DE102016106589A1 - An electro-hydraulic control circuit with step motor - Google Patents

An electro-hydraulic control circuit with step motor

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DE102016106589A1
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hydraulic
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Andreas Lehmann
Johannes HENIKL
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Schwing F GmbH
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Abstract

Elektrohydraulischer Steuerkreis (1) zum Ansteuern eines hydraulisch betätigten Antriebsaggregates (2), mittels dessen ein Mastsegment eines Manipulators, insbesondere eines Großmanipulators für Autobetonpumpen, hinsichtlich seiner Orientierung verstellbar ist, mit einem elektrisch angesteuerten Proportionalventil (3), welches mit hydraulischen Arbeitsleitungen (4, 5) des Antriebsaggregates (2) zu dessen Ansteuerung verbunden ist. An electro-hydraulic control circuit (1) for controlling a hydraulically operated drive unit (2) by means of which a pole segment of a manipulator, in particular a large manipulator for truck-mounted concrete pumps, is adjustable as to its orientation, with an electrically driven proportional valve (3) which (4 hydraulic working lines, 5) the drive unit (2) is connected to the control thereof. Aufgabe der Erfindung ist, einen elektrohydraulischen Steuerkreis anzugeben bzw. einen Manipulator zu schaffen, der eine einfache Steuerung und ein hervorragendes Ansprechverhalten der Antriebe bzw. Mastsegmente ermöglicht. The object of the invention to provide an electro-hydraulic control circuit and to provide a manipulator which allows easy control and an outstanding response of the drives or mast sections. Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, dass das Proportionalventil (3) mit einem Schrittmotor (6) ansteuerbar ist. This object is achieved by the invention in that the proportional valve (3) having a stepping motor (6) is controllable. Außerdem betrifft die Erfindung einen Manipulator, insbesondere einen Großmanipulator für Autobetonpumpen. In addition, the invention relates to a manipulator, in particular a large manipulator for truck-mounted concrete pumps.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektrohydraulischen Steuerkreis zum Ansteuern eines hydraulisch betätigten Antriebsaggregates, mittels dessen ein Mastsegment eines Manipulators, insbesondere eines Großmanipulator für Autobetonpumpen, hinsichtlich seiner Orientierung verstellbar ist, mit einem elektrisch angesteuerten Proportionalventil, welches mit hydraulischen Arbeitsleitungen des Antriebsaggregates zu dessen Ansteuerung verbunden ist. The invention relates to an electro-hydraulic control circuit for controlling a hydraulically operated drive unit, by means of which a pole segment of a manipulator, in particular a large manipulator for truck-mounted concrete pumps, is adjustable as to its orientation, with an electrically controlled proportional valve which is connected to hydraulic working lines of the drive unit to its control.
  • Ein solcher elektrohydraulischer Steuerkreis ist zB aus der Such electro-hydraulic control circuit is, for example, from the WO 2014/165888 A1 WO 2014/165888 A1 bekannt. known. Der hier offenbarte elektrohydraulische Steuerkreis, welcher vorzugsweise in Form eines Hydraulikblockes direkt an den oder in der Nähe der hydraulischen Antriebsaggregate anzubringen ist, hat insbesondere gegenüber klassisch aufgebauten hydraulischen Systemen zur Ansteuerung der hydraulischen Antriebsaggregate mit zentralem Maststeuerblock große dynamische Vorteile zur Umsetzung einer aktiven Schwingungsdämpfung und vereinfacht die Steuerung des Mastes aufgrund eines verbesserten Ansprechverhaltens der einzelnen Mastsegmente. The herein disclosed electro-hydraulic control circuit, which is preferably to be mounted in the form of a hydraulic unit directly on the or in the vicinity of the hydraulic drive units has, in particular against classically constructed hydraulic systems for driving the hydraulic drive units with central mast control block simplifies large dynamic advantages to the implementation of an active vibration damping and the control of the mast due to an improved response of the individual boom segments. Allerdings ist der hier vorgeschlagene Steuerkreis in Summe wesentlich schwerer und größer als die üblichen Senkbrems- und Druckbegrenzungsventile, welche ansonsten bei einem klassisch aufgebauten System mit zentralem Maststeuerblock an den hydraulischen Antrieben angebracht sind. However, the proposed control circuit here in total is much heavier and larger than the usual Senkbrems- and pressure relief valves which are otherwise appropriate for a classically constructed system with central mast control block to the hydraulic actuators. Dies ist ein Nachteil dieses Ansatzes, da bei der Konstruktion von Manipulatoren, insbesondere Großmanipulatoren für Autobetonpumpen, die Reduzierung von Gewicht eine entscheidende Rolle bei der Erhöhung der Reichweite spielt. This is a drawback of this approach, as in the design of manipulators, particularly large manipulators for truck-mounted concrete pump, reducing weight plays a crucial role in increasing the reach. Aus diesem Grund ist für die Auswahl der einzelnen Komponenten des Steuerkreises deren Gewicht ein maßgebliches Kriterium. For this reason, the weight of which is a key criterion for the selection of the individual components of the control circuit. Die Ventile, welche zur proportionalen Steuerung der hydraulischen Antriebe verwendet werden, werden üblicherweise mit Proportionalmagneten verstellt. The valves, which are used for the proportional control of the hydraulic actuators are usually adjusted with the proportional magnet. Dabei kann der Ventilschieber durch die von den Proportionalmagneten generierten Kräfte entweder direkt oder elektrohydraulisch vorgesteuert angetrieben werden. In this case, the spool may be driven either directly or pilot operated electro-hydraulically by the data generated by the proportional solenoid forces. Nachteilig an diesen Ventilen ist jedoch, dass diese aufgrund der Proportionalmagnete verhältnismäßig schwer sind. The disadvantage of these valves, however, is that they are relatively heavy due to the proportional solenoids. Insbesondere typische am Markt erhältliche Ventile, welche für Volumenströme über 100 l/min ausgelegt sind, wie es bei Großmanipulatoren zum Teil erforderlich ist, weisen ein Gewicht von etwa 7–8 kg auf. In particular, typical valves available on the market which are designed for flow rates of about 100 l / min, as is required for large manipulators in part, have a weight of about 7-8 kg. Dies ist für die Umsetzung des vorgeschlagenen elektrohydraulischen Steuerkreises von erheblichem Nachteil. This is for the implementation of the proposed electro-hydraulic control circuit of considerable disadvantage.
  • Bei dem in der aus der In the in from the WO 2014/165888 A1 WO 2014/165888 A1 offenbarten Hydraulikkonzept wird auf die übliche Verwendung von Druckwaagen zur Steuerung des Volumenstroms aufgrund von Gewichts- und Bauraumbetrachtungen sowie deren dynamischen Einflusses verzichtet, sodass der sich einstellende Volumenstrom und damit die Geschwindigkeit des Zylinderkolbens stark von den Druckverhältnissen abhängig sind. disclosed hydraulic concept is omitted, the usual use of pressure balances for controlling the volume flow due to weight and space considerations, as well as their dynamic influence, so that the to adjusting the volume flow and thus the speed of the cylinder piston are strongly dependent on the pressure conditions. Zur Steuerung der Verfahrgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders werden alternativ die lokalen Drücke in den Zylinderkammern und der Versorgungsdruck gemessen, um damit jene Ventilstellung zu ermitteln und einzustellen, welche quasistatisch zu der vom Benutzer gewünschten Verfahrgeschwindigkeit führt. To control the speed of movement of the hydraulic cylinder, the local pressures in the cylinder chambers and the supply pressure alternatively be measured in order to determine valve position and those set which quasi-static leads to the user's desired velocity. Aufgrund dieser Lösungsvariante treten jedoch erhöhte Strömungskräfte an den Ventilen auf, da hier große Volumenströme bei zum Teil großen Druckdifferenzen aufrechtzuerhalten sind. Because this solution variant, however, increased flow forces on the valves occur because high flow rates are to be maintained in part large pressure differences here. Dies ist ein weiterer Grund für das Erfordernis nach lagegeregelten Ventilen, welche die Strömungskräfte kompensieren können. This is another reason for the need for position-controlled valves, which can compensate for the flow forces. Bei Ventilen, welche mit Proportionalmagneten angesteuert werden, können diese Effekte jedoch trotz Sensoren zur Lageüberwachung nur unvollständig kompensiert werden. However, in valves, which are controlled with proportional solenoids, these effects can be compensated only incomplete despite sensors for position monitoring.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen elektrohydraulischen Steuerkreis anzugeben bzw. einen Manipulator zu schaffen, der die beschriebenen Nachteile behebt und eine einfache Steuerung und ein hervorragendes Ansprechverhalten der Antriebe bzw. Mastsegmente ermöglicht. The object of the invention is therefore to provide an electro-hydraulic control circuit and to provide a manipulator which overcomes the drawbacks described and a simple control and an outstanding response of the drives or mast sections possible.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch einen elektrohydraulischen Steuerkreis mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Manipulator gemäß Anspruch 9. This object is achieved by an electro-hydraulic control circuit having the features of claim 1 and by a manipulator claim 9.
  • Dadurch, dass das Proportionalventil mit einem Schrittmotor ansteuerbar ist, lässt sich ein elektrohydraulischer Steuerkreis realisieren, der ein hervorragendes Ansprechverhalten der Mastsegmente gewährleistet. Characterized in that the proportional valve is controlled with a step motor, can be realized an electro-hydraulic control circuit which ensures an excellent responsiveness of the mast sections. Zudem sind mit einem Schrittmotor ansteuerbare Proportionalventile deutlich leichter und kleiner als ähnlich leistungsfähige Ventile mit Proportionalmagneten, was eine deutliche Gewichtseinsparung und eine Reduzierung des erforderlichen Bauraums ermöglicht. In addition, controllable proportional valves are significantly lighter and smaller than similarly powerful valves with the proportional magnet, which allows a considerable weight saving and a reduction in the required installation space, with a stepping motor.
  • Die Ausführung des Proportionalventils mit einem Schrittmotor ermöglicht zudem eine besonders präzise Steuerung des Ventilkolbens insbesondere im Falle hoher Volumenströme, welche unweigerlich mit hohen Strömungskräften verbunden sind. The execution of the proportional valve with a stepper motor also allows a particularly accurate control of the valve piston, in particular in case of high flow rates, which are inevitably associated with high flow forces. Sofern die Strömungskräfte nicht die maximal möglichen Haltekräfte des Schrittmotors überschreiten, wird eine angefahrene Position des Ventilkolbens bzw. ein angefahrener Schritt durch den Schrittmotor exakt gehalten. Unless the flow forces do not exceed the maximum possible holding forces of the stepping motor, an approached position of the valve piston or a struck step by the stepping motor is maintained accurately.
  • Dies bietet insbesondere große Vorteile, wenn bei der Steuerung der Verfahrgeschwindigkeit des hydraulischen Antriebsaggregates auf die Verwendung von Druckwaagen verzichtet wird und anstelle dessen anhand der Messung der Druckverhältnisse die Stellung des Ventilkolbens gesteuert wird. This provides great advantages especially when it is dispensed with the use of pressure balances in the control of the speed of movement of the hydraulic drive unit and the position of the valve piston is controlled instead based on the measurement of the pressure conditions.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Advantageous embodiments and further developments of the invention emerge from the dependent claims.
  • Von besonderem Vorteil ist, dass der Schrittmotor einen nicht-selbsthemmenden Schrittmotorantrieb aufweist. Is that the stepper motor has a non-self-locking step motor drive is particularly advantageous. Dadurch kann das Proportionalventil bzw. der Ventilkolben von Rückstellfedern in eine Neutral-/Sperrstellung geschoben werden, wenn der Schrittmotor stromlos ist oder nicht angesteuert wird oder ausgefallen ist. Characterized the proportional valve or the valve piston of the return springs in a neutral / blocking position can be moved, when the stepping motor is de-energized or is not energized or has failed.
  • Weiter vorteilhaft ist, dass über Drucksensoren eine Stellung des Proportionalventils ermittelt wird, die zu einer gewünschten Verfahrgeschwindigkeit des Antriebsaggregates führt. It is also advantageous that a position of the proportional valve is determined by pressure sensors, which results in a desired travel speed of the engine. Durch die Messung der Drücke mit den Drucksensoren wird also jene Stellung des Proportionalventils ermittelt und entsprechend angesteuert, welche zu einem gewünschten Volumenstrom bzw. einer gewünschten Verfahrgeschwindigkeit des hydraulischen Antriebsaggregats führt. By measuring the pressures with the pressure sensors so that position of the proportional valve is determined and controlled accordingly, which leads to a desired flow rate or a desired travel speed of the hydraulic drive unit.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Proportionalventil ein Gehäuse aufweist, welches einen Ventilkolben, eine Rückstellfeder und den Schrittmotor enthält. According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the proportional valve has a housing which includes a valve piston, a return spring and the stepping motor. Ein derartiges Proportionalventil ist einfach und störungsunanfällig aufgebaut, was insbesondere beim Einsatz in Manipulatoren von besonderem Vorteil ist. Such a proportional valve is simple and not susceptible to faults, which is particularly when used in manipulators of particular advantage. Insbesondere wenn das Proportionalventil direkt an dem zugeordneten, zu steuernden Antriebsaggregat angeordnet ist, wo es für Reparaturen unter Umständen schlecht erreichbar ist. In particular, when the proportional valve is arranged directly on the associated, to be controlled drive unit, where it is difficult to reach for repair under certain circumstances.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Ansteuerung des Ventilkolbens über eine Zahnstange, insbesondere über ein Getriebe mit Zahnrad und Zahnstange, erfolgt. An advantageous embodiment of the invention provides that the actuation of the valve piston, is effected via a toothed rack, in particular via a gear with gear and gear rack. Eine derartige Ansteuerung des Ventilkolbens ermöglicht eine besonders genaue Einhaltung der Position des Ventilkolbens im Proportionalventil. Such control of the valve piston enables a particularly strict compliance with the position of the valve piston in the proportional valve. Aus diesem Grund kann die Ansteuerung des Antriebsaggregates besonders genau erfolgen, was zu einer deutlichen Verbesserung des Ansprechverhaltens von Mast bzw. Mastsegment führt. For this reason, the control of the engine can be performed particularly accurately, resulting in a significant improvement in the response of mast or tower segment.
  • Weiter vorteilhaft ist, dass der Schrittmotor eine Überwachungseinheit zur Überwachung der vom Schrittmotor durchgeführten Stellschritte aufweist. It is further advantageous that the step motor has a monitoring unit for monitoring performed by the step motor actuating steps. Eine solche Überwachungseinheit macht eine aufwändige sensorgestützte Überwachung der Ventilkolbenlage überflüssig, wie sie bei Ventilen mit Proportionalmagneten erforderlich ist. Such monitoring unit makes an elaborate sensor-based monitoring of the valve spool position unnecessary, as is required for valves with proportional solenoid.
  • Von besonderem Vorteil ist, dass die Überwachungseinheit einen Speicher für die durchgeführten Stellschritte aufweist. Is that the monitoring unit comprises a memory for the tasks performed actuating steps of particular advantage. Mit einem solchen Speicher gehen die Informationen über die vom Schrittmotor durchgeführten Stellschritte des Ventilkolbens im Proportionalventil nicht verloren. With such a memory, the information on the activities carried out by the stepper motor positioning steps of the valve piston in the proportional valve is not lost.
  • Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht weiter vor, dass das Proportionalventil Volumenströme von bis zu 150 l/min regelt und ein Gesamtgewicht von 3 bis 4 kg aufweist. An advantageous embodiment of the invention further provides that the proportional valve controls flow rates of up to 150 l / min and has a total weight of 3 to 4 kg. Ein solches Proportionalventil bietet einen großen Gewichtsvorteil gegenüber bekannten ähnlich leistungsfähigen Ventilen. Such a proportional valve has a large weight advantage over known similar performance valves.
  • Dieser Gewichtsvorteil wird dabei insbesondere durch den Verzicht auf einen Proportionalmagneten erreicht. This weight advantage is achieved in particular by the lack of a proportional solenoid.
  • Weiter vorteilhaft ist, dass das Proportionalventil eine Gesamtlänge von höchstens 275 mm, vorzugsweise höchstens 265 mm, bei einer Gesamthöhe von höchstens 120 mm, vorzugsweise höchstens 110 mm, aufweist. It is also advantageous that the proportional valve has a total length of at most 275 mm, preferably at most 265 mm, with a total height of at most 120 mm, preferably at most 110 mm. Ein solches Proportionalventil bietet einen großen Vorteil hinsichtlich des notwendigen Bauraums gegenüber bekannten ähnlich leistungsfähigen Ventilen. Such a proportional valve provides a great advantage in terms of the required installation space compared with known similar performance valves. Dieser Vorteil wird insbesondere durch den Verzicht auf einen Proportionalmagneten erreicht. This advantage is achieved in particular by the lack of a proportional solenoid.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schrittmotor eine Schrittweite für die Stellschritte zwischen 20 µm und 5 µm, vorzugsweise 10 µm aufweist. According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the step motor has a step size for the positioning steps between 20 .mu.m and 5 .mu.m, preferably 10 .mu.m. Ein solcher Abstand zwischen zwei Stellschritten des Schrittmotors führt zu einer entsprechenden Schrittweite des Ventilkolbens, sodass eine besonders präzise Ansteuerung der Antriebsaggregate gewährleistet werden kann. Such a distance between two actuating steps of the stepping motor results in a corresponding step size of the valve piston, so that a particularly accurate control of the drive units can be ensured.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Manipulator, insbesondere einen Großmanipulator für Autobetonpumpen, mit einem ausfaltbaren Knickmast, der einen um eine Hochachse drehbaren Drehschemel und eine Mehrzahl von Mastsegmenten aufweist, wobei die Mastsegmente an Knickgelenken jeweils um Knickachsen gegenüber einem benachbarten Mastsegment oder dem Drehschemel mittels je eines hydraulischen Antriebsaggregates begrenzt verschwenkbar sind, wobei ein elektrohydraulischer Steuerkreis gemäß der vorherigen und nachfolgenden Beschreibung zum Steuern wenigstens eines der Antriebsaggregate vorgesehen ist. The invention further relates to a manipulator, in particular a large manipulator for truck-mounted concrete pumps, with a foldout articulated mast, which has a about a vertical axis rotatable turntable and a plurality of pole segments, wherein the pole segments articulated joints respectively to bend axes relative to an adjacent mast segment or the swiveling bolster means of each a hydraulic drive unit are limited extent, wherein an electro-hydraulic control circuit in accordance with the previous and following description for controlling the drive units is provided at least.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform dieses Manipulators sieht vor, dass das Proportionalventil direkt am oder in unmittelbarer Nähe zum zugeordneten, zu steuernden Antriebsaggregat angeordnet ist. An advantageous embodiment of this manipulator provides that the proportional valve is arranged directly on or in close proximity to the associated drive unit to be controlled. Aufgrund der besonders geringen Größe und des geringen Gewichts des erfindungsgemäßen Proportionalventils eignet sich dieses besonders für einen dezentralen hydraulischen Steuerkreis. Due to the very small size and low weight of the proportional valve of the invention, this is particularly useful for remote hydraulic control circuit. So kann das Proportionalventil an dem zu steuernden Antriebsaggregat derart angeordnet sein, dass das Proportionalventil zusammen mit dem Antriebsaggregat am Mastsegment des Knickmastes seine Position gegenüber dem Drehschemel bzw. der Betonpumpe ändert und dabei zuverlässig schaltet. Thus, the proportional valve can be arranged on the drive unit to be controlled such that the proportional valve changes along with the drive assembly to the pole segment of the articulated mast its position relative to the turntable and of the concrete pump, thereby reliably switched.
  • Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Further features, details and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the drawing. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den folgenden Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. An embodiment of the invention is illustrated purely schematically in the following drawings and will be described in more detail below. Es zeigt: It shows:
  • 1 1 einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Steuerkreises. a diagram of a control circuit of the invention.
  • Die The 1 1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrohydraulischen Steuerkreises shows a schematic representation of an electro-hydraulic control circuit 1 1 zum Ansteuern eines hydraulisch betätigten Antriebsaggregates for controlling a hydraulically operated drive unit 2 2 , mittels dessen ein nicht gezeigtes Mastsegment eines Manipulators, insbesondere eines Großmanipulator für Autobetonpumpen, hinsichtlich seiner Orientierung verstellbar ist, mit einem elektrisch angesteuerten Proportionalventil By means of which a not shown mast segment of a manipulator, in particular a large manipulator for truck-mounted concrete pumps, is adjustable as to its orientation, with an electrically driven proportional valve 3 3 , welches mit den hydraulischen Arbeitsleitungen Which with the hydraulic working lines 4 4 , . 5 5 des Antriebsaggregates the drive unit 2 2 zu dessen Ansteuerung verbunden ist. is connected to the control thereof. Das Proportionalventil The proportional valve 3 3 ist mit einem Schrittmotor is provided with a stepping motor 6 6 ansteuerbar, wobei das Proportionalventil controllable, wherein the proportional valve 3 3 ein Gehäuse aufweist welches einen Ventilkolben, eine Rückstellfeder und den Schrittmotor having a housing which has a valve piston, a return spring, and the step motor 6 6 enthält. contains. Die Ansteuerung des Ventilkolbens am Proportionalventil The control of the valve piston at proportional valve 3 3 erfolgt über eine Zahnstange mittels des Schrittmotors takes place via a rack by means of the stepping motor 6 6 . , An dem Schrittmotor At the step motor 6 6 ist eine Überwachungseinheit zur Überwachung der von dem Schrittmotor a monitoring unit for monitoring by the step motor 6 6 durchgeführten Stellschritte vorgesehen. carried out adjusting steps are provided. Um nachvollziehen zu können, in welcher Stellung sich das Proportionalventil To understand the position in which the proportional valve 3 3 befindet, ist zudem ein Speicher vorgesehen für die Speicherung der durchgeführten Stellschritte des Schrittmotors is, also a memory is provided for storing the performed positioning steps of the stepper motor 6 6 . , Die Ansteuerung mittels Schrittmotor The actuation means of the step motor 6 6 ermöglicht eine präzise Einstellung des Proportionalventils enables a precise adjustment of the proportional valve 3 3 unabhängig von den auftretenden Strömungskräften, was eine besonders genaue Steuerung des Antriebsaggregates regardless of the occurring flow forces, which allows particularly precise control of the engine 2 2 ermöglicht. allows.
  • Da das durch den Schrittmotor Since the by the stepping motor 6 6 generierte Drehmoment über ein internes Getriebe mit einer Zahnstange als Kraft auf den Ventilkolben übersetzt wird, kann dieser vorteilhafter Weise wesentlich leichter als ein Proportionalmagnet bei gleicher Leistung ausgestaltet sein. torque generated by an internal gear with a rack as the force is translated to the valve piston, this can advantageously be constructed much lighter than a proportional magnet with the same performance. Diese Eigenschaft ermöglicht die Konstruktion eines Proportionalventils This property allows the construction of a proportional valve 3 3 , welches für Volumenströme bis zu 150 l/min ausgelegt ist und dabei lediglich ein Gesamtgewicht von 3–4 kg aufweist. Which is adapted for flow rates up to 150 l / min and merely has a total weight of 3-4 kg. Weiter vorteilhaft ist, dass das Proportionalventil A further advantage is that the proportional valve 3 3 durch den Entfall der Proportionalmagneten sowie des Sensors zur Lageüberwachung wesentlich kompakter gebaut werden kann. can much more compact to be built by the elimination of the proportional magnet and the sensor for position monitoring. Dies ermöglicht die Konstruktion eines Proportionalventils This allows the construction of a proportional valve 3 3 mit den genannten Leistungsdaten mit einer Gesamtlänge von unter 275 mm bei einer Gesamthöhe von unter 120 mm. with said performance data with a total length of less than 275 mm with an overall height of less than 120 mm.
  • Über das elektrisch angesteuerte Proportionalventil About the electrically controlled proportional valve 3 3 kann das Antriebsaggregat can the drive unit 2 2 , insbesondere der Hydraulikzylinder, verfahren werden, indem das Proportionalventil , In particular of the hydraulic cylinders are moved by the proportional valve 3 3 die dem Antriebsaggregat the said drive unit 2 2 zugeordneten Arbeitsleitungen associated working lines 4 4 , . 5 5 mit einer Druckdifferenz beaufschlagt. subjected to a pressure difference. Hierfür werden die Arbeitsleitungen For this, the working lines 4 4 , . 5 5 wahlweise jeweils mit einer ersten Druckversorgung (P1) optionally in each case with a first pressure supply (P1) 14 14 oder einem ersten Rücklauf (T1) or a first return pipe (T1) 15 15 durch das Proportionalventil through the proportional valve 3 3 verbunden. connected.
  • Die Ansteuerung des Proportionalventils The control of the proportional valve 3 3 erfolgt über den zugeordneten Schrittmotor via the associated stepping motor 6 6 durch eine elektronische Steuereinrichtung ECU (electronic control unit). by an electronic control unit ECU (electronic control unit). Die elektronische Steuereinrichtung ECU überwacht den Zustand des Systems, ermöglicht die Implementierung komplexer Algorithmen, bietet eine Schnittstelle zur Kommunikation nach außen über ein Bussystem (beispielsweise CAN) sowie die Möglichkeit, eine Vielzahl von Sensoren mit dieser zu verbinden. The electronic control unit ECU monitors the state of the system enables the implementation of complex algorithms that provides an interface for communication with the outside via a bus (for example CAN), and the ability to connect a plurality of sensors with this. Abhängig von der Stellung des Proportionalventils Depending on the position of the proportional valve 3 3 wird ein der Druckversorgung P1 ( a pressure supply (P1 14 14 ) zugeordneter Versorgungsdruck auf eine Arbeitsleitung ) Associated with supply pressure to a working line 4 4 oder or 5 5 des zugeordneten Antriebsaggregates of the associated drive unit, 2 2 gegeben. given. Die Sperrventile The shut-off valves 8 8th , . 8a 8a erfüllen eine Lasthaltefunktion, wenn sich der Steuerkreis fulfill a load-holding function when the control circuit 1 1 in einem inaktiven Zustand oder sicheren Zustand befindet. is in an inactive state or safe state. Das Sperrventil The check valve 13 13 hat ebenfalls eine Sicherheitsfunktion, insbesondere verhindert es ein Aufdrücken der Sperrventile also has a safety function, in particular, it prevents pressing the stop valves 8 8th , . 8a 8a im Falle eines klemmenden Ventilkolbens im Proportionalventil in the event of a jammed valve piston in the proportional valve 3 3 außerhalb der Mittellage. from the central position. Mit den Sensoren With the sensors 7 7 , . 7a 7a , . 7b 7b werden der Versorgungsdruck der Zuleitung P1, durch Sensor be the supply pressure of the supply line P1, by sensor 7 7 im aktiven Zustand des Steuerkreises in the active state of the control circuit 1 1 und die Drücke in den Arbeitsleitungen and the pressures in the working lines 4 4 , . 5 5 , durch Sensoren , By sensors 7a 7a , . 7b 7b , zu dem hydraulischen Antriebsaggregat To the hydraulic drive unit 2 2 gemessen. measured. Diese Messungen werden von der Steuereinrichtung ECU zur Ermittlung jener Sollstellung des Ventils These measurements are from the controller ECU to determine that target position of the valve 3 3 herangezogen, welche quasistatisch zu einem gewünschten Volumenstrom bzw. einer gewünschten Verfahrgeschwindigkeit des hydraulischen Antriebsaggregats used which quasi-static desired at a volume flow or a desired travel speed of the hydraulic drive unit 2 2 führt. leads. Der Schrittmotor The stepper motor 6 6 hat hier gegenüber einem Ventil mit Proportionalmagneten den Vorteil, dass die Sollstellung des Ventils besonders genau und weitestgehend unempfindlich gegenüber auftretenden Strömungskräften eingestellt werden kann. has here with respect to a valve with a proportional magnet has the advantage that the target position of the valve can be set very accurately and largely insensitive to occurring flow forces. Damit wird eine genaue und proportionale Steuerung der Verfahrgeschwindigkeit des hydraulischen Antriebsaggregats Thus a precise and proportional control of the travel speed of the hydraulic drive unit 2 2 ohne das Erfordernis einer gesonderten Druckwaage ermöglicht. possible without the need for a separate pressure balance. Der elektrohydraulische Steuerkreis The electro-hydraulic control circuit 1 1 umfasst in der dargestellten Ausführung außerdem einen optionalen, dem Proportionalventil also includes in the illustrated embodiment, an optional, the proportional valve 3 3 parallel geschalteten hydraulischen Notkreis für den Notbetrieb. parallel-connected hydraulic emergency circuit for emergency operation. Dieser Notkreis ermöglicht ein Verfahren des Antriebsaggregates This emergency circuit enables a method of the drive unit 2 2 bei Ausfall der dem Proportionalventil in case of failure of the proportional valve 3 3 zugeordneten (vor- bzw. nachgeschalteten) Bauteile. associated (upstream and downstream) components. Jedem Proportionalventil Each proportional valve 3 3 zur Steuerung eines Antriebsaggregates for controlling a drive unit 2 2 ist vorzugsweise ein eigener Notkreis zugeordnet. is preferably associated with its own emergency circuit. Der Notkreis umfasst ein Steuerventil The emergency circuit comprises a control valve 11 11 zur Steuerung der Verfahrrichtung des Antriebsaggregates for controlling the travel of the drive unit 2 2 im Notbetrieb sowie zwei gegenseitig verkoppelte Ventile in emergency mode as well as two mutually Coupled valves 10 10 , . 10a 10a , welche als hydraulische entsperrbare Rückschlagventile oder Senkbremsventile Which as a hydraulic pilot-operated check valves or counterbalance valves 10 10 , . 10a 10a in klassischer Verschaltung ausgeführt sind. are designed in classic interconnection. Mit den nachgeschalteten einstellbaren Drosseln With the downstream adjustable throttles 9 9 , . 9a 9a kann die Verfahrgeschwindigkeit im Notbetrieb begrenzt werden. the travel speed can be limited in emergency mode. Das Antriebsaggregat The drive unit 2 2 , insbesondere der Hydraulikzylinder, kann so im Notbetrieb verfahren werden, indem das Steuerventil , In particular, the hydraulic cylinder can thus be moved in the emergency by the control valve 11 11 für den Notbetrieb die dem Antriebsaggregat for emergency operation which the drive unit 2 2 zugeordneten Arbeitsleitungen associated working lines 4 4 , . 5 5 mit einer Druckdifferenz beaufschlagt. subjected to a pressure difference. Hierfür werden die Arbeitsleitungen For this, the working lines 4 4 , . 5 5 wahlweise jeweils mit einer zweiten Druckversorgung (P2) optionally in each case with a second pressure supply (P2) 16 16 oder einem zweiten Rücklauf (T2) or a second return line (T2) 17 17 von dem Steuerventil from the control valve 11 11 verbunden. connected. Im Notbetrieb erfolgt die Druckversorgung des Antriebsaggregates In emergency mode, the supply pressure of the engine is done 2 2 vorzugsweise über die separate Druckversorgung (P2) preferably via the separate pressure supply (P2) 16 16 und den separaten Rücklauf (T2) and the separate return line (T2) 17 17 , so dass bei einer Undichtigkeit der Druckversorgung (P1) So that when a leak in the pressure supply (P1) 14 14 oder des Rücklaufs (T1) or the return stroke (T1) 15 15 weiterhin eine Steuerung des Antriebsaggregates Further, a control of the drive unit 2 2 möglich ist. is possible. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass bei Ausfall der regulären Maststeuerung samt Proportionalventil This can ensure that in case of failure of the regular boom control including proportional valve 3 3 der Mast noch verfahren werden kann, um beispielsweise den Mast einzufahren und gegebenenfalls den Restbeton aus der Betonpumpe und den Förderrohren herauszupumpen. the mast can be moved even to retract example, the mast and possibly pump out the remaining concrete from the concrete pump and the discharge pipes. Die elektronische Steuereinrichtung ECU überwacht hierzu den Zustand und das Verhalten des Steuerkreises For this purpose the electronic control unit ECU monitors the status and behavior of the control circuit 1 1 mittels der zur Verfügung stehenden Sensoren. by means of the available sensors. Sobald die elektronische Steuereinrichtung ECU einen Fehler erkennt, schaltet sie den Steuerkreis Once the electronic control unit ECU detects an error, it switches the control circuit 1 1 automatisch in einen sicheren Zustand. automatically into a safe state. Die Ansteuerung der elektronischen Steuereinrichtung kann über ein BUS-System erfolgen, welches Steuerbefehle und Sollwerte überträgt, die vorzugsweise über eine Benutzerschnittstelle von einem Benutzer vorgegeben werden können. The control of the electronic control device can take place via a bus system which transmits control commands and command values, which can preferably be entered via a user interface by a user.
  • Des Weiteren ist es sinnvoll, für die Proportionalventile Furthermore, it makes sense for the proportional valves 3 3 mit Schrittmotoren stepper motors 6 6 unterschiedliche Leistungsklassen hinsichtlich der zu fördernden Volumenströme vorzusehen, da sich deren Bedarf bezüglich der am Mast befindlichen hydraulischen Antriebe provide different power classes in terms of volume flows to be conveyed, as their requirements with respect to the mast located at the hydraulic actuators 2 2 stark unterscheiden kann. can differ greatly. Insbesondere werden für hydraulische Antriebe In particular, for hydraulic drives 2 2 in Form von Zylindern zur Ansteuerung von Gelenken des Mastes, welche bei ausgestrecktem Mast weit vom Drehschemel entfernt sind, wesentlich kleinere Zylinder im Vergleich zu jenen Gelenken, welche sich nahe am Drehschemel befinden, eingesetzt, da die zu erbringenden Kräfte wesentlich geringer sind. Considerably smaller cylinder in comparison with those joints, which are located close to the pivot plate used in the form of cylinders for driving joints of the mast, which are far away in an outstretched mast from the turntable, as the services to be provided forces are much smaller. Durch den Einsatz von Proportionalventilen Through the use of proportional valves 3 3 mit an die eingesetzten hydraulischen Antriebe with inserted to the hydraulic actuators 2 2 abgestuften Leistungsklassen können noch zusätzliche Einsparungen hinsichtlich des Gewichts und des Bauraums erzielt werden, was für die Auslegung und Konstruktion des Mastes wesentlich von Vorteil sein kann. graded performance classes, additional savings in weight and installation space can be achieved, which may be for the design and construction of the mast significantly beneficial.
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    Steuerkreis control circuit
    2 2
    Antriebsaggregat power unit
    3 3
    Proportionalventil proportional valve
    4 4
    Arbeitsleitung A A working line
    5 5
    Arbeitsleitung B Working line B
    6 6
    Schrittmotor stepper motor
    7 7a, 7b 7 7a, 7b
    Drucksensoren pressure sensors
    8 8a 8 8a
    Lasthalte-/Sperrventile Load Holding / check valves
    9 9a 9 9a
    einstellbare Drosseln adjustable chokes
    10 10a 10 10a
    Senkbrems-(Rückschlag-)ventile Senkbrems- (non-return) valves
    11 11
    Steuerventil (Notbetrieb) Control valve (emergency operation)
    12 12
    Freigabeventil release valve
    13 13
    Sperrventil check valve
    14 14
    Versorgung (Normalbetrieb) Supply (normal operation)
    15 15
    Rücklauf (Normalbetrieb) Return (normal mode)
    16 16
    Versorgung (Notbetrieb) Supply (emergency)
    17 17
    Rücklauf (Notbetrieb) Return (emergency operation)
    ECU ECU
    Steuereinrichtung control device
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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  • Zitierte Patentliteratur Cited patent literature
    • WO 2014/165888 A1 [0002, 0003] WO 2014/165888 A1 [0002, 0003]

Claims (12)

  1. Elektrohydraulischer Steuerkreis ( Electro-hydraulic control circuit ( 1 1 ) zum Ansteuern eines hydraulisch betätigten Antriebsaggregates ( ) (For controlling a hydraulically operated drive unit 2 2 ), mittels dessen ein Mastsegment eines Manipulators, insbesondere eines Großmanipulators für Autobetonpumpen, hinsichtlich seiner Orientierung verstellbar ist, mit einem elektrisch angesteuerten Proportionalventil ( ) By means of which a pole segment of a manipulator, in particular a large manipulator for truck-mounted concrete pumps, is adjustable with respect to its orientation (with an electrically controlled proportional valve 3 3 ), welches mit hydraulischen Arbeitsleitungen ( ), Which (with the hydraulic working lines 4 4 , . 5 5 ) des Antriebsaggregates ( () Of the drive unit 2 2 ) zu dessen Ansteuerung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil ( ), Is connected to the control thereof characterized in that the proportional valve ( 3 3 ) mit einem Schrittmotor ( ) (With a stepping motor 6 6 ) ansteuerbar ist. ) Can be controlled.
  2. Steuerkreis ( Control circuit ( 1 1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrittmotor ( ) According to claim 1, characterized in that the stepping motor ( 6 6 ) einen nicht-selbsthemmenden Schrittmotorantrieb aufweist. ) Has a non-self-locking step motor drive.
  3. Steuerkreis ( Control circuit ( 1 1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass über Drucksensoren ( ) According to claim 1 or 2, characterized in that pressure sensors ( 7 7 , . 7a 7a , . 7b 7b ) eine Stellung des Proportionalventils ( ) (A position of the proportional valve 3 3 ) ermittelt wird, die zu einer gewünschten Verfahrgeschwindigkeit des Antriebsaggregates ( ) Is determined, which (to a desired travel speed of the engine 2 2 ) führt. ) leads.
  4. Steuerkreis ( Control circuit ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil ( ) According to one of claims 1 to 3, characterized in that the proportional valve ( 3 3 ) ein Gehäuse aufweist, welches einen Ventilkolben, eine Rückstellfeder und den Schrittmotor ( ) Has a housing (a valve piston, a return spring, and the step motor 6 6 ) enthält. ) Contains.
  5. Steuerkreis ( Control circuit ( 1 1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Ventilkolbens über eine Zahnstange erfolgt. ) According to claim 4, characterized in that the actuation of the valve piston is effected via a toothed rack.
  6. Steuerkreis ( Control circuit ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrittmotor ( ) According to one of claims 1 to 5, characterized in that the stepping motor ( 6 6 ) eine Überwachungseinheit zur Überwachung der vom Schrittmotor ( ) A monitoring unit for monitoring (by the step motor 6 6 ) durchgeführten Stellschritte aufweist. has) carried out adjusting steps.
  7. Steuerkreis ( Control circuit ( 1 1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit einen Speicher für die durchgeführten Stellschritte aufweist. ) According to claim 6, characterized in that the monitoring unit comprises a memory for the performed adjustment steps.
  8. Steuerkreis ( Control circuit ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil ( ) According to one of claims 1 to 7, characterized in that the proportional valve ( 3 3 ) Volumenströme von bis zu 150 Litern pro Minute regelt und ein Gesamtgewicht von 3 bis 4 kg aufweist. ) Flows up to 150 liters per minute regulates and having a total weight of 3 to 4 kg.
  9. Steuerkreis ( Control circuit ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil ( ) According to one of claims 1 to 8, characterized in that the proportional valve ( 3 3 ) eine Gesamtläge von höchstens 275 mm, vorzugsweise höchstens 265 mm, bei einer Gesamthöhe von höchstens 120 mm, vorzugsweise höchstens 110 mm, aufweist. ) Läge a total of at most 275 mm, preferably at most 265 mm, with a total height of at most 120 mm, preferably at most 110 mm,.
  10. Steuerkreis ( Control circuit ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrittmotor ( ) According to one of claims 1 to 9, characterized in that the stepping motor ( 6 6 ) eine Schrittweite für die Stellschritte zwischen 20 µm und 5 µm, vorzugsweise 10 µm aufweist. ) Has a step size for the positioning steps between 20 .mu.m and 5 .mu.m, preferably 10 .mu.m.
  11. Manipulator, insbesondere Großmanipulator für Autobetonpumpen, mit einem ausfaltbaren Knickmast, der einen um eine Hochachse drehbaren Drehschemel und eine Mehrzahl von Mastsegmenten aufweist, wobei die Mastsegmente an Knickgelenken jeweils um Knickachsen gegenüber einem benachbarten Mastsegment oder dem Drehschemel mittels je eines Antriebsaggregates ( Manipulator, in particular large manipulator for truck-mounted concrete pumps, with a foldout articulated mast, which has a rotatable about a vertical axis turntable and a plurality of pole segments, wherein the pole segments articulated joints respectively to bend axes relative to an adjacent mast segment or the swiveling bolster (each by means of a drive unit 2 2 ) begrenzt verschwenkbar sind, gekennzeichnet durch einen elektrohydraulischen Steuerkreis ( ) Are limitedly pivotable, characterized by an electro-hydraulic control circuit ( 1 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Steuern wenigstens eines der Antriebsaggregate ( ) According to one of the preceding claims for controlling at least one of the drive aggregates ( 2 2 ). ).
  12. Manipulator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil ( A manipulator according to claim 11, characterized in that the proportional valve ( 3 3 ) direkt am oder in unmittelbarer Nähe zum zugeordneten, zu steuernden Antriebsaggregat ( ) Directly (on or in close proximity to the associated drive unit to be controlled 2 2 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
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