DE3525097C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung einer hydro­ statischen Maschine mit einer Verstelleinrichtung zum Ein­ stellen des Verdrängungs- bzw. Schluckvolumens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer sekundärgeregelten hydrostatischen Maschine ist es bekannt (R. Kordak: "Praktische Auslegung sekundär­ geregelter Antriebssysteme" in o+p "Ölhydraulik und Pneu­ matik", 26 (1982) Nr. 11, Seiten 795 bis 800), die Maschine über ein sperrbares Rückschlagventil mit dem Ringleitungs­ system zu verbinden. Dieses Schaltventil dient zum Ab­ sperren der Maschine vom Drucknetz in Störungsfällen. Es kann dann nur mehr von der Maschine Druckmittel in die Ringleitung eingespeist werden. Das Schaltventil hat somit eine Notfunktion.

Fig. 1 des vorliegenden Patents entspricht Bild 13 in R. Kordak: "Hydrostatische Antriebe mit Energiespeicherung", Tagungsunterlagen für das 2. Hamburger Hydraulik Kolloquium, Seiten 196 bis 200, am 18./19. April 1985. Diese Veröffent­ lichung liegt zwischen der Erstanmeldung und dem Anmelde­ tag der späteren Anmeldung, in der Fig. 2 und 3 offenbart worden sind.

Grundsätzlich weist die Verstelleinrichtung einer hydro­ statischen Maschine, beispielsweise einer Axialkolben­ maschine eine bestimmte Trägheit auf, die sich insbesondere dann als nachteilig erweist, wenn die Maschine plötzlich belastet wird. Dabei wird von der Verstelleinrichtung das Verdrängungs- bzw. Schluckvolumen der Maschine in der kürzestmöglichen Zeit auf den größtmöglichen Wert verstellt, um einen zu hohen Drehzahleinbruch zu vermeiden, worauf dann die Einstellung der Maschine auf einen Wert zurück­ genommen wird, der für die Beharrung erforderlich ist, wenn also die Maschine mit einem bestimmten Drehmoment belastet ist und eine bestimmte Drehzahl einhalten soll. Auf Grund ihrer Bauweise ist die Ausregelzeit, in der nach dem Auf­ bringen eines Lastmoments die Nenndrehzahl der Maschine wieder erreicht wird, bei einer hydrostatischen Maschine verhältnismäßig lang.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, die Ausregelzeit einer hydrostatischen Maschine zu verkürzen.

Diese Aufgabe ist mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmalen gelöst.

Da sich somit die Verstelleinrichtung der Maschine bereits vor dem Auftreten des Lastmoments in der dem Lastmoment entsprechenden Stellung befindet, wird die Ausregelzeit sehr stark verkürzt, wenn beim erwarteten Auftreten des Moments bzw. kurz vor Auftreten des Moments das Schalt­ ventil in Durchlaßstellung geschaltet wird. Der Zeitver­ lust für die Betätigung der Verstelleinrichtung ist somit kompensiert. Das auf den verringerten Druckwert eingestellte Druckventil ermöglicht den Durchfluß der erforderlichen Strömungsmittelmenge zur hydrostatischen Maschine.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ventilanordnung mit einem Stromregelventil für eine Axialkolbenmaschine zum Antrieb eines Walzengerüsts,

Fig. 2 eine Ventilanordnung mit einem Druckreduzier­ ventil und

Fig. 3 eine Ventilanordnung mit einem Druckbegrenzungs­ ventil.

Eine Axialkolbenmaschine 10 treibt über ein Getriebe 11 die beiden nicht dargestellten Walzen eines Walzenwerk­ gerüsts an. Bei dem Walzvorgang kommt es darauf an, das Material, dessen Querschnitt zwischen den Walzen reduziert wird, möglichst zugfrei und ohne Stauchung über das Gerüst zu fahren, da sonst Qualitätseinbußen in Kauf genommen werden müssen. Es werden deshalb hohe Anforderungen an die Dynamik des Antriebes gestellt.

Bei der Verstelleinrichtung 12 der Axialkolbenmaschine 10 handelt es sich um eine bekannte Einheit, mit der der Schwenkwinkel und damit das Schluckvolumen des Motors 10 einstellbar ist. Druckseitig ist der Motor 10 über eine Leitung 14 und einen Ventilblock 15 an eine Druckleitung 16 mit einem eingeprägten System­ druck P angeschlossen. Ablaufseitig ist der Motor über eine Leitung 17 mit einer zum Tank T führenden Leitung 18 oder mit einer Niederdruckleitung verbun­ den. Mit 19 ist eine Leckölleitung bezeichnet.

Der Steuerblock weist ein Schaltventil 20 auf, das in der Zuflußleitung 14 angeordnet ist. Bei dem Schaltventil 20 handelt es sich um ein Rückschlag­ ventil, das von einem Drucksignal in der Steuerlei­ tung 21 in die Durchlaßstellung schaltbar ist.

Parallel zum Schaltventil 20 ist ein elektrisch an­ steuerbares Stromregelventil 22 angeordnet.

Im Leerlaufbetrieb des Motors 10, in dem dieser ledig­ lich die Walzen des Gerüsts antreibt, wird das Schalt­ ventil 20 in die Sperrstellung geschaltet und das Re­ gelventil 20 in Drosselstellung gebracht. In der Leitung 14 zwischen dem Steuerblock 15 und dem Motor 10 vorhandener Druck wird zum Tank hin abgebaut. Der Motor 10 erhält druckseitig die am Regelventil 22 ein­ gestellte Flüssigkeitsmenge bei verhältnismäßig ge­ ringem Druck. Es muß also die Verstelleinrichtung 12 das Schluckvolumen des Motors 10 vergrößern, um das Leerlaufmoment aufzubringen. Die Verstellung erfolgt in bekannter Weise abhängig vom Einlaßdruck der Ma­ schine bzw. abhängig von der an der Maschine anste­ henden Druckdifferenz.

Mittels der Einstellung des Regelventils 22 wird auf diese Weise das Schluckvolumen des Motors 10 auf einen Wert gebracht, den er im Beharrungszustand bei zwischen den Walzen eingefahrenem Material ha­ ben müßte. Dieses Schluckvolumen und der entspre­ chende Schwenkwinkel der Maschine können vorher be­ stimmt werden und sind somit bekannt.

Erfolgt jetzt der Drehmomentstoß, wenn das zu wal­ zende Material in den Walzenspalt eintritt, so wird nur das Schaltventil 20 in die Durchlaßstel­ lung umgeschaltet und der Motor 10 erhält den vollen Druckmittelstrom. Es entfällt somit der Zeitverlust, der zum Umstellen des Motors 10 von Leerlauf auf Lastbetrieb erforderlich ist.

Beim Aufsteuern des Schaltventils 20 wird sich das Schluckvolumen der Axialkolbenmaschine und damit deren Schwenkwinkel nur geringfügig verändern. Die Ausregelzeit für die Drehzahl beim Aufschalten des Drehmoments ist stark verkürzt. Der Steuerblock 15 ist vorzugsweise unmittelbar auf dem Druckflansch der Axialkolbenmaschine 10 montiert. Mit dem Schalt­ ventil 20 läßt sich außerdem die Maschine 10 von der Druckleitung 16 abschalten, um die Energiezufuhr beispielsweise bei Not-Aus zu unterbrechen. Dann kann die Maschine noch generatorisch arbeiten und Energie über das sich öffnende Rückschlagventil an die Druck­ leitung 16 abgeben.

Anstelle des Stromregelventils können auch Druckventile vorgesehen werden, die den Nachteil vermeiden, daß bei einer Hubverstellung der Maschine, also bei einer Schwenk­ winkeländerung der Axialkolbenmaschine sich die Druck­ differenz an dem Stromregelventil und damit der Durch­ fluß ebenfalls ändern. Deshalb wird die Steuerung mit Druckventilen stabilisiert und die Druckkoppelung des sekundär geregelten Systems berücksichtigt, während ein Stromventil lediglich die Stromkoppelung berück­ sichtigt.

In Fig. 2 liegt in dem Steuerblock 15 parallel zu dem Schaltventil 20 ein elektrisch verstellbares, vorge­ steuertes Druckreduzierventil 25. Mit dem Druckredu­ zierventil wird der Betriebsdruck A in der Leitung 14 und damit in der Anschlußleitung der Maschine 10 be­ grenzt. Es wird also der Druck in der Leitung 14 auf einen niedrigeren Wert als der Systemdruck in der Lei­ tung 16 reduziert, sodaß der Maschine 10 eine kleine Druckdifferenz angeboten wird, wenn im Leerlaufbetrieb das Schaltventil 20 in Sperrstellung geschaltet wird. Die Maschine 10 schwenkt somit aus, um bei der kleine­ ren Druckdifferenz den Drehmomentenbedarf im Leerlauf zu decken. Der reduzierte Druck in der Leitung 14 wird an dem Druckreduzierventil 25 so eingestellt, daß die Verstelleinrichtung der Maschine ein Hubvolumen ein­ stellt, das die Maschine braucht, um das erforderliche Lastmoment abzugeben, wenn das Schaltventil 20 ge­ öffnet wird und damit der volle Betriebsdruck an der Maschine 10 ansteht. Dabei ändert sich das Hubvolumen der Maschine 10 und damit deren Schwenkwinkel entwe­ der garnicht oder nur sehr geringfügig. Es ist damit nicht nur der Zeitverlust für den Schwenkvorgang beim Auftreten des Drehmomentstoßes kompensiert, sondern auch die Steuerung stabilisiert.

Eine abgeänderte Ausführungsform zeigt Fig. 3, bei der in die zur Tankleitung 18 führende Ausgangslei­ tung 17 der Maschine ein Druckbegrenzungsventil 26 geschaltet ist. Mit diesem Ventil wird bei gesperr­ tem Schaltventil 20 am Anschluß R des Ventilblocks 15 ein Betriebsdruck und so an der Maschine 10 eine Druck­ differenz eingestellt, die ausreicht, um den Dreh­ momentbedarf der Maschine im Leerlauf zu decken, wenn diese von der Verstelleinrichtung 12 auf das Hubvolumen eingestellt ist, das zur Abgabe des Lastmoments erfor­ lich ist, wenn das Schaltventil 20 geöffnet wird und damit die volle Druckdifferenz an der Maschine 10 wirk­ sam wird.

Claims (4)

1. Steuereinrichtung einer hydrostatischen Maschine mit einer Verstelleinrichtung zum Einstellen des Verdrän­ gungs- bzw. Schluckvolumens, mit je einer Anschlußleitung an eine Hoch- und Niederdruckleitung, wobei in einer An­ schlußleitung der Maschine ein Schaltventil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Schaltventil (20) ein Druckventil (25, 26) vorge­ sehen ist, das bei gesperrtem Schaltventil (20) und im Leerlaufbetrieb der Maschine auf einen Wert einstellbar ist, bei dem das Verdrängungs- bzw. Schluckvolumen einem vorbestimmten Lastdrehmoment entspricht.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Druckventil ein Druck­ reduzierventil (25) ist, das in der mit der Druckleitung (16) verbundenen Anschlußleitung (14) angeordnet ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Druckventil ein Druck­ begrenzungsventil (26) ist, das in der mit der Tankleitung (18) verbundenen Anschlußleitung (17) angeordnet ist.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck­ ventile jeweils elektrisch verstellbar sind.