DE19743801A1 - Vorrichtung zur Steuerung eines Hydraulikzylinders in einer selbstfahrenden Erntemaschine - Google Patents
Vorrichtung zur Steuerung eines Hydraulikzylinders in einer selbstfahrenden ErntemaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines
Hydraulikzylinders in einer selbst fahrenden Erntemaschine
mit einer Verstellpumpe zum Fördern einer Hydraulikflüssig
keit und mit mindestens einem dem Hydraulikzylinder zuge
ordneten Ventil.
Zur Betätigung von Hydraulikzylindern, denen beispielsweise
ein Vorsatz einer Erntemaschine oder ein Förderer derselben
zugeordnet ist, ist ein hydraulischer Regelkreis bekannt,
der Verstellpumpen und proportionale Wegeventile aufweist
und in Abhängigkeit von dem jeweiligen Bedarf eines mit dem
Hydraulikzylinder verbundenen Verbrauchers ein entsprechen
des Fördervolumen einstellt.
Ferner ist aus der WO 97 02 432 A1 ein hydraulischer Regel
kreis bekannt, der in Abhängigkeit von mehreren Zustands
größen die Stellung eines Steuerventils einerseits und den
von der Pumpe gelieferten Volumenstrom andererseits derart
bestimmt, daß der Kolben des Hydraulikzylinders eine ge
wünschte Lage einnimmt. Die aus dem Stand der Technik be
kannten Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß
sie für den Einsatz in selbst fahrenden Erntemaschinen rela
tiv aufwendig und kostenintensiv sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur
Steuerung eines Hydraulikzylinders in einer selbst fahrenden
Erntemaschine anzugeben, die auf einfache Weise eine ko
stengünstige und effektive Steuerung von Hydraulikzylindern
gewährleistet.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ventil als Schaltventil ausgebildet ist
und daß das Schaltventil und die Verstellpumpe derart elek
trisch ansteuerbar sind, daß das von der Verstellpumpe ge
lieferte Fördervolumen an den Bedarf des Hydraulikzylinders
angepaßt ist.
Der besondere Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß
auf Anforderung schnell und in ausreichendem Maße das er
forderliche Fördervolumen zur Betätigung des Hydraulikzy
linders bereitgestellt werden kann. Dies wird ermöglicht
durch die Kombination eines schnellschaltenden Schaltven
tils und einer Verstellpumpe, die jeweils elektrisch betä
tigbar sind.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Verstell
pumpe einerseits und das Schaltventil andererseits mit ei
ner elektrischen Steuereinheit verbunden, die Mittel zur
Erzeugung von Stellsignalen in Abhängigkeit von einem vor
gegebenen Betätigungssignal aufweist. Die elektrische Steu
ereinheit ermöglicht eine bedarfsgerechte Ansteuerung der
Verstellpumpe, so daß zentral eine verbraucherabhängige An
steuerung des entsprechend zugeordneten Hydraulikzylinders
bewirkt wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung erzeugt die elektri
sche Steuereinheit ein Pumpen-Stellsignal, das eine stufen
lose Einstellung des von der Verstellpumpe gelieferten För
dervolumens ermöglicht. Hierdurch kann den unterschiedli
chen Anforderungen hinsichtlich Geschwindigkeit und Länge
des Hubes Rechnung getragen werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die elektri
sche Steuereinheit Mittel zur Speicherung von Steuerkurven
für mehrere Hydraulikzylinder auf, so daß Hydraulikzylinder
automatisch in vorgegebener Reihenfolge betätigt werden
können.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind den Schaltven
tilen jeweils ein Stromventil vorgeschaltet, mittels dessen
der zu den jeweiligen Hydraulikzylindern geleitete Förder
strom eingestellt werden kann. Vorzugsweise ist ein Strom
ventil als 3-Wege-Stromregelventil ausgebildet, das einem
ersten Hydraulikzylinder zugeordnet ist, wobei ein konstan
ter Volumenstrom zu weiteren Hydraulikzylindern abgezweigt
wird.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Vorrichtung nach ei
nem ersten Ausführungsbeispiel und
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Vorrichtung nach ei
nem zweiten Ausführungsbeispiel.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Betätigung von
Verbrauchern von selbstfahrenden Erntemaschinen verwendet
werden. Beispielsweise kann ein Erntemaschinenvorsatz in
vertikaler Richtung bewegt oder um eine horizontale Achse
verschwenkt werden. Weiterhin kann die Vorrichtung zur Be
tätigung eines schwenkbaren Korntankauslaufrohres, Förde
rers bzw. Schrägförderers für das Erntegut oder für das
Verschwenken eines Anbauhäckslers als Verbraucher verwendet
werden.
Nach einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 weist
die Vorrichtung einen einzigen Hydraulikzylinder 1 auf zur
Betätigung eines Verbrauchers. Eine Verstellpumpe 2 ist
vorgesehen zur Förderung einer Hydraulikflüssigkeit in ei
ner Förderleitung 3 von einem Tank 4 zu einem Schaltventil
5. Das Schaltventil 5 ist mittels einer weiteren Förderlei
tung 6 mit einem Anschluß des Hydraulikzylinders 1 verbun
den. Eine auf der gegenüberliegenden Seite des Hydraulikzy
linders 1 angeschlossene Ablaufleitung 7 führt die Hydrau
likflüssigkeit drucklos über das Schaltventil 5 zurück zu
dem Tank 4.
Der Hydraulikzylinder 1 weist eine Kolbenstange 8 mit einem
an demselben endseitig anschließenden Kolben 9 auf, die be
weglich in dem Hydraulikzylinder 1 gelagert sind. Ein frei
es Ende der Kolbenstange 8 erstreckt sich außerhalb des Hy
draulikzylinders 1 und ist mit einem nicht dargestellten
Verbraucher wirkverbunden.
Die Verstellpumpe 2 ist als Axialkolbenpumpe ausgebildet
und ist elektrisch betätigbar. Zu diesem Zweck ist die Ver
stellpumpe 2 durch eine elektrische Leitung 10 mit einer
elektrischen Steuereinheit 11 elektrisch verbunden. Das
Schaltventil 5 ist als 4/3-Wegeventil ausgebildet und elek
tromagnetisch betätigbar. Zu diesem Zweck weist das Schalt
ventil 5 eine elektrische Verbindungsleitung 12 zu der
elektrischen Steuereinheit 11 auf. Die Steuereinheit 11 ist
eingangsseitig mit einem Tastenelement 13 elektrisch ver
bunden, das vorzugsweise in einem Führerhaus der Erntema
schine angeordnet ist.
Durch Betätigung des Tastenelements 13 kann beispielsweise
ein mit dem Hydraulikzylinder 1 verbundener Verbraucher in
eine vorgegebene Position verschwenkt werden. Das Ta
stenelement 13 gibt ein Betätigungssignal an die Steuerein
heit 11 ab, das Mittel zur Erzeugung eines Pumpen-
Stellsignals einerseits und zur Erzeugung eines Ventil-
Stellsignals andererseits aufweist. Das Pumpen-Stellsignal
wird über die elektrische Leitung 10 an die Verstellpumpe 2
übertragen, wobei die Größe des Pumpen-Stellsignals zu ei
nem verbraucherabhängigen Volumenstrom korrespondiert. Das
über die elektrische Verbindungsleitung 12 das Schaltventil
5 beaufschlagende Ventil-Stellsignal schaltet das Ventil 5
derart, daß der Kolben 9 in eine vorgegebene Richtung be
wegt wird.
Alternativ kann die Steuereinheit 11 auch zur Steuerung
mehrerer Verstellpumpen 2 bzw. Schaltventile 5 dienen, wo
bei verbraucherabhängige Daten den jeweiligen Verstellpum
pen 2 und Ventilen 5 zugeordnet sind. Zu diesem Zweck weist
die elektrische Steuereinheit 11 einen integrierten Schalt
kreis auf.
Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist
eine elektrische Steuereinheit 15 vorgesehen, die zur An
steuerung einer Verstellpumpe 16 und mehrerer Schaltventile
17, 17', 17'' dient. Zu diesem Zweck ist die Steuereinheit
15 über eine Steuerleitung 18 mit der Verstellpumpe 16 und
Steuerleitungen 19, 19', 19'' mit den Schaltventilen 17,
17', 17'' verbunden. Die Verstellpumpe 16 ist druckseitig
mit einem 3-Wege-Stromregelventil 20 verbunden, dessen er
ster Ausgang über das Schaltventil 17 mit einem ersten Hy
draulikzylinder 21 verbunden ist. Ein zweiter Ausgang des
3-Wege-Stromregelventils 20 ist jeweils über ein 2-Wege-
Stromregelventil 22, 22' sowie entsprechenden Schaltventi
len 17', 17'' mit einem zweiten Hydraulikzylinder 21' bzw.
einem dritten Hydraulikzylinder 21'' verbunden. Das 3-Wege-
Stromregelventil 20 ist derart ausgebildet, daß ein kon
stanter Volumenstrom in Richtung der beiden Hydraulikzylin
der 21', 21'' abgezweigt wird, wobei die 2-Wege-
Stromregelventile 22, 22' eine gleichmäßige Verteilung auf
Hydraulikzylinder 21', 21'' bewirken.
Eingangsseitig ist die Steuereinheit 15 jeweils mit einem
Tastenelement 23, einem Hebelelement 24 und einem Multi
funktionsgriff 25 als Eingabeelemente verbunden. Diese Ein
gabeelemente 23, 24, 25 sind jeweils einem Hydraulikzylin
der 21, 21', 21'' zugeordnet. Bei Ansteuerung eines einzi
gen Hydraulikzylinders 21 mittels Betätigung des Tastenele
ments 23 erfolgt ein an die Verstellpumpe 16 gerichtetes
Pumpen-Stellsignals solcher Höhe, daß ein bedarfsgerechter
Volumenstrom erzeugt wird, der über ein mittels eines Ven
til-Stellsignals der Steuereinheit 15 angesprochenes
Schaltventil 17 zu dem Hydraulikzyliner 21 gefördert wird.
Bei gleichzeitiger Betätigung aller Eingabeelemente 23, 24,
25 wird ein entsprechend höheres Pumpen-Stellsignal an die
Verstellpumpe 16 abgegeben. Das 3-Wege-Stromregelventil 20
in Verbindung mit den 2-Wege-Stromregelventilen 22, 22' ge
währleistet eine gleichmäßige Verteilung des Volumenstroms
an die Hydraulikzylinder 21, 21', 21''.
Zusätzlich kann ein Sensor 26 mit der elektrischen Steuer
einheit 15 elektrisch verbunden sein, so daß in Abhängig
keit von einem Sensorsignal ein bestimmter Hydraulikzylin
der 21, 21', 21'' angesprochen wird. Beispielsweise kann
mittels des Sensors 26 die Kontur des Bodens detektiert
werden, wobei in der Steuereinheit 15 ein korrespondierend
langes Pumpen-Stellsignal bestimmter Höhe und ein dem ent
sprechenden Ventil zugeordnetes Ventil-Stellsignal erzeugt
wird, so daß der entsprechend dem Schneidwerk zugeordnete
Hydraulikzylinder eine bestimmte Schnitthöhe gewährleisten
kann. Zu diesem Zweck weist die Steuereinheit 15 einen Mi
krocontroller 28 auf, in dem die Rechenoperationen zur Er
zeugung der Stellsignale durchgeführt werden. Weiterhin
können in einem Speicher des Mikrocontrollers 28 verbrau
cherabhängige Steuerungsdaten abgelegt sein, die bei Ände
rung oder Erweiterung der zu betätigenden Verbraucher her
angezogen werden können.
Beispielsweise kann der Sensor 26 zusammen mit dem Multi
funktionsgriff 25 auf einen ersten Hydraulikzylinder 21
wirken. Dabei bewirkt das Sensorsignal eine Voreinstellung
des Schneidwerks bei Vorliegen einer Bodenunebenheit. Mit
tels des Multifunktionsgriffs 25 kann die Bedienperson die
Richtung der Schneidwerkbewegung korrigierend durch Ver
schwenken eines Haltegriffs 29 des Multifunktionsgriffs 25
in eine oder in eine entgegengesetzte Richtung nachstellen.
Bei dieser Ausführung dient der Sensor 26 im Zusammenwirken
mit der Steuereinheit 15 als Vorstellglied, während später
oder gleichzeitig eine genaue Einstellung des Verbrauchers
manuell vorgenommen wird. Auf diese Weise kann schneller
auf äußere Störeinflüsse reagiert werden, wobei die Bedien
person in seiner Konzentration entlastet wird.
Alternativ kann der Multifunktionsgriff 25 mit der Steuer
einheit 15 derart verbunden sein, daß durch Drücken einer
Taste 30 des Multifunktionsgriffs 25 ein den Hydraulikzy
linder 21 steuerndes Pumpen-Stellsignal abgegeben wird,
währenddessen durch Verschwenken des Haltegriffes 29 zu
sätzlich die Geschwindigkeit der Bewegung des Kolbens 9 des
Hydraulikzylinders 21 beeinflußt wird. Beispielsweise kann
durch Bewegung des Haltegriffes 29 aus einer Nullstellung
nach vorne eine erhöhte Geschwindigkeit des Kolbens in eine
erste Richtung und durch Bewegung des Haltegriffs 29 nach
hinten eine erhöhte Geschwindigkeit des Kolbens in eine
entgegengesetzte Richtung bewirkt werden. Zu diesem Zweck
wird in Abhängigkeit von dem Steuersignal des Multifunkti
onsgriffs 25 ein entsprechendes Pumpen-Stellsignal an die
Pumpe abgegeben, die stufenlos einstellbar ist und einen
entsprechend angepaßten Volumentstrom erzeugt.
Ein weiterer Vorteil der nach der erfindungsgemäßen Vor
richtung vorgesehenen schaltungstechnischen Verknüpfung der
Verstellpumpe 2 einerseits mit dem Schaltventil 5 anderer
seits liegt darin, daß Geräusche infolge von Bewegungen der
Hydraulikleitungen 3, 6, 7 oder weiteren bei starken Druck
schwankungen in dem Hydraulikkreis weitgehend vermieden
werden.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Anzahl von Hy
draulikzylindern beschränkt. Es können selbstverständlich
noch weitere Verbraucher an den Hydraulikkreis angeschlos
sen werden, wobei entsprechende Stromregelventile vorge
schaltet sind.
Alternativ kann die Verstellpumpe 2 durch ein rampenförmi
ges Pumpen-Stellsignal angesteuert werden, wobei ein vorge
gebener Kolbenhub der Verstellpumpe 2 fest eingestellt
wird. Der Kolben der Verstellpumpe 2 wird hierbei nach ei
ner bestimmten Kennlinie in die eine Richtung und dann wie
der in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Danach kann
das entsprechende Schaltventil abgeschaltet werden.
Aufgrund der hohen Frequenz der Verstellpumpe 2, die zu der
Schaltzeit des Schaltventils korrespondiert, kann die Ver
stellpumpe 2 innerhalb der Schaltzeit des Schaltventils in
den Nullhub zurückgeschwenkt werden.
Claims (9)
1. Vorrichtung zur Steuerung eines Hydraulikzylinders in
einer selbst fahrenden Erntemaschine mit einer Verstell
pumpe zum Fördern einer Hydraulikflüssigkeit und mit min
destens einem dem Hydraulikzylinder zugeordneten Ventil,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil als Schaltventil
(5, 17, 17', 17'') ausgebildet ist und daß das Schaltven
til (5, 17, 17', 17'') und die Verstellpumpe (2, 16) der
art elektrisch ansteuerbar sind, daß das von der Ver
stellpumpe (2, 16) gelieferte Fördervolumen an den Bedarf
des Hydraulikzylinders (1, 21, 21', 21'') angepaßt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verstellpumpe (2, 16) und das Schaltventil (5, 17,
17', 17'') mit einer elektrischen Steuereinheit (11, 15)
elektrisch verbunden ist, die Mittel zur Erzeugung von
Stellsignalen in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Be
tätigungssignal eines Eingabeelements (23, 24, 25) auf
weist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Steuereinheit (11, 15) ein Pumpen-
Stellsignal an die Verstellpumpe (2, 16) abgibt, so daß
die Verstellpumpe (2, 16) in Abhängigkeit von der Größe
des Pumpen-Stellsignals stufenlos einen entsprechenden
Fördervolumenstrom erzeugt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Hydraulikzylinder (21, 21', 21'')
jeweils ein Stromregelventil (20, 22, 22') zugeordnet
ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
an einer einzigen Verstellpumpe (16) mehrere Hydraulikzy
linder (21, 21', 21'') angeschlossen sind, wobei ein ei
nem ersten Hydraulikzylinder (21) zugeordnetes Stromre
gelventil als 3-Wege-Stromregelventil (20) und die weite
ren jeweils den Hydraulikzylindern (21', 21'') zugeordne
ten Stromregelventile als 2-Wege-Stromregelventile (22,
22') ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrische Steuereinheit (11)
einen integrierten Schaltkreis aufweist, der die durch
ein Eingabeelement (13) angesprochenen Steuerfunktionen
an die Verstellpumpe (2) weiterleitet.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrische Steuereinheit (15)
einen Mikrocontroller aufweist, der in Abhängigkeit von
der Anzahl und Art der zu betätigenden Verbraucher ein
entsprechendes Stellsignal generiert zur Steuerung einer
Verstellpumpe (16).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrische Steuereinheit (15)
eingangsseitig mit einem Sensor (26) elektrisch verbunden
ist und in Abhängigkeit von einem Sensorsignal des Sen
sors (26) ein Stellsignal zur Ansteuerung der Verstell
pumpe (16) und an das entsprechende Schaltventil (17,
17', 17'') generiert.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrische Steuereinheit (15)
mit einem Multifunktionsgriff (25) bestehend aus minde
stens einer Taste (30) und einem bewegbaren Haltegriff
(29) verbunden ist, wobei die Betätigungssignale des Hal
tegriffs (29) und der Taste (30) in der elektrischen
Steuereinheit (15) zur Erzeugung eines Stellsignals ver
arbeitet werden.
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