DE102007061078A1

DE102007061078A1 - Electro-hydraulically controllable proportional cylinder, has annular piston surface supplied with operating pressure, and force-return spring implemented as tension spring and arranged within piston rod that comprises continuous drillings

Info

Publication number: DE102007061078A1
Application number: DE102007061078A
Authority: DE
Inventors: Frank Sulz; Klaus Schneider
Original assignee: ALPHA FLUID HYDRAULIKSYSTEME M; Alpha Fluid Hydrauliksysteme Mueller GmbH
Current assignee: ALPHA FLUID HYDRAULIKSYSTEME M; Alpha Fluid Hydrauliksysteme Mueller GmbH
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2027-12-19
Also published as: DE102007061078B4

Abstract

Elektrohydraulisch ansteuerbare Proportionalzylinder werden nach dem überwiegenden Stand der Technik mittels elektrischen Wegmesssystems, Regelelektronik und Regelventil, direkt an dem Propotionalzylinder angebaut, ausgeführt. Diese komplexen und empfindlichen Systeme sind für den Einsatz in mobilen Arbeitsmaschinen wenig geeignet. Es ist Aufgabe der Erfindung, robuste, einbaufreundliche und für den rauen Einsatz bei mobilen Arbeitsmaschinen geeignete, elektrohydraulisch angesteuerte Proportionalzylinder vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein elektrohydraulisch ansteuerbarer Proportionalzylinder, bestehend aus einem Differentialzylinder, wobei die Ringkolbenfläche ständig mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt ist und der Druck der Kolbenbodenseite über ein in der Zylinderachse angeordnetes 3/2-Regelventil nach den Kraftvergleichsprinzip geregelt wird mittels einer Kraft-Rückführfeder, die innderhalb der Kolbenstange angeordnet und als Zugfeder ausgeführt ist, die mit dem Regelschieber des 3/2-Regelventils in Wirkverbindung steht, und das 3/2-Regelventil in einem Ventilgehäuse zur Sollwertkraft-Eingabe den bodenseitigen, druckdichten Abschluss des Differentialzylinders bildet und die Kolbenstange eine durchgehende Bohrung aufweist.Electrohydraulically controllable proportional cylinders are produced according to the prevailing prior art by means of electrical displacement measuring system, control electronics and control valve, directly to the propotional cylinder executed. These complex and sensitive systems are not well suited for use in mobile machines. It is an object of the invention to provide robust, easy to install and suitable for rough use in mobile work machines, electrohydraulically controlled proportional cylinder. This object is achieved in that an electrohydraulically controllable proportional cylinder, consisting of a differential cylinder, wherein the annular piston surface is constantly acted upon by the working pressure and the pressure of the piston bottom side is controlled by a arranged in the cylinder axis 3/2 control valve according to the principle of force comparison by means of a Force return spring, which is arranged within the piston rod and designed as a tension spring, which is in operative connection with the control slide of the 3/2 control valve, and the 3/2 control valve in a valve housing for setpoint force input the bottom-side, pressure-tight closure of the differential cylinder forms and the piston rod has a through hole.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrohydraulisch ansteuerbaren Proportionalzylinder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to an electrohydraulically controlled proportional cylinder according to the preamble of claim 1.

Um Maschinenfunktionen mit hydraulischen Stellantrieben gezielt über eine Fernbetätigung auf unterschiedliche Positionen einzustellen, wurden in den letzten Jahren elektrohydraulische Lösungen vorgeschlagen. Um eine angewählte Position rückwirkungsfrei zu halten, müssen diese Arten von hydraulischen Linearmotoren in ihrer gewählten Position durch eine Regeleinrichtung automatisch gehalten werden, so dass auftretende Störkräfte aus den zu verstellenden Maschinenfunktionen, ohne Korrektur-Eingriff der Bedienungsperson, sofort selbsttätig ausgeregelt werden und keine ungewollte Verlagerung der gewählten Position eintritt. Die Kombination aus einem Hydraulikzylinder der lediglich mit einer Wegeventilsteuerung angesteuert wird ist also nicht ausreichend. Nach dem allgemeinen, überwiegenden Stand der Technik wird der Hydraulikzylinder mit einem elektrischen Wegmesssystem ausgerüstet, um die IST-Position der Kolbenstange zu erfassen und über eine Regelelektronik mit dem, z. B. vom Bediener gewählten, SOLL-Wert verglichen und eventuelle Abweichungen über ein elektroproportionales Regelventil solange ausgeregelt bis die IST-Position der Kolbenstange der SOLL-Position entspricht. Aus regelungstechnischen Gründen ist das Regelventil vorzugsweise direkt am Zylinder angebaut. Ebenso ist es zunehmend üblich, dass sich die Regelektronik, zur Regelung der Kolbenstangenposition, auch direkt am Hydraulikzylinder befindet. Eine umfassende, systematische Darstellung zum Stand der Technik ist auch aus dem Fachbuch „ÖLHYDRAULIK", Dietmar und Franz Findeisen, 4. Auflage 1994, im Kapitel „3.5.9 Elektrohydraulische Linearantriebe" (S. 443–447) ersichtlich. Aus der sehr ausführlichen Beschreibung der elektrischen Wegmessung und der Signalverarbeitungs- und Regelelektronik wird die Komplexität solcher Systeme erkennbar, die ihren sinnvollen Einsatzbereich eher in stationären CNC-Arbeitsmaschinen in Fabrikhallen haben. Betrachtet man den Einbauort solcher Stellantriebe in mobilen Arbeitsmaschinen, wie Bau- und Landtechnikmaschinen, Transportfahrzeugen oder auch Fertigungseinrichtungen in rauer Umgebung, so ist leicht erkennbar, dass sie dort besonders ungünstigen Umwelteinflüssen ausgesetzt sind und besonders die Elektronik für Wegmessung und Regelung sowie das extern angebaute, empfindliche Regelventil mit Proportionalmagnet im rauen Alltagsbetrieb vor Störeinflüssen und Verschmutzung wenig geschützt sind, sowie durch die an solchen Maschinen auftretenden Beschleunigungsschlägen und Vibrationen zerstört werden können, bzw. die Lebenszeit keine ausreichende Dauer erreicht. Ebenso nachteilig ist der verhältnismäßig große Einbauraum, sowie die hohen Gestehungs-, Montage- und Wartungskosten solcher Lösungen.In order to set machine functions with hydraulic actuators selectively via a remote control to different positions, electrohydraulic solutions have been proposed in recent years. In order to keep a selected position without feedback, these types of hydraulic linear motors must be automatically held in their selected position by a control device, so that disturbing forces arising from the machine functions to be adjusted without corrective intervention of the operator, are corrected immediately automatically and no unwanted displacement the selected position occurs. The combination of a hydraulic cylinder which is driven only with a directional control valve is therefore not sufficient. After the general, prevailing prior art, the hydraulic cylinder is equipped with an electrical position measuring system to detect the actual position of the piston rod and a control electronics with the, z. B. selected by the operator, target value compared and possible deviations over an electro-proportional control valve as long as compensated until the actual position of the piston rod corresponds to the target position. For regulatory reasons, the control valve is preferably mounted directly on the cylinder. Likewise, it is increasingly common that the control electronics, to control the piston rod position, also located directly on the hydraulic cylinder. A comprehensive, systematic presentation of the prior art is also from the Textbook "ÖLHYDRAULIK", Dietmar and Franz Findeisen, 4th edition 1994, in chapter "3.5.9 Electrohydraulic linear drives" (pp. 443-447) seen. From the very detailed description of the electrical displacement measurement and the signal processing and control electronics, the complexity of such systems can be seen that have their useful use more in stationary CNC machines in factory buildings. If one considers the installation location of such actuators in mobile machines, such as construction and agricultural machinery, transport vehicles or production equipment in harsh environment, it is easily recognizable that they are exposed there particularly unfavorable environmental influences and especially the electronics for position measurement and control and the externally grown, sensitive control valve with proportional solenoid in harsh everyday operation are little protected from interference and pollution, and can be destroyed by the acceleration shocks and vibrations occurring on such machines, or the life reaches a sufficient duration. Also disadvantageous is the relatively large installation space, as well as the high gestehungs-, installation and maintenance costs of such solutions.

Eine wesentliche Verbesserung der vorstehend geschilderten Situation ist aus der Druckschrift DE 10 2004 014 293 A1 bekannt. Darin ist eine elektrohydraulisch, proportional ansteuerbare Verstelleinheit beschrieben, bestehend aus einem Differentialzylinder, wobei die Ringkolbenfläche ständig mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt ist und der Druck der Kolbenbodenseite über ein 3/2-Regelventil nach dem Kraftvergleichsprinzip geregelt wird, eine Kraft-Rückführfeder innerhalb einer, zum Kolbenboden hin offenen Bohrung in der Kolbenstange angeordnet und als Zugfeder ausgeführt ist und über Übertragungsmittel sowohl mit einer zweiten gleichsinnig wirkenden Feder, als Druckfeder mit geringem Hub ausgeführt, als auch mit dem Regelschieber des 3/2-Regelventiles in Wirkverbindung steht. Der Sollwert einer gewünschten Kolbenstangenposition wird über einen, in der Zylinderachse angebauten Proportionalmagneten, mit der über seinen Ankerstößel auf den Regelschieber wirkenden Stellkraft, aufgrund des Sollwert-Arbeitsstromes, eingegeben und der Istwert der Kolbenstangenposition durch Kraftvergleich zwischen Rückführfeder und aktueller Magnetkraft, mech.-hydraulisch ausgeregelt. Damit ist die gesamte Problematik der elektrischen Wegerfassung, Signalverarbeitung und elektronischer Regelung nicht mehr relevant. Der Einsatz eines elektrohydraulischen Linearantriebs ist erst durch diese Bauart einer Lineareinheit in mobilen Arbeitsmaschinen sinnvoll und ermöglicht den Vorteil der proportionalen Verstellung von Zylinderantrieben auch in diesen Anwendungen vorteilhaft zu nutzen. In der Internetpräsentation von www.alphafluid.de ist die konkrete Ausführungsform dieser Lineareinheit zu sehen und zwar unter 'Produkte – Lineareinheit' und weiter unter Download: PDF-'Infoblatt Lineareinheit'. Das PDF-Datenblatt „Lineareinheit LE 70" zeigt die realisierte Ausführung gemäß der Druckschrift DE 10 2004 014 293 A1 . Die ersten Anwendungen dieser Lineareinheit im Bereich der mobilen Arbeitsmaschinen zeigen auf, dass die Funktion als Proportionalzylinder sehr gut ist, der Einbau in eine Arbeitsmaschine aber wegen der Magnetanordnung am Zylinderfuß aufwendig ist – eine Kraftaufnahme am Zylindermantelende, z. B. durch ein Gelenklager, ist nur durch erhöhten Bauaufwand möglich. Weiterhin erfordert die gesamte Einbaulänge für manche Anwendungen zusätzliche, aufwendigere Maschinenanpassungen. Die Gestehungskosten der Lineareinheit in der vorliegenden Ausführung erschweren die Einführung bei größeren Stückzahlen.A significant improvement of the situation described above is from the document DE 10 2004 014 293 A1 known. This is an electro-hydraulic, proportionally controllable adjusting described, consisting of a differential cylinder, the annular piston surface is constantly acted upon by the working pressure and the pressure of the piston bottom side is controlled by a 3/2-control valve according to the principle of force comparison, a force return spring within a Plunger bottom is arranged open bore in the piston rod and designed as a tension spring and is connected via transmission means with both a second co-acting spring, designed as a compression spring with low stroke, as well as with the control slide of the 3/2 control valve in operative connection. The desired value of a desired piston rod position is input via a, in the cylinder axis mounted proportional solenoid with acting on its anchor plunger control force on the control slide, due to the setpoint operating current, and the actual value of the piston rod position by force comparison between the return spring and current magnetic force, mech.-hydraulic corrected. Thus, the entire problem of electrical path detection, signal processing and electronic control is no longer relevant. The use of an electro-hydraulic linear drive is meaningful only by this design of a linear unit in mobile machines and allows the advantage of the proportional adjustment of cylinder drives to use advantageous in these applications. In the internet presentation of www.alphafluid.de is the concrete embodiment of this linear unit to see under 'Products - Linear Unit' and continue in Download: PDF'Infoblatt Lineareinheit '. The PDF data sheet "Linear Unit LE 70" shows the realized version according to the publication DE 10 2004 014 293 A1 , The first applications of this linear unit in the field of mobile machines show that the function as a proportional cylinder is very good, the installation in a work machine but because of the magnet assembly on the cylinder base is expensive - a force at the cylinder jacket end, z. B. by a pivot bearing, is only possible through increased construction costs. Furthermore, the entire installation length for some applications requires additional, more complex machine adjustments. The cost price of the linear unit in the present embodiment complicate the introduction of larger quantities.

Aufgabe der Erfindung ist, unter Vermeidung der genannten Nachteile, aber Übernahme der funktionellen Vorteile der Lineareinheit, einen noch kürzeren und kostengünstigeren Proportionalzylinder in einbaufreundlicher Konstruktion, analog üblicher Hydraulikzylinder mit beidseitiger Kraftaufnahme in der Längsachse des Proportionalzylinders, für einfache Inbetriebnahme und sichere Funktion in jedem Betriebszustand zu schaffen.The object of the invention is, while avoiding the disadvantages mentioned, but taking over the functional advantages of the linear unit, an even shorter and less expensive proportional cylinder in einbaufreundlicher construction, analogous to conventional Hy Draulic cylinder with double-sided force absorption in the longitudinal axis of the proportional cylinder, for easy commissioning and safe operation in any operating condition.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kolbenstange eine durchgehende Bohrung aufweist.These The object is achieved according to the invention that the piston rod has a through hole.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist eine Zug-Messfeder über ein, relativ zur Kolbenstange verstellbarem, Aufhängestück mit der Kolbenstange verbunden.In Another embodiment of the invention is a tension measuring spring over a, adjustable relative to the piston rod, suspension piece connected to the piston rod.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Kolbenstangenbohrung abschnittsweise mit einem Innengewinde ausgeführt,In Another advantageous embodiment is the piston rod bore partially executed with an internal thread,

In Weiterbildung der Erfindung ist der Proportionalmagnet mit dem Ventilgehäuse als bauliche Einheit ausgeführt.In Further development of the invention is the proportional solenoid with the valve housing designed as a structural unit.

In weiteren Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung aufgeführt.In Further subclaims are further advantageous developments of the invention.

Mit dieser Erfindung wird ein Proportionalzylinder geschaffen der ohne Einschränkungen wie ein einfacher Hydraulikzylinder in Arbeitsmaschinen eingebaut, angeschlossen und betrieben werden kann, ohne elektrische Wegmessung und ohne Regelelektronik, in robuster und gegen Umwelteinflüsse unempfindlicher, geschlossener Ausführung. Die Einbaulänge ist gegenüber dem Stand der Technik für elektro-hydraulische Lineareinheiten wesentlich verringert, was den Einbauaufwand zusätzlich minimiert. Durch die weiter komprimierte Anordnung von Proportionalmagnet, Regelventil und Zylinderboden sind auch die Gestehungskosten reduziert, was die Fertigung größerer Stückzahlen begünstigt.With This invention provides a proportional cylinder without Limitations like a simple hydraulic cylinder in Work machines can be installed, connected and operated without electrical displacement measurement and without control electronics, in robust and against environmental influences insensitive, closed execution. The installation length is over the prior art significantly reduced for electro-hydraulic linear units, which additionally minimizes the installation effort. Through the next compressed arrangement of proportional solenoid, control valve and cylinder bottom The production costs are also reduced, which makes the production larger Quantities favored.

Durch den geschützten Einbau und der kompakten und geschlossenen Anordnung der übrigen Bauteile sowie der vergleichsweise geringen Anzahl von Teilen wird eine hohe Betriebssicherheit erreicht und Korrosion sowie Verschmutzung der Funktionsteile, auch beim Einbau in bzw. an mobile Arbeitsmaschinen, ist ausgeschlossen und stellt somit auch eine äußerst kostengünstige Lösung, bezogen auf die Gesamtkosten, für proportionale Verstellungen von Maschinenfunktionen dar.By the protected installation and the compact and closed Arrangement of the other components and the comparative a small number of parts, high reliability is achieved and Corrosion and contamination of functional parts, even during installation in or on mobile machines, is excluded and provides thus also a very cost-effective Solution, in relation to the total cost, for proportional Adjustments of machine functions.

Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further Advantages and embodiments of the invention will become apparent the description and the drawings. Likewise, the according to the invention mentioned above and the features further mentioned in each case individually for yourself or for several in any combination Find use. The embodiments shown and described are not meant to be an exhaustive list but rather have exemplary character for the Description of the invention.

Es zeigen:It demonstrate:

1 Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 Longitudinal section through a first embodiment of the invention.

2 Außenansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. 2 Exterior view of an embodiment of the invention.

3 Detailansicht einer alternativen Einstellmöglichkeit der Zug-Messfeder. 3 Detail view of an alternative setting option of the tension measuring spring.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel in der 1 ist zu erkennen, dass der Proportionalzylinder aus zwei wesentlichen Funktionsbaugruppen besteht. Zum einen aus dem eigentlichen Zylinderteil 1 und der damit bodenseitig kraft- und formschlüssig verbundenen Ventil-Magnetbaugruppe 2.According to the illustrated embodiment in the 1 It can be seen that the proportional cylinder consists of two essential functional assemblies. On the one hand from the actual cylinder part 1 and thus the bottom side positively and positively connected valve-magnet assembly 2 ,

Das eigentliche Zylinderrohr 3 ist einerseits mit dem Zylinderkopf 4 verschweißt und auf der Gegenseite ist ein Schraubflansch 5 ebenfalls an das Zylinderrohr 3 angeschweißt. Ein weiteres Anschweißteil am Zylinderrohr 3 ist der Gewindenippel 6. Der Zylinderkopf 4 hat zum einen die Abdichtfunktion mit der Dichtungs-Abstreifkombination 7 und zum anderen eine Führungsfunktion für die Kolbenstange 8. Die Kolbenstange 8 ist in diesem Beispiel einstückig ausgeführt und ist an ihrem Kolbenteil 9 mit der Führungs- und Dichtkombination 10 zum Zylinderrohr-Innendurchmesser 11 hin bestückt. Die Kolbenstange 8 hat eine durchgehende Längsbohrung 12 die zum Ende der Kolbenstange 8 hin in ein Innengewinde 13 übergeht, so dass die Kolbenstange 8 durchgehend gebohrt und dadurch beidseitig offen ist. Ein erstes Aufhängestück 14 für die Zug-Messfeder 15 ist in das Innengewinde 13 der Kolbenstange 8 eingeschraubt. Die Verbindung zwischen dem ersten Aufhängestück 14 und der Zugfeder 15 ist in bekannter Art – Prinzip Gewindestopfen – formschlüssig ausgeführt. Auf der Gegenseite ist die Zug-Messfeder 15 über ein zweites Aufhängestück 16, ebenfalls formschlüssig, mit dem Regelschieber 17 verbunden, so dass die Federkraft der Zug-Messfeder 15 direkt, spiel- und reibungsfrei, auf den Regelschieber 17 wirkt.The actual cylinder tube 3 on the one hand with the cylinder head 4 welded and on the opposite side is a screw 5 also to the cylinder tube 3 welded. Another welding part on the cylinder tube 3 is the threaded nipple 6 , The cylinder head 4 on the one hand has the sealing function with the seal-stripping combination 7 and on the other hand, a guiding function for the piston rod 8th , The piston rod 8th is made in one piece in this example and is at its piston part 9 with the guide and seal combination 10 to the cylinder tube inner diameter 11 equipped. The piston rod 8th has a continuous longitudinal bore 12 the end of the piston rod 8th into an internal thread 13 goes over so that the piston rod 8th drilled through and thus open on both sides. A first hanging piece 14 for the tension measuring spring 15 is in the internal thread 13 the piston rod 8th screwed. The connection between the first suspension piece 14 and the tension spring 15 is in a known manner - principle threaded plug - executed positively. On the opposite side is the tension measuring spring 15 over a second hanging piece 16 , also form-fitting, with the control slide 17 connected so that the spring force of the tension-measuring spring 15 direct, play and friction-free, on the control slide 17 acts.

Der Regelschieber 17 stellt den Funktionsübergang von der Zylinderbaugruppe 1 zur Ventil-Magnetbaugruppe 2 dar. In der Ventil-Magnetbaugruppe 2 sind mehrere Funktionen des Proportionalzylinders 1 in kompakter Anordnung integriert, das sind: Sollwertgenerierung, in der Form einer Sollwertkraft, über den Proportionalmagneten 35, Regelung der Position der Kolbenstange 8 mittels des 3/2-Regelventiles 19 sowie bodenseitiger, kraft- und formschlüssiger und druckdichter Abschluss der Zylinderbaugruppe 1. Weiterhin ist die Ventil-Magnetbaugruppe 2 so gestaltet, dass die externe, bodenseitige Kraftaufnahme am Proportionalzylinder, z. B. über ein Anbauteil 50, in der Zylinderachse 60 in bekannter Weise, z. B. Gelenklager, erfolgen kann.The control slide 17 provides the function transition from the cylinder assembly 1 to the valve magnet assembly 2 in the valve solenoid assembly 2 are several functions of the proportional cylinder 1 integrated in a compact arrangement, these are: Setpoint generation, in the form of a setpoint force, via the proportional solenoid 35 , Control of the position of the piston rod 8th by means of the 3/2 control valve 19 as well as bottom-side, positive and positive and pressure-tight completion of the cylinder module 1 , Furthermore, the valve magnet assembly 2 designed so that the external, bottom force absorption on the proportional cylinder, z. B. via an attachment 50 , in the cylinder axis 60 in a known manner, for. B. spherical bearings, can take place.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die hydraulischen Versorgungsanschlüsse, Druckanschluss P und Tankanschluss T ebenfalls im Ventil-Magnetgehäuse 30 integriert.In this embodiment, the hydraulic supply ports, pressure port P and tank port T are also in the valve-magnetic housing 30 integrated.

Über die Rohrleitung 21 mit beidseitigen Ringnippeln 22, sowie Hohlschraube 23 und Druckanschlusshohlschraube 24 erfolgt die ständige Druckölverbindung vom Druckanschluss P zum Kolbenstangenraum 25. Der Druck im Kolbenbodenraum 26 ist abhängig vom Betriebszustand des 3/2-Regelventils 19. Die durchgehend hohle Kolbenstange 8 ist an ihrem freien Ende durch einen Doppelgewindestopfen 51 druckdicht nach außen verschlossen. Das freie Gewindeende des Doppelgewindestopfens 51 dient der kolbenstangenseitigen, externen Kraftaufnahme, bzw. zum mech. Anschluss an das zu betätigende Maschinenteil in der Zylinderachse 60. Das 3/2-Regelventil 19 besteht aus dem Regelschieber 17 und der Regelbuchse 18. Der Regelschieber 17 verbindet, bei einem Verschieben längs der Achse 60 innerhalb der Regelbuchse 18, den zum Kolbenbodenraum 26 führenden Kanal 27 in der Regelbuchse 18 entweder mit dem Druckanschluss P oder dem Tankanschluss T, abhängig von der Stellung des Regelstegs 28 des Regelschiebers 17 zur Regelbohrung 29 in der Regelbuchse 18. Die hydraulischen Verbindungen zwischen Druckanschluss P und Tank T innerhalb des Ventil-Magnetgehäuses 30 und der Regelbuchse 18 sind aus der zeichnerischen Darstellung für den Fachmann erkennbar.About the pipeline 21 with bilateral ring nipples 22 , as well as hollow screw 23 and pressure connection hollow screw 24 the constant pressure oil connection takes place from the pressure port P to the piston rod space 25 , The pressure in the piston bottom space 26 depends on the operating status of the 3/2 control valve 19 , The continuous hollow piston rod 8th is at its free end by a double threaded plug 51 pressure tight closed to the outside. The free threaded end of the double threaded plug 51 serves the piston rod side, external force absorption, or mech. Connection to the machine part to be actuated in the cylinder axis 60 , The 3/2 control valve 19 consists of the control slide 17 and the rule socket 18 , The control slide 17 connects, when moving along the axis 60 within the rule socket 18 that to the piston floor space 26 leading channel 27 in the standard socket 18 either with the pressure connection P or the tank connection T, depending on the position of the control bar 28 of the control slide 17 for standard drilling 29 in the standard socket 18 , The hydraulic connections between pressure port P and tank T within the valve solenoid housing 30 and the rule socket 18 are recognizable from the graphic representation for the expert.

Der Proportionalmagnet 35 wirkt als Zugmagnet und ist über eine formschlüssige Kupplung mit seinem Ankerstößel 36 mit dem, dem zweiten Aufhängestück 16 der Zug-Messfeder 15 entgegengesetzten Ende des Regelschiebers 17 mit dem Regelschieber 17 gekuppelt, so dass eine ständige Wirkverbindung zwischen Magnetanker 37 und Zug-Messfeder 15 besteht. Der Proportionalmagnet 35 ist mit seinen allgemein bekannten Funktionsteilen, wie Wicklung 38, Druckrohr 39 und elektrischem Anschluss 40 in das Ventil-Magnetgehäuse 30 integriert und bildet damit eine geschlossene Baueinheit mit dem 3/2-Regelventil 19.The proportional magnet 35 acts as a pull magnet and is via a positive coupling with its anchor tappet 36 with the, the second hanging piece 16 the tension measuring spring 15 opposite end of the control slide 17 with the control slide 17 coupled so that a permanent operative connection between armature 37 and tension measuring spring 15 consists. The proportional magnet 35 is with its well-known functional parts, such as winding 38 , Pressure tube 39 and electrical connection 40 into the valve solenoid housing 30 integrated and thus forms a closed unit with the 3/2 control valve 19 ,

Die Magnetkraft in Abhängigkeit vom Magnetstrom ist so mit der Kennlinie der Zug-Messfeder 15 ausgelegt, dass ein proportionaler Zusammenhang zwischen Magnetstrom und der Position der Kolbenstange 8 besteht. Gezeichnet ist die eingefahrene Stellung der Kolbenstange 8 bei stromlosem Magnet 35. Wird der Magnet 35 mit einem Stromwert zwischen Mindest- und Maximalstrom bestromt, so wird der Magnetanker 37 und damit der Ankerstößel 36 zuerst nach links bis zum internen Magnetanschlag, gegen die, in diesem Moment noch Mindestkraft der Zug-Messfeder 15, gezogen. Diese Bewegung überträgt sich auf den gekuppelten Regelschieber 17 wodurch der Regelsteg 28 im ersten Moment die Regelbohrung 29 nach links soweit überfährt, dass der Druck von P über die Regelbohrung 29 und den Kanal 27 in den Kolbenbodenraum 26 gelangt. Aufgrund der Flächendifferenz zum Kolbenstangenraum 25 bewegt sich die Kolbenstange 8 nach rechts und spannt dadurch die Zug-Messfeder 15 weiter vor, so dass die Federkraft ansteigt, solange bis die Federkraft ausreichend ist, gegen die Magnetkraft, den Regelschieber 17 soweit nach rechts zu verschieben bis der Regelsteg 28 die Regelbohrung 29 überdeckt und somit der Ölfluss von P zum Kolbenbodenraum 26 beendet wird. Der Magnetanker befindet sich dabei ebenfalls in einer Regelposition und zwar in einer Mittelposition zwischen seinen Anschlägen innerhalb des Proportionalmagneten 35. Solange der Sollwertstrom nicht verändert wird bleibt die Kolbenstange 8 in der gewählten Position stehen, wirken Störkräfte von außen auf die Kolbenstange 8 bleibt die Kolbenposition dennoch erhalten da das mech.-hydr. Regelsystem nach dem Kraftvergleichsprinzip zwischen Magnet- und Federkraft immer zum Kraftgleichgewicht strebt. Wird in dieser Regelposition der Sollwertstrom in Richtung Mindeststrom auf einen neuen Sollwert eingestellt, so verlaufen die internen Ventil- und Kolbenstangenbewegungen in entgegengesetzter Richtung zum zuvor beschriebenen Funktionsablauf, mit zwischenzeitlicher Verbindung des Kolbenbodenraums 26 mit T, bis zur Ausregelung der neuen, vorgegebenen Kolbenstangenposition.The magnetic force as a function of the magnet current is thus the characteristic of the tension measuring spring 15 designed that a proportional relationship between magnetic flux and the position of the piston rod 8th consists. Drawn is the retracted position of the piston rod 8th with de-energized magnet 35 , Will the magnet 35 energized with a current value between minimum and maximum current, so is the armature 37 and thus the anchor tappet 36 first left to the internal magnetic stop, against which, at this moment still minimum force of the tension-measuring spring 15 , drawn. This movement is transferred to the coupled control slide 17 causing the rule bridge 28 at first the regular bore 29 moved to the left so far that the pressure of P on the standard bore 29 and the channel 27 in the piston floor space 26 arrives. Due to the area difference to the piston rod space 25 the piston rod moves 8th to the right and thereby tension the tension measuring spring 15 further, so that the spring force increases until the spring force is sufficient, against the magnetic force, the control slide 17 as far as to the right to shift to the rule bridge 28 the regular bore 29 covers and thus the oil flow from P to the piston bottom space 26 is ended. The armature is also located in a control position and that in a central position between its attacks within the proportional solenoid 35 , As long as the setpoint current is not changed, the piston rod remains 8th are in the selected position, disturbing forces act from the outside on the piston rod 8th the piston position still remains because the mech.-hydr. Control system according to the principle of force comparison between magnetic and spring force always strives for power balance. If, in this control position, the setpoint current in the direction of the minimum current is set to a new desired value, then the internal valve and piston rod movements run in the opposite direction to the previously described functional sequence, with intermittent connection of the piston head space 26 with T until the new preset piston rod position is corrected.

In der Serienanwendung proportionaler Verstellungen von Maschinenteilen ist es erforderlich, dass z. B. der Mindest-Sollwertstrom für den Bewegungsbeginn der Kolbenstange 8 innerhalb enger Toleranzen für alle Proportionalzylinder einer Anwendung gleich sind. Wegen der Feder-, Bauteil- wie Magnettoleranzen ist es notwendig am fertigen Proportionalzylinder Ausgleichsmöglichkeiten vorzusehen. Die Erfahrungen bei der DE 10 2004 014 293 A1 haben gezeigt, dass der bei der Endprüfung nach Endmontage am Prüfstand vorgenommene Toleranzausgleich, in diesem Fall über eine zusätzliche Hilfsfeder, vollkommen ausreichend ist und eine Nachjustage im Feld nicht mehr notwendig ist.In the serial application of proportional adjustments of machine parts, it is necessary that z. B. the minimum setpoint current for the start of movement of the piston rod 8th within narrow tolerances for all proportional cylinders of an application are the same. Because of the spring, component and magnet tolerances, it is necessary to provide compensation possibilities on the finished proportional cylinder. The experiences with the DE 10 2004 014 293 A1 have shown that the tolerance compensation carried out on the test bench after final assembly on the test bench, in this case via an additional auxiliary spring, is completely sufficient and a readjustment in the field is no longer necessary.

Die im Fall der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Öffnung der Kolbenstange 8 zu ihrem äußeren Ende hin ermöglicht es, z. B. beim abschließenden Prüflauf, die Toleranzkorrektur durch direkten Zugriff auf ein verstellbares Aufhängestück 14 der Zug-Messfeder 15 an dieser selbst vorzunehmen. Wie im Beispiel der 1 gezeigt, geschieht dies durch Verdrehen des Aufhängestücks 14 im Innengewinde 13 der Kolbenstange 8, wodurch, durch die Gewindesteigung, die Position des Aufhängestücks 14 zur Kolbenstange hin verändert wird und somit auch das Ende der Zug-Messfeder 15, womit letztendlich die Federvorspannung solange positiv oder negativ verändert wird bis der gewünschte Anfahrstrom eingestellt ist. Diese neue Einstellmöglichkeit von der Seite des Endes der Kolbenstange her vereinfacht den Gesamtaufbau des Proportionalzylinders durch Entfall einer zusätzlichen Hilfsfeder einschl. deren Anbauteile zur Gesamtkraftkorrektur, so dass es möglich wird den Proportionalmagneten 35 vollständig in das Ventil-Magnetgehäuse 30 zu integrieren und die axiale, externe Kraftaufnahme auf der Bodenseite des Proportionalzylinders in üblicher Weise anzubauen. Die beim bisherigen Stand der Technik noch eventuell vorhandenen Reibungsanteile der Hilfsfeder, beim Ausregeln der Regelposition, sind nicht mehr vorhanden, was zu einer weiteren Steigerung der Regelgenauigkeit beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Proportionalzylinder führt. Die noch kompaktere Bauweise mit wesentlich verkürzter Einbaulänge weitet das mögliche Einsatzgebiet, besonders vorteilhaft bei mobilen Maschinen, deutlich aus. Die Unempfindlichkeit gegen Umwelteinflüsse, wie Schmutz, Vibration ist weiterhin gesteigert und die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), ist wegen der am Proportionalzylinder nicht vorhandenen Elektronik, sehr hoch zu bewerten, d. h. der erfindungsgemäße Proportionalzylinder ist dadurch immun gegen externe elektromagnetische Strahlungen.The opening of the piston rod proposed in the case of the present invention 8th towards its outer end makes it possible, for. As in the final test run, the tolerance correction by direct access to an adjustable suspension piece 14 the tension measuring spring 15 to do this yourself. As in the example of 1 shown, this is done by twisting the suspension piece 14 in the interior winch 13 the piston rod 8th , whereby, by the thread pitch, the position of the suspension piece 14 is changed to the piston rod and thus also the end of the tension measuring spring 15 , whereby finally the spring preload is changed positively or negatively until the desired starting current is set. This new adjustment from the side of the end of the piston rod simplifies the overall structure of the proportional cylinder by eliminating an additional auxiliary spring incl. Their attachments for total force correction, so that it is possible the proportional solenoid 35 completely into the valve solenoid housing 30 to integrate and to grow the axial, external force on the bottom side of the proportional cylinder in the usual way. The still existing in the prior art friction portions of the auxiliary spring, when balancing the control position, are no longer present, resulting in a further increase in the control accuracy of the present invention proposed proportional cylinder. The even more compact design with significantly shorter installation length expands the potential field of application, particularly advantageous for mobile machines, clearly. The insensitivity to environmental influences, such as dirt, vibration is further increased and the electromagnetic compatibility (EMC), because of the absence of the proportional cylinder electronics, very high, ie the proportional cylinder according to the invention is thus immune to external electromagnetic radiation.

Der Vollständigkeit halber zeigt die Außenansicht in 2 die Verbindungsmittel, in diesem Fall Schrauben, der einzelnen Baugruppen zur einbaufertigen Gesamtbaugruppe Proportionalmagnet. Einerseits die Schrauben 41 zur festen Verbindung der Zylinderbaugruppe 1 mit der Ventil-Magnetbaugruppe 2 und andererseits die Schrauben 51 zur Befestigung des Anbauteils 50 an die Ventil-Magnetbaugruppe 2 als zylinderbodenseitige Lagerung des Proportionalzylinders in der Arbeitsmaschine.For completeness, the exterior view in 2 the connecting means, in this case screws, of the individual assemblies to the ready-to-install overall assembly proportional magnet. On the one hand the screws 41 for firm connection of the cylinder assembly 1 with the valve magnet assembly 2 and on the other hand the screws 51 for attachment of the attachment 50 to the valve solenoid assembly 2 as a cylinder bottom side storage of the proportional cylinder in the machine.

Eine Verdrehsicherung des Aufhängestücks 14, nach erfolgter Einstellung des Anfahrstroms, kann beim ersten Ausführungsbeispiel durch ein Verstemmen der Gewindegänge zw. Innengewinde 13 und dem Außengewinde des Aufhängestücks 14 oder durch geeigneten Klebstoff zwischen den Gewindegängen erfolgen.An anti-twist device of the suspension piece 14 , after the setting of the starting current, can in the first embodiment by caulking the threads zw. Internal thread 13 and the external thread of the suspension piece 14 or by suitable adhesive between the threads.

Eine Variante zur Gestaltung der Verstellung des kolbenstangenseitigen Aufhängestücks der Zug-Messfeder 15 ist in der 3 gezeigt. Im Teilschnitt der 3 wird die Verdrehsicherung mittels einer speziellen Kontermutter 42 vorgeschlagen.A variant for the design of the adjustment of the piston rod-side suspension piece of the tension measuring spring 15 is in the 3 shown. In part section of 3 the anti-twist device is secured by means of a special counter nut 42 proposed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102004014293 A1 [0003, 0003, 0024]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- Textbook "ÖLHYDRAULIK", Dietmar and Franz Findeisen, 4th edition 1994, in chapter "3.5.9 Electrohydraulic linear drives" (pp. 443-447) [0002]
- www.alphafluid.de [0003]

Claims

Electrohydraulically controlled proportional cylinder, consisting of a differential cylinder, wherein the annular piston surface is constantly acted upon by the working pressure and the pressure of the piston crown side via a arranged in the cylinder axis 3/2-control valve, is regulated by the force comparison principle, by means of a force return spring, within the Arranged piston rod and designed as a tension spring, which is in operative connection with the control slide of the 3/2 control valve and the 3/2-control valve in a valve housing to setpoint force input forms the bottom, pressure-tight closure of the differential cylinder, characterized in that the piston rod ( 8th ) a through hole ( 12 . 13 ) having.

Proportional cylinder according to claim 1, characterized in that the tension measuring spring ( 15 ) via, relative to the piston rod ( 8th ) adjustable, hanging piece ( 14 ) with the piston rod ( 8th ) connected is.

Proportional cylinder according to claim 1, characterized in that the piston rod ( 8th ) in sections with an internal thread ( 13 ) is executed.

Proportional cylinder according to claim 2 and 3, characterized in that the suspension piece ( 14 ) with an internal thread ( 13 ) of the piston rod ( 8th ) is executed corresponding external thread.

Proportional cylinder according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the suspension piece ( 14 ) by an anti-rotation device ( 42 ) is secured.

Proportional cylinder according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the proportional magnet ( 35 ) to the electromagnetic setpoint force input into the assembly of the bottom-side valve magnet housing ( 30 ) is integrated.

Proportional cylinder according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the bottom-side, external force absorption of the proportional cylinder in the cylinder axis ( 60 ) by one with the valve-magnetic housing ( 30 ) fixedly connected bearing assembly ( 50 ) he follows.

Proportional cylinder according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that all working and control connections (P, T, 40 ) in the bottom-side assembly of the valve-magnetic housing ( 30 ) are integrated.