DE4302928C2 - Gleichlaufsteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleichlaufsteuerung für hydraulische Verbraucher, die mindestens zeitweise gemeinsam in einem festen Geschwindigkeitsverhältnis zueinander betrieben werden, wobei das feste Geschwin­ digkeitsverhältnis durch einen Mengenteiler, insbe­ sondere einen rotatorischen Mengenteiler, vorgegeben ist und bei der parallel zum Mengenteiler für jeden Verbraucher ein Korrekturventil angeordnet ist, das mit einer Steuerung zur Vorgabe einer Ventilpositionierung verbunden ist und bei der der Mengenteiler ein konstantes Teilungsverhältnis aufweist sowie bei der der Mengenteiler im Zulauf zu den Verbrauchern ange­ ordnet ist und das hydraulische Druckmedium auf einen Bodenraum von Hubkolbenzylindern geleitet wird.

Das Aufteilungsverhältnis zwischen den Verbrauchern ist durch die Dimensionierung des Mengenteilers festgelegt.

Eine Veränderung wird nach dem bekannten Stand der Technik dadurch erricht, daß man als Mengenteiler z. B. Kolbenmaschinen mit einstellbarem Fördervolumen verwen­ det, die es erlauben, die Fördermenge zu einem der Verbraucher in bestimmten Grenzen zu verändern und ggf. bis ganz auf Null herunterzufahren. Mit dieser Art der Gleichlaufsteuerung ist es möglich, anlagenbedingte Einflüsse aus Leckagen, Belastungen und Temperaturän­ derungen innerhalb des Druckmediums zu kompensieren, sowie auch gewollte Änderungen des Teilungsverhält­ nisses zwischen den beiden Verbrauchern einzustellen. Eine derartige Gleichlaufsteuerung ist in vielen Fällen jedoch nicht anwendbar, weil sie einerseits aufwendige Verstellpumpeneinheiten benötigt, andererseits insbesondere bei Hubeinrichtungen nicht die geforderte Sicherheit bietet.

In der DE-33 36 713 C2 wird bereits eine Einrichtung zur Gleichlaufsteuerung für hydraulische Mehrzylinder­ antriebe beschrieben. Zur Steuerung der Druckmittelwege zwischen den Antriebszylindern und einer Druckmittel­ quelle wird eine Ventilsteuerung verwendet. Die Kopplung mit der Druckmittelquelle kann über Druckredu­ zierventile erfolgen.

Aus der Veröffentlichung REINERT, M., "Hydraulische Gleichlaufregelung an Abkantpressen", in DE-Z: "Ölhydraulik und Pneumatik", 16, (1972) Nr. 11, S. 479­ -482 ist eine hydraulische Gleichlaufregelung an Abkantpressen bekannt. Durch ein mechanisch betätigtes Gleichgang-Ventil kann eine Zulaufregelung erfolgen. Eine jeweilige Bewegungseinrichtung wird über ein Schaltventil vorgegeben. Eine Verwendung ist insbe­ sondere für Teleskopzylinder vorgesehen.

In der Veröffentlichung GENTNER, H., "Guter Gleichlauf mit Magnetventil", in De-Z: "fluid", Dezember 1975, S. 32, wird die Erreichung eines hydraulischen Gleich­ laufes von zwei Hydraulikzylindern mit Hilfe von Magnetventilen beschrieben. Es wird ein Drei-Punkt- Regler eingesetzt, mit dem die Förderung der Hydraulik­ flüssigkeit vorgegeben wird. Die Einstellung kann durch eine Stromteilung der Hydraulikflüssigkeit erfolgen.

Aus der DE 12 67 610 A ist es bekannt, bei einer Kipp­ bühne zur Entladung von Fahrzeugen hydraulische Antriebszylinder zu verwenden, bei denen eine teilweise Ableitung eins zugeführten Druckmittels erfolgen kann. Die Ableitung erfolgt mit Hilfe einer Drossel. Die Steuerung der Drosselfunktion erfolgt in Abhängigkeit von Meßsignalen, die von Wächtern erfaßt werden.

Aus der DE 36 17 080 A1 ist bereits eine mehrstufige hydraulische Kolben-Zylindereinheit bekannt. Es wird eine Kammer verwendet, die durch Verlagerung mindestens einer Wandung mit einem veränderlichen Volumen ausge­ stattet ist. Die bewegliche Wandung ist mit einem aus­ fahrenden Element verbunden, das bei der Durchführung eins Ausfahrvorganges das Kammervolumen verkleinert. Durch die Gesamtanordnung wird eine Kolben-Zylinderein­ heit bereitgestellt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gleich­ laufsteuerung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine betriebssichere Einrichtung mit einfachem Aufbau bereitgestellt wird.

Diese Aufgabe wird im Zusammenhang mit den Oberbegriffsmerkmalen dadurch gelöst, daß das hydraulische Druckmedium über Senkbremsventile geführt ist und vom Mengenteiler eine Mengenteilung des Druckmediums sowohl bei einem Heben als auch bei einem Senken gesteuert ist und daß zur Geschwindigkeits­ steuerung ein Proportionalventil sowie die Bewegungs­ richtung durch zwei separate Umsteuerventile einstell­ bar ist

Es ist beispielsweise möglich, die Volumenstrom-Auftei­ lung zwischen zwei Verbrauchern durch Mengenteiler mit festem Teilungsverhältnis, z. B. Zahnradpumpen, vorzu­ nehmen, deren zugehörige Verbraucher mit zwei Korrek­ turventilen versehen sind. Mit dieser Einrichtung liegt bei nicht betätigten Korrekturventilen das fest einge­ stellte Teilungsverhältnis jederzeit vor und kann nicht verändert werden. Will man das Teilungsverhältnis auf­ heben und z. B. einen Verbraucher nicht antreiben, so genügt es, das zugehörige Korrekturventil zu öffnen.

Sollen darüber hinaus belastungs- und temperaturabhän­ gige Abweichungen von dem gewünschten Teilungsverhält­ nis korrigiert werden, so ist durch kurzfristige Betä­ tigung der Korrekturventile diese Korrektur möglich. Besonders universell wird deren Einsatz, wenn man sie als Proportional-Ventile ausbildet und über eine Rege­ lungselektronik ansteuert, welche das aktuelle Tei­ lungsverhältnis zwischen den beiden Förderströmen sensiert und durch Proportional-Ansteuerung der Korrek­ turventile automatisch auf das Soll-Verhältnis zurück­ führt.

Eine besonders sichere Ansteuerung erhält man, wenn man diese Korrekturwerte zusätzlich zu digitalen Schaltim­ pulsen auf die Korrekturventile gibt. Dadurch ist es nämlich möglich, bei Ausfall der Regelung durch ein­ fache Schaltvorgänge einen Notbetrieb aufrechtzuerhal­ ten und die Anlage in einem sicheren Bereich zu halten. Fehlende Schaltvorgänge bedeuten dann Einhaltung des vorgegebenen Mengenverhältnisses. Zur Bereitstellung der digitalen Schaltimpulse ist es möglich, zusätzlich zu einer elektrischen oder mechanischen Ansteuerung der Korrekturventile eine elektronische Steuereinheit vor­ zusehen.

Der Anlagensicherheit dient auch die Anordnung des Men­ genteilers im Zulauf zu den Verbrauchern, weil hier­ durch die Verriegelung von Absenkeinrichtungen nur durch den das Absenken bewirkenden Druck aufgehoben wird. Ein Ausbleiben des Absenkdruckes für einen der beiden Verbraucher, z. B. infolge eines Fehlers im Men­ genteiler, führt nicht zur möglichen Entriegelung und unkontrollierten Absenkbewegung, wie dies bei Mengen­ teilern im Absenkvolumenstromkreis denkbar ist.

Der Vereinfachung der Steuerung dient weiterhin die Aufteilung der Wahl der Bewegungseinrichtung und der Geschwindigkeitssteuerung auf separate Ventile. Auf diese Weise ist es möglich, einfache Ventile zu verwen­ den und vor allem das Proportionalventil als 2/2-Wege- Ventil auszubilden.

Es ist andererseits auch vorteilhaft, dieses Ventil als 4/3-Proportional-Wege-Ventil zu gestalten und nachge­ schaltet Rückschlagventile in bestimmter Weise anzuord­ nen, so daß für die eine Bewegungsrichtung andere Steu­ erkanten zum Einsatz kommen als für die zweite Bewe­ gungsrichtung. Man ist damit in der Lage, z. B. die Steuer-Charakteristik an die unterschiedlichen Volumen­ ströme der Kolben- und Bodenseite von Hydraulikzylin­ dern anzupassen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer hydraulischen Ein­ richtung mit Mengenteiler und parallel ge­ schalteten Korrekturventilen und einem hinter einer Hydraulikpumpe angeordneten Proportio­ nalventil, das als 4/3-Wege-Ventil ausgebildet ist und

Fig. 2 eine Vorrichtung gemäß Fig. 1, bei der das Proportionalventil im Bereich der Hydraulik­ pumpe als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet ist.

Zwei Hubkolbenzylinder (1, 2), die anzusteuernde Ver­ braucher ausbilden, werden über einen rotatorischen Mengenteiler (3) von einer Hydraulikpumpe (19) angetrieben. Dabei wird die Bewegungsrichtung der Hubkolbenzylinder (1, 2) durch Umsteuerventile (7, 8) vorgegeben, die Bewegungsgeschwindigkeit wird von Pro­ portionalventilen (6, 20) gesteuert. Das Druckmedium wirkt in der in den Figuren gezeichneten Stellung der Umsteuerventile (7, 8) über Senkbremsventile (11, 12) und entsperrbare Rückschlagventile (13, 14) auf den Bodenraum der Hubkolbenzylinder (1, 2). Voraussetzung ist, daß der Förderdruck über Wechselventile (21, 22<) die Senkbremsventile (11, 12) in die Durchgangsposition schaltet und gleichzeitig mechanischen Kolbenstangen­ bremsen (9, 10) öffnet.

Die Mengenaufteilung des Pumpenstromes auf die beiden Hubkolbenzylinder (1, 2) geschieht in dem konstruktiv vorgegebenen Verhältnis des rotatorischen Mengenteilers (3). Sind hierbei geringfügige Korrekturen erforder­ lich, so werden erfindungsgemäß Korrekturventile (4, 5), die normalerweise geschlossen sind, angesteuert. Dies kann digital geschehen, indem eines der Korrektur­ ventile (4, 5) kurzzeitig geöffnet und wieder geschlos­ sen wird. Dies kann jedoch auch über eine Regelstrecke realisiert werden, welche fortlaufend die Soll-Positio­ nen der Kolben in den Hubkolbenzylindern (1, 2) mit den Ist-Positionen vergleicht und Abweichungen durch An­ steuerung der Korrekturventile (4, 5) ausgleicht. Es ist außerdem auch leicht möglich, bei Ausfall der Rege­ lung die Korrekturventile (4, 5) so auszubilden, daß sie mechanisch betätigbar sind.

Insbesondere ist daran gedacht, die Korrekturventile (4, 5) als Proportionalventile auszubilden. Bei der Durchführung von Korrekturvorgängen ist es möglich, entweder beide Proportionalventile (4, 5) gemeinsam, unterschiedlich oder wahlweise anzusteuern.

Die Aufteilung des Volumenstromes wie auch deren Kor­ rektur über die Korrekturventile (4, 5) ist in gleicher Weise möglich, wenn die Kolben der Zylinder (1, 2) ab­ gesenkt werden, d. h., wenn die Umsteuerventile (7, 8) in die zweite Position geschaltet werden. Auch in die­ sem Fall ist die Kolbenbewegung erst freigegeben, wenn die Senkbremsventile (11, 12) und die mechanischen Kol­ benstangenbremsen (9, 10) durch den Druck hinter dem Mengenteiler (3) umgeschaltet bzw. gelöst sind.

Für eine besonders feinfühlige und lastneutrale An­ steuerung der Kolbenbewegungen ist es gemäß Fig. 1 vor­ teilhaft, das für die Kolbengeschwindigkeit verantwort­ liche Proportional-Ventil (6) als 4/3-Wege-Ventil aus­ zubilden, wobei für die Hubbewegung andere Steuerkanten zum Einsatz kommen als für die Senkbewegung. In diesem Fall lassen sich die Steuerkanten an die unterschiedli­ chen Volumenströme des Bodenraumes und des Stangenrau­ mes der Hubkolbenzylinder (1, 2) anpassen. Rückschlag­ ventile (15, 16, 17, 18) dienen dazu, die richtungsab­ hängige Aufteilung der Volumenströme am Proportional­ ventil (6) wieder aufzuheben, d. h., die Druckseite jeder Schaltstellung auf den Mengenteiler (3) zu geben und die Rücklaufseite jeder Schaltstellung ungehindert in einen Tank (23) abfließen zu lassen.

Claims (7)

1. Gleichlaufsteuerung für hydraulische Verbraucher, die mindestens zeitweise gemeinsam in einem festen Geschwindigkeitsverhältnis zueinander betrieben werden, wobei das feste Geschwindigkeitsverhältnis durch einen Mengenteiler, insbesondere einen rotatorischen Mengenteiler, vorgegeben ist und bei der parallel zum Mengenteiler für jeden Verbraucher ein Korrekturventil angeordnet ist, das mit einer Steuerung zur Vorgabe einer Ventilpositionierung verbunden ist und bei der der Mengenteiler ein konstantes Teilungsverhältnis aufweist sowie bei der der Mengenteiler im Zulauf zu den Verbrauchern angeordnet ist und das hydraulische Druckmedium auf einen Bodenraum von Hubkolbenzylindern geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Druckmedium über Senkbremsventile (11, 12) geführt ist und vom Mengenteiler (3) eine Mengenteilung des Druckmediums sowohl bei einem Heben als auch bei einem Senken gesteuert ist und daß zur Geschwindig­ keitssteuerung ein Proportionalventil (6, 20) sowie die Bewegungsrichtung durch zwei separate Umsteuer­ ventile (7, 8) einstellbar ist.

2. Gleichlaufsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturventile (4, 5) elektrisch angesteuert werden.

3. Gleichlaufsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturventile (4, 5) mechanisch angesteuert werden.

4. Gleichlaufsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturventile (4, 5) zusätzlich aus einer elektronischen Steuer­ einheit angesteuert werden.

5. Gleichlaufsteuerung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ansteuerung von als Hubkolbenzylinder (1, 2) ausge­ bildeten Verbrauchern, deren Kolbenstangen sowohl durch das eingeschlossene Druckmedium als auch durch hydraulisch entriegelbare Kolbenstangen-Klem­ mungen gehalten werden und daß Sperrventile für das eingeschlossene Druckmedium wie auch die Klemmungen allein durch den die Bewegung der Hubkolbenzylinder (1, 2) bewirkenden Druck des Druckmediums geöffnet werden.

6. Gleichlaufsteuerung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalventil (6, 20) für die Geschwindigkeitssteuerung als ein 2/2-Proportional- Wege-Ventil ausgebildet ist.

7. Gleichlaufsteuerung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalventil (6, 20) für die Geschwindig­ keitssteuerung als ein 4/3-Proportional-Wege-Ventil ausgebildet ist, dessen Steuerkanten an unter­ schiedliche Volumenströme je nach Betätigungs­ richtung der Verbraucher angepaßt sind, wobei für die Aufhebung einer vom 4/3-Wege-Ventil her gegebenen Richtungsumkehr des Strömungsmittels Rückschlagventile (15, 16, 17, 18) vorgesehen sind.