DE2240607C3

DE2240607C3 - Elektrohydraulisch« Steuereinrichtung

Info

Publication number: DE2240607C3
Application number: DE2240607A
Authority: DE
Inventors: Winfried 7141 Moeglingen Arnold; Johannes 7000 Stuttgart Locher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-08-18
Filing date: 1972-08-18
Publication date: 1979-04-12
Also published as: SE399306B; AT323075B; DE2240607B2; US3831495A; FR2196441B1; JPS4951475A; FR2196441A1; CH551686A; DE2240607A1; GB1427835A; IT993003B; NL7311379A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Steuereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche elektrohydraulische Steuereinrichtung zur Steuerung eines Arbeitsgeräts, beispielsweise eines Baggers, ist aus der DE-OS 18 07 173 bekannt Dieses Arbeitsgerät wird durch eine die Steuereinrichtung bedienende Person entweder von einer auf dem Arbeitsgerät befindlichen Stelle aus oder aber von außen bedient, um vorteilhafter die Arbeitsweise kontrollieren zu können. Dabei kann jedoch der Fall eintreten, daß eine oder mehrere der Steuer- und/oder Versorgungsleitungen mechanisch durch das Arbeitsgerät selbst oder abnutzungsbedingt se beschädigt

ίο werden, daß die E°wegungen des Arbeitsgeräts unkontrolliert werden und so erhebliche Gefahren für Personen und Sachwerte entstehen.

Aus der US-PS 36 21 335 ist eine elektrohydraulische Steuereinrichtung bekannt bei der beim Auftreten eines

•⁵ bestimmten Fehlers die Abchaltung und Blockierung durch eine Sicherheitseinrichtung erfolgt Diese Fehler beziehen sich allerdings nicht auf die Beschädigung von Steuerleitungen, da in dieser US-PS eine Funksteuerung beschrieben ist die keine Steuerkabel benötigt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße elektrohydraulische Steuereinrichtung mit einer Sicherheitsvorrichtung zu schaffen, die bei Kurzschlüssen einer oder mehrerer Steuer- und/oder Versorgungsleitungen des Steuerkabels untereinander eine sichere Abschaltung der Hydraulik und ein Festhalten aller beweglichen Teile des Arbeitsgeräts in ihrer jeweiligen Lage gestatten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Diese Lösung hat den Vorteil, daß bei jeder denkbaren Kombination von Kurzschlüssen im Steuerkabel, z.B. durch den Greifarm eines Baggers hervorgerufen, eine vollständige Abschaltung des zu steuernden Arbeitsgeräts erfolgt und daß ein Festhalten aller beweglichen Teile des Arbeitsgeräts in ihrer jeweiligen Lage gewährleistet ist

Die sichere Abschaltung des Arbeitsgeräts auch beim Abtrennen oder Brechen einer der Leitungen des Steuerkabels kann nach einer weiteren Ausbildung der

Erfindung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4

erreicht werden. Dadurch ist ein wirksamer Schutz bei jeglicher Art von Beschädigungen des Steuerkabels gegeben.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der

Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 als erstes Ausführungsbeispiel eine durch Schaltkontakte gesteuerte, elektrohydraulische Steuereinrichtung mit Sicherheitsschaltung;

F i g. 2 als zweites Ausführungsbeispiel eine elektronisch geregelte, elektrohydraulische Steuereinrichtung mit Sicherheitsschaltung.

Die Steuereinrichtung 1 nach F i g. 1 weist ein 4/3-Wegeventil 10 und eine Vorsteuereinheit 11 auf. Das

Ventil 10 hat ein Ventilgehäuse 12, in dem ein Zulauf 13, ein Rücklauf 14, zwei Verbraucheranschlüsse 15,16, ein in einer Schieberbohrung 17 dicht und gleitend geführter Steuerschieber 18 sowie eine Zulaufkammer 19, zwei Verbraucherkammern 20, 21 und zwei Rücklaufkammern 22,23 angeordnet sind. In den Zulauf 13 fördert eine Pumpe 24 Druckmittel aus einem Behälter 25. Der Rücklauf 14 ist über eine Leitung 26 mit dem Behälter 25 verbunden. Zwei Leitungen 27, 28 verbinden die Verbraucheranschlüsse 15,16 mit einem Verbraucher 29, der einen doppelt wirkenden Kolben 30 hat. Am Ventil 10 ist eine Handbetätigungseinrichtung 31 für den Steuerschieber 18 vorgesehen. An eine Stirnseite 32 des Ventilgehäuses 12 ist ein

Steuergehäuse 33 der Vorsteuereinheit 11 angeflanscht. Das Steuergehäuse 33 weist eine Ausnehmung 34 auf, die ein darin angeordneter Differentialkolben 35 in einen der kleinen wirksamen Fläche zugeordneten Ringraum 36 und in einen der großen wirksamen Fläche zugeordneten Raum 37 unterteilt Eine Kupplung 38 verbindet den Differentialkolben 35 fest mit dem Steuerschieber 18. In dem Ringraum 36 und dem Raum 37 angeordnete Federn 39 bzw. 40 bilden eine Rückholeinrichtung 41 für den Steuerschieber 18. Der Ringraum 36 steht über Kanäle 42, 43, ein erstes elektromagnetisch betätigtes 2/2-Wegeventil 44 und Kanäle 45 und 46 mit dem Raum 37 in Verbindung. Der Raum 37 hat über die Kanäle 45, 46, ein zweites elektromagnetisch betätigtes 2/2-Wegeventil 47 und einen Kanal 48 im Steuergehäuse 33 mit einem Rücklaufkanal 49 im Ventilgehäuse 12 Verbindung, der seinerseits zum Rücklauf 14 entlastet ist Der Ringraum 36 ist über die Kanäle 42 und 43 und einen Kanal 50 im Ventilgehäuse 12 mit dem Zulauf 13 verbunden. Das erste und zweite Wegeventil 44 bzw. 47 haben von Federn belastete Schließglieder, die bei nicht erregten Magneten jeweils eine Stellung »Offen« einnahmen, bei erregten Magneten eine Stellung »Zu«. Die beiden Wegeventile 44, 47 werden über elektrische Steuerleitungen 55, einen Steuerschalter 56, eine Versorgungsleitung 57 und eine Betriebsspannungsleitung 58 mit elektrischem Strom versorgt Die Versorgungsleitung 57 und die beiden Steuerleitungen 55 verlaufen in einem Steuerkabel 2, welches die Steuereinrichtung 1 mit einer Fernbedienungseinrichtung 3 verbindet in welcher sich der als Schließer-Öffner-Schalter ausgebildete Steuerschalter 56 befindet Die Betriebsspannungsleitung 58 ist durch zwei als Relais 59, 60 ausgebildete Schwellwertschalter von der Versorgungsleitung 57 trennbar. Parallel zu den beiden Relais sind Dioden 61, 62 geschaltet

Das eine Ende der Magnetwicklung des ersten Relais 59 ist an die Betriebsspannungsleitung 58 angeschlossen, das andere Ende führt zum Kollektor eines npn-Transistors 63, de'sen Emitter mit der Masse verbunden ist Die Basis ist sowohl über einen Widerstand 64 und eine Zenerdiode 65 mit einer Sicherheitsleitung 66 als auch über einen Widerstand 67 mit der Masse verbunden. Der Transistor 63 und die Widerstände 64, 67 bilden « einen Halbleiterschalter 68. Die Sicherheitsleitung 66 führt über das Steuerkabel zur Ferroedienungseinrichtung 3 und ist dort über einen Sicherheitsschalter 69 und einen dazu parallel geschalteten Widerstand 70 mit der Betriebsspannungsleitung verbunden, die ebenfalls über das Steuerkabel 2 zu der Fernbedienungseinrichtung 3 führt.

Die Magnetwicklung des zweiten Relais 60 ist zwischen Masse und die Steuerleitung 66 geschaltet.

Die Wirkungsweise der Einrichtung nach F i g. 1 ist wie folgt:

In der gezeichneten Neutralstellung des Steuerschiebers 18 ist der Kolben 30 des Verbrauchers hydraulisch blockiert Das erste und zweite Wegeventil 44 bzw. 47 halten die Verbindungen vom Ringraum 36 und vom Raum 37 zum Rücklauf 14 offen. Die Rückholeinrichtung 41 kann somit den Steuerschieber IS sicher in der Neutrallage halten. Wenn nun ein elektrischer Strom durch den Steuerschalter 56 (Schaltstellung wie in F i g. 1 gezeigt) fließt, so schließt das zweite Wegeventil 47, das erste Wegeventil 44 bleibt geöffnet Es strömt Druckmittel vom Zulauf 13 in den Raum 36 und gleichzeitig über das errt-3 Wegeventil 44 in den Raum 37, so daß sich der Differentialkolben 35 zum Wegeventil 10 hinbewegt Bei Umlegung des Steuerschalters 36 schließt das erste Wegeventil 44, das zweite Wegeventil 47 wird geöffnet Der Differentialkolben 35 bewegt sich vom Wegeventil 10 weg, indem Druckmittel vom Zulauf 13 in den Raum 16 und gleichzeitig aus dem Raum 37 über das offene Wegeventil 47 in den Rücklauf 14 strömt

Bei geschlossenem Sicherheitsschalter 69 liegt die volle Betriebsspannung an der Magnetwicklung des zweiten Relais 60, welches dann die Betriebsspannungsleitung 58 mit der Versorgungsleitung 57 verbindet. Da die Betriebsspannung über der Sperrspannung der Zenerdiode 65 liegt fließt ein elektrischer Strom über die Zenerdiode und einen durch die beiden Widerstände 64, 67 gebildeten Spannungsteiler zum Transistor 63. Dieser schaltet dadurch das erste Relais 59, welches jetzt die Betriebsspannungsleitung von der Versorgungsleitung trennt

Bei geöffnetem Sicherheitsschalter 69 liegt wegen des Widerstandes 70 nur ein Teil der Betriebsspannung an dem zweiten Relais 60. Dieses verändert jedoch dadurch seine bisherige Schaltstellung nicht Die Sperrspannung der Zenerdiode 65 wird jedoch jetzt nicht mehr überschritten und die Zenerdiode sperrt Dadurch fällt das erste Relais 59 in seine Ruhelage zurück und verbindet die Betriebsspannungsleitung 58 mit der Versorgungsleitung 58.

Ein Kurzschluß einer der stromführenden Leitungen mit der Sicherheitsleitung bewirkt dasselbe, wie wenn der Sicherheitsschalter 69 geschlossen wäre. Das erste Relais 59 unterbricht die Stromzuführung zu den Wegeventilen 44, 47, und öffnet diese dadurch beide. Der Steuerschieber 18 geht in seine Neutralstellung zurück und blockiert hydraulisch den Kolben des Verbrauchers 29.

Ein Auftrennen der Sicherheitsleitung 66 oder der Betriebsspannungsleitung 58 im Steuerkabel 2 sperrt den elektrischen Strom zu dem zweiten Relais 60, welches dadurch in seine Ruhestellung zurückfällt und den Strom zu den Wegeventilen 44,47 unterbricht.

Bei sonstigen möglichen Beschädigungen des Steuerkabels 2 47 sich der Strom zu den Wegeventilen 44, 47 durch Schließen des Sicherheitsschalters 69 unterbrechen.

Fig.2 zeigt als zweites Ausführungsbeispid eine elektronisch geregelte, elektromagnetische Steuereinrichtung. Ein 4/3-Wegeventil 10 und eine Vorsteuereinheit 11 entsprechen Fig. 1, jedoch erstreckt sich vom Differentialkolben 35 ein Meßfühler 100, der dicht und gleitend im Steuergehäuse 33 geführt ist, zu einem Ist-Wertgeber 101. Die beiden Wegeventile 44,47 sind über Endverstärker 102 von einem elektronischen Steuergerät 103 beeinflußbar. Ferner werden in das elektronische Steuergerät 103 über entsprechende Verbindungen die Signale des Ist-Wertgehers 101 und eines Soll-Wertgebers 104 eingegeben.

Die Sicherheitsschaltung entspricht ebenfalls bis auf folgende Unterschiede der Beschreibung in F i g. 1: Statt über ein erstes Relais 59 ist der Kollektor des Transistors 63 hier über einen Widerstand 105 mit der Betriebsspannungsleitung 58 verbunden. Außerdem ist der Kollektor noch über zwei Dioden 10b mit den Verstärkereingängen der Endverstärker 102 verbunden. Als weiterer Unterschied führt die Versorgungsleitung 57 jetzt zu den Endverstärkern 102. Ein Spannungsteiler 107 in der Fernbedienungseinrichtung mit drei Anschlüssen ist über drei Steuerleitungen 55 im Steuerka-

bei 2 mit dem Soll-Wertgeber 104 verbunden.

Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 2 ist wie folgt: Die Funktion des 4/3-Wegeventils 10 und der Vorsteuereinheit 11 entspricht der Beschreibung für Fig. 1, jedoch wird die Auslenkung des Steuerschiebers 5 aus seiner Neutralstellung heraus mit Hilfe des Soll-Wertgebers 104 durch Verstellen des Spannungsteilers 107 eingeleitet, indem das elektronische Steuergerät 103 unter Berücksichtigung der vom Ist-Wertgeber 101 gemeldeten Stellung die Wegeventile 44, 47 io über Endverstärker 102 betätigt. Der Differentialkolben verändert so lange seine Stellung, bis der Ist-Wertgeber 101 eine dem Soll-Wertgeber 104 entsprechende Stellung meldet.

Die Funktion der Sicherhcitsschaltung entspricht 15

ebenfalls im wesentlichen der von Fig. 1, jedocl· bewirkt ein Kurzschluß zwischen Betriebsspannungslei tung 58 und Sicherheitsleitung 66 oder ein Schließen de; Sicherheitsschalters 69, daß die Eingangsspannunger der Endverstärker 102 über Dioden 106 und der Transistor 63 kurzgeschlossen werden. Die Wegeventil« 44,47 werden dadurch geöffnet und die elektrohydrauli sehe Anlage wie bei der Schaltung nach Fig. 1 außei Betrieb gesetzt. Der Widerstand 105 dient dei Strombegrenzung. Das Relais 60 unterbricht jetzt beirr Auftrennen der Betriebsspannungslcitung 66 im Steuer kabel 2 die Stromversorgung der Endverstärker 102 was ebenfalls zum Abschalten der elektrohydraulischer Anlage führt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrohydraulische Steuereinrichtung mit einem einen Differentialkolben und eine Rückholeinrichiung aufweisenden Steuerschieber zur Druckmittelsteuerung für ein Arbeitsgerät, mit mindestens zwei den Differentialkolben durch Druckmittelzufuhr und/oder Abfuhr steuernden elektromagnetischen 2/2-Wegeventilen und mit einer mindestens zwei Schalter aufweisenden Fernbedienungseinrichtung, durch die über ein mindestens drei Steuer- und/oder Versorgungsleitungen enthaltendes Steuerkabel die Elektromagnetventile ansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerkabel (2) zusätzlich eine Sicherheitsleitung (66) und eine Betriebsspannungsleitung (58) vorgesehen sind, die in der Fernbedienungseinrichtung (3) über einen Sicherheitsschalter (69) und einen parallel dazu geschalteten ersten Widerstand (70) verbunden sind, daß ein zweiter Widerstand (60) in der Steuereinrichtung (1) und der erste in Reihe dazu geschaltete Widerstand (70) als Spannungsteiler ausgebildet sind, daß mit der am zweiten Widerstand (60) liegenden Spannung ein Halbleiterschalter (68) Ober eine Zenerdiode (65) steuerbar ist, deren Sperrspannung höher als die am zweiten Widerstand (60) liegende Spannung ist, solange der erste Widerstand (70) nicht überbrückt ist, und daß der Halbleiterschalter (68) bei Oberschreiten der Sperrspannung der Zenerdiode (65) die elektrohydraulische Anlage abschaltet

2. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abschaltung ein erster Schwellwertschalter (59) vorgesehen ist, der durch den Halbleiterschalter (68) steuerbar ist und der zwische; Betriebsspannungsleitung (58) und Versorgungsleitung (57) liegt.

3. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1 mit elektronischer Steuerung der Elektromagnetventile, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter (68) die Eingangsspannung der Endverstärker (102) der elektronischen Steuerung über Dioden (106) kurzschließt, wenn die Sperrspannung der Zenerdiode (65) überschritten ist

4. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der zweite Widerstand (60) als zweiter Schwellwertschalter ausgebildet ist, daß damit die Betriebsspannungsleitung (58) von der Versorgungsleitung (57) trennbar ist und daß in diesem Fall der Sicherheitsschalter (69) wahlweise in Reihe zum ersten Widerstand (70) geschaltet ist

5. Elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 4 mit elektronischer Steuerung der Elektromagnetventile, dadurch gekennzeichnet daß der zweite Schwellwertschalter (60) zur Unterbrechung der Stromversorgung für die elektronische Steuerung vorgesehen ist