Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Hydraulik- Steuerblock gemäß dem Oberbegriff des

Patentanspruchs 1 sowie eine hydraulische Achse mit dem Steuerblock gemäß

Patentanspruch 10.

Eine hydraulische Achse, insbesondere elektro- oder servohydraulische Linearachse, hat einen Aktor, insbesondere einen Hydrozylinder, in offenem oder geschlossenem, hydraulischen Kreis. Bei dessen geringem Ölvolumen kann mittels der Achse mit hoher Dynamik, hoher Präzision und Kraft gepresst, gefügt oder geschlossen werden. Typische Anwendungen für derartige Achsen sind Pressen, Spritzgussmaschinen, Hexapode für Simulatoren oder dergleichen. Weist die Achse einen Servomotor als Antrieb auf, ist zusätzlich eine extrem hohe Positioniergenauigkeit und zudem eine gute

elektrische/elektronische Vernetzbarkeit gegeben. Als Aktoren sind Hydrozylinder oder rotatorische Hydromaschinen möglich.

Fällt im Betrieb des Aktors ein Pendel- oder Differenzvolumenstrom an, was insbesondere dann der Fall ist, wenn Hydrozylinder mit unterschiedlichen Kolbenflächengrößen, also insbesondere Differentialzylinder, Verwendung finden, so besteht die Aufgabe, das Differenzvolumen aufzunehmen und bei entgegengesetzter Arbeitsrichtung wieder abzugeben. Hierzu ist ein Hydrospeicher vorzusehen.

Ist Bauraum knapp, so bietet sich die Bauform einer Kompaktachse an. Dazu sind Komponenten der Achse, wie beispielsweise der Aktor selbst, der Elektroantrieb, Steuer- und Sicherheitsventile und auch der genannte Hydrospeicher am oder teilweise im Hydraulik- Steuerblock angeordnet, befestigt und hydraulisch angebunden. Der Stand der Technik kennt zur Anbindung des Hydrospeichers an den Hydraulik- Steuerblock verschiedene Möglichkeiten. Häufig ist die mechanische und hydraulische Verbindung des Hydrospeichers mit dem Hydraulik- Steuerblock über eine

Einschraubverschraubung realisiert. Hierbei stellt die Schraubverbindung des

Hydrospeichers mit dem Steuerblock sowohl die mechanische Befestigung als auch die fluidische Anbindung an den Steuerblock dar. Herkömmlich wird der Hydrospeicher direkt in den Steuerblock oder in einen Zwischenadapter, der am Steuerblock montiert ist,

eingeschraubt.

Der Zwischenadapter löst zwar die Problematik, dass bei direkt in den Steuerblock eingeschraubtem Hydrospeicher ein Kollisionsproblem mit den anderen genannten

Komponenten der Achse auftreten kann. Nachteilig an derartigen Zwischenadaptern ist aber, dass eine zusätzliche Dichtstelle zwischen ihm und dem Steuerblock resultiert. Zudem sind ein erhöhter Montageaufwand durch die zusätzliche Verbindung Zwischenadapter- Steuerblock und Zusatzkosten für die Fertigung des Zwischenadapters zu nennen. Darüber hinaus können technische Probleme aus der mechanischen Belastung des

Zwischenadapters durch den Hydrospeicher resultieren.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter der Voraussetzung der Kollisionsvermeidung mit anderen Komponenten, einen Hydraulik- Steuerblock mit sicherer Anbindung eines Hydrospeichers zu schaffen. Eine zweite Aufgabe besteht darin, eine entsprechende elektrohydraulische Achse mit diesem Hydraulik- Steuerblock zu schaffen.

Die erste Aufgabe wird gelöst durch einen Hydraulik- Steuerblock mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, die zweite durch eine hydraulische Achse mit dem Merkmal des

Anspruchs 10.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den jeweils abhängigen

Patentansprüchen beschrieben.

Ein Hydraulik- Steuerblock hat zur Steuerung einer Druckmittelversorgung eines

hydraulischen Aktors einer elektro- oder servohydraulischen Achse, insbesondere eines Hydrozylinders oder eines Hydromotors, einen von Druckmittelkanälen durchsetzten

Grundkörper und einen vorspringenden Verbindungsabschnitt mit einer Schnittstelle zur hydraulischen und/oder mechanischen Anbindung eines Hydrospeichers. Erfindungsgemäß ist der Grundkörper mit dem Verbindungsabschnitt einstückig gebildet.

Dadurch entfallen die genannten Problematiken der zusätzlichen Dichtstelle und

mechanischen Belastung eines gesondert am Grundkörper angesetzten

Verbindungsabschnitts, sodass ein Hydraulik- Steuerblock mit sicherer Anbindung des Hydrospeichers geschaffen ist, zumindest was Kollisionsvermeidung und Undichtigkeit betrifft.

Die Schnittstelle ist entweder mit dem Hydrospeicher verbindbar oder verbunden oder sie ist verschließbar oder verschlossen, insbesondere durch eine Verschlussschraube.

Die Schnittstelle ist vorzugsweise ein Endabschnitt eines der Druckmittelkanäle.

In einer Weiterbildung hat die Schnittstelle einen Einschraubanschluss mit Innengewinde, so dass ein Einschraubanschluss des Hydrospeichers mit Außengewinde damit verbunden werden kann.

In einer anderen Weiterbildung ist an die Schnittstelle ein Verbindungszwischenstück angesetzt, insbesondere ein Doppelnippel.

Dieser ist in einer Weiterbildung in die Schnittstelle des Verbindungsabschnitts

eingeschraubt und hat seitens des Hydrospeichers ein Außengewinde.

Der dazu passende, verbindbare oder verbundene Hydrospeicher hat demnach ein

Innengewinde, mit dem er aufs Außengewinde des Doppelnippels aufschraubbar oder aufgeschraubt ist.

Einer der Druckmittelkanäle ist vorzugsweise ein Arbeitsdruckmittelkanal, über den der Aktor mit einer Druckmittelquelle und/oder mit einer Druckmittelsenke, insbesondere einer entsprechenden Hoch- oder Niederdruckseite einer Hydromaschine der Achse, fluidisch verbindbar ist. Ein anderer der Druckmittelkanäle ist vorzugsweise ein mit dem Arbeitsdruckmittelkanal fluidisch verbindbarer oder verbundener Speicherdruckmittelkanal.

Die Schnittstelle ist insbesondere an einem Endabschnitt des Speicherdruckmittelkanals angeordnet oder ausgebildet.

Der Speicherdruckmittelkanal kann einen oder mehrere Endabschnitte, insbesondere durch Abzweigung vom Speicherdruckmittelkanal aufweisen. Somit sind mehrere Schnittstellen gebildet, so dass mehrere Hydrospeicher an den Steuerblock angebunden sein können und/oder ein Hydrospeicher in verschiedenen Positionen angebunden sein kann.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Grundkörper mit dem Verbindungsabschnitt gegossen, also ein einstückiger Gusskörper. Der Verbindungsabschnitt ist vorzugsweise als Ausformung mit Entformungsschrägen realisiert.

In einer Weiterbildung weist der Verbindungsabschnitt hierzu eine sich hin zum Grundkörper erweiternde, pyramidenförmige, trapezförmige oder trapezoide Grundform auf.

In einer Weiterbildung hat der Verbindungsabschnitt unbearbeitete Flanken, Seitenflächen oder Oberflächen, die sich in einer Richtung hin zum Grundkörper aufweiten. Auf diese Weise sind Entformungsschrägen gebildet.

Um den Druckverlust im und/oder über den Steuerblock zu minimieren, sind in einer Weiterbildung die Druckmittelkanäle, oder zumindest einige davon, zumindest

abschnittsweise strömungsoptimiert ausgestaltet. Insbesondere ist der genannte

Speicherdruckmittelkanal strömungsoptimiert, um den Speichervorgang von Druckmittel in den Hydrospeicher und die Rekuperation der darin gespeicherten Druckmittelenergie so effizient und effektiv wie möglich zu gestalten.

In einer Weiterbildung ist ein Gusskern des Steuerblocks, insbesondere ein Sandkern der Druckmittelkanäle, insbesondere des Speicherdruckmittelkanals, 3D-gedruckt, oder in anderen Worten additiv gefertigt. Zur Schaffung einer gemeinsamen Referenzebene, an der insbesondere auch andere Komponenten, wie beispielsweise Ventile, der Aktor oder die Hydromaschine anflanschbar sind, fluchtet wenigstens eine Seiten- oder Oberfläche des Verbindungsabschnitts mit einer Seiten- oder Oberfläche des Grundkörpers. So ist auch eine günstige gemeinsame, spanabhebende Bearbeitung der Oberflächen mit hohen Anforderungen an Maßhaltung möglich.

In einer Weiterbildung hat der Verbindungsabschnitt mehrere Schnittstellen, über die jeweils ein Hydrospeicher mit dem Steuerblock hydraulisch und/oder mechanisch verbindbar ist oder über die mehrere Hydrospeicher mit dem Steuerblock hydraulisch und/oder mechanisch verbindbar sind. Auf diese Weise kann beispielsweise das Differenz- oder Pendelvolumen eines Differentialzylinders auf mehrere Hydrospeicher verteilt aufgenommen und wieder abgegeben werden. Dadurch ist ein größeres Hydrospeichervolumen gegeben, wodurch für ein gegebenes Differenzvolumen die Druckänderung bei Speicherung und

Wiedereinspeisung des Differenzvolumens verringert ist.

In einer Weiterbildung haben die Schnittstellen unterschiedliche räumliche Orientierungen. Vorzugsweise weichen die Orientierungen zueinander etwa um oder exakt um 90° voneinander ab.

Dieser Winkel zwischen den Orientierungen ist vorzugsweise in Abhängigkeit des vom Hydrospeicher beanspruchbaren oder beanspruchten Bauraum gewählt, so dass die sich aus den Orientierungen ergebenden, tatsächlich eingenommenen Bauräume keine Kollision mit anderen Bauräumen und mit anderen Komponenten aufweisen.

Die Orientierung ist vorzugsweise in einer Hauptebene des Steuerblocks, bezogen auf eine in dieser Ebene angeordnete Hauptachse des Steuerblocks, bemessen.

Vorzugsweise sind Orientierungen der Schnittstellen eines der Verbindungsabschnitte 0° und/oder -90° und/oder -180° oder 0° und/oder 90° und/oder 180°.

In einer Weiterbildung sind die Schnittstellen an unterschiedlichen Seiten- oder Oberflächen des Verbindungsabschnitts angeordnet. In einer Weiterbildung des Steuerblocks hat dieser mehrere, insbesondere zwei derartige Verbindungsabschnitte. Dies schafft eine hohe räumliche Orientierungsvielfalt bei

Verwendung nur eines Hydrospeichers oder weniger Hydrospeicher und/oder die Möglichkeit für ein erhöhtes Speichervolumen bei Belegung aller Schnittstellen mit einem Hydrospeicher.

In einer Weiterbildung sind die Verbindungsabschnitte seitlich am Steuerblock und einander gegenüberliegend und/oder diametral bezüglich einer Achse, insbesondere Haupt- oder Hochachse des Steuerblocks, angeordnet. Dies ergibt eine kompakte, übersichtliche und insbesondere bezüglich eines Schwerpunkts optimierte Anordnung am Steuerblock.

In einer Weiterbildung sind die Verbindungsabschnitte gleich oder gespiegelt gleich, was insbesondere die symmetrische Anordnung der Hydrospeicher mit den genannten Vorteilen zu Übersichtlichkeit und Schwerpunkt ermöglicht.

Eine erfindungsgemäße hydraulische, insbesondere elektrohydraulische Achse, hat einen Hydraulik- Steuerblock, der gemäß wenigstens einem Aspekt der vorhergehenden

Beschreibung ausgestaltet ist. Dabei ist, insbesondere zur Aufnahme eines Pendelvolumens des Aktors, die wenigstens eine Schnittstelle mit einem Hydrospeicher fluidisch verbunden ist.

In jeweiligen Weiterbildungen ist die Achse in Kompaktbauweise oder in aufgelöster

Bauweise ausgestaltet und weist ergänzend einen angebundenen Aktor, eine angebundene Hydromaschine und angebundene Ventile zur Steuerung und oder als Sicherheitsfunktion auf.

In Kompaktbauweise sind alle genannten Komponenten, oder zumindest eine Minderzahl davon, nicht nur fluidisch, sondern auch mechanisch unmittelbar oder mittelbar mit dem Steuerblock verbunden.

Als Antriebsmaschine, zum Antrieb der Hydromaschine, ist mit dieser vorzugsweise ein Elektro- insbesondere Servomotor drehmomentverbunden. Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hydraulik- Steuerblocks und einer erfindungsgemäßen hydraulischen Achse sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung einen erfindungsgemäßen Hydraulik- Steuerblock gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 den Hydraulik- Steuerblock gemäß Fig. 1 in einer Vorderansicht,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße hydraulische Achse mit dem Steuerblock gemäß Fig. 1 und 2 und mit Hydrospeichern in einer Vorderansicht, und

Fig. 4 die hydraulische Achse gemäß Fig. 3 in einem Querschnitt.

Gemäß Fig. 1 hat ein Hydraulik- Steuerblock 1 einen im Wesentlichen quaderförmigen Grundkörper 2 mit einer planbearbeiteten Oberseite 4, einer Unterseite 6, zwei in Richtung einer Längsachse 8 weisenden Stirnseiten 10, 12, sowie zwei Seitenflächen 14, 16. An diesen hat der Steuerblock 1 zwei, bezüglich einer von einer Hochachse 18 und der

Längsachse 18 aufgespannten Ebene symmetrisch ausgebildete, Verbindungsabschnitte 20, 22 zur Anbindung eines oder mehrerer Hydrospeicher. Die Verbindungsabschnitte 20, 22 sind bezüglich der Seitenflächen 14, 16 prominent vorstehend, jeweils als trapezförmiger Block ausgebildet. Jeder Block hat dabei eine Stirnfläche 24, die zusammen mit der

Oberseite 4 bearbeitet ist und fluchtet, zwei unbearbeitete Flanken 26, 28 und eine zur Symmetrieebene schwach angestellte Seitenfläche 30, bzw. 32. Die Flanken 26, 28 weiten sich dabei, jeweils ausgehend von der Seitenfläche 30, 32, hin zum Grundkörper 2 auf, so dass durch sie Entformungsschrägen für die Verbindungsabschnitte 20, 22 ausgebildet sind.

Der Steuerblock 1, insbesondere der Grundkörper 2 mit seinen Verbindungsabschnitten 20, 22, ist mit einem Gussverfahren urgeformt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist derjenige Kern, der die an den Verbindungsabschnitten vorbereiteten Schnittstellen und die Druckmittelkanäle des Steuerblocks 1 beinhaltet, komplett 3D gedruckt. Alternativ kann der Steuerblock rein spanend gefertigt sein. Dabei sind einer oder mehrere 3D-gedruckte Gusskerne vorgesehen, um die im Steuerblock 1 angeordneten Druckmittelkanäle und Kavitäten auszubilden. Der Hydraulik- Steuerblock 1 hat an seinen Seitenflächen 14, 16 gegenüber diesen erhabene Anschlussflächen 34 mit Lochbildern, die zum fluidischen und mechanischen Verbinden anzuschließender Komponenten, wie beispielsweise Druckventilen,

Druckbegrenzungsventilen und Sicherheitsventilen, vorgesehen sind.

Des Weiteren hat der Steuerblock eine Gruppe von Anschlussbohrungen 36 zum Anschluss von Hydraulikleitungen, die an der Oberseite 4 des Steuerblocks 1 ausgebildet ist. Von der Oberseite 4 erstreckt sich zudem in den Steuerblock 1 hinein eine Kavität 38 zur Aufnahme eines Hydrozylinderabschnitts, sowie eine Kavität 39 zur Aufnahme eines Triebwerks der Hydromaschine.

An den Verbindungsabschnitten 20, 22 sind Schnittstellen 40 in Form von

Einschraubausnehmungen mit Innengewinde vorgesehen. Hierein kann gemäß den Figuren 3 und 4 jeweils ein Hydrospeicher 46 eingeschraubt, und damit mechanisch und fluidisch an den Steuerblock 1 angebunden werden. Die Schnittstellen 40 stellen dabei Abzweigungen von einem Speicherdruckmittelströmungspfad, oder Speicherdruckmittelkanal dar, der innerhalb des Steuerblocks 1 verläuft und fluidisch mit wenigstens einem ebenfalls im Steuerblock 1 ausgebildeten Arbeitsdruckmittelströmungspfad verbindbar oder verbunden ist.

Mit dieser Druckmittelverbindung zu einem Hydrospeicher können ein Differenz- oder Pendeldruckmittelvolumenstrom zwischen dem Aktor und dem Hydrospeicher ausgetauscht, sowie prozessbedingter Druckaufbau und prozessbedingte Volumenänderung durch Erwärmung können ausgeglichen werden.

Die Schnittstellen 40 sind jeweils zur Verbindung mit dem Hydrospeicher oder zum

Verschluss mittels einer Verschlussschraube vorbereitet.

Fig. 2 zeigt den Hydrauliksteuerblock 1 in einer stirnseitigen Ansicht mit Blick auf die rechte hintere Stirnseite 12 gemäß Fig. 1. Gut zu erkennen sind die gespiegelt gleich ausgebildeten Verbindungsabschnitte 20 und 22, sowie deren mit der Oberseite 4 des Grundkörpers 2 fluchtenden Oberseite 24. Ebenso ist zu erkennen, dass sich die Seitenflächen 14, 16 ausgehend von der Stirnfläche 12 in Richtung der Längsachse 8, also in Richtung der anderen Stirnfläche 10, aufweitend erstrecken. Auch dies stellt eine Entformung des im Gussverfahren gefertigten Steuerblocks 1 sicher. An der Unterseite 6 sind weitere

Anschlüsse und Kavitäten zur Aufnahme oder zum Anschließen anderer Komponenten angeordnet. Fig. 3 zeigt den Hydraulik- Steuerblock 1 in genannter Ansicht gemäß Fig. 2 zusätzlich mit zwei Hydrospeichern 46, die in die jeweils an der Oberseite 24 angeordneten Schnittstellen 40 mit ihrem Außengewindeanschluss eingeschraubt sind. Im Prinzip stellt die Anordnung gemäß Fig. 3 eine hydraulische Achse 42 mit Steuerblock 1 und Hydrospeichern 46, jedoch ohne den Aktor und andere Komponenten dar.

Gemäß Fig. 4 ist ein Querschnitt senkrecht zur Längsachse 8 gemäß Fig. 1 dargestellt, wobei die Schnittebene durch die Mittelachsen der Schnittstellen 40 gemäß Fig. 1 gelegt ist.

Die Schnittstellen 40, die sich mit ihrer Anschlussachse senkrecht zur von der Hochachse 18 und Längsachse 8 aufgespannten Symmetrieebene erstrecken, sind mit

Verschlussschrauben 44 verschlossen.

Offenbart ist ein Hydraulik- Steuerblock mit einem Grundkörper und wenigstens einem daran prominent angeordneten Verbindungsabschnitt zur Anbindung eines Hydrospeichers, wobei Grundkörper und Verbindungsabschnitt einstückig sind, insbesondere einstückig gefertigt sind.

Offenbart ist weiterhin eine elektrohydraulische oder servohydraulische Achse mit dem Steuerblock.

Bezugszeichenliste

1 Hydraulik-Steuerblock

2 Grundkörper

4 Oberseite

6 Unterseite

8 Längsachse

10 Vorderseite

12 Rückseite

14, 16 Seitenfläche

18 Hochachse

20, 22 Verbindungsabschnitt

24 Oberseite

26, 28 Flanke

30, 32 Seitenfläche

34 Anschlussfläche

36 Anschlussgruppe

38 Kavität

39 Kavität

40 Schnittstelle

42 Hydraulische Achse

44 Verschlussschraube

46 Hydrospeicher