DE2062368A1

DE2062368A1 - Leistungsbegrenzung für hydraulische Antriebe

Info

Publication number: DE2062368A1
Application number: DE19702062368
Authority: DE
Inventors: Richard 8770 Lohr Friedrich
Original assignee: Indramat Gesellschaft fuer Industrie Rationalisierung und Automatisierung
Current assignee: Rexroth Indramat GmbH
Priority date: 1970-12-18
Filing date: 1970-12-18
Publication date: 1972-07-06
Also published as: DE2062368B2; DE2062368C3

Description

Leistungsbegrenzung für hydraulische Antriebe Die Erfindung betrifft eine Leistungsbegrenzung für hydraulische Antriebe. In bekannter Weise ergibt sich die Leistung von hydraulischen Antrieben aus dem Produkt von Förderstrom und Arbeitsdruck. zur Erzielung einer wirkungsvollen Leistungsbegrenzung von hydraulischen Antrieben ist es auf Grund der unmittelbaren Abhängigkeit von Arbeitsdruck und Förderstrom erforderlich, daß mit steigendem Arbeitsdruck der Förderstrom soweit verringert wird, daß das Produkt aus Arbeitsdruck und FFrderstrom den zulässigen Wert nicht übersteigt.
Bei Verwendung von Versteilpumpen in hydraulischen Antrieben ist der Grad der Pumpenverstellung ein Maß für den Förderstrom der Pumpe. Fiir diese Pumpengattungen besteht die Leistungsbegrenzung in bekannter Wiese aus einem mit der Verstelleinrichtung der Verstellpumpe gekoppelten Stellzylinder dessen Kolben in der einen Verschieberichtung vom Arbeitsdruck und in der anderen Verschieberichtung von einer Federkraft beaufschlagt ist. Der Arbeitsdruck verschiebt den Kolben im Sinne einer Förderstromverminderung und die Federkraft im Sinne einer Förderstromvergehrung, Da der Verstellweg des Kolbens ein Maß für den Förderstrom der Verstellpumpe ist, muß für eine konstante Leistung die Federkraft über den Feder- bzw. Kolberlweg einer Hyperbel folgen Eine AnderunU der Leistungseinstellung iäat sich mit dieser bekannten Leistungsbegrenzung nur in engen Grenzen vornehmen. Größere Leistungsänderungen erfordern jeweils den Einbau einer anderen Feder. Für programmierte ArbeitsabläuRe mit ö-Seren Leistungsänderungen sind deshalb diese bekannten Leistungsbegrenzungen nicht einzusetzen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Leistungsbegrenzung für hydraulische Anlagen, die universell einsetzbar ist und eine nahezu ideale Leistungshyperbel in beiden Förderrichtungen der Pumpe aufweist, wobei der Verlauf der -Hyperbel auf den jeweils maximalen Förderstrom und den maximalen Druck jeden Antriebes anpaßbar and auf jede beliebige Leistung begrenzbar ist.
Nach der Erfindung wird dies unter Verwendung einer von elektrischen Signalen zu beeinflußenden Leistungsbegrenzung erzielt, bei der das die Fördermenge der Pumpe beeinflußende elektrische Sollwertsignal von einem vom Kehrwert des Arbeitsdruck-Istwert-Signals gebildeten Grenzwert signal begrenzt ist. In weiterer Ausbildung der Erfindung ist bei Leistungabegrenzern für hydraulische Antriebe mit einer von einem servogesteuerten Stellglied einstellbaren Verstellpumpe, das servogesteuerte Stellglied von einem Positionsregelkreis zu beeinflussen und der das Sollwertsignal des Positionsregelkreises begrenzende Kehrwert des Arbeitsdruck-Istwert-Signals von einer Rechenkette gebildet.
Zweckuäßigerweise ist das Sollwertsignal des Positionsrezelkreises über einen Verstärker mit einstellbarer Verstärkung und einstellbarem Hub geleitet. Die Hubeinstellun. begrenzt das Sollwertsignal nach oben und damit auch den maxirralen Förderstrom der Pumpe. Weiterhin ist es vorteilhaft, auch das Istwertsignal des Arbeitsdruckes über einen Verstärker mit einstellbarer Verstärkung und einstellbarem Hub zu leiten, sodaß auch der Arbeitsdruck in gewünschter Weise zu begrenzen ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Servoverstellantrieb für die Pumpe als ein von einem Servoventil gesteuerter Stellkolben mit durchgehender Kolbenstange ausgebildet.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäffen Leistungsbegrenzung ist in der Zeichnung in Form eines Blockschaltbildes dargestellt.
Die Leistungsbegrenzung besteht nach der einzigen Figur aus einem Positionsregelkreis 5, 7, 9> 25, 27> 28 für die Schwenkpumpe 11 und einer Rechenkette 2, 3, 16, 18, 19> 21, 23 zur Bildung des Begrenzungswertes für den Förderstrom-Sollwert bzw. die Position der Schwenkpumpe. Der Einfachheit halber ist die Pumpenverstellung als Maß für den Förderstrom herangezogen. Bei höheren Anforderungen an die Genauigkeit und Stabilität der Regelung wird stattdessen das Tachosignal 14 in einem zusätzlichen unterlagerten Regelkreis verwendet.
Die Funktion ist wie folgt: Uber den Verstärker 2 wird der Sollwert l für den Förderstrom Q bzw. für den Aussteuerungagrad de,r Pumpe 11 in den Regelkreis eingegeben. Der Verstärker 2 hat die Aufgabe, das Sollwertsignal 1, das beispielsweise von einem übergeordneten Regelkreis gebildet ist, in ein für die weitere Verarbeitung normiertes Signal 4 umzusetzen, z.B. Qmax = 100 = 10 Volt. Dieses normierte Sollwertsignal II gelangt zum Regelverstärker 5 und bewirkt dort eine Aussteuerung 6, wodurch das Servoventil 7 öffnet und über den Steuerölkreis 8 den Zylinder 9 in Bewegung setzt. Die dadurch verursachte Pumpenverstellung wird durch das Messglied 25 erfasst und über den ebenfalls der Normierung dienenden Verstärker 27 dem-Regler 5 als Istwert 29 zugeführt.
Mit zunehmender Verstellung der Pumpe 11 wird dieses Signal 29 größer und ist schließlich gleich dem vorgegebenen Sollwertsignal 4. Damit wird aber die Aussteuerung 6 des Regelverstärkers 5 zu Null, das Servoventil 7 schließt, und der Zylinder 9 bleibt stehen. Die vom Elektromotor 1o angetriebene Pumpe 11 fördert nun den vorgegebenen Förderstrom 12 und treibt den Hydromotor 13. über das Meßglied 16 wird der Arbeitsdruck 15 erfasst und über den Verstärker 18 dem Rechenglied 21 zugeführt. Dieses Rechenglied 21 formt das Drucksignal in die Funktion Q' = 1 um (22) und leitet es zur Begrenzerstufe 23. Diese bewirkt (24) daß das Sollwertsignal 4 für den Förderstrom Q winter dem Verstärker 2 nicht größer werden kann als Q' = 1 (Q1=Grenzwertsigna 1 für Förderstromsollwert, p=irbe itt> druck) An den Verstärkern 2, 18 und 27 ist sowohl die Verstärkung als auch die Stellgrenze (Signalhub) einstellbar (3, 19 und 28.) Durch Verändern der Stellgrenzen wird der Verlauf der Leistungshyperbel festgelegt, in dem aus der Normalhyperbel die dem Gerät 21 eingeprägt ist, jeder beliebige Arbeitsbereich auszuwählen ist und zwar mit dem Verstärker 18 der Druckbereich und mit dem Verstärker 2 der Förderstrombereich.
Die Endpunkte der so ausgewählten Hyperbel stellen dann jeweils loo% der Größe dar, also Q und Durch Änderung der Verstärkung an den Verstärkern 2, 18 und 27 wird die Zuordnung von Qmax und Pmax zu einem konkreten Arbeitsdruck 15 und zu einem konkreten Förderstrom 12 bewirkt.
Wird z.B. am Verstärker 27 die Verstärkung erhöht, so ist bereits bei kleinerer Pumpenverstellung das max. Signal 29 vorhandeln, d.h. die Pumpe 11 kann nicht mehr voll ausschwenken, der Förderstrom 12 ist begrenzt.
Ebenso wird, wenn die Verstärkung des Verstärkers 18 erhöht wird, bereits bei kleinerem Arbeitsdruck 15 das max. Signal 20 erreicht, d.h. die Begrenzung des Förderstrom-Sollwertes 4 über das Rechenglied 21 und das -Begrenzerglied 23 beginnt bereits bei niedrigerem Druck.
Damit ist die Möglichkeit gegeben, die konkreten Beträge von Qmax und PmaX frei vorzuwählen. Es ist ersichtlich, daß durch Variieren der Verstärkung 2, zu bestimmen ist, welcher tatsächliche Förderstrom 12 dem Wert Qmax entsprechen soll. Ferner ist erkennbar, daß durch eine Veränderung der Verstärkung 18 vorzugeben ist, welcher tätsächliche Arbeitsdruck 15 dem Wert Pmax entsprechen soll.
Die Erfindung ist nicht an das gezeigte Ausführungsbeispiel gebunden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Leistungsbegrenzung für hydraulische Antriebe, wobei der Förderstrom der Pumpe in Abhängigkeit des Arbeitsdruckes mit Hilfe eines elektrischen Signals zu beeinflußen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das den Förderstrom der Pumpe (13) beeinflußende elektrische Sollwertsignal (4) von einem vom Kehrwert des Arbeitsdruck-Istwertsignals (17) gebildeten Grenzwert signal (24) begrenzt ist.
2. Leistungsbegrenzung für hydraulfsche Antriebe nach Anspruch 1 mit einer von einem servogesteuerten Stellglied eingestellten Verstellpumpe gekennzeichnet durch einen das servogesteuerte Stellglied (, 9) beeinflupenden Positionsregelkreis (5, 7, 9, 25, 27, 28) und einer dem das Sollwertsignal (4) des Positionsrégelkreises begrenzenden Kehrwert (24) des Arbeitsdruck-Istwertsignals (17) bildenden Rechenkette (2, 3, 16, 18, 19, 21, 23).
3. Leistungsbegrenzung nach den Ansprüchen l.und/oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß das-Sollwertsignal (4) des Positionsregelkreises über einen Verstärker (2) mit einstellbarer Verstärkung und einstellbarem Hub geleitet ist.
4. Leistungsbegrenzung nach einem oder mehreren der Ansprüche l bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Istwertsignal des Arbeitsdruckes über einen Verstärker (18) mit einstellbarer Verstärkung und einstelfoarcrn iiub geleitet ist.
5. Leistungsbegrenzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Servoversteliantrieb für die Pumpe (11) als ein von einem Servoventil (7) gesteuerter Stellkolben (9) mit durchgehender Kolbenstange ausgebildet ist.