DE19508954C1 - Anordnung zum Einstellen der Absperrstellung eines gegen mindestens eine Feder arbeitenden Proportionalventils, insbesondere Wegeventils - Google Patents
Anordnung zum Einstellen der Absperrstellung eines gegen mindestens eine Feder arbeitenden Proportionalventils, insbesondere WegeventilsInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Einstellen der Ab
sperrstellung eines gegen mindestens eine Feder arbeitenden
Proportionalventils, insbesondere Wegeventils gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 27 57 660 A1 ist eine hydraulische Steuereinrich
tung für einen Arbeitszylinder mit einem Vier/Drei-Wegeven
til bekannt, dessen Steuerschieber mit einem Weggeber verse
hen ist. Die vom Weggeber entsprechend der Ist-Stellung des
Steuerschiebers gelieferten Signale und die an einem Soll
wertgeber eingestellte Spannung werden in einem Differenz
verstärker verstärkt, der die Proportionalmagnete des Wege
ventils steuert.
Ferner ist aus der DE 92 07 562 U1 ein gegen eine Feder arbei
tendes Proportionalventil bekannt, dessen Durchsatzvolumen
im Verhältnis zum Eingangsstrom mittels einer Meßanordnung
ermittelt wird.
Proportionalventile, insbesondere Wegeventile müssen darauf
hin geprüft werden, daß bei Ansteuerung der Magnetspule mit
einem bestimmten Strom die Absperrstellung des Ventils mit
Sicherheit erreicht wird, das Ventil also den oder die
Druckmittelwege zu einem Verbraucher völlig absperrt. Diese
Prüfung hat man bisher so vorgenommen, daß man mit Hilfe
eines Volumenstromsensors eine Durchfluß-Kennlinie des Pro
portionalventils aufgenommen hat. Es handelt sich also um
eine Kennlinie, die ausgehend von einem maximalen Durchfluß
wert bei voll geöffnetem Ventil einen Minimalwert erreicht,
wenn das Ventil allmählich in Richtung Absperrstellung ver
schoben wird. Bei einem Vierwege-Proportionalventil steigt
dann die Kennlinie nach Überfahren der Absperrstellung wie
der an, bis wiederum der maximale Durchfluß, diesmal in um
gekehrter Strömungsrichtung, erreicht ist. Aus der Kennlinie
läßt sich zwar graphisch die Mittel- bzw. Absperrstellung
gut erkennen. Für eine automatisierte Erkennung eignet sich
dieses Prüfverfahren jedoch nicht, weil der Kennlinienver
lauf im Minimum einen Problembereich für die von einem Com
puter vorgenommene Auswertung darstellt. Es muß aber ein
bestimmtes Minimum festgelegt werden und dann die Federvor
spannung des Proportionalmagnets so verstellt werden, daß
bei diesem Minimum ein vorbestimmter Strom durch die Magnet
spule fließt, d. h., daß beim Ansteuern der Magnetspule mit
diesem Strom mit Sicherheit die Absperrstellung des Ventils
einstellbar ist. Bei dem bereits erwähnten Vierwegeventil
soll beispielsweise dieser Strom 60% des Nennstroms betra
gen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum
Prüfen solcher Proportionalventile zu schaffen, mit der die
vorgenannte graphische Auswertung der Ventilkennlinie ver
mieden wird, vielmehr die Absperrstellung des Ventils bzw.
die hierfür erforderliche Stromstärke durch eine einfache
Messung ermittelt werden kann.
Die genannte Aufgabe ist bei dem Ventil der eingangs ge
schilderten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteran
sprüchen.
Erfindungsgemäß wird also mit Hilfe des von dem zu prüfenden
Proportionalventil beaufschlagten Arbeitszylinders ein Posi
tionsregelkreis aufgebaut. Dabei wird die Regelabweichung
zwischen dem Positions-Istwert des Kolbens im Arbeitszylin
der und einer Referenzspannung gebildet und die Regelabwei
chung einem P-Regler zugeführt wird, dessen Ausgangssignal
an einen Ventilverstärker geführt wird, der die Magnetspule
des Proportionalventils speist. Diese Stromstärke wird ge
messen. Solange das Wegeventil noch nicht die Absperr
stellung erreicht hat, wird sich der Kolben des Arbeits
zylinders verschieben. Bei einem bestimmten Sollwert für die
Ventilposition fährt das Ventil in die Absperrstellung ein
und damit kommt der Kolben des Arbeitszylinders zum Still
stand. Der Ausregelzustand ist erreicht. Jetzt wird die Fe
dervorspannung des Ventils so verändert, daß dieser Ausre
gelzustand, also die Absperrstellung des Ventils bei einem
vorbestimmten Strom durch die Magnetspule erreicht wird. Der
Ausregelzustand des Positions-Regelkreises ist somit eine
zuverlässige Anzeige dafür, daß das Ventil in der Absperr
stellung ist. Der hierfür erforderliche Strom durch die Ma
gnetspule kann am Prüfling durch Änderung der Federvorspan
nung leicht eingestellt werden. Erfindungsgemäß ist somit
die Ermittlung der Absperrstellung des Ventils leicht mög
lich und kann automatisch erkannt und von einem Prozessor
gesteuert werden.
Selbstverständlich ist es dem Hydraulikfachmann bekannt, zur
Ansteuerung eines Arbeitszylinders mit einem Proportional-Wegeventil
einen Positionsregelkreis vorzusehen, um bestimm
te Positionen des Zylinders anzufahren. Erfindungsgemäß han
delt es sich hier aber um die Anwendung einer solchen be
kannten Anordnung zum Einstellen der Federvorspannung, die
erforderlich ist, daß das Ventil beim Ansteuern mit einer
bestimmten Stromstärke zuverlässig in der Absperrstellung
ist. Dies ist natürlich mit den bekannten Positionsregel
kreisen nicht beabsichtigt, die dazu dienen, den Hub des
Kolbens am Arbeitszylinder zu regeln.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand
der Zeichnung näher erläutert, in der eine Prüfanordnung für
ein Vierwege-Proportionalventil schematisch dargestellt ist.
Die beiden Zylinderräume eines Arbeitszylinders 1 (Gleichgangzylin
ders) sind jeweils an dem A- bzw. B-Anschluß eines
Proportionalventils 2 angeschlossen, dessen Schieber vom
Anker einer Magnetspule 13 gegen die Vorspannung einer Feder
14 betätigt wird. Der P-Anschluß des Proportionalventils ist über einen
Volumenstromsensor 3 und hier nicht weiter interessierende
Schaltventile an eine Druckmittelquelle 4 (Pumpe) angeschlossen. Der
T-Anschluß des Proportionalventils führt zu einem Tank 5. Ferner ist an
den A- bzw. B-Anschluß des Proportionalventils je ein Druckgeber 6 und
7 angeschlossen. Damit kann die Druckdifferenz zwischen den
beiden Zylinderräumen des Arbeitszylinders 1 ermittelt
werden. Überschreitet diese Druckdifferenz einen vorbestimm
ten Wert, so ist dies ein Anzeichen dafür, daß die Zylin
derreibung zu groß ist, also Verhältnisse vorliegen, die für
die Prüfung ungeeignet sind.
Der Prüfling ist das Stellglied des Lage-Regelkreises. Die
Position des Kolbens des Arbeitszylinders 1 wird von einem
Weggeber 8 gemessen und als Ist-Wert einem Positionsregler 9 (P-Regler) zuge
führt, dessen Sollwert-Eingang mit X bezeichnet ist. Aus der
Regelabweichung zwischen dem Positions-Ist-Wert und dem
Sollwert X bildet der Positionsregler ein Signal zur Ansteuerung
eines Ventilverstärkers 10, dessen Ausgangsstrom bei 11 ge
messen wird und die Magnetspule 13 des Proportionalventils 2 an
steuert. Durch Verändern des Sollwerts X läßt sich somit
jede Zylinderposition anfahren und zu jeder Zylinderposition
gehört stets derselbe Strom, der nur von der Ventileinstel
lung (Bauteil-Toleranzen, Montageeinstellung) abhängt. So
lange der Sollwert X konstant gehalten wird, gelangt das
Ventil durch die Gegenkopplungsschleife des Regelkreises
automatisch in die Sperrstellung, in der kein Druckmittel
mehr zum Arbeitszylinder fließt, und der Arbeitszylinder zum
Stillstand kommt. Dies ist der Abgleichszustand, in dem nun
die Vorspannung der Feder 14 so eingestellt wird, daß dieser
Abgleichzustand bei einer bestimmten gewünschten Strom
stärke, z. B. 60% des Nennstroms, erreicht wird. Dieser Vor
gang läßt sich leicht automatisieren, also von einem Prozes
sor überwachen.
Ferner ist es bei dieser Prüfanordnung leicht möglich, den
sogenannten Leckagestrom oder Steuerölverbrauch zu messen,
also die Leckage, die in der Absperrstellung des Proportionalventils am
Ventilschieber entlang zum T-Anschluß abströmt. Diese Leck
age kann vom Volumenstromsensor 3 genau gemessen werden.
Mit der dargestellten Regelschaltung läßt sich auch die
Durchfluß/Strom-Kennlinie des Proportionalventils 2 bestimmen. Hierzu
werden geeignete Sollwerte X vorgegeben. Soll z. B. die
gesamte Q/I-Kennlinie des Proportionalventils ermittelt werden, so er
folgt zweckmäßig die Sollwert-Eingabe X in Form einer Sinus
kurve mit Hilfe eines Sinuswellen-Generators. Infolge der
bereits erwähnten Gegenkopplungsschleife des Regelkreises
ändert sich dann die Stromstärke I des Proportionalventils cosinusför
mig.
So lassen sich durch die Änderung des Sollwerts alle Strom
werte I durchfahren, und für jeden Stromwert läßt sich der
vom Proportionalventil jeweils eingestellte Durchfluß Q errechnen, indem
der zugehörige, vom Weggeber 8 gemessene Weg s nach der Zeit
differenziert und mit der Zylinderfläche multipliziert wird,
d. h. der Durchfluß Q ergibt sich aus Kolbengeschwindigkeit x
Zylinderfläche. Durch entsprechende Wahl des Strommaximums
bzw. Stromminimums am Proportionalventil hat man es in der Hand, entwe
der den gesamten Durchflußbereich des Proportionalventils zu bestimmen
und nur einen Teilbereich, insbesondere in der Nähe der
Sperrstellung des Proportionalventils, falls dies interessiert. Interes
sieren andererseits nur die Endwerte für den Durchfluß Q, so
verändert man den Sollwert X für den Weg in großen Recht
ecksprüngen (Sprungantwort), so daß der Positionsregler 9 in die
Reglerbegrenzung fährt und den maximalen oder minimalen
Strom ausgibt. Hieraus lassen sich wiederum die maximalen
Durchflüsse durch das Proportionalventil in beiden Richtungen über den
Ausdruck Geschwindigkeit × Zylinderfläche bestimmen. Die
rechnerische Ermittlung des Durchflusses Q hat den Vorteil,
daß auf den Einbau entsprechender Durchflußmesser (Volumenstromsensor) verzichtet
werden kann. So ist in dem Ausführungsbeispiel der
Volumenstromsensor 3 für die Messung der sehr geringen Leckagemenge
ausgelegt. Wollte man auch den Durchfluß des Proportionalventils im
Regelbereich messen, so müßten entsprechende Durchflußmes
ser vorgesehen sein.
Claims (7)
1. Anordnung zum Einstellen der Absperrstellung eines
gegen mindestens eine Feder arbeitenden Proportionalventils,
insbesondere Wegeventils, wobei die Federvorspannung so ein
gestellt werden soll, daß in der Absperrstellung des Ventils
ein vorbestimmter Strom in der Magnetspule fließt, dadurch
gekennzeichnet, daß das Proportionalventil (2) in dem Strö
mungsmittelweg zwischen einem Arbeitszylinder (1) und einer
Druckmittelquelle (4) bzw. Tank (5) angeordnet ist, ein Weg
geber (8) für die Bewegung des Kolbens im Arbeitszylinder
vorgesehen ist und die Magnetspule (13) von einem Positions
regler (9) angesteuert wird, dem die Regelabweichung zwi
schen einem von dem Weggeber gelieferten Positions-istwert
und einem Sollwert zugeführt wird, und daß die Feder (14) am
Proportionalventil so eingestellt wird, daß der vorbestimmte
Strom durch die Magnetspule bei Ausregelung der Regelabwei
chung fließt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Druckmittelquelle (4) und Proportionalventil
(2) ein Volumenstromsensor (3) vorgesehen ist, der in der
Absperrstellung des Proportionalventils das Leckagevolumen
des Proportionalventils mißt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß an beide Zylinderräume des Arbeitszylinders
(1) je ein Druckgeber (6, 7) angeschlossen ist und die gemes
sene Druckdifferenz bei der Ermittlung der Absperrstellung
einen vorbestimmten Wert nicht überschreiten darf.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß das Proportionalventil ein Vierwe
geventil ist, die Zylinderräume eines Gleichgangzylinders
man den A- bzw. B-Anschluß des Vierwegeventils angeschlossen
sind und die Absperrstellung die Mittelstellung des Vierwegeventils
ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Prüfanordnung zur Ermittlung
der Absperrstellung des Proportionalventils von einem Prozessor gesteu
ert und überwacht wird.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß durch Vorgabe von sinusförmigen
Sollwerten die Q/I-Kennlinie des Proportionalventils bestimmbar ist,
wobei der Durchfluß Q rechnerisch aus der Zylinderfläche und
der Kolbengeschwindigkeit ermittelt wird.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß der maximale bzw. minimale Durch
fluß des Proportionalventils durch Vorgabe eines sprungförmigen Soll
wertes aus der Zylinderfläche und der Kolbengeschwindigkeit
bestimmt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995108954 DE19508954C1 (de) | 1995-03-13 | 1995-03-13 | Anordnung zum Einstellen der Absperrstellung eines gegen mindestens eine Feder arbeitenden Proportionalventils, insbesondere Wegeventils |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1995108954 DE19508954C1 (de) | 1995-03-13 | 1995-03-13 | Anordnung zum Einstellen der Absperrstellung eines gegen mindestens eine Feder arbeitenden Proportionalventils, insbesondere Wegeventils |
Publications (1)
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---|---|
DE19508954C1 true DE19508954C1 (de) | 1996-10-17 |
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DE1995108954 Expired - Fee Related DE19508954C1 (de) | 1995-03-13 | 1995-03-13 | Anordnung zum Einstellen der Absperrstellung eines gegen mindestens eine Feder arbeitenden Proportionalventils, insbesondere Wegeventils |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19508954C1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10312087A1 (de) * | 2003-03-19 | 2004-10-07 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zur Funktionsprüfung eines Hydraulikventils und Prüfstand zur Durchführung des Verfahrens |
DE102006050007A1 (de) * | 2006-10-24 | 2008-04-30 | Zf Friedrichshafen Ag | Verfahren zur Klassifizierung einer Kraftkennlinie eines Proportionalmagneten und Proportionalmagnet für ein direktgesteuertes Proportionalventil |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2757660A1 (de) * | 1977-12-23 | 1979-06-28 | Bosch Gmbh Robert | Hydraulische steuereinrichtung mit wenigstens einem wegeventil |
DE9107562U1 (de) * | 1991-06-19 | 1991-09-12 | Ross Europa GmbH, 6070 Langen | Proportionalventil |
-
1995
- 1995-03-13 DE DE1995108954 patent/DE19508954C1/de not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
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---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: MANNESMANN REXROTH AG, 97816 LOHR, DE |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: HYDRAULIK-RING GMBH, 09212 LIMBACH-OBERFROHNA, DE |
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