DE60015020T2

DE60015020T2 - Pilot operated directional control valve with position-detecting function

Info

Publication number: DE60015020T2
Application number: DE60015020T
Authority: DE
Inventors: Bunya Tsukuba-gun Hayashi; Makoto Tsukuba-gun Ishikawa
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1999-07-12
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2020-06-24
Also published as: KR20010015224A; DE60015020D1; KR100378436B1; TW475682U

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein vorgesteuertes Wegeventil mit Lage-erfassender Funktion, bei dem die Erfassung der Betriebsstellungen eines Ventilelements, z.B. eines Steuerschiebers, durch die Verwendang eines Magneten verbessert wird.These The invention relates to a pilot-operated directional control valve Function in which the detection of the operating positions of a valve element, e.g. a spool, by the use of a magnet is improved.

Ein Wegeventil, das in der Lage ist, die Umschaltfunktion eines Steuerschiebers durch Verwendung eines Magneten zu überwachen, ist allgemeine bekannt und wird zum Beispiel in der Publikation über das geprüfte japanische Gebrauchsmuster Nr. 7-31021 (Publikation über das nicht geprüfte japanische Gebrauchsmuster Nr. 2-88079) offenbart. Dieses Wegeventil ist an beiden Enden eines Steuerschiebers mit entsprechenden Kolben für die Aufnahme von Steuerfluiddruck versehen und ist angepasst, den Steuerschieber durch die Wirkung des Fluiddrucks auf die Kolben umzuschalten. Dieses Wegeventil hat an einem Kolben einen Magneten und eine Erfassungsspule zum Erfassen der Änderung im Magnetfluss, welche an einem Gehäuse in einer Position gegenüber dem Magnet befestigt ist, wodurch das Wegeventil die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens oder des Steuerschiebers von der Größe der induzierten Spannung her erfasst, die in der Erfassungsspule durch die Änderung im Magnetfluss erzeugt wird, wenn sich der Magnet zusammen mit dem Kolben bewegt, und bewertet, ob die Bewegungsgeschwindigkeit normal ist oder nicht.One Directional valve that is capable of switching a spool It is common knowledge to monitor by using a magnet and, for example, in the publication on Japanese Examined Utility Model No. 7-31021 (Publication on Unexamined Japanese Utility Model No. 2-88079). This directional control valve is on both ends of a spool with corresponding pistons for receiving provided by control fluid pressure and is adapted to the spool to switch to the pistons by the effect of the fluid pressure. This Directional control valve has a magnet and a detection coil on a piston to capture the change in the magnetic flux, which on a housing in a position opposite to the Magnet is attached, causing the directional valve the movement speed of the piston or the spool of the magnitude of the induced voltage detected in the detection coil by the change is generated in the magnetic flux when the magnet together with the Piston moves, and assesses whether the movement speed is normal is or not.

Da jedoch der Magnet bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Wegeventil in einer Position installiert ist, die zur Druckkammer neben einer Stirnfläche des Kolbens exponiert ist, hat der Magnet einen direkten Kontakt mit dem Steuerfluid. Somit hat sich, wenn das Fluid Wasser, chemischen Nebel, Teilchen aus magnetischem Material wie Metallpulver oder ähnliches enthält, oft das Problem ergeben, dass durch den Kontakt des Magneten mit diesen Substanzen der Magnet rostete, korrodierte oder die Partikel adsorbierte. Das hat den Nachteil, dass durch die schwächere Magnetkraft die Erfassungsgenauigkeit verringert wird oder schlechte Gleitbedingungen geschaffen werden.There however, the magnet in the conventional one described above Directional control valve is installed in a position leading to the pressure chamber next to an end face of the piston is exposed, the magnet has a direct contact with the control fluid. Thus, if the fluid is water, chemical Mist, particles of magnetic material such as metal powder or the like contains Often the problem arise that by the contact of the magnet with These substances rusted the magnet, corroded or the particles adsorbed. This has the disadvantage that due to the weaker magnetic force the detection accuracy is reduced or poor sliding conditions be created.

Weiterhin ist das oben beschriebene Ventil so angeordnet, dass die Erfassungsspule als Reaktion auf die Änderung im Magnetfluss bei der Bewegung des Magneten eine induzierte Spannung erzeugt und die Geschwindigkeit des Steuerschiebers von der Größe der induzierten Spannung her erfasst, um zu bewerten, ob die Geschwindigkeit normal ist oder nicht, aber sie kann nicht die Betriebsstellungen des Steuerschiebers erfassen.Farther For example, the valve described above is arranged such that the detection coil in response to the change in the magnetic flux during the movement of the magnet an induced voltage generated and the speed of the spool on the size of the induced Tension is gathered to evaluate if the speed is normal or not, but it can not control the operating positions of the spool valve to capture.

In der Publikation EPA 0844425 wird die Erfassungsvorrichtung eines Steuerschiebers beschrieben, bei der ein verschiebbarer Steuerschieber eine Vielzahl von einzelnen daran angeordneten Messkegeln aufweist. Die Messkegel sind vorzugsweise axial beabstandet und befinden sich an einem Ende des Steuerschiebers. Ein im Ventil angebrachter Messwertgeber erfasst jeden Messkegel, da jeder Messkegel in einen Erfassungsbereich des Messwertgebers eintritt. Der Messwertgeber erzeugt einen bestimmten Output, der auf einen Messkegel schließen lässt, der innerhalb des Erfassungsbereichs des Messwertgebers positioniert ist. Durch eine Kontrolle wird, als Reaktion auf den Output vom Messwertgeber, die genaue Steuerschieberlage bestimmt.In Publication EPO 0844425, the detection device of a Spool described in which a sliding spool a Has a plurality of individual measuring cones arranged thereon. The Measuring cones are preferably axially spaced and located at one end of the spool. A transmitter mounted in the valve captures every measuring cone, as each measuring cone in a detection area of the transmitter occurs. The transmitter generates a specific Output that suggests a measurement cone within the detection range of the transmitter is positioned. Through a check, in response to the output from the transmitter, the exact spool position certainly.

Gemäß dieser Erfindung ist ein Magnet zur Lageerfassung am Kolben befestigt, der an einem Ende eines Ventilelements angebracht ist, und ein Magnetsensor zum Erfassen des Magnetismus vom Magneten ist an einem Teil gegenüber dem Magneten im Gehäuse installiert. Der Magnet ist an einem Ende des Kolbens neben einer Entlüftungskammer installiert, die durch den Kolben und einer Stirnfläche des Ventilelements definiert wird. Diese Entlüftungskammer ist von der Steuerdruckkammer, die an der gegenüberliegenden Seite des Kolbens angeordnet ist, durch eine Kolbendichtung an der Außenperipherte des Kolbens hermetisch abgeschlossen, welche verhindert, dass das Steuerfluid in die Entlüftungskammerfließen kann.According to this Invention is a magnet for position detection attached to the piston, which is attached to one end of a valve element, and a magnetic sensor to detect the magnetism from the magnet is at a part opposite to the Magnets in the housing Installed. The magnet is at one end of the piston next to one Breather chamber installed, defined by the piston and an end face of the valve element becomes. This venting chamber is from the control pressure chamber, which is on the opposite side of the piston is arranged by a piston seal on the Außenperipherte hermetically sealed of the piston, which prevents the Control fluid can flow into the breather chamber.

Bei dem vorgesteuerten Wegeventil mit der oben beschriebenen Bauform wird der Kolben angetrieben durch das Steuerfluid, das in die Steuerdruckkammer eingeleitet wird, und das Ventilelement wird über den Kolben umgeschaltet. Die Magnetflussdichte des Magneten, der sich zusammen mit dem Kolben bewegt, wird durch den Magnetsensor erfasst und die Betriebsstellungen des Kolbens oder diejenigen des Ventilelements werden durch die Änderung in der Magnetflussdichte mit der Bewegung des Magneten erfasst.at the pilot operated directional control valve with the above-described design the piston is driven by the control fluid entering the control pressure chamber is introduced, and the valve element is switched over the piston. The magnetic flux density of the magnet, which coincides with the piston is moved, is detected by the magnetic sensor and the operating positions of the piston or those of the valve element are affected by the change in the magnetic flux density is detected with the movement of the magnet.

Da der Magnet in einer Lage neben der Entlüftungskammer des Kolbens installiert ist, wird verhindert, dass der Magnet direkt mit dem Steuerfluid in Kontakt kommt. Somit besteht, selbst wenn das Steuerfluid Wasser, chemischen Nebel, Teilchen aus magnetischem Material wie Metallteilchen oder ähnliches enthält, nicht das Risiko, dass der Magnet rostet, korrodiert oder Teilchen adsorbiert. Dadurch werden eine Verringerung der Magnetkraft und eine Fehlfunktion auf Grund der adsorbierten Teilchen verhindert und somit die Beibehaltung einer stabilen Leistung ermöglicht.There the magnet is installed in a position next to the venting chamber of the piston is, prevents the magnet directly with the control fluid comes into contact. Thus, even if the control fluid is water, chemical mist, particles of magnetic material such as metal particles or similar contains not the risk of the magnet rusting, corroding or particles adsorbed. This will reduce the magnetic force and prevents a malfunction due to the adsorbed particles thus maintaining a stable performance.

Gemäß einer spezifischen Ausführung sind der Magnet an der Außenperipherie des Kolbens und der Magnetsensor an einem Teil im Gehäuse neben der Außenperipherie des Kolbens angebracht.According to one specific execution are the magnet on the outer periphery of the piston and the magnetic sensor on a part in the housing next to the outer periphery attached to the piston.

Gemäß einer anderen spezifischen Ausführung wird in der Oberfläche des Kolbens gegenüber dem Ventilelement eine Vertiefung, im Folgenden "Aufnahme" genannt, gebildet, ist der Magnet in der Aufnahme installiert, so dass er neben der Druckaufnahmefläche des Kolbens positioniert ist, und ist der Magnetsensor im Gehäuse in einer Position gegenüber der Druckaufnahmefläche angebracht.According to another specific version tion is in the surface of the piston opposite the valve member a recess, hereinafter referred to as "recording" formed, the magnet is installed in the receptacle so that it is positioned adjacent to the pressure receiving surface of the piston, and the magnetic sensor in the housing in a position attached to the pressure receiving surface.

Gemäß einer wiederum anderen spezifischen Ausführung liegt ein Doppelsteuer-Wegeventil vor, das über zwei Kolben und zwei Steuerventile verfügt, wobei die zwei Steuerventile an einer Seite des Gehäuses und an der anderen Seite des Gehäuses der Magnet und der Magnetsensor an einem Kolben bzw. am Gehäuse angeordnet sind.According to one again another specific embodiment is a double-control directional control valve, the above two pistons and two control valves, with the two control valves on one side of the housing and on the other side of the case the Magnet and the magnetic sensor arranged on a piston or on the housing are.

Der Kolben mit wenigstens einem Magneten kann an das Ventilelement gekoppelt werden.Of the Piston with at least one magnet can be coupled to the valve element become.

Es wird bevorzugt, den Magnetsensor so zu installieren, um den Magnetismus vom Magneten über den gesamten Hub des Kolbens erfassen zu können, und so anzuordnen, um alle Betriebsstellungen des Kolbens über die Änderung in der Magnetflussdichte mit der Verschiebung des Magneten zu erfassen.It it is preferable to install the magnetic sensor so as to increase the magnetism from the magnet over to be able to detect the entire stroke of the piston, and to arrange so all operating positions of the piston via the change in the magnetic flux density to detect with the displacement of the magnet.

Dadurch können nicht nur Hubendpositionen des Kolbens oder des Ventilelements, sondern auch Stellungen entlang des Hubs erfasst werden. Es ist somit möglich, durch einen Rückstromkreis leicht zu unterscheiden, ob das Ventilelement normal arbeitet oder nicht, und zwar anhand des Verhältnisses zwischen der Stellung und der Betriebszeit des Ventilelements vom Beginn bis zum Ende eines Hubs desselben. Dies gestattet es, vorbeugende Maßnahmen zu ergreifen, bevor ein Ausfall erfolgt, und verhindert die lange Ausfallzeit eines Arbeitssystems durch einen Ausfall oder Unfall.Thereby can not only stroke end positions of the piston or valve element, but also positions along the hub are captured. It is thus possible, through a return circuit easy to distinguish whether the valve element is working normally or not, by the ratio between the position and the operating time of the valve element of Start until the end of a stroke of the same. This allows preventive Measures too Take action before a failure occurs and prevent the long downtime of a work system due to a failure or accident.

Es erfolgt nun eine ausführliche Beschreibung der Erfindung anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:It now takes a detailed Description of the invention by way of example with reference on the attached Drawings. In the drawings show:

1 einen Längsschnitt der ersten Ausführung des vorgesteuerten Wegeventils gemäß dieser Erfindung. 1 a longitudinal section of the first embodiment of the pilot-operated directional control valve according to this invention.

2 eine vergrößerte Ansicht des Hauptschnitts von 1. 2 an enlarged view of the main section of 1 ,

3 eine grafische Darstellung eines Teilschnitts mit einer zweiten Ausführung des vorgesteuerten Wageventils gemäß dieser Erfindung. 3 a graphical representation of a partial section with a second embodiment of the pilot-controlled weighing valve according to this invention.

4 eine vergrößerte Ansicht mit dem Hauptschnitt von 3. 4 an enlarged view with the main section of 3 ,

5 einen vergrößerten Teilschnitt mit dem Hauptschnitt von 4. 5 an enlarged partial section with the main section of 4 ,

1 zeigt die erste Ausführung des Wegeventils gemäß dieser Erfindung. Das hier veranschaulichte Wegeventil ist ein Einzelsteuer-Wegeventil, bei dem ein Hauptventil 1 durch ein Steuerventil 2 umgeschaltet wird. 1 shows the first embodiment of the directional control valve according to this invention. The illustrated here directional control valve is a single-control directional control valve, in which a main valve 1 through a control valve 2 is switched.

Das Hauptventil 1 ist als 5-Kanalventil gestaltet und umfasst ein Gehäuse 4 aus nichtmagnetischem Material. Das Gehäuse 4 besteht aus einem ersten Teil 4a mit würfelähnlicher Form, einem zweiten Teil 4b, das mit einem Ende des ersten Teils 4a verbunden ist, und das auch als Adapter zum Befestigen des Steuerventils 2 dient, und einem drillen Teil 4c, das mit dem anderen Ende des ersten Teils 4a verbunden ist, und als Endabdeckung dient.The main valve 1 is designed as a 5-channel valve and includes a housing 4 made of non-magnetic material. The housing 4 consists of a first part 4a with dice-like shape, a second part 4b that ends with the first part 4a is connected, and also as an adapter for attaching the control valve 2 serves, and a drillen part 4c that with the other end of the first part 4a is connected, and serves as an end cover.

Entweder auf der oberen oder unteren Fläche des ersten Teils 4a befinden sich ein Zuführungskanal P und zwei Ausflusskanäle E1 und 2, und auf der anderen Fläche befinden sich zwei Austrittskanäle A und B. Innerhalb des ersten Teils 4a befindet sich ein Ventilloch 5, zu dem diese Kanäle jeweils offen und in Axialrichtung angeordnet sind. Im Ventilloch 5 sitzt verschiebbar ein Steuerschieber 6 zum Umschalten von Fluiddurchgängen, und der aus nichtmagnetischem Material besteht.Either on the upper or lower surface of the first part 4a There are one feed channel P and two outflow channels E1 and 2, and on the other face there are two exit channels A and B. Within the first part 4a there is a valve hole 5 to which these channels are each open and arranged in the axial direction. In the valve hole 5 slidably seated a spool 6 for switching fluid passages, and which is made of non-magnetic material.

An der Außenperipherie von Steuerschieber 6 befindet sich eine Vielzahl von Dichtungsteilen 7 zum gegenseitigen Definieren von Fluiddurchgängen, die die oben genannten Kanäle verbinden, und an der Außenperipherie von beiden Endteilen des Steuerschiebers 6 befinden sich entsprechende Enddichtungsteile 8 zum Absperren der Entlüftungskammern 9, die den Enden von Steuerschieber 6 gegenüber stehen, von den Durchgängen des Hydraulikfluids in Ventilloch 5. Die Bezugszahl 10 in 1 bezeichnet einen Führungsring zum Stabilisieren des Gleitens des Steuerschiebers 6.At the outer periphery of spool 6 There is a large number of sealing parts 7 for mutually defining fluid passages connecting the above channels and on the outer periphery of both end portions of the spool 6 are appropriate Enddichtungsteile 8th for shutting off the deaeration chambers 9 passing the ends of the spool 6 from the passages of the hydraulic fluid into the valve hole 5 , The reference number 10 in 1 denotes a guide ring for stabilizing the sliding of the spool 6 ,

Andererseits werden beim zweiten Teil 4b und dem dritten Teil 4c die Kolbenkammer 11a bzw. 11b an Positionen gebildet, die beiden Enden von Steuerschieber 6 gegenüber stehen. Eine erste Kolbenkammer 11a, die im zweiten Teil 4b gebildet wird, hat einen großen Durchmesser, und ein erster Kolben 12a mit großem Durchmesser sitzt verschiebbar in der Kolbenkammer 11a, während eine zweite Kolbenkammer 11b, die im dritten Teil 4c gebildet wird, einen kleineren Durchmesser als die erste Kolbenkammer 11a hat und ein zweiter Kolben 12b mit kleinem Durchmesser verschiebbar in der Kolbenkammer 11b sitzt. Jeder dieser Kolben 12a und 12b ist angepasst, um sich synchron mit dem Steuerschieber 6 zu bewegen, indem er gegen die Stirnfläche von Steuerschieber 6 stößt, wie durch den zweiten Kolben 12b repräsentativ dargestellt wird, oder einheitlich an den Steuerschieber 6 gekoppelt wird, wie an Hand von Kolben 12a repräsentativ dargestellt wird. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist zum Verbinden des Kolbens mit dem Steuerschieber 6 ein Haken 14a, vorgesehen für den Kolben 12a, mit einer Verriegelungsvertiefung 14b an der Außenperipherie von Steuerschieber 6 im Eingriff; die Methode zum Ankoppeln des Kolbens 12a an den Steuerschieber 6 ist jedoch nicht besonders eingegrenzt.On the other hand, the second part 4b and the third part 4c the piston chamber 11a respectively. 11b formed at positions, the two ends of spool 6 stand opposite. A first piston chamber 11a in the second part 4b is formed, has a large diameter, and a first piston 12a with large diameter sits slidably in the piston chamber 11a while a second piston chamber 11b that in the third part 4c is formed, a smaller diameter than the first piston chamber 11a has and a second piston 12b with a small diameter displaceable in the piston chamber 11b sitting. Each of these pistons 12a and 12b is adapted to be in sync with the spool valve 6 to move by pushing against the face of spool 6 pushes, as by the second piston 12b is represented representatively, or uniformly to the spool 6 is coupled, like on the hand of pistons 12a is represented representatively. In the in 2 Example shown is for connecting the piston with the spool 6 a catch 14a , intended for the piston 12a , with a locking recess 14b on the outer periphery of spool 6 engaged; the method for coupling the piston 12a to the spool 6 but is not particularly limited.

Die ersten und zweiten Druckkammern 13a und 13b werden an den Rückseiten der Kolben 12a und 12b gebildet, das heißt, an den entsprechenden gegenüberliegenden Seiten der Kolbenflächen, die an den Steuerschieber 6 stoßen, Zwischen den Kolben 12a und 12b und dem Steuerschieber 16 werden die Entlüftungskammern 9 bzw. 9 gebildet, die nach außen öffnen. Die Druckkammern 13a und 13b sind hermetisch abgesperrt von den Entlüftungskammem 9 und 9 durch die Kolbendichtung 15 und 15, die an der Außenperipherie von Kolben 12a bzw. 12b angebracht ist.The first and second pressure chambers 13a and 13b be on the backs of the pistons 12a and 12b formed, that is, on the corresponding opposite sides of the piston surfaces, which are connected to the spool 6 bump, between the pistons 12a and 12b and the spool 16 become the venting chambers 9 respectively. 9 formed, which open to the outside. The pressure chambers 13a and 13b are hermetically sealed off from the venting chambers 9 and 9 through the piston seal 15 and 15 located on the outer periphery of piston 12a respectively. 12b is appropriate.

Die erste Druckkammer 13a, positioniert neben dem ersten Kolben 12a mit großem Durchmesser steht mit dem Zuführungskanal P durch die Steuerfluiddurchgänge 16a und 16b über einen manuellen Betriebsmechanismus 17 und das oben genannte Steuerventil 2 in Verbindung, während die zweite Druckkammer 13b, gelegen neben dem zweiten Kolben 12b mit kleinem Durchmesser, immer mit dem Zuführungskanal P durch den Steuerfluiddurchgang 16c in Verbindung steht.The first pressure chamber 13a , positioned next to the first piston 12a with large diameter communicates with the supply passage P through the control fluid passages 16a and 16b via a manual operating mechanism 17 and the above-mentioned control valve 2 in connection while the second pressure chamber 13b , located next to the second piston 12b small diameter, always with the supply passage P through the control fluid passage 16c communicates.

Wenn das Steuerventil 2 im AUS-Zustand ist, das heißt, wenn die erste Druckkammer 13a nicht mit Steuerfluid versorgt wird, wird der zweite Kolben 12b durch den Steuerfluiddruck, der zur zweiten Druckkammer 13b geleitet wird, angetrieben, so dass sich der Steuerschieber 6 an der ersten Umschaltstellung, nach links bewegt, befindet, wie in 1 dargestellt. Sobald das Steuerventil 2 „eingeschaltet" ist, das heißt, die erste Druckkammer 13a mit dem Steuerfluid versorgt wird, wird der Steuerschieber 6 durch den Kolben 12a gedrückt, so dass sich der Steuerschieber 6 nach rechts bewegt und die zweite Umschaltposition einnimmt. Dies resultiert daraus, weil die wirkende Kraft des Fluiddrucks, der am ersten Kolben 12a anliegt, größer ist als der, welcher am zweiten Kolben 12b infolge der Differenz in der Druckaufnahmefläche zwischen den zwei Kolben 12a und 12b wirkt.When the control valve 2 in the OFF state, that is, when the first pressure chamber 13a is not supplied with control fluid, the second piston 12b by the control fluid pressure leading to the second pressure chamber 13b is directed, driven, so that the spool 6 at the first switch position, moving to the left, as in 1 shown. Once the control valve 2 Is "on", that is, the first pressure chamber 13a is supplied with the control fluid, the spool 6 through the piston 12a pressed, so that the spool 6 moved to the right and the second switching position occupies. This results because the acting force of the fluid pressure on the first piston 12a is greater than that which on the second piston 12b due to the difference in the pressure receiving area between the two pistons 12a and 12b acts.

Der oben erwähnte manuelle Betriebsmechanismus 17 ist angepasst, um die Steuerfluiddurchgänge 16a und 16b durch Herunterdrücken eines Betriebselements 17a direkt zu verbinden und dadurch zu bewirken, dass die erste Druckkammer 13a mit dem Zuführungska nal P in Verbindung steht. Dieser Betriebszustand ist derselbe wie der, bei welchem das Steuerventil 2 auf EIN steht.The above-mentioned manual operating mechanism 17 is adapted to the control fluid passages 16a and 16b by depressing an operating element 17a connect directly and thereby cause the first pressure chamber 13a with the Zuführungska channel P is in communication. This operating condition is the same as that in which the control valve 2 is ON.

Hier ist das oben erwähnte Steuerventil 2 ein elektromagnetisch betätigtes Magnetventil zum Öffnen/Schließen von Steuerfluiddurchgängen durch Aktivieren einer Magnetspule. Da deren Aufbau und Betriebsweise dieselbe ist wie bei bekannten Ausführungen, wird auf eine besondere Erklärung derselben verzichtet.Here is the above-mentioned control valve 2 an electromagnetically operated solenoid valve for opening / closing control fluid passages by activating a solenoid coil. Since their construction and operation are the same as in the prior art, a specific explanation thereof will be omitted.

Das oben genannte Wegeventil ist mit einem Lage-erfassenden Mechanismus 20 zum Erfassen der Betriebsstellungen von Steuerschieber 6 versehen. Wie in 2 dargestellt, umfasst der Lage-erfassende Mechanismus 20 einen Magneten 21, der an einem der Kolben (in 2 ist der erste Kolben 12a dargestellt) und einen Magnetsensor 22, der an einer Stelle neben dem Gehäuse 4 installiert ist und der den Magnetismus vom Magneten 21 erfasst. Der Lage-erfassende Mechanismus 20 ist angepasst, um mittels Magnetsensor 22 die Änderung in der Magnetflussdichte zu erfassen, wenn sich der Magnet 21 zusammen mit dem Kolben 12a bewegt, und erfasst so die Betriebsstellungen des Kolbens 12a oder des Steuerschiebers 6 über die Änderungen in der Magnetflussdichte.The above-mentioned directional control valve is with a position-detecting mechanism 20 for detecting the operating positions of spool 6 Mistake. As in 2 illustrated, includes the location-detecting mechanism 20 a magnet 21 which is attached to one of the pistons (in 2 is the first piston 12a shown) and a magnetic sensor 22 which is at a position next to the housing 4 is installed and the magnetism from the magnet 21 detected. The location-gathering mechanism 20 is adapted to using magnetic sensor 22 to detect the change in the magnetic flux density when the magnet 21 together with the piston 12a moves, and thus detects the operating positions of the piston 12a or the spool 6 about the changes in the magnetic flux density.

Der Magnet 21 wird hergestellt, indem Metallpulver mit magnetischen Eigenschaften zu einem weichen elastischen Grundmaterial vermischt wird, wie synthetisches Harz oder synthetischer Gummi, und die so gewonnene Mischung zu einem kreisförmigen Körper geformt wird, der an einem Teil des Umfangs desselben eine Einkerbung aufweist. Der Magnet 21 wird an der Außenperipherie des Kolbens 12a neben der Entlüftungskammer 9 und mehr im Innern als die Kolbendichtung 15 angebracht. Genauer gesagt, der Magnet 21 wird in der oben genannten Stellung durch Anbringen des kreisförmigen Magneten 21 in einer Befestigungsvertiefung 23 installiert, die an der Außenperipherte des Kolbens 12a in einem Zustand gebildet wird, wo der Durchmesser desselben elastisch erweitert ist.The magnet 21 is prepared by mixing metal powder having magnetic properties into a soft elastic base material, such as synthetic resin or synthetic rubber, and shaping the thus obtained mixture into a circular body having a notch at a part of the circumference thereof. The magnet 21 is on the outer periphery of the piston 12a next to the deaeration chamber 9 and more inside than the piston seal 15 appropriate. More precisely, the magnet 21 is in the above position by attaching the circular magnet 21 in a mounting recess 23 installed on the outside of the piston 12a is formed in a state where the diameter thereof is elastically expanded.

In diesem Fall wird bevorzugt, die Dicke des Magneten 21 etwas geringer zu halten als die Tiefe der Befestigungsvertiefung, so dass die Außenperipheriefläche des Magneten 21 kleiner wird als die des Kolbens 12a, um zu verhindern, dass die Außenperipheriefläche des Magneten 21 gegen die Innenperipheriefläche der Kolbenkammer 11b reibt. Dadurch ist es nicht nur möglich, eine Zunahme beim Gleitwiderstand des Kolbens 12a auf Grund des Reibens von Magnet 21 gegen die Innenperipheriefläche der Kolbenkammer zu verhindern, sondern auch einen nachteiligen Effekt beim Gleiten des Kolbens 12a, selbst wenn der Magnet 21 in der Atmosphäre einige magnetische Teilchen adsorbiert.In this case, the thickness of the magnet is preferred 21 slightly smaller than the depth of the mounting recess, leaving the outer peripheral surface of the magnet 21 becomes smaller than that of the piston 12a To prevent the outer peripheral surface of the magnet 21 against the inner peripheral surface of the piston chamber 11b rubs. This not only makes it possible to increase the sliding resistance of the piston 12a due to the rubbing of magnet 21 to prevent against the inner peripheral surface of the piston chamber, but also an adverse effect when sliding the piston 12a even if the magnet 21 in the atmosphere some magnetic particles are adsorbed.

Durch Anordnen von Magnet 21 in einer Position neben der Entlüftungskammer 9 an der Außenperipherie von Kolben 12a kann verhindert werden, dass der Magnet 21 in direktem Kontakt mit dem Steuerfluid kommt. Folglich besteht, selbst wenn das Steuerfluid Wasser, chemische Nebel, Magnetteilchen wie Metallpulver oder ähnliches enthält, nicht das Risiko, dass der Magnet infolge des Kontakts des Magneten 21 mit diesen Substanzen rostet, korrodiert oder magnetische Teilchen adsorbiert. Dadurch wird verhindert, dass die Lageerfassende Genauigkeit infolge der verringerten Magnetkraft oder des Auftretens einer Fehlfunktion des Kolbens 12a auf Grund von adsorbierten Teilchen nachlässt.By placing magnet 21 in a position next to the breather chamber 9 on the outer periphery of piston 12a can be prevented that the magnet 21 comes in direct contact with the control fluid. Consequently, even if the control fluid contains water, chemical mist, magnetic particles such as metal powder or the like, there is no risk that the magnet will fail due to the contact of the magnet 21 These substances rust, corrode or adsorb magnetic particles. This prevents the position-detecting accuracy due to the reduced magnetic force or the occurrence of malfunction of the piston 12a due to adsorbed particles decreases.

Andererseits ist der Magnetsensor 22 in einer Position neben dem Magneten 21 in der Aufnahme 25 installiert, die im zweiten Teil 4b des Gehäuses 4 gebildet wird, um in der Lage zu sein, den Magnetismus vom Magneten 21 über den gesamten Hub des Steuerschiebers 6 zu erfassen. Genauer gesagt, der Magnetsensor 22 befindet sich in einer solchen Position, dass, wenn der Steuerschieber 6 an einer der Hubendlagen positioniert ist, der Magnetsensor 22 dem Magnet 21 am nächsten ist und die höchste Magnetflussdichte erfasst, und dass, wenn der Steuerschieber 6 am anderen Hubende Positioniert ist, der Magnetsensor 22 vom Magneten 21 entfernt ist und die geringste Magnetflussdichte erfasst.On the other hand, the magnetic sensor 22 in a position next to the magnet 21 in the recording 25 installed in the second part 4b of the housing 4 is formed to be able to detect the magnetism from the magnet 21 over the entire stroke of the spool 6 capture. More precisely, the magnetic sensor 22 is in such a position that when the spool 6 is positioned at one of the Hubendlagen, the magnetic sensor 22 the magnet 21 is closest and the highest magnetic flux density detected, and that if the spool 6 Positioned at the other stroke end, the magnetic sensor 22 from the magnet 21 is removed and detects the lowest magnetic flux density.

Der Magnetsensor 22 ist so aufgebaut, dass er über einen Anschlussdraht 26 an einen Rückstromkreis (nicht dargestellt) angeschlossen und ein Erfassungssignal entsprechend der Magnetflussdichte an diesen Rückstromkreis ausgeben kann. Bei dem Rückstromkreis sind die für die Lageerfassung erforderlichen Angaben wie Wechselbeziehungen der Betriebsstellung mit der Magnetflussdichte, Betriebszeit und Fluiddruck bei normaler Funktion von Kolben 12a (folglich Steuerschieber 6) vorher eingegeben worden. Sobald vom Magnetsensor 22 ein Erfassungssignal eingegeben wird, misst der Rückstromkreis die Positionen an beiden Hubenden des Kolbens 12a und jede Position während eines Hubs, basierend auf den oben genannten Daten, und kann aus dem Verhältnis zwischen Betriebszeit und Stellung des Kolbens 12a vom Beginn bis zum Ende eines Hubs desselben unterscheiden, ob die Umschaltung von Kolben 12a, und folglich die von Schieber 6, normal gewesen ist oder nicht. Dadurch ist es möglich, Anzeichen für Ausfälle zu erfassen und Vorsichtsmaßnahmen gegen zukünftige Ausfälle zu ergreifen, wodurch Situationen vermieden werden, dass der Betrieb von Vorrichtungen infolge von Ausfällen oder Unfällen längere Zeit unterbrochen wird.The magnetic sensor 22 is constructed so that it has a connecting wire 26 connected to a return circuit (not shown) and can output a detection signal corresponding to the magnetic flux density to this return circuit. In the case of the return circuit, the information required for the position detection such as correlations of the operating position with the magnetic flux density, operating time and fluid pressure in the normal function of piston 12a (hence spool 6 ) previously entered. Once from the magnetic sensor 22 input a detection signal, the reverse circuit measures the positions at both stroke ends of the piston 12a and each position during a stroke, based on the above data, and may be from the relationship between operating time and position of the piston 12a from the beginning to the end of a stroke of the same, whether the switching of pistons 12a , and therefore those of Schieber 6 , has been normal or not. This makes it possible to detect signs of failures and take precautionary measures against future failures, thereby avoiding situations where the operation of devices is interrupted for a long time due to failures or accidents.

Die für den Kolben 12a erfassten Betriebsstellungen, Betriebszeiten, usw. können auf dem Display in Form von Zahlenwerten oder grafischen Darstellungen angezeigt werden.The for the piston 12a recorded operating positions, operating times, etc. can be shown on the display in the form of numerical values or graphic representations.

Bei oben genannter Ausführung ist ein einzelner Magnetsensor 22 vorhanden, aber an beiden Hubenden des Kolbens 12a können zwei Magnetsensoren angebracht sein, so dass jeder in einer Stellung gegenüber dem Magneten 21 positioniert ist. In diesem Fall können die Betriebsstellungen von Steuerschieber 6 aus der Änderung in der Magnetflussdichte er mittelt werden, die durch die zwei Magnetsensoren erfasst worden ist, indem die Lagebeziehungen zwischen den zwei Magnetsensoren und dem Magneten wie folgt eingestellt werden. Wenn der Kolben 12a an einem Hubende steht, erfasst ein Magnetsensor die höchste Magnetflussdichte, während der andere Magnetsensor die niedrigste Magnetflussdichte erfasst. Andererseits, wenn sich Kolben 12a am anderen Hubende befindet, ist die Situation bezogen auf den vorigen Fall umgekehrt.In the above-mentioned embodiment is a single magnetic sensor 22 present, but at both stroke ends of the piston 12a Two magnetic sensors can be mounted so that each one is in a position opposite the magnet 21 is positioned. In this case, the operating positions of spool 6 from the change in the magnetic flux density detected by the two magnetic sensors by adjusting the positional relationships between the two magnetic sensors and the magnet as follows. When the piston 12a At one stroke end, one magnetic sensor detects the highest magnetic flux density while the other magnetic sensor detects the lowest magnetic flux density. On the other hand, when piston 12a At the other end of the stroke, the situation is reversed relative to the previous case.

Bei der oben genannten Ausführung kann der Magnet 21, obwohl er an der Außenperipherie von Kolben 12a befestigt ist, an einem beliebigen anderen Teil des Kolbens befestigt werden. In 3 ist eine zweite Ausführung dieser Erfindung, die sich bei der Methode des Anbringens des Magneten von der ersten Ausführung unterscheidet, repräsentativ durch ein Zweisteuer-Wegeventil (zwei Steuerventile) dargestellt.In the above embodiment, the magnet 21 although he is on the outer periphery of piston 12a is attached to any other part of the piston. In 3 Fig. 12 is a second embodiment of this invention, which differs from the first embodiment in the method of mounting the magnet, representatively represented by a two-way directional control valve (two control valves).

Das Wegeventil der zweiten Ausführung hat zwei Steuerventile 2a und 2b und zwei manuelle Betriebsmechanismen 17a und 17b. Die Steuerventile 2a und 2b sind konzentriert an der einen Endseite (neben dem ersten Kolben 12a) des Gehäuses 4 befestigt. Die zwei Ventile 12a und 12b haben dieselbe Größe und stoßen jeweils gegen die Stirnflächen des Steuerschiebers 6, ohne einheitlich mit dem Steuerschieber 6 verbunden zu sein. Auch hat eine erste Druckkammer 13a Verbindung mit dem Zuführungskanal P durch die Steuerfluiddurchgänge 30a und 30b über das erste Steuerventil 2a und den ersten manuellen Betriebsmechanismus 17a, und eine zweite Druckkammer 13b steht in Verbindung mit dem Zuführungskanal P durch die Steuerfluiddurchgänge 30a und 30c über das zweite Steuerventil 2b und den zweiten manuellen Betriebsmechanismus 17b.The directional control valve of the second embodiment has two control valves 2a and 2 B and two manual operating mechanisms 17a and 17b , The control valves 2a and 2 B are concentrated on one end side (next to the first piston 12a ) of the housing 4 attached. The two valves 12a and 12b have the same size and abut each against the end faces of the spool 6 , without uniform with the spool 6 to be connected. Also has a first pressure chamber 13a Connection to the supply passage P through the control fluid passages 30a and 30b via the first control valve 2a and the first manual operating mechanism 17a , and a second pressure chamber 13b communicates with the supply passage P through the control fluid passages 30a and 30c via the second control valve 2 B and the second manual operating mechanism 17b ,

Das oben beschriebene Wegeventil ist so aufgebaut, um wechselseitig die erste Druckkammer 13a und die zweite Druckkammer 13b mit einem Steuerfluid mittels der zwei Steuerventile 2a und 2b zu versorgen und dadurch die zwei Kolben 12a und 12b zum Umschalten von Steuerschieber 6 anzutreiben.The above-described directional control valve is constructed to alternately the first pressure chamber 13a and the second pressure chamber 13b with a control fluid by means of the two control valves 2a and 2 B to supply and thereby the two pistons 12a and 12b to switch from spool 6 drive.

Bei diesem Wegeventil ist an der Seite des zweiten Kolbens 12b gegenüber der Seite, wo die zwei Steuerventile 2a und 2b angeordnet sind, ein Lage-erfassender Mechanismus 20 vorhanden. Genauer gesagt, wie in den 4 und 5 dargestellt, wird beim zweiten Kolben 12b eine Aufnahme 31 gebildet, die sich in axialer Richtung von der Fläche, die an den Schieber 6 stößt, bis zur Druckaufnahmefläche erstreckt, und ein Magnet 21 wird so am inneren Unterteil der Aufnahme 31 installiert, dass er neben der druckaufnehmenden Fläche sitzt. Andererseits wird bei dem dritten Teil 4c des Gehäuses 4 von der unteren Fläche zur oberen Fläche des zweiten Teils 4b an der Rückseite der Wandfläche gegenüber der druckaufnehmenden Fläche des zweiten Kolbens 12b eine Befestigungsvertiefung 32 gebildet und ein Magnetsensor 22 wird in die Befestigungsvertiefung 32 eingesetzt und dann mit einer Schraube 33 befestigt.In this directional valve is on the side of the second piston 12b opposite the side where the two control valves 2a and 2 B arranged, a position-detecting mechanism 20 available. More specifically, as in the 4 and 5 is shown, the second piston 12b a recording 31 formed in the axial direction of the surface, the to the slider 6 pushes, extends to the pressure receiving surface, and a magnet 21 So it will be on the inner lower part of the picture 31 installed so that it sits next to the pressure-receiving surface. On the other hand, in the third part 4c of the housing 4 from the lower surface to the upper surface of the second part 4b at the rear of the wall surface opposite to the pressure-receiving surface of the second piston 12b a fastening recess 32 formed and a magnetic sensor 22 gets into the fastening recess 32 used and then with a screw 33 attached.

Der oben erwähnte Magnetsensor ist angepasst, um die Änderung bei der Magnetflussdichte zu erfassen, wenn sich der Magnet 21 mit der Bewegung des zweiten Kolbens 12b dem Magnetsensor 22 nähert oder von diesem wegbewegt.The above-mentioned magnetic sensor is adapted to detect the change in the magnetic flux density when the magnet 21 with the movement of the second piston 12b the magnetic sensor 22 approaches or moves away from it.

Da Aufbau und Arbeitsweise oder bevorzugte Abwandlungen der zweiten Ausführung mit Ausnahme der Obengenannten im Wesentlichen dieselben sind wie bei der ersten Ausführung, wird auf eine Beschreibung derselben verzichtet.There Structure and operation or preferred modifications of the second execution with the exception of the above, are substantially the same as at the first execution, is omitted on a description of the same.

Der Lage-erfassende Mechanismus 20 bei jeder der oben beschriebenen Ausführungen erfordert nicht notwendigerweise die Anwendung der oben beschriebenen Methode, bei welcher alle Betriebsstellungen des Steuerschiebers 6 aus der Änderung in der Magnetflussdichte mit der Bewegung des Kolbens erfasst werden, sondern für den Lage-erfassenden Mechanismus 20 kann eine Methode angewandt werden, bei der nur beide Hubenden des Steuerschiebers 6 durch Ein-/Ausschalten des Magnetsensors an beiden Hubenden des Steuerschiebers 6 erfasst werden.The location-gathering mechanism 20 in each of the embodiments described above does not necessarily require the application of the method described above, in which all operating positions of the spool 6 be detected from the change in the magnetic flux density with the movement of the piston, but for the position-detecting mechanism 20 For example, a method can be used in which only both stroke ends of the spool 6 by switching the magnetic sensor on / off at both stroke ends of the control spool 6 be recorded.

Bei der oben beschriebenen ersten Ausführung als Einzelsteuer-Wageventil wurde ein Wegeventil mit großen und kleinen Kolben 12a und 12b dargestellt. Das Wageventil kann natürlich auch eine Federrückführung haben, die anstelle des zweiten Kolbens 12b mit kleinem Durchmesser vorhanden ist und die immer den Steuerschieber 6 in Rückkehrrichtung durch die aktivierende Kraft der Rückkehrfeder aktiviert.In the first embodiment described above as a single-control weighing valve was a directional control valve with large and small pistons 12a and 12b shown. Of course, the balance valve may also have a spring return instead of the second piston 12b small diameter is present and always the spool 6 activated in the return direction by the activating force of the return spring.

Alternativ kann der Aufbau des Lage-erfassenden Mechanismus 20 bei der ersten Ausführung auch auf das Doppelsteuer-Wegeventil, das über zwei Steuerventile verfügt, angewandt werden. In diesem Fall können die zwei Steuerventile konzentriert an einer Seite des Gehäuses, wie bei der zweiten Ausführung, angeordnet sein, oder jedes kann für eine der beiden Seiten angeordnet sein. Auch kann der Lage-erfassende Mechanismus 20 an der ersten oder an der zweiten Kolbenseite angeordnet werden.Alternatively, the structure of the position-sensing mechanism 20 in the first embodiment, also be applied to the dual control directional control valve, which has two control valves. In this case, the two control valves may be concentratedly arranged on one side of the housing as in the second embodiment, or each may be arranged for one of the two sides. Also, the situation-gathering mechanism can 20 be arranged on the first or on the second piston side.

Wie oben gemäß dieser Erfindung ausführlich beschrieben worden ist, können durch Installieren des Magneten zur Lageerfassung am Kolben über den Kolben Betriebsstellungen des Ventilteils erfasst werden. Zu diesem Zeitpunkt ist es zusätzlich durch Installieren des Magneten in einer Position neben der Entlüftungskammer im Kolben möglich zu verhindern, dass der Magnet mit dem Steuerfluid in Kontakt kommt. Folglich besteht, selbst wenn das Steuerfluid Wasser, chemischen Nebel, magnetische Teilchen wie Metallpulver oder ähnliches enthält, nicht das Risiko, dass der Magnet infolge des Kontakts des Magneten 21 mit diesen Substanzen rostet, korrodiert oder Magneteilchen adsorbiert. Dadurch wird die Minderung der Lage-erfassenden Genauigkeit auf Grund der Verringerung der Magnetkraft oder des Auftretens einer Fehlfunktion des Kolbens 12a durch adsorbierte Teilchen verhindert, wodurch eine stabile Leistung beibehalten werden kann.As has been described in detail above according to this invention, by installing the position detecting magnet on the piston via the piston, operating positions of the valve member can be detected. In addition, at this time, by installing the magnet in a position adjacent to the breather chamber in the piston, it is possible to prevent the magnet from coming into contact with the control fluid. Consequently, even if the control fluid contains water, chemical mist, magnetic particles such as metal powder or the like, there is no risk that the magnet will fail due to the contact of the magnet 21 These substances rust, corrode or adsorb magnetic particles. Thereby, the reduction of the position-detecting accuracy due to the reduction of the magnetic force or the occurrence of malfunction of the piston 12a prevented by adsorbed particles, whereby a stable performance can be maintained.

Claims

Pilot operated directional control valve with a position sensing function, comprising: a housing ( 4 ) having a plurality of channels (P, E1, E2, A, B) and a valve hole ( 5 ) into which each of the channels opens, a valve element ( 6 ) for changing overflow passages between the channels, wherein the valve element slidably seated in the valve hole, a piston chamber ( 11a . 11b ), which is formed at least at one end of the valve element, a piston ( 12a . 12b ) which is slidably received in the piston chamber, wherein the piston ( 12a . 12b ) is actuated by the action of the pilot fluid pressure for switching the valve element, a chamber ( 9 ), which is defined by the housing, the piston and the valve element, an end sealing element ( 8th ) for shutting off the chamber from the hydraulic fluid passages in the valve hole (FIG. 5 ), wherein the end sealing element ( 8th ) on the outer periphery of an end portion of the valve element ( 6 ), a magnet ( 21 ), which moves together with the piston, at least one magnetic sensor ( 22 ) for registering the magnetism of said magnet, wherein at least one magnetic sensor ( 22 ) in a position on the housing ( 4 ) adjacent to the magnet ( 21 ), and at least one pilot valve ( 2 ) for supplying a pilot pressure chamber adjacent to the one end of the piston with the pilot fluid (US Pat. 13a . 13b ), characterized in that the chamber has a venting chamber ( 9 ) which is open to the outside; that the valve has a piston seal ( 15 ) for shutting off the pilot pressure chamber ( 13a . 13b ) from the deaeration chamber ( 9 ), wherein the piston seal ( 15 ) on the outer periphery of the piston ( 12a . 12b ), and that the magnet ( 21 ) in a to the venting chamber ( 9 ) adjacent position on the piston ( 12a . 12b ) and inwardly to the piston seal ( 15 ) is installed.

Directional control valve according to claim 1, in which the magnet ( 21 ) on the outer periphery of the piston ( 12a ) and where the magnetic sensor ( 22 ) on a part of the housing ( 4 ) adjacent to the outer periphery of the piston chamber ( 11 ) is located.

Directional valve according to claim 1, further comprising a recess ( 31 ), which in the surface of the piston ( 12b ) adjacent to the valve element ( 6 ) is formed, wherein the recess extends outwardly to a pressure receiving surface of the piston, wherein the magnet ( 21 ) in the depression ( 31 ) is mounted to sit adjacent to the pressure receiving surface, and wherein the magnetic sensor ( 22 ) is disposed in the housing in a position opposite to the pressure receiving surface.

Directional valve according to claim 3, wherein the directional control valve is a double-pilot directional control valve with two pistons ( 12a . 12b ) and two pilot valves ( 2a . 2 B ), in which the two pilot valves on one side of the housing ( 4 ) are arranged and in which the magnet ( 21 ) and the magnetic sensor ( 22 ) on the side opposite the side where the pitot valves ( 2a . 2 B ) are installed.

Directional valve according to one of the preceding claims, in which the piston ( 12a . 12b ) and the valve element ( 6 ) are uniformly coupled.

Directional valve according to one of the preceding claims, in which the magnetic sensor ( 22 ) is arranged to remove the magnetism from the magnet ( 21 ) over the entire stroke of the piston ( 21a ), and in which the magnetic sensor ( 22 ) is arranged so that all operating positions of the piston from the change in the magnetic flux density with the displacement of the magnet ( 21 ) to recognize.