DE9217829U1 - Überwachungseinrichtung für eine hydraulisch angetriebene Maschine - Google Patents

Description

23. Nov. 1992 . hh 2091a/92

Beschreibung :

Die Erfindung betrifft eine

Überwachungseinrichtung für eine hydraulisch angetriebene Maschine mit einer von einem Motor angetriebenen Hydraulikpumpe mit einem von einem Stellzylinder verstellbaren Fördervalumen sowie mit einem Druck-Regelventil und einem dieses überlagernden Fördervolumen-Regelventil, wobei die Druckseite der Hydraulikpumpe einerseits über eine Lastmeldeleitung mit dem Fördervolumen-Regelventil und andererseits über eine Druckleitung mit mindestens einem Steuerblock für die hydraulischen Antriebe der Maschine verbunden ist.

Steuerblöcke der vorgenannten Art werden bei hydraulischen Antrieben von Verbrauchern, z.B. von einer Lademaschine oder einem Bohrwagen, eingesetzt und über Handhebel betätigt. Wenn sich einer dieser Handhebel beim Abstellen des Motors der Hydraulikpumpe und damit der Maschine nicht in seiner Nullstellung befindet, kann beim Anlassen der Maschine über den sich nicht in Nullstellung befindlichen Steuerblock der damit in Verbindung stehende Antrieb in Betrieb gesetzt und somit die Maschine eine unerwünschte Tätigkeit verrichten. Um dies zu vermeiden, wurde bei einer durch

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offenkundige Vorbenutzung bekannt gewordenen Überwachungseinrichtung der vorstehenden Art, dessen Steuerblock mit einem Nullstellungsüberwachungs-Meldeblock hydraulisch verbunden ist. Auf ein entsprechendes Signal steuerte diese Überwachungseinrichtung mehrere Ventile um, um auf diese Weise den Hydraulikflu/3 zu den Verbrauchern zu unterbrechen. Dieser Nullstellungsüberwachungs-Meldeblock ist von einem der Wegeventile, die den Ölflu/3 zu den Steuerblöcken unterbrechen, gespeist. Der Meldeblock gibt hydraulische Signale an die Erweiterung von Mobilsteuerblöcken ab und empfängt über dieselben Leitungen die jeweiligen Rückmeldungen. Diese Rückmeldungen werden als eine Meldung an den

Nullstellungsüberwachungs-Steuerblock weitergegeben und dementsprechend entweder der Hydraulikf lu/3 zu den Steuerblöcken unterbrochen oder verbunden belassen. Derartige Überwachungseinrichtungen erfordern mehrere komplizierte und damit auch störanfällige sowie wartungsintensive hydraulische Einrichtungen, die bei Undichtigkeiten aufgrund eines Dichtungsverschleißes mit Fehlmeldungen behaftet sind.

Ferner ist eine Überwachungseinrichtung in Form einer mechanischen Schalthebelsperrung bekannt, bei der sich die Schalthebel immer selbsttätig unter Wirkung einer vorgespannten Rückholfeder in Nullstellung einfinden und in dieser arretiert sind. Beim Betätigen eines

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Schalthebels mu/3 dieser erst entrastet und sodann entgegen der Wirkung der Rückholfeder betätigt werden, wodurch sich die Schaltzeiten vergrößern und die Schalttätigkeiten erschweren. Bei einer Sperrung eines Schalthebels, z.B. mittels eines gewollten oder ungewollten Hindernisses der mit dem Schalthebel verbundenen Feder oder bei deren Bruch führt die Maschine die dem nicht in Nullstellung befindlichen Hebel zugeordnete Arbeit über den betreffenden Steuerblock und den daran angeschlossenen Antrieb für den jeweiligen Verbraucher aus, ohne da/3 die Maschine automatisch abschaltet. Damit hängt die Sicherheit einer solchen Maschine und die damit möglicherweise verbundene Unfallgefahr einzig von der Funktionsfähigkeit der Rückholfeder und freien Verschiebbarkeit der Handhebel ab.

Außerdem sind noch weitere akustische und/oder optische Überwachungseinrichtungen in Form von AnlaufWarnungen bekannt, die beim Einschalten der Maschine ein Warnsignal abgeben aber dennoch, wenngleich auch zeitverzögert, die Maschine anlaufen lassen. Eine Überwachung der Schalthebel erfolgt daher nicht.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine robuste und störunanfällige Überwachungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die den Motor der Hydraulikpumpe nach dessen Einschalten bei einem sich nicht in Nullstellung befindlichen Betätigungshebel der Maschine wieder abschaltet,

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bevor die dem Handhebel zugeordnete Tätigkeit des damit in Verbindung stehenden Verbrauchers ausgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem eingangs genannten Gattungsbegriff erfindungsgemäß dadurch gelöst, da/3 die Lastmeldeleitung mit einer Endkammer eines jeden Steuerblocks in Verbindung steht und die Überwachungseinrichtung aus einem von einer Steuerleitung hydraulisch beaufschlagten, elektrischen Druckschalter und einem mit diesem sowie einem Magnet-Ventil in der Druckleitung über elektrische Leitungen verbundenen elektrischen Zeitstellglied besteht, welches über eine weitere elektrische Leitung mit einem Ausschalter des Motors verbunden ist. Durch diese Ausbildung wird ein robuste und störunanfällige und nur aus drei Teilen, nämlich aus einem Druckschalter, einem Magnetventil und einem Zeitstellglied stehende

Überwachungseinrichtung geschaffen, mit welcher die Schalthebel einer beliebigen Anzahl von Steuerblöcken hinsichtlich ihrer Nullstellung überwacht werden können.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Zeitstellglied von einem nur in einem einstellbaren Zeitraum von mehreren Sekunden betätigbaren Zeit-Relais gebildet, das innerhalb dieses Zeitraumes bei Schließen des Druckschalters über einen elektrischen Impuls einerseits den Motor der Hydraulikpumpe abschaltet und andererseits über das Magnet-Ventil die

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Druckleitung von der Hydraulikpumpe in einen Tank zu einem drucklosen Umlauf schaltet. Vorteilhaft ist der Zeitraum zur Betätigung des Zeit-Relais auf eine Große begrenzt, welche die Hydraulikpumpe beim Einschalten des Motors benötigt, bis auf ihrer Druckseite ein am Fördervolumen-Regelventil eingestellter Stand-By-Druck bei einem Fördervolumen in der Nähe von Null überschritten ist. Wenn beispielsweise der Zeitraum zur Betätigung des Zeit-Relais auf eine Größe von fünf Sekunden eingestellt ist, wird von der Lastmeldeleitung bei einem in ihr anstehenden sowie über den Stand-By-Druck hinausgehenden Druck der Druckschalter betätigt, der wiederum über einen elektrischen Impuls das innerhalb des eingestellten Zeitraumes von fünf Sekunden noch empfangsbereite Zeit-Relais betätigt, welches sodann einerseits den Ausschalter des Motors der Hydraulikpumpe und zugleich das Magnet-Ventil auf drucklosen Umlauf zu einem Tank schaltet. Dadurch wird der Fördervolumenstrom der Hydraulikpumpe zu den Steuerblöcken und damit zu den Verbrauchern unterbrochen.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerleitung vom Fördervolumen-Regelventil zu einer Abzweigung geführt, von welcher mehrere Lastmeldeleitungen über ein Wechselventil mit jeder Endkammer eines Steuerblocks und über eine Abzweig-Steuerleitung mit dem elektrischen Druckschalter verbunden ist. Dadurch können an dieser Abzweigung beliebig viele der Anzahl der angeschlossenen Steuerblöcke

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entsprechende Lastmeldeleitungen angeschlossen und von ein und derselben Überwachungseinrichtung überwacht werden.

Vorteilhaft besteht das Magnet-Ventil aus einem elektromagnetisch betätigbaren, hydraulischen 3/2-Wegeventil und einem Druckbegrenzungs-Umlaufventil, während der Motor für die Hydraulikpumpe wahlweise von einem Elektromotor, einem Druckluftmotor oder einem Verbrennungsmotor gebildet ist, die jeweils von dem Zeit-Relais über einen geeigneten Ausschalter abgestellt werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt:

Eine nur bis zu den Steuerblöcken 2 und 3 dargestellte, ansonsten nicht weiter beschriebene Maschine 1, die beispielsweise aus einer Lademaschine oder einem Bohrwagen bestehen kann, weist eine Hydraulikpumpe 4 auf, die über eine Kupplung 5 mit einem Antriebsmotor 6 verbunden ist. Der Motor 6, der im vorliegenden Fall als Elektromotor ausgeführt ist, kann jedoch auch aus einem Druckluftmotor oder einem Verbrennungsmotor bestehen.

Die Druckseite 7 der Hydraulikpumpe 4 ist zum einen über die Steuerleitung 8 und zum anderen über die Steuerleitung 9 und die beiden Lastmeldeleitungen 10, 11 über je eine Endkammer 29 mit der Druckleitung 12 der

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Hydraulikpumpe 4 verbunden. Diese Endkammern 29 kann man auch als Sammel- oder Verteilerkammern bezeichnen. Eine weitere Endkammer 13 eines jeden Steuerblockes 2, 3 ist mit einem Tank 14 verbunden. Zwischen den Steuerleitungen 8, 9 ist neben dem unter Wirkung einer Feder stehenden Stellzylinder der Hydraulikpumpe 4 zur Verstellung des Fördervolumens ein Druck-Regelventil 15 und ein dieses überlangerndes

Fördervolumen-Regelventil 16 angeordnet. Das Fördervolumen-Regelventil 16 regelt das Fördervolumen der Hydraulikpumpe 4 auf die vom nicht dargestellten Verbraucher benötigte Menge, wobei der Betriebsdruck dem Widerstand des Verbrauchers entspricht. Eine derartige Hydraulikpumpe 4 mit den Ventilen 15 und 16 wird in der Fachsprache häufig als Hydraulikpumpe mit Druck-Regelventil und "Load-Sensing-Ventil" oder als "Load-Sensing-Pumpe" bezeichnet, wobei eine zwischen Pumpe und einem Verbraucher geschaltete Meßblende einen Druckabfall und damit einen Differenzdruck bewirkt, den das Fördervolumen-Regelventil 16 mit dem vor einer solchen Meßblende anstehenden Druck vergleicht und bei einem Ansteigen dieses Differenzdruckes das Fördervolumen der Pumpe über den Stellzylinder verringert.

Im vorliegenden Fall steht die

Steuerleitung 9 über eine Abzweigung 30, einem Wechselventil 31 und die Lastmeldeleitungen 10, mit einer Endkammer 29 eines jeden Steuerblockes 2, 3 in Verbindung. Die

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Überwachungseinrichtung, die pauschal mit der Bezugsziffer 18 bezeichnet ist, besteht aus einem von der Steuerleitung 9 über eine Abzweig-Steuerleitung 19 beaufschlagten elektrischen Druckschalter 20 und einem mit diesem 20 sowie mit einem Magnet-Ventil 21 über die elektrischen Leitungen 22, 2 3 verbundenen elektrischen Zeitstellglied 24. Dieses Zeitstellglied 24 ist über eine weitere elektrische Leitung 25 mit einem Ausschalter 26 des im vorliegenen Fall als Elektromotor ausgebildeten Motors 6 verbunden.

Das Magnet-Ventil 21 besteht aus einem elektromagnetisch betätigbaren, hydraulischen 3/2-Wegeventil 3 3 und einem

Druckbegrenzungs-Umlaufventil 34, welches die Druckleitung 12 in einen Tank 32 zu einem drucklosen Umlauf schaltet. Zwischen den Lastmeldeleitungen 10, 11 und der Steuerleitung ist das Wechselventil 31 angeordnet, um der Hydraulikpumpe 4 stets den höchsten gewünschten Druck in den Steuerblöcken 2, 3 über die Steuerleitung 9 angeben zu können.

Zur Funktionsbeschreibung soll unterstellt werden, da/3 der Stand-By-Druck von beispielsweise 2 5 bar in der Steuerleitung 9 sowie in den Lastmeldeleitungen 10, 11, und im Druck-Regelventil 15 bis zu einem maximalen Betriebsdruck von 180 bar überschritten werden darf. Ferner sollen beim Steuerblock 3 die nicht dargestellten Handhebel sämtlich in ihre

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vorschriftsmäßige Nullstellung zurückgefahren sein, was durch die Sperre 27 angedeutet ist. Hingegen soll beim Steuerblock 2 ein nicht dargestellter Handhebel sich nicht in der vorgeschriebenen Nullstellung befinden, wodurch die Lastmeldeleitung 10 über die Endkammer 29 mit der Druckleitung 12 hydraulisch verbunden ist. Wird in dieser Situation der Motor 6 und damit die Hydraulikpumpe 4 eingeschaltet, benötigt letztere einen gewissen Zeitraum von mehreren Sekunden, um in der Leitung 12 einen Druck von ca. 25 bar zu produzieren. Steigt innerhalb dieses am Zeit-Relais 24 einstellbaren Zeitraumes der Druck in der Endkammer 29 über diesen Stand-By-Druck von z.B. 25 bar an, steigt damit auch der Druck in den Leitungen 10 und 19 an, wodurch der elektrische Druckschalter 20 betätigt und damit geschlossen wird. Dadurch wird über die elektrische Leitung 2 dem Zeit-Relais ein elektrischer Impuls erteilt, wodurch dieses über die elektrische Leitung 25 den Ausschalter 26 des Motors 6 betätigt und über die elektrische Leitung 23 der Spule des 3/2-Wegeventils 33 einen Impuls erteilt, wonach das Druckbegrenzungs-Umlaufventil 34 auf drucklosen Umlauf zum Tank 32 geschaltet wird. Dadurch wird der Fördervolumenstrom der Hydraulikpumpe 4 zu den Steuerblöcken 2, 3 und damit zu den nicht dargestellten, mit letzteren 2, 3 verbundenen Verbrauchern unterbrochen.

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Befindet sich hingegen jeder der nicht dargestellten Handhebel des Steuerblockes 2 in seiner Nullstellung, ist die Druckleitung 12 zur Endkammer 29 und damit zur Lastmeldeleitung 10 wie beim Steuerblock 3 bei 2 7 gesperrt. Wenn in einer solchen Stellung der Motor 6 eingeschaltet und die Hydraulikpumpe 4 angefahren wird, herrscht durch die Sperren 2 7 in den Endkammern 2 9 kein Druck. Demzufolge sind auch die Lastmeldeleitungen 10, einerseits und die Leitungen 9 und 19 andererseits drucklos. Erfolgt nun innerhalb der am Zeit-Relais 24 eingestellten Zeit von beispielsweise fünf Sekunden keine Schaltung von irgendeinem Schalthebel, bleiben die Leitungen 10, 11, 9 und 19 während dieser Zeitspanne drucklos, so da/3 auch der Druckschalter 20 nicht geschaltet wird. Somit übt das Zeit-Relais 24 keinen Steuerimpuls auf das 3/2-Wegeventil 33, das

Druckbegrenzungs-Umlaufventil 34 und auf den Ausschalter 2 6 aus. Der Motor 6 läuft weiter und die Hydraulikpumpe 4 wird durch das Fördervolumen-Regelventil 16 auf den Stand-By-Druck von z.B. 2 5 bar zurückgeregelt. Sodann kann jeder der Betätigungshebel über die Steuerblöcke 2, 3 geschaltet und die gewünschten Arbeitsvorgänge mit der Maschine durchgeführt werden.

Wird innerhalb der am Zeit-Relais 24 eingestellten Schaltzeit von beispielsweise fünf Sekunden einer der Schalthebel bereits betätigt, schaltet die Maschine in der vorbeschriebenen

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Weise so ab, als wenn dieser Hebel von Anfang an sich nicht in seiner Null-Stellung befunden hätte,

Ein Tank 28 steht mit dem Druck-Regelventil 15, dem
Fördervolumen-Regelventil 16 und dem Stellzylinder 17 in Verbindung. Dabei versteht es sich, da/3 die zum besseren Verständnis aufgegliederten Einzeltanks 14, 28, 32 im vorliegenden Fall einem gemeinsamen Tank zugeordnet sind.

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Bezugszeichenliste :

Maschine 1

Steuerblöcke 2,

Hydraulikpumpe 4

Kupplung 5

Antriebsmotor 6

Druckseite der Hydraulikpumpe 4 7

Steuerleitungen 8,

Lastmeldeleitungen 10,

Druckleitung der Hydraulikpumpe 4

Endkammer 13, 2

Tank 14, 28,

Druck-Regelventil Fördervolumen-Regelventil Stellzylinder

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Überwachungseinrichtung 18

Abzweig-Steuerleitung 19

Druckschalter 20

Magnet-Ventil 21

elektrische Leitungen 22, 23,

Zeit-Relais, Zeitstellglied 24

Ausschalter 26

Sperre 2 7

Abzweigung 30

Wechselventil 31

3/2-Wegeventil 33

Druckbegrenzungs-Umlaufventil 34

Claims (6)

23. Nov. 1992 hh 2091a/92 Schutzansprüche :

1. Überwachungseinrichtung für eine hydraulisch angetriebene Maschine mit einer von einem Motor angetriebenen Hydraulikpumpe mit einem von einem Stellzylinder verstellbaren Fördervolumen sowie mit einem Druck-Regelventil und einem dieses überlagernden

Fördervolumen-Regelventil, wobei die Druckseite der Hydraulikpumpe einerseits über eine Lastmeldeleitung mit dem Fördervolumen-Regelventil und andererseits über eine Druckleitung mit mindestens einem Steuerblock für die hydraulischen Antriebe der Maschine verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, da/3 die Lastmeldeleitung (10, 11) mit einer Endkammer (29) eines jeden Steuerblocks (2, 3) in Verbindung steht und die

Überwachungseinrichtung (18) aus einem von einer Steuerleitung (9) hydraulisch beaufschlagten, elektrischen Druckschalter (20) und einem mit diesem (20) sowie einem Magnet-Ventil (21) in der Druckleitung (12) über elektrische Leitungen (22, 23) verbundenen elektrischen Zeitstellglied (24) besteht, welches über eine weitere elektrische Leitung (25) mit einem Ausschalter (26) des Motors (6) verbunden ist.

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2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da/3 das Zeitstellglied (24) von einem nur in einem einstellbaren Zeitraum von mehreren Sekunden betätigbaren Zeit-Relais gebildet wird, das innerhalb dieses Zeitraumes bei Schließen des Druckschalters (20) über einen elektrischen Impuls einerseits den Motor (6) der Hydraulikpumpe (4) abschaltet und andererseits über das Magnet-Ventil (21) die Druckleitung (12) von der Hydraulikpumpe (4) in einen Tank (32) zu einem drucklosen Umlauf schaltet.

3. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet , da/3 der Zeitraum zur Betätigung des Zeit-Relais (24) auf eine Größe eingestellt ist, welche die Hydraulikpumpe (4) beim Einschalten des Motors (6) benötigt, bis auf ihrer Druckseite (7) ein am

Fördervolumen-Regelventil (16) eingestellter Stand-By-Druck bei einem Fördervolumen in der Nähe von Null überschritten ist.

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4. Übewachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , da/3 die Steuerleitung (9) vom

Fördervolumen-Regelventil (16) zu einer Abzweigung (30) geführt ist, von welcher mehrere Lastmeldeleitungen (10, 11) über ein Wechselventil (31) mit jeder Endkammer (29) eines Steuerblocks (2, 3) und eine

Abzweig-Steuerleitung (19) mit dem elektrischen Druckschalter (20) verbunden ist.

5. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Magnet-Ventil (21) aus einem elektromagnetisch betätigbaren, hydraulischen 3/2-Wegeventil (33) und einem Druckbegrenzungs-Umlaufventil (34) besteht.

6. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , da/3 der Motor (6) für die Hydraulikpumpe (4) von einem Elektromotor, einem Druckluftmotor oder einem Verbrennungsmotor gebildet ist.