DE2240607A1

DE2240607A1 - Elektrohydraulische steuereinrichtung

Info

Publication number: DE2240607A1
Application number: DE2240607A
Authority: DE
Inventors: Winfried Arnold; Johannes Locher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-08-18
Filing date: 1972-08-18
Publication date: 1974-02-28
Also published as: NL7311379A; CH551686A; AT323075B; GB1427835A; IT993003B; DE2240607C3; FR2196441A1; FR2196441B1; JPS4951475A; US3831495A; SE399306B; DE2240607B2

Description

31.7.1972 Ve/Vu ·

Anlage zu einer
Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart Elektrohydraulische Steuereinrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Steuereinrichtung, mit einem Steuerschieber mit Differentialkolben und einer Rückholeinrichtung, mit einem durch mindestens zwei elektromagnetische 2/2-Y/egeventile gesteuerten Druckmittelsystem zur Betätigung des Steuerschiebers und mit einer elektrischen, wenigstens zwei Schalter enthaltenden Fernbedienungseinrichtung, die über ein Steuerkabel, das mindestens drei Steuer- und/oder Versorgungsleitungen enthält, die Wegeventile steuert.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser'Art wird ein hydraulisch gesteuertes Arbeitsgerät, beispielsweise ein Bagger, durch eine Bedienungsperson von einer üblicherweise auf dem Arbeitsgerät be-

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findlichen Stelle aus bedient. Es sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen die Bedienungsperson das Arbeitsgerät über ein Steuerkabel von außen bedient, um vorteilhafter die Arbeitsweise kontrollieren zu können. Dabei kann jedoch der Fall eintreten, daß das Steuerkabel mechanisch oder abnutzungsbedingt so beschädigt wird, daß die Bewegungen des Arbeitsgeräts unkontrolliert werden und so erhebliche Gefahren für Personen und Sachwerte entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvorrichtung zu schaffen, die bei Kurzschlüssen einer oder mehrerer Leitungen des Steuerkabels untereinander eine sichere Abschaltung der Hydraulik und ein Festhalten aller beweglichen Teile des Arbeitsgeräts in ihrer jeweiligen Lage gestattet.

Biese Aufgabe wird *) dadurch gelöst, daß im Steuerkabel zusätzlich eine Sicherheitsleitung und eine Betriebsspannuhgsleitung vorgesehen sind, die in der Fernbedienungseinrichtung über einen Sicherheitsschalter und einen parallel dazu geschalteten ersten Widerstand verbunden sind, daß ein zweiter Widerstand in der Steuereinrichtung und der erste Widerstand, der in Reihe geschaltet ist, als Spannungsteiler ausgebildet sind, damit der am zweiten Widerstand liegenden Spannung ein Halbleiterschalter über eine Zenerdiode steuerbar ist, deren Sperrspannung höher als die am zweiten Widerstand liegende Spannung ist, solange der erste Widerstand nicht überbrückt ist, und daß der Halbleiterschalter bei Überschreitung der Sperrspannung der Zenerdiode die elektrohydraulische Anlage abschaltet.

Um die sichere Abschaltung des Arbeitsgeräts auch beim Abtrennen oder Brechen einer der Leitungen zu erreichen, ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung der zweite Widerstand als Schwellwertschalter ausgebildet, der ein Abtrennen der Betriebsspannungsleitung von der Versorgungsleitung ermöglicht.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

·) erfindungsgemäß _409809/0221

Es zeigen: .

Figur 1 als -erstes Ausführungsbeispiel eine durch Schaltkontakte geregelte^ elektrohydraulische Steuereinrichtung' mit Sicherheitsschaltung;

Figur- 2 als zweites Ausführungsheispiel eine elektronisch geregelte, elektrohydraulische Steuereinrichtung mit Sicherheit ε schaltung.

Die Steuereinrichtung 1 nach Figur 1 weist ein 4/3-Wegeventil 10 und eine Vor Steuereinheit 11 auf. Das Ventil 10 hat ein Ventilgehäuse 12, in dem ein Zulauf 13» ein Rücklauf 14, -zwei Verbraucheranschlüsse 15, 16, ein in einer Schieberbohrung 17 dicht und gleitend geführter Steuerschieber 18 sowie eine Zulaufkammer 191 zwei Verbraucherkainmern 20, 21 und zwei Rücklauf kammern 22, 23 angeordnet sind.. In den Zulauf 13 fordert eine Pumpe 24 Druckmittel aus einem Behälter 25. Zwei Leitungen 27, 28 verbinden die Verbraucheranschlüsse 15, 16 mit einem Verbraucher 29, der einen doppelt wirkenden Kolben 30 hat. Am Ventil 10 ist eine Handbetatigungseinrichtung 31 für den Steuerschieber 18 vorgesehen.

An eine Stirnseite 32 des Ventilgehäuses 12 ist ein Steuergehäuse der Vorstellereinheit 11 angeflanscht. Das Steuergehäuse 35 weist eine Ausnehmung 34 auf, den ein darin angeordneter Differentialkolben 35 in einen der kleinen wirksamen Fläche zugeordneten Ringraum 36 und in einen der großen wirksamen Fläche zugeordneten Raum 37 unterteilt. Eine Kupplung 38 verbindet den Differentilakolben 35 fest mit dem Steuerschieber 18. In dem Ringraum 36 und .dem Raum 37 angeordnete Federn 39 bzw. 40 bilden eine Rückholeinrichtung 41 für den Steuerschieber 18. Der Ringraum 36 steht über Kanäle 42, 43, ein erstes elektromagnetisch betätigtes 2/2-Wegeventil 44 und Kanäle 45 und 46 mit dem Raum 37 in Verbindung. Der Raum 37 hat über die Kanäle 45, 46, ein zweites elektromagnetisch betätigtes 2/2-Wegeventil 47 und einen Kanal 48 im Steuergehäuse mit einem Rücklaufkanal 48 im Ventilgehäuse 12 Verbindung; der seinerseits zum Rücklauf 14 entlastet ist.. Der Ringraum 36 ist über die Kanäle 42 und 43 und einen Kanal 50 im Ventilgehäuse 12 .mit

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dem Zulauf 13 verbindbar. Das erste und zweite Wegeventil 44 bzw. 47 haben von Federn belastete Schließglieder, die bei nicht erregten Magneten jeweils eine Stellung "Offen" einnehmen, bei erregten Magneten eine Stellung "Zu". Die beidon Wegeventile 44, 47 werden über elektrische Steuerleitungen 55» einen Steuerschalter 56, eine Versorgungsleitung 57 und eine Betriebsspannungsleitung 58 mit elektrischem Strom versorgt. Die Versorgungsleitung 57 und die beiden Steuerleitungen 55 verlaufen in einem Steuerkabel 2, welches die Steuereinrichtung 1 mit einer Fernbedienungseinrichtung 3 verbindet, in welcher sich der als Schließer-Öffner-Schalter ausgebildete Steuerschalter 56 befindet. Die Betriebsspannungsleitung 58 ist durch zwei als Relais 59 > 60 ausgebildete Schwellwertschalter von der Vorsorgungsleitung trennbar. Parallel zu den beiden Relais sind Dioden 61, 62 geschaltet.

Das eine Ende der Magnetwicklung des ersten Relais 59 ist an die Betriebsspannungsleitung 58 angeschlossen, das andere Ende führt zum Kollektor eines npn-Transistors 63, dessen Emitter- mit der Masse verbunden ist. Die Basis ist sowohl über einen Widerstand und eine Zenerdiode 65 mit einer Sicherheitsleitung 66 als auch über einen Widerstand 67 mit der Masse verbunden. Der Transistor 63 und die Widerstände 64, 67 bilden einen Halbleiterschalter 68. Die Sicherheitsleitung 66 führt über das Steuerkabel zur Fernbedienung seinrichtung 3 und ist dort über einen Sicherheitsschalter und einen dazu parallel geschalteten Widerstand 70 mit der Betriebsspannungsleitung verbunden, die ebenfalls über das Steuerkabel 2 zu der Fernbedienungseinrichtung 3 führt.

Die Magnetwicklung des zweiten Relais 60 ist zwischen Masse und die Steuerleitung 66 geschaltet.

Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Figur 1 ist wie folgt:

In der gezeichneten Neutralstellung des Steuerschiebers 18 ist der Kolben 30 des Verbrauchers hydraulisch blockiert. Das erste und zweite Wegeventil 44 bzw. 47 halten die Verbindungen vom Ringraum, 36 und vom Raum 37 zum Rücklauf 14 offen. Die Rückholeinrichtung kann somit den Steuerschieber 18 sicher in der Neutrallage halten.

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Wenn nun ein elektrischer Strom durch den Steuerschalter 56 (Schaltstellung wie in Figur 1 gezeigt) fließt, so schließt das zweite Wegeventil 4-7, das erste Wegeventil 44 bleibt geöffnet. Es strömt Druckmittel vom Zulauf 13 in den Raum 36 und gleichzeitig ,über das erste Wegeventil 44 in den Raum 37, so daß sich der Differentialkolben 35 ^zum Wegeventil 10 hinbewegt. Bei Umlegung des Steuerschalters 56 schließt das erste Wegeventil 44, das zweite Wegeventil 47 wird geöffnet. Der Differentialkolben 35 bewegt sich vom Wegeventil Ί0 weg, indem Druckmittel vom Zulauf 13' in den Raum 16 und gleichzeitig aus dem Raum 37 über das offene Wegeventil 47 in den Rücklauf 14 strömt.

Bei geschlossenem Sicherheitsschalter 69 liegt die volle Betriebsspannung an der Magnetwicklung des zweiten Relais 60, welches dann die Betriebsspaniiungsleitung 58 mit der Versorgungsleitung 57 verbindet. Da die Betriebsspannung über der Sperrspannung der Zenerdiode 65 liegt, fließt ein elektrischer Strom über die Zenerdiode und einen durch die beiden Widerstände 64 _$ 67 gebildeten.Spannungsteiler zum Transistor 63· Dieser·schaltet dadurch das erste Relais 59, welches jetzt die Betriebsspannungsleitung von der Versorgungsleitung trennt. .

Bei geöffnetem Sicherheitsschalter 69 liegt wegen des Widerstandes 7Q nur ein Teil der Betriebsspannung an dem zweiten Relais 60. Dieses verändert jedoch dadurch seine bisherige Schaltstellung nicht. Die Sperrspannung der Zenerdiode 65 wird jedoch jetzt nicht mehr überschritten und die Zenerdiode sperrt. Dadurch fällt das erste Relais 59 in seine Ruhelage zurück, und verbindet die Betriebsspannungsleitung 58 mit; der Versorgungsleitung 58. «

Ein Kurzschluß einer der stromführenden Leitungen mit der Sicherheit sleitung bewirkt dasselbe> wie wenn der Sicherheitsschalter 69 geschlossen wäre. Das erste Relais 59 unterbricht die Stromzuführung zu den Wegeventilen 44, 47, und öffnet diese dadurch beide. Der Steuerschieber 18 geht in seine Neutralstellung zurück und blockiert hydraulisch den Kolben des Verbrauchers 29·

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Ein Auftrennen der Sicherheitsleitung 66 oder der Betriebsspannungsleitung 58 im Steuerkabel 2 sperrt den elektrischen Strom zu dem zweiten Relais 60, welches dadurch in seine Ruhestellung zurückfällt und den Strom, zu den Wegeventilen 44, 4-7 unterbricht.

Bei sonstigen möglichen Beschädigungen des Steuerkabels 2 läßt sich der Strom zu den Wegeventilen 44, 47 durch Schließen des Sicherheitsschalters 69 unterbrechen.

Figur 2 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel eine elektronisch geregelte, elektromagnetische Steuereinrichtung. Ein 4/3-Wegeventil 10 und eine Vorsteuereinheit 11 entsprechen Figur 1, jedoch erstreckt sich vom Differentialkolben 35 ein Meßfühler 100, der dicht und gleitend im Steuergehäuse 33 ge fuhrt ist, zu einem Ist-Wertgeber 101. Die beiden Wegeventile 44, 47 sind über Endverstärker 102 von einem elektronischen Steuergerät 103 beeinflußbar. Ferner werden in das elektronische Steuergerät 103 über entsprechende Verbindungen die Signale des Ist-Wertgebers 101 und eines Soll-Wertgebers 104 eingegeben.

Die Sicherheitsschaltung entspricht ebenfalls bis auf folgende Unterschiede der Beschreibung in Figur 1: Statt über ein erstes Relais 59 ist der Kollektor des Transistors 63 hier über einen Widerstand 105 mit der Betriebsspannungsleitung 58 verbunden. Außerdem ist der Kollektor noch über zwei Dioden 106 mit den Verstärkereingängen der Endverstärker 102 verbunden. Als weiterer Unterschied führt die Versorgungsleitung 57 jetzt zu den Endverstärkern 102. Ein Spannungsteiler 107 in der Ferribedienungseinrichtung mit drei Anschlüssen ist über drei Steuerleitungen 55 im Steuerkabel 2 mit dem Soll-Wertgeber 104 verbunden.

Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Figur 2 ist wie folgt: Die Funktion des 4/3-Wegeventils 10 und der Vorsteuereinheit 11 entspricht der Beschreibung für Figur 1, jedoch .wirdfdie Auslenkung des Steuerschiebers 18 aus seiner Neutralstellung heraus mit Hilfe des Soll-Wertgebers 104 durch Verstellen des Spannungsteilers

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eingeleitet, indem das elektronische Steuergerät 103 unter Berücksichtigung der vom Ist-Wertgeber 101 gemeldeten Stellung *)

über Endverstärker 102 betätigt. Der Differentialkolben 35 verändert so lange seine Stellung, bis der Ist-Wertgeber 101 eine dem Soll-Wertgeber 104 entsprechende Stellung meldet.

Die Funktion der Sichei'heitsschaltung entspricht ebenfalls im wesentlichen der von Figur 1, jedoch bewirkt ein Kurzschluß zwischen Betriebsspannungsleitung 58 und Sicherheitsleitung 66 oder ein Schließen des Sicherheitsschalters 69i daß die Eingangsspannungen der Endverstärker 102 über Dioden 106 und den Transistor 63 kurzgeschlossen werden. Die We ge ventile 44, 47 werden dadurch geöffnet und die elektrohydraülische Anlage wie bei der Schaltung Figur 1 außer Betrieb gesetzt. Der Widerstand 105 dient der Strombegrenzung. Das Relais 60 unterbricht jetzt beim Auftrennen der Betriebsspannungsleitung 66 im Steuerkabel 2 die Stromversorgung der Endverstärker 102, was ebenfalls zum Abschalten der elektrohydraulischen Anlage führt

*) die'Wegeventile 44, 47

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Claims

Ansprüche .

1J Elektrohydraulische Steuereinrichtung, mit einem Steuerschieber mit Differentialkolben und einer ßückholeinrichtung, mit einem-durch mindestens zwei elektromagnetische 2/2-Wegeventile gesteuerten Druckmittel system zur Betätigung des Steuerschiebers und mit einer elektrischen, wenigstens zwei Schalter enthaltenden Fernbedienungeeinrichtung, die über ein Steuerkabel, das mindestens drei Steuer- und/oder Versorgungsleitungen enthält, die Elektromagnetventile steuert, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerkabel (2) zusätzlich eine Sicherheitsleitung (66) und eine Betriebsspannungsleitung (58) vorgesehen sind, die in der Fernbedienungseinrichtung (5) über einen Sicherheitsschalter (69) und eine parallel dazu geschalteten ersten Widerstand (70) verbunden sind, daß ein zweiter Widerstand (60) in der Steuereinrichtung (1) und der erste Widerstand (70), der in Reihe geschaltet ist, als-Spannungsteiler ausgebildet sind, daß mit der am zweiten Widerstand (60) liegenden Spannung ein Halbleiterschalter (68) über eine Zenerdiode (65) steuerbar ist, deren Sperrspannung höher als die am zweiten Widerstand (60) liegende Spannung ist, solange der erste Widerstand (70) nicht überbrückt ist und daß der Halbleiterschalter (68) bei Überschreiten der Sperrspannung· der Zenerdiode (65) die elektrohydraulische Anlage abschaltet.

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2. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abschaltung ein erster Stellwertschalter

(59) vorgesehen ist, der durch den Halbleiterschalter (68) steuerbar ist und der zwischen Betriebsspannungsleitung (58) und Versorgungsleitung (57) liegt.
3. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei elektronischer Steuerung der Elektromagnetventil (44, 47) der Halbleiterschalter (68) die Eingangsspannung der Endverstärker (102) der elektronischen Steuerung über Dioden (106) kurzschließt, wenn die Sperrspannung der Zenerdiode (65) überschritten ist.
4. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach· Anspruch-1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand (60) als zweiter Schwellwertschalter ausgebildet ist, daß damit die Betriebsspannungsleitung (58) von der Versorgungsleitung (57) trennbar ist, und daß in diesem Fall der· Sicherheitsschalter (69) wahlweise in Reihe zum ersten Widerstand (70) geschaltet ist.
5. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch· Λ oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei elektronischer Steuerung- der Elektromagnetventile (44,. 47) der zweite Schwellwertschalter

(60) zur Unterbrechung der Stromversorgung für die elektronische Steuerung vorgesehen ist.

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