DE8716772U1 - Hydraulic directional control valve with position monitoring - Google Patents

Description

S. 21563
10.12.1987 My/Wlp. 21563
10.12.1987 My/Wl

SOBEST BOSCH GMBH, 7000 STUTTGAST 1SOBEST BOSCH GMBH, 7000 STUTTGAST 1

if fh#i Wegeventil i f fh#i directional control valve nitnit

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Wegeventil mit Stel lungsüberwachung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein solches hydraulisches Wegeventil nit Stellungsüberwachimg aus der OE-Gins 73 J6 986 bekannt, bei der in einem direktgesteuerten 4/3-Wegeventil die Stellung eines Steuerschiebers von einem induktiv arbeitenden Wegaufnehmer feststellbar ist. Dabei wird der Steuerschieber von einer zwei Federn und zwei Federteller aufhissenden Rückstelleinrichtung in einer Mittelstellung zentriert, wodurch ein bestimmtes Ausfallverhrlten des Wegeventils erreichbar ist. Mit Hilfe einer an den Wegaufnehmer angeschlossenen elektronischen Steuereinrichtung ist feststellbar, ob der Steuerschieber seine eine Arbeitsstellung erreicht hat. Nachteilig ist, daß hier die Mittelstellung des Steuerschiebers nicht abfragbar ist. Es kann somit nicht die Anforderungen an ein hydraulisches Sicherheitsventil erfüllen, bei dem vor jedem Arbeitshub die Stellung des Steuerschiebers abgefragt werden muß, um eine eventuelle unerwünschte hydraulische Verbindung zum Arbeitsanschluß zu verhindern. Eine solche unerwünschte hydraulische Verbindung kann durch einet» Federbruch oder durch Schieberklerrunung verursacht werden und soll vor dem Arbeitshub überprüfbar sein, damit gegebenenfalls die Steuerung einer Maschine abgeschaltet werden kann.The invention is based on a hydraulic directional control valve with position monitoring according to the type of the main claim. Such a hydraulic directional control valve with position monitoring is already known from OE-Gins 73 J6 986, in which the position of a control slide in a directly controlled 4/3-way valve can be determined by an inductively operating position sensor. The control slide is centered in a middle position by a reset device that raises two springs and two spring plates, whereby a certain failure rate of the directional control valve can be achieved. With the help of an electronic control device connected to the position sensor, it can be determined whether the control slide has reached its working position. The disadvantage is that the middle position of the control slide cannot be interrogated here. It cannot therefore meet the requirements of a hydraulic safety valve, in which the position of the control slide must be interrogated before each working stroke in order to prevent a possible undesirable hydraulic connection to the working connection. Such an undesirable hydraulic connection can be caused by a broken spring or by slide jamming and should be checkable before the working stroke so that the control of a machine can be switched off if necessary.

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Ferner ist »us der EP-Bl O 017 868 ein hydraulisches Wegeventil mit Stellungsüberwachung bekannt, das als elektrohydraulisch vorgesteuertes Zweiwege-Patronenventil ausgebildet ist· Zur Arbeitsüberwachung dient hier ein an der Ventilpatrone anliegender Stößel, dessen Differentialkolben vom Vorsteuerdruck entgegen einer Federkraft beaufschlagt wird und dessen Stellung von einem elektromechanischen Hegaufnehmer abgefragt wird. Mit diesem Hegeventil läßt sich zwar die Funktion eines hydraulischen Sicherheitsventils darstellen, bei ä«i& vot Öffnen einer Hauptverbindung zum Verbraucher die radstellung ~\ abgefragt wird. Von Nachteil ist jedoch, daß diese Lösung relativ aufwendig baut, da sie einen druckbeaufschlagten Stößel mit Differentialkolben, Dichtungen und Feder becötigt. Zudem eignet sich diese Stellungsüberwachung weniger für Proportionalventile mit Längsschieber.Furthermore, a hydraulic directional control valve with position monitoring is known from EP-Bl 0 017 868, which is designed as an electrohydraulically pilot-controlled two-way cartridge valve. A tappet resting on the valve cartridge serves to monitor the operation, the differential piston of which is acted upon by the pilot pressure against a spring force and the position of which is sensed by an electromechanical pressure sensor. This pressure sensor can indeed perform the function of a hydraulic safety valve, in which the wheel position is sensed when a main connection to the consumer is opened. The disadvantage, however, is that this solution is relatively complex to build, since it requires a pressurized tappet with differential piston, seals and spring. In addition , this position monitoring is less suitable for proportional valves with longitudinal slides.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße hydraulische Wegeventil mit Stellungsüberwachung fflxc den kennzeichnenden Merkmalen <?es Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es mi* minimalem Aufwand eine Stellungsuberwachung erreicht, die vor einem Arbeitshub abfragbar ist, so daß das Wegeventil als Sicherheitsventil einsetzbar ist. Dabei ist ein f gewünschtes Ausfallverhalten des Wegeventils erzielbar, wobei d: rch einfache Signalauswertuag eise Aussage darüber möglich ist, ob ein durch Federbruch oder Schieberklemmen hervorgerufener Defekt vorliegt, so daß eine Maschine abgeschaltet werden muß. Die Stellungsüberwachf.ng läßt sich in äußerst einfacher Weist realisieren, baut zudem kompakt und kostengünstig. Fernerhin eignet sie sich besonders gut zum Nachrüsten bei vorhandenen Serienventilen.The hydraulic directional control valve according to the invention with position monitoring according to the characterizing features of the main claim has the advantage that it achieves position monitoring with minimal effort, which can be checked before a working stroke, so that the directional control valve can be used as a safety valve. A desired failure behavior of the directional control valve can be achieved, whereby a simple signal evaluation makes it possible to determine whether there is a defect caused by a broken spring or a jammed slide, so that a machine must be switched off. The position monitoring can be implemented in an extremely simple manner, and is also compact and inexpensive. Furthermore, it is particularly suitable for retrofitting existing series valves.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteihafte Weiterbildungen und Verbesserungen drs im Haupta&spruch angegebenen Wegeventils rr.it Stellungcüicrvschung .T-öglich. BesondersBy means of the measures listed in the subclaims, advantageous further developments and improvements of the directional control valve with position control specified in the main claim are possible. In particular

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vorteilhaft ist eine Ausgestaltung nach Anspruch 2 mit verschieden starken Federn in der Rückstelleinrichtung, wodurch ei:ie besonders sichere und einfache Überprüfung vc>r dem Arbeitshub möglich ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus len übrigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung.A design according to claim 2 with springs of different strengths in the return device is advantageous, whereby a particularly safe and simple checking of the working stroke is possible. Further advantageous designs emerge from the remaining claims, the description and the drawing.

Zeichnungdrawing

Ein Xusfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein hydraulisches Wegeventil mit Stellungsüberwachung im wesentlichen im Längsschnitt und in vereinfachter Darstellung. An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. The only figure shows a hydraulic directional control valve with position monitoring essentially in longitudinal section and in a simplified representation.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Die Figur 1 zeigt ein hydraulisches Wegeventil 10 mit Stellungsüberwachung, teilweise ira Längsschnitt und in vereinfachter Darstellung. Das Wegeventil 10 ist als zweistufiges, elekt.^.hydraulisch vorgesteuertes, stetig arbeitendes Proportional-Wegeventil in einer Ausführung als 4/3-Wegeventil ausgebildet, wobei als Vorsteuerstufe 11 ein an sich bekanntes, lagegeregeltes 4/4-Vorsteuerventil verwendet wird, das auf einer Hauptstufe 12 aufgesetzt ist.Figure 1 shows a hydraulic directional control valve 10 with position monitoring, partly in longitudinal section and in a simplified representation. The directional control valve 10 is designed as a two-stage, electrically-hydraulically pilot-controlled, continuously operating proportional directional control valve in a version as a 4/3-way valve, whereby a known, position-controlled 4/4-way pilot valve is used as the pilot control stage 11, which is mounted on a main stage 12.

Die Hauptstufe 12 hat in an sich bekannter Weise is einem Gehäuse 13 eine durchgehende Schieberbohrung 14, in welcher ein Steuerschieber 15, der Sas längsbewegliche Stellglied bildet, gleiten} geführt ist. Die Schieberbohrung 14 weist in üblicher Weise eine «it P bezeichne te ZuIa :fkaaeer 16, eine »it &lgr; bezeichnete erste sowie eine ait B bezeichnete zweite Verbraucherkaaeer 17 bzw. 18 sowie außenliegende, erste (19) und zweite Bückl aufkamern 21 auf, wovon letztere miteinander is Verbindung stehen. Zur Steuerung der üblichen Verbindungen zwischen diesen Kannern If■ bis 21 «eist der Steuerschieber 15 ent- The main stage 12 has, in a known manner, a continuous slide bore 14 in a housing 13, in which a control slide 15, which forms the longitudinally movable actuator, is guided. The slide bore 14 has, in the usual way, a supply chamber 16 designated "P", a first consumer chamber 17 and a second consumer chamber 18 designated "B", as well as external, first (19) and second return chambers 21, the latter of which are connected to one another. To control the usual connections between these chambers 15 to 21, the control slide 15 is designed.

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sprechende Kolbenabschnitte 22 bis 25 auf, die mit geeigneten Steuerkanten versehen sind. corresponding piston sections 22 to 25, which are provided with suitable control edges.

Der Steuerschieber 15 ragt mit seinen zwei kolbenartigen Endabschnitten 26, 27 in einen ersten (28) bzw. zweiten stirnseitigen Druckraum 29, die über die Vorsteuerstufe 11 in an sich bekannter Heise ansteuerbar sind.The control slide 15 projects with its two piston-like end sections 26, 27 into a first (28) or second front-side pressure chamber 29, which can be controlled via the pilot stage 11 in a manner known per se.

In den beiden Druckräumen 28, 29 ist. eine doppeltwirkende Rückstelleinrichtung 31 untergebracht, von der eine erste Feder 32 und ein erstes Federteller 33 im ersten Dcuckraum 28 liegen, während der iweite Druckraum 29 eine zugehörige; zweite Feder 34 und ein zweites Federteller 35 aufnimmt. Bei der iiiickstelleinrichtungi 31 ist die &bull;rste Feder 32 stärker ausgebildet als öie zweite recer 34, wodurch der zugehörige erste Federteller 33 an einem gehäusefesten, ersten Anschlag 36 anliegt. Unter dem Ei:ailuß der Kraft der schwächeren «weiten Feder 34 stützt sich der Steuerschieber 15 dabei am ersten Federteller 33 ab, wodurch er in seiner gezeichneten Mittelstellung zentriert ist, ir. der die Hauptstife 12 ein bestimmtes Ausfallverhalten hat. In dieser Mittelstellung liegt zwar der zweite Federteller 35 aa einer Schulter des Steuerschiebers 15 an, bildet jedoch sugleich einen freien Abstand 37 :iu einem zugeordneten zweiten, gehäusefesten Anschlag 38.A double-acting reset device 31 is housed in the two pressure chambers 28, 29, of which a first spring 32 and a first spring plate 33 are located in the first pressure chamber 28, while the second pressure chamber 29 accommodates a corresponding second spring 34 and a second spring plate 35. In the reset device 31, the first spring 32 is stronger than the second spring 34, as a result of which the corresponding first spring plate 33 rests against a first stop 36 fixed to the housing. Under the influence of the force of the weaker second spring 34, the control slide 15 is supported on the first spring plate 33, as a result of which it is centered in its middle position shown, in which the main pin 12 has a certain failure behavior. In this middle position, the second spring plate 35 aa rests against a shoulder of the control slide 15, but at the same time forms a free distance 37 :iu an associated second stop 38 fixed to the housing.

Aa Gehäuse 13 ist. in Verlängerung des ersten Druckraumes 28 außen &bull;in elektroraecharischer Wegaufnehner 39 angebaut, dessen nicht naher gezeichneter beweglicher Kern formschlüssig mit de» Steuerschieber 15 in Verbindung steht und soait ar. seines elektrischen Ausgang Signale liefert, die proportional zur Auslenkung des Stellglieds 15 sind. Der Wegaufnehmer 39 steht mit einer zur Stellungsüberwachung dienenden elektronischen Steuereinrichtung 41 in Verbindung, die zusätzlich auch mit einem Proportionalmagneten 42 und seine» zugehörigen Hegaufnehmer 43 in der Vorsteuerstufe 11 in Wirkverbiadung steht. A housing 13 is fitted with an electromechanical displacement sensor 39 on the outside as an extension of the first pressure chamber 28, the movable core of which (not shown in detail) is positively connected to the control slide 15 and thus supplies signals from its electrical output which are proportional to the deflection of the actuator 15. The displacement sensor 39 is connected to an electronic control device 41 which is used for position monitoring and which is also operatively connected to a proportional magnet 42 and its associated displacement sensor 43 in the pilot stage 11.

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Als Steuereinrichtung 41 kann dabei ein für derartige Proportionalventile üblicher, an sich bekannter, handelsüblicher Proportionalverstärker verwendet werden. Ferner kann die Steuereinrichtung 41 auch eine zusätzliche Sicherheitsschaltung für weitere Überwachungsfunktionen aufweisen. A commercially available proportional amplifier that is usual for such proportional valves and is known per se can be used as the control device 41. Furthermore, the control device 41 can also have an additional safety circuit for further monitoring functions.

Nie aus der Figur näher hervorgeht, weist der Kolbenabschnitt 23 amAs can be seen from the figure, the piston section 23 at the

zeichneten, definierten Mittelstellung des Steuerschiebers 15 ein zu einem Arbeitszylinder 45 führende Hauptleitung 46 blockiert ist. Mit Hilfe dieser Überdeckung 44 erreicht der Steuerschieber 15 in seiner federzentrierten Mittelstellung ein Ausfallverhalten, bei dem eine Verbindung von der Zulaufkammer 16 zum Arbeitszylinder 45 verhindert und somit ein Ausfahren der Kolbenstange unterbunden wird. Diese Überdeckung 44 liegt bei einem derartigen Proportional-Wegeventil 10 in einer Größenordnung, die etwa 20 % des Hubes 47 ausmacht, den der Steuerschieber 15 bei seiner Auslenkung nach links - bezogen auf die Figur - ausführen kann. Im Verhältnis zu dieser Überdeckung 44 ist nun der freie Abstand 37 so groß gewählt, daß er geringfügig kleiner ist als diese Überdeckung und vorzugsweise etwa 15 V des Hubes 47 ausmacht. Der Wegaufnehmer 39 ist so ausgebildet, daß er in der gezeichneten, definierten Mittelstellung eine Istwertspannung von O Volt an die Steuereinrichtung 41 abgibt, jedoch bei maximalen Auslenkungen des Steuerschiebers 15 aus der Mittelstellung nach beiden Sichtungen hin eine Istwert spanning von z.B. £10 Volt erzeugen kann. Dabei kann der Wegaufnehmer 39 zum Aasgleich von Toleranzen in Wegeventil 10 eine kleine Totzone aufweisen, innerhalb welcher sein Ausgangssignal 0 Volt betragt und die unter Itaständen bis zu 3 \ des Hubes 47 betragen kann. Der Abstand 37 ist nun stets so groß gewählt, daß er den Betrag dieser Totzone nennenswert überschreitet.drawn, defined middle position of the control slide 15, a main line 46 leading to a working cylinder 45 is blocked. With the help of this overlap 44, the control slide 15 in its spring-centered middle position achieves a failure behavior in which a connection from the inlet chamber 16 to the working cylinder 45 is prevented and thus an extension of the piston rod is prevented. This overlap 44 in such a proportional directional control valve 10 is of a magnitude that makes up about 20% of the stroke 47 that the control slide 15 can perform when it is deflected to the left - in relation to the figure. In relation to this overlap 44, the free distance 37 is now selected to be so large that it is slightly smaller than this overlap and preferably makes up about 15% of the stroke 47. The position sensor 39 is designed in such a way that it delivers an actual value voltage of 0 volts to the control device 41 in the defined center position shown, but can generate an actual value voltage of e.g. £10 volts in both directions at maximum deflections of the control slide 15 from the center position. In this case, the position sensor 39 can have a small dead zone to compensate for tolerances in the directional control valve 10, within which its output signal is 0 volts and which can be up to 3 \ of the stroke 47 under operating conditions. The distance 37 is always chosen to be so large that it significantly exceeds the value of this dead zone.

Die Wirkungsweise des Wegeventils 10 mit Stellungsüberwachung wird wie folgt erläutert, wobei auf die Steuerfunktion des Wegeventils 10 nur soweit eingegangen wird, als zum Verständnis der Erfindung notwendig ist.The mode of operation of the directional control valve 10 with position monitoring is explained as follows, whereby the control function of the directional control valve 10 is only discussed to the extent necessary for understanding the invention.

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Damit das Wegeventil 10 die Anforderungen eines hydraulischen Sicherheitsventils erfüllen kann, muß es möglich sein, daß vor jedem Arbeitshub die Stellung des Steuerschiebers 15 abgefragt worden kann, um eine eventuelle unerwünschte hydraulische Verbindung über die Hauptleitung 46 zum Arbeitszylinder 45 zu verhindern. Eine der artige unerwünschte Verbindung kann z.B. durch einen Bruch der ersten Feder 32 bzv. durch ein Klemmen des Steuerschiebers 15 verurüciit "srdsü, v*s reci*t?ei*i i^rt erkannf werden rou.3~ ^ami t- aeaebenen&mdash; f"Ils die Steuerung eiaer zugeordneten Maschine zur Vermeidung von Unfaligefahren abgeschaltet werden kann.In order for the directional control valve 10 to meet the requirements of a hydraulic safety valve, it must be possible to query the position of the control slide 15 before each working stroke in order to prevent any undesirable hydraulic connection via the main line 46 to the working cylinder 45. Such an undesirable connection can be caused, for example, by a break in the ^first spring 32 or by a jamming of the control slide 15. This can be detected by the control system of the associated machine in order to avoid the risk of accidents.

Um dies zu erreichen wird beim Wegeventil 10 vor jedem Arbeitshub die Lage des Steuerschiebers 15 überprüft. Dazu wird die Vorsteuerstufe 11 strorJos gemacht. Dies kann einmal dadurch geschehen, daß die Versorgungsspannung am Proportionalmagneten 42 weggenommen wird. Ferner kann dies bei handelsüblichen Steuereinrichtungen 41 auch durch ein Überbrechen eines Freigabesignals erfolgen. Eine gleichartige Wirkung läßt sich erreichen, wenn der Steuerölzufluß zur Vorsteuerstufe 11 unterbrochen wird. In allen diesen Fällen wird erreicht, daß die Vorsteuerstufe 11 in an sich bekannter Weise is. eine Sicherheitsstellung schaltet, in welcher die beiden Druckräume 28, 29 der Hauptstufe 12 zum Rücklauf entlastet sind. Die Federn 32, 34 der Rückstelleinrichtung 31 bringen anschließend den Steuerschieber 15 in seine gezeichnete, federzentrierte Mittelstellung, in welcher der von der stärkeren, ersten Feder 32 belastete, erste Federteller 33 an ersten gehäusefesten Anschlag 36 anliegt, während sich am anderen Federteller 35 der freie Abstand 37 ausbildet.To achieve this, the position of the control slide 15 is checked on the directional control valve 10 before each working stroke. For this purpose, the pilot stage 11 is de-energized. This can be done by removing the supply voltage to the proportional magnet 42. In commercially available control devices 41, this can also be done by breaking a release signal. A similar effect can be achieved if the control oil supply to the pilot stage 11 is interrupted. In all of these cases, the pilot stage 11 switches to a safety position in a manner known per se, in which the two pressure chambers 28, 29 of the main stage 12 are relieved of pressure to the return flow. The springs 32, 34 of the return device 31 then bring the control slide 15 into its spring-centered middle position shown, in which the first spring plate 33 loaded by the stronger, first spring 32 rests against the first stop 36 fixed to the housing, while the free distance 37 is formed on the other spring plate 35.

In dieser mechanisch fixierten Mittelstellung wird nun das Istwert signal des Wegaufnehmers 39 von der Hauptstufe 12 überprüft und ausgewertet. Hat dabei das von Wegaufnehmer 39 geneidete Istwertsi gnal eise Größe von 0 Volt, so ist dies eine Aussage darüber, daß die erste Feder 32 den Steuerschieber 15 in der gezeichneten Mittel- In this mechanically fixed middle position, the actual value signal of the position sensor 39 is now checked and evaluated by the main stage 12. If the actual value signal generated by the position sensor 39 is 0 volts, this is a statement that the first spring 32 is moving the control slide 15 in the middle position shown.

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Stellung hält, so daß die überwachte Verbindung zur Hauptleitung 46 durch die Überdeckung 44 abgesperrt ist. Die erste Jeder 32 ist also nicht gebrochen und der Steuerschieber 15 ist nicht durch Schieberkleaaaen an der freien Beweglichkeit gehindert. Die Totzone is W^gaufnshmer 39 kann dabei so gewählt werden, daß ein z.B. am ersten gehäusefesten Anschlag 36 sich bildender Schmutzfilm zum ersten Federteller 33 hin noch keine Anzeige bewirkt.position so that the monitored connection to the main line 46 is blocked by the cover 44. The first stop 32 is therefore not broken and the control slide 15 is not prevented from moving freely by slide clamps. The dead zone in the sensor 39 can be selected so that a film of dirt forming, for example, on the first stop 36 fixed to the housing does not cause an indication towards the first spring plate 33.

Meldet dagegen der tfegaufnehaer 39 eine IstwertSpannung von z.B. 1,5 Volt, was einen Betrag von 15 \ des Schieberhubes 47 ausmacht und daait der Größe des freies Abstandes 37 entspricht, so bedeutet dies, daß der aweite Federteller 35 unt*r der Kraft seiner feder 34 aa zweiten gehäusefesten Anschlag 38 anliegt. Da der frjie Abstand 37 inser noch kleiner ist als die Überdeckung 44, welche 20 \ des Hubes 47 ausmacht, wird in dieser ausgelenkten Mittelstellung immer noch die Verbindung zua Arbeitszylinder 45 abgesperrt und daait eine Unfallgefahr durch ein Ausfahren des Zylinders verhindert. Die Istwert spannung von 1,5 Volt oder größer ist eine Aussage darüber, daß z.B. die erste Feder 32 in ersten Druckraun 28 gebrochen sein kann oder daß ein Klemmen des Steuerschiebers 15 vorliegt.If, on the other hand, the sensor 39 reports an actual voltage of, for example, 1.5 volts, which is 15% of the slide stroke 47 and therefore corresponds to the size of the free distance 37, this means that the second spring plate 35 is resting against the second housing-fixed stop 38 under the force of its spring 34. Since the free distance 37 is still smaller than the overlap 44, which is 20% of the stroke 47, the connection to the working cylinder 45 is still blocked in this deflected middle position, thus preventing the risk of an accident caused by the cylinder extending. The actual voltage of 1.5 volts or more is an indication that, for example, the first spring 32 in the first pressure chamber 28 may have broken or that the control slide 15 is jammed.

Sollte ein Bruch der zweiten Feder 34 auf der B-Seite auftreten, so ist dies für die Sicherheit des Wegeventils unerheblich, da dann der Steuerschieber 15 durch die auf der &Agr;-Seite wirkende erste Feder 32 auf Anschlag bleibe. Sollte sich der Steuerschieber 15 z.B. durch Eigengewicht nach rechts bewegen, wobei er die Verbindung von der Zulaufkamner 16 zur zweiten Verbraucherkammer 18 aufsteuert, so ist dies für die Sicherheit nicht relevant, da bei dieser Durchströmungsrichtung in Arbeitszylinder 45 die Kolbenstange eingefahren wird und somit in dessen Ausgangsstellung geht.If the second spring 34 on the B side breaks, this is irrelevant to the safety of the directional control valve, since the control slide 15 will then remain at the stop due to the first spring 32 acting on the α side. If the control slide 15 moves to the right, for example due to its own weight, thereby opening the connection from the inlet chamber 16 to the second consumer chamber 18, this is not relevant to safety, since with this flow direction in the working cylinder 45 the piston rod is retracted and thus returns to its starting position.

Mit dem proportional arbeitenden Wegeventil 10 läßt sich somit die Funktion eines hydraulischen Sicherheitsventils erreichen, bei demWith the proportionally operating directional control valve 10, the function of a hydraulic safety valve can be achieved, in which

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die ein Ausfahren des Arbeitszylinders 45 steuernde Hauptverbindung 46 überwacht wird und vor dem jeweiligen Arbeitshub eine Aussage darüber möglich ist, ob eine Fehlfunhtion durch Federbruch oder Schieberklemmen vorliegt.the main connection 46 controlling the extension of the working cylinder 45 is monitored and a statement can be made before the respective working stroke as to whether there is a malfunction due to a broken spring or a jammed slide.

Mit vorliegendem Hegeventil 10 lassen sich hydraulische Schaltungen für Werkzeugmaschinen, Pressen und dergleichen, bei denen Dnfallvxiihütungsvorschriften erfüllt «erden müssen und die dasu neben einem wegeventil zwei zusätzliche Sicherheitsventile *a£»mi**&, leichter und einfacher erstellen, da das Wegeventil 10 ein susätsliehes Sicherheitsventil einspart. Dies führt auch zu einer kompakteren Bauweise ein &tgr; derartigen Steuereinrichtung, die sonit näher an Arbeitszylinder angeordnet werden kann und daait eine verbesserte Dynamik ermöglicht. Der Hegfall eines einzelnen Sicherheitsventils ergibt ferner kleinere Druckdifferenzen sowie einen geringerer: elektrischen Aufwand an Verdrahtung.With the present safety valve 10, hydraulic circuits for machine tools, presses and the like, where accident prevention regulations must be met and which require two additional safety valves in addition to a directional valve , can be created more easily and simply, since the directional valve 10 saves an additional safety valve. This also leads to a more compact design of such a control device, which can therefore be arranged closer to the working cylinder and thus enables improved dynamics. The use of a single safety valve also results in smaller pressure differences and less electrical wiring.

Selbstverständlich sind »n der gezeigten Ausführungsform Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So ist das aufgezeigte Prinzip der Stellungsüberwachung nicht auf das gezeigte Wegeventil 10 in zweistufiger Bauweise begrenzt, sondern kann auch bei einem direktgesteuert.en Wegeventil angewandt werden. Auch kann es zweckmäßig sein, die Ste1lungsüberwachung nicht nur bei einem proportional arbeitenden Wegeventil, sondern auch an einem schaltenden Wegeventil vorzusehen. Anstelle des gezeigten Wegaufnehmers 39 können auch andere Sensoren verwendet werden, wie z.B. Endschalter, Magnetschalter, Linetarpctentiome^er und dergleichen. Ferner ist es ohne weiteres möglich, beim Wegeventil 10 auf der B-Seite am Endabschnitt 27 einen zusätzlichen elektrischen Stellungsanzeiger vorzusehen, um somit die Möglichkeit einer erweiterten Sicherheitsredundanz zu erreichen. Die Stellungsanzeige ist fernerhin nicht auf die gezeigte Bauart von Wegeventilen mit Längsschiebern begrenzt, sondern läßt sich auch vorteilhaft bei Patronenventilen anwenden,Of course, changes are possible in the embodiment shown without deviating from the idea of the invention. The principle of position monitoring shown is not limited to the directional control valve 10 shown in a two-stage design, but can also be used with a directly controlled directional control valve. It can also be expedient to provide position monitoring not only with a proportionally operating directional control valve, but also with a switching directional control valve. Instead of the position sensor 39 shown, other sensors can also be used, such as limit switches, magnetic switches, linear actuators and the like. It is also possible to provide an additional electrical position indicator on the B side of the directional control valve 10 at the end section 27 in order to achieve the possibility of extended safety redundancy. The position indicator is also not limited to the type of directional control valve with longitudinal slides shown, but can also be used advantageously with cartridge valves.

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insbesondere bei eiser 3/3-Ventilpatrone d-sr vorgesteuerten Bauart. Anstelle des beschriebenen Ausfallverhaltens des Steuerschiebers 15, das durch eine positive Überdeckung 44 für die Hauptleitung 46 gekennzeichnet ist, kann das Ausfallverhalten auch so gestaltet werden, daß in der definierten Mittelstellung z.B. ein minimaler Durchflußquerschnitt aufrechterhalten wird. Selbstverständlich kann die Stellungsübervachung auch so ausgebildet werden, daß die Sicherheit«funktion der hydraulischen B-Seite zugeordnet wird. Auch laßt &bull;ich die Att***xtii]zg der Sigsal* asder« vorsshsss, shss ves Gsdaaltes der trfindung abzuweichen. Obwohl di· gezeigte Lösung mit unterschiedlich starken federn 32, 34 eine besonders vorteilhafte und zweckmäßig· Ausgestaltung ergibt, kann es in bestimmten Anwend-jngsfallen auch zweckmäßig «ein, die Stellungsüberwachung für beide Steuerrichtungen vortusehen. In diesem Fall werden dann in der Rückstelleinrichtung zwei Federn mit gleich starker Vorspannung verwendet und die Mittelstellung so ausgestaltet, daß beiden Federtellern jeweils ein freie- Abstand zugeordnet ist.especially with a 3/3 valve cartridge of the pilot-operated type. Instead of the described failure behavior of the control slide 15, which is characterized by a positive overlap 44 for the main line 46, the failure behavior can also be designed in such a way that, for example, a minimum flow cross-section is maintained in the defined middle position. Of course, the position monitoring can also be designed in such a way that the safety function is assigned to the hydraulic B-side. The attribute of the signal also allows for the invention to deviate from the principle of the invention. Although the solution shown with springs 32, 34 of different strengths results in a particularly advantageous and practical design, in certain applications it can also be practical to provide position monitoring for both control directions. In this case, two springs with equal preload are used in the return device and the middle position is designed so that both spring plates are assigned a free distance.

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BOBERT BOSCH GMBH, 7000 STOTTGART 1BOBERT BOSCH GMBH, 7000 STOTTGART 1

Hydraulisches Wtytvtatil «it Sf llungsüt-erwachung' Zusammenfassung Hydraulic power system with level monitoring' Summary

Ss wird «in Wegeventil (10) mit Stellungsüberwachung seines Steuerschiebers (15) vorgeschlagen, das die funktion eines hydraulischen Sicherheitsventils übernimmt, bei dem vor jedem Arbeitshub die Stellulng des Steuerschiebers (IS) abfragbar ist, um durch Federbruch oder Schieberklemmen verursachte, unerwünschte hydraulische Verbindungen sum Arbeitsanschluß (A) su verhindern. Sine doppeltwirkende Rückstelleinrichtung (31) weist eine stärkere Feder (32) auf, die den Steuerschieber (IS) in eine definierte Mittelstellung drückt, in welcher der andere Federteller '35) einen freien Abstand (37) von seinem gehäusefesten Anschlag (38) bildet, der kleiner ist als die Überdeckung (44) in der überwachten A-Seite (17, 46). Bei Bruch der Feder (32) erlaubt der Abstand (37) einen Hub des Steuerschiebers (15), der vom Wegaufnehmer (39) erfaßt wird und durch Auswertung den Defekt signalisiert.A directional control valve (10) with position monitoring of its control slide (15) is proposed, which takes on the function of a hydraulic safety valve in which the position of the control slide (IS) can be interrogated before each working stroke in order to prevent undesirable hydraulic connections to the working connection (A) caused by spring breakage or slide jamming. A double-acting return device (31) has a stronger spring (32) which presses the control slide (IS) into a defined central position in which the other spring plate (35) forms a free distance (37) from its housing-fixed stop (38) which is smaller than the overlap (44) in the monitored A side (17, 46). If the spring (32) breaks, the distance (37) allows a stroke of the control slide (15), which is detected by the position sensor (39) and signals the defect through evaluation.

Claims (11)

H1 21563 10.12.1987 My/Wl ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1 AnsprücheH1 21563 10.12.1987 My/Wl ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1 Claims 1. Hydraulisches Wegeventil mit Stellungsüberwachung, bei dem in eiaes» Gehäuse ein Stellglied aus einer federzentrierten, ein voraeaebe~es Ausfallverhalten bestimmenden Mittelstellung nach beiden Seiten in Arbeitsstellungen auslenkbar ist, ^*bei das Stellglied eine Rückstelleinrichtung mit zwei Federn, zwei Federtellern und gehäusefesten Anschlägen aufweist und dem Stellglied wenigstens ein elektromechanischer Hegaufnehmer zu dessen Stellungsüberwachung zugeordnet ist, tiadurch gekennzeichnet, daß in der federzentrierten Mittelstellung wenigstens einer (35) der Federteller (33, 35) von seinem zugehörigen gehäusefesten Anschlag (38) -inen freien Abstand (37) aufweist, der größer ist als eine den Wegauiüehaer (39) zugeordnete Totzone der Stellungsüberwachung und der andererseits kleiner ist als ein dem Ausfallverhalten des Hegeventils (10) entsprechender Hubbereich (44) in Mittelstellung.1. Hydraulic directional control valve with position monitoring, in which an actuator in a housing can be deflected from a spring-centered middle position determining a predetermined failure behavior to both sides into working positions, in which the actuator has a reset device with two springs, two spring plates and housing-fixed stops and the actuator is assigned at least one electromechanical lifting sensor for its position monitoring, characterized in that in the spring-centered middle position at least one (35) of the spring plates (33, 35) has a free distance (37) from its associated housing-fixed stop (38) which is larger than a dead zone of the position monitoring assigned to the directional control (39) and which is on the other hand smaller than a stroke range (44) in the middle position corresponding to the failure behavior of the lifting valve (10). 2. Wegeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Federn (32, 34) der Rückstelleinrichtung (31) unterschiedlich stark ausgebildet sind und der freie Abstand (37) den Federteller (35) an der schwächeren Feder (34) zugeordnet ist, während die stärkere Feder (32) das Stellglied (15) in Sichtung seiner das Ausfallverhalten bestimmenden Mittelstellung belastet.2. Directional control valve according to claim 1, characterized in that the two springs (32, 34) of the return device (31) are of different strengths and the free distance (37) is assigned to the spring plate (35) on the weaker spring (34), while the stronger spring (32) loads the actuator (15) in sight of its middle position which determines the failure behavior. 3. Wegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ein längsbeweglicher Steuerschieber (15) eines wenigstens drei Hege steuernden Ventils (10) ist.3. Directional control valve according to claim 1 or 2, characterized in that the actuator is a longitudinally movable control slide (15) of a valve (10) controlling at least three heges. - 2 - R. 21563- 2 - R.21563 4. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (15) wenigstens einen eine Hauptleitung (46) absperrenden Kolbenabschi.itt (23) aufweist, der als das Ausfallverhalten bestimmenden Hubbereich eine positive Überdeckung (44) aufweist und daß der freie Abstand (37) gieiLch oder kleiner ist als diese Überdeckung (44).4. Directional control valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the actuator (15) has at least one piston section (23) which blocks off a main line (46) and which has a positive overlap (44) as the stroke range determining the failure behavior, and that the free distance (37) is equal to or smaller than this overlap (44). 5. Hegeventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4/ dadurch gekennzeichnet, da£> das Stellglied (15) mit einem beweglichen Teil eines elektromechanischen Wegaufnehiners (39) formschlüssig verbunden ist. der insbesondere koaxial zum Steuerschieber (15) angeordnet ist.5. Control valve according to one or more of claims 1 to 4/ characterized in that the actuator (15) is positively connected to a movable part of an electromechanical position sensor (39), which is arranged in particular coaxially to the control slide (15). 6. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil eis vorgesteuertos 4/3-Proportionalventil (10) ausgebildet ist.6. Directional control valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the directional control valve is designed as a pilot-controlled 4/3 proportional valve (10). 7. Wegeventil nach einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil 2.1s direktgesteunrtes, von Magneten betätigtes Ventil ausgebildet ist.7. Directional control valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the directional control valve 2.1s is designed as a directly controlled valve actuated by magnets. I. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil 2.1s 3/3-Patronenventil ausgebildet ist.I. Directional control valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the directional control valve is designed as a 2.1s 3/3 cartridge valve. 9. Hegeventil nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daf. die Stellangsübervachung eine mit dem Wegaufnehaer (39) verbundene, elektronische Steuereinrichtung (41) aufweist. 9. Control valve according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the position monitoring has an electronic control device (41) connected to the position sensor (39). 10. Hegeventil nach eine» oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (37) etwa 15 \ des entsprechenden Hubes (47) des Steuerschiebers (15) in einer Bewegungsrichtung beträgt, wobei insbesondere die Uberdeckung (44) ca. 20 \ und die Totzone bis ca. 3 \ des Hubes (47) betragen.10. Control valve according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the distance (37) is approximately 15 \ of the corresponding stroke (47) of the control slide (15) in one direction of movement, wherein in particular the overlap (44) is approximately 20 \ and the dead zone is up to approximately 3 \ of the stroke (47). - 3 - R. 21563- 3 - R.21563 11. Wegeventil nach Anspruch 9, dadurch gekenEizeichnet, daß die den Propo-. tional-Verstärker für den Proportionalmagnet (42) aufweisende elektronische Steuereinrichtung (41) eine zusätzliche Sicherheits-&bull;chaltung aufweist, die in dem vorhandenen Istwert-Signal eventuelle Fehler des Istwsrt-Signals erkennt und überwacht. /'11. Directional control valve according to claim 9, characterized in that the electronic control device (41) having the proportional amplifier for the proportional magnet (42) has an additional safety circuit which detects and monitors any errors in the actual value signal present. /'