[0001] Die Erfindung betrifft ein hydraulisches bzw. pneumatisches Proportionalventil mit
integriertem bzw. angeflanschtem Wegaufnehmer, der ein der Kolbenstellung des Ventils
entsprechendes elektrisches Analogsignal bereitstellt.
[0002] Insbesonders handelt es sich z.B. um ein hydraulisches 4/3-Wege-Proportionalventil
mit einem integrierten bzw. angeflanschten Wegaufnehmer. Der Wegaufnehmer hat die
Aufgabe, die Stellung des Kolbens des Proportional-Wegeventiles zu erfassen und ein
Stellungssignal, z.B. ein entsprechendes Spannungssignal in Volt abzugeben. Dieser
Wert ist, wie aus der Kennlinie (siehe z.b. Fig. 1) ersichtlich, auch eine Angabe
für die momentan vorhandene Durchflußmenge durch das Ventil.
[0003] Der Wegaufnehmer ist gemäß der Erfindung zusätzlich mit einem Fensterkomparator ausgerüstet.
Dieser Komparator hat die Aufgabe in einem bestimmten Spannungsbereich des Wegaufnehmers
ein digitales Ausgangssignal abzugeben. Dieses Ausgangssignal soll bevorzugt in der
Mittelstellung des Proportional-Wegekolbens erfolgen, so daß eine definierte Aussage
über die Stellung des Kolbens erfolgen kann.
[0004] Die Erfindung wird im folgenden noch anhand der teilweise schematischen Zeichnungen
näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein den einzelnen Kolbenstellungen eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Proportionalventils zugeordnetes Signaldiagramm eines Wegaufnehmers
bzw. des gemäß der Erfindung vorgesehenen Fensterkomparators, Fig. 2 zeigt ein Schaltschema
einer mit einer anderen Anordnung nach der Erfindung ausgerüsteten hydraulischen Presse,
Fig. 3 zeigt ein entsprechendes Schaltschema nach dem Stande der Technik, und Fig.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Proportionalventils in vergrößerter,
teilweise geschnittener Darstellung.
[0005] Die Grundstellung des Kolbens liegt z.B. (wie in Fig. 1 dargestellt) im Bereich von
7 Volt in der einen Bewegungsrichtung und 8 Volt in der entgegengesetzten Bewegungsrichtung.
In diesem Bereich sind die Schaltkanten - Kolben zum Ventilgehäuse - des Proportional-Wegeventiles
positiv überdeckt und somit kann kein Ölstrom zum Verbraucher fließen. Wenn nun dieser
Bereich von 7 Volt bis 8 Volt des Wegaufnehmers durch den Komparator bei 7.3 bis 7.7
Volt erfaßt wird, so stellt dieses digitale Ausgangssignal stets eine sichere Aussage
dar, daß der Kolben des Proportional-Wegeventiles in Mittelstellung (Grundstellung)
steht. Besitzt nun diese Mittelstellung das entsprechende Kolbensymbol, wie dargestellt,
kann dieses Signal in einen Sicherheitskreislauf, insbesondere etwa bei Pressen oder
dergleichen mit einbezogen werden.
[0006] Im Sicherheitskreislauf soll diese Mittelstellung einen ungewollten Druckaufbau auf
der Oberkolbenseite und ein ungewolltes Absinken des Zylinders verhindern.
[0007] Wie aus dem Schaltschema in Fig. 2 und dem Symbol des Proportionalventiles (Pos.
80) zu erkennen ist, ist der P-Anschluß des Ventiles geschlossen. Es kann daher kein
Druck- und Mengenaufbau zur gefahrbringenden Schließbewegung des Zylinders erfolgen.
Unter einer gefahrbringenden Schließbewegung wird eine unkontrollierte Abwärtsbewegung
des Zylinders verstanden. Der Anschlup A des Ventiles ist ebenfalls geschlossen, es
kann somit kein ungewolltes, selbständiges Absinken des Zylinders erfolgen.
[0008] Die Anschlüsse A und P können auch als Sitzkanten im Gegensatz zu Schieberkanten
ausgeführt werden. Weiterhin ist der B-Anschluß über das Proportionalventil mit dem
drucklosen, atmosphärischen Anschlup T verbunden. Die Oberkolbenseite des Zylinders
ist mit diesem B-Anschluß verbunden und somit wird ausgeschlossen, daß auf dieser
Kolbenseite ein Druckaufbau in gefahrbringender Schließbewegung erfolgt.
[0009] Eine Ausführung nach dem bisherigen Stande der Technik ist beispielsweise aus dem
Schaltschema in Fig. 3 zu erkennen, wobei ein zusätzliches stellungsüberwachtes Wegeventil
(Pos. 50) digital schaltend eingesetzt wird. Dieses Ventil kann durch die Einführung
eines Fensterkomparators gemäß der Erfindung ersetzt werden und bietet dadurch einen
erheblichen preislichen Vorteil gegenüber der derzeitig bestehenden Lösung.
[0010] Die Erfindung liegt also im wesentlichen in folgenden Punkten:
1. Die Mittelstellung eines Wegeventiles durch einen Wegaufnehmer mit analogem Ausgangssignal
in einem genau definierten Signalbereich des analogen Wertes mittels eines Fensterkomparators
in ein digitales Ausgangssignal umzuwandeln, um eine exakte Stellung eines Kolbens
in einem Hydraulikventil insbesondere eines Proportionalventiles zu erkennen und auszuwerten.
2. Wie 1, jedoch mit dem entsprechenden Kolbensymbol eines hydraulischen Wegeventiles
versehen, so daß eine Maschine mit diesem Kolbensymbol betrieben, insbesondere eine
Presse, zur Erfüllung der Sicherheitsbestimmung eingesetzt werden kann.
3. Wie 1 und 2 in Verwendung einer hydraulischen Geräteanordnung entsprechend dem
Schema A in Fig. 2.
[0011] In Fig. 4 ist ein 4/3-Wege-Proportionalventil dargestellt, wobei am eigentlichen
Ventilkörper 1 links und rechts Betätigungseinrichtungen 2, 3 angeflanscht sind, die
- gesteuert über Anschlüsse A und B - auf bekannte Weise eine elektrische Verstellung
des Kolbens 4 bewirken, der über seine Steuerkanten in Zusammenarbeit mit am Zylinder
5 vorgesehenen Steuerkanten Hydraulikanschlüsse 6, 7 steuert. Die Kolbenbewegung ist
über die linke Betätigungseinheit 3 einem Wegaufnehmer 8 zugeführt, der auch einen
nicht weiter dargestellten Fensterkomparator umfaßt und sein Ausgangssignal (analog
und digital) über einen Anschluß C bereitstellt.
1. Hydraulisches bzw. pneumatisches Proportionalventil mit integriertem bzw. angeflanschtem
Wegaufnehmer, der ein der Kolbenstellung des Ventils entsprechendes elektrisches Analogsignal
bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Fensterkomparator vorgesehen ist, der in einem bestimmten Bereich
des Analogsignals des Wegaufnehmers ein digitales Ausgangssignal bereitstellt, welches
eine definierte Aussage über die Kolbenstellung ergibt.
2. Proportionalventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Ausgangssignal
im Bereich der Mittelstellung des Kolbens des Ventils bereitsteht.
