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Hydraulisches Steuersystem
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Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Steuersystem für wenigstens
zwei Servomotoren mit einem hydraulischen Handsteuerventil, das einen Handhebel
und ein daran angeordnetes Griffstück aufweist.
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Bei bekannten Systemen dieser Art ist in der Regel für jeden Servomotor,
also z.B. für jede Zylinder-Kolben-Anordnung, ein Ventil mit einem Handhebel vorgesehen.
Sobald die Anzahl der Servomotoren jedoch größer wird, ergibt sich eine entsprechend
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Ansammlung von Steuerventilen, die unübersichtlich ist und viel Platz beansprucht.
Andererseits führt die ebenfalls bekannte konstruktive Zusammenfassung mehrerer
Steuerventile in der Weise, daß diese mit einem Handhebel nach Art einer Kulissenschaltung
zu betätigen sind, zu großen, komplizierten und unhandlichen Bauformen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil für wenigstens
zwei Servomotoren vorzuschlagen, das einfach zu bedienen und konstruktiv unkompliziert
ist sowie am Steuerpult besonders wenig Platz beansprucht.
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Diese Aufgabe wIrd ausgehend von einem hydraulischen Steuersystem
der einleitend bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein elektrisch
betätigbares Umschaltventil vorgesehen ist, welches das Handsteuerventil in der
einen Stellung mit wenigstens einem und in der anderen Stellung mit wenigstens einem
anderen Servomotor verbindet und daß an dem Griffstück des Handsteuerventils ein
elektrischer Schalter angeordnet ist, der mittels der das Griffstück haltenden Hand
betätigbar ist und mit dem Umschaltventil in Wirkverbindung steht. Der Vorteil dieser
Lösung besteht darin, daß die Anzahl der mit einem Handsteuerventil ursprünglich
betätigbaren Servomotoren vervielfacht werden kann, ohne dafür am Bedienungsstand
mehr Platz zur Verfügung stellen zu müssen. Auch für die Bedienungsperson wird die
Arbeit einfacher, da die bedienende Hand am gleichen bzw. auf dem gleichen Handhebel
aufgelegt bleiben kann.
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Erlaubt also beispielsweise das Handsteuerventil entsprechend seiner
mechanischen Konstruktion die Steuerung von zwei Servomotoren, so können erfindungsgemäß
vier gesteuert werden, zwei wenn der elektrische Schalter ausgeschaltet und zwei
weitere wenn er eingeschaltet ist.
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Vielfach ist es wünschenswert, zusätzlich zur Einzelbetätigung der
Servomotoren gleichzeitig je zwei davon mittels eines einzigen Handhebels bewegen
zu können. Hierzu wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß das Handsteuerventil
vier zueinander parallele, bündelförmig angeordnete Steuerschieber mit je einer
Rückstellfeder und einen etwa in der Mittelachse des Bündels taumelfähig gelagerten
Handhebel aufweist, und daß der Handhebel derart kraftschlüssig mit den Steuerschiebern
verbunden ist, daß diese entweder einzeln oder daß je zwei benachbarte gemeinsam
aus ihrer Ruhestellung unter tiberwindung der Rückstellfederkräfte in ihre Betätigungsstellung
bewegt werden können. Hierbei befinden sich die beiden Servomotoren in Ruhe, wenn
sich alle vier Steuerschieber unter der Wirkung ihrer Rückstellfedern in ihrer Ruhestellung
befinden, wobei der Handhebel in Richtung der Bündelmittelachse steht. Vier Steuerleitungen
gehen von diesem Handsteuerventil aus. Mit Hilfe von vier Umschaltventilen, die
gemeinsam durch Betätigen des gemeinsamen Schalters umgeschaltet werden können,
sind diese vier Steuerleitungen mit zwei Gruppen von Je zwei Servomotoren wahlweise
verbindbar. Somit erlaubt dieses Handsteuerventil mit Hilfe der Erfindung die Steuerung
von vier Servomotoren einzeln oder paarweise mit nur einem Handhebel.
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Die acht Betätigungsstellungen des zuletzt erwähnten hydraulischen
Steuerventils stellen keineswegs die oberste Grenze der denkbaren Weiterentwicklung
dar. Zum Beispiel kann ein Bündel von sechs Steuerschiebern vorgesehen sein, so
daß der Handhebel zwölf Betätigungsstellungen hat und drei Servomotoren gesteuert
werden können. Außerdem kann auch ein elektrischer Schalter mit mehr als zwei Stellungen
bzw. es können mehrere Schalter vorgesehen sein, so daß in Verbindung mit noch mehr
Umschaltventilen bzw. Umschaltventilen mit mehr als zwei Stellungen ein achtstelliges
Handsteuerventil zur Steuerung von mehr als vier Servomotoren herangezogen werden
kann.
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Der elektrische Schalter am Handhebel sollte vorzugsweise mit dem
Daumen betätigbar sein. Hierzu wird vorgeschlagen, daß das Griffstück des Handsteuerventils
ein insbesondere quer am Handhebel angebrachter Faustgriff und daß der elektrische
Schalter ein an der Stirn des Fau3tgriffs angebrachter Drucktaster ist.
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Die elektrischen Anschlußleitungen werden vorzugsweise durch den hohl
ausgebildeten Handhebel sowie durch Bohrungen des Ventilgehäuses des Handsteuerventils
geführt, so daß sie hinter der Bedienungsplatte seitlich oder an der dem Handhebel
entgegengesetzten Rückseite des Ventilgehäuses aus diesem austreten.
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Hinsichtlich der konstruktiven Ausführungsform des verwendeten Umschaltventils
wird vorgeschlagen, daß dieses eine aus untereinander gleichen Einzelventilen in
Stapelbauweise zusammengesetzte Ventileinheit mit einem gemeinsamen Antriebsmagneten
ist.
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Unter Stapelbauweise ist vorzugsweise zu verstehen, daß jedes Einzelventilgehäuse
von einem Steuerkolben durchsetzt ist, die Steuerkolben an ihren Stirnflächen aneinanderstoßen
und die so gebildete Steuerkolbensäule mit dem einen Ende an einer Rückstellfeder
und mit dem anderen Ende an einem Hubanker des Antriebsmagneten anliegt.
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Eine hinsichtlich der Herstellung und Lagerhaltung besonders einfache
Art der gegenseitigen Befestigung der Einzelventilgehäuse einer solchen Umschaltventileinheit
besteht darin, daß jedes Einzelventilgehäuse in den Eckpunkten eines Quadrats angeordnete
Längsbohrungen aufweist, von denen zwei einander diametral gegenüberliegende Durchgangsbohrungen
zur Aufnahme von Schraubenbolzen samt Kopf und die beiden übrigen Gewindebohrungen
zum Einschrauben der Schraubenbolzen des anschließenden Gehäuses sind.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der
Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt: Fig. 1 die Seitenansicht eines hydraulischen
Handsteuerventils, Fig. 2 einen Längsschnitt des Handsteuerventils nach Fig. 1 und
das Griffstück in cier Anzieht von oben, Fig. 3 eine Vorderansicht IILi-III des
Handsteuerventils nach Fig. 1, wobei der Handhebei. abgeschnitten und die Nanschette
ettrnt ist, Fig. 4 ein elektromagnetisch betätigbares hydraulisches Umschaltventil
in Stapelbauweise, Fig. 5 die Axial@nsicht V-V eines Einzelventilgehäuses dieses
Umschaltv@ntils und Fig. 6 ein hydraulisches Schaltbild eines die gezeigten Ventile
enthalten@en Steuersystems.
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Das insgesamt mit 1 bezeichnete Handsteuerventil nach den Figuren
1 bis 3 besteht aus einem Ventilgehäuse 2 mit vier darin verschiebbaren Steuerschiebern
3 bis 6, die durch Je eine Druckfeder 7 nach links zurückgestellt werden. Wie Fig.
3 ausweist, sind die Steuerschieber in Form eines Bündels angeordnet, wobei die
Steuerschieberachsen durch die Eckpunkte eines Quadrats gehen. An einem Gehäusedeckel
8 und in der Mitte der 8chieberanordnung ist ein Handhebel 9 mittels eines Kugelgelenks
10 taumelfähig gelagert. Der Handhebel weist eine Ringscheibe 11 auf, die an den
linken, stößelförmig abgerundeten Stirnenden der Steuerschieber lose anliegt. Die
Anordnung ist so getroffen, daß je nach der Richtung, in welche der Handhebel bewegt
wird, die Ringscheibe entweder auf einen oder auf zwei benachbarte Steuerschieber
drückt und diese entgegen ihren Druckfedern nach rechts bewegt. Die Lagerstelle
des Handhebels 9 sowie die Ringscheibe 11 sind durch eine G1mm.C<nsc:eCte 12
abgedeckt.
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In das Ventilgehäuse 2 ist seitlich ein Druckbegrenzer 13 eingeschraubt.
Das hydraulische Wirkschaltbild des Handsteuerventils wird anhand von Fig. 6 noch
näher erläutert. Die einzelnen Leitungsanschlüsse befinden sich an verschiedenen
Seiten des Ventilgehäuses 1 und sind zum Teil aus den Figuren ersichtlich, jedoch
nicht näher bezeichnet. Fig. 3 zeigt noch zwei Inbusschrauben 14, mit deren Hilfe
der Gehäusedeckel 8 aufgeschraubt ist, sowie vier Gewindebohrungen 15 zur Befestigung
des Handsteuerventils 1 an der Deckplatte eines Steuerpllts.
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An dem Handhebel 9 ist ein Faustgriff 16 angeordnet, welcher an seinem
nach oben weisenden Stirnende einen Drucktaster 17 trägt. Der Handhebel selbst ist
ein Rohr und nimmt die flexiblen Anschlußleitungen 18 des Drucktasters 17 auf. Am
rechten Ende des Handhebels, neben dem Kugelgelenk 10, ist eine Aussparung 19 vorgesehen,
welche eine lockere Schleife der Anschlußleitungen 18 aufnimmt, um diesen an der
am meisten auf Biegung beanspruchten Stelle genügend Bewegungsfreiheit zu geben.
Vonsder Aussparung 19 führt eine Längsbohrung 20 durch das Ventilgehäuse 2. Diese
Bohrung ist in einem Gehäuseansatz 21 mit einem Knick weitergeführt, so daß die
Anschlußleitungen 18 aus diesem Gehäuseansatz 21 seitlich austreten.
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Die in den Figuren 4 und 5 dargestellte Umschaltventileinheit 22 besteht
aus einem nur in der Außenansicht dargestellten Hubmagneten 23 mit Kabelanschluß
24, aus vier Einzelventilgehäusen 25 und aus einer Stirnkappe 26. Die Einzelventilgehäuse,
welche nach Fig. 5 einen quadratischen Querschnitt haben, sind durch je zwei Inbusschrauben
27 aneinandergeschraubt. Dazu weisen die Einzelventilgehäuse zwei durchgehende Längsbohrungen
auf, wobei zylindrische Ansenkungen die Köpfe der Inbusschrauben vollkommen aufnehmen.
Außerdem sind an derselben aus Fig.
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5 ersichtlichen Stirnseite zwei Gewindebohrungen 28 angebracht,
in
welche die entsprechenden Inbusschrauben des anschließenden Einzelventilgehäuses
eingeschraubt werden können. Die vier Bohrungen sind quadratisch angeordnet und
zwar jeweils zwei gleichartige einander diametral gegenüberliegend, so daß mit einem
einheitlichen Schraubentyp der kreuzweise Anbau weiterer Einzelventilgehäuse beliebig
fortgeführt werden kann. An den Enden wird schließlich das Gehäuse des Hubmagneten
23 und die Stirnkappe 26 aufgeschraubt. Vorsprünge 29 und entsprechende Aussparungen
30 an den Stapelflächen sorgen für die gegenseitige Zentrierung und Dichtungsringe
31 für die Abdichtung.
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In jedem Einzelventilgehäuse ist ein Steuerschieber 32 verschiebbar.
Die Leitungsanschlüsse befinden sich an den Seitenflächen der Gehäuse. Alle Steuerschieber
liegen in einer Linie hintereinander und stoßen mit den Stirnflächen aneinander.
Die ganze Steuerschiebersäule liegt unten an einer Druckfeder 33 und oben an einem
Stößel 34 des Hubmagneten 23 an.
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Das hydraulische Schaltbild nach Fig. 6 zeigt vier hydraulische Arbeitszylinder
35 bis 38 und die Schalt symbole der elektromagnetisch betätigbaren Umschaltventileinheit
22 sowie des Handsteuerventils 1. Vom Handsteuerventil sind insbesondere die vier
Steuerschieber 3 bis 6 und der Druckbegrenzer 13 dargestellt, welcher zwischen einer
van einer Druckmittelpumpe kommenden Druckleitung 39 und einer Rückleitung 40 eingeschaltet
ist.
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Vier Verbindungsleitungen 41 bis 44 verbinden das Handsteuerventil
1 mit der Umschaltventileinheit 22.
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In der gezeichneten Stellung sind die vier Verbindungsleitungen 41
bis 44 mit den Arbeitszylindern 35 und 37 verbunden. Die Steuerschieber 3 bis 6
des Handsteuerventils befinden sich in ihrer Ruhestellung, der Handhebel 9 in seiner
Mittelstellung.
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Der Hubmagnet 23 der Umschaltventileinheit ist nicht erregt.
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Wird nun der Handhebel 9 in eine seiner möglichen acht Xrbeitsstellungen
geneigt, so wird damit einer der Steuerschieber 3 bis 6 oder es werden zwei paarweise
in ihre Betätigungsstellungen verschoben. Somit sind die beiden Arbeitszylinder
35 und 37 beliebig, d.h. unabhängig voneinander steuerbar. Dabei ist klärend darauf
hinzuweisen, daß entsprechend ihrer Anordnung im Bündel nur die Steuerschieber 3
und 4, 5 und 4, 3 und 6 sowie 5 und 6 gemeinsam betätigt werden können. Dabei laufen
entweder beide Zylinder vor oder zurück oder zweifach entgegengesetzt.
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Wird der Drucktaster 17 gedrückt, so schaltet die Umschaltventileinheit
22 um, so daß die Verbindungsleitungen 41 bis 44 dann an den Arbeitszylindern 36
und 38 angeschlossen sind. Diese können nun - immer mit gedrückter Taste - in gleicher
Weise einzeln oder gemeinsam gesteuert werden.