DE4128857A1 - Steuerung fuer eine hebevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bewegen von Lasten, insbesondere eine hydraulische He­ bevorrichtung eines land- oder bauwirtschaftlichen Fahr­ zeuges, nach dem Oberbegriff der unabhängigen Patentan­ sprüche.

Es sind beispielsweise Vorrichtungen zur Bewegung von Lasten denkbar, wobei zur Bewegung von Lasten zumindest ein von einer Druckversorgungseinrichtung gespeister Zy­ linder vorgesehen ist, der die Vorrichtung mit einer Kraft einer ersten Kolbenfläche beaufschlagt. Zur Beeinflussung der Geschwindigkeit der Bewegung wird eine weitere Kolben­ fläche des Zylinders über ein Ventil einfach druckabhängig (daß heißt bei Erreichen eines vorgegebenen Druckwertes) ab- beziehungsweise zugeschaltet. Diese einfache Druckab­ hängigkeit hat jedoch den folgenden Nachteil. Mit zuneh­ mender Belastung bei der Bewegung der Last, beziehungswei­ se mit zunehmenden Druck im Zylinder, wird bei Erreichen des vorgegebenen Druckwertes die weitere Kolbenfläche zu­ geschaltet. Dadurch fällt jedoch der Druck im Zylinder, so daß der vorgegebene Druckwert unterschritten und die Kol­ benfläche wieder abgeschaltet wird. Hieraus resultiert wiederum ein Druckanstieg und der Vorgang wiederholt sich. Es kommt zu einer unerwünschten Oszillation, die eine mechanische Belastung der Vorrichtung darstellt. Beim Einsatz der Vorrichtung beispielsweise in einem land- oder bauwirtschaftlichen Fahrzeug kommt es darüber hinaus zu einer Beeinträchtigung des Arbeitskomforts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bewegen von Lasten anzugeben, welches eine schnelle Bewegung ermöglicht und Schwingungen beim Zuschalten be­ ziehungsweise Abschalten von Kolbenflächen vermeidet, so­ wie eine Vorrichtung bereitzustellen, auf die das erfin­ dungsgemäße Verfahren anwendbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bewegen von Lasten, wo­ bei eine erste Kolbenfläche zur Veränderung der Bewegung mit einem Systemdruck einer Druckversorgungseinrichtung beaufschlagt und eine weitere Kolbenfläche zu- bzw. ab­ schaltbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der System­ druck erfaßt wird und zusätzlich zu der ersten Kolbenflä­ che die weitere Kolbenfläche in Abhängigkeit von zwei Druckschwellwerten geschaltet wird. Dies hat den Vorteil, daß zur Veränderung der Bewegung, insbesondere zur Erhö­ hung der Geschwindigkeit der Bewegung, die weitere Kolben­ fläche in Abhängigkeit des ersten Druckschwellwerte zuge­ schaltet wird und in Abhängigkeit eines weiteren Druck­ schwellwerte abgeschaltet wird. Aufgrund der Verwendung von unterschiedlichen Druckschwellwerten werden Schwingungen beim Zuschalten bzw. Abschalten von Kolben­ flächen vermieden. Bei der Veränderung der Bewegung han­ delt es sich beispielsweise um eine Änderung der Hubkraft oder der Geschwindigkeit. Bei der Druckversorgungseinrich­ tung handelt es sich vorzugsweise um eine solche Einrich­ tung, die den Systemdruck mit einem gasförmigen Medium (Pneumatik) oder mit einem flüssigen Medium (Hydraulik) erzeugt.

In Weiterbildung der Erfindung wird in Abhängigkeit der beiden Druckschwellwerte ein Ventil, insbesondere ein Mag­ netventil, zur Schaltung der weiteren Kolbenfläche ange­ steuert. Dies hat den Vorteil, daß die weitere Kolbenflä­ che schnell und genau in Abhängigkeit der beiden Druck­ schwellwerte zu- bzw. abgeschaltet wird.

In Weiterbildung wird das Magnetventil in Abhängigkeit des einen Druckschwellwertes eingeschaltet und in Abhängigkeit des anderen Druckschwellwertes ausgeschaltet. Damit ist es möglich, die weitere Kolbenfläche über das Magnetventil dann einzuschalten, wenn der eine Druckschwellwert er­ reicht wird. Danach wird das Magnetventil ausgeschaltet, wenn der andere Druckschwellwert erreicht ist: Dies hat ebenfalls den Vorteil, daß ein häufiges Umschalten zwi­ schen der ersten und der weiteren Kolbenfläche vermieden wird und es damit nicht zu Schwingungen kommt. Dazu ist es in vorteilhafter Weise möglich, daß das Magnetventil erst bei Erreichen beider Druckschwellwerte eingeschaltet wird. Darüberhinaus wird das Magnetventil nach Unterschreiten des einen Druckschwellwertes erst dann ausgeschaltet, wenn der andere Druckschwellwert ebenfalls unterschritten wird. Aufgrund dieser Vorgehensweise kommt es zu einer wirksamen Vermeidung von Schwingungen beim Zuschalten bzw. Abschal­ ten von Kolbenflächen.

In Weiterbildung der Erfindung ist ein Druckschwellwert der maximale Systemdruck der druckerzeugenden Vorrichtung, während der andere Druckschwellwert in Abhängigkeit des Verhältnisses von der ersten Kolbenfläche zu der weiteren Kolbenfläche gewählt wird. Auch die Wahl der Druckschwell­ werte in Abhängigkeit der verwendeten Kolbenflächen und deren Verhältnisse führt zu einer wirksamen Vermeidung von Schwingungen. Ebenfalls ist es möglich, die Druckschwell­ werte den verwendeten Kolbenflächen anzupassen bzw. bei gegebenen Druckschwellwerten die Kolbenflächen auszuwählen.

In vorteilhafter Weise handelt es sich dazu bei einem Druckschwellwert um den maximalen Systemdruck der Druck­ versorgungseinrichtung. Aufgrund dieser Vorgabe ist die Wahl des zweiten Druckschwellwertes in Abhängigkeit von den Kolbenflächen gemäß der in Anspruch 7 wiedergegebenen Berechnung möglich. Darüberhinaus sind weitere mathemati­ sche Berechnungen der in der Formel genannten Größen sowie eine freie Wahl der Größen möglich.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bewegen von Lasten, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens, ist am Beispiel einer Hebevorrichtung eines land­ wirtschaftlichen Fahrzeuges in den Figuren gezeigt und nä­ her erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Hebevorrichtung eines landwirtschaftlichen Fahrzeuges,

Fig. 2 eine Schalteinrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens,

Fig. 3 Zeitliniendiagramme für die Schalteinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Hebevorrichtung eines landwirtschaftli­ chen Fahrzeuges, insbesondere eines Ackerschleppers. Eine mit 1 bezeichnete Hebevorrichtung, insbesondere eine Drei­ punkt-Hebevorrichtung, ist zur Bewegung einer Last 2 aus­ gebildet. Die Bewegung der Hebevorrichtung 1 erfolgt durch einen Zylinder 3, der seine Bewegung über die Hebevorrich­ tung 1 auf die Last 2 überträgt. Der Zylinder 3 ist über eine Druckleitung mit einer Druckversorgungseinrichtung 4 verbunden. In dieser Ausgestaltung der Erfindung ist die Druckversorgungseinrichtung 4 als Hydraulikpumpe ausgebil­ det. Weiterhin denkbar ist eine Ausbildung der Druckver­ sorgungseinrichtung 4 als Luftkompressor. Der Zylinder 3 weist eine erste Kolbenfläche A1 auf, die über eine Druck­ leitung mit der Druckversorgungseinrichtung 4 verbunden ist. Eine weitere Kolbenfläche A2 ist über ein Magnetven­ til 5 schaltbar mit der Druckversorgungseinrichtung 4 ver­ bunden. In der der Druckversorgungseinrichtung 4 zugeord­ neten Druckleitung sind ein erster Druckschalter 6 sowie erfindungsgemäß ein weiterer Druckschalter 7 angeordnet, wobei die Druckschalter 6 und 7 über eine nicht gezeigte Schalteinrichtung (Beschreibung dazu in Fig. 2) mit dem Magnetventil 5 verbunden sind. Der Druckschalter 6 weist einen Druckschwellwert S1 und der Druckschalter 7 einen Druckschwellwert S2 auf.

Fig. 2 zeigt eine Schalteinrichtung zur Durchführung des Verfahrens. An einer Spannungsquelle 8, die einen Pluspol 8.1 und einen Minuspol 8.2 (Masse) aufweist, ist die Schalteinrichtung über die beiden Druckschalter 6 und 7 angeschlossen. Die Schalteinrichtung ist als Relais 9 aus­ gebildet, das eine Spule 9.1 sowie einen Umschalter 9.2 aufweist. Die Spule 9.1 des Relais 9 ist über den Druck­ schalter 6, der den Schwellwert S1 aufweist, in dem Strom­ kreis angeordnet. Der Umschalter 9.2 ist auf seiner ersten Seite mit dem Druckschalter 7, der den Druckschwellwert S2 aufweist, mit dem Minuspol 8.2 verbunden. In der Ruhe­ stellung des Relais 9 ist der Umschalter 9.2 offen. In der Arbeitsstellung des Umschalter 9.2 ist eine Spule 5.1 des Magnetventiles 5, ausgehend von dem Pluspol 8.1 der Spannungsquelle 8, über den geschlossenen Kontakt des Um­ schalters 9.2 und über den Druckschalter 7 mit dem Minus­ pol 8.2 der Spannungsquelle 8 verbindbar. Die Spannungs­ quelle 8 dient desweiteren der gesamten Spannungsversor­ gung des landwirtschaftlichen Fahrzeuges.

Fig. 3 zeigt Zeitliniendiagramme der Schalteinrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus­ gebildet ist. Fig. 3a zeigt den Druckverlauf P im Zylin­ der 3. Ausgehend von einem ansteigenden Druck im Zylinder 3, der zur Bewegung der Last 2 erforderlich ist, wird der zweite Druckschwellwert S2 überschritten und der Druck­ schalter 7 geschlossen. Die Schaltzustände des Druckschal­ ters 7 sind in Fig. 3b gezeigt, der beim Überschreiten des Druckschwellwertes S2 von einer offenen Stellung (A) in eine geschlossene Stellung (E) übergeht. Der in Fig. 3a gezeigte Druckverlauf P steigt weiter an, bis der Druck­ schwellwert S1 erreicht wird. Dieser Druckschwellwert S1 ist vorzugsweise gleich einem maximalen Druck der Druck­ versorgungseinrichtung 4 oder liegt darunter. Nach Errei­ chen des Druckschwellwertes S1 geht auch der Druckschalter 6 von seiner offenen Stellung (A) in die geschlossene Stellung (E) über, wie dies in Fig. 3c gezeigt ist. Nach dem Erreichen des Druckschwellwertes S1 legt der Druck­ schalter 6 die Spule 9.1 des Relais 1 an die Spannungs­ quelle 8, so daß der Umschalter 9.2 von seiner Ruhe­ stellung in seine Arbeitsstellung übergeht und die Spule 5.1 sowohl über den Druckschalter 6 als auch den Druck­ schalter 7 mit dem Minuspol 8.2 verbunden ist. Dadurch wird das Magnetventil 5 eingeschaltet und somit die weite­ re Kolbenfläche A2 zugeschaltet. Durch das Zuschalten der weiteren Kolbenfläche A2 kommt es zu einem Druckabfall im Zylinder 3. Es kommt zu einer Unterschreitung des Druck­ schwellwertes S1, der zu einer Öffnung des Druckschalters 6 (Fig 3c). Die Spule 9.1 des Relais 9 wird jedoch wei­ terhin über den sich in der Arbeitsstellung befindenden Umschalter 9.2 mit Spannung versorgt. Dadurch bleibt die Spule 5.1 des Magnetventiles 5 weiterhin angesteuert (Fig. 3d) bis, wie in Fig. 3a gezeigt, der Druckschwellwert 52 unterschritten wird. Die Unterschreitung des Druckschwell­ wertes S2 führt gemäß Fig. 3b zu einer Öffnung des Druck­ schalters 7, der sowohl die Spule 5.1 des Magnetventils 5 als auch die Spule 9.1 des Relais 9 von der Spannungsver­ sorgung trennt. Dadurch geht der Umschalter 9.2 von seiner Arbeitsstellung in seine Ruhestellung über. Aufgrund der zweifach druckabhängigen Abschaltung des Magnetventiles 5 werden unerwünschte Schwingungen vermieden. Die in der Fig. 3 gezeigten Zeitliniendiagramme sind einer besseren Übersicht wegen idealisiert dargestellt.

Die Kolbenflächen A1 und A2 sind von einem einzigen Zylin­ der (wie in Fig. 1 gezeigt) und alternativ dazu auch von zwei verschiedenen Zylindern realisierbar. Die Beschrän­ kung auf zwei Kolbenflächen ist beispielhaft und nicht als Einschränkung des Schutzbereiches zu verstehen.

Claims (10)

1. Verfahren zum Bewegen von Lasten über eine Hebevor­ richtung (1) mit zumindest einem Zylinder (3), wobei eine erste Kolbenfläche (A1) des Zylinders (3) zur Veränderung der Bewegung mit einem Systemdruck einer Druckversorgungs­ einrichtung beaufschlagt wird und eine weitere Kolbenflä­ che (A2) zu- beziehungsweise abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Systemdruck erfaßt und zu der ersten Kolbenfläche (A1) des Zylinders (3) die weitere Kolbenfläche (A2) in Abhängigkeit von zwei Druckschwell­ werten (S1, S2) zu- beziehungsweise abgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit der beiden Druckschwellwerte (S1, S2) ein Ventil, insbesondere ein Magnetventil (5), zur Schaltung der weiteren Kolbenfläche (A2) angesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (5) in Ab­ hängigkeit des einen Druckschwellwertes eingeschaltet und in Abhängigkeit des anderen Druckschwellwertes ausgeschal­ tet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (5) erst bei Erreichen beider Druckschwellwerte (S1, S2) eingeschaltet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (5) nach Un­ terschreiten des einen Druckschwellwertes (S1) erst dann ausgeschaltet wird, wenn der andere Druckschwellwert (S2) unterschritten wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Druckschwellwert (S1) der maximale Systemdruck der druckerzeugenden Vorrichtung ist und der andere Druckschwellwert (S2) zumindest in Ab­ hängigkeit des Verhältnisses von der Kolbenfläche (A1) zu der weiteren Kolbenfläche (A2) gewählt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druckschwellwert (S2) nach der Berechnung S2 < S1·A1/(A1+A2) gewählt wird.

8. Vorrichtung zur Bewegung von Lasten über eine Hebe­ vorrichtung (1) mit zumindest einem Zylinder (3), insbe­ sondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer der Hebevorrichtung (1) zugeordneten Druckversorgungseinrichtung (4), die über eine Druckleitung mit dem Zylinder (3) verbunden ist sowie zumindest einen Druckschalter (6) aufweist, der in der Druckleitung angeordnet und mit einem Ventil, das dem Zy­ linder (3) zugeordnet ist, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil als Magnetventil (5) ausgebildet und in der Druckleitung ein zweiter Druck­ schalter (7) angeordnet ist, der über eine Schalteinrich­ tung mit dem Magnetventil (5) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung als Re­ lais (9) ausgebildet ist, wobei der eine Druckschalter (6) mit einer Spule (9.1) des Relais (9) sowie der zweite Druckschalter (7) mit einem Schalter (9.2) des Relais (9) und einer Spule (5.1) des Magnetventiles (5) in einem Stromkreis liegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckschalter (6) und (7) einen im Ruhezustand offenen Schaltkontakt aufweisen, der bei Überschreiten der Druckschwellwerte (S1) beziehungs­ weise (S2) schließt.