Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Steuereinrich
tung für den untertägigen Strebausbau mit einem die elek
trisch betätigbaren Aktoren und die mit diesen schaltbaren
Steuerventile gruppiert aufnehmenden
Ventilblock und mit einer eine elektrische und/oder elektroni
sche Schaltung umfassenden Schaltungsplatine, an die sämtliche
Aktoren des Ventilblocks über eine lösbare Steckerverbindung
anschließbar oder angeschlossen sind, wobei die Schaltungspla
tine an ein Steuergerät für die Datenkommunikation, die Erfas
sung und die Auswertung der Betriebszustände der Ausbaueinhei
ten anschließbar ist.
Gattungsgemäße elektrohydraulische Steuereinrichtungen werden
seit langem bei der untertägigen Gewinnung eingesetzt. Hierbei
ist es auch bekannt, die Aktoren, die in der Regel aus Elek
tromagneten bestehen, und die Hydraulikventile einer Ausbau
einheit nebeneinander an einem Ventilblock zu integrieren, der
am Ausbaugestell einer Ausbaueinheit befestigt wird. Aus si
cherheitstechnischen Überlegungen wird das Steuergerät für die
elektrohydraulischen Ventile dieses Ventilblocks, welches mit
handbetätigbaren Sperrschaltern und einem Not-Aus-Schalter
versehen ist, jeweils am benachbarten Ausbaugestell befestigt
und über eine Kabelsteckerverbindung unmittelbar mit den Elek
tromagneten oder unter Zwischenschaltung einer Ventilansteuer
leiste mit diesen verbunden. Bei Ausführungsformen mit Ven
tilansteuerleiste weist diese eine geschützt in einem Gehäuse
aufgenommene und mit Steckbuchsen versehene Schaltungsplatine
auf, welche über einzelne Steckerkabel mit den Aktoren verbun
den werden. Nachteilig ist hierbei, daß der elektrische An
schluß der Aktoren bzw. Elektromagneten an die Ventilansteuer
leiste zeitaufwendig ist und daß wegen der Vielzahl von Stec
kern nebst zugehörigen, am Ausbaugestell entlanggeführten Ka
beln zahlreiche Fehlerquellen für potentielle mechanische,
elektrische oder elektronische Fehlschaltungen vorhanden sind.
Der Zeitaufwand, um sämtliche Aktoren an die Ventilansteuer
leiste anzuschließen, ist hoch und es muß dafür Sorge getragen
werden, daß mit der Steuereinrichtung erkannt wird, welcher
Aktor und mithin welches Hydraulikventil an welchen Anschluß
der Ventilansteuerleiste angeschlossen ist. Außerdem muß das
den Anschluß durchführende Personal sorgfältig darauf achten,
daß alle Anschlüsse korrekt und in der richtigen Zuordnung er
folgen.
Die Anmelderin hat bereits verschiedene Modifikationen für
derartige elektrohydraulische Steuereinrichtungen mit Ven
tilansteuerleiste vorgeschlagen und erprobt. Aus der DE 37 08 902 A1
ist bekannt, das Steuergerät nicht mittels einzelner Kabel
sondern mittels einer einheitlichen Anschlußleiste mit Steck
muffen mit der Ventilansteuerleiste zu verbinden, von der wie
derum einzelne Kabel zu den Elektromagneten führen. Über die
Anschlußleiste und die Rückseite des Steuergerätes können alle
Steckverbindungen, mithin sämtliche elektrischen Kontaktierun
gen, gleichzeitig hergestellt werden.
Aus der DE 197 51 007 A1 ist ein Steuergerät für elektrohydrauli
sche Ausbausteuerungen bekannt, welches in einer rückseitigen
Kammer eine in Vergußmasse eingegossene Schaltplatine auf
nimmt, die Steckerbuchsen, die an der Rückseite des Steuer
gerätes offen sind, unmittelbar trägt. Das Vergießen der
Schaltplatine in Vergußmasse sorgt für bestmöglichen Schutz
gegenüber dem Eindringen von Feuchtigkeit und Staub. Das Fest
legen der Steckerbuchsen an der Schaltplatine ermöglicht eine
feste, bei der Platinenherstellung justierbare Zuordnung sämt
licher Steckerbuchsen zueinander, so daß die Verbindungskabel
für nachgeschaltete Elektromagneten an einer gemeinsamen Stec
kerleiste angeordnet und gleichzeitig an der Schaltplatine im
Steuergerät kontaktiert werden können. Problematisch bei die
sen Ausführungsform ist jedoch, daß das Steuergerät am benach
barten Ausbaugestell montiert ist, so daß eine Vielzahl von
Kabeln von dem einen Ausbaugestell zum benachbarten Ausbauge
stell führen müssen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrohydraulische Steuer
einrichtung zu schaffen, die einen sicheren und schnellen An
schluß der Aktoren der Steuerventile ermöglicht, die die An
zahl der Kabelverbindungen im Strebausbau verringert und die
weniger Fehlerquellen als im Stand der Technik aufweist.
Diese Aufgaben werden durch die in Anspruch 1 angegebene Er
findung gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Schal
tungsplatine in einem am Ventilblock lösbar befestigbaren Ge
häuseteil angeordnet ist und im Inneren des Gehäuseteils für
die simultane Kontaktierung aller Aktoren eines Ventilblocks
Steckerteile trägt, deren Anordnung an der Schaltungsplatine an
die Gruppierung der Aktoren am Ventilblock angepasst ist. Bei
der erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Steuereinrichtung
wird ausgenutzt, daß die Steuerventile einer Ausbaueinheit in
einem Ventilblock mit einem vorgegebenen Verteilungsmuster zu
sammengefasst sind und zum Beispiel in zwei Reihen zu je vier oder
fünf Steuerventilen gruppiert sind. Eine derartige Gruppierung
der Steuerventile in einem Ventilblock wird zum Beispiel in der DE 101 12 496 A1
beschrieben. Die erfindungsgemäße Lösung sieht nun vor, 7
das vorgegebene Verteilungsmuster der Aktoren bzw. Elektroma
gneten am Ventilblock für eine simultane Kontaktierung aller
Aktoren auszunutzen; da die Schaltungsplatine mit der Ansteu
erelektronik in einem Gehäuseteil angeordnet ist und mit Stec
kerteilen entsprechend dem Verteilungsmuster am Ventilblock
versehen ist, werden bei der Montage des Gehäuseteils am Ven
tilblock alle Aktoren gleichzeitig mit der Schaltungsplatine
kontaktiert. Ein Vorteil hierbei ist, daß Ventilkabel zwischen
einer separaten Ansteuerleiste und den Elektromagneten entfal
len können, so daß durch die kabellose Verbindung Kostenein
sparungen entstehen und potentielle Fehlerquellen vermieden
werden. Gleichzeitig gewährleistet diese Art der Kontaktie
rung, daß das Personal in einem einzigen, einfachen und wenig
Zeit in Anspruch nehmenden Montageschritt sämtliche Elektroma
gneten anschließen kann.
In bevorzugter Ausgestaltung ist das Gehäuseteil als
Haube mit Rückwand und umlaufender Seitenwand ausgebildet. Eine entspre
chende Haube ermöglicht nicht nur eine mechanisch robuste Ver
bindung mit dem Ventilblock und mithin auch zwischen der
Schaltungsplatine und den Elektromagneten, sondern im montier
ten Zustand entsteht eine Einheit, die aufgrund der haubenför
migen Ausgestaltung des Gehäuseteils zugleich zusätzlichen
Schutz gegen Störeinflüsse wie Wasser oder Staub bietet. Durch
die Haube kann die gesamte Elektrik und Elektronik abgekapselt
werden, so daß ein deutlich höherer Schutz der Elektromagneten
und auch der Ansteuerelektronik als beim Stand der Technik er
zielt wird. Besonders vorteilhaft ist, wenn zwischen der Haube
und dem Ventilblock eine Dichtung angeordnet ist, um das Ein
dringen von Feuchtigkeit und Staub in den Innenraum der Haube
vollständig auszuschließen. Die Haube kann vorzugsweise aus
einem tiefgezogenen Blech, insbesondere einem Messing- oder
Stahlblech bestehen. Weiter vorzugsweise kann sie an der Rück
wand und/oder der Seitenwand mit Versteifungsrippen, Verstei
fungssicken oder dergleichen versehen sein, um das Montieren der Haube
zu erleichtern.
In bevorzugter Ausgestaltung sind am Gehäuseteil und am Ven
tilblock Ausrichtmittel vorhanden, die eine Positionierung und
Zentrierung des Gehäuses bei dessen Montage vor der Kontaktie
rung der Steckerteile mit den Aktoren bewirken. Die Ausricht
mittel können hierbei insbesondere aus wenigstens einem Zen
trierstift und wenigstens einem zugehörigen Zentrierauge be
stehen, wobei zum Beispiel der Ventilblock den Zentrierstift und die
Haube das Zentrierauge umfaßt. Weiter vorzugsweise können die
Haube und der Ventilblock mit geeigneten Formschlußmitteln
versehen sein, die die Befestigung der Haube nur in einer Aus
richtung am Ventilblock erlauben. In einem möglichen Ausfüh
rungsbeispiel können hierbei die Ausrichtmittel zugleich die
Formschlußmittel bilden und hierzu zum Beispiel aus mehreren Zentner
stiften und Zentrieraussparungen mit voneinander abweichenden
Querschnitten bestehen. Alternativ können mehrere Zentrier
stifte und Zentrieraussparungen asymmetrisch am Ventilblock
verteilt angeordnet sein oder Haube und Ventilblock weisen
asymmetrische Ausbuchtungen und Vorsprünge auf.
Eine besonders einfache und kostengünstige Befestigung der
Schaltungsplatine in der Haube wird erzielt, wenn sie parallel
zu und über Abstandhalter beabstandet an der Rückwand der Hau
be befestigt ist. Dies bietet zugleich die Möglichkeit, die
Schaltungsplatine nach ihrer Befestigung an der Rückwand in
Vergußmasse einzugießen und den Zwischenraum zwischen der
Schaltungsplatine und der Rückwand vollständig mit Ver
gußmassen auszufüllen, so daß über die ausgehärtete Verguß
masse eine lagestabile Positionierung der Schaltungsplatine
erzielt wird und auch die auf der Schaltungsplatine angeordne
ten elektronischen Bauteile zusätzlich gegenüber Feuchtigkeit,
Staub und dergleichen geschützt sind. Weiter vorzugsweise können die
Steckerteile Sockelabschnitte umfassen, an deren Rückseite An
schlußstifte für eine Lötverbindung mit der Schaltungsplatine
ausgebildet sind, wobei die Steckerteile mittels der Anschluß
stifte, mittels der Sockelabschnitte und mittels Vergußmasse an der
Schaltungsplatine fixiert sind. In bevorzugter Ausgestaltung
füllt mithin die Vergußmasse nicht nur den Zwischenraum zwi
schen der Schaltungsplatine und der Rückwand aus, sondern sie
wird bis zu einer Höhe in die Haube eingefüllt, bei der die
Sockelabschnitte sämtlicher Steckerteile in die Vergußmasse
eingeschlossen sind. Auch diese Maßnahme erhöht nach Aushärten
der Vergußmasse die Fixierung der Lage der einzelnen Stecker
teile in der Haube.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Steckerteile in Einsteck
buchsen an den Rückseiten der Aktoren einsteckbar sind. Weiter
vorzugsweise ist zwischen den Steckerteilen und den Einsteck
buchsen im montierten Zustand wenigstens ein Dichtungselement,
vorzugsweise ein mit dem Steckerteil in die Einsteckbuchse
einführbarer O-Ring, vorgesehen, um eine zusätzliche Abdich
tung und Sicherung gegenüber dem Eindringen von Staub und
Feuchtigkeit zu schaffen. Bei einer Ausgestaltung mit Haube
ist vorteilhaft, wenn die Haube an der Seitenwand mit wenig
stens einer Steckerbuchse oder eine Kabeldurchführung für den
Anschluß der Schaltungsplatine an das Steuergerät versehen
ist. Ferner kann eine Anschlußmöglichkeit vorgesehen sein, um
an die im Gehäuseteil angeordnete Schaltungsplatine nicht nur
die Aktoren eines Ventilblocks, sondern auch eine externe
Schaltungsplatinen mit hieran angeschlossenen weiteren Aktoren
oder einzelne externe Aktoren anschließen zu können. Außerdem
kann die Schaltungsplatine wenigstens eine elektronische Zu
satzschaltung für Zusatzfunktion wie Erdschlußerkennung, An
steuerung externer Aktoren, Signalverarbeitung von Sensoren
oder dergleichen umfassen. Die Sicherung der Haube am Ventilblock kann
vorzugsweise mittels wenigstens einer Schraube erfolgen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
elektrohydraulischen Steuereinrichtung ergeben sich aus der
Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch gezeigten Aus
führungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 schematisch den systematischen Aufbau einer erfin
dungsgemäßen elektrohydraulischen Steuereinrichtung,
Fig. 2 in vereinfachter Darstellung einen Längsschnitt durch
die erfindungsgemäß verwendete Haube mit integrierter Schal
tungsplatine und Steckerteilen,
Fig. 3 die Haube aus Fig. 2 in Seitenansicht und
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Haube aus Fig. 3.
9.
Die in Fig. 1 gezeigte elektrohydraulische
Ausbausteuerung 10 umfasst im wesentlichen einen einheitlichen
Ventilblock 1, in welchem über- und nebeneinanderliegend meh
rere Reihen von Aufnahmebohrungen ausgebildet sind, die Ven
tilpatronen von hydraulischen Steuerventilen aufnehmen, die
mittels elektrisch betätigbarer Elektromagnete 2, 2' als Akto
ren schaltbar sind. Für jedes Steuerventil ist ein separater
Elektromagnet 2, 2' vorgesehen, wobei die Elektromagneten 2,
2' wie auch die Steuerventile im Ventilblock 1 an der Rücksei
te 3 des Ventilblocks 1 in einem vorgegebenen Verteilungsmu
ster gruppiert angeordnet sind. Das Verteilungsmuster kann
zum Beispiel zwei Reihen zu je fünf Elektromagneten 2, 2' umfassen. Am
hinteren Ende 4 eines jeden Elektromagneten 2, 2' ist eine
Steckerbuchse 5 ange
schlossen, in die ein Steckerteil 6 bzw. 6' für die elektri
sche Kontaktierung der Elektromagneten 2, 2' einsteckbar ist.
Sämtliche Steckerteile 6, 6' sind an einer Schaltungsplatine 7
fixiert, die fest an der Rückwand 8 einer Haube 9 befestigt
und mittels Vergußmasse 19 gegenüber Eindringen von Staub und
Feuchtigkeit geschützt ist. Die Schaltungsplatine 7 ist mit
nicht näher dargestellte elektrische und elektronische Bautei
le und Leiterbahnen versehen, um in Abhängigkeit von Signalen,
die von einem übergeordneten Steuergerät 20 über die Kabelver
bindung 21 an die Schaltungsplatine 7 übertragen werden, einen
oder mehrere der Elektromagneten 2, 2' zu schalten.
Wie an sich bekannt wird der Ventilblock 1 an einem nicht ge
zeigten Ausbaugestell eines eine Vielzahl von Ausbaueinheiten
umfassenden Strebausbaus befestigt, wobei das Steuergerät 20
zum Ansteuern dieses Ventilblocks, welches an einer Frontseite
neben Bedienschaltern auch einen Notschalter sowie Sperrschal
ter aufweist, selbst am benachbarten Ausbaugestell angeordnet
wird, um in Notsituationen, zum Beispiel bei Fehlschaltungen, von Hand
aus einer geschützten Position heraus die Steuerventile im
Ventilblock 1 schalten zu können. Über die Kabel 22 und 23 ist
das Steuergerät 20 mit weiteren, nicht dargestellten Steuerge
räten verbunden, die an den benachbarten Ausbaugestellen bzw.
Ausbaueinheiten angeordnet sind.
Die Erfindung ermöglicht eine simultane Kontaktierung sämtli
cher Elektromagneten 2, 2' mit der Schaltungsplatine 7. Die
Schaltungsplatine 7 ist daher in einem haubenförmigen Gehäuse
teil 9 angeordnet, das an der Rückseite 3 des Ventilblocks 1
befestigbar ist und in montiertem Zustand über sämtliche Elek
tromagneten 2 gestülpt ist. Dies wird nun unter Bezugnahme auf
die Fig. 2 bis 4 weiter erläutert.
Fig. 2 zeigt im wesentlichen das Ausführungsbeispiel aus Fig.
1 und es werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Im Ven
tilblock 1 sind in vorgegebener Gruppierung mehrere Steuerven
tile angeordnet, denen jeweils ein Elektromagnet 2, 2' als Ak
tor zugeordnet ist. In Fig. 2 sind allerdings nur zwei Elek
tromagneten 2, 2' dargestellt. Alle Elektromagneten 2, 2' weisen
an ihrem hinteren Ende ein buchsenförmiges Oberteil 12 mit in
nenliegendem Stecker 13 auf, die zusammen eine Steckerbuchse
5 (in Fig. 1) bilden, in welche die Stec
kerteile 6, 6', die an der Schaltungsplatine 7 fixiert sind,
bei der Montage einführbar sind und im gezeigten Montagezu
stand eingreifen, um die Elektromagneten 2, 2' über die Stec
kerteile 6, 6' mit der Schaltungsplatine 7 elektrisch zu kon
taktieren. Diese Kontaktierung der Steckerteile 6, 6' mit den
Elektromagneten 2, 2' erfolgt ausschließlich durch Montieren
der Haube 9 am Ventilblock 1.
Die Haube 9, die vorzugsweise aus einem tiefgezogenen Blech
besteht, weist eine Rückwand 8 sowie eine ringsumlaufende Sei
tenwand 14 auf. Die Schaltungsplatine 7 ist über mehrere Ab
standhalter 15 von der Rückwand 8 der Haube 9 beabstandet und
im Inneren 16 der Haube 9 an der Rückwand 8 befestigt. Sie hat
vorzugsweise eine Stärke von etwa 3,2 mm bis 3,8 mm und ist in
sich relativ biegesteif. Entsprechend der Anzahl und Positio
nierung bzw. Gruppierung der Elektromagneten 2, 2' am Ven
tilblock 1 trägt die Schaltungsplatine 7 mehrere Steckerteile
6, 6', 6", 6'''. Diese weisen für die mechanische und elektri
sche Verbindung mit der Schaltungsplatine 7 wenigstens zwei,
vorzugsweise vier Anschlußstifte 17 an der Rückseite eines
Sockelabschnitts 18 auf, die mit der Schaltungsplatine 7 ver
lötet werden. Die exakte Position der Steckerteile 6 an der
Schaltungsplatine 7 wird vor und nach dem Anlöten der An
schlußstifte 17 mit einer Lehre überprüft bzw. korrigiert, so
daß die Lage und Ausrichtung sämtlicher Steckerteile 6 bis
6''' exakt der Lage der Einsteckbuchsen, mithin der Gehäuseo
berteile 12 an den Elektromagneten 2, 2' entspricht. Die Schal
tungsplatine 7, die Abstandhalter 15 und die Sockelabschnitte
18 der Steckerteile 6 sind in Vergußmasse 19 eingegossen, die
nicht nur den Zwischenraum zwischen der Schaltungsplatine 7
und der Rückwand 8 ausfüllt sondern auch die dem Innenraum 16
in der Haube 9 zugewandte Oberseite der Schaltungsplatine 7
überdeckt. Die ausgehärtete Vergußmasse bewirkt eine zusätzli
che Versteifung der Schaltungsplatine 7 mit den von dieser ge
tragenen Steckerteilen 6 bis 6''', so daß die Steckerteile 6
im wesentlichen starr und in ihrer Ausrichtung fixiert an der
Schaltungsplatine 7 festgelegt sind.
Wie Fig. 2 weiter erkennen läßt, ist am Ventilblock 1 wenig
stens ein Zentrierstift 25 angeordnet, der über die Rückseite
des Ventilblocks 1 wenigstens soweit hinausragt, daß sich bei
der Montage ein Zentrierauge 28 in einer im Innenraum 16 des
Gehäuses 9 angeordneten Zentrierplatte 26 am Zentrierstift 25
führt, bevor die Kopfspitze 27 der Steckerteile 6 auf gleiche
Höhe mit den Gehäuseoberteilen 12 kommt. Wie insbesondere Fig.
4 zeigt, kann die Zentrierplatte 26 mit dem Zentrierauge 28 in
einer der Ecken der Seitenwände 14 der Haube 9 befestigt, ins
besondere angeschweißt oder angelötet sein. Aus Fig. 4 ist
desweiteren ersichtlich, daß das Gehäuse 9 ein zweites Zen
triermittel 30 umfasst, welches aus einem Zentrierauge 31 und
einem zugehörigen Zentrierstift 39 am Ventilblock besteht. Der
Durchmesser des Zentrierauges 31 des Zentriermittels 30 ist
geringer als der des Zentrierauges 28, so daß das Gehäuse 9
ausschließlich in einer von zwei theoretisch möglichen Posi
tionierungen und Ausrichtungen der Rückseite des Ventilblocks
1 angenähert und an diesem befestigt werden kann. Das Zen
triermittel 30 befindet sich an der Außenseite der Haube 9 und
das andere Zentriermittel 25, 28 im Innenraum 16 der Haube 9.
Im Montagezustand, wie in Fig. 2 gezeigt, in welchem die Stec
kerteile 6 vollständig in die buchsenförmigen Oberteile 12
eingreifen, wird die Haube 9 über Schrauben 32, 33, die Befe
stigungsstege 34 an den kurzen Querseiten der Seitenwand 14
durchgreifen, in zugehörigen Gewindebohrungen im Ventilblock 1
befestigt. Im Montagezustand liegt ein O-Ring 35, der in einer
Haltenut an den Steckerteilen 6 sitzt, im Inneren der Obertei
le 12 der Elektromagneten 2 und dichtet gegenüber dem Eindrin
gen von Staub und Feuchtigkeit in die Elektromagneten 2 ab.
Die O-Ringe 35 dienen jedoch nur als zusätzliche Absicherung,
da zwischen dem Gehäuse 9 und dem Ventilblock 1 eine umlaufen
de Dichtung (nicht gezeigt) eingeklemmt ist, die im Montagezu
stand der Haube 9 einen Feuchtigkeitseintritt in deren Innen
raum verhindert.
Die Schaltungsplatine 7 kann, wie in Fig. 1 schematisch gezeigt,
über ein Kabel 21 mit dem Steuergerät 20 verbunden sein, wel
ches eine Kabeldurchführung in einer der Querseiten oder
Längsseiten des Gehäuses 9 durchgreift. Alternativ können zum Beispiel
an einer der Querseiten der Seitenwand 14 der Haube 9 mehrere
Steckbuchsen 36, 37, 38 vorgesehen sein, von denen die Steck
buchse 36 zum Anschluß des Steuergerätes 20 (Fig. 1) mittels
Kabel 21 und zugehörigem Kabelstecker dient, während über die
Steckerbuchsen 37 und 38 weitere Schaltungsplatinen von ande
ren Ventilblöcken oder externe Elektromagneten angeschlossen
werden können.
Für den Fachmann ergeben sich aus der vorhergehenden Beschrei
bung eine Reihe vom Modifikationen.
Die Anzahl der Elektromagneten am
Ventilblock und zugehörigen Steckerteilen an der Schaltungs
platine kann variieren. Die in den Figuren gezeigten Stecker
teile bilden den bevorzugten Stecker. Es können jedoch auch
andere Stecker verwendet werden. Die Schaltungselektronik kann
Zusatzfunktionen wie Erdschlußerkennung etc. umfassen. An der
Haube und am Ventilblock können weitere Ausricht- und Form
schlußmittel vorgesehen sein. So könnte der Ventilblock einen
asymmetrischen Absatz aufweisen, über den die Haube nur in ei
ner Ausrichtung gestülpt werden kann. Die Zentrierstifte könn
ten auch an der Haube ausgebildet sein und in entsprechende
Bohrungen im Ventilblock eingreifen. Das
Ausführungsbeispiel wurde im Zusammenhang mit Elektromagneten
als Aktoren beschrieben. Es können hier jedoch auch andere Ak
toren, zum Beispiel piezoelektrische Aktoren Verwendung finden.