic device for unlocking and holding the locking element allows that very high forces can be used for the mechanical locking, and the locked actuator under no circumstances changes its position. The locking forces are generated, for example, by spring force, hydraulically or in combination, mechanically and hydraulically. Since the counter force required for unlocking is generated hydraulically, the lock is still reliably and quickly solved with low structural dimensions. With high locking forces a reliable mechanical locking can be realized with a correspondingly short mechanical reaction time, so that the hydraulically driven actuator can be reliably locked immediately in the current position with a corresponding control of the hydraulic device. In particular, thus the admission of a control spring of a corresponding pressure valve device remains constant.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Verriegelungselement entlang der definierten Richtung des Stellglieds bewegbar, um die erste und die zweite Position einzunehmen. Auf Grund dieser konstruktiven Maßnahme lässt sich eine sehr kompakte Bauweise erreichen, da Bewegungen des Stellglieds und des Verriegelungselements in der gleichen Richtung erfolgen, so dass ein sperriger Aufbau für eine Ansteuerung in der Querrichtung, wie dies beispielsweise in dem zitierten Stand der Technik der Fall ist, vermeidbar ist.In a further advantageous embodiment, the locking element along the defined direction of the actuator is movable to take the first and the second position. Due to this structural measure, a very compact design can be achieved, since movements of the actuator and the locking element take place in the same direction, so that a bulky structure for a control in the transverse direction, as is the case for example in the cited prior art , is avoidable.

Vorteilhafterweise ist das Verriegelungselement als eine Spannzange ausgebildet, die mit mehreren Spannbacken eine relativ große effektive Kontaktfläche über den Umfang des Stellglieds hinweg bei geringem Bauvolumen ermöglicht. Somit kann ein zuverlässiger Kraftschluss zwischen dem Verriegelungselement und dem Stellglied mit entsprechend hohen Andruckkräften bei relativ kompakter Bauweise erreicht werden.Advantageously, the locking element is designed as a collet chuck, which allows a relatively large effective contact area over the circumference of the actuator with a small volume of construction with a plurality of clamping jaws. Thus, a reliable adhesion between the locking element and the actuator can be achieved with correspondingly high pressure forces in a relatively compact design.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist dabei die Spannzange einstückig ausgebildet, so dass sich eine einfache aber effiziente Fertigung des Verriegelungselements erreichen lässt, wobei insbesondere die mechanische Zuverlässigkeit erhöht ist.In an advantageous embodiment, the collet is formed in one piece, so that a simple but efficient production of the locking element can be achieved, in particular, the mechanical reliability is increased.

Vorteilhafterweise besitzt das Stellglied einen Verriegelungsfortsatz, der mit dem Verriegelungselement in Eingriff gebracht werden kann. Durch das Vorsehen des Verriegelungsfortsatzes kann somit ein Bereich des Stellglieds so dimensioniert und aufgebaut sein, um für eine entsprechende Stellfunktion, beispielsweise die Beaufschlagung einer Regelfeder, in optimaler Weise ausgebildet zu sein, wohingegen der Verriegelungsfortsatz eine Beschaffenheit, Abmessung und Formgebung aufweist, die ein möglichst optimales Zusammenwirken mit dem Verriegelungselement ermöglicht. Beispielsweise können die Oberflächenbeschaffenheit, die Formgebung der Oberflächen, die mit dem Verriegelungselement in der zweiten Position im Eingriff sind, und/oder deren Materialzusammensetzung so gestaltet sein, dass unabhängig von der sonstigen Beschaffenheit des Stellglieds ein hohes Maß an Zuverlässigkeit beim Verriegeln und Entriegeln des Verriegelungsfortsatzes erreicht werden kann.Advantageously, the actuator has a locking extension, which can be brought into engagement with the locking element. By providing the locking extension, a region of the actuator can thus be dimensioned and constructed so as to be optimally designed for a corresponding positioning function, for example the application of a control spring, whereas the locking extension has a nature, dimension and shape which is as possible optimal interaction with the locking element allows. For example, the surface finish, the shape of the surfaces that are engaged with the locking element in the second position, and / or the material composition thereof may be configured to provide a high degree of reliability in locking and unlocking the locking extension regardless of the other nature of the actuator can be reached.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Stellglied und der Verriegelungsfortsatz als eine einstückige Komponente ausgebildet. Durch eine entsprechende Bauweise lassen sich somit eine hohe mechanische Zuverlässigkeit und dennoch eine entsprechende Anpassung des Stellglieds an das Verriegelungselement verwirklichen.In a preferred embodiment, the actuator and the locking extension are formed as a one-piece component. Leave by an appropriate construction Thus, realize a high mechanical reliability and yet a corresponding adjustment of the actuator to the locking element.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Proportionalventil eine Gehäusewand auf, die konisch ausgebildete Abschnitte umfasst, die teilweise mit einem Bereich des Verriegelungselements in Kontakt sind, um bei der Bewegung des Verriegelungselements in die zweite Position eine radiale Kraft auf das Stellglied auszuüben. Durch die konisch ausgebildeten Abschnitte der Gehäusewand erfolgt auf konstruktiv einfache und effiziente Weise eine Kraftumlenkung, um eine hohe radiale Kraft auf entsprechende Bereiche des Verriegelungselements aufzubringen und dieses mechanisch zuverlässig zu verriegeln. Beispielsweise ergibt sich bei der Ausbildung des Verriegelungselements als Spannzange durch das Abgleiten der Spannbacken an den konisch ausgebildeten Abschnitten eine sehr hohe radiale Andruckskraft bei lediglich geringer Auslenkung des Verriegelungselements entlang der vordefinierten Bewegungsrichtung des Stellglieds.In a further advantageous embodiment, the proportional valve has a housing wall, which comprises conically shaped sections, which are partially in contact with a region of the locking element, in order to exert a radial force on the actuator during the movement of the locking element into the second position. Due to the conical sections of the housing wall, a force deflection takes place in a structurally simple and efficient manner, in order to apply a high radial force to corresponding regions of the locking element and to lock this mechanically reliably. For example, results in the formation of the locking element as a collet by sliding the jaws on the conical sections a very high radial Andruckskraft with only slight deflection of the locking element along the predefined direction of movement of the actuator.

In einer weiteren Ausführungsform ist eine mit dem Verriegelungselement gekoppelte Federeinrichtung vorgesehen, um bei hydraulischer Freigabe des Verriegelungselements aus der ersten Position dieses in der zweiten Position zu halten. Eine Federeinrichtung ist eine bewährte, mechanisch robuste Konstruktion, wobei auf Grund der mit beliebiger Größe hydraulisch erzeugten Kraft zur Entriegelung des Verriegelungselements eine entsprechend groß dimensionierte Federeinrichtung verwendbar ist, um eine sichere Verriegelung des Stellglieds zu erreichen.In a further embodiment, a spring device coupled to the locking element is provided to hold it in the second position upon hydraulic release of the locking element from the first position. A spring device is a proven, mechanically robust construction, wherein due to the hydraulically generated with any size force for unlocking the locking element, a correspondingly large-sized spring device is used to achieve a secure locking of the actuator.

In anderen Ausführungsformen können Einrichtungen vorgesehen werden, um die durch Feder erzeugte Kraft zum mechanischen Arretieren des Stellglieds zu vergrößern, beispielsweise in Form einer entsprechenden Hydraulikeinrichtung, die das Verriegelungselement hydraulisch in der zweiten Position hält. Ferner ist es auch möglich, das Verriegelungselement gänzlich durch Beaufschlagung einer hydraulisch erzeugten Kraft in der zweiten Position zu halten, ohne dass eine entsprechende Federeinrichtung erforderlich ist. Hierbei kann beispielsweise in einem entsprechenden Druckraum ein Druckmedium mit entsprechendem Arbeitsdruck vorgesehen sein, der ausreichend ist, um beim Absinken des Druckes, der von der Hydraulikeinrichtung für die Entriegelung des Verriegelungselements erzeugt wird, das Verriegelungselement dann zuverlässig in die zweite Position zu bewegen und dort zu halten.In other embodiments, means may be provided to increase the spring-generated force for mechanically locking the actuator, for example in the form of a corresponding hydraulic device that hydraulically holds the locking element in the second position. Furthermore, it is also possible to hold the locking element entirely by applying a hydraulically generated force in the second position, without a corresponding spring device is required. In this case, for example, be provided in a corresponding pressure chamber, a pressure medium with a corresponding working pressure, which is sufficient to the fall of the pressure of the hydraulic device for unlocking the locking element is generated, the locking element then reliably to move to the second position and to hold there.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Federeinrichtung ein Tellerfederpaket auf, das zwischen einer an einer starr mit einem Gehäuse des Hydraulikventils verbundenen Auflagefläche und einem fest mit dem Verriegelungselement verbundenen Haltemittel angeordnet ist. Eine entsprechende Ausbildung ergibt bei einer mechanisch robusten und zuverlässigen Konstruktion eine dennoch kompakte Bauweise, wobei gleichzeitig hohe Kräfte durch das Tellerfederpaket erreicht werden können.In a further advantageous embodiment, the spring device has a plate spring packet which is arranged between a bearing surface connected rigidly to a housing of the hydraulic valve and a retaining means fixedly connected to the locking element. A corresponding design results in a mechanically robust and reliable construction yet compact design, while high forces can be achieved by the disc spring package.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Hydraulikeinrichtung ein magnetisches Ventilelement auf, das ausgebildet ist, bei Bestromung das Verriegelungselement mit Hydraulikfluid zu beaufschlagen, um das Verriegelungselement in der ersten Position zu halten. Mittels dieses Aufbaus lässt sich ein preiswertes, robustes und bewährtes Ein/Aus-Ventil verwenden, wobei die für das Entriegeln erreichte Kraft im Wesentlichen nicht durch die Größe des magnetischen Ventilelements sondem durch den Druck und die druckwirksame Fläche des Verriegelungselements gegeben ist. D.h., die Leistung des magnetischen Ventilelements und damit dessen Baugröße lässt sich im Wesentlichen unabhängig von der gewünschten Entriegelungskraft wählen.In a further embodiment, the hydraulic device has a magnetic valve element, which is designed, when energized, to apply hydraulic fluid to the locking element in order to hold the locking element in the first position. By means of this construction, it is possible to use an inexpensive, robust and proven on / off valve, wherein the force achieved for unlocking is essentially not determined by the size of the magnetic valve element but by the pressure and pressure-effective area of the locking element. That is, the performance of the magnetic valve element and hence its size can be selected substantially independently of the desired unlocking force.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind eine elektromagnetische Proportionalhydraulikeinrichtung zur hydraulischen Ansteuerung des Stellglieds und eine Steuereinrichtung vorgesehen, wobei die Steuereinrichtung mit der Proportionalhydraulikeinrichtung und der Hydraulikeinrichtung funktionsmäßig gekoppelt und so ausgebildet ist, um bei einer Ansteuerung der Proportionalhydraulikeinrichtung das Verriegelungselement zeitlich korreliert zu der Ansteuerung in die zweite Position bringen. In dieser Ausführungsform wird das Stellglied durch eine elektromagnetisch ansteuerbare Hydraulikeinrichtung in proportionaler Weise verstellt, wobei auf Grund der erfindungsgemäß vorgesehenen Hydraulikeinrichtung vorteilhafterweise das Stellglied zuverlässig und unabhängig von dem speziellen Ansteuerungsstatus des Proportionalventils auf Grund der beliebig hohen Verriegelungskräfte, die eben durch die hydraulische Entriegelung wirksam kompensiert werden können, in jeder beliebigen Stellung arretierbar ist. In der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird diese Flexibilität bei der Verriegelung bzw. Entriegelung des Stellglieds dahingehend vorteilhaft erweitert, dass die Steuereinrichtung in zeitlich korrelierter Weise auf eine Ansteuerung der Proportionalhydraulikeinrichtung so reagiert, dass das Verriegelungselement in die zweite Position gebracht wird und damit das Stellglied mechanisch arretiert. Damit kann eine Betriebsweise eingerichtet werden, in der das Stellglied im Wesentlichen stets in einer durch die Proportionalhydraulikeinrichtung vorgegebenen mechanischen Stellung fixiert ist, unabhängig von den aktuell vorherrschenden elektrischen Bedingungen. Bei einem Stromausfall, einer Störung oder einer Stromschwankung, von der beispielsweise die Proportionalhydraulikeinrichtung sowie ein entsprechendes Magnetventil der Hydraulikeinrichtung gleichermaßen betroffen sein können, bleibt die zuverlässige Fixierung des Stellglieds gewährleistet. Insbesondere wenn die Hydraulikeinrichtung eine Federeinrichtung aufweist, kann das entsprechende magnetische Ventil und gegebenenfalls auch der Proportionalmagnet der Proportionalhydraulikeinrichtung während der verriegelten Phase stromlos sein.In a further advantageous embodiment, an electromagnetic proportional hydraulic device for the hydraulic actuation of the actuator and a control device are provided, wherein the control device is operatively coupled to the proportional hydraulic device and the hydraulic device and is designed so that when a proportional hydraulic device, the locking element correlates in time to the control in the bring second position. In this embodiment, the actuator is adjusted by an electromagnetically controllable hydraulic device in a proportional manner, due to the inventively provided hydraulic device advantageously the actuator reliable and independent of the special control status of the proportional valve due to the arbitrarily high locking forces, which compensates effectively by the hydraulic unlocking can be locked in any position can be locked. In the embodiment described above, this flexibility becomes the lock or unlock the actuator advantageously extended so that the controller responds in a time-correlated manner to a control of the proportional hydraulic device so that the locking element is brought into the second position and thus mechanically locks the actuator. Thus, an operating mode can be set up in which the actuator is essentially always fixed in a predetermined by the proportional hydraulic device mechanical position, regardless of the currently prevailing electrical conditions. In case of a power failure, a fault or a current fluctuation, of which, for example, the proportional hydraulic device and a corresponding solenoid valve of the hydraulic device can be equally affected, the reliable fixation of the actuator is guaranteed. In particular, if the hydraulic device has a spring device, the corresponding magnetic valve and possibly also the proportional solenoid of the proportional hydraulic device can be de-energized during the locked phase.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Steuereinrichtung femer so ausgebildet, dass das Stellglied nach einer vorgenommenen Einstellung permanent mechanisch solange verriegelt bleibt, bis eine andere Einstellung erforderlich wird. D.h. die hydraulische Beaufschlagung des Verriegelungselements bleibt permanent deaktiviert. Eine entsprechende Ansteuerung kann einfach realisiert werden, da in der Regel ohnehin ein Steuerrechner vorhanden ist, der in Reaktion auf die Betätigung eines Bedienelements oder Programmablaufs ein entsprechendes Steuersignal initiiert. Hierbei kann der Steuerrechner dabei erfindungsgemäß in zeitlich korrelierter Weise entsprechende Steuersignale für die Hydraulikeinrichtung so erzeugen, dass das gewünschte Verhalten erreicht wird.In a further advantageous embodiment, the control device is further designed so that the actuator remains permanently mechanically locked after an adjustment made, until a different setting is required. That the hydraulic loading of the locking element remains permanently deactivated. An appropriate control can be easily realized, since usually a control computer is present anyway, which initiates a corresponding control signal in response to the actuation of a control element or program flow. According to the invention, the control computer can generate corresponding control signals for the hydraulic device in a time-correlated manner in such a way that the desired behavior is achieved.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein hydraulisches Proportionalventil bereitgestellt, das ein in einer definierten Richtung bewegbares Stellglied und ein in der definierten Richtung mit Kraft beaufschlagtes Verriegelungselement aufweist. Das Verriegelungselement ist so ausgebildet, dass es in einer ersten Position eine Bewegung des Stellglieds entlang der definierten Richtung zulässt und in einer zweiten Position mit dem Stellglied zu dessen Verriegelung im Eingriff ist und das Stellglied verriegelt.According to a further aspect of the present invention, a hydraulic proportional valve is provided, which has a movable in a defined direction actuator and a force applied in the defined direction locking element. The locking member is configured to permit movement of the actuator along the defined direction in a first position and to engage the actuator in a second position to lock it and lock the actuator.

Durch diesen konstruktiven Aufbau des Verriegelungselements in bezug auf die Bewegungsrichtung des bewegbaren Stellglieds ergibt sich eine äußerst kompakte Bauweise bei hoher mechanischer Zuverlässigkeit und Robustheit.This structural design of the locking element with respect to the direction of movement of the movable actuator results in an extremely compact design with high mechanical reliability and robustness.

Vorteilhafterweise ist das Stellglied hydraulisch angetrieben, so dass ein hohes Maß an Flexibilität bei der Verwendung des Proportionalventils hinsichtlich der Ansteuerung weiterer Elemente mittels des Stellglieds gegeben ist, wie dies auch im Zusammenhang mit den vorhergehenden Ausführungsformen dargelegt ist.Advantageously, the actuator is hydraulically driven, so that a high degree of flexibility in the use of the proportional valve with respect to the control of other elements by means of the actuator is given, as also set out in connection with the previous embodiments.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Hydraulikeinrichtung vorgesehen, die ausgebildet ist, das Verriegelungselement hydraulisch in die erste Position zu bringen und in der ersten Position zu halten. Für diese Ausführungsform ergeben sich femer alle Vorteile, die auch bei den vorhergehenden Ausführungsformen erläutert sind. Ferner können alle zuvor im Zusammenhang mit dem ersten erfindungsgemäßen Aspekt offenbarten Ausführungsformen bei Bedarf in beliebiger Weise mit dieser Ausführungsform kombiniert werden und somit auch die damit verbundenen vorteilhaften Auswirkungen zu erreichen.In a further advantageous embodiment, a hydraulic device is provided, which is designed to bring the locking element hydraulically in the first position and to hold in the first position. For this embodiment, furthermore, all advantages, which are also explained in the preceding embodiments. Further, all embodiments previously disclosed in connection with the first aspect of the invention may, if desired, be combined in any way with this embodiment and thus also achieve the associated beneficial effects.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrohydraulische Steuervorrichtung mit einer Druckregelventileinrichtung und einer die Druckregelventileinrichtung steuernden Regelfeder, wobei die Regelfeder mit dem Stellglied des hydraulischen Proportionalventils, wie es in einer der zuvor ausgeführten Ausführungsformen oder in noch zu beschreibenden Ausführungsformen oder in einer beliebigen Kombination dieser Ausführungsformen offenbart ist, gekoppelt ist, um über die Positionierung eines Kolbens eine Vorspannung der Regelfeder entsprechend einer Auslenkung des Stellglieds einzustellen. Wie eingangs bereits dargelegt ist, kann eine entsprechende hydraulische Steuervorrichtung mit Druckregelventileinrichtung vorteilhafterweise in Verbindung mit einer Spannvorrichtung einer Werkzeugmaschine verwendet werden, wobei hier durch die spezielle erfindungsgemäße Bauweise des Proportionalventils ein hohes Maß an Betriebssicherheit sowie Flexibilität der Betriebsweise bei kompakten Abmessungen möglich ist. Insbesondere kann mit der erfindungsgemäßen hydraulischen Steuervorrichtung mit Druckregelventileinrichtung der Spanndruck beliebig lange konstant gehalten werden. Abhängig von der Bauart des Proportionalventils kann eine äußerst kompakte Bauform der hydraulische Steuervorrichtung mit Druckregelventil bei hoher mechanischer Robustheit und Zuverlässigkeit erhalten werden, oder es kann durch die wahlweise hydraulische Entriegelbarkeit der mechanischen Verriegelung die Vorspannung der Regelfeder über nahezu beliebige Zeiträume hinweg konstant gehalten werden. Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen, in denen das Stellglied hydraulisch beaufschlagt wird, da hierbei auch die Kräfte auf die Regelfeder selbst bei großer Federkonstante feinfühlig und zuverlässig mittels eines relativ kleinen Proportionalmagneten steuerbar sind. Ferner lässt sich in Kombination mit der zuvor beschriebenen Steuereinrichtung eine Betriebsweise erreichen, in der die Regelfeder, abgesehen von gewollten Einstellvorgängen stets mechanisch zuverlässig arretiert ist, ohne dass das hydraulische und/oder mechanisch Verhalten der entsprechenden Hydraulikeinrichtungen einen Einfluss ausübt.According to a further aspect, the present invention relates to an electrohydraulic control device having a pressure regulating valve device and a control spring controlling the pressure regulating valve device, wherein the control spring is connected to the actuator of the hydraulic proportional valve, as in one of the previously described embodiments or in embodiments to be described or in any combination disclosed in these embodiments is coupled to set a bias of the control spring according to a displacement of the actuator via the positioning of a piston. As already explained, a corresponding hydraulic control device with pressure regulating valve device can advantageously be used in conjunction with a clamping device of a machine tool, with a high degree of operational reliability and flexibility of operation with compact dimensions being possible here by the special design of the proportional valve according to the invention. In particular, with the hydraulic control device according to the invention with pressure control valve device, the clamping pressure can be kept constant for any length of time. Depending on the design of the proportional valve can be an extremely compact design of the hydraulic control device with pressure control valve can be obtained with high mechanical robustness and reliability, or it can be held constant for almost arbitrary periods of time by the optional hydraulic unlockability of the mechanical locking the bias of the control spring. Also advantageous are embodiments in which the actuator is acted upon hydraulically, since in this case the forces on the control spring even with high spring constant are sensitive and reliable by means of a relatively small proportional solenoid controllable. Furthermore, in combination with the control device described above, it is possible to achieve an operating mode in which the control spring, apart from the desired setting processes, is always locked mechanically reliably, without the hydraulic and / or mechanical behavior of the corresponding hydraulic devices exerting an influence.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor.Further advantageous embodiments are defined in the appended claims and will become apparent from the following detailed description.

In den begleitenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1a +c: jeweils Schnittansichten eines Proportionalventils gemäß beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
Fig. 1b: schematisch einen Hydraulikplan für das in den Figuren 1 a und 1 c gezeigten Proportionalventil, wobei femer gemäß einer Aufführungsform eine modifizierte Steuereinrichtung für eine zeitlich korrelierte Ansteuerung des Proportionalventils vorgesehen ist,
Fig. 2a + c: schematische Schnittansichten einer elektrohydraulischen Steuervorrichtung mit Druckregelventil, die ein Proportionalventil gemäß der vorher dargestellten Ausführungsformen aufweist, und
Fig. 2b: schematisch einen Hydraulikschaltplan für die in den Figuren 2a und 2c dargestellte elektrohydraulische Steuervorrichtung mit Druckregelventileinrichtungen, wobei femer gemäß einer Aufführungsform eine modifizierte Steuereinrichtung für eine zeitlich korrelierte Ansteuerung des Proportionalventils vorgesehen ist.

In the accompanying drawings show:

Fig. 1a + c: 4 are sectional views of a proportional valve according to exemplary embodiments of the present invention;
Fig. 1b: 1 schematically shows a hydraulic plan for the proportional valve shown in FIGS. 1 a and 1 c, wherein a modified control device for time-correlated control of the proportional valve is also provided according to a form of embodiment,
Fig. 2a + c: schematic sectional views of an electro-hydraulic control device with pressure control valve having a proportional valve according to the embodiments previously shown, and
Fig. 2b: schematically a hydraulic circuit diagram for the illustrated in Figures 2a and 2c electro-hydraulic control device with pressure control valve devices, wherein furthermore according to a performance form a modified Control device is provided for a time-correlated control of the proportional valve.

Fig. 1a zeigt eine Schnittansicht eines hydraulischen Proportionalventils 100 gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Proportionalventil 100 weist in einem Gehäuse 101 ein entlang einer definierten Richtung 111 bewegbares Stellglied 110 auf. Das Stellglied 110 wird hydraulisch angetrieben von einer Proportionalhydraulikeinrichtung 140. Die Proportionalhydraulikeinrichtung 140 kann eine an sich bekanntes elektromagnetisches Proportionalventil sein, in der ein Proportionalmagnet durch entsprechende Bestromung auf ein Ventilelement einwirkt, um einen gewünschten Ausgangsdruck eines Hydraulikfluids proportional einzustellen. In der gezeigten Darstellung ist femer eine Regelfeder 112 vorgesehen, die der durch die Proportionalhydraulikeinrichtung 140 bewirkten Kraft entgegenwirkt. Die Regelfeder 112 kann Teil einer weiteren hydraulischen Steuervorrichtung sein, wie sie detaillierter mit Bezug zu Fig. 2a beschrieben ist. Das Stellglied 110 ist ein Kolben zur Einstellung der Federvorspannung. Ferner ist ein Verriegelungselement 120 vorgesehen, das zumindest zwischen einer ersten Position 121a und einer zweiten Position 121b bewegbar ist, wobei zumindest in der zweiten Position 121b ein Kraftschluss zwischen einem Teil des Stellglieds 110 und einem Bereich des Verriegelungselements 120 bewirkt wird, der zu einer mechanischen Arretierung der Stellung des Stellglieds 120 führt. Anzumerken ist, dass in der Zeichnung der Stellweg 121a, 121b der Klarheit wegen vergrößert gezeigt ist und für die dargestellte Ausführungsform in der Größenordnung eines Millimeters liegt. Das Proportionalventil 100 umfasst femer eine Hydraulikeinrichtung 130, die das Verriegelungselement 120 durch Beaufschlagung mit einem Druckmittel in die erste Position (Entriegeln) bringt und in der ersten Position 121a hält. Hierbei ist die Entriegelungskraft, die in der Richtung 111 auf das Verriegelungselement 120 ausgeübt wird, durch den Arbeitsdruck, der von der Hydraulikeinrichtung 130 bereit gestellt wird, und der wirksamen Fläche 126 bei einer Dichtung 124 des Verriegelungselements 120 bestimmt.1a shows a sectional view of a hydraulic proportional valve 100 according to an advantageous embodiment of the present invention. The proportional valve 100 has in a housing 101 a along a defined direction 111 movable actuator 110. The actuator 110 is hydraulically driven by a proportional hydraulic device 140. The proportional hydraulic device 140 may be a per se known electromagnetic proportional valve in which a proportional solenoid acts by appropriate energization of a valve element to adjust a desired output pressure of a hydraulic fluid proportionally. In the illustration shown, a control spring 112 is furthermore provided which counteracts the force caused by the proportional hydraulic device 140. The control spring 112 may be part of another hydraulic control device, as described in more detail with reference to FIG. 2a. The actuator 110 is a piston for adjusting the spring preload. Furthermore, a locking element 120 is provided, which is movable at least between a first position 121a and a second position 121b, wherein at least in the second position 121b a frictional connection between a part of the actuator 110 and a portion of the locking element 120 is effected, which results in a mechanical Locking the position of the actuator 120 leads. It should be noted that in the drawing, the travel 121a, 121b is shown enlarged for clarity and is on the order of a millimeter for the illustrated embodiment. The proportional valve 100 further comprises a hydraulic device 130, which brings the locking element 120 by applying a pressure medium in the first position (unlock) and holds in the first position 121 a. Here, the unlocking force exerted on the locking member 120 in the direction 111 is determined by the working pressure provided by the hydraulic device 130 and the effective area 126 at a seal 124 of the locking member 120.

An dem Verriegelungselement 120 ist eine Federeinrichtung 122 vorgesehen, die so ausgebildet ist, dass das Verriegelungselement 120 bei Unterschreitung des zum Halten in der ersten Position 121a erforderlichen Drucks in die zweite Position 121b verfahren und dort gehalten wird (Verriegeln). Hierzu kann die Federeinrichtung 122 ein Tellerfederpaket sein, das sich einerseits an einer Schulter 102 des Gehäuses 101 und andererseits am Verrieglungselement 120, beispielsweise an einer Kontermutter 125, abstützt. Durch die Position der Kontermutter 125 ist die Vorspannung der Federeinrichtung 122 in gewissem Rahmen einstellbar. In anderen Ausführungsformen kann statt der Federeinrichtung 122 oder zusätzlich dazu eine entsprechende Einrichtung vorgesehen werden, um eine hydraulisch erzeugte Kraft auf das Verriegelungselement 120 auszuüben, um dieses in der zweiten Position 121 b zu halten. Beispielsweise kann der Raum, in welchem die Federeinrichtung 122 vorgesehen ist, als Druckraum ausgebildet sein.On the locking element 120, a spring device 122 is provided, which is designed so that the locking element 120 is moved when it falls below the pressure required for holding in the first position 121a in the second position 121b and held there (locking). For this purpose, the spring device 122 a plate spring package be, on the one hand on a shoulder 102 of the housing 101 and on the other hand on the Verrieglungselement 120, for example, on a lock nut 125 is supported. Due to the position of the lock nut 125, the bias of the spring means 122 is adjustable in a certain frame. In other embodiments, instead of or in addition to the spring means 122, a corresponding means may be provided to apply a hydraulically generated force to the locking member 120 to hold it in the second position 121b. For example, the space in which the spring device 122 is provided, be designed as a pressure chamber.

Das Verriegelungselement 120 ist eine Spannzange mit mehreren Spannzangenbacken, bei deren Bewegung von der ersten Position 121 a in die zweite Position 121 b eine entsprechend ausgebildete Gleitflächen 123 der Spannzangenbacken an entsprechend konisch ausgebildeten Flächen 103 des Gehäuses 101 abgleiten, so dass auf einen Verriegelungsfortsatz 113 des Stellglieds 110 eine radiale Kraft ausgeübt wird, um das Stellglied 110 mechanisch zu arretieren. Hierbei kann aufgrund der relativ hohen Federkraft der Federeinrichtung 122, eine zuverlässige mechanische Fixierung des Stellglieds 110 erreicht werden, da aufgrund des Spannzangenprinzips eine relativ große effektive Fläche für den Kraftschluss zwischen dem Verriegelungselement 120 und dem Verriegelungsfortsatz 113 zur Verfügung steht, und das Gehäuse 101 die Reaktionskräfte aufnimmt. Vorteilhafterweise kann das Verriegelungselement 120 eine einstückige Spannzange sein.The locking element 120 is a collet with a plurality of collet jaws, during their movement from the first position 121 a in the second position 121 b a correspondingly formed sliding surfaces 123 of the collet jaws slide on corresponding conical surfaces 103 of the housing 101, so that a locking projection 113 of the Actuator 110 is applied a radial force to mechanically lock the actuator 110. In this case, due to the relatively high spring force of the spring device 122, a reliable mechanical fixation of the actuator 110 can be achieved, since due to the collet principle, a relatively large effective area for the frictional connection between the locking element 120 and the locking projection 113 is available, and the housing 101 Absorbs reaction forces. Advantageously, the locking element 120 may be a one-piece collet.

Fig. 1 c zeigt das Proportionalventil 100 in einem weiteren seitlichen Schnitt, der um 90° in Bezug zu Fig. 1 a gedreht ist.Fig. 1 c shows the proportional valve 100 in a further lateral section, which is rotated by 90 ° with respect to FIG. 1 a.

Beim Betrieb des Proportionalventils 100 wird zur Einstellung der Position des Stellglieds 110 der Proportionalhydraulikeinrichtung 140, das ein an sich bekanntes Proportionalventil sein kann, sowie der Hydraulikeinrichtung 130 ein Arbeitsfluid mit einem entsprechenden Arbeitsdruck zugeführt. Hierbei kann die Hydraulikeinrichtung 130 ein elektromagnetisch angesteuertes Ein-/Aus-Ventil oder auch eine Ventileinrichtung mit proportionalem Verhalten sein. Bei Bestromung der Proportionalhydraulikeinrichtung 140 und der Hydraulikeinrichtung 130 wird zum einen das Stellglied 110 mit einem der Bestromung der Proportionalhydraulikeinrichtung 140 entsprechenden Druck beaufschlagt und zum anderen wird das Verriegelungselement 120 mit einem durch die Hydraulikeinrichtung 130 bereitgestellten Druck beaufschlagt und damit in die erste Position 121 a gegen die Kraft der Federeinrichtung 122 geführt. Hierbei ist zu beachten, dass selbst bei einer sehr hohen Gegenkraft der Federeinrichtung 122 oder Haltekraft der Spannzange, eine durch den Arbeitsdruck von der Hydraulikeinrichtung 130 und die effektive Querschnittsfläche des Verriegelungselements 120 bestimmte hohe Kraft erzeugt werden kann. Aufgrund der Druckbeaufschlagung durch die Hydraulikeinrichtung 130 befindet sich das Verriegelungselement 130 in der ersten Position 121a, d.h. es wirken keine radialen Kräfte mehr auf den Verriegelungsfortsatz 113, so dass das Stellglied 110 die vom von der Proportionalhydraulikeinrichtung 140 eingestellten Druck abhängige Position einnehmen kann und dabei die Regelfeder 112 vorspannt. In anderen Ausführungsformen kann das Stellglied 110 elektromagnetisch proportional verstellbar sein, wenn beispielsweise der Verriegelungsfortsatz 113 oder ein Teil davon als Anker eines Proportionalelektromagneten ausgebildet ist.During operation of the proportional valve 100, a working fluid having a corresponding working pressure is supplied to adjust the position of the actuator 110 of the proportional hydraulic device 140, which may be a proportional valve known per se, and the hydraulic device 130. Here, the hydraulic device 130 may be an electromagnetically actuated on / off valve or a valve device with proportional behavior. When the proportional hydraulic device 140 and the hydraulic device 130 are energized, the actuator 110 is acted upon by a pressure corresponding to the energization of the proportional hydraulic device 140 and, on the one hand On the other hand, the locking element 120 is acted upon by a pressure provided by the hydraulic device 130 and thus guided in the first position 121 a against the force of the spring device 122. It should be noted that even with a very high counterforce of the spring means 122 or holding force of the collet, a high force determined by the working pressure of the hydraulic device 130 and the effective cross sectional area of the locking member 120 can be generated. Due to the pressurization by the hydraulic device 130, the locking element 130 is in the first position 121a, ie there are no radial forces acting on the locking projection 113, so that the actuator 110 can take the dependent of the proportional hydraulic device 140 pressure dependent position and thereby the Regelfeder 112 biases. In other embodiments, the actuator 110 may be electromagnetically proportional adjustable, for example, when the locking projection 113 or a part thereof is formed as an armature of a proportional solenoid.

Sobald die Einstellung erfolgt ist, baut die Hydraulikeinrichtung 130, z.B. ein Ein-/Aus-Ventil, den hydraulischen Druck für das Verriegelungselement 120 ab, so dass das Verriegelungselement aufgrund der Wirkung der Federeinrichtung 122 in die zweite Position 121 b übergeht und damit das Stellglied 110 in der aktuellen Stellung arretiert. Dann kann auch der Druck von der Proportionalhydraulikeinrichtung 140 abgebaut werden. Wenn, ggfs. sehr viel später eine neue Einstellung erforderlich ist, wird z.B. zunächst wieder der der vorhergehenden Vorspannung der Regelfeder 112 entsprechende Druck von der Proportionalhydraulikeinrichtung 140 aufgebaut, ehe die Hydraulikeinrichtung 130 das Verriegelungselement 120 entriegelt. Erst dann erfolgt die neue Einstellung.Once the adjustment is made, the hydraulic device 130, e.g. an on / off valve, the hydraulic pressure for the locking member 120 from, so that the locking element passes into the second position 121 b due to the action of the spring means 122 and thus locks the actuator 110 in the current position. Then, the pressure from the proportional hydraulic device 140 can be reduced. If, if necessary, a new setting is required much later, e.g. Initially, the pressure of the proportional hydraulic device 140 which corresponds to the previous prestressing of the control spring 112 is initially restored before the hydraulic device 130 unlocks the locking element 120. Only then does the new setting take place.

Mit Bezug zu Fig. 1 b wird schematisch eine Steuerung und deren Funktionsweise für das Proportionalventil 110 detaillierter beschrieben. In Fig. 1 b ist das Proportionalventil 100 im Zusammenwirken mit einer Steuereinrichtung 150 dargestellt. Die Steuereinrichtung 150 ist mit entsprechenden Leitungen 152 und 153 mit den Hydraulikeinrichtungen 130 bzw. 140 verbunden, so dass beispielsweise entsprechende Elektromagneten durch die Steuereinrichtung 150 bestrombar sind. Ferner ist eine Steuersignalquelle 151 vorgesehen und mit der Steuereinrichtung 150 verbunden, wobei die Steuersignalquelle 151 ein manuell bedienbares Element, etwa ein Lagegeber oder der Ausgang einer übergeordneten Steuereinrichtung sein kann, und das von der Steuersignalquelle 151 ausgegebene Signal repräsentativ sein kann für eine Position des Stellglieds 110 oder auch repräsentativ sein kann für eine andere Ausgangsgröße, etwa der Ausgangsdruck einer Regelventileinrichtung, wie dies nachfolgend auch mit Bezug zu Fig. 2 beschrieben ist. Ferner sind die Hydraulikeinrichtungen 130 und 140 mit Leitungen P und L verbunden, die ein Arbeitsfluid mit vorgegebenen Druck und einen Ablauf des drucklosen Fluids bereitstellen. Die Druckbeaufschlagung des Stellglieds 110 ist durch eine Leitung 141 repräsentiert und die Beaufschlagung mit dem Entriegelungsdruck des Verriegelungselements 120 ist durch eine Leitung 137 dargestellt. Ggfs. ist zusätzlich zur Steuereinrichtung 150 oder alternativ ein Signalgeber vorgesehen, z.B. ein Druckknopf, mit dem sich ein Signal zur Entriegelung übermitteln lässt, wenn eine neue Einstellung der Vorspannung der Regelfeder vorzunehmen ist. Ansonsten bleibt z.B. das Stellglied permanent mechanisch verriegelt.With reference to FIG. 1 b, a control and its operation for the proportional valve 110 will be described in more detail. In Fig. 1 b, the proportional valve 100 is shown in cooperation with a control device 150. The control device 150 is connected to corresponding lines 152 and 153 with the hydraulic devices 130 and 140, so that, for example, corresponding electromagnets can be energized by the control device 150. Furthermore, a control signal source 151 is provided and connected to the control device 150, wherein the control signal source 151 is a manually operable element, such as a position sensor or the output of a parent May be representative of a position of the actuator 110 or may be representative of another output, such as the output pressure of a control valve device, as described below with reference to FIG. 2. Further, the hydraulic devices 130 and 140 are connected to lines P and L which provide a working fluid at a predetermined pressure and a drain of the pressureless fluid. The pressurization of the actuator 110 is represented by a line 141 and the application of the unlocking pressure of the locking element 120 is represented by a line 137. If necessary. In addition to the control device 150 or alternatively a signal generator is provided, for example a push button, with which a signal can be transmitted for unlocking, if a new setting of the bias of the control spring is to be made. Otherwise, for example, the actuator remains mechanically locked permanently.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 150 so ausgebildet, dass die Ansteuerung der Hydraulikeinrichtungen 130 und 140 in einer voneinander abhängigen, zeitlich korrelierten Weise stattfindet. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 150 so ausgebildet sein, um bei einer Ansteuerung der Proportionalhydraulikeinrichtung 140 für eine Positionsänderung des Stellglieds 110 in zeitlich korrelierter Weise auf diese Ansteuerung die Hydraulikeinrichtung 130 über die Leitung 152 (z.B. nachleitend) anzusteuern, so dass ein gewünschtes Betriebsverhalten erreicht wird. Beispielsweise kann nach erfolgter Positionsänderung des Stellglieds 110, wie dies durch ein Signal aus der Steuersignalquelle 151 angewiesen wird, die Steuereinrichtung 150 zeitlich korreliert dazu, beispielsweise mit einem zeitlichen Abstand, der eine übliche bekannte Reaktionszeit der Proportionalhydraulikeinrichtung 140 sowie des Stellglieds 110 und eine entsprechende Sicherheitszeit mit einschließt, eine Ansteuerung der Hydraulikeinrichtung 130 erfolgen, so dass das Verriegelungselement 120 in die zweite Position 121b überführt wird und damit das Stellglied 110 in der aktuellen Position arretiert wird. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass sich das Stellglied 110 bis auf Phasen während Einstellvorgängen stets in einer durch die Steuersignalquelle 151 spezifizierten mechanisch verriegelten Position befindet.In an advantageous embodiment, the control device 150 is designed so that the control of the hydraulic devices 130 and 140 takes place in a mutually dependent, time-correlated manner. In particular, the control device 150 may be designed to control the hydraulic device 130 via the line 152 (eg, following) during a control of the proportional hydraulic device 140 for a change in position of the actuator 110 in a time-correlated manner to this activation, so that a desired operating behavior is achieved. For example, after a change in position of the actuator 110, as instructed by a signal from the control signal source 151, the controller 150 correlated in time, for example, with a time interval, the usual known reaction time of the proportional hydraulic device 140 and the actuator 110 and a corresponding safety time includes, a control of the hydraulic device 130 take place, so that the locking element 120 is transferred to the second position 121 b and thus the actuator 110 is locked in the current position. In this way, it can be ensured that the actuator 110 is always in a mechanically locked position specified by the control signal source 151 except for phases during setting operations.

Vorteilhafterweise ist die Steuereinrichtung 150 femer so ausgebildet, dass bei einer durch die Steuersignalquelle 151 angewiesenen Positionsänderung des Stellglieds 110 in zeitlich korrelierter Weise auch eine Entriegelung des Stellglieds 110, z.B. nacheilend stattfindet, so dass beispielsweise vor oder während durch ein Steuersignal der Quelle 151 angewiesene Ansteuerung über die Leitung 153 ein entsprechender Entriegelungsbefehl über die Leitung 152 an die Hydraulikeinrichtung 130 gesendet wird, so dass der Stellvorgang an dem Stellglied 110 stattfinden kann. Daraufhin kann dann eine automatische Verriegelung des Stellglieds 110 stattfinden, wie dies zuvor beschrieben ist. Selbstverständlich sind auch andere Ansteuerungsmöglichkeiten mittels der Steuereinrichtung 150 verwirklichbar.Advantageously, the control device 150 is furthermore embodied such that when the position change of the actuator 110 is instructed by the control signal source 151 in a time-correlated manner, an unlocking of the actuator 110, e.g. trailing takes place, so that, for example, before or during control by a control signal of the source 151 instructed control via the line 153, a corresponding unlocking command is sent via the line 152 to the hydraulic device 130, so that the adjustment process can take place on the actuator 110. Thereupon, an automatic locking of the actuator 110 may take place, as previously described. Of course, other control options by means of the control device 150 can be realized.

Fig. 2a zeigt schematische eine Schnittansicht einer elektrohydraulischen Steuervorrichtung 260 mit einer Regelventileinrichtung, in der die Vorspannung einer Regelfeder 212 über das als Kolben ausgebildete Stellglied durch ein Proportionalventil 200 einstellbar ist. Das Proportionalventil 200 kann die Konfiguration der zuvor beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, so dass die gleichen oder ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen belegt sind, mit Ausnahme einer führenden "2" anstelle einer führenden "1 ". Für eine detaillierte Beschreibung dieser Komponenten wird auf die vorhergehenden Ausführungsformen verwiesen. Somit kann das Stellglied 210 des Proportionalventils 200 z.B. als der Stellkolben für die Regelfeder 212 der Steuervorrichtung 260 betrachtet werden, der in einer Steuerkammer 213 bewegbar ist. Eine Federscheibe 214 zentriert die Regelfeder 212.FIG. 2 a shows a schematic sectional view of an electrohydraulic control device 260 with a control valve device in which the pretensioning of a control spring 212 can be set by means of a proportional valve 200 via the actuator designed as a piston. The proportional valve 200 may have the configuration of the above-described embodiments, so that the same or similar elements are denoted by the same reference numerals except for a leading "2" instead of a leading "1". For a detailed description of these components, reference is made to the previous embodiments. Thus, the actuator 210 of the proportional valve 200 may be e.g. as the control piston for the control spring 212 of the control device 260 are considered, which is movable in a control chamber 213. A spring washer 214 centers the control spring 212.

Fig. 2c zeigt eine weitere Schnittansicht der elektrohydraulischen Steuervorrichtung, wobei eine an sich bekannte Regelventileinrichtung 261 in Abhängigkeit von der Vorspannung der Regelfeder 212 einen bestimmten konstanten Ausgangsdruck bereitstellt, der dann zur weiteren Nutzung zur Verfügung steht. In einer besonderen Ausführungsform ist die elektrohydraulische Steuervorrichtung 260 mit einer Werkzeugmaschinen-Spannvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden, um für diese einen spezifizierten Spanndruck zu erzeugen, den das Proportionalventil 200 einstellt.Fig. 2c shows a further sectional view of the electro-hydraulic control device, wherein a known control valve device 261 depending on the bias of the control spring 212 provides a certain constant output pressure, which is then available for further use. In a particular embodiment, the electro-hydraulic control device 260 is connected to a machine tool tensioning device (not shown) to produce a specified clamping pressure for the latter, which the proportional valve 200 adjusts.

Fig. 2b zeigt schematisch einen Hydraulikplan der elektrohydraulischen Steuervorrichtung 260. Während des Betriebs der elektrohydraulischen Steuervorrichtung 260 wird in Abhängigkeit von der Position des Stellglieds 210 ein entsprechender Druck in einer Ausgangsleitung M bereitgestellt. Der Ausgangsdruck in der Leitung M hängt hierbei lediglich von der Position des Stellglieds 210 ab, so dass sich mit der mechanischen Verriegelung des Stellglieds 210 durch das Verrieglungselement 220 der Ausgangsdruck nicht verändert. Hierbei sind insbesondere hohe Andruckkräfte zur mechanischen Verriegelung des Stellglieds 210 vorteilhaft, die insbesondere durch die hydraulische Entriegelung und/oder durch die besondere Konstruktionsweise mit in Richtung des Stellglieds wirkender Entriegelungskraft möglich sind. Insbesondere kann auch in Verbindung mit der Steuereinrichtung 250 das Entriegeln und Verriegeln in einer zuvor beschriebenen Weise durchgeführt werden, so dass der Ausgangsdruck an der Leitung M stets zuverlässig auf den bestimmten Wert eingestellt bleibt. Insbesondere kann mit dem zuvor beschriebenen Steuerungsverfahren und dank der mechanischen Verriegelung des Stellglieds 210 erreicht werden, dass die Hydraulikeinrichtungen 230 und 240 nur während Betriebsphasen bestromt werden müssen, in denen eine Verstellung der Position des Stellglieds 210 erforderlich ist.FIG. 2b schematically shows a hydraulic diagram of the electrohydraulic control device 260. During operation of the electrohydraulic control device 260, FIG Dependent on the position of the actuator 210, a corresponding pressure in an output line M is provided. The outlet pressure in the line M depends only on the position of the actuator 210, so that does not change with the mechanical locking of the actuator 210 by the Verrieglungselement 220, the output pressure. In this case, in particular high pressure forces for mechanical locking of the actuator 210 are advantageous, which are possible in particular by the hydraulic unlocking and / or by the special construction with acting in the direction of the actuator unlocking force. In particular, in connection with the control device 250, the unlocking and locking can be carried out in a manner described above, so that the output pressure at the line M always remains reliably set to the specific value. In particular, with the control method described above and thanks to the mechanical locking of the actuator 210, it can be achieved that the hydraulic devices 230 and 240 need only be energized during operating phases in which an adjustment of the position of the actuator 210 is required.

Kern der Erfindung ist die Integration einer mechanischen Verriegelung für das einstellbare Stellglied, um das Stellglied zunächst unabhängig von elektrischen/hydraulischen Konditionen zuverlässig in der Position zu verriegeln, die einer bestimmten Vorspannung einer Regelfeder entspricht, ehe bewusst eine neue Einstellung vorgenommen wird. Dieses Konzept verleiht einer Werkzeugmaschinen-Spannvorrichtung einen zusätzlichen Sicherheitsaspekt hinsichtlich des Spanndrucks, wie er von Herstellern solcher Maschinen zunehmend gefordert wird.The essence of the invention is the integration of a mechanical lock for the adjustable actuator to lock the actuator reliably independent of electrical / hydraulic conditions initially in the position corresponding to a certain bias of a control spring before deliberately a new setting is made. This concept gives a machine tool clamping device an additional safety aspect in terms of clamping pressure, as increasingly demanded by manufacturers of such machines.

Claims

Hydraulic proportional valve (100, 200) with: a hydraulically driven actuator (110, 210) movable in a defined direction (111, 211),

a locking element (120, 220), which in a first position (121a, 221a) and a second position (121 b, 221 b) is movable, wherein the locking element (120, 220) in the first position (121 a, 221 a ) permits a movement of the actuator (110, 210) along the defined direction (111, 211) and in the second position (121 b, 221 b) with the actuator (110, 210) for locking it is engaged, and

a hydraulic device (130, 230) which is designed to hydraulically bring the locking element (120, 220) into the first position (121a, 221a) and to hold it therein.

The proportional hydraulic valve of claim 1, wherein the lock member (120, 220) is movable along the defined direction to assume the first and second positions.

Hydraulic proportional valve according to claim 1 or 2, wherein the locking element is designed as a collet.

Hydraulic proportional valve according to one of claims 1 to 3, wherein the actuator (110, 210) has an integrally formed locking extension (113).

A proportional hydraulic valve according to claim 3 or 4, further comprising a housing wall having tapered portions (103) partially in contact with a portion of the locking member for applying a radial force to the actuator upon movement of the locking member to the second position exercise.

A proportional hydraulic valve according to any one of claims 1 to 5, further comprising a spring means (122) coupled to the locking member adapted to bring it from the first position to the second position upon hydraulic release of the locking element and into the second position to keep.

Hydraulic proportional valve according to claim 6, wherein the spring means (122) comprises a plate spring package which is arranged between a bearing surface rigidly connected to a housing of the hydraulic valve and a retaining means (125) fixedly connected to the locking element.

Hydraulic proportional valve according to claim 3, wherein the collet is formed integrally.

Hydraulic proportional valve according to one of claims 1 to 8, wherein the hydraulic device comprises a magnetically actuated valve element which is formed, when energized, to apply hydraulic fluid to the locking element to bring the locking element in the first position and to hold in the first position.

Hydraulic proportional valve according to one of claims 1 to 9, further comprising a proportional hydraulic device for the hydraulic control of the actuator and a control device, wherein the control device with the proportional hydraulic device and the hydraulic device is operatively coupled and designed to correlate the locking element in time when driving the proportional hydraulic device to bring to the control in the second position.

Hydraulic proportional valve according to claim 10, wherein the control device is further configured to bring the locking element by means of the hydraulic device in the control of the proportional hydraulic means in time correlated to the control in the first position.

Electrohydraulic control device (260) with: a controllable control valve device (261),

a control spring (212) acting upon the controllable control valve device (261) and

a hydraulic proportional valve (100, 200) according to at least one of claims 1 to 11, wherein

the actuator (110, 210) of the hydraulic proportional valve (100, 200) is coupled to the control spring (212) to adjust a bias of the control spring (212) in accordance with a displacement of the actuator (110, 210).