DE2426512C2

DE2426512C2 - Device for switching an electro-hydraulic directional valve

Info

Publication number: DE2426512C2
Application number: DE19742426512
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. 8000 München Gleixner; Hans-Jürgen Dipl.-Ing. 8031 Gröbenzell Morell
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1974-05-31
Filing date: 1974-05-31
Publication date: 1983-12-01
Also published as: DE2426512A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspnichs 1. Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 19 40 639 bekannt.The invention relates to a device according to the preamble of patent claim 1. A Such a device is known from DE-OS 19 40 639.

Zum Schalten von elektrohydraulischen Wegventilen ist es bekannt (CH-PS 4 13 054), in Serie zu der Erregerwicklung des Wegventils ein elektromechanisches Schaltglied vorzusehen, welches in gewünschter Weise von einer Steuereinrichtung angesteuert wird. Da elektromechanische Schaltglieder jedoch Schaltverluste aufweisen und damit einem unerwünschten Verschleiß unterworfen sind, ist bei einer weiteren bekannten Einrichtung (DE-OS 19 40 639) das elektromechanische Schaltglied durch einen Transistor ersetzt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Einsatz von Transistoren für den genannten Zweck problematisch ist, da diese bei den verhältnismäßig hohen Schaltströmen der elektrohydraulischen Wegventile nur noch eine verhältnismäßig geringe Überlastungsreserve besitzen und daher schon bei geringen Überlastungen zerstört werden. Die Verwendung von höher belastbaren Thyristoren anstel-Ie von Transistoren würde zwar die Gefahr von Zerstörungen bei Überlastungen weitgehend beseitigen, doch können Thyristoren für die in Frage kommenden Stromstärken nicht durch Steuerimpulse angeschaltet werden, sondern benötigen gesonderte Löscheinrichtungen, was einen unerwünschten Mehraufwand verursacht. For switching electrohydraulic directional valves, it is known (CH-PS 4 13 054), in series with the Provide the excitation winding of the directional valve, an electromechanical switching element, which in the desired Way is controlled by a control device. Since electromechanical switching elements, however, switching losses have and are therefore subject to undesirable wear, is known in another Device (DE-OS 19 40 639) the electromechanical Switching element replaced by a transistor. However, it has been shown that the use of transistors for the mentioned purpose is problematic, since this with the relatively high switching currents of the electrohydraulic Directional valves only have a relatively low overload reserve and therefore do can be destroyed in the event of minor overloads. The use of more resilient thyristors instead of Ie of transistors would largely eliminate the risk of destruction in the event of overload, however, thyristors for the current strengths in question cannot be switched on by control pulses but require separate extinguishing equipment, which causes undesirable additional work.

Bei einer stabilisierten Gleichstromquelle ist es zum Schutz einer Regeltransistor-Kaskade gegen Stromüberlastung bereits bekannt (Richter, H. »Schaltungsbruch der Transistortechnik«, 4. Auflage, Stuttgart 1970, Frank'sche Verlagshandlung, Seiten 138 bis 141 und 202 bis 203), mittels eines in Serie zur Last liegenden Stromfühlerwiderstandes einen Transistor zu steuern, der im Überlastfall bei Überschreiten einer bestimmten Schwellspannung als eingeprägte Stromquelle wirksam wird und einerseits der Basis eines ersten Regeltransistors der Kaskade einen SDerrstrom zuführt sowie andererseits über ein bistabiles Schaltglied den Erregerstromkreis eines Relais durchsteuert, dessen Arbeitskontakt den Verbraucher abschaltet Die bekannte Schaltung hat ein ausgeprägtes Schwellenverhalten, wodurch Schaltspitzen an den Regeltransistoren auftreten, die wegen der erwähnten hohen Lastströme elektrohydraulischer Wegventile eine unzulässig hohe thermische Belastung der Regeltransistoren zur Folge haben können.In the case of a stabilized direct current source, it is used to protect a regulating transistor cascade against current overload already known (Richter, H. "Schaltungsbruch der Transistortechnik", 4th edition, Stuttgart 1970, Frank'sche Verlagshandlung, pages 138 to 141 and 202 to 203), by means of a series to the load Current sensor resistance to control a transistor in the event of an overload when a certain value is exceeded Threshold voltage is effective as an impressed current source and on the one hand the base of a first control transistor the cascade supplies a SDerrstrom and, on the other hand, the excitation circuit via a bistable switching element of a relay whose normally open contact switches off the consumer The known The circuit has a distinctive threshold behavior, which means that switching peaks occur on the control transistors, because of the aforementioned high load currents of electrohydraulic directional control valves, an impermissibly high one thermal stress on the control transistors.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art eine unzulässige Überlastung des Regeltransistors sicher zu vermeiden. The object of the invention is, in a device of the type mentioned at the outset, an impermissible Safe to avoid overloading the control transistor.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 1 ergibt sich aus dem Unteranspruch.An advantageous embodiment of the invention according to claim 1 results from the dependent claim.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert Die einzige Figur zeigt ein elektrisches Schaltbild des Ausführungsbeispiels. The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. The single FIGURE shows an electrical circuit diagram of the embodiment.

Wie aus der Figur hervorgeht, ist zwischen den Klemmen 1 und 2 einer Versorgungsquelle 3, beispielsweise einer Batterie oder eines Netzgleichi ichters, eine Serienschaltung aus der Erregerwicklung 4 eines elektrohydraulischen Wegventils 5, einem Regeltransistor 6 und einem Stromfühlerwiderstand 7 angeordnet. Der Regeltransistor 6 erhält über seinen Steueranschluß 8 Steuersignale von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung, beispielsweise der zentralen Steuereinrichtung einer Kunststoffverarbeitungsmaschine. In dem Basisstromkreis des Transistors 6 ist ein steuerbarer Parallelwiderstand in Form eines Transistors 9 angeordnet, dessen Steueranschluß mit dem emitterseitigen Anschluß des Stromfühlerwiderstandes 7 verbunden ist. Wie hieraus ohne weiteres ersichtlich ist, wird der Transistor 9 von der an dem Stromfühlerwiderstand 7 abfallenden Spannung gesteuert. Zwischen dem Steueranschluß 8 des Transistors 6 und dem Transistor 9 ist eine Diode 10 angeordnet, welche zur Entkopplung des Steueranschlusses 8 dient. Zwischen der Erregerwicklung 4 des Wegventils 5 und dem Anschluß 1 der Versorgungsspannungsquelle 3 liegt ein Relaiskontakt 11, welcher von einem zugeordneten Relais 12 betätigt wird. Das Relais 12 ist einerseits über e-ne optische oder akustische Anzeigevorrichtung 14 (z. B. Glühlampe bzw. Tongenerator) mit dem Anschluß 1 der Versorgungsspannungsquelle 3 und andererseits sowohl über den Transistor 9 als auch über einen Selbsthaltekontakt 13 mit dem Anschluß 2 der Versorgungsspannungsquelle 3 verbunden. Der Selbsthaltekontakt 13 ist beim Normalbetrieb der in der Figur dargestellten Einrichtung geöffnet und wird bei Ansprechen des Relais 12 von diesem geschlossen.As can be seen from the figure, between the terminals 1 and 2 is a supply source 3, for example a battery or a Netzgleichi ichters, a series circuit of the field winding 4 of a electrohydraulic directional control valve 5, a control transistor 6 and a current sensor resistor 7 are arranged. The control transistor 6 receives control signals from a control device (not shown) via its control terminal 8, for example the central control device of a plastics processing machine. In the base circuit the transistor 6 is a controllable parallel resistor in the form of a transistor 9, the control connection of which is connected to the emitter-side connection of the current sensor resistor 7. As can be readily seen from this, the transistor 9 is different from that of the current sensing resistor 7 falling voltage controlled. Between the control terminal 8 of the transistor 6 and the transistor 9 is a diode 10 is arranged, which is used to decouple the control connection 8. Between the excitation winding 4 of the directional control valve 5 and the connection 1 of the supply voltage source 3 is a relay contact 11, which is actuated by an associated relay 12 will. The relay 12 is on the one hand via an optical or acoustic display device 14 (e.g. incandescent lamp or Tone generator) to the connection 1 of the supply voltage source 3 and on the other hand both via the Transistor 9 as well as via a self-holding contact 13 to the connection 2 of the supply voltage source 3 tied together. The self-holding contact 13 is during normal operation of the device shown in the figure opened and is closed when the relay 12 responds.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Einrichtung ergibt sich wie folgt:The operation of the device described above is as follows:

Im Normalbetrieb ist der durch die Erregerwicklung 4 gebildete Lastwiderstand R des Transistors 6 verhältnismäßig groß (00 < R < #,), so daß nach Ansteuerung des Transistors 6 mittels eines geeigneten Steuerstroms an dem Steueranschluß 8 ein verhältnismäßig geringer Laststrom aus der Quelle 3 über den Anschluß 1, den geschlossenen Kontakt 11, die Erregerwicklung 4, die Schaltstrecke des Transistors 6, den Stromfühlerwiderstand 7 und den Anschluß 2 fließt. In diesem Betriebszustand arbeitet der Transistor 6 als Schalttransistor, d. h., daß der Laststrom unabhängig vomIn normal operation, the load resistance R of the transistor 6 formed by the excitation winding 4 is relatively large (00 < R <#,), so that after the transistor 6 has been activated by means of a suitable control current at the control terminal 8, a relatively low load current from the source 3 via the Terminal 1, the closed contact 11, the excitation winding 4, the switching path of the transistor 6, the current sensor resistor 7 and the terminal 2 flows. In this operating state, the transistor 6 works as a switching transistor, ie that the load current is independent of the

Steuerstrom istControl current is

Sinkt der Lastwiderstand R des Transistors 6 beispielsweise durch einen teil weisen Windungsschluß der Erregerwicklung 4 unter den Wen R\ ab (R\ < R < R₂), so würde der dadurch erhöhte Laststrom den Transistor 6 auf die Dauer thermisch überlasten. In diesem Falle wird der Transistor 9 infolge der gleichzeitig erhöhten Spannung am Stromfühlerwiderstand 7 gering leitend, wodurch das Relais 12 erregt wird, den zugehörigen Relaiskontakt 11 öffnet und den Selbsthaltekontakt 13 schließt Damit wird die Quelle 3 von dem Transistor 6 abgeschaltet wobei das Relais 12 über den Selbsthaltekontakt 13 weiterhin erregt bleibt Die verhältnismäßig lange Schaltdauer des Relais 12 kann in diesem Betriebsfall ohne weiteres in Kauf genommen werden, da eine Schädigung des Transistors 6 erst bei längerem Laststromfluß auftreten würde. Der über das Relais 12 fließende Strom betätigt die Anzeigevorrichtung 14, wodurch eine opt'sche oder akustische Störungsmeldung erfolgt Der über das Relais 12 fließende Strom wird dabei durch die Diode 10 von der Basis des Transistors 6 entkoppelt.If the load resistance R of the transistor 6 falls below the value R \ ab (R \ <R <R ₂ ), for example due to a partial short-circuit between the turns of the excitation winding 4, the resulting increased load current would thermally overload the transistor 6 in the long run. In this case, the transistor 9 is slightly conductive due to the simultaneously increased voltage at the current sensor resistor 7, whereby the relay 12 is energized, the associated relay contact 11 opens and the self-holding contact 13 closes the self-holding contact 13 remains energized. The relatively long switching duration of the relay 12 can be accepted in this operating case without further ado, since damage to the transistor 6 would only occur with a prolonged flow of load current. The current flowing through the relay 12 actuates the display device 14, whereby an optical or acoustic fault message is issued. The current flowing through the relay 12 is decoupled from the base of the transistor 6 by the diode 10.

Wenn jedoch der Lastwiderstand R des Transistors 6 beispielsweise durch einen vollständigen Kurzschluß der Erregerwicklung 4 unter den Wert R2 abfällt (R₂ < R < 0), so würde der nunmehr fließende Laststrom so hoch sein, daß der Transistor 6 ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen aufgrund der verhältnismäßig langen Ansprechdauer des Relais 12 thermisch zerstört würde. In diesem Betriebsfall wird der Transistor 9 infolge der stark erhöhten Spannung am Stromfühlerwiderstand 7 stärker leitend, so daß ein Teil des über den Steueranschluß 8 fließenden Steuerstroms von dem Shuntkreis des Transistors & abgezweigt wird und damit der an die Basis des Transistors 6 gelangende Steuerstrom begrenzt wird. In diesem Betriebszustand arbeitet der Transistor 6 als Verstärker; dies bedeutet, daß der Steuerstrom des Transistors 6 proportional dessen Laststrom ist. Durch die erwähnte Begrenzung des Steuerstroms wird infolge dieser Proportionalität auch tier Laststrom begrenzt Diese Begrenzung wirkt sich solange aus, bis das Relais 12 angesprochen, den Relaiskontakt 12 geöffnet und den Selbsthaltekontakt 13 geschlossen hat.If, however, the load resistance R of the transistor 6 falls below the value R2 , for example due to a complete short circuit of the excitation winding 4 (R ₂ <R < 0), the load current now flowing would be so high that the transistor 6 without additional protective measures due to the relatively long response time of the relay 12 would be thermally destroyed. In this operating case, the transistor 9 becomes more conductive due to the greatly increased voltage at the current sensor resistor 7, so that part of the control current flowing via the control connection 8 is branched off from the shunt circuit of the transistor & and thus the control current reaching the base of the transistor 6 is limited . In this operating state, the transistor 6 works as an amplifier; this means that the control current of the transistor 6 is proportional to its load current. The aforementioned limitation of the control current also limits the load current as a result of this proportionality. This limitation has an effect until the relay 12 has responded, the relay contact 12 has opened and the self-holding contact 13 has closed.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es möglich, auch Transistoren mit einer verhältnismäßig geringen Überlastungsreserve zum Schalten von elektrohydraulischen Wegventilen zu verwenden, ohne daß die Gefahr einer unzulässigen Überlastung bzw. Zerstörung des Transistors auftritt.With the aid of the device according to the invention, it is possible to also use transistors with a relatively low overload reserve for switching electro-hydraulic To use directional control valves without the risk of impermissible overload or Destruction of the transistor occurs.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for switching an electro-hydraulic Directional valve, especially for plastics processing machines, the field winding of which is in series is arranged with a control transistor controlled by a control circuit, characterized in that,

that a current sensor resistor (7) is arranged in the load circuit of the control transistor (6), ι ο

that one of the current sensor resistor (7) controlled transistor (9) on the one hand in a shunt path for the control current of the control transistor (6) and on the other hand in the excitation circuit of a disconnection device for the supply circuit of the directional valve (5) is arranged, and that between the transistor (9) and the control connection (8) of the control transistor (6) a diode (10) polarized in the forward direction is arranged

2. Device according to claim 1, characterized in that that a relay (12) provided with a self-holding contact (13) is used as the disconnection device is provided, wherein the self-holding contact (13) is arranged parallel to the transistor (9) and at Response of the relay (12) is closed.