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EP4118343A1 - Hydraulic valve module for safe deactivation in the case of failure of an external current supply, and method for operating a hydraulic valve - Google Patents

Hydraulic valve module for safe deactivation in the case of failure of an external current supply, and method for operating a hydraulic valve

Info

Publication number
EP4118343A1
EP4118343A1 EP21709918.3A EP21709918A EP4118343A1 EP 4118343 A1 EP4118343 A1 EP 4118343A1 EP 21709918 A EP21709918 A EP 21709918A EP 4118343 A1 EP4118343 A1 EP 4118343A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydraulic
hydraulic valve
electrical energy
valve
valve module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21709918.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gerd Salah
Steffen Hartmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bucher Hydraulics GmbH
Original Assignee
Bucher Hydraulics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bucher Hydraulics GmbH filed Critical Bucher Hydraulics GmbH
Publication of EP4118343A1 publication Critical patent/EP4118343A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • F16K31/046Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor with electric means, e.g. electric switches, to control the motor or to control a clutch between the valve and the motor
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    • F15B2211/862Control during or prevention of abnormal conditions the abnormal condition being electric or electronic failure
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    • F15B2211/80Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/875Control measures for coping with failures
    • F15B2211/8752Emergency operation mode, e.g. fail-safe operation mode

Definitions

  • Hydraulic valve module for safe shutdown in the event of an external power supply failure and method for operating a hydraulic valve
  • the present invention relates to the safe and economical operation of hydraulic valves even under harsh operating conditions.
  • Hydraulic valves are used, among other things, in construction machinery, agricultural vehicles and in mining. In such applications in particular, it is important that the hydraulic valves are very robust against external influences, in particular also vibrations, and that the desired valve positions can be set reliably in all operating situations.
  • Typical hydraulic valves for the above applications have a valve slide that is moved by a motor, also called an actuator.
  • the valve slide can be brought into different positions, which means that hydraulic lines can be (partially) opened or closed as required.
  • Such actuators and hydraulic valves are described, for example, in EP 3 121 485 A1 or US 2008/0121830 A1.
  • a suitable integration of the hydraulic valve in the control of a controlled movement element (excavator shovel, fork of a tractor, etc.), safe operation of the controlled movement element can also be guaranteed by safely switching off the hydraulic valve.
  • the return spring described also has disadvantages. On the one hand, it is an additional component that increases the cost of the valve and requires additional installation space, which is particularly unfavorable for some applications.
  • the actuator must not only be designed to move the valve rod against normal friction, but also overcome the spring force of the return spring. the. This requires a correspondingly powerful motor, which can lead to overall corresponding energy losses during operation. In principle, the entire drive of the valve rod, including any gears, must be designed so that the return spring can move the motor.
  • the present invention is intended to create a hydraulic valve module and a method for the safe operation of a hydraulic valve which manage without a return spring and thereby avoid some of the disadvantages described without compromising safety.
  • a hydraulic valve module according to independent claim 1 and the method described serve to achieve these objects.
  • Advantageous refinements and / or developments, to which the invention is not limited, are specified in the respective dependent claims.
  • the invention also comprises a computer program product, comprising instructions which cause the hydraulic valve module described to carry out the methods described.
  • a hydraulic valve module has at least one hydraulic valve with a valve slide, the valve slide being adjustable with an electrical actuator in order to supply hydraulic lines through the hydraulic valve for hydraulic fluid, the hydraulic valve module having a controller and one with an electrical energy store, the controller and the electrical energy store are set up to bring the valve slide with the electrical actuator and energy stored in the electrical energy store from every possible valve slide position into a switch-off position.
  • a hydraulic valve module comprises at least one and possibly several hydraulic valves, which are optionally arranged in a row one behind the other in a valve block.
  • the hydraulic valve module preferably further comprises a separately controllable electrical actuator for each hydraulic valve with which the respective hydraulic valve or the hydraulic lines of the respective hydraulic valve are selectively (according to the requirements of a higher-level controller) with hy- hydraulic fluid can be supplied (that is, specifically opened, closed or partially opened and / or closed).
  • the hydraulic valve module also has, in particular, the control of the electrical actuator and the electrical energy store, which are described in detail below.
  • the electrical energy store and the controller form parts of the hydraulic valve module and as such are preferably arranged directly on the other components of the hydraulic valve module (on the at least one hydraulic valve, on the electrical actuator, etc.) and preferably also connected to these additional components.
  • the controller and the electrical energy store can be arranged, for example, with the electrical actuator and / or the hydraulic valve in a common housing and / or in a housing which is attached (for example screwed) to the electrical actuator and / or the hydraulic valve.
  • oils are used as the hydraulic fluid in such hydraulic valves.
  • Hydraulic lines are usually designed as channels within a valve block of the hydraulic valve.
  • the valve slide is arranged within a channel in the valve block and the valve slide preferably has fluid control structures which interact with hydraulic lines in such a way that, depending on the position of the valve slide, the hydraulic lines are specifically supplied with hydraulic fluid. This means that hydraulic lines are either opened or closed (if necessary also partially opened or closed).
  • valve slide is usually a slide that can be moved along an axis and a valve slide position and the switch-off position mean positions of the valve slide along the axis
  • valve slide position here meaning any position
  • switch-off position here means a very specific one describes a (fixed) defined position.
  • Any valve spool position is any position that the valve Slide can take in a range of motion between the maximum deflected positions of the valve slide.
  • the switch-off position is preferably located in the middle within the range of motion or at a distance from the maximum deflected positions of the valve slide, so that the valve slide can be moved in both directions starting from the switch-off position in order to be able to quickly put the hydraulic valve back into operation after a switch-off.
  • the electric actuator includes, in particular, a stepper motor with which the position of the valve slide can be adjusted in order to supply hydraulic lines with hydraulic fluid through the hydraulic valve.
  • the electric actuator can, however, also comprise other types of electric drive motors.
  • an electric drive motor is used in the electric actuator, with which certain positions of a movable element of the Mo sector can be set by energizing the motor. It is particularly preferred to use motors in which this adjustability of the position is also possible without additional position sensors and position control. This applies in particular to the stepper motors mentioned.
  • the electric drive motor of the actuator is preferably a rotary motor with a stator and a rotor, the rotor actuating the valve slide via a gear.
  • the transmission comprises a toothed rack for converting a rotation of the drive motor into a linear movement of the valve slide.
  • the electric drive motor can also be a linear motor, which directly generates a linear movement that is particularly preferably transmitted to the valve slide by a rigid connection.
  • the control is, in particular, a control device in which a program is stored, according to which the movement of the valve slide can be carried out from any possible valve slide position into the switch-off position. This program is preferably permanently stored in a data memory of the controller.
  • control is designed as an emergency control and the electrical energy storage is designed as an emergency power supply and is set up to provide electrical energy for at least one emergency shutdown when a fault is detected in an external power supply of the hydraulic valve module, the emergency shutdown being set up for this purpose To bring the valve slide from every possible valve slide position into the switch-off position.
  • the electrical energy store has at least one electrical energy store cell in which the actual storage of the electrical energy takes place.
  • the electrical energy store can comprise further components. These are preferably components that control the feeding of electrical energy into the energy store and / or the delivery of electrical energy from the energy store.
  • a charging control device for controlling the charging and discharging of the electrical energy storage cell can be a further component of the electrical energy storage.
  • the actuator is designed to be smaller or weaker than in similar valves with a return spring (which means that it is also less Energy consumed for the same switching processes).
  • This can also mean that self-locking gear such.
  • B. worm gears can be used in the actuators / motors of the hydraulic valves.
  • control or the emergency control and the energy store or the emergency power supply are set up in particular to perform an emergency shutdown without the support of a return spring.
  • the shut-off position of the valve slide is in particular a position in which all hydraulic lines are closed by the hydraulic valve.
  • An emergency shutdown occurs in particular if an error is detected in an external power supply of the hydraulic valve module.
  • An external power supply is understood here to mean all components, including electrical lines for supplying the hydraulic valve with electrical energy, which are located outside the hydraulic valve module. A failure can therefore occur due to defective components or lines. Lines and their connections outside the hydraulic valve module are at risk in everyday operation. While according to the prior art at least one return spring ensured that the valve was brought into a safe switch-off position in the event of a power failure, according to the invention the actuator or motor is used for this, which, however, requires a certain minimum energy, which is now constantly from the electrical energy store is kept ready.
  • the control uses this energy to carry out the desired shutdown process by means of the actuator. Due to the always existing friction, which can also be increased by suitable damping means if necessary, the valve then remains in this safe state, even with normal operational vibrations.
  • the controller and the actuator are arranged very close to one another.
  • hydroaulic valve module describes a compact, integrated design of a group of hydraulic valves, associated actuators and the other intended components (control, electrical energy storage, etc.).
  • Such a construction is also referred to here as a modular construction. net.
  • the module is preferably integrated in one piece, replaceable, in a larger machine (tractor, excavator, etc.) and, if possible, also housed in a common protective housing, as has already been explained above.
  • the switch-off position is also preferably at the same time a calibration position which is activated or can be controlled with the valve slide for calibration.
  • a calibration position which is activated or can be controlled with the valve slide for calibration.
  • the valve slide preferably has a position marking which enables the switch-off position to be found and / or the position of the valve slide to be calibrated.
  • a position marking is not available and is only advantageous to a limited extent because the return spring is used to bring the valve spool (passively) back into a switch-off position if the current position of the valve spool cannot be correctly identified. Without a return spring and such a procedure, it can be advantageous to use another method or other means in order to detect the switch-off position. It has been found that a position marking on the valve slide is very advantageous for this. The presence of the shut-off position of the valve slide can be recognized on the basis of the position marking.
  • the position marking can be recognized with the controller and the actuator on the basis of an anomaly in the path-force relationship or the force profile of the movement of the valve slide.
  • Position markings are possible which are recognized or scanned with corresponding (additional) sensors and / or switches. Magnetic, capacitive or optical sensors can be used. It when a mechanical position marker, in particular special in the form of a groove (on the valve slide) is attached is particularly advantageous. By means of a snap-in spring that engages in the groove in the switch-off position, a mechanical resistance can then be created that can be determined on the actuator or by the controller, so that only the energy consumption or the electrical current required for movement is supplied to the actuator Determination of the shutdown position must be observed.
  • the switch-off position is also a calibration position
  • a very similar method can be used for calibration as was previously the case with a return spring on the valve slide. If the groove for the snap-in spring leaves a little play (and there may also be inclined flanks of the groove or snap-in spring), the center of the position marking can be determined by moving the valve slide back and forth up to a defined increase in force.
  • the position marker can also be used for a switch-on procedure for the hydraulic valve module. With each switch-on process, a position that is maximally deflected to the right (or away from the drive) and to the left (or towards the drive) is approached starting from the position marking or starting from the calibration position.
  • a maximally deflected position can also be recognized on the basis of a characteristic property of the path-force relationship or the force profile of the movement of the valve slide, this recognition preferably also taking place with the actuator and the controller.
  • An increase in the force or the current that is necessary to move the actuator usually increases outwards (right / left).
  • the outer position can be defined by a threshold value for this force or this current.
  • the switch-on procedure can be stored in the control. The control is preferably set up in such a way that proper functioning of the hydraulic valve module is reported when the switch-on procedure for all hydraulic valves of the hydraulic valve module has been carried out as expected.
  • a hydraulic valve module includes a plurality of hydraulic valves and a common electrical valve Energy storage device, the electrical energy storage device being designed to move a plurality of valve slides from every possible valve slide position into the switch-off position.
  • the electrical energy store is preferably designed in such a way that the valve slides of each hydraulic valve in the hydraulic valve module can be used from any position into the (respectively provided) switch-off position. This means that even in the event that all valve spools are in a position from which the energy expenditure to bring the valve spool back into the switch-off position is at a maximum, the energy available in the electrical energy storage device is still sufficient to power all valve spools Bring the hydraulic valve module back into the switch-off position.
  • actuators of the various hydraulic valves and the electrical energy store are connected to the external power supply via an inrush current limiter so that they can be switched on one after the other.
  • the inrush current limiter is preferably set up to modify control commands to the actuators of the hydraulic valves in such a way that they are offset from one another in such a way that the summed inrush currents of the actuators of the hydraulic valves of the hydraulic valve module are limited below a (predefined or predefinable) limit value.
  • the actuators can be switched on one after the other, which only insignificantly delays the entire switch-on process, but limits the current even when switched on to the inrush current of only one actuator plus the regular operating currents of the other actuators.
  • the inrush current limiter described here can in particular also be referred to as a switch-on delay or switch-on delay. Due to the inrush current limiter, other electrical installations for supplying the hydraulic valve module with electrical power can be designed to be considerably smaller.
  • the electrical energy store comprises at least one electrical energy storage cell that can be charged by the external power supply.
  • This rechargeable electrical energy storage cell is charged immediately after operation of the hydraulic valve module with a functioning external power supply, so that it is practically always available during operation after a very short start-up phase in order to bring the valve slide into the intended switch-off position or the emergency shutdown perform.
  • the chargeable electrical energy storage cell can also be designed to be large enough for a plurality of corresponding valve slide movements (emergency shutdowns) so that it is immediately available again after a plurality of corresponding valve slide movements (emergency shutdowns) when operation is resumed.
  • the electrical energy storage cell comprises at least one capacitor and / or one accumulator.
  • the control and the electrical energy storage device are arranged in a pilot control device in the hydraulic valve module and / or the control and the electrical energy storage device are part of the pilot control device.
  • the pre-control device is in particular a pre-control device of the at least one electrical actuator.
  • the external power supply of the hydraulic valve module is connected to the pilot control device or the actuators are connected to the external power supply of the hydraulic valve module via the pilot control device.
  • This pilot control device which can also contain other components, always supplies the actuator with the necessary energy and control commands. In undisturbed operation, the result is practically a passive device that passes current and control commands through, but in the event of disturbances in the external power supply, it becomes an active device and supplies energy and control commands for an emergency shutdown.
  • the inrush current limiter already described above is preferably also part of this pre-control device and this is thus also connected between the actuators and the external power supply.
  • the pilot control device described here is in particular a (common) pilot control device for all hydraulic valves in the hydraulic valve module.
  • the described components control, electrical energy storage etc.
  • these components are available individually for each hydraulic valve. If necessary, these components can each also be arranged within the actuator of the respective hydraulic valve.
  • the upstream control device can in particular have a protective circuit and / or further (other) common components for several hydraulic valves, so that these do not have to be available individually for each actuator.
  • a controller in the pilot control device can take over functions for several valves, for example wisely check the integrity of the respective signal transmission, limit the inrush current, determine the failure of the external power supply and initiate emergency shutdowns.
  • the pilot control device preferably has at least one sensor with which the external power supply can be monitored, the controller in the pilot control device being set up to perform an emergency shutdown if the sensor detects a fault in the external power supply.
  • An error can e.g. B. the failure, an excessive fluctuation or an overvoltage of the external power supply.
  • the type of external power supply can be selected and configured independently of the invention.
  • An emergency shutdown should only be carried out in rare cases, especially when the emergency power supply or the energy storage device is under load. Therefore, all options for ensuring an external power supply when operating in a vehicle can and should also be exploited, which can also mean that the pilot control device can be connected to both the ignition plus and the permanent plus (connection to the battery) of the vehicle an emergency shutdown can be carried out with the aid of the vehicle battery if the sensor detects an unexpected shutdown of the vehicle while actuators are still in the working position. In this case, the pilot control unit continues to connect the external power supply from the vehicle battery, but sends signals for an emergency shutdown to each actuator.
  • each hydraulic valve or each actuator of a hydraulic valve being connected to the adjacent hydraulic valves or its actuator.
  • hydraulic valves at the beginning of a series connection or at the end of a series connection usually have an adjacent hydraulic valve and hydraulic valves within the series Series connection of two adjacent hydraulic valves.
  • the upstream control device is then preferably only connected to a first hydraulic valve and / or to a last hydraulic valve of the series circuit.
  • the signals and the current for further hydraulic valves of the series connection are passed through or looped through the connections of the hydraulic valves / actuators to the respective hydraulic valve / actuator concerned.
  • pilot control device Another advantage of the pilot control device is that an electrical safety circuit, current limitation (inrush limiter), reverse polarity protection, voltage conditioning (step-up converter) only need to be provided in the pilot control device and the individual actuators can have much less extensive control electronics . If necessary, the use of such a pilot control device even completely eliminates the need for control electronics for the individual actuators and the electric drive motors arranged therein.
  • the invention also relates to a method for the safe operation of a hydraulic valve without a mechanical return spring, a valve slide in the hydraulic likventil (preferably exclusively) being moved by an electric valve drive and held in predeterminable positions, with further automatic on detection of a fault in an external power supply an electrical energy storage device is switched over and the valve slide is moved into a safe, predeterminable switch-off position.
  • the method described is preferably carried out with a hydraulic valve module described above, the essential method steps (detection of the error and automatic switching from the external power supply to the electrical energy store) being carried out in the control of the hydraulic valve module.
  • the electrical energy store is preferably charged by the external power supply in buffer mode and held ready for an emergency shutdown during normal operation of the hydraulic valve.
  • the shutdown position is determined or the position of the valve slide is calibrated by means of a position marking on the valve slide, in particular by means of a groove into which a spring engages, so that the resulting force profile can be measured by the actuator.
  • the spring is preferably arranged in a stationary manner on the actuator or on a housing of the actuator. When the valve slide is moved, an interaction occurs between the position marking and the spring, which causes the force profile described.
  • the actuator preferably recognizes the position marking on the basis of an anomaly in the force profile.
  • the position marking is also particularly helpful for calibration if the actuator detects a so-called loss of step during a movement. This process is described, for example, in EP 3 142 244 A1. If a return spring is present, the switch-off position can easily be reached in the event of a loss of step by deactivating the actuator and the switch-off position setting itself by the acting spring force. In the embodiment variant described here, the position marking and calibration is possible. If a step loss has been determined, the switch-off position for calibration can be approached in a targeted manner and recognized on the basis of the position marking.
  • the hydraulic valve module generally contains a microprocessor that evaluates the signals from the sensor, regulates the buffer mode, forwards control signals or even generates it in the event of an emergency shutdown.
  • the invention therefore also includes a computer program product which comprises commands which cause the hydraulic valve module described to carry out the methods described.
  • La is a schematic cross section through a single hydraulic valve of a hydraulic valve module with a deflected position of the valve slide
  • 1b shows a schematic cross section through an individual hydraulic valve of a hydraulic valve module when the valve slide is in the switch-off position
  • Fig. 4a schematically shows a first representation of a valve slide with Positionsmar marking and locking element
  • FIG. 4b schematically shows a second representation of a valve slide with position marking and latching element
  • FIG. 4c schematically shows a third representation of a valve slide with position marking and latching element
  • FIG. 5a schematically shows a first representation of a valve slide with a further type of position marking
  • Fig. 5b schematically shows a second representation of a valve slide with a wide Ren type of position marking
  • 5c schematically shows a third illustration of a valve slide with a further type of position marking
  • Fig. La and Fig. Lb show schematically the cross section through a hydraulic valve
  • FIGS. 1 a and 1 b show a section through such a hydraulic valve module 1, which runs through one of the hydraulic valves 4.
  • the hydraulic valve 4 has a valve block 28.
  • This valve block 28 can also be a common block in which several hydraulic valves 4 are arranged (one behind the other).
  • the hydraulic valve 4 each includes hydraulic lines 22, which can be designed as bores in the valve block 28, for example.
  • a control bore 29 is also provided in the valve block 28, in which a valve slide 5 is arranged.
  • control structures 30 which, depending on the position 31 of the valve slide, interact differently with the hydraulic lines 22 and supply them with hydraulic fluid in a targeted manner or, alternatively, can open, close and / or partially open and / or partially close.
  • the motor / actuator 3 can be set with the motor / actuator 3.
  • the motor / actuator 3 is designed in übli chen design variants with an electric motor 32 and a gear 33, via which the electric motor 32 drives a gear 35 which acts on a rack 34 connected to the valve slide 5.
  • the gear 35 is arranged behind the rack 34 and covered by the rack 34.
  • the current position 31 of the valve slide 5 can then be set with the motor / actuator 3 via the toothed rack 34.
  • Fig. La shows an example of a position 31 of the valve slide in which one of the hydraulic lines 22 in the valve block 28 is connected to a supply line 37 to supply this hydraulic line 22 with hydraulic oil.
  • the valve slide 5 preferably has an intended switch-off position 36, which is particularly preferably implemented by a position marking 26 on the valve slide 5.
  • the position marking 26 is embodied in particular in such a way that it interacts with a spring 27 when the valve slide is in the shut-off position. This situation is shown in Fig. Lb.
  • Such a position marking 26 is explained in more detail below with reference to FIGS. 4a to 4c and FIGS. 5a to 5c.
  • the electrical energy store 10 and the controller 19 are also shown schematically in FIG The implementation of such a shutdown (possibly also an emergency shutdown) is controlled by the controller 19.
  • FIG. 2 shows a hydraulic valve module 1 according to the invention with, in this example, four hydraulic valves 4, each of which is assigned an actuator 3, which is set up to move the valve slide, not shown here, of the respective hydraulic valve 4.
  • the actuators 3 are connected via electrical lines 2 to a control unit 20, which supplies them with energy and control signals.
  • the pilot control device 20 is supplied with power via an external power supply 21 in normal operation.
  • the controller 19 and the electrical energy store 10 are arranged here in the front of the control unit 20.
  • a data feed line 16 supplies signals for the control of the valves 4, which in turn supply hydraulic lines 22 with hydraulic fluid accordingly.
  • the section direction A-A is shown in FIG. 2.
  • the illustration in FIGS. 1 a and 1 b show such a section through the hydraulic valve module 1.
  • FIG. 3 shows schematically and with further details the structure of a described pilot control device 20 (as it is already shown in FIG. 2) with its different components.
  • the input side of the pilot control device 20 is connected to an external power supply 21 and data lines 16 for supplying and controlling actuators 3.
  • an actuator power line 2 and a data line 17 go from the pilot control device 20.
  • current and signals are simply passed through.
  • monitored a sensor 14 checks the integrity of the external power supply 21 and forwards its measurement signals to the controller 19 via a sensor line 15.
  • the electrical energy store 10 is also charged via a charging circuit 9, so that the energy store 10 is always fully charged shortly after each start of operation, but is not overcharged.
  • the electrical energy store can contain at least one accumulator 24 and / or at least one capacitor 23 as an electrical energy storage line.
  • a non-rechargeable battery 25 can also be used as an energy storage cell with a battery management 13, the charging circuit 9 then being omitted.
  • a voltage converter 12 is used to maintain a constant voltage with different voltage or charge states of the electrical energy store 10. This can be supported by an inrush current limiter 8 so that excessive inrush currents do not occur.
  • the controller 19 is connected to all components via signal lines 18, so that it can preferably control all processes that occur in the pilot control device 20.
  • the controller 19 uses a switch 7 to switch from the external power supply 21 to a power supply by means of the electrical energy store 10. All the actuators 3 are now supplied with power from the electrical energy store 10. At the same time, the controller 19 interrupts the data feed line 16 and sends signals to bring the valve slide into the switch-off position or for an emergency switch-off via the data transmission 17.
  • An optional protective circuit 6 prevents disturbances of this process by the external power supply 21 be triggered when there are interruptions in the data line 16 or elsewhere in a data communication. Then, however, the electrical energy store or the emergency power supply is not required.
  • the electrical energy store 10 When restarting after an emergency shutdown, the electrical energy store 10 (if it is discharged) is quickly recharged so that safe operation is possible again.
  • the front of control unit 20 can also have further radio take over tasks, for example the regular checking of all data and signal lines and the energy storage. Exemplary calculations for typical hydraulic valves and actuators according to the state of the art show that the energy storage device should have stored at least approx. 4 Ws [watts x second] for each valve and each emergency shutdown.
  • the capacity of the electrical energy store 10 can therefore be calculated according to the number of valves connected and the number of ge desired feasible emergency shutdowns and of course provided with a surcharge for safety and to take into account aging of the energy store. A voltage drop that occurs when the energy store 10 is switched on can be compensated for by the voltage converter 12.
  • an emergency power supply according to the invention should have an energy store 10 of at least 12 Ws, which for the desired operating voltage, in particular 12 V [volts], through the interconnection of so-called supercapacitors and / or accumulator cells (e.g. lithium-ion batteries) can be reached.
  • supercapacitors and / or accumulator cells e.g. lithium-ion batteries
  • FIG. 4a to 4c show a valve slide 5 with a position marking 26 in the form of a groove 26 into which a latching element 27 can latch, the latching element 27 being designed here in the form of a spring clip.
  • the latching element 27 and the groove 26 are shaped and arranged in such a way that the latching element 27 latches into the groove 26 precisely in the shut-off position, which can be at a different location for each valve type, which is noticeable in the actuator 3 because a resistance is overcome must be in order to push the latching element 27 out of the groove 26 again. This resistance and its location can be measured, in both directions, so that the exact position can be determined in this way.
  • FIG. 4a shows the situation is shown when the spring 27 engages in the position marking 26 designed in the form of a groove 26 when the valve slide 5 is in the shut-off position.
  • Fig. 4b shows the case that the valve slide 5 is not in the switch-off position. Then the spring 27 is spread open.
  • FIG. 4c shows the case from FIG. 4a (valve slide 5 in switch-off position) again in FIG another perspective to mark the interaction of the spring 27 and position or groove 26 to illustrate.
  • position marking 26 is, of course, only to be understood as an example. It is preferred that the position marking 26 for the actuator / motor 3 can be felt and can thus be recognized by the electronics or the control of the motor without further sensors being required for this. As a result, the actuator / motor 3 can always be used to move to the switch-off position for calibrating the hydraulic valve, which is preferably also a calibration position at the same time.
  • FIGS. 5a to 5c A further variant of the position marking is shown in FIGS. 5a to 5c. It can be seen here, in each case a valve slide 5 with a toothed rack 34 with which the valve slide 5 can be moved.
  • Fig. 5a shows the valve slide 5 with the rack 34 in a view together with parts of the actuator and in particular with a gear 33 of the actuator.
  • FIGS. 5b and 5c the valve slide 5 with the toothed rack 34 is shown in a side view (FIG. 5b) and in a top view (FIG. 5c).
  • a height profile 39 is provided on the side, on which a spring-loaded switch 38 rests.
  • the switch 38 is pressed against the height profile 39 and based on the height profile, depending on the position of the valve slide 5, a certain position of the switch 38 results can be recognized on the basis of these rising flanks 40.
  • a profile height 41 is different on both sides of the switch-off position 36, so that the position of the switch 38 can be used to identify in which direction the valve slide 5 is extended.
  • the switch 38 is preferably connected to the controller so that the information about the position of the valve slide 5 that can be obtained with the switch 38 can be taken into account.
  • the present invention allows the safe operation of hydraulic valves without a return spring, such valves and their actuators can be built smaller and cheaper than conventional valves with a return spring.

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Abstract

The present invention relates to a hydraulic valve module (1) having at least one hydraulic valve (4) with a valve slide (5) which can be adjusted by way of an electric actuator (3) in order to supply hydraulic lines (22) with hydraulic liquid by way of the hydraulic valve (4), wherein the hydraulic valve module (1) has a controller (14, 15, 19) and an electric energy store (8, 10, 12), wherein the controller (14, 15, 19) and the electric energy store (8, 10, 12) are set up to move the valve slide (5) out of every possible valve slide position into a deactivation position (36) by way of the electric actuator (3) and energy which is stored in the electric energy store (8, 10, 12). This allows the safe operation of hydraulic valves without a restoring spring, wherein valves of this type and the actuators thereof can be of smaller and less expensive construction than in the case of conventional valves with a restoring spring.

Description

Hydraulikventilmodul zur sicheren Abschaltung bei Ausfall einer externen Strom versorgung und Verfahren zum Betrieb eines Hydraulikventils Hydraulic valve module for safe shutdown in the event of an external power supply failure and method for operating a hydraulic valve

Die vorliegende Erfindung betrifft den sicheren und ökonomischen Betrieb von Hydraulikventilen auch unter rauen Betriebsbedingungen. Hydraulikventile werden unter anderem bei Baumaschinen, landwirtschaftlichen Fahrzeugen und im Bergbau eingesetzt. Insbesondere bei solchen Anwendungen kommt es darauf an, dass die Hydraulikventile sehr robust gegen äußere Einflüsse, insbesondere auch Erschütterungen, sind und in allen Betriebssituationen eine sichere Einstellung ge wünschter Ventilstellungen möglich ist. The present invention relates to the safe and economical operation of hydraulic valves even under harsh operating conditions. Hydraulic valves are used, among other things, in construction machinery, agricultural vehicles and in mining. In such applications in particular, it is important that the hydraulic valves are very robust against external influences, in particular also vibrations, and that the desired valve positions can be set reliably in all operating situations.

Typische Hydraulikventile für die obigen Anwendungen weisen einen Ventilschieber auf, der von einem Motor, auch Aktor genannt, bewegt wird. So kann der Ven tilschieber in unterschiedliche Positionen gebracht werden, wodurch Hydraulikleitungen nach Bedarf (teilweise) geöffnet oder verschlossen werden können. Solche Aktoren und Hydraulikventile sind beispielsweise in der EP 3 121 485 Al oder der US 2008/0121830 Al beschrieben. Nach dem Stand der Technik ist es üblich, dass der Ventilschieber mittels mindestens einer Rückstellfeder in eine Ruheposition gebracht bzw. in dieser gehalten wird, wenn der Antrieb nicht aktiv ist. Dies ist z. B. in der EP 3 483 454 Al beschrieben. Dadurch wird eine sichere Abschaltung eines solchen Hydraulikventils insbesondere auch bei einem Ausfall einer Stromversor gung gewährleistet. Bei einer geeigneten Einbindung des Hydraulikventils in die Ansteuerung eines gesteuerten Bewegungselements (Baggerschaufel, Gabel eines Traktors etc.) kann durch eine sichere Abschaltung des Hydraulikventils auch ein sicherer Betrieb des gesteuerten Bewegungselementes gewährleistet werden. Typical hydraulic valves for the above applications have a valve slide that is moved by a motor, also called an actuator. The valve slide can be brought into different positions, which means that hydraulic lines can be (partially) opened or closed as required. Such actuators and hydraulic valves are described, for example, in EP 3 121 485 A1 or US 2008/0121830 A1. According to the prior art, it is customary for the valve slide to be brought into or held in a rest position by means of at least one return spring when the drive is not active. This is e.g. B. described in EP 3 483 454 A1. This ensures safe shutdown of such a hydraulic valve, especially in the event of a power supply failure. With a suitable integration of the hydraulic valve in the control of a controlled movement element (excavator shovel, fork of a tractor, etc.), safe operation of the controlled movement element can also be guaranteed by safely switching off the hydraulic valve.

Die beschriebene Rückstellfeder bringt aber auch Nachteile mit sich. Einerseits ist es ein zusätzliches Bauteil, welches die Kosten des Ventils erhöht und zusätzlichen Bauraum benötigt, was für manche Anwendungen besonders ungünstig ist. Außer dem muss der Aktor nicht nur für eine Bewegung der Ventilstange gegen übliche Reibung ausgelegt sein, sondern auch die Federkraft der Rückstellfeder überwin- den. Dies erfordert einen entsprechend starken Motor, was insgesamt zu entspre chenden Energieverlusten beim Betrieb fuhren kann. Grundsätzlich muss auch der gesamte Antrieb der Ventilstange einschließlich eventueller Getriebe so ausgelegt sein, dass die Rückstellfeder den Motor bewegen kann. However, the return spring described also has disadvantages. On the one hand, it is an additional component that increases the cost of the valve and requires additional installation space, which is particularly unfavorable for some applications. In addition, the actuator must not only be designed to move the valve rod against normal friction, but also overcome the spring force of the return spring. the. This requires a correspondingly powerful motor, which can lead to overall corresponding energy losses during operation. In principle, the entire drive of the valve rod, including any gears, must be designed so that the return spring can move the motor.

Hiervon ausgehend soll die vorliegende Erfindung ein Hydraulikventilmodul und ein Verfahren zum sicheren Betrieb eines Hydraulikventils schaffen, die ohne Rückstellfeder auskommen und dadurch einen Teil der beschriebenen Nachteile vermeiden, ohne dass die Sicherheit darunter leidet. Proceeding from this, the present invention is intended to create a hydraulic valve module and a method for the safe operation of a hydraulic valve which manage without a return spring and thereby avoid some of the disadvantages described without compromising safety.

Zur Lösung dieser Aufgaben dienen ein Hydraulikventilmodul gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und das beschriebene Verfahren. Vorteilhafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben. Auch umfasst die Erfin dung ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass das beschriebene Hydraulikventilmodul die beschriebenen Verfahren ausführt. A hydraulic valve module according to independent claim 1 and the method described serve to achieve these objects. Advantageous refinements and / or developments, to which the invention is not limited, are specified in the respective dependent claims. The invention also comprises a computer program product, comprising instructions which cause the hydraulic valve module described to carry out the methods described.

Ein erfmdungsgemäßes Hydraulikventilmodul weist mindestens ein Hydraulikven til mit einem Ventilschieber auf, wobei der Ventilschieber mit einem elektrischen Aktor verstellbar ist, um Hydraulikleitungen durch das Hydraulikventil für Hydraulikflüssigkeit zu versorgen, wobei das Hydraulikventilmodul eine Steuerung und eine mit einem elektrischen Energiespeicher aufweist, wobei die Steuerung und der elektrische Energiespeicher dazu eingerichtet sind, den Ventilschieber mit dem elektrischen Aktor und in dem elektrischen Energiespeicher gespeicherter Energie aus jeder möglichen Ventilschieberposition in eine Abschaltposition zu bringen. A hydraulic valve module according to the invention has at least one hydraulic valve with a valve slide, the valve slide being adjustable with an electrical actuator in order to supply hydraulic lines through the hydraulic valve for hydraulic fluid, the hydraulic valve module having a controller and one with an electrical energy store, the controller and the electrical energy store are set up to bring the valve slide with the electrical actuator and energy stored in the electrical energy store from every possible valve slide position into a switch-off position.

Ein Hydraulikventilmodul umfasst mindestens ein und gegebenenfalls mehrere Hydraulikventile, die ggf. in einer Reihe hintereinander in einem Ventilblock angeordnet sind. Das Hydraulikventilmodul umfasst vorzugsweise weiter für jedes Hydraulikventil einen separat ansteuerbaren elektrischen Aktor mit welchem das jeweilige Hydraulikventil bzw. die Hydraulikleitungen des jeweiligen Hydraulikventils gezielt (entsprechend den Anforderungen einer übergeordneten Steuerung) mit Hy- draulikflüssigkeit versorgt werden können (das heißt gezielt geöffnet, geschlossen bzw. teilweise geöffnet und/oder geschlossen werden können). A hydraulic valve module comprises at least one and possibly several hydraulic valves, which are optionally arranged in a row one behind the other in a valve block. The hydraulic valve module preferably further comprises a separately controllable electrical actuator for each hydraulic valve with which the respective hydraulic valve or the hydraulic lines of the respective hydraulic valve are selectively (according to the requirements of a higher-level controller) with hy- hydraulic fluid can be supplied (that is, specifically opened, closed or partially opened and / or closed).

Das Hydraulikventilmodul weist insbesondere auch die Steuerung des elektrischen Aktors und den elektrischen Energiespeicher auf, die im Folgenden im Detail beschrieben werden. Der elektrische Energiespeicher und die Steuerung bilden Be standteile des Hydraulikventilmoduls und sind als solche bevorzugt unmittelbar an den weiteren Komponenten des Hydraulikventilmoduls (an dem mindestens einen Hydraulikventil, an dem elektrischen Aktor etc.) angeordnet und bevorzugt auch mit diesen weiteren Komponenten verbunden. Die Steuerung und der elektrische Energiespeicher können beispielsweise mit dem elektrischen Aktor und/oder dem Hydraulikventil in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein und/oder in einem Gehäuse, welches an dem elektrischen Aktor und/oder dem Hydraulikventil angebracht (bspw. angeschraubt) ist. The hydraulic valve module also has, in particular, the control of the electrical actuator and the electrical energy store, which are described in detail below. The electrical energy store and the controller form parts of the hydraulic valve module and as such are preferably arranged directly on the other components of the hydraulic valve module (on the at least one hydraulic valve, on the electrical actuator, etc.) and preferably also connected to these additional components. The controller and the electrical energy store can be arranged, for example, with the electrical actuator and / or the hydraulic valve in a common housing and / or in a housing which is attached (for example screwed) to the electrical actuator and / or the hydraulic valve.

Als Hydraulikflüssigkeit kommen in solchen Hydraulikventilen insbesondere Öle zum Einsatz. In particular, oils are used as the hydraulic fluid in such hydraulic valves.

Hydraulikleitungen sind üblicherweise als Kanäle innerhalb eines Ventilblocks des Hydraulikventils ausgeführt. Der Ventilschieber ist innerhalb eines Kanals in dem Ventilblock angeordnet und der Ventilschieber hat bevorzugt Flüssigkeitssteuerstrukturen, die mit Hydraulikleitungen derart Zusammenwirken, dass je nach Stel lung des Ventilschiebers die Hydraulikleitungen gezielt mit Hydraulikflüssigkeit versorgt werden. Das heißt, dass Hydraulikleitungen entweder geöffnet oder geschlossen (gegebenenfalls auch teilweise geöffnet oder geschlossen) werden. Hydraulic lines are usually designed as channels within a valve block of the hydraulic valve. The valve slide is arranged within a channel in the valve block and the valve slide preferably has fluid control structures which interact with hydraulic lines in such a way that, depending on the position of the valve slide, the hydraulic lines are specifically supplied with hydraulic fluid. This means that hydraulic lines are either opened or closed (if necessary also partially opened or closed).

Der Ventilschieber ist üblicherweise ein entlang einer Achse verschiebbarer Schieber und mit einer Ventilschieberposition und der Abschaltposition sind jeweils Stellungen des Ventilschiebers entlang der Achse gemeint, wobei der Begriff „Ventilschieberposition“ hier eine beliebige Position meint, während der Begriff „Ab schaltposition“ hier eine ganz bestimmte (fest) definierte Position beschreibt. „Jede mögliche Ventilschieberposition“ ist jede mögliche Stellung, die der Ventil- Schieber in einem Bewegungsbereich zwischen maximalen ausgelenkten Positio nen des Ventilschiebers einnehmen kann. Die Abschaltposition befindet sich be vorzugt mittig innerhalb des Bewegungsbereichs bzw. beabstandet zu maximal ausgelenkten Positionen des Ventilschiebers, so dass der Ventilschieber ausgehend von der Abschaltposition in beide Richtungen bewegt werden kann, um nach einer Abschaltung das Hydraulikventil schnell wieder in Betrieb nehmen zu können. The valve slide is usually a slide that can be moved along an axis and a valve slide position and the switch-off position mean positions of the valve slide along the axis, the term "valve slide position" here meaning any position, while the term "switch-off position" here means a very specific one describes a (fixed) defined position. "Any valve spool position" is any position that the valve Slide can take in a range of motion between the maximum deflected positions of the valve slide. The switch-off position is preferably located in the middle within the range of motion or at a distance from the maximum deflected positions of the valve slide, so that the valve slide can be moved in both directions starting from the switch-off position in order to be able to quickly put the hydraulic valve back into operation after a switch-off.

Der elektrische Aktor umfasst insbesondere einen Schrittmotor mit welchem die Position des Ventilschiebers verstellbar ist, um Hydraulikleitungen durch das Hydraulikventil mit Hydraulikflüssigkeit zu versorgen. The electric actuator includes, in particular, a stepper motor with which the position of the valve slide can be adjusted in order to supply hydraulic lines with hydraulic fluid through the hydraulic valve.

Der elektrische Aktor kann aber auch andere Arten von elektrischen Antriebsmotoren umfassen. Grundsätzlich sind vor allem bürstenlose Motoren (BLC-Motoren, BLC = brushless contact) für den elektrischen Aktor geeignet zu denen auch die Schrittmotoren zählen. Es sind aber auch andere Arten von elektrischen Antriebsmotoren in dem elektrischen Aktor einsetzbar. Grundsätzlich ist es allerdings auch vorteilhaft, wenn in dem elektrischen Aktor ein elektrischer Antriebsmotor verwendet wird, mit welchem bestimmte Positionen eines beweglichen Elementes des Mo tors durch die Bestromung des Motors einstellbar sind. Besonders bevorzugt werden Motoren verwendet, bei denen diese Einstellbarkeit der Position auch ohne zusätzliche Positionssensorik und Positionsregelung möglich ist. Dies gilt insbesondere für die genannten Schrittmotoren. The electric actuator can, however, also comprise other types of electric drive motors. Basically, brushless motors (BLC motors, BLC = brushless contact) are particularly suitable for the electrical actuator, which also includes stepper motors. However, other types of electric drive motors can also be used in the electric actuator. In principle, however, it is also advantageous if an electric drive motor is used in the electric actuator, with which certain positions of a movable element of the Mo sector can be set by energizing the motor. It is particularly preferred to use motors in which this adjustability of the position is also possible without additional position sensors and position control. This applies in particular to the stepper motors mentioned.

Bevorzugt ist der elektrische Antriebsmotor des Aktors ein Rotationsmotor mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Rotor über ein Getriebe den Ventilschieber betätigt. Das Getriebe umfasst in bevorzugten Ausführungsformen eine Zahnstan ge zur Umsetzung einer Rotation des Antriebsmotors in eine lineare Bewegung des Ventilschiebers. The electric drive motor of the actuator is preferably a rotary motor with a stator and a rotor, the rotor actuating the valve slide via a gear. In preferred embodiments, the transmission comprises a toothed rack for converting a rotation of the drive motor into a linear movement of the valve slide.

In anderen Ausführungsvarianten kann der elektrische Antriebsmotor auch ein Li nearmotor sein, der direkt eine lineare Bewegung erzeugt, die besonders bevorzugt durch eine starre Verbindung auf den Ventilschieber übertragen wird. Die Steuerung ist insbesondere ein Steuergerät in welchem Programm hinterlegt ist, gemäß welchem die Bewegung des Ventilschiebers aus jeder möglichen Ventilschieberposition in die Abschaltposition ausgeführt werden kann. Dieses Programm ist in einem Datenspeicher der Steuerung bevorzugt fest hinterlegt. In other design variants, the electric drive motor can also be a linear motor, which directly generates a linear movement that is particularly preferably transmitted to the valve slide by a rigid connection. The control is, in particular, a control device in which a program is stored, according to which the movement of the valve slide can be carried out from any possible valve slide position into the switch-off position. This program is preferably permanently stored in a data memory of the controller.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Steuerung als Notsteuerung und der elektrische Energiespeicher als Notstromversorgung ausgeführt und dazu eingerichtet sind, für mindestens eine Notabschaltung elektrische Energie bereitzustellen, wenn in einer externen Stromversorgung des Hydraulikventilmoduls ein Fehler festge stellt wird, wobei die Notabschaltung dazu eingerichtet ist den Ventilschieber aus jeder möglichen Ventilschieberposition in die Abschaltposition zu bringen. It is particularly preferred if the control is designed as an emergency control and the electrical energy storage is designed as an emergency power supply and is set up to provide electrical energy for at least one emergency shutdown when a fault is detected in an external power supply of the hydraulic valve module, the emergency shutdown being set up for this purpose To bring the valve slide from every possible valve slide position into the switch-off position.

Der elektrische Energiespeicher weist mindestens eine elektrische Energiespeicher zelle auf in welcher die eigentliche Speicherung der elektrischen Energie stattfm- det. Zusätzlich kann der elektrische Energiespeicher weitere Komponenten umfassen. Dies sind bevorzugt Komponenten, die die Einspeisung von elektrischer Energie in den Energiespeicher und/oder die Abgabe von elektrischer Energie aus dem Energiespeicher kontrollieren. Beispielsweise kann ein Ladesteuergerät zur Steuerung der Ladung und der Entladung der elektrischen Energiespeicherzelle eine weitere Komponente des elektrischen Energiespeicher sein. The electrical energy store has at least one electrical energy store cell in which the actual storage of the electrical energy takes place. In addition, the electrical energy store can comprise further components. These are preferably components that control the feeding of electrical energy into the energy store and / or the delivery of electrical energy from the energy store. For example, a charging control device for controlling the charging and discharging of the electrical energy storage cell can be a further component of the electrical energy storage.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn in dem mindestens einen Hydraulikventilmodul keine mechanische Rückstellfeder angeordnet ist, mit der der Ventilschieber passiv in eine Abschaltposition bringbar ist. It is particularly advantageous if no mechanical return spring is arranged in the at least one hydraulic valve module, with which the valve slide can be passively brought into a switch-off position.

Es erfolgt also besonders bevorzugt keine von einer Feder angetriebene Bewegung des Ventilschiebers in dem Fall, dass eine Stromversorgung des Hydraulikventilmoduls ausfällt. It is particularly preferred that there is no spring-driven movement of the valve slide in the event that a power supply for the hydraulic valve module fails.

Das kann insbesondere bedeuten, dass der Aktor kleiner oder schwächer als bei gleichartigen Ventilen mit Rückstellfeder ausgelegt ist (wodurch er auch weniger Energie für gleiche Schaltvorgänge verbraucht). Das kann auch bedeuten, dass selbsthemmende Getriebe, z. B. Schneckengetriebe in den Aktoren/Motoren der Hydraulikventile eingesetzt werden können. This can mean in particular that the actuator is designed to be smaller or weaker than in similar valves with a return spring (which means that it is also less Energy consumed for the same switching processes). This can also mean that self-locking gear such. B. worm gears can be used in the actuators / motors of the hydraulic valves.

Die Steuerung bzw. die Notsteuerung und der Energiespeicher bzw. die Notstromversorgung sind insbesondere dazu eingerichtet ist, eine Notabschaltung ohne Un terstützung durch eine Rückstellfeder auszuführen. The control or the emergency control and the energy store or the emergency power supply are set up in particular to perform an emergency shutdown without the support of a return spring.

Die Abschaltposition des Ventilschiebers ist insbesondere eine Position, in welcher alle Hydraulikleitungen durch das Hydraulikventil geschlossen sind. Eine Notab schaltung erfolgt insbesondere, wenn in einer externen Stromversorgung des Hydraulikventilmoduls ein Fehler festgestellt wird. Unter einer externen Stromversorgung werden hier alle Bauteile einschließlich elektrischer Leitungen zur Versorgung des Hydraulikventils mit elektrischer Energie verstanden, die außerhalb des Hydraulikventilmoduls liegen. Ein Ausfall kann also durch defekte Komponenten oder Leitungen auftreten. Gerade Leitungen und deren Verbindungen außerhalb des Hydraulikventilmoduls sind im Alltagsbetrieb gefährdet. Während nach dem Stand der Technik mindestens eine Rückstellfeder dafür sorgte, dass bei einem Stromaus fall das Ventil in eine sichere Abschaltposition gebracht wurde, wird erfindungsgemäß dafür der Aktor bzw. Motor eingesetzt, was jedoch eine bestimmte Mindestenergie erfordert, die nunmehr von dem elektrischen Energiespeicher ständig bereitgehalten wird. Die Steuerung nutzt diese Energie, um den gewünschten Ab schaltvorgang mittels des Aktors durchzuführen. Auf Grund der immer vorhandenen Reibung, die gegebenenfalls durch geeignete Dämpfungsmittel auch erhöht werden kann, bleibt das Ventil dann in diesem sicheren Zustand, auch bei betriebsüblichen Erschütterungen. Um Störungen zwischen dem elektrischen Energiespei cher, der Steuerung und dem Aktor möglichst auszuschließen, sind diese Bauteile räumlich sehr nahe beieinander angeordnet. Dies kommt auch durch den Begriff „Hydraulikventilmodul“ zum Ausdruck, welcher eine kompakte miteinander integrierte Bauweise einer Gruppe von Hydraulikventilen, zugehörigen Aktoren und den weiteren vorgesehenen Komponenten (Steuerung, elektrischer Energiespeicher etc.) beschreibt. Eine solche Bauweise wird hier auch als Modulbauweise bezeich- net. Das Modul ist bevorzugt am Stück austauschbar in eine größere Maschine (Traktor, Bagger etc.) integriert und möglichst auch in einem gemeinsamen schüt zenden Gehäuse untergebracht, wie weiter oben schon erläutert wurde. The shut-off position of the valve slide is in particular a position in which all hydraulic lines are closed by the hydraulic valve. An emergency shutdown occurs in particular if an error is detected in an external power supply of the hydraulic valve module. An external power supply is understood here to mean all components, including electrical lines for supplying the hydraulic valve with electrical energy, which are located outside the hydraulic valve module. A failure can therefore occur due to defective components or lines. Lines and their connections outside the hydraulic valve module are at risk in everyday operation. While according to the prior art at least one return spring ensured that the valve was brought into a safe switch-off position in the event of a power failure, according to the invention the actuator or motor is used for this, which, however, requires a certain minimum energy, which is now constantly from the electrical energy store is kept ready. The control uses this energy to carry out the desired shutdown process by means of the actuator. Due to the always existing friction, which can also be increased by suitable damping means if necessary, the valve then remains in this safe state, even with normal operational vibrations. In order to rule out interference between the electrical energy storage system, the controller and the actuator as far as possible, these components are arranged very close to one another. This is also expressed by the term “hydraulic valve module”, which describes a compact, integrated design of a group of hydraulic valves, associated actuators and the other intended components (control, electrical energy storage, etc.). Such a construction is also referred to here as a modular construction. net. The module is preferably integrated in one piece, replaceable, in a larger machine (tractor, excavator, etc.) and, if possible, also housed in a common protective housing, as has already been explained above.

Die Abschaltposition ist darüber hinaus bevorzugt zugleich auch eine Kalibrierposition, welche mit dem Ventilschieber zur Kalibrierung angesteuert wird bzw. an steuerbar ist. Beim Betrieb derartiger Hydraulikventile kann der Fall auftreten, dass durch Schlupf im Aktor/Motor eine Kalibrierung verloren geht und in einer Steuerung die aktuelle Position des Ventilschiebers nicht exakt bekannt ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn in dem Aktor/Motor ein Schrittmotor eingesetzt wird, bei dem auch ein Schrittverlust auftreten kann. In einer solchen Situation, in der die Kalibrierung verloren gegangen ist, kann dann der Ventilschieber gezielt in die Kalibrierposition gebracht werden, damit die Position des Ventilschiebers in der Steuerung anschließend wieder bekannt ist. The switch-off position is also preferably at the same time a calibration position which is activated or can be controlled with the valve slide for calibration. When operating hydraulic valves of this type, the case may arise that a calibration is lost due to slippage in the actuator / motor and the current position of the valve slide is not exactly known in a controller. This applies in particular when a stepper motor is used in the actuator / motor, in which a step loss can also occur. In such a situation in which the calibration has been lost, the valve slide can then be brought into the calibration position in a targeted manner so that the position of the valve slide is then known again in the control.

Bevorzugt weist gemäß der Erfindung der Ventilschieber eine Positionsmarkierung auf, die das Auffinden der Abschaltposition und/oder eine Kalibrierung der Position des Ventilschiebers ermöglicht. Bei Ventilschiebem mit Rückstellfeder ist eine solche Positionsmarkierung nicht vorhanden und auch nur begrenzt vorteilhaft, weil die vorhandene Rückstellfeder dazu verwendet wird den Ventilschieber (passiv) zurück in eine Abschaltposition zu bringen, wenn eine aktuelle Position des Ventilschiebers nicht korrekt erkennbar ist. Ohne eine Rückstellfeder und eine solche Vorgehensweise kann es vorteilhaft sein ein anderes Verfahren bzw. andere Mittel zu verwenden, um die Abschaltposition zu erkennen. Es hat sich herausgestellt, dass eine Positionsmarkierung an dem Ventilschieber hierfür sehr vorteilhaft ist. Anhand der Positionsmarkierung kann das Vorliegen der Abschaltposition des Ven tilschiebers erkannt werden. In bevorzugten Ausführungsvarianten kann die Positionsmarkierung mit der Steuerung und dem Aktor anhand einer Anomalie in der Weg-Kraft-Beziehung bzw. der Kraftverlauf der Bewegung des Ventilschiebers erkannt werden. Es sind Positionsmarkierungen möglich, die mit entsprechenden (zu sätzlichen) Sensoren und/oder Schaltern erkannt bzw. abgetastet werden. Es sind magnetische, kapazitive oder optische Sensoren einsetzbar. Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine mechanische Positionsmarkierung, insbe sondere in Form einer Nut (an dem Ventilschieber) angebracht ist. Mittels einer Einrastfeder, die in der Abschaltposition in die Nut einrastet, kann dann ein mechanischer Widerstand geschaffen werden, der sich am Aktor bzw. von der Steuerung feststellen lässt, so dass nur der Energieverbrauch bzw. der zur Bewegung notwen dige elektrische Strom am Aktor zur Feststellung der Abschaltposition beobachtet werden muss. Wenn die Abschaltposition zugleich eine Kalibrierposition ist, kann ein ganz ähnliches Verfahren zum Kalibrieren eingesetzt werden wie bisher bei einer Rückstellfeder an dem Ventilschieber. Wenn Die Nut für die Einrastfeder ein geringes Spiel lässt (und gegebenenfalls auch schräge Flanken von Nut oder Einrastfeder vorliegen) kann durch Hin- und Herfahren des Ventilschiebers bis zu einem definierten Kraftanstieg die Mitte der Positionsmarkierung ermittelt werden. According to the invention, the valve slide preferably has a position marking which enables the switch-off position to be found and / or the position of the valve slide to be calibrated. In the case of valve spools with a return spring, such a position marking is not available and is only advantageous to a limited extent because the return spring is used to bring the valve spool (passively) back into a switch-off position if the current position of the valve spool cannot be correctly identified. Without a return spring and such a procedure, it can be advantageous to use another method or other means in order to detect the switch-off position. It has been found that a position marking on the valve slide is very advantageous for this. The presence of the shut-off position of the valve slide can be recognized on the basis of the position marking. In preferred embodiment variants, the position marking can be recognized with the controller and the actuator on the basis of an anomaly in the path-force relationship or the force profile of the movement of the valve slide. Position markings are possible which are recognized or scanned with corresponding (additional) sensors and / or switches. Magnetic, capacitive or optical sensors can be used. It when a mechanical position marker, in particular special in the form of a groove (on the valve slide) is attached is particularly advantageous. By means of a snap-in spring that engages in the groove in the switch-off position, a mechanical resistance can then be created that can be determined on the actuator or by the controller, so that only the energy consumption or the electrical current required for movement is supplied to the actuator Determination of the shutdown position must be observed. If the switch-off position is also a calibration position, a very similar method can be used for calibration as was previously the case with a return spring on the valve slide. If the groove for the snap-in spring leaves a little play (and there may also be inclined flanks of the groove or snap-in spring), the center of the position marking can be determined by moving the valve slide back and forth up to a defined increase in force.

Die Positionsmarkierung kann auch für eine Einschaltprozedur des Hydraulikventilmoduls verwendet werden. Bevorzugt werden bei jedem Einschaltvorgang eine ausgehend von der Positionsmarkierung bzw. ausgehend von der Kalibrierposition maximal ausgelenkte Position nach rechts (bzw. vom Antrieb weg) und nach links (bzw. zum Antrieb hin) angefahren. Eine maximal ausgelenkte Position kann ebenfalls anhand einer charakteristischen Eigenschaft der Weg-Kraft-Beziehung bzw. der Kraftverlauf der Bewegung des Ventilschiebers erkannt werden, wobei diese Erkennung bevorzugt ebenfalls mit dem Aktor und der Steuerung stattfmdet. Eine Erhöhung der Kraft bzw. des Stroms, der zur Bewegung des Aktors notwendig ist, steigt üblicherweise nach außen (rechts/links) an. Durch einen Schwellwert für diese Kraft bzw. diesen Strom kann die Außenposition definiert sein. Die Einschaltprozedur kann in der Steuerung hinterlegt sein. Bevorzugt ist die Steuerung so ein gerichtet, dass eine einwandfreie Funktion des Hydraulikventilmoduls gemeldet wird, wenn die Einschaltprozedur für alle Hydraulikventile des Hydraulikventilmoduls wie erwartet durchlaufen wurde. The position marker can also be used for a switch-on procedure for the hydraulic valve module. With each switch-on process, a position that is maximally deflected to the right (or away from the drive) and to the left (or towards the drive) is approached starting from the position marking or starting from the calibration position. A maximally deflected position can also be recognized on the basis of a characteristic property of the path-force relationship or the force profile of the movement of the valve slide, this recognition preferably also taking place with the actuator and the controller. An increase in the force or the current that is necessary to move the actuator usually increases outwards (right / left). The outer position can be defined by a threshold value for this force or this current. The switch-on procedure can be stored in the control. The control is preferably set up in such a way that proper functioning of the hydraulic valve module is reported when the switch-on procedure for all hydraulic valves of the hydraulic valve module has been carried out as expected.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung gehören zu einem Hydraulikventilmodul eine Mehrzahl von Hydraulikventilen und ein gemeinsamer elektrischer Energiespeicher, wobei der elektrische Energiespeicher dazu ausgelegt ist mehrere Ventilschieber aus jeder möglichen Ventilschieberposition in die Abschaltposition zu bringen. In a preferred embodiment of the invention, a hydraulic valve module includes a plurality of hydraulic valves and a common electrical valve Energy storage device, the electrical energy storage device being designed to move a plurality of valve slides from every possible valve slide position into the switch-off position.

Bevorzugt ist der elektrische Energiespeicher so ausgelegt, dass die Ventilschiebers jedes Hydraulikventils in dem Hydraulikventilmodul aus jeder beliebigen Position in die (jeweils vorgesehene) Abschaltposition gebraucht werden können. Hiermit ist gemeint, dass auch in dem Fall, dass alle Ventilschieber sich in einer Position befinden, aus welcher der Energieaufwand die Ventilschieber zurück in die Abschaltposition zu bringen jeweils maximal ist, die in dem elektrischen Energiespei cher verfügbare Energie trotzdem ausreicht, um alle Ventilschieber des Hydraulikventilmoduls zurück in die Abschaltposition zu bringen. The electrical energy store is preferably designed in such a way that the valve slides of each hydraulic valve in the hydraulic valve module can be used from any position into the (respectively provided) switch-off position. This means that even in the event that all valve spools are in a position from which the energy expenditure to bring the valve spool back into the switch-off position is at a maximum, the energy available in the electrical energy storage device is still sufficient to power all valve spools Bring the hydraulic valve module back into the switch-off position.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Aktoren der verschiedenen Hydraulikventile und der elektrische Energiespeicher über einen Einschaltstrombegrenzer an die externe Stromversorgung angeschlossen sind, so dass sie nacheinander angeschaltet werden können. It is particularly advantageous if the actuators of the various hydraulic valves and the electrical energy store are connected to the external power supply via an inrush current limiter so that they can be switched on one after the other.

Bei bisher bekannten Ventilblöcken mit mehreren Hydraulikventilen und deren Aktoren, werden beim Einschalten sehr hohe Ströme benötigt, weil alle Aktoren gleichzeitig hochgefahren werden. Solche Stromstärken treten beim Betrieb später nicht mehr auf. Der Einschaltstrombegrenzer ist bevorzugt dazu eingerichtet An steuerbefehle an die Aktoren der Hydraulikventile so zu modifizieren, dass diese derart versetzt zueinander ausgeführt werden, dass summierte Einschaltströme der Aktoren der Hydraulikventile des Hydraulikventilmoduls unter einen (vorgegebenen oder vorgebbaren) Grenzwert begrenzt sind. Bei einem Einschaltstrombegren zer für mehrere Aktoren können die Aktoren beispielsweise nacheinander zugeschaltet werden, was den gesamten Einschaltvorgang nur unwesentlich verzögert, jedoch den Strom auch beim Einschalten auf den Einschaltstrom nur eines Aktors zuzüglich der regulären Betriebsströme der weiteren Aktoren begrenzt. Der hier be schriebene Einschaltstrombegrenzer kann insbesondere auch als Einschaltverzögerer oder Einschaltverzögerung bezeichnet werden. Durch den Einschaltstrom- begrenzer können weitere Elektroinstallationen zur Versorgung des Hydraulikven tilmoduls mit elektrischer Leistung erheblich kleiner ausgelegt werden. In previously known valve blocks with several hydraulic valves and their actuators, very high currents are required when switching on, because all actuators are started up at the same time. Such currents do not occur later during operation. The inrush current limiter is preferably set up to modify control commands to the actuators of the hydraulic valves in such a way that they are offset from one another in such a way that the summed inrush currents of the actuators of the hydraulic valves of the hydraulic valve module are limited below a (predefined or predefinable) limit value. With an inrush current limiter for several actuators, the actuators can be switched on one after the other, which only insignificantly delays the entire switch-on process, but limits the current even when switched on to the inrush current of only one actuator plus the regular operating currents of the other actuators. The inrush current limiter described here can in particular also be referred to as a switch-on delay or switch-on delay. Due to the inrush current limiter, other electrical installations for supplying the hydraulic valve module with electrical power can be designed to be considerably smaller.

In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung umfasst der elektrische Energiespeicher mindestens einen von der externen Stromversorgung aufladbare elektrische Ener giespeicherzelle. In an embodiment according to the invention, the electrical energy store comprises at least one electrical energy storage cell that can be charged by the external power supply.

Diese aufladbare elektrische Energiespeicherzelle wird sofort nach Beginn des Betriebes des Hydraulikventilmoduls mit funktionierender externer Stromversorgung aufgeladen, so dass sie während des Betriebes nach einer sehr kurzen Startphase praktisch immer geladen zur Verfügung steht, um die Ventilschieber in die vorgesehene Abschaltposition zu bringen, bzw. die Notabschaltung durchzuführen. Die aufladbare elektrische Energiespeicherzelle kann auch genügend groß für eine Mehrzahl von entsprechenden Ventilschieberbewegungen (Notabschaltungen) ausgelegt sein, so dass sie auch nach einer Mehrzahl von entsprechenden Ventilschieberbewegungen (Notabschaltungen) sofort wieder zur Verfügung steht, wenn der Betrieb wieder aufgenommen wird. This rechargeable electrical energy storage cell is charged immediately after operation of the hydraulic valve module with a functioning external power supply, so that it is practically always available during operation after a very short start-up phase in order to bring the valve slide into the intended switch-off position or the emergency shutdown perform. The chargeable electrical energy storage cell can also be designed to be large enough for a plurality of corresponding valve slide movements (emergency shutdowns) so that it is immediately available again after a plurality of corresponding valve slide movements (emergency shutdowns) when operation is resumed.

Grundsätzlich hängt es von wirtschaftlichen und technischen Überlegungen ab, welche Art von elektrischer Energiespeicherzelle eingesetzt wird. Ziel ist es natürlich, die durch Wegfall einer Rückstellfeder erreichten Kostenvorteile nicht durch eine kostenintensive elektrische Energiespeicherzelle wieder zu verlieren. Eine bevorzugte Möglichkeit ist, dass die elektrische Energiespeicherzelle mindestens einen Kondensator und/oder einen Akkumulator umfasst. In principle, it depends on economic and technical considerations which type of electrical energy storage cell is used. The aim is, of course, not to lose the cost advantages achieved by eliminating a return spring through an expensive electrical energy storage cell. A preferred possibility is that the electrical energy storage cell comprises at least one capacitor and / or one accumulator.

Allerdings kann alternativ auch eine (nicht wieder aufladbare) Batterie eingesetzt werden, wenn Kosten/Nutzen-Überlegungen ergeben, dass dies für einen Anwendungsfall günstiger ist. Dies wird besonders der Fall sein, wenn entsprechende Ven tilschieberbewegungen/Notabschaltungen sehr selten Vorkommen und ein Auswechseln der Batterie in bestimmten Zeitintervallen (z. B. bei Wartungsarbeiten) akzeptabel ist. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind in dem Hydraulikven tilmodul die Steuerung und der elektrische Energiespeicher in einem Vorsteuerge rät angeordnet und/oder die Steuerung und der elektrische Energiespeicher sind Teil des Vorsteuergerätes. Dabei ist das Vor Steuergerät insbesondere ein Vorsteuergerät des mindestens einen elektrischen Aktors. An das Vorsteuergerät ist die externe Stromversorgung des Hydraulikventilmoduls angeschlossen bzw. die Aktoren sind über das Vor Steuergerät an die externe Stromversorgung des Hydraulikventilmoduls angeschlossen. Dieses Vorsteuergerät, welches auch noch andere Komponenten enthalten kann, versorgt den Aktor immer mit der notwendigen Energie und Steuerbefehlen. Im ungestörten Betrieb ist es im Ergebnis praktisch ein passives Gerät, welches Strom und Steuerbefehle durchleitet, bei Störungen der externen Stromversorgung wird es aber zum aktiven Gerät und liefert Energie und Steuerbefehle für eine Notabschaltung. However, a (non-rechargeable) battery can alternatively be used if cost / benefit considerations show that this is more favorable for an application. This will be the case in particular if corresponding valve slide movements / emergency shutdowns occur very rarely and changing the battery at certain time intervals (e.g. during maintenance work) is acceptable. In a particular embodiment of the invention, the control and the electrical energy storage device are arranged in a pilot control device in the hydraulic valve module and / or the control and the electrical energy storage device are part of the pilot control device. The pre-control device is in particular a pre-control device of the at least one electrical actuator. The external power supply of the hydraulic valve module is connected to the pilot control device or the actuators are connected to the external power supply of the hydraulic valve module via the pilot control device. This pilot control device, which can also contain other components, always supplies the actuator with the necessary energy and control commands. In undisturbed operation, the result is practically a passive device that passes current and control commands through, but in the event of disturbances in the external power supply, it becomes an active device and supplies energy and control commands for an emergency shutdown.

Der weiter oben schon beschriebene Einschaltstrombegrenzer ist bevorzugt ebenfalls Teil dieses Vor Steuergerät und dieser ist damit ebenfalls zwischen die Aktoren und die externe Stromversorgung geschaltet. The inrush current limiter already described above is preferably also part of this pre-control device and this is thus also connected between the actuators and the external power supply.

Das hier beschriebene Vorsteuergerät ist insbesondere ein (gemeinsames) Vorsteuergerät für alle Hydraulikventile in dem Hydraulikventilmodul. Die beschriebenen Komponenten (Steuerung, elektrischer Energiespeicher etc.) sind wie ausgeführt bevorzugt in dem Hydraulikventilmodul zentral für mehrere (bevorzugt für alle) Hydraulikventile des Hydraulikventilmoduls vorhanden. Es sind aber auch Ausführungsvarianten möglich, bei welchem diese Komponenten (ggf. ebenfalls in Form eines Vorsteuergerätes) für jedes Hydraulikventil einzeln vorhanden sind. Gegebenenfalls können diese Komponenten jeweils innerhalb des Aktors des jeweiligen Hydraulikventils mit angeordnet sein. The pilot control device described here is in particular a (common) pilot control device for all hydraulic valves in the hydraulic valve module. The described components (control, electrical energy storage etc.) are, as stated, preferably present in the hydraulic valve module centrally for several (preferably for all) hydraulic valves of the hydraulic valve module. However, design variants are also possible in which these components (possibly also in the form of a pilot control device) are available individually for each hydraulic valve. If necessary, these components can each also be arranged within the actuator of the respective hydraulic valve.

Das Vor Steuergerät kann insbesondere eine Schutzbeschaltung und/oder weitere (andere) gemeinsame Komponenten für mehrere Hydraulikventile aufweisen, so dass diese nicht für jeden Aktor einzeln vorhanden sein müssen. So kann ein Controller im Vorsteuergerät Funktionen für mehrere Ventile übernehmen, beispiels- weise die Integrität der jeweiligen Signalübermittlung prüfen, den Einschaltstrom begrenzen, den Ausfall der externen Stromversorgung feststellen und Notabschal tungen einleiten. The upstream control device can in particular have a protective circuit and / or further (other) common components for several hydraulic valves, so that these do not have to be available individually for each actuator. A controller in the pilot control device can take over functions for several valves, for example wisely check the integrity of the respective signal transmission, limit the inrush current, determine the failure of the external power supply and initiate emergency shutdowns.

Bevorzugt weist das Vorsteuergerät mindestens einen Sensor auf, mit welchem die externe Stromversorgung überwachbar ist, wobei die Steuerung in dem Vorsteuergerät dazu eingerichtet ist, eine Notabschaltung durchzuführen, wenn mit dem Sensor ein Fehler der externen Stromversorgung erkannt wird. Ein Fehler kann z. B. der Ausfall, eine zu starke Schwankung oder auch eine Überspannung der externen Stromversorgung sein. Die Art der externen Stromversorgung kann unabhängig von der Erfindung gewählt und ausgestaltet werden. The pilot control device preferably has at least one sensor with which the external power supply can be monitored, the controller in the pilot control device being set up to perform an emergency shutdown if the sensor detects a fault in the external power supply. An error can e.g. B. the failure, an excessive fluctuation or an overvoltage of the external power supply. The type of external power supply can be selected and configured independently of the invention.

Gegebenenfalls ist es wünschenswert, eine Notabschaltung nur in seltenen Fällen durchführen zu müssen. Insbesondere unter Belastung der Notstromversorgung bzw. des Energiespeichers sollte eine Notabschaltung nur in seltenen Fällen durchgeführt werden. Deshalb können und sollten zusätzlich alle Möglichkeiten zur Sicherstellung einer externen Stromversorgung beim Betrieb in einem Fahrzeug aus geschöpft werden, was auch bedeuten kann, dass das Vorsteuergerät sowohl mit dem Zündungsplus als auch mit dem Dauerplus (Anschluss an Batterie) des Fahrzeuges verbunden werden kann, damit eine Notabschaltung mit Hilfe der Fahrzeugbatterie durchgeführt werden kann, falls der Sensor eine unerwartete Abschaltung des Fahrzeuges feststellt, während noch Aktoren in Arbeitsstellung sind. In diesem Fall schaltet das Vorsteuergerät weiter die externe Stromversorgung von der Fahrzeugbatterie durch, sendet aber Signale zur Notabschaltung an jeden Aktor. It may be desirable to only have to perform an emergency shutdown in rare cases. An emergency shutdown should only be carried out in rare cases, especially when the emergency power supply or the energy storage device is under load. Therefore, all options for ensuring an external power supply when operating in a vehicle can and should also be exploited, which can also mean that the pilot control device can be connected to both the ignition plus and the permanent plus (connection to the battery) of the vehicle an emergency shutdown can be carried out with the aid of the vehicle battery if the sensor detects an unexpected shutdown of the vehicle while actuators are still in the working position. In this case, the pilot control unit continues to connect the external power supply from the vehicle battery, but sends signals for an emergency shutdown to each actuator.

Durch die Verwendung eines Vorsteuergeräts für mehrere Hydraulikventile in einem Hydraulikventilmodul wird es auch möglich signal- und stromführende Leitungen zu schleifen. Besonders bevorzugt sind einzelne Hydraulikventile in dem Hydraulikventil durch eine Reihenschaltung miteinander verbunden wobei jedes Hydraulikventil bzw. jeder Aktor eines Hydraulikventils mit den benachbarten Hydraulikventilen bzw. dessen Aktor verbunden ist. Dabei haben Hydraulikventile am Anfang einer Reihenschaltung oder am Ende einer Reihenschaltung üblicherweise ein benachbartes Hydraulikventil und Hydraulikventile innerhalb der Reihe der Reihenschaltung zwei benachbarte Hydraulikventile. Das Vor Steuergerät ist dann bevorzugt nur mit einem ersten Hydraulikventil und/oder mit einem letzten Hydrau likventil der Reihenschaltung verbunden. Die Signale und der Strom für weitere Hydraulikventile der Reihenschaltung werden durch die Verbindungen der Hydraulikventile/Aktoren miteinander bis zum jeweils betroffenen Hydraulikventil/ Aktor durchgeleitet bzw. durchgeschleift. By using a pilot control device for several hydraulic valves in one hydraulic valve module, it is also possible to loop lines carrying signals and current. Particularly preferably, individual hydraulic valves in the hydraulic valve are connected to one another by a series connection, each hydraulic valve or each actuator of a hydraulic valve being connected to the adjacent hydraulic valves or its actuator. In this case, hydraulic valves at the beginning of a series connection or at the end of a series connection usually have an adjacent hydraulic valve and hydraulic valves within the series Series connection of two adjacent hydraulic valves. The upstream control device is then preferably only connected to a first hydraulic valve and / or to a last hydraulic valve of the series circuit. The signals and the current for further hydraulic valves of the series connection are passed through or looped through the connections of the hydraulic valves / actuators to the respective hydraulic valve / actuator concerned.

Ein weiterer Vorteil des Vorsteuergerätes ist, dass eine elektrische Sicherheitsbeschaltung, eine Strombegrenzung (Inrush-Limiter), ein Verpolungsschutz, eine Spannungsaufbereitung (Hochsetzsteller) nur in dem Vorsteuergerät vorgesehen sein müssen und in den einzelnen Aktoren die eine sehr viel weniger umfangreiche Ansteuerungselektronik vorhanden sein kann. Gegebenenfalls kann durch die Verwendung eines derartigen Vorsteuergerätes sogar komplett auf eine Ansteuerungselektronik der einzelnen Aktoren und der darin angeordneten elektrischen Antriebs motoren verzichtet werden kann. Another advantage of the pilot control device is that an electrical safety circuit, current limitation (inrush limiter), reverse polarity protection, voltage conditioning (step-up converter) only need to be provided in the pilot control device and the individual actuators can have much less extensive control electronics . If necessary, the use of such a pilot control device even completely eliminates the need for control electronics for the individual actuators and the electric drive motors arranged therein.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum sicheren Betrieb eines Hydraulikventils ohne mechanische Rückstellfeder, wobei ein Ventilschieber in dem Hydrau likventil (bevorzugt ausschließlich) von einem elektrischen Ventilantrieb bewegt und in vorgebbaren Positionen gehalten wird, wobei weiter bei Feststellung eines Fehlers in einer externen Stromversorgung automatisch auf einen elektrischen Energiespeicher umgeschaltet und der Ventilschieber in eine sichere vorgebbare Abschaltposition bewegt wird. The invention also relates to a method for the safe operation of a hydraulic valve without a mechanical return spring, a valve slide in the hydraulic likventil (preferably exclusively) being moved by an electric valve drive and held in predeterminable positions, with further automatic on detection of a fault in an external power supply an electrical energy storage device is switched over and the valve slide is moved into a safe, predeterminable switch-off position.

Das beschriebene Verfahren wird bevorzugt mit einem oben beschriebenen Hydraulikventilmodul durchgeführt, wobei die wesentlichen Verfahrensschritte (Fest stellung des Fehlers und automatische Umschaltung von der externen Stromversorgung auf den elektrischen Energiespeicher) in der Steuerung des Hydraulikventilmoduls durchgeführt werden. The method described is preferably carried out with a hydraulic valve module described above, the essential method steps (detection of the error and automatic switching from the external power supply to the electrical energy store) being carried out in the control of the hydraulic valve module.

Mit dem beschriebenen Verfahren lässt sich auch ohne Rückstellfeder eine inhärente Sicherheit gewährleisten. Es ist sogar möglich, je nach Zustand des Ventils bei Auftreten einer Störung unterschiedliche Positionen als Abschaltposition vorzuge ben oder noch einen Vorgang zu Ende zu führen. With the method described, inherent safety can be ensured even without a return spring. It is even possible, depending on the condition of the valve If a malfunction occurs, different positions must be specified as the switch-off position or another process must be completed.

Bevorzugt wird der elektrische Energiespeicher im Pufferbetrieb von der externen Stromversorgung aufgeladen und beim Normalbetrieb des Hydraulikventils für ei ne Notabschaltung bereitgehalten. The electrical energy store is preferably charged by the external power supply in buffer mode and held ready for an emergency shutdown during normal operation of the hydraulic valve.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt eine Feststellung der Abschaltposition oder eine Kalibrierung der Position des Ventilschiebers mittels ei ner Positionsmarkierung auf dem Ventilschieber, insbesondere mittels einer Nut, in die eine Feder einrastet, so dass der dadurch entstehende Kraftverlauf vom Aktor aus gemessen werden kann. Die Feder ist bevorzugt ortsfest an dem Aktor bzw. einem Gehäuse des Aktors angeordnet. Bei einer Verschiebung des Ventilschiebers tritt eine Interkation zwischen der Positionsmarkierung und der Feder auf, welche den beschriebenen Kraftverlauf hervorruft. Die Positionsmarkierung wird von dem Aktor bevorzugt anhand einer Anomalie im Kraftverlauf erkannt. In a preferred embodiment of the method, the shutdown position is determined or the position of the valve slide is calibrated by means of a position marking on the valve slide, in particular by means of a groove into which a spring engages, so that the resulting force profile can be measured by the actuator. The spring is preferably arranged in a stationary manner on the actuator or on a housing of the actuator. When the valve slide is moved, an interaction occurs between the position marking and the spring, which causes the force profile described. The actuator preferably recognizes the position marking on the basis of an anomaly in the force profile.

Die Positionsmarkierung ist auch zur Kalibrierung besonders hilfreich, wenn der Aktor bei einer Bewegung einen sogenannten Schrittverlust feststellt. Dieser Vorgang wird beispielsweise in der EP 3 142 244 Al beschrieben. Bei Vorhandensein einer Rückstellfeder kann bei einem Schrittverlust die Abschaltposition leicht er reicht werden, in dem der Aktor deaktiviert wird und sich durch die wirkende Federkraft die Abschaltposition von selbst einstellt. Bei der hier beschriebenen aus- führungsvariante wird die Positionsmarkierung die Kalibrierung möglich. Dann wenn ein Schrittverlust festgestellt wurde, kann die Abschaltposition zur Kalibrie rung gezielt angefahren und anhand der Positionsmarkierung erkannt werden. The position marking is also particularly helpful for calibration if the actuator detects a so-called loss of step during a movement. This process is described, for example, in EP 3 142 244 A1. If a return spring is present, the switch-off position can easily be reached in the event of a loss of step by deactivating the actuator and the switch-off position setting itself by the acting spring force. In the embodiment variant described here, the position marking and calibration is possible. If a step loss has been determined, the switch-off position for calibration can be approached in a targeted manner and recognized on the basis of the position marking.

Wie anhand der Zeichnung noch näher erläutert wird, enthält das Hydraulikventilmodul im Allgemeinen einen Mikroprozessor, der Signale des Sensors auswer tet, den Pufferbetrieb regelt, Steuersignale weiterleitet oder selbst bei einer Notabschaltung generiert. Daher gehört zur Erfindung auch ein Computerprogrammprodukt, welche Befehle umfasst, die bewirken, dass das beschriebene Hydraulikventilmodul die beschriebenen Verfahren durchführt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, auf welches diese jedoch nicht beschränkt ist, wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es ist daraufhinzuweisen, dass die Figuren nur schematisch sind, und die Prinzipien der hier behandelten Erfindung erläutern sollen. Einzelne beschriebene Merkmale oder Funktionen des Ausführungsbeispiels können auch in anderer als der dargestellten Weise sinnvoll im Rahmen der Erfindung miteinander kombiniert werden. Es zeigen As will be explained in more detail with reference to the drawing, the hydraulic valve module generally contains a microprocessor that evaluates the signals from the sensor, regulates the buffer mode, forwards control signals or even generates it in the event of an emergency shutdown. The invention therefore also includes a computer program product which comprises commands which cause the hydraulic valve module described to carry out the methods described. An exemplary embodiment of the invention, to which it is not limited, is explained in more detail below with reference to the figures. It should be pointed out that the figures are only schematic and are intended to explain the principles of the invention dealt with here. Individual described features or functions of the exemplary embodiment can also be meaningfully combined with one another within the scope of the invention in a manner other than that shown. Show it

Fig. la einen schematischen Querschnitt durch ein einzelnes Hydraulikventil eines Hydraulikventilmoduls bei einer ausgelenkten Position des Ventilschiebers, La is a schematic cross section through a single hydraulic valve of a hydraulic valve module with a deflected position of the valve slide,

Fig. lb einen schematischen Querschnitt durch ein einzelnes Hydraulikventil eines Hydraulikventilmoduls bei einer Position des Ventilschiebers in der Abschaltposition, 1b shows a schematic cross section through an individual hydraulic valve of a hydraulic valve module when the valve slide is in the switch-off position,

Fig. 2 schematisch ein erfmdungsgemäßes Hydraulikventilmodul mit seinen Anschlüssen, 2 schematically shows a hydraulic valve module according to the invention with its connections,

Fig. 3 schematisch ein erfindungsgemäßes Vorsteuergerät mit seinen Komponenten und Anschlüssen, 3 schematically a pilot control device according to the invention with its components and connections,

Fig. 4a schematisch eine erste Darstellung eines Ventilschiebers mit Positionsmar kierung und Einrastelement, Fig. 4a schematically shows a first representation of a valve slide with Positionsmar marking and locking element,

Fig. 4b schematisch eine zweite Darstellung eines Ventilschiebers mit Positionsmarkierung und Einrastelement, 4b schematically shows a second representation of a valve slide with position marking and latching element,

Fig. 4c schematisch eine dritte Darstellung eines Ventilschiebers mit Positionsmarkierung und Einrastelement, 4c schematically shows a third representation of a valve slide with position marking and latching element,

Fig. 5a schematisch eine erste Darstellung eines Ventilschiebers mit einer weiteren Art der Positionsmarkierung, Fig. 5b schematisch eine zweite Darstellung eines Ventilschiebers mit einer weite ren Art der Positionsmarkierung 5a schematically shows a first representation of a valve slide with a further type of position marking, Fig. 5b schematically shows a second representation of a valve slide with a wide Ren type of position marking

Fig. 5c schematisch eine dritte Darstellung eines Ventilschiebers mit einer weiteren Art der Positionsmarkierung 5c schematically shows a third illustration of a valve slide with a further type of position marking

Fig. la und Fig. lb zeigen schematisch den Querschnitt durch ein HydraulikventilFig. La and Fig. Lb show schematically the cross section through a hydraulic valve

4 mit dem Aktor 3, wobei dieses Hydraulikventil 4 Bestandteil des hier beschriebenen Hydraulikventilmoduls 1 ist. Die Fig. la und lb zeigen einen Schnitt durch ein solches Hydraulikventilmodul 1 , welcher durch eines der Hydraulikventile 4 verläuft. Das Hydraulikventil 4 hat einen Ventilblock 28. Dieser Ventilblock 28 kann auch ein gemeinsamer Block sein, in welchem (hintereinander) mehrere Hydraulikventile 4 angeordnet sind. Das Hydraulikventil 4 umfasst jeweils Hydrauliklei tungen 22, die beispielsweise als Bohrungen in dem Ventilblock 28 ausgeführt sein können. In dem Ventilblock 28 ist auch eine Steuerbohrung 29 vorgesehen, in welcher ein Ventilschieber 5 angeordnet ist. An dem Ventilschieber 5 existieren Steuerstrukturen 30, welche je nach Position 31 des Ventilschiebers unterschiedlich mit den Hydraulikleitungen 22 Zusammenwirken und diese gezielt mit Hydraulikflüssigkeit versorgen bzw. wahlweise, öffnen, verschließen und/oder teilweise öffnen oder und/oder teilweise verschließen können. Die Position 31 des Ventilschiebers4 with the actuator 3, this hydraulic valve 4 being part of the hydraulic valve module 1 described here. FIGS. 1 a and 1 b show a section through such a hydraulic valve module 1, which runs through one of the hydraulic valves 4. The hydraulic valve 4 has a valve block 28. This valve block 28 can also be a common block in which several hydraulic valves 4 are arranged (one behind the other). The hydraulic valve 4 each includes hydraulic lines 22, which can be designed as bores in the valve block 28, for example. A control bore 29 is also provided in the valve block 28, in which a valve slide 5 is arranged. On the valve slide 5 there are control structures 30 which, depending on the position 31 of the valve slide, interact differently with the hydraulic lines 22 and supply them with hydraulic fluid in a targeted manner or, alternatively, can open, close and / or partially open and / or partially close. Position 31 of the valve slide

5 kann mit dem Motor/ Aktor 3 eingestellt werden. Der Motor/ Aktor 3 ist in übli chen Ausführungsvarianten mit einem Elektromotor 32 und einem Getriebe 33 ausgeführt, über welches der Elektromotor 32 ein Zahnrad 35 antreibt, welches auf eine mit dem Ventilschieber 5 verbundene Zahnstange 34 wirkt. In der Schnittdarstellung gemäß den Fig. la und lb ist das Zahnrad 35 hinter der Zahnstange 34 an geordnet und durch die Zahnstange 34 verdeckt. Über die Zahnstange 34 kann mit dem Motor/ Aktor 3 dann die aktuelle Position 31 des Ventilschiebers 5 eingestellt werden. Fig. la zeigt beispielhaft eine Position 31 des Ventilschiebers bei welcher eine der Hydraulikleitungen 22 in dem Ventilblock 28 mit einer Versorgungslei tung 37 verbunden ist, um diese Hydraulikleitung 22 mit Hydrauliköl zu versorgen. Bevorzugt hat der Ventilschieber 5 eine vorgesehene Abschaltposition 36, welche besonders bevorzugt durch eine Positionsmarkierung 26 an dem Ventilschieber 5 realisiert ist. Die Positionsmarkierung 26 ist insbesondere so ausgefiihrt, dass diese mit einer Feder 27 interagiert, wenn der Ventilschieber sich in der Abschaltposition befindet. Diese Situation ist in Fig. lb dargestellt. Eine solche Positionsmarkie- rung 26 wird nachfolgend anhand der Figuren 4a bis 4c sowie Fig. 5a bis 5c noch detaillierter erläutert. Schematisch dargestellt sind in der Fig. 1 auch der elektrische Energiespeicher 10 und die Steuerung 19. In dem elektrischen Energiespeicher 10 wird elektrische Energie gespeichert, die dazu ausreicht den Ventilschieber 5 aus jeder möglichen Ventilschieberposition in die Abschaltposition (Fig. lb) zu brin- gen. Die Durchführung einer solchen Abschaltung (ggf. auch Notabschaltung) wird von der Steuerung 19 gesteuert. 5 can be set with the motor / actuator 3. The motor / actuator 3 is designed in übli chen design variants with an electric motor 32 and a gear 33, via which the electric motor 32 drives a gear 35 which acts on a rack 34 connected to the valve slide 5. In the sectional view according to FIGS. La and lb, the gear 35 is arranged behind the rack 34 and covered by the rack 34. The current position 31 of the valve slide 5 can then be set with the motor / actuator 3 via the toothed rack 34. Fig. La shows an example of a position 31 of the valve slide in which one of the hydraulic lines 22 in the valve block 28 is connected to a supply line 37 to supply this hydraulic line 22 with hydraulic oil. The valve slide 5 preferably has an intended switch-off position 36, which is particularly preferably implemented by a position marking 26 on the valve slide 5. The position marking 26 is embodied in particular in such a way that it interacts with a spring 27 when the valve slide is in the shut-off position. This situation is shown in Fig. Lb. Such a position marking 26 is explained in more detail below with reference to FIGS. 4a to 4c and FIGS. 5a to 5c. The electrical energy store 10 and the controller 19 are also shown schematically in FIG The implementation of such a shutdown (possibly also an emergency shutdown) is controlled by the controller 19.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Hydraulikventilmodul 1 mit in diesem Beispiel vier Hydraulikventilen 4, denen jeweils ein Aktor 3 zugeordnet ist, welcher dazu eingerichtet ist den hier nicht dargestellten Ventilschieber des jeweiligen Hydraulikventils 4 zu bewegen. Die Aktoren 3 sind über elektrische Leitungen 2 mit einem Vor Steuergerät 20 verbunden, welches ihnen Energie und Steuersignale liefert. Das Vorsteuergerät 20 wird im Normalbetrieb über eine externe Stromversorgung 21 mit Strom versorgt. Die Steuerung 19 und der elektrische Energiespeicher 10 sind hier in dem Vor Steuergerät 20 angeordnet. Eine Datenzuleitung 16 liefert Signale für die Steuerung der Ventile 4, die wiederum Hydraulikleitungen 22 entsprechend mit Hydraulikflüssigkeit versorgen. Zur Orientierung ist in der Fig. 2 die Schnittrichtung A-A dargestellt. Die Darstellung der Fig. la und lb zeigen einen derartigen Schnitt durch das Hydraulikventilmodul 1. 2 shows a hydraulic valve module 1 according to the invention with, in this example, four hydraulic valves 4, each of which is assigned an actuator 3, which is set up to move the valve slide, not shown here, of the respective hydraulic valve 4. The actuators 3 are connected via electrical lines 2 to a control unit 20, which supplies them with energy and control signals. The pilot control device 20 is supplied with power via an external power supply 21 in normal operation. The controller 19 and the electrical energy store 10 are arranged here in the front of the control unit 20. A data feed line 16 supplies signals for the control of the valves 4, which in turn supply hydraulic lines 22 with hydraulic fluid accordingly. For orientation purposes, the section direction A-A is shown in FIG. 2. The illustration in FIGS. 1 a and 1 b show such a section through the hydraulic valve module 1.

Fig. 3 zeigt schematisch und mit weiteren Details den Aufbau eines beschriebenen Vorsteuergerätes 20 (wie es in Fig. 2 bereits dargestellt ist) mit seinen unterschiedlichen Komponenten. Das Vorsteuergerät 20 ist eingangsseitig mit einer externen Stromversorgung 21 und Datenleitungen 16 zur Versorgung und Steuerung von Ak- toren 3 verbunden. Ausgangsseitig gehen eine Aktorstromleitung 2 und eine Daten weiterleitung 17 von dem Vorsteuergerät 20 ab. Bei passivem Betrieb des Vorsteuergerätes 20 werden Strom und Signale einfach durchgeleitet. Allerdings überwacht ein Sensor 14 die Integrität der externen Stromversorgung 21 und leitet seine Mess signale über eine Sensorleitung 15 an die Steuerung 19 weiter. Bei Normalbetrieb wird außerdem der elektrische Energiespeicher 10 über eine Ladeschaltung 9 auf- geladen, so dass der Energiespeicher 10 kurz nach jedem Betriebsbeginn immer vollgeladen ist, aber nicht überladen wird. Der elektrische Energiespeicher kann als elektrische Energiespeicherzeile mindestens einen Akkumulator 24 und/oder min destens einen Kondensator 23 enthalten. Alternativ kann allerdings, wie in der Fig. 3 angedeutet, auch eine nicht wieder aufladbare Batterie 25 als Energiespeicherzelle mit einem Batteriemanagement 13 eingesetzt werden, wobei dann die Ladeschaltung 9 entfällt. Ein Spannungswandler 12 dient dazu, eine konstante Spannung bei unterschiedlichen Spannungs- oder Ladezuständen des elektrischen Energiespeichers 10 aufrecht zu erhalten. Dies kann durch einen Einschaltstrombegrenzer 8 unterstützt werden, so dass keine zu hohen Einschaltströme auftreten. Die Steuerung 19 ist über Signalleitungen 18 mit allen Komponenten verbunden, so dass die se bevorzugt alle Abläufe, die in dem Vorsteuergerät 20 auftreten, steuern kann. FIG. 3 shows schematically and with further details the structure of a described pilot control device 20 (as it is already shown in FIG. 2) with its different components. The input side of the pilot control device 20 is connected to an external power supply 21 and data lines 16 for supplying and controlling actuators 3. On the output side, an actuator power line 2 and a data line 17 go from the pilot control device 20. In passive operation of the pilot control device 20, current and signals are simply passed through. However, monitored a sensor 14 checks the integrity of the external power supply 21 and forwards its measurement signals to the controller 19 via a sensor line 15. During normal operation, the electrical energy store 10 is also charged via a charging circuit 9, so that the energy store 10 is always fully charged shortly after each start of operation, but is not overcharged. The electrical energy store can contain at least one accumulator 24 and / or at least one capacitor 23 as an electrical energy storage line. Alternatively, however, as indicated in FIG. 3, a non-rechargeable battery 25 can also be used as an energy storage cell with a battery management 13, the charging circuit 9 then being omitted. A voltage converter 12 is used to maintain a constant voltage with different voltage or charge states of the electrical energy store 10. This can be supported by an inrush current limiter 8 so that excessive inrush currents do not occur. The controller 19 is connected to all components via signal lines 18, so that it can preferably control all processes that occur in the pilot control device 20.

Wenn der Sensor 14 der Steuerung 19 eine Störung der externen Stromversorgung 21 meldet, schaltet die Steuerung 19 mittels eines Umschalters 7 von externer Stromversorgung 21 auf eine Stromversorgung mittels des elektrischen Energiespeichers 10. Alle Aktoren 3 werden nun aus dem elektrischen Energiespeicher 10 mit Strom versorgt. Gleichzeitig unterbricht die Steuerung 19 die Datenzuleitung 16 und sendet Signale, um die Ventilschieber in die Abschaltposition zu bringen bzw. für eine Notabschaltung über die Datenweiterleitung 17. Eine optionale Schutzbeschaltung 6 verhindert Störungen dieses Vorganges durch die externe Stromversorgung 21. Eine Notabschaltung kann aber beispielsweise auch ausgelöst werden, wenn es Unterbrechungen in der Datenzuleitung 16 oder an anderer Stelle in einer Datenkommunikation gibt. Dann wird allerdings der elektrische Energiespeicher bzw. die Notstromversorgung nicht benötigt. When the sensor 14 reports a fault in the external power supply 21 to the controller 19, the controller 19 uses a switch 7 to switch from the external power supply 21 to a power supply by means of the electrical energy store 10. All the actuators 3 are now supplied with power from the electrical energy store 10. At the same time, the controller 19 interrupts the data feed line 16 and sends signals to bring the valve slide into the switch-off position or for an emergency switch-off via the data transmission 17. An optional protective circuit 6 prevents disturbances of this process by the external power supply 21 be triggered when there are interruptions in the data line 16 or elsewhere in a data communication. Then, however, the electrical energy store or the emergency power supply is not required.

Bei einer Wiederinbetriebnahme nach einer Notabschaltung wird der elektrische Energiespeicher 10 (falls er entladen ist) schnell wieder aufgeladen, so dass ein sicherer Betrieb wieder möglich ist. Das Vor Steuergerät 20 kann noch weitere Funk- tionen übernehmen, beispielsweise die regelmäßige Überprüfung aller Daten- und Signalleitungen und des Energiespeichers. Beispielhafte Berechnungen für typische Hydraulikventile und Aktoren nach dem Stand der Technik ergeben, dass der Energiespeicher für jedes Ventil und jede Notabschaltung mindestens ca. 4 Ws [Watt x Sekunde] gespeichert haben sollte. Die Kapazität des elektrischen Energiespeichers 10 kann daher nach der Zahl der angeschlossenen Ventile und der Anzahl der ge wünschten durchführbaren Notabschaltungen berechnet und natürlich mit einem Aufschlag zur Sicherheit und zur Berücksichtigung einer Alterung des Energiespeichers versehen werden. Ein bei der Zuschaltung des Energiespeichers 10 erfolgender Spannungsabfall kann durch den Spannungswandler 12 kompensiert werden. Im Ergebnis sollte eine erfindungsgemäße Notstromversorgung einen Energiespeicher 10 von mindestens 12 Ws haben, was für die gewünschte Betriebsspannung, insbesondere 12 V [Volt], durch Zusammenschaltung sogenannter Superkondensatoren und/oder von Akkumulator-Zellen (z. B. Lithium-Ionen- Akkus) erreicht wer den kann. Die Kosten und anderen technischen Eigenschaften dieser Bauteile entscheiden über den besten Weg zur Energiespeicherung bei jedem Anwendungsfall. When restarting after an emergency shutdown, the electrical energy store 10 (if it is discharged) is quickly recharged so that safe operation is possible again. The front of control unit 20 can also have further radio take over tasks, for example the regular checking of all data and signal lines and the energy storage. Exemplary calculations for typical hydraulic valves and actuators according to the state of the art show that the energy storage device should have stored at least approx. 4 Ws [watts x second] for each valve and each emergency shutdown. The capacity of the electrical energy store 10 can therefore be calculated according to the number of valves connected and the number of ge desired feasible emergency shutdowns and of course provided with a surcharge for safety and to take into account aging of the energy store. A voltage drop that occurs when the energy store 10 is switched on can be compensated for by the voltage converter 12. As a result, an emergency power supply according to the invention should have an energy store 10 of at least 12 Ws, which for the desired operating voltage, in particular 12 V [volts], through the interconnection of so-called supercapacitors and / or accumulator cells (e.g. lithium-ion batteries) can be reached. The cost and other technical properties of these components determine the best way to store energy for each application.

Fig. 4a bis Fig. 4c zeigen einen Ventilschieber 5 mit einer Positionsmarkierung 26 in Form einer Nut 26, in die ein Einrastelement 27 einrasten kann, wobei das Einrastelement 27 hier in Form eines Federbügels ausgeführt ist. Das Einrastelement 27 und die Nut 26 sind so geformt und angeordnet, dass genau in der Abschaltposition, die bei jedem Ventiltyp an anderer Stelle liegen kann, das Einrastelement 27 in die Nut 26 einrastet, was sich beim Aktor 3 bemerkbar macht, weil ein Widerstand überwunden werden muss, um das Einrastelement 27 wieder aus der Nut 26 zu schieben. Diesen Widerstand und seinen Ort kann man messen, und zwar in beiden Richtungen, so dass die genaue Position auf diese Weise bestimmt werden kann. In Fig. 4a Ist die Situation dargestellt, wenn die Feder 27 in die in Form einer Nut 26 ausgeführte Positionsmarkierung 26 eingreift, wenn der Ventilschieber 5 sich in der Abschaltposition befindet. Fig. 4b zeigt den Fall, dass der Ventilschieber 5 sich nicht in der Abschaltposition befindet. Dann ist die Feder 27 aufgespreizt. Fig. 4c zeigt den Fall aus Fig. 4a (Ventilschieber 5 in Abschaltposition) nochmal in einer anderen Perspektive, um das Zusammenwirken von Feder 27 und Positions markierung bzw. Nut 26 zu verdeutlichen. 4a to 4c show a valve slide 5 with a position marking 26 in the form of a groove 26 into which a latching element 27 can latch, the latching element 27 being designed here in the form of a spring clip. The latching element 27 and the groove 26 are shaped and arranged in such a way that the latching element 27 latches into the groove 26 precisely in the shut-off position, which can be at a different location for each valve type, which is noticeable in the actuator 3 because a resistance is overcome must be in order to push the latching element 27 out of the groove 26 again. This resistance and its location can be measured, in both directions, so that the exact position can be determined in this way. In Fig. 4a the situation is shown when the spring 27 engages in the position marking 26 designed in the form of a groove 26 when the valve slide 5 is in the shut-off position. Fig. 4b shows the case that the valve slide 5 is not in the switch-off position. Then the spring 27 is spread open. FIG. 4c shows the case from FIG. 4a (valve slide 5 in switch-off position) again in FIG another perspective to mark the interaction of the spring 27 and position or groove 26 to illustrate.

Es ist daraufhinzuweisen, dass die hier dargestellte Art einer Positionsmarkierung 26 selbstverständlich nur beispielhaft zu verstehen ist. Bevorzugt ist, dass die Positionsmarkierung 26 für den Aktor/Motor 3 spürbar ist und so von der Elektronik bzw. der Steuerung des Motors erkannt werden kann, ohne dass hierfür weitere Sensoren erforderlich sind. Hierdurch kann mit dem Aktor/Motor 3 auch zur Kalibrierung des Hydraulikventils immer die Abschaltposition angefahren werden, die bevorzugt gleichzeitig auch eine Kalibrierposition ist. It should be pointed out that the type of position marking 26 shown here is, of course, only to be understood as an example. It is preferred that the position marking 26 for the actuator / motor 3 can be felt and can thus be recognized by the electronics or the control of the motor without further sensors being required for this. As a result, the actuator / motor 3 can always be used to move to the switch-off position for calibrating the hydraulic valve, which is preferably also a calibration position at the same time.

In den Fig. 5a bis 5c ist eine weitere Variante der Positionsmarkierung dargestellt. Zu erkennen ist hier, jeweils ein Ventilschieber 5 mit einer Zahnstange 34 mit welcher der Ventilschieber 5 verschoben werden kann. Die Fig. 5a zeigt den Ventil schieber 5 mit der Zahnstange 34 in einer Ansicht zusammen mit Teilen des Aktors und insbesondere mit einem Getriebe 33 des Aktors. In den Fig. 5b und 5c ist der Ventilschieber 5 mit der Zahnstange 34 jeweils in seitlicher Ansicht (Fig. 5b) und in Draufsicht (Fig. 5c) dargestellt. An dem Ventilschieber 5 ist seitlich ein Höhen profil 39 vorgesehen, an welchem ein federbelasteter Schalter 38 anliegt. Der Schalter 38 wird an das Höhenprofil 39 heran gedrückt und anhand des Höhenprofils ergibt sich je nach Stellung des Ventilschiebers 5 eine bestimmte Position des Schalters 38. Die Positionsmarkierung 26 anhand derer die Abschaltposition 36 erkenn bar ist, wird beispielsweise durch zwei ansteigende Flanken 40 gebildet und kann anhand dieser ansteigenden Flanken 40 erkannt werden Besonders bevorzugt ist eine Profilhöhe 41 auf beiden Seiten der Abschaltposition 36 unterschiedlich, so dass anhand der Stellung des Schalters 38 erkannt werden kann in welche Richtung der Ventilschieber 5 ausgefahren ist. A further variant of the position marking is shown in FIGS. 5a to 5c. It can be seen here, in each case a valve slide 5 with a toothed rack 34 with which the valve slide 5 can be moved. Fig. 5a shows the valve slide 5 with the rack 34 in a view together with parts of the actuator and in particular with a gear 33 of the actuator. In FIGS. 5b and 5c, the valve slide 5 with the toothed rack 34 is shown in a side view (FIG. 5b) and in a top view (FIG. 5c). On the valve slide 5, a height profile 39 is provided on the side, on which a spring-loaded switch 38 rests. The switch 38 is pressed against the height profile 39 and based on the height profile, depending on the position of the valve slide 5, a certain position of the switch 38 results can be recognized on the basis of these rising flanks 40. Particularly preferably, a profile height 41 is different on both sides of the switch-off position 36, so that the position of the switch 38 can be used to identify in which direction the valve slide 5 is extended.

Der Schalter 38 ist bevorzug mit der Steuerung verbunden, so dass die mit dem Schalter 38 gewinnbare Information über die Position des Ventilschiebers 5 berück sichtigt werden kann. Die vorliegende Erfindung erlaubt den sicheren Betrieb von Hydraulikventilen oh ne Rückstellfeder, wobei solche Ventile und deren Aktoren kleiner und kostengüns tiger gebaut werden können als bei herkömmlichen Ventilen mit Rückstellfeder. The switch 38 is preferably connected to the controller so that the information about the position of the valve slide 5 that can be obtained with the switch 38 can be taken into account. The present invention allows the safe operation of hydraulic valves without a return spring, such valves and their actuators can be built smaller and cheaper than conventional valves with a return spring.

Bezugszeichenliste List of reference symbols

1 Hydraulikventilmodul 1 hydraulic valve module

2 Aktorstromleitung 2 actuator power line

3 Motor, Aktor 3 motor, actuator

4 Hydraulikventil 4 hydraulic valve

5 Ventilschieber 5 valve spool

6 Schutzbeschaltung 6 protective circuit

7 Umschalter 7 changeover switches

8 Einschaltstrombegrenzer 8 inrush current limiters

9 Ladeschaltung 9 Charging circuit

10 Stromspeicher, Energiespeicher10 power storage, energy storage

11 Statusleitung 11 Status line

12 Spannungswandler 12 voltage converters

13 B atteriemanagement 13 B atterymanagement

14 Sensor 14 sensor

15 Sensorleitung 15 sensor cable

16 Datenzuleitung 16 Data feed

17 Datenweiterleitung 17 Forwarding data

18 Signalleitungen 18 signal lines

19 Steuerung 19 Control

20 Vorsteuergerät 20 pilot control unit

21 Externe Stromversorgung 21 External power supply

22 Hydraulikleitungen 22 hydraulic lines

23 Kondensator 23 capacitor

24 Akkumulator 24 accumulator

25 Batterie 25 battery

26 Positionsmarkierung, Nut 26 Position marker, groove

27 Rastelement, Einrastfeder 27 locking element, locking spring

28 Ventillock 28 valve lock

29 Steuerbohrung 29 Control hole

30 Steuerstrukturen 31 Position 30 tax structures 31 position

32 Elektromotor 32 electric motor

33 Getriebe 33 transmission

34 Zahnstange 35 Zahnrad 34 rack 35 gear

36 Abschaltposition36 Switch-off position

37 Versorgungskanal37 supply channel

38 Schalter 38 switches

39 Höhenprofil 40 ansteigende Flanke39 Elevation profile 40 rising flank

41 Profilhöhe 41 profile height

Claims

Patentansprüche Claims 1. Hydraulikventilmodul (1) aufweisend mindestens ein Hydraulikventil (4) mit einem Ventilschieber (5), wobei der Ventilschieber (5) mit einem elek- trischen Aktor (3) verstellbar ist, um Hydraulikleitungen (22) durch das Hydraulikventil (4) mit Hydraulikflüssigkeit zu versorgen, wobei das Hydrau likventilmodul (1) eine Steuerung (19) und einen elektrischen Energiespeicher (10) aufweist, wobei die Steuerung (19) und der elektrische Energiespeicher (10) dazu eingerichtet sind, den Ventilschieber (5) mit dem elek- trischen Aktor (3) und in dem elektrischen Energiespeicher (10) gespeicher ter Energie aus jeder möglichen Ventilschieberposition in eine Abschaltposition (36) zu bringen. 1. Hydraulic valve module (1) having at least one hydraulic valve (4) with a valve slide (5), the valve slide (5) being adjustable with an electrical actuator (3) in order to connect hydraulic lines (22) through the hydraulic valve (4) To supply hydraulic fluid, the hydrau likventilmodul (1) has a controller (19) and an electrical energy store (10), the controller (19) and the electrical energy store (10) being set up to connect the valve slide (5) to the elec - Tric actuator (3) and in the electrical energy store (10) stored ter energy from every possible valve slide position in a switch-off position (36). 2. Hydraulikventilmodul (1) nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (14, 15, 19) als Notsteuerung und der elektrische Energiespeicher (10) als Notstromversorgung ausgeführt und dazu eingerichtet sind, für mindestens eine Notabschaltung elektrische Energie bereitzustellen, wenn in einer externen Stromversorgung (21) des Hydraulikventilmoduls (1) ein Fehler festge stellt wird, wobei die Notabschaltung dazu eingerichtet ist den Ventilschie- ber (5) aus jeder möglichen Ventilschieberposition in die Abschaltposition2. Hydraulic valve module (1) according to claim 1, wherein the controller (14, 15, 19) is designed as an emergency control and the electrical energy store (10) is designed as an emergency power supply and is configured to provide electrical energy for at least one emergency shutdown when in an external power supply (21) of the hydraulic valve module (1) a fault is detected, the emergency shutdown being set up to move the valve slide (5) from every possible valve slide position into the shutdown position (36) zu bringen. (36) bring. 3. Hydraulikventilmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem mindestens einen Hydraulikventilmodul (1) keine mechanische Rückstellfeder angeordnet ist, mit der der Ventilschieber (5) passiv in eine3. Hydraulic valve module (1) according to one of the preceding claims, wherein in the at least one hydraulic valve module (1) no mechanical return spring is arranged with which the valve slide (5) passively in a Abschaltposition (36) bringbar ist. Shutdown position (36) can be brought. 4. Hydraulikventilmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ventilschieber (5) eine Positionsmarkierung (26) aufweist, die das Auffinden der Abschaltposition (36) und/oder eine Kalibrierung der Position des Ventilschiebers ermöglicht. 4. Hydraulic valve module (1) according to one of the preceding claims, wherein the valve slide (5) has a position marker (26) which enables the switch-off position (36) to be found and / or the position of the valve slide to be calibrated. 5. Hydraulikventilmodul (1) nach Anspruch 4, wobei die Positionsmarkierung (26) eine Nut ist, in die ein Rastelement (27) einrasten kann. 5. Hydraulic valve module (1) according to claim 4, wherein the position marker (26) is a groove into which a latching element (27) can engage. 6. Hydraulikventilmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo- bei eine Mehrzahl von Hydraulikventilen (4) und ein gemeinsamer elektrischer Energiespeicher (10) zu dem Hydraulikventilmodul (1) gehören und der elektrische Energiespeicher (10) dazu ausgelegt ist mehrere Ventilschieber (5) aus jeder möglichen Ventilschieberposition in die Abschaltposition (36) zu bringen. 6. Hydraulic valve module (1) according to one of the preceding claims, wherein a plurality of hydraulic valves (4) and a common electrical energy store (10) belong to the hydraulic valve module (1) and the electrical energy store (10) is designed for a plurality of valve spools ( 5) from every possible valve slide position to the shut-off position (36). 7. Hydraulikventilmodul (1) nach Anspruch 6, wobei die Aktoren (3) der verschiedenen Hydraulikventile (4) und der elektrische Energiespeicher (10) über einen Einschaltstrombegrenzer (8) an die externe Stromversorgung (21) angeschlossen sind, so dass sie nacheinander angeschaltet werden kön- nen. 7. Hydraulic valve module (1) according to claim 6, wherein the actuators (3) of the various hydraulic valves (4) and the electrical energy store (10) via an inrush current limiter (8) are connected to the external power supply (21) so that they are switched on one after the other can be. 8. Hydraulikventilmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Energiespeicher (10) mindestens einen von der externen Stromversorgung (21) aufladbare elektrische Energiespeicherzelle (23,24,25) umfasst. 8. Hydraulic valve module according to one of the preceding claims, wherein the electrical energy store (10) comprises at least one of the external power supply (21) chargeable electrical energy storage cell (23,24,25). 9. Hydraulikventilmodul (1) nach Anspruch 8, wobei die elektrische Energiespeicherzelle mindestens einen Kondensator (23) und/oder einen Akkumulator (24) umfasst. 9. Hydraulic valve module (1) according to claim 8, wherein the electrical energy storage cell comprises at least one capacitor (23) and / or an accumulator (24). 10. Hydraulikventilmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die elektrische Energiespeicherzelle eine Batterie (25) umfasst. 10. Hydraulic valve module (1) according to one of claims 1 to 7, wherein the electrical energy storage cell comprises a battery (25). 11. Hydraulikventilmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo- bei die Steuerung (19) und der elektrische Energiespeicher (10) in einem11. Hydraulic valve module (1) according to one of the preceding claims, wherein the controller (19) and the electrical energy store (10) in one Vorsteuergerät (20) des mindestens einen elektrischen Aktors (3) angeordnet sind, an welches die externe Stromversorgung (21) des Hydraulikventilmoduls (1) angeschlossen ist. Pilot control device (20) of the at least one electrical actuator (3) are arranged, to which the external power supply (21) of the hydraulic valve module (1) is connected. 12. Hydraulikventilmodul (1) nach Anspruch 11 , wobei das Vorsteuergerät (20) eine Schutzbeschaltung (6) und/oder andere gemeinsame Komponenten für mehrere Hydraulikventile (4) aufweist. 12. Hydraulic valve module (1) according to claim 11, wherein the pilot control device (20) has a protective circuit (6) and / or other common components for a plurality of hydraulic valves (4). 13. Hydraulikventilmodul (1) nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Vorsteuer gerät (20) mindestens einen Sensor (14) aufweist, mit welchem die externe Stromversorgung (21) überwachbar ist und die Steuerung (19) in dem Vorsteuergerät (20) dazu eingerichtet ist, eine Notabschaltung durchzuführen, wenn mit dem Sensor (14) ein Fehler der externen Stromversorgung (21) erkannt wird. 13. Hydraulic valve module (1) according to claim 11 or 12, wherein the pilot control device (20) has at least one sensor (14) with which the external power supply (21) can be monitored and the controller (19) in the pilot control device (20) to it is set up to perform an emergency shutdown if the sensor (14) detects a fault in the external power supply (21). 14. Verfahren zum sicheren Betrieb eines Hydraulikventils (1) ohne mechani sche Rückstellfeder, wobei ein Ventilschieber (5) in dem Hydraulikventil (4) von einem elektrischen Aktor (3) bewegt und in vorgebbaren Positionen gehalten wird, wobei weiter bei Feststellung eines Fehlers in einer externen Stromversorgung (21) automatisch auf einen elektrischen Energiespeicher (10) des Hydraulikventilmoduls umgeschaltet und der Ventilschieber (5) in eine sichere vorgebbare Abschaltposition (36) bewegt wird. 14. A method for the safe operation of a hydraulic valve (1) without mechanical cal return spring, wherein a valve slide (5) in the hydraulic valve (4) is moved by an electric actuator (3) and held in predeterminable positions, further in case of detection of an error in an external power supply (21) is automatically switched to an electrical energy store (10) of the hydraulic valve module and the valve slide (5) is moved into a safe, predeterminable switch-off position (36). 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei eine Feststellung der Abschaltposition (36) mittels einer Positionsmarkierung (26) auf dem Ventilschieber (5) erfolgt. 15. The method according to any one of claims 13 or 14, wherein the shutdown position (36) is determined by means of a position marker (26) on the valve slide (5). 16. Computerprogrammprodukt aufweisend Befehle, die bewirken, dass ein Hydraulikventilmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12 das Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15 ausführt. 16. A computer program product having commands which cause a hydraulic valve module according to one of claims 1 to 12 to carry out the method according to one of claims 13 to 15.
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