DE2451128A1

DE2451128A1 - Vorrichtung und schaltungsanordnung fuer ein steuerventil

Info

Publication number: DE2451128A1
Application number: DE19742451128
Authority: DE
Inventors: Karl Ing Grad Goettel; Norbert Ing Grad Muckle; Manfred Ing Grad Sieber
Original assignee: Binder Magnete GmbH
Current assignee: Binder Magnete GmbH
Priority date: 1974-10-28
Filing date: 1974-10-28
Publication date: 1976-05-06

Description

Vorrichtung und Schaltunq s anordnung fiir ein Steuerventil Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Schaltungsanordnung für ein hydraulische oder pneumatische Stellglieder steuerndes und mit einer elektromagnetischen Steuereinrichtung zu betätigendes Steuerventil.
Mit dieser Vorrichtung und Schaltungsanordnung sollen hydraulische oder pneumatische Steliglieder, z.B. Zylinder, über mit einer elektromagnetischen Steuereinrichtung zu betätigende und auf den Hydraulik- oder Pneumatikkreis einwirkende Steuerventile von einem Bedienteil aus angesteuert werden. Das Bedienteil soll ortsunabhängig sein, damit besonders bei Kranen oder Ladevorrichtungen, sich die Bedienperson außerhalb des Gefahrenbereiches aufhalten und die Arbeitsfunktion, wie z.B. Heben, Senken oder Schwenken, besser überwachen kann.
Bekannt ist eine Vorrichtung und Schaltungsanordnung zur Steuerung von auf Sydraulik- oder Pneumatikkreise einwirkende Steuerventile, bei der Bedienteil und Schaltungsanordnung in einem Gehäuse untergehracht sind und die Steuerung der elektromagnetischen Steuereinrichtung von einem Drehpotentiometer über einen Impulsgenerator mit konstanter Frequenz und einstellbarem Tastverhältnis gesteuert wird.
Bei dieser Schaltung ist eine Anpassung der Kennlinie der elektromagnetischen Steuereinrichtung an die Kennlinie der Hydraulik- oder Pneumatiksteuerung, d. h. eine Einstellung des Ruhestroms und der Steilheit der Spulenströme, nicht möglich. Des weiteren findet keine Stromregelunq statt, wodurch sich bei Spulenerwärmung ein anderer Strom einstellt und dadurch eine andere Potentiometereinstellung erforderlich wird. Außerdem ist, hedingt durch die Verwendung eines Impulsgenerators und die Verbindung mit einem die Betriebsspannur führenden Kabels von der Spannungsversorgung zum Bedienteil und zuriick zur elektromagnetischen Steuereinrichtung, eine Funkstorunq nicht auszuschließen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und Schaltungsanordnung zu schaffen, die bei Vermeidung vorgenannter Nachteile eine Anpassung der Ankerbewegung eines elektromagnetischen Steuergliedes an die Kennlinie einer Hydraulik- oder Pneumatiksteuerung erlaubt, eine Bedienung der Steuerung ohne Funkstörung auch außerhalb des Arbeitsbereiches zuläßt und daß nur eine Spannungsversorgung für mehrere Steuereinheiten erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Betatigung der elektromagnetischen Steuereinrichtung über ne Schaltungsanordnung, bestehend aus einem Grundmodul mit Spannungsversorgung und Spannungsstabilisierung, einem Steuermodul mit voneinander unabhängiqer Ruhestrom- und Steilheitseinstellung, und einem ortsunabhängigen Bedienteilmit Kreuzknüppelbetätigung, erfolgt.
Um eine Anpassung der elektromaqnetischen Steuereinrichtung an die Kennlinie der Hydrauliksteuerung zu ermöglichen, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Ruhestromeinstellung vorgesehen. Dabei wird bei Mittelstellung des Betätigungspotentiometers von einem Einstellpotentiometer eine Spannung abgegriffen und in einem Operationsverstarker mit einer Spannung, die sich aus einem Spannungsteiler und dem Spannungsabfall an einem Strommeßwiderstand ergibt, verglichen. Der Operationsverstärker steuert die Endstufe mit einem Transistor so, daß die Differenzspannung an den Eingängen des Operationsverstarkers gegen Null geht.
Des weiteren ist vorgesehen, daß mit einem Potentiometer die Steilheit der Kennlinie I = f (U A - U) einqestellt werden kann. Diese Einstellung erfolgt bei Auslenkung des Bedienungspotentiometers, wobei die sich dabei ergebende Spannungsänderung zur vorher am Potentiometer für die Ruhestromeinstellung eingestellte Spannung addiert bzw. subtrahiert wird, wodurch der Strom in einer ersten Spule ansteigt bzw. verringert wird und gleichzeitig, bedingt durch einen Inverter der Strom in einer zweiten Spule verringert wird bzw. ansteigt.
Des weiteren ist vorgesehen, daß bei Parallelschaltung mehrerrer Steuermodule mit den dazugehörenden elektromagnetischen Steuereinrichtunqen die Spannungsversorgung von nur einem Grundmodul aus erfolgt.
In weiterer Ausgestaltung kann für die Betätigung des Bedienpotentiometers an Stelle des Kreuzknüppels auch ein Drehknopf oder andere Bauteile verwendet werden.
Ferner ist zum Schutz der Schaltungsanordnung eine Diode vorgesehen, die bei Falschpolung nach Schließen des Hauptschalters ein anziehen des Relais verhindert.
In weiterer Ausgestaltung kann eine Spannunqsanpassung durch einen Vorwiderstand und eine Brücke erfolqen.
Außerdem ist es auch möglich, daß mit dem Steuermodul eine elektromagnetische Steuereinheit mit einer als auch mit zwei Spulen angesteuert werden kann.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile hestehen insbesondere darin, daß von einem ortsunabhängigen Bedienteil mit reuzknüppelbetätiqung aus eine Ansteuerung einer auf ein Steuerventil wirkenden elektromagnetischen Steuereinrichtung über ein Steuermodul erfolgt, wobei in dem verbindenden Kabel nur ein Steuerstrom fließt, und daß eine voneinander unabhängige und bei elektromagnetischen Steuereinrichtungen mit zwei Spulen auch für jede getrennt einstellbare Ruhestrom-und Steiheitseinstellunmöglich ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 die Anordnung einzelner Baueinheiten als Blockschaltbild Fig. 2 den Schaltungsaufbau und Fig. 3 eine Steuerkennlinie.
Fig. 1 zeigt die Anordnung einzelner Baugruppen als Blockschaltbild mit einem Grundmodul 1 bestehend aus einer Gleichspannungsversorqung 11 und einem Spannungsregler 12, einem Steuermodul 2, einem Bedienteil 3 mit einem eingebauten Potentiometer 20, einer elektromagnetischen Steuereinrichtung 4 mit den Spulen S 1 und S 2 und einen nicht dargestellten und auf ein Steuerventil 5 einwirkenden Anker. Durch die Bestromung der Spulen S 1 oder S 2 läßt sich die Hubbewegung des Ankers zwischen der Hubanfangs- und der Hubendlage stufenlos steuern. Die Steuerung erfolgt mit dem im Bedienteil 3 eingebauten Potentiometer 20 über den Steuermodul 2. Die Betätigung des Potentiometers 20 erfolgt über einen selbsttätig in Mittelstellung zurückgehenden Kreuzknüppel oder durch andere Bauteile, z.B. einem Drehknopf. Das Bedienteil ist über ein Kabel mit dem Steuermodul verbunden. Sollen mehrere Steuerfunktionen durchgeführt werden, so können unter Beibehhaltung des Grundmoduls 1 mehrere Einheiten aus Steuermodul 2', elektromagnetischer Steuereinrichtung 4', Steuerventil 5' und in das Bedienteil einzubauende Potentiometer 20' angefügt werden.
Wie in Fig. 2 dargestellt,wird'der Steuermodul 2 und die elektromagnetische Steuereinrichtung 4 mit den Spulen S 1 und S 2 mit einer Versorgungsgleichspannung E betrieben. Durch die Brücke 14 und den Vorwiderstand 15 kann eine Anpassung bei abweichender Versorgungsgleichspannung an die Betriebsnennspannung erfolgen. Die Diode 13 dient zum Schutz gegen Falschpolung. Nur, wenn die Spannung UEin der angegebenen Polarität anliegt, kann, nach Schließen des Hauptschalters 17, das Relais 16 anziehen und durch die damit verbundene Schließung des Schalters 18 die Versorgungsgleichspannung an den Spannungsregler 12 und die elektromagnetische Steuereinrichtung durchschalten. Die für den Steuermodul 2 benötigte stabilisierte Gleichspannung Ustab wird dem Spannungsregler 12 entnommen und kann in diesem auch eingestellt werden.
Der Steuermodul 2 besteht im wesentlichen aus den Operationsverstärkern 244 und 254, den Transistoren 245 und 252, den Potentiometern 20, 24, 25, 241 und 251, einem Inverter 260 und einem Strommeßwiderstand 21.
Zur Anpassung der Hubbewegung des Ankers an die Gegebenheiten, z.B. die Kennlinie einer Hydrauliksteuerung, wird zunächst einmal der Schleifer des Potentiometers 20 in Mittelstellunq Ustab gebracht. Dabei liegt an Punkt A UA = 2 und bedingt durch den den Spannungsteiler 22 und 23 an Punkt B UB = 2 an. Zwischen den Punkten A und B beträgt die Differenzspannung also Ustab O Volt. Somit liegt auch an Punkt C Uc = 2 an. Die Einstellung des Ruhestroms in Spule S 1 erfolgt nun mit dem Potentiometer 24. Dazu wird am Schleifer eine Spannung abgegriffen und im Operationsverstärker 244 mit der Spannung, die sich aus dem Spannungsteiler 242 und 243 und dem Spannungsabfall am Strommeßwiderstand 2t ergibt, verglichen. Der Operationsverstärker 244 steuert die Endstufe mit dem Transistor 245 so, daß die Differenzspannung an den Eingängen 248 und 249 gegen tlull geht. Sinngemäß wird mit dem Potentiometer 25 der Ruhestrom für die Spule S 2 eingestellt. Die Widerstände 246 bzw. 256 und die Kondensator 247 bzw. 257 dienen zur Festlegung der Verstärkung und zur Vermeidung von Schwingungen.
Bei Auslenkung des Potentiometers 20 derart, daß die Spannung UA am Punkt A größer als die Spannung UB am Punkt B wird, addiert sich zur vorher am Potentiometer 24 eingestellten Spannung eine entsprechend der Stellung von Potentiometer 241 sich ergebende Spannung. Diese bewirkt einen höheren Strom in Spule S 1. Damit ergibt sich, daß mit dem Potentiometer 24t die Steilheit der Kennlinie I = f (UA - UB} eingestellt werden kann. Wird dagegen das Potentiometer 20 so betätigt, daß die Spannung UA< UB wird, so verringert sich die Spannung an Eingang 248 gegen den Eingang 249 des Operationsverstärkers 244, was ein Absinken des Stromes in Spule S 1 bewirkt. Bedingt durch den Inverter 260 erhöht sich gleichzeitig am Eingang 258 des Operationsverstärkers 254 die Spannung gegenüber dem Eingang 259, was ein Ansteigen des Stromes in Spule S 2 bewirkt. Die Einstellung der Steilheit des Stromes für die Spule S 2 erfolqt sinngemäß mit dem Potentiometer 251.
Fig. 3 zeigt die Einstelimöglichkeiten des Ruhestroms und der Steilheit. Dabei ist dem ersten Quadranten Spule S 1 und dem zweiten Quadranten Spule S 2 zuqeordnet. Auf der Abszisse ist einmal die Auslenkung des Kreuzknüppels<α ausgehend von dem Nullpunkt in Mittelstellung, bei dem UA = UB ist, und den sich aus der Auslenkung ergebenden Spannung (UA - UB> darstellt. Die Einstellung des Ruhestroms erfolgt wie zuvor beschrieben mit den Potentiometern 24 bzw. 25 in dem Bereich von Null bis Punkt I = JRmax Außerdem können die Potentiometer 24 bzw. 25 so einqestellt werden, daß erst nach einer bestimmten Auslenkung des Kreuzknüppels ein Strom J fließt.
Diesen Bereich nennt man Totbereich und er ist einstellbar von rwTull bis Punkt II.Die Einstellung der Steilheit erfolgt mit den Potentiometern 241 bzw. 251 in den Bereichen von III bis IV bzw. III' bis IV'.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung und Schaltungsanordnung für ein hydraulische der pneumatische Stellglieder steuerndes und mit einer elektromagnetischen Steuereinrichtung zu betätigendes Steuerventil, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der elektromagnetischen Steuereinrichtung über eine Schaltungsanordnung, bestehend aus einem Grundmodul mit Spannungsversorgung und Spannungsstabilisierung, einem Steuermodul mit voneinander unabhängiger Ruhestrom- und Steilheitseinstellung und einem ortsunabhängigen Bedienteil mit selbsttätig in Mittelstellung gehender Kreuzknüppelbetätiqung, erfolgt.

2. Vorrichtung und Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Mittelstellunq des Potentiometers (20) am Schleifer des Potentiometers (24) bzw. (25) eine Spannung abgegriffen und im Operationsverstärker (244) bzw. (254) mit der Spannung, die sich aus dem Spannungsteiler (242, 243) bzw. (252, 253) und dem Spannungsabfall im gemeinsamen Strommeßwiderstand (21) ergibt, verglichen wird und daß der Operationsverstärker (244) bzw. (254) den Transistor (245) bzw. (255) so steuert, daß die Differenzspannung an den Eingängen (248, 249) bzw. (258, 259) gegen Null geht.

3. Vorrichtung und Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auslenkung des Potentiometers (20) die sich ergebende Spannungsänderung von UA gegenüber UB sich zur am Potentiometer (24) bzw. (25) eingestellten Spannung eine sich entsprechend der Stellung des Potentiometers (241) bzw. (251) ergebende Spannung addiert oder subtrahiert wird, wodurch der Strom in Spule (S 1) ansteigt bzw. verringert wird und gleichzeitig, bedingt durch den Inverter (260), der Strom in Spule (S 2) verringert wird bzw.

ansteigt.

4. Vorrichtung und Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Parallelschaltung mehrerer Steuermodule (2') mit den dazugehörenden elektromagnetischen Steuereinrichtungeg4') die Spannungsversorgung von nur einem Grundmodul (1) aus erfolgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Kreuzknüppels auch ein Drehknopf oder andere Bauteile verwendet werden können.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (13) bei Falschpolung nach Schließen des Hauptschalters ein anziehen des Relais (16) verhindert.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Spannungsanpassung ein Vorwiderstand (15) und eine Brücke (14) vorgesehen sind.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Steuermodul eine elektromagnetische Steuereinheit mit einer als auch mit zwei Spulen angesteuert werden kann.

L e e r s e i t e