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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Arbeitshydraulik, insbesondere für eine Arbeitsmaschine, mit einem Hydraulikaktuator, der einen ersten Hydraulikanschluss und einen zweiten Hydraulikanschluss aufweist, mit einem durch einen Steuerhebel zu betätigenden vorgesteuerten Steuerschieber, der den Hydraulikaktuator mit einer Pumpe und einem Tank verbindet, wobei zwei entsperrbare Rückschlagventile vorgesehen sind, wobei die Rückschlagventile je einem Hydraulikanschluss des Hydraulikaktuators derart zugeordnet sind, dass in einer ersten Position der Rückschlagventile ein Abfluss von Hydraulikmedium aus dem Hydraulikaktuator verhindert wird und in einer zweiten Position der Rückschlagventile ein Abfluss von Hydraulikmedium aus dem Hydraulikaktuator ermöglicht wird.
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Bei der Nutzung von Arbeitsmaschinen bzw. Baumaschinen ist der Aufenthalt von Personen im Gefahrenbereich der Ausrüstung grundsätzlich untersagt, worauf in Betriebsanleitungen der Maschinen ausdrücklich hingewiesen wird. Bei beispielsweise Radladern kann daher davon ausgegangen werden, dass durch Fehler in der Steuerungskette der Arbeitshydraulik keine Gefährdung für das Bedienungspersonal und Personen im Gefahrenbereich entstehen kann, da ebendieser Aufenthalt im Gefahrenbereich der Arbeitsausrüstung unzulässig ist.
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Nichtsdestotrotz wird durch ISO 15998-2, Tabelle A.2, für eine Reihe von Funktionen der Arbeitshydraulik ein Performancelevel PL b, für einige gar PL c, vorgeschlagen.
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Obwohl sich die Anforderungen der ISO 15998 auf elektronische Bauteile der Steuerung beschränken, und die hydraulischen Aktoren der Steuerungskette gemäß ISO 15998 nicht berücksichtigt werden müssen, ist es mit konventioneller Technik möglich, eine PL c - taugliche Steuerungskette für die Arbeitshydraulik darstellen zu können, sogar dann, wenn die Systemgrenze auf die hydraulischen Bauteile wie Schieberventile ausgedehnt würde.
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Für Sonderanwendungen, bei denen Personen gezielt in den Gefahrenbereich entsendet werden, entsteht nun die Notwendigkeit, die PL c - taugliche Steuerungskette für eine PL d - Anwendungen zu ertüchtigen.
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Aus der
US 8,146,482 B2 ist ein Hydraulikkreis bekannt, der ein Hauptventil und zwei Absperrventile umfasst, wobei die Absperrventile im Betriebsfall entsperrt sind und wobei im unbetätigten Betrieb die Absperrventile als Lasthalteventile fungieren und somit der Leckage des Hauptventils entgegenwirken. Über einen Betätigungshebel wird der Steuerungskreis aktiviert und Steuerdruck auf das Hauptventil und gleichzeitig über ein zusätzliches Umschaltventil auf beide Absperrventile aufgebracht. Somit wird eine Fluiddurchlässigkeit (Entsperrung) des Haupthydraulikkreises gewährleistet.
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In der
WO 2014/165888 A1 wird ein hydraulischer Steuerkreis für eine Betonpumpe beschrieben. Der Hydraulikkreis umfasst Absperrventile, deren Steuerung gemeinsam erfolgt, wobei zwar die Funktion eines Lasthalteventils, aber nicht die Funktion eines Absperrventils bspw. bei Hydraulikleitungsversagen wahrgenommen werden kann. Dadurch erfolgt im Fehlerfall ein Absinken der Last.
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In der
EP 1 584 823 B1 wird ein hydraulischer Kreis beschrieben, der zur Manipulation von Stützfüssen eines Radbaggers dient. Dazu werden wie in der
WO 2014/16588 A1 Absperrventilen (Lasthalteventile) für die Manipulation gemeinsam entsperrt.
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DE 39 06 099 C2 betrifft eine Arbeitshydraulik mit zwei elektromagnetisch entsperrbaren Rückschlagventilen, die unmittelbar am Hydraulikaktuator angeordnet sind und als Rohrbruchsicherung ausgeführt sind.
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Der sichere Zustand ist dabei der Stillstand des Hydraulikaktuators, der jedenfalls gewährleistet werden muss, wenn der Maschinenbediener den Steuerungshebel für die Vorsteuerung der Ventiltechnik zur Betätigung der Arbeitsausrüstung in Neutralstellung bringt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung für einen entsprechenden sicheren Betrieb bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Arbeitshydraulik mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Dazu ist ein erstes und ein zweites durch den Steuerhebel zu bestätigendes Wegeventil vorhanden ist, wobei das erste Wegeventil mit einem der Rückschlagventile und das zweite Wegeventil mit dem anderen Rückschlagventil unmittelbar oder mittelbar derart in Verbindung steht, dass an diese unabhängig voneinander jeweils ein Vorsteuerdruck anlegbar ist, der die Rückschlagventile von der ersten in die zweite Position bewegt, wobei die Wegeventile derart mit dem Steuerhebel verbunden ist, dass die Wegeventile in Neutralstellung des Steuerhebels beide Rückschlagventile in die erste Position bewegen. Des Weiteren ist vorgesehen, dass eines der Rückschlagventile als Rohrbruchsicherung ausgeführt ist und unmittelbar oder über eine nicht flexible Leitung am Hydraulikaktuator angeordnet ist. Ein drittes Wegeventil ist vorgesehen, das mittelbar mit den Rückschlagventilen in Verbindung steht.
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Durch die Schaffung eines dritten Wegeventiles ist es dabei besonders einfach möglich, unterschiedliche Steuerdrücke an die Rückschlagventile einerseits und an den Steuerschieber andererseits anzulegen und einen Funktionstest der Rückschlagventile durchzuführen. Näheres hierzu ist der Figurenbeschreibung zu entnehmen.
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Das entsperrbare Rückschlagventil ist beispielsweise direkt am Zylinder, d.h. am Hydraulikaktuator angebracht oder durch eine Leitung mit dem Zylinder verbunden. Diese Leitung ist massiv als Rohrleitung ausgeführt. Würde ein flexibler Schlauch, der z.B. Längenänderungen/Richtungsänderungen/Volumenänderungen aufweist, verwendet, ist die Bedingung der Rohrbruchsicherung nicht erfüllt und es wäre die Doppelfunktion des Ventils (regulärer Betrieb/Rohrbruchsicherung) nicht gegeben.
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Vorteilhaft wird bei einer Leckage des Steuerschiebers ein unerwünschtes Bewegen des Hydraulikaktuators bei Neutralstellung des Steuerhebels durch die beiden gesperrten, das heißt sich in der ersten Position befindlichen Rückschlagventile verhindert. Wird in der Beschreibung und den Ansprüchen auf ein Merkmal wie einen Steuerhebel oder ein Rückschlagventil etc. Bezug genommen, so ist dadurch nicht ausgeschlossen, dass auch mehr als ein derartiges Merkmal auftreten kann, ohne dass dabei zwingend vom Erfindungsgedanken abgewichen wird.
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Der Begriff „ein“ ist somit grundsätzlich nicht zwingend als Zahlwort zu verstehen.
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Das entsperrbare Rückschlagventil, d.h. die Rohrbruchsicherung ist beispielsweise am Zylinder angebracht und erfüllt auch im Arbeitskorbbetrieb die Funktion einer Rohrbruchsicherung. Um die Funktion der Rohrbruchsicherung bei einem Hydraulikschlauversagen (Schlauchleck bzw. -platzer), zwischen Zylinder und Proportionalventil bzw. dem Steuerschieber nicht außer Kraft zu setzten, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die beide Rückschlagventile unabhängig voneinander zu entsperren, wozu das erste und das zweite Wegeventil vorgesehen sind, die unabhängig voneinander angesteuert werden können.
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Die beiden entsperrbaren Rückschlagventile werden daher getrennt über ein Paar von vorzugsweise elektrisch betätigten Wegeventilen angesteuert, die beispielsweise als 3/2-Wegeventile ausgeführt sind.
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Damit lässt sich erreichen, dass bei einer Hubbewegung das entsperrbare Rückschlagventil an der Bodenseite des Hydraulikaktuators durch den Ölfluss vom Steuerschieber kommend geöffnet wird, und das an der Stangenseite angeordnete Rückschlagventil z.B. über einen digitalen Ausgang geöffnet wird, und bei einer Senkbewegung das Rückschlagventil an der Stangenseite durch den Ölfluss geöffnet wird, und das an der Bodenseite angeordnete Rückschlagventil z.B. über einen digitalen Ausgang geöffnet wird, sodass das Öl zum Tank abfließen kann.
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Wie ausgeführt ist es in einem Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass die Wegeventile als 3/2-Wegeventile ausgeführt sind. Dies stellt eine vorteilhaft einfache Möglichkeit dar, den entsprechenden Steuerdruck an den Rückschlagventilen anzulegen.
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In einem besonders bevorzugen Ausführungsbeispiel ist dabei denkbar, dass das dritte Wegeventile mit dem ersten und/oder mit dem zweiten Wegeventil in Reihe geschaltet sind und/oder dass alle Wegeventile als 3/2-Wegeventile ausgebildet sind.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel kann so beschaffen sein, dass das erste und/oder zweite und/oder dritte Wegeventil elektrisch und/oder elektronisch bzw. durch eine programmierbare Logik betätigbar sind.
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Hierdurch ist es besonders einfach möglich, die Arbeitshydraulik so einzustellen, dass die Wegeventile die Rückschlagventile immer dann in die erste, also gesperrte Position bewegen, wenn sich der Steuerhebel in Neutralstellung befindet.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel kann so beschaffen sein, dass das erste und zweite und ggf. das dritte Wegeventil parallel zum Steuerschieber geschaltet sind. Hierdurch wird es vorteilhaft einfach ermöglicht, Wegeventile und Steuerschieber mit dem gleichen Druck zu versorgen, wodurch insbesondere das Druckniveau des Vorsteuerdrucks auf der zum korrekten Schalten der Rückschlagventile und des Steuerschiebers notwendigen Höhe gehalten wird.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass das oder die Wegeventile und der Steuerschieber über jeweils eigene Druckversorgungen verfügen.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Steuerschieber wenigstens zwei elektrisch betätigte Druckreduzierventile umfasst, wobei die Druckreduzierventile die Schieberauslenkung vornehmen, und/oder wobei die Druckreduzierventile insbesondere durch eine programmierbare Logik betätigbar sind.
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Ferner ist ein Ausführungsbeispiel denkbar, bei dem wenigstens eines der Rückschlagventile als Low-Leak Ventil ausgebildet ist. Hierdurch können vorteilhaft weitere Funktionen der Arbeitshydraulik gewährleistet werden.
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In weiteren Ausführungsbeispielen ist weiterhin denkbar, dass die Arbeitshydraulik einen offenen Hydraulikkreislauf darstellt, und/oder dass der Steuerschieber als Wegeventil, wie beispielsweise als 5/3-Wegeventil ausgebildet ist, und/oder dass der Steuerschieber über ein elektronisches Vorsteuergerät mit Steuerhebel elektrohydraulisch betätigbar ist. Vorzugsweise ist der Steuerschieber ein Proportionalventil.
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Denkbar ist es, dass die Arbeitshydraulik mehr als einen Hydraulikzylinder aufweist. Handelt es sich um die Arbeitshydraulik eines Radladers kann es sich beispielsweise um einen Hubzylinder und einen Kippzylinder handeln, die über ein gemeinsames Paar von Wegeventilen, z.B. 3/2-Wegeventile betätigt werden, womit zwei Stück 3/2-Wegeventile oder sonstige Wegeventile für die Darstellung der Funktion ausreichend sind.
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Im aktivierten Betriebsmodus „Arbeitskorb“ wird die gleichzeitige, überlagerte Bewegung von Hubzylinder und Kippzylinder vorzugsweise durch eine vorzugsweise programmierbare Steuerung unterbunden, da ansonsten die Rohrbruchsicherungsfunktion des einen Rückschlagventils außer Kraft gesetzt würde, was insbesondere von Bedeutung am Hubzylinder ist.
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Vorzugsweise verfügt die Steuerung über digitale Ausgänge und, die im Sinne der Steuerungssicherheit, Kategorie 3, über einen elektrisch und elektronisch vollständig getrennten Pfad geführt werden, sodass eine ungewollte, gleichzeitige Betätigung mit den Proportionalausgängen für weitere Ventile der Arbeitshydraulik als Fehlerquelle gemeinsamer Ursache ausgeschlossen werden kann.
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Denkbar ist es, eine regelmäßige Funktionsprüfung der Rückschlagventile auf schleichende Fehler durchzuführen, um sicherstellen zu können, dass die Ventile bei Bedarf auch tatsächlich schließen, und als zweiter Abschaltpfad zur Verfügung stehen. Dabei wird das Proportionalventil bzw. der Steuerschieber geöffnet, ohne die Absperrventile zu entsperren. Das abfließende Öl wird im Zylinder eingesperrt, wobei dies durch die Steuerung erkannt wird, z. B. durch Bewertung eines Drehzahleinbruches am Dieselmotor (Drückung) oder ausbleibende Zylinderbewegung über Positionssensorik an der Ausrüstung, womit die Funktion des Abschaltpfades sichergestellt würde.
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Ggf. kann es von Vorteil sein, den Load-Sensing Druck (LS) im aktivierten Betriebsmodus „Arbeitskorb“ über ein zusätzliches, elektrisch betätigtes Druckbegrenzungsventil zu reduzieren, da es im Zuge der Funktionsprüfung der Absperrventile bzw. der Rückschlagventile aufgrund des Übersetzungsverhältnisses von Bodenzu Stangenseite am Zylinder zu unzulässig hohen Drucksteigerungen kommen kann.
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An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass der Begriff „Rückschlagventil“ nicht auf eine bestimmte Art von Ventil gerichtet ist, sondern jedes beliebige entsperrbare Absperrventil mit umfasst.
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Die vorliegende Erfindung richtet sich auch auf eine Arbeitsmaschine, insbesondere eine mobile Arbeitsmaschine und vorzugsweise einen Radlader, mit Arbeitshydraulik gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.
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Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Verfahren zur Überprüfung der Rückschlagventile einer Arbeitshydraulik nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Schließen oder geschlossen Halten des oder der Wegeventile, Auslenken des Steuerschiebers, und Prüfung der Bewegung oder der Position des Hydraulikaktuators oder eines mit diesem in Verbindung stehenden und durch diesen betätigten Bauteils.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Figuren beschrieben. Dabei zeigen:
- 1: ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung Kippzylinder in Z-Kinematik,
- 2: ein zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung Kippzylinder in P-/Industrie Kinematik,
- 3: ein Ausführungsbeispiel mit zwei Wegeventilen gemäß dem Stand der Technik und
- 4, 5: Ausführungsbeispiele mit einem Wegeventil gemäß dem Stand der Technik.
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Die 3 und 4 beschreiben beispielhaft den Aufbau einer sicherheitsrelevanten Steuerung für die Arbeitsausrüstung von Baumaschinen, die dafür geeignet sein muss, beim Loslassen der Betätigungseinrichtung durch das Bedienungspersonal den sicheren Zustand des Stillstandes einzunehmen, indem die Steuerungskette auf elektronischer als auch hydraulischer Seite zweikanalig ausgeführt wird, wobei es insbesondere den Fehlerzustand des klemmenden Schieberventils in geöffneter Stellung zu berücksichtigen gilt.
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Insbesondere muss diese Steuerung dafür geeignet sein, den Bewegungsvorgang der Arbeitshydraulik auch im 1-Fehler-Fall stillsetzten zu können, wenn Personen gezielt in den Gefahrenbereich der Arbeitsausrüstung gebracht werden, z. B. in Verbindung mit einem Personenkorb oder einer Arbeitsplattform.
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Aus der Bewertung des Risikographen nach ISO 13849 resultiert ein geforderter Performancelevel von PL d, welchen es möglichst mit konventioneller Technik, ohne großartigen zusätzlichen Teileumfang, darzustellen gilt, was Gegenstand dieser Erfindung ist.
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In 5 wird in einer weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsform eine hydraulische Load Sensing LS Bedarfssteuerung mit 5/3-Wegeventil 1 zugrunde gelegt, welches über ein elektronisches Vorsteuergerät mit Steuerhebel elektrohydraulisch betätigt wird, und die Hydraulikpumpe P über die Leitungen 11, 12 zum Hydraulikaktuator 10 verbindet, welcher beispielsweise als Arbeitszylinder 10 ausgebildet sein kann.
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Das 5/3-Wegeventil 1 verfügt über elektrisch betätigte Druckreduzierventile, welche durch eine programmierbare Logik durch PWM 1 und PWM 2 angesteuert werden, welche wiederum die Schieberauslenkung bestimmen. Der Vorsteuerdruck am Anschluss X wird üblicherweise durch ein elektrisch betätigtes 3/2-Wegeventil 2 bereitgestellt, welches ebenfalls durch die programmierbare Logik schaltend, über DO 1, elektrisch betätigt wird.
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Schieberventile 1 weisen den Nachteil auf, dass diese unter Umständen nicht hermetisch dicht sind. Daher treten am Schieberventil 1 Leckageölmengen auf, und die Zylinderposition verändert sich aufgrund der Leckage. Abhängig von der Anwendung wird diese Leckage reklamiert, insbesondere beim Radlader.
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In 3 behilft man sich durch die Verwendung von extern montierten Ventilen, beispielsweise Lasthalteventilen RS, sog. Low-Leak Ventilen, welche als Sitzventile zwischen Schieberventil 1 und Arbeitszylinder 10 angeordnet werden, um die Leckage zu minimieren. Das Ventil RS befindet sich in der Leitung 11 und kann durch den Steuerdruck Y geöffnet werden.
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In Durchflussrichtung sind diese für von der Pumpe P kommendes Öl selbstöffnend, bei zum Tank T fließendem Ölstrom müssen diese gegen die Öffnungsrichtung aufgesteuert werden. Ebenso öffnen diese Ventile entgegen der Durchflussrichtung bei Überschreiten eines voreingestellten Druckes am B-Anschluss durch ein Sekundärdruckbegrenzungsventil.
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Das Bezugszeichen X stellt den Steuerdruck für das Ventil 1 dar.
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Für eine PL d - Anwendung können diese entsperrbaren Rückschlagventile als Absperrventile AV verwendet werden, indem das vom Zylinder 10 zum Tank T durch die Leitung 12 zurückfließende Öl über das entsperrbare Rückschlagventil AV geführt wird, welches mittels des Steuerdrucks Y aufgesteuert werden muss.
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Bei Betätigung des Steuerhebels eines elektronischen Vorsteuergerätes wir der digitale Ausgang DO 2 der programmierbaren Logik angesteuert und das 3/2-Wegenventil 3 gibt gleichzeitig mit der Betätigung des Steuerschiebers 1 Steuerdruck Y zur Öffnung des Rückschlagventils AV frei, sodass Öl zum Tank T abließen kann.
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Bliebe im Fehlerfall der Steuerschieber 1 in einer geöffneten Stellung hängen, so würde die Bewegung der Arbeitsausrüstung dennoch angehalten werden, da das Rückstellen des Steuerhebels des elektronischen Vorsteuergerätes jedenfalls dazu führen würde, dass das Rückschlagventil AV schließt. Das Öl würde daran gehindert, zum Tank T abzufließen, womit die Zylinderbewegung gestoppt würde.
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Gründe für das ungewollte Offenbleiben des Steuerschiebers 1 können beispielsweise sein:
- • Klemmender Schieber 1 durch temperaturbedingte Toleranzänderungen oder Späne im Dichtspalt
- • Defektes Druckreduzierventil, wodurch der Vorsteuerdruck X nicht abgebaut werden kann
- • Fehlerhafte Bestromung der Leistungsausgänge PWM 1 oder PWM 2 der programmierbaren Logik
- • Aufrechterhaltung des Vorsteuerdruckes X durch ein defektes Vorsteuergerät, wenn es sich um ein rein hydraulisch vorgesteuertes Schieberventil 1 handelt
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Der Ventilaufbau in 3 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der als entsperrbares Rückschlagventil RS für die Bodenseite auf ein Rohrbruchsicherungsventil zurückgegriffen wird, und an der Stangenseite das Absperrventil AV verwendet wird, allerdings ohne Druckbegrenzungsventil. Aufgrund der hydraulischen Übersetzung zwischen Boden- und Stangenseite stellt sich beim Einsperren der Ölsäule auf der Stangenseite ein deutlich höherer Druck ein, im Vergleich zu dem von der Pumpe P bereitgestellten auf der Bodenseite.
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Es wird darauf hingewiesen, dass auch ein zweites Druckbegrenzungsventil analog zur Anordnung beim Ventil RS vorgesehen sein kann, dass parallel zu dem Ventil AV angeordnet ist.
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Bei der Verwendung des Low-Leak Ventils als Absperrventil AV für PL d - Anwendungen muss das Sekundärdruckbegrenzungsventil daher entfallen, um das selbsttätige Öffnen des entsperrbaren Rückschlageventils gegen die Durchflussrichtung unterbinden zu können, zumindest wenn es an der Zylinderstangenseite verbaut wird.
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Um sicherzustellen, dass das Absperrventil AV im Fehlerfall tatsächlich schließt, und nicht dauerhaft unentdeckt geöffnet bleibt, muss die Funktion des sicheren Schließens des Absperrventils AV in regelmäßigen Zeitabständen überprüft werden.
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Dabei werden in einem Testablauf über die programmierbare Logik die Leistungsausgänge PWM 1 oder PMW 2 des Schieberventils 1 zumindest kurzzeitig gezielt angesteuert, während der Ausgang DO 2 unbestromt bleibt, was zur Folge hat, dass das 3/2-Wegeventil 3 keinen Steuerdruck zum Aufsteuern des Absperrventils AV schalten dürfte.
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Durch Überwachung der Zylinderbewegung oder indirekte Positionserfassung der Arbeitsausrüstung kann die programmierbare Logik feststellen, ob das Absperrventil AV tatsächlich schließt, da in diesem Falle keine Bewegung festgestellt werden dürfte.
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Alternativ wäre es denkbar, den Hydraulikdruck an jener Stelle am Zylinder 10 zu messen, an der das Öl durch das gezielte Zuhalten des Absperrventils AV während des Funktionstests eingesperrt, und am Abfließen zum Tank T gehindert wird.
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4 zeigt eine vereinfachte Ausführung, bei der lediglich ein 3/2-Wegeventil 2 den Vorsteuerdruck X für Steuerschieber 1 und Rückschlagventile RS, AV bereitstellt. Gemäß des Ausführungsbeispiels verfügen das Ventil 2 und der Steuerschieber 1 über getrennte Druckversorgungen, was eine denkbare Ausgestaltung der Erfindung darstellt.
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Die Ausführungen zu den 3 bis 5 gelten entsprechend für die erfindungsgemäßen Ausgestaltungen der 1 und 2 mit folgenden Abweichungen:
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. Abweichend von der Ausführung nach 1 oder 2 sind die Rückschlagventile RS und AV separat, d.h. unabhängig voneinander entsperrbar. Somit ist es möglich, die Funktion der Rohrbruchsicherung RS im Fehlerfall, beispielsweise bei einem Hydraulikschlauchversagen (Schlauchleck oder -platzer) zwischen dem Hydraulikaktuator und dem Steuerschieber 1 nicht außer Kraft zu setzen.
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Die beiden entsperrbaren Rückschlagventile RS und AV werden getrennt über jeweils ein elektrisch betätigtes Wegeventil 3 und 4 angesteuert, so dass bei einer Hubbewegung das entsperrbare Rückschlagventil RS an der Bodenseite des Hydraulikaktuators HZ durch den Ölfluss vom Steuerschieber 1 kommend geöffnet wird, und das an der Stangenseite angeordnete Rückschlagventil AV z.B. über einen digitalen Ausgang DO3 geöffnet wird, und bei einer Senkbewegung das Rückschlagventil AV an der Stangenseite des Hydraulikaktuators HZ durch den Ölfluss geöffnet wird, und das an der Bodenseite des Hydraulikaktuators HZ angeordnete Rückschlagventil RS z.B. über einen digitalen Ausgang DO2 geöffnet wird, sodass das Öl zum Tank abfließen kann.
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Entsprechendes gilt für den Kippzylinder KZ, der in identischer Weise zum Hubzylinder verschaltet ist, so dass entsprechend Bezug genommen wird.
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Wie dies aus 1 hervorgeht, werden im Radlader, der eine bevorzugte Arbeitsmaschine der Erfindung darstellt, die Ventile RS und AV von Hubzylinder (HZ) und Kippzylinder (KZ) über ein gemeinsames Paar von 3/2-Wegeventilen 3, 4 betätigt, womit zwei Stück 3/2-Wegeventile für die Darstellung der Funktion ausreichend sind.
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Das Ventil 3 steht jeweils mit den Rückschlagventilen RS der beiden Zylinder HZ, KZ und das Ventil 4 steht jeweils mit dem Rückschlagventilen AV des anderen Hydraulikanschlusses der beiden Zylinder HZ und KZ in Verbindung, um diese entsprechend zu öffnen. Insgesamt werden somit zwei Wegeventile 3, 4 für zwei Hydraulikzylinder verwendet.
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Zur Ansteuerung der Steuerschieber 1, 5 sowie zur Entsperrung der Rückschlagventile verweisen wir auf die Ausführungen zu 3. Die Leistungsausgänge des Steuerschiebers 1 für den Hubzylinder HZ sind mit PWM1 und PWM 2 und die für den Kippzylinder KZ mit PWM3 und PWM4 gekennzeichnet. Diese Signale werden von dem Steuerungsausgang OUT2 bereitgestellt. Dies gilt entsprechend für das Signal DO1 für das dritte Wegeventil 2.
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Davon elektrisch und elektronisch getrennt erfolgt die Ansteuerung des ersten und zweiten Wegeventils 3 und 4 über die Signale DO2 und DO3 des Steuerungsausgangs OUT1.
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Im aktivierten Betriebsmodus Arbeitskorb wird die gleichzeitige, überlagerte Bewegung von Hubzylinder (HZ) und Kippzylinder (KZ) durch die programmierbare Steuerung unterbunden, da ansonsten die Rohrbruchsicherungsfunktion des Ventils RS außer Kraft gesetzt würde, was insbesondere von Bedeutung am Hubzylinder ist.
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Wie dies weiter in 1 angedeutet ist, werden die digitalen Ausgänge DO 2und DO 3 im Sinne der Steuerungssicherheit, Kategorie 3, über einen elektrisch und elektronisch vollständig getrennten Pfad (OUT 1) geführt, sodass eine ungewollte, gleichzeitige Betätigung mit den Proportionalausgängen auf OUT 2 (PWM 1 und PMW 2 bzw. PMW 3 und PWM 4) als Fehlerquelle gemeinsamer Ursache ausgeschlossen werden kann.
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1 zeigt eine Hydraulikschaltung, bei der der Kippzylinder KZ mit einer Z-Kinematik ausgeführt ist. Die Hydraulikschaltung gemäß 2 entspricht der gemäß 1, so dass entsprechend Bezug genommen wird, mit dem einzigen Unterschied, dass die Kinematik des Kippzylinders eine Parallel- oder Industriekinematik ist.
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Die 1 und 2 zeigen des Weiteren das dritte Wegeventil 2, zu dem auf die Ausführungen zu 3 verwiesen wird.
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Wie in 1 dargestellt, wird bei Beschaltung des Ventils 1 von der Mittelstellung aus, durch den Eingang PWM1 Hydraulikflüssigkeit zur Bewegung des Zylinders HZ über AV freigegeben, wobei der Federdruck im Ventil AV überwunden werden muss. Dasselbe gilt für das Ventil 5, das durch PWM3 letztendlich Hydraulikflüssigkeit zur Bewegung des Zylinders KZ über das Ventil AV freigibt.
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Ein weiteres Ventil 3 wird über das Steuersignal D02 ausgelenkt und gibt den Steuerdruck Y1 zu betreffenden Steuereingängen frei, wobei die Ventile RS im HZ bzw. KZ Zylinderkreis Hydraulikflüssigkeit von der Bodenseite freigeben und zum Hydrauliktank T abfließen kann.
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Abweichend von der vorher beschriebenen Ausführungen der 1, wird durch die Beschaltung des Ventils 1 durch PWM2, die Flussrichtung der Hydraulikflüssigkeit vom und zum Zylinder HZ umgedreht. Dasselbe gilt für den Hydraulikzylinder KZ, das Ventil 5 und die Bestromung durch PWM4. Das Ventil RS wird gegen den Federdruck freigegeben und beaufschlagt die Bodenseite des Hydraulikzylinders HZ mit Hydraulikdruck. Von der Stangenseite des Zylinder HZ abfließendes Hydrauliköl wird über betreffendes Ventil AV über Steuerdruck des Ventils 4 mit Steuereingang D03 und Aufbau des Steuerdrucks Y2 beschaltet/freigegeben. Die Betätigung des Ventils AV im Zylinderkreis KZ erfolgt analog über den Steuerdruck Y2.
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Abweichend von der 1, wird in der 2, beispielsweise zur Ausführung einer P-Kinematik, der Zylinder KZ so angesteuert, dass dieser, richtungsverkehrt, das heißt, dass das Ventil AV zur Bodenseite und RS zur Stangenseite des Zylinders KZ angeschlossen wird. Somit ergibt sich, dass in diesem Fall bei gemeinsamer Ansteuerung von Ventil 1 und Ventil 5 durch Anlegen des Signals PWM2 und PWM3, die Ventile RS gegen Federdruck freigegeben und über das Ventil 4 durch Steuersignal D03 der Steuerdruck Y2 an die Ventile AV angelegt, entsperrt werden. Ähnlich verhält es sich bei Richtungsänderung betreffender Ventile 1, 5, die von PWM1, PWM4 bestromt und die Ventile AV gegen Federdruck freigeben. Die Ventile AV werden durch das Ventil 3, über das Signal D02 mit Steuerdruck Y1 beaufschlagt, der an dem Ventil RS steuerungsseitig anliegt und somit dieses freigibt. Somit ergibt sich an den Zylindern HZ und KZ eine direkte oder indirekte Hydraulikflüssigkeitsbewegung von der Pumpe P zum Tank T.
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Es ist noch darauf hinzuweisen, dass nur beispielhaft die Steuersignale Y1, Y2 gemeinsam zur Beschaltung/Freigabe betreffender Ventile AV, RS verwendet werden. Es ist durchaus möglich auch betreffende Ventile RS und AV für den jeweiligen Zylinder HZ bzw. KZ einzeln anzusteuern und mit höherem Ventil- und Regelungsaufwand diese zu steuern/regeln. Zusätzlich wird angemerkt, dass durch die Steuerung betreffender Ventile 1 und 5 repräsentiert durch PWM1 bis PWM4, diese in jeder beliebigen Paarung angesteuert werden und zusätzliche Ventile, Zylinder beinhalten können.
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Als weitere oder anders gefasste Merkmale oder Vorteile sind denkbar:
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Eine Ventilanordnung für einen offenen Hydraulikkreislauf, welcher über zumindest ein Schieberventil 1 für die Steuerung einer hydraulischen Funktion verfügt, dessen Fehlfunktion der geöffneten Stellung durch ein auf der jeweils gegenüberliegenden Hydraulikzylinderseite angeordnetes vorgesteuertes Absperrventil toleriert wird, indem das Öl an der über das Schieberventil 1 zum Tank T verbundenen Seite am Abfließen gehindert wird, und die Bewegung des Hydraulikzylinders 10 trotz Fehlfunktion am Schieberventil 1 angehalten werden kann.
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Eine Ventilanordnung, welche im Sinne der Normen und Vorschriften für funktionale Sicherheit für PL d - Anwendungen für offene Hydraulikkreise geeignete ist, wenn als sicherer Zustand im 1-Fehler-Fall das Stillsetzen des Hydraulikaktuators 10 ausreichend ist.
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Ein Absperrventil, welches als entsperrbares Rückschlagventil ausgeführt ist und ein Sekundärdruckbegrenzungsventil aufweisen kann, je nachdem, ob es an Boden- oder Stangenseite eines Hydraulikzylinders 10 als Absperrventil wirksam werden muss.
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Ein Absperrventil, ausgeführt als entsperrbares Rückschlagventil, dessen Funktion durch ein extern angeordnetes Low-Leak Ventil am hydraulischen Steuerblock dargestellt wird.
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Ein Absperrventil, ausgeführt als entsperrbares Rückschlagventil, dessen Funktion durch ein Rohrbruchsicherungsventil am Hydraulikzylinder 10 übernommen wird.
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Ein Absperrventil, welches über einen gemeinsamen Vorsteuerpfad mit der Steuerölversorgung des Steuerschiebers 1 in Verbindung steht, und über ein zentrales Freigabeventil zur Steuerölversorgung verfügt, welches als 3/2-Wegeventil ausgeführt ist.
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Ein Absperrventil, welches über einen eigenständigen Vorsteuerpfad durch den Leistungsausgang einer programmierbaren Logik über ein 3/2-Wegeventil zeitgleich mit der Betätigung des Steuerschiebers 1 aufgesteuert wird.
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Eine Ventilanordnung mit eigenständiger Steuerölversorgung für Steuerschieber 1 und Absperrventil, welche einen Funktionstest des Absperrventils in regelmäßigen Zeitschritten zulässt.
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Ein Funktionstest des Absperrventils mit dem Zweck, das unerkannte Offenbleiben des Absperrventils erkennen zu können, indem der Steuerschieber 1 durch PWM 1 und PWM 2 gezielt ausgelenkt wird, der digitale Ausgang DO 3 jedoch nicht bestromt wird, wodurch das Absperrventil zum Tank T schließen muss und keine Bewegung am Hydraulikzylinder 10 festgestellt werden sollte.
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Eine Ventilanordnung, welche insbesondere für die Steuerung der Arbeitsausrüstung in Verbindung mit einer Arbeitsplattform geeignet ist, auf der sich Personen im Arbeitsbereich aufhalten dürfen.
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Eine Ventilanordnung in Sandwichbauweise für die Steuerung mehrerer Hydraulikfunktionen, wobei die PL d - Tauglichkeit im Baukastenprinzip für jede Hydraulikfunktion durch Verwendung einzelner Absperrventile, ausgeführt als entsperrbares Rückschlagventil, mit jeweils eigenständiger Steuerölversorgung über ein elektrisch betätigtes 3/2-Wegeventil unabhängig voneinander dargestellt werden kann.
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Eine Ventilanordnung, bei der die Vorsteuerung des Schieberventils 1 und die Betätigung des Absperrventils durch einen gemeinsamen Vorsteuerkreis erfolgt, und die Vorsteuerung über den Hebel eines hydraulischen Vorsteuergerätes betätigt wird, wobei für das hydraulische Vorsteuergerät der Fehlerausschluss für das Hängenbleiben der Druckreduzierventile des hydraulischen Vorsteuergerätes zwingend Voraussetzung wäre.
