DE3521815A1 - Steuereinrichtung fuer hydraulische arbeitsmaschinen - Google Patents
Steuereinrichtung fuer hydraulische arbeitsmaschinenInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
- F15B21/08—Servomotor systems incorporating electrically operated control means
- F15B21/087—Control strategy, e.g. with block diagram
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Steuereinrichtung für
hydraulische Arbeitsmaschinen nach der Gattung des Haupt
anspruchs. Die Steuerung derartiger Arbeitsmaschinen er
folgt üblicherweise mit Hilfe von Wegeventilen, die außer
der Neutralstellung und der maximalen Arbeitsstellung
einen Feinsteuerbereich haben, in dem nur ein Teil des
Pumpenförderstroms zum Verbraucher (Arbeitszylinder,
Hydromotor) geleitet wird. Die Pumpe kann dabei als Kon
stantpumpe oder Verstellpumpe ausgebildet sein. In solchen
Hydraulikkreisen entstehen zwangsläufig in der Neutral
stellung (Umlaufdruck bei maximalem Förderstrom) und im
Feinsteuerbereich (Abströmen nicht genutzter Hydraulik
flüssigkeit) Drosselverluste, die die Energiebilanz der
Anlage verschlechtern.
Um solche Verluste zu vermeiden, ist es bekannt, soge
nannte load-sensing-Systeme einzusetzen, die jedoch eine
besondere Gattung von Regelventilen, Steuerleitungen und
speziellen Pumpensteuerungen erfordern. Der Aufwand für
die Leistungsbegrenzung ist hoch. Trotzdem sind solche
Wegeventile nicht frei von Drosselverlusten, vor allem
bei hohem Durchfluß.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung mit den kennzeich
nenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den
Vorteil, daß sie sehr einfach ist und es erlaubt, mit
geringsten Verlusten zu arbeiten, d. h., die Pumpe stets
so einzustellen, daß sie nur gerade den von den Ver
brauchern benötigten Förderstrom erbringt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen
Merkmale möglich.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschrei
bung näher erläutert. Die Figuren zeigen Steuereinrich
tungen für hydraulische Arbeitsmaschinen in schematischer
Darstellung.
In Fig. 1 ist mit 10 eine verstellbare Pumpe bezeich
net, die Druckmittel aus einem Behälter 11 ansaugt und
dieses in eine Förderleitung 12 verdrängt. Die Förder
leitung führt zu einem 4/3-Wegeventil 13 mit Proportional
verhalten, das durch Elektromagnete 14, 15 betätigbar
ist. Vom Wegeventil führen zwei Leitungen 16, 17 zu den
Druckräumen 18, 19 eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders
20.
Das Stellglied 22 der verstellbaren Pumpe 10 wird durch
zwei druckmittelbeaufschlagte Stellkolben 23, 24 betätigt,
von denen derjenige mit dem kleineren Durchmesser 24 über
eine an die Förderleitung angeschlossene Leitung 25 mit
Druck beaufschlagt wird. Vom flächengrößeren Kolben 23
führt eine Leitung 26 zu einem 3/3-Wegeventil 27 mit pro
portionalem Verhalten; es wird über einen Elektromagneten
28 entgegen der Kraft einer Regelfeder 21 betätigt, welche
sich am Stellkolben 23 abstützt. Vom Wegeventil 27 führt
einerseits eine Leitung 30 zur Förderleitung 12, anderer
seits eine Leitung 31 zum Behälter 11.
Die Ansteuerung der Wegeventile 13, 27 erfolgt über eine
als Sollwertgeber ausgebildete Stelleinrichtung 32 mit
Stellhebel 32′, dessen Winkelstellung in ein proportio
nales elektrisches Signal umgeformt wird, z. B. durch
einen als Drehpotentiometer ausgebildeten Sollwertgeber
33. Die so gebildeten Sollwertsignale des elektrischen
Sollwertgebers führen über zwei Leitungen 35, 36 zu den
Elektromagneten 14, 15 des Wegeventils 13, und von einem
Summierpunkt 38 und dessen Verstärker 44 führt eine Lei
tung 39 zum Elektromagneten 28 des Wegeventils 27. Der
Stellhebel 32′ des Sollwertgebers ist nach beiden Seiten
(- α ; + α) schwenkbar und erzeugt und schickt ent
sprechende Sollwertsignale zu den Wegeventilen. In den
Leitungen 35, 36 sind Leistungsverstärker 42, 43 angeord
net, die den Magnetstrom liefern. In der Leitung 39 be
findet sich ebenfalls ein Leistungsverstärker 45.
Die Pumpe 10 ist von einer Brennkraftmaschine 48 ange
trieben. Mit dem elektrischen Sollwertgeber 33 wird zu
sätzlich zum Stellungssignal für das Wegeventil 13 auch
ein Stellungssignal für das Wegeventil 27 und damit für
die Pumpe 10 gewonnen, das in diesem Ausführungsbeispiel
so ausgelegt ist, daß die Verstellung der Pumpe proportional
zur Verstellung des Wegeventils 13 ist. Über den Stell
hebel 32 wird dem elektrischen Sollwertgeber 33 der Soll
wert für die Pumpenfördermenge und die Betätigung des
Arbeitszylinders 20 vorgegeben.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, das weitgehend
demjenigen nach Fig. 1 entspricht, ist in der Leitung
39 noch ein zusätzlicher Summierpunkt 50 mit Verstärker
50′ vorgesehen, dem ein Signal zugeführt wird, welches
bewirkt, daß die Verstellung der Pumpe gegenüber der
Verstellung des Wegeventils 13 einen etwa konstanten
Vorlauf besitzt, d. h. die Pumpe wird früher verstellt
als das Wegeventil 13.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist auch die Dreh
zahl der Brennkraftmaschine 48 mit in den Steuerkreis
einbezogen. In die Leitung 39 ist ein elektronisches
Dividierglied 52 eingesetzt, dem über eine Leitung 53
als Divisor die Drehzahl der Brennkraftmaschine einge
geben wird. Außerdem befindet sich in der Leitung 39
hinter dem Dividierglied wieder der Leistungsverstärker
45, der den Magnetstrom liefert. Mit dieser Anordnung
erreicht man, daß die Verstellung der Pumpe proportional
zur Verstellung der Wegeventile erfolgt, dividiert durch
die Drehzahl der Brennkraftmaschine; d. h. der Förder
strom bleibt unabhängig von der Drehzahl, weil z. B. bei
langsam drehender Brennkraftmaschine die Pumpe weiter
ausgestellt wird als bei hoher Drehzahl.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 schließt sich an das
jenige nach Fig. 1 an, jedoch mit dem Unterschied, daß
hier ein zweiter Arbeitszylinder 55 mit zugehörigem 4/3-
Wege-Proportionalventil 56 vorgesehen ist, sowie eine
zweite Stelleinrichtung 57 mit Stellhebel 57′ und elek
trischem Sollwertgeber 58. Auf Einzelheiten ist - so weit
nicht ohne weiteres verständlich - nur insoweit einge
gangen, als von der Stelleinrichtung 57 eine Leitung 59
zu einem zweiten Summierpunkt 60 der Leitung 39 geführt
ist, so daß also auch von der Betätigung des zweiten Ver
brauchers 55 her ein Signal zum Wegeventil 27 gegeben
wird, wodurch der Pumpenförderstrom entsprechend diesem
Zusatzbedarf erhöht wird.
Eine Kombination des zuletztgenannten Ausführungsbei
spiels mit demjenigen nach Fig. 3 stellt das Ausfüh
rungsbeispiel nach Fig. 5 dar, wo also wieder die Brenn
kraftmaschine 48 in den Steuerkreis einbezogen ist. Deren
Lastzustand wird in einem elektronischen Steuergerät mit
einem Sollwert für die Maximallast verglichen. Vom Steuer
gerät 62 führen zwei Leitungen 63, 64 zu elektrischen Be
grenzern 65 und 66, die die Sollwertsignale der Stell
einrichtungen 32, 57 verringern können. Beim Erreichen
eines vorgegebenen Grenzwertes, z. B. der Leistungsgrenze
der Brennkraftmaschine, werden nach einem vorprogrammierten
Prioritätsplan die Sollwerte für die Verstellung der Wege
ventile reduziert. Die Zurückstellung der Pumpe 10 erfolgt
dann wie im Fall der vorherigen Ausführungsbeispiele.
Die erfindungsgemäße Einrichtung hat darüber hinaus noch
den Vorteil, daß mit herkömmlichen Wegeventilen eine Ener
gieeinsparung erzielt wird, die sonst allenfalls mit load-
sensing-Technik erreicht werden kann. Des weiteren bietet
die erfindungsgemäße Einrichtung auch Eingriffsmöglich
keiten für übergeordnete Signale, die bisher bekannte
Grenzlastregelungen oder Leistungsregelungen weit über
treffen. Die Einrichtung macht sich, wie aus Obigem zu
erkennen ist - die Überlegung zunutze, zur Vermeidung langer
Gestänge und Hydraulikleitungen die Verstellung der Re
gelventile elektrisch vorzunehmen; dasselbe gilt auch
für die Pumpe.
Claims (7)
1. Steuereinrichtung für hydraulische Arbeitsmaschinen
mit einer verstellbaren Pumpe, deren druckbeaufschlagter
Stellkolben für ihr Stellglied (22) über ein elektrisch
betätigbares Steuerventil angesteuert wird und die Druck
mittel über ein elektrisch betätigbares Wegeventil zu
wenigstens einem Verbraucher steuert, dadurch gekennzeich
net, daß von mindestens einem von einem Stellhebel (32′,
57′) betätigbaren elektrischen Sollwertgeber (32, 57)
sowohl das Wegeventil (13) wie auch das elektrisch be
tätigbare Steuerventil (27) ansteuerbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl das Wegeventil wie auch das Steuerventil pro
portional arbeitende Ventile sind.
3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und/oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß der Pumpenförderstrom durch einen
zusätzlichen Sollwert am Summierpunkt (50) gegenüber der
Ventilauslenkung geringfügig voreilt.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß bei Auslenkung des elektrischen
Sollwertgebers (32) dem der Pumpenauslenkung zugeordneten
Steuerventil ein Signal zugeführt wird, das geringfügig
größer ist als es der Auslenkung des Ventils (13) ent
spricht.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß von der die Pumpe antreibenden An
triebsmaschine (48) ein Drehzahlsignal einem elektroni
schen Dividierglied (52) zugeleitet wird, das in den Be
tätigungskreis für das Steuerventil (27) eingreift.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß von der Pumpe mehrere Verbraucher ver
sorgt werden, deren jedem ein elektrisch betätigbares
Wegeventil zugeordnet ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß von der Pumpe (10) mehrere Verbraucher
versorgt werden, deren jedem ein elektrisch betätigbares
Wegeventil und elektronische Stelleinrichtungen zuge
ordnet sind, daß sich in beiden Verbraucherkreisen Be
grenzer (65, 66) befinden, welche mit einem elektroni
schen Steuergerät (62) in Verbindung stehen, dem das
Lastsignal der Antriebsmaschine und ein Sollwert für
die Maximallast eingespeist werden.
Priority Applications (3)
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DE19853521815 DE3521815A1 (de) | 1985-06-19 | 1985-06-19 | Steuereinrichtung fuer hydraulische arbeitsmaschinen |
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Publications (1)
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ID=6273575
Family Applications (2)
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DE (2) | DE3521815A1 (de) |
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- 1986-05-21 DE DE8686106864T patent/DE3683805D1/de not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8141 | Disposal/no request for examination |