DE3806659A1 - Walzenlader mit zwei hydraulischen winden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Walzenlader mit zwei seine Fahrbewegung erzeugenden hydraulischen Winden, die mit je einer in einem gemeinsamen Arbeitskreislauf parallel zueinander angeordneten Flüssigkeitspumpe und je einem Flüssigkeitsmotor sowie mit je einem eigenen Steuerkreislauf versehen sind, der über ein steuerbares Wegeventil auf den Stellmotor des Pumpenverstellorganes einwirkt, dem nur bei einer der beiden Winden ein zu seiner Handeinstellung dienendes Vorwählorgan zugeordnet ist.

Durch die deutsche Patentschrift 12 09 976 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern von Bergbaumaschinen bekanntgeworden, die mit einer Winde ausgerüstet sind. Die Winde wird hydraulisch betrieben und besitzt einen geschlossenen Arbeitskreislauf, in welchem sich eine Flüssigkeitspumpe und ein Flüssigkeitsmotor befindet. Weiterhin ist ein Steuerkreislauf vorgesehen, der auf das Pumpenverstellorgan einwirkt und es für eine Einstellbewegung der Pumpe freigibt oder es bei auftretendem Überdruck des Arbeitskreislaufs in die Leerlaufstellung rückt.

Weiterhin gehört es zum vorbekannten Stand der Technik, den am Umkehrende eines endlosen Zugorganes angeordneten hydraulischen Folgeantrieb von dem am anderen Umkehrende des endlosen Zugorganes befindlichen Leitantrieb aus zu steuern und selbsttätig zu synchronisieren. Folgeantrieb und Leitantrieb besitzen einen aus Flüssigkeitspumpe und Flüssigkeitsmotor bestehenden Arbeitskreislauf, dem ein mit einer Servopumpe ausgestatteter Steuerkreislauf zugeordnet ist. Das Verstellorgan der den Arbeitskreislauf des Folgeantriebes beliefernden Flüssigkeitspumpe wird von diesem Steuerkreislauf beaufschlagt; dabei wird die Beaufschlagungsrichtung sowie die Beaufschlagungsdauer des Steuerkreislaufs von einem Schieber bestimmt. Letzterer steht unter dem Druck des Arbeitskreislaufes, der ihn gegen den Druck eines in seiner Vorspannung von Hand verstellbaren elastischen Gliedes beaufschlagt.

Druckänderungen des Arbeitskreislaufes beeinflussen daher den Steuerkreislauf und lassen diesen auf das Verstellorgan der Flüssigkeitspumpe in einer den Änderungen entgegenwirkenden Richtung einwirken. Weiterhin wird dem Schieber beim Umkehren der Umlaufrichtung des Zugorganes, das Leit- und Folgeantrieb miteinander verbindet, die Flüssigkeit des Steuerkreislaufes über ein vom Arbeitskreislauf gesteuertes Schaltorgan im umgekehrten Sinne zugeführt (vgl. deutsche Patentschrift 11 96 145).

Schließlich ist es durch die deutsche Patentschrift 23 11 649 bereits bekannt, im Untertagebergbau eingesetzte Walzenschrämmaschinen mit zwei gleichzeitig arbeitenden Winden auszustatten, die die Fahrbewegung der Walzenschrämmaschine erzeugen. Beide Winden besitzen je einen hydraulischen Arbeitskreislauf, der mit einer Flüssigkeitspumpe und einem Flüssigkeitsmotor ausgerüstet ist, und einen eigenen Steuerkreislauf zur Betätigung eines auf das Pumpenverstellorgan einwirkenden Leistungs- und Abschaltreglers. Zwei Pumpenverstellorgane unterschiedlicher Charakteristik wirken auf jede der Flüssigkeitspumpen beider Windenkreisläufe ein. Eines davon ist bei ziehender Winde wirksam und das andere bei drückender Winde, wobei bei drückender Winde stets das die Flüssigkeitspumpe auf einem niedrigeren Leistungsniveau haltende Verstellorgan, bei ziehender Winde aber das die Flüssigkeitspumpe auf einem höheren Leistungsniveau haltende Verstellorgan wirksam ist.

Walzenlader, an die hohe Leistungsanforderungen gestellt werden, sind vielfach mit zwei hydraulischen Winden ausgerüstet und werden entweder vom Maschinenfahrer direkt oder über Funk oder über eine Fernsteuerung bedient. Selbst wenn beide Winden sich im Aufbau nicht voneinander unterscheiden und beide mit einer Flüssigkeitspumpe und einem Flüssigkeitsmotor gleicher Abmessungen ausgerüstet sind, weichen bei gleicher Pumpeneinstellung die beiden Fördervolumen - wenn auch nur geringfügig - voneinander ab. Dieser zwar nur kleine Unterschied der beiden Fördervolumen ist durch Fertigungstoleranzen, durch unterschiedliche Widerstände im Flüssigkeitssystem, aber auch durch gewisse Ungenauigkeiten in der Einstellung der Vorwählorgane bedingt. Sie führen dazu, daß in der vermeintlichen Leerlaufstellung beider Flüssigkeitspumpen bei laufenden Windenantriebsmotoren in einem der beiden Windenkreisläufe gegebenenfalls noch ein geringer Flüssigkeitstransport stattfindet, der eine Fahrbewegung des Walzenladers auslösen könnte.

Aufgabe der Erfindung ist es, einerseits sicherzustellen, daß in der Nullstellung des Vorwählorganes die Flüssigkeitspumpen beider Winden sich in ihrer Leerlaufstellung befinden, in der ein Flüssigkeitstransport ausgeschlossen ist, andererseits aber während des normalen Gewinnungsbetriebes Unterschiede in der Fördermengeneinstellung der Pumpen beider Winden auszuschließen.

Zur Lösung dieses Problems geht die Erfindung von dem eingangs erläuterten Walzenlader aus und schlägt vor, dem Stellmotor beider Winden je einen inkrementalen Drehgeber zuzuordnen und einen mit beiden Drehgebern verbundenen Regelverstärker vorzusehen, dessen Ausgangssignal auf das Wegeventil des Steuerkreislaufs einwirkt, der die nicht mit einem Vorwählorgan ausgerüstete Flüssigkeitspumpe verstellt. Mittels des einzigen Vorwählorganes wird von Hand die Fördermengeneinstellung der zugehörigen Flüssigkeitspumpe vorgenommen und auf diese Weise mit Hilfe des Drehgebers ein Sollwertsignal gebildet, das der jeweiligen Fördermengeneinstellung der Flüssigkeitspumpe entspricht. Dieses Sollwertsignal, das dem Regelverstärker zugeht und mit dem Istwertsignal des Drehgebers der anderen Winde nicht übereinstimmen kann, löst ein Ausgangssignal aus, dessen Größe von der Differenz der beiden Drehgebersignale abhängt. Das Ausgangssignal betätigt das Wegeventil der nicht mit einem Vorwählorgan ausgestatteten Winde und beaufschlagt den Stellmotor mit dem Druck des Steuerkreislaufs und zwingt ihm eine Einstellbewegung auf, die die Fördermengeneinstellung der zugehörigen Flüssigkeitspumpe der Fördermengeneinstellung der anderen Flüssigkeitspumpe angleicht. Demzufolge gleichen sich auch die beiden Drehgebersignale an, bis jegliche Differenz abgeklungen ist. Das daraufhin in seine Durchlaßstellung zurückgehende Wegeventil unterbindet nunmehr die Beaufschlagung des Stellmotors, und es besteht in der Leerlaufstellung beider Winden völlige Übereinstimmung in der Einstellung beider Flüssigkeitspumpen, in jeder anderen vorgegebenen Fördermengeneinstellung aber ein weitgehender Gleichlauf beider Winden.

Bei Walzenladern, bei denen die Flüssigkeitsmotoren beider Winden mit je einer federbelasteten Bremse versehen sind, die vom Druck des jeweiligen Steuerkreislaufs gegen den Federdruck über ein Wegeventil beaufschlagt sind, kann nach einem weiteren Erfindungsmerkmal jede Fahrbewegung des Walzenladers in der Leerlaufstellung beider Flüssigkeitspumpen mit Sicherheit unterbunden werden, indem man dem Regelverstärker ein Relais nachschaltet, das mit den die Beaufschlagung der beiden Bremsen steuernden Wegeventilen verbunden ist und in der Nullstellung beider Drehgeber die Beaufschlagung beider Bremsen unterbindet. Somit fallen nach dem Sollwert-Istwert-Abgleich der beiden Drehgebersignale, in der Leerlaufstellung beider Flüssigkeitspumpen, beide Bremsen ein und blockieren mit den beiden Flüssigkeitsmotoren auch beide Winden des Walzenladers.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einem Schaltschema dargestellt und im folgenden Beschreibungsteil näher erläutert.

Der nicht dargestellte Walzenlader ist mit zwei Winden ausgerüstet, die einen gemeinsamen Arbeitskreislauf (1) besitzen. Jede der beiden Winden ist mit einer in ihrer Fördermenge einstellbaren Flüssigkeitspumpe (2, 2 a) versehen, der ein Flüssigkeitsmotor (3, 3 a) zugeordnet ist. Die Flüssigkeitspumpen (2, 2 a) und Flüssigkeitsmotoren (3, 3 a) liegen parallel zueinander in dem gemeinsamen Arbeitskreislauf (1). Über je ein nicht dargestelltes Untersetzungsgetriebe sind beide Flüssigkeitsmotoren (3, 3 a) mit je einem Antriebsrad des Walzenladers getrieblich verbunden, die in eine gemeinsame Zahnstange eingreifen und die Vorschubbewegung des Walzenladers erzeugen. Leistungs- und Abschaltregler (4, 4 a) werden von der jeweiligen Druckseite des Arbeitskreislaufs (1) beaufschlagt. Sie wirken auf eine Steuerbüchse (5, 5 a) ein und beeinflussen die vorgegebene Fördermengeneinstellung der zugehörigen Flüssigkeitspumpe (2, 2 a) bei Überlast.

Die beiden Flüssigkeitsmotoren (3, 3 a) sind dagegen mit je einer federbelasteten Bremse (6, 6 a) ausgerüstet. Ein Kolben (7, 7 a) lüftet die Bremse (6, 6 a) gegen den Druck der Feder (8, 8 a) während des Gewinnungsbetriebes. Je ein beiden Winden zugeordneter Steuerkreislauf (9, 9 a) beaufschlagt die Kolben (7, 7 a) und hebt die Blockierung der Winden während des Gewinnungsbetriebes auf.

Nur die Flüssigkeitspumpe (2) besitzt ein zur Handeinstellung dienendes Vorwählorgan (10). Letzteres ist in beiden Richtungen verdrehbar und mit einer Welle (11) verbunden, die die Drehbewegung des Vorwählorgans (10) mit Hilfe ihres Gewindeabschnittes (12) und der auf diesem angeordneten Mutter (13, 13 a) in eine Längsbewegung umsetzt, die dem Pumpenverstellorgan (14, 14 a) zugeht, welches die Fördermengeneinstellung der zugehörigen Flüssigkeitspumpe (2, 2 a) bestimmt. Darüber hinaus teilt sich die Drehbewegung des Vorwählorganes (10) über das Zahnrad (15) auch dem Kolben (16) des Stellmotors (17) mit, aber auch der Schaltscheibe (18) sowie dem als inkrementaler Drehgeber dienenden Drehpotentiometer (19), die beide hinter dem Zahnrad (15) des Stellmotors (17) auf der Welle (11) angebracht sind.

Eine Flüssigkeitspumpe (20, 20 a), die ihre Flüssigkeit aus dem Sumpf (21) ansaugt, beaufschlagt je einen der beiden Steuerkreisläufe (9, 9 a). Das Wegeventil (23, 23 a), über das der Kolben (16, 16 a) des Stellmotors (17, 17 a) vom Steuerkreislauf (9, 9 a) beaufschlagt wird, befindet sich in einer Stellung, in der es beide Kolbenseiten mit dem Sumpf (21) verbindet. Daher läßt sich mit Hilfe des Vorwählorganes (10) bei der Fördermengeneinstellung der Flüssigkeitspumpe (2) der Kolben (16) des Stellmotors (17) verschieben. Er wird während des Gewinnungsbetriebes stets dann beaufschlagt, wenn das Wegeventil (23) über Funk oder über eine Fernsteuerung einen Steuerbefehl erhält. In diesem Fall beaufschlagt der Steuerkreislauf (9) den Kolben (16) des Stellmotors (17) auf der einen oder anderen Seite, korrigiert durch Verdrehen der Welle (11) die Lage der Mutter (13) und damit die Einstellung des mit (14) bezeichneten Pumpenverstellorganes und letztlich die Fördermengeneinstellung der Flüssigkeitspumpe (2). Nähere Einzelheiten hierzu finden sich in der deutschen Patentschrift 23 11 649.

Ein Regelverstärker (24) ist mit den Drehpotentiometern (19, 19 a) beider Winden verbunden. Er befindet sich unmittelbar neben einem Relais (32), das über Leitungen (30, 30 a) mit den beiden Wegeventilen (22, 22 a) verbunden ist.

Während des Gewinnungsbetriebes laufen beide Flüssigkeitspumpen (2, 2 a) des Arbeitskreislaufs (1) gleichsinnig um und treiben die beiden Flüssigkeitsmotoren (3, 3 a) mit gleichem Drehsinn an. Dabei werden sie von je einem eigenen oder einem gemeinsamen oder aber von dem das Lösewerkzeug des Walzenladers antreibenden Motor angetrieben, der auch die Flüssigkeitspumpen (20, 20 a) der beiden Steuerkreisläufe (9, 9 a) antreibt. Letztere saugen über ein Filter (25, 25 a) Flüssigkeit aus dem Sumpf (21) an, drücken diese in den Steuerkeislauf (9, 9 a) und lüften die beiden Bremsen (6, 6 a) gegen den Druck ihrer Feder (8, 8 a). Tritt Überlast auf, so steigt der Druck des Arbeitskreislaufs (1) auf der Druckseite über einen zulässigen Wert an, beaufschlagt den zugehörigen Leistungs- und Abschaltregler (4) und verschiebt die Büchse (5, 5 a), die zuvor, bei der Handeinstellung des Maschinenvorschubes, mittels des Vorwählorganes (10) aus ihrer dargestellten Mittellage herausgerückt worden ist.

Unterbricht der Maschinenbegleiter die Vorschubbewegung des Walzenladers, so dreht er das Vorwählorgan (10) in die Leerlaufstellung. In diesem Fall nimmt die Büchse (5) ihre dargestellte Lage ein. Die Schaltscheibe (18) hat in der Leerlaufstellung des Vorwählorganes (10) die Raste (26) des Schalters (27) in ihrer Umfangseinkerbung (28) aufgenommen und den Stromkreis geschlossen, der vom Regelverstärker (24) versorgt wird. In dieser Leerlaufstellung leuchtet die Kontrollampe (29) auf und zeigt dem Maschinenfahrer an, daß beide Winden blockiert sind. Beim Zurückführen des Vorwählorganes (10) in die Leerlaufstellung ist auch das zugehörige Drehpotentiometer (19), das sich am Ende der Welle (11) befindet, verdreht worden und gibt ein seiner Drehstellung entsprechendes Ausgangssignal an den Regelverstärker (24) ab. Die daraufhin entstehende Sollwert-Istwert-Differenz löst ein Ausgangssignal des Relais (32) aus, das über die Leitungen (30, 30 a) den beiden Wegeventilen (22, 22 a) zugeht und diese in eine Stellung rückt, in der die Kolben (7, 7 a) beider Bremsen (6, 6 a) auf ihrer der Feder (8, 8 a) abgewandten Seite mit dem Sumpf (21) verbunden sind. Die Bremsen (6, 6 a) blockieren daraufhin die Flüssigkeitsmotoren (3, 3 a) und beide Winden. Zur selben Zeit betätigt ein über die Leitung (31) vom Regelverstärker (24) ausgehendes Signal das Wegeventil (23 a) und bringt es in eine Schaltstellung, in der es durch entsprechende Beaufschlagung des Stellmotorkolbens (16 a) das Istwertsignal des zugehörigen Drehpotentiometers (19 a) dem Sollwert-Signal des Drehpotentiometers (19) angleicht und auch die Kerbe (28 a) der Schaltscheibe (18 a) mit der Raste (26 a) des Schalters (27 a) in Übereinstimmung bringt. Bei dieser Kolbenstellung des Stellmotors (17 a) befindet sich auch die Flüssigkeitspumpe (2 a) in ihrer Leerlaufstellung, was durch die Leuchte (29 a), die über die Schaltscheibe (18 a) an Spannung gelegt worden ist, angezeigt wird.

Claims (2)

1. Walzenlader mit zwei seine Fahrbewegung erzeugenden hydraulischen Winden, die mit je einer in einem gemeinsamen Arbeitskreislauf parallel zueinander angeordneten Flüssigkeitspumpe und je einem Flüssigkeitsmotor sowie mit je einem eigenen Steuerkreislauf ausgerüstet sind, der über ein steuerbares Wegeventil auf den Stellmotor des Pumpenverstellorganes einwirkt, dem nur bei einer der beiden Winden ein zu seiner Handeinstellung dienendes Vorwählorgan zugeordnet ist, gekennzeichnet durch je einen beiden Stellmotoren (17, 17 a) zugeordneten inkrementalen Drehgeber (19, 19 a) und einen mit beiden Drehgebern (19, 19 a) verbundenen Regelverstärker (24), dessen Ausgangssignal auf das Wegeventil (23 a) des Steuerkreislaufs (9 a) einwirkt, der die nicht mit einem Vorwählorgan (10) ausgerüstete Flüssigkeitspumpe (2 a) verstellt.

2. Walzenlader nach Anspruch 1, dessen Flüssigkeitsmotoren mit je einer federbelasteten Bremse versehen sind, die vom Druck des jeweiligen Steuerkreislaufs gegen den Federdruck über ein Wegeventil beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regelverstärker (24) ein Relais (32) nachgeschaltet ist, das mit den die Beaufschlagung der beiden Bremsen (6, 6 a) steuernden Wegeventilen (22, 22 a) verbunden ist und in der Nullstellung beider Drehgeber (19, 19 a) die Beaufschlagung beider Bremsen (6, 6 a) unterbindet.