DE4136149A1

DE4136149A1 - Zero position monitoring of hydraulically controlled machines - involves operating valve connected to hydraulic switch valve working against spring force and with at least one pressure connection and two work connections

Info

Publication number: DE4136149A1
Application number: DE19914136149
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. 5300 Bonn De Ziegler
Original assignee: ZIEGLER MANFRED 5300 BONN DE
Current assignee: ZIEGLER, MANFRED, 50374 ERFTSTADT, DE
Priority date: 1991-11-02
Filing date: 1991-11-02
Publication date: 1993-05-06

Abstract

The first work connection (A1) is connected to the spring-loaded side of the switch valve (2). In the output position of the switch valve the pressure is connected to the first work connection (A1). The first work connection (A1) is connected to the pressure connection via a bypass back conduit (RL) with a check valve (5). The switch valve (2) is a 4/2 path valve, and a tank connection (T) is connected to the tank conduit (TL). USE/ADVANTAGE - For zero position monitoring of the operating valve of hydraulically controlled or driven machines, whereby when the drive motor is switched on all undesirable movements of the machine are prevented.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Nullstellungs überwachung von Betätigungsventilen hydraulisch angesteuer ter Maschinen, insbesondere im untertägigen Bergbau einge setzter Maschinen.The invention relates to an arrangement for zeroing Monitoring of actuation valves hydraulically controlled ter machines, especially in underground mining set machines.

Steuereinrichtungen von im untertägigen Bergbau eingesetz ten, hydraulisch angesteuerten bzw. angetriebenen Maschi nen oder maschinellen Anlagen müssen so ausgelegt sein, daß selbst bei versehentlich ausgelegtem Steuerhebel bzw. unbeabsichtigter Arbeitsstellung des Steuer- bzw. Betäti gungsventiles, z. B. durch Festklemmen des Steuerhebels bei Wartungsarbeiten, beim Einschalten der Antriebsmotoren der Hydraulikaggregate ungewollte Bewegungsabläufe von Ma schinen oder Maschinenteilen sicher verhindert werden.Control devices used in underground mining hydraulically controlled or driven machines or mechanical systems must be designed so that even if the control lever or unintentional working position of the control or actuation supply valves, e.g. B. by clamping the control lever during maintenance work, when switching on the drive motors the hydraulic units unwanted movement sequences from Ma machines or machine parts can be safely prevented.

Bei der sogenannten Totmannsteuerung z. B. muß, soll die gewünschte Funktion ausgeführt werden, zusammen mit dem eigentlichen Steuerhebel ein zusätzlicher Hebel betätigt werden. Jedoch ist auch hier ein Überbrücken der Schutz schaltung durch Festklemmen auch des Zusatzhebels möglich.In the so-called dead man control z. B. must, the desired function can be carried out together with the Actual control lever operated an additional lever will. However, bridging is protection here too switching also possible by clamping the additional lever.

Eine andere bekannte Schaltung sieht vor, daß schon beim Einschalten der Hydraulikaggregate gleichzeitig zwei Hebel am Steuerpult bzw. am Steuerstand betätigt werden müssen. Wird nur ein Hebel betätigt, wird das Aggregat automatisch wieder abgeschaltet. Hierdurch soll sichergestellt werden, daß beim Einschalten der Hydraulikaggregate der Steuer stand der Maschine besetzt ist. Auch diese Schaltung hat den Nachteil, daß sie relativ einfach überbrückt werden kann.Another known circuit provides that already at Switching on the hydraulic units simultaneously two levers must be operated at the control panel or at the helm. If only one lever is operated, the unit becomes automatic switched off again. This is to ensure that when switching on the hydraulic units of the tax the machine is occupied. This circuit also has the disadvantage that they are bridged relatively easily can.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, beim Einschalten der Hydraulikaggregate den Druckanstieg in den Steuerleitungen bzw. Arbeitsleitungen z. B. mittels Sensoren zu über wachen. Steigt nach dem Einschalten der Aggregate inner halb einer bestimmten Zeitspanne der Druck in einer der überwachten Leitungen über einen vorgegebenen Grenzwert an, werden die Aggregate wieder abgeschaltet. Diese Schal tung läßt jedoch eine gewisse, wenn auch relativ kleine Restbewegung zu. Diese mögliche Restbewegung kann jedoch gerade bei den im untertägigen Bergbau üblicherweise gege benen beengten Platzverhältnissen immer noch zur Gefähr dung von Personen und Anlagen führen. Darüber hinaus wird für diese Drucküberwachung eine Regelelektronik benötigt, die nicht an jeder Maschine von vornherein verfügbar ist.It has also been suggested when turning on the Hydraulic aggregates the pressure increase in the control lines or working lines z. B. by means of sensors watch. Rises internally after switching on the units within a certain period of time the pressure in one of the monitored lines above a specified limit on, the units are switched off again. This scarf tion, however, leaves a certain, albeit relatively small Residual movement too. However, this possible residual movement can especially against those commonly found in underground mining in confined spaces is still a danger management of people and equipment. Beyond that control electronics are required for this pressure monitoring, which is not always available on every machine.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine An ordnung zur Nullstellungsüberwachung von Betätigungsventi len hydraulisch angesteuerter bzw. hydraulisch angetriebe ner Maschinen anzugeben, die beim Einschalten der Antriebs motoren der Hydraulikaggregate zuverlässig jede ungewollte Bewegung der Maschine oder von Maschinenteilen verhindert und die nicht von außen überbrückt werden kann. Darüber hinaus sollte eine einfache, platzsparende und wenig auf wendige Nachrüstung vorhandener Maschinen möglich sein.The object of the present invention is therefore an Regulation for zero position monitoring of actuating valves len hydraulically controlled or hydraulically driven ner machines specify when switching on the drive Motors of the hydraulic units reliably prevent any unwanted Movement of the machine or machine parts prevented and that cannot be bridged from the outside. About that In addition, a simple, space-saving and little on agile retrofitting of existing machines is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Betätigungsventil ein gegen die Federkraft einer Rückstell feder hydraulisch betätigbares Schaltventil mit mindestens einem Druckanschluß und mindestens zwei Arbeitsanschlüssen nachgeschaltet ist, daß der erste Arbeitsanschluß mit der federbelasteten Seite des Schaltventiles verbunden ist und in Ausgangsstellung des Schaltventiles der Druckanschluß zum ersten Arbeitsanschluß durchgeschaltet ist, daß die Betätigungsseite des Schaltventiles über eine Schaltlei tung an eine Pumpenleitung angeschlossen und in der Schalt leitung eine Drosselstrecke vorgesehen ist.This object is achieved in that the Actuating valve on against the spring force of a reset spring hydraulically actuated switching valve with at least a pressure connection and at least two working connections is connected downstream that the first working connection with the spring-loaded side of the switching valve is connected and in the starting position of the switching valve the pressure connection is switched through to the first work connection that the Actuating side of the switching valve via a switching line device connected to a pump line and in the switch line a throttle section is provided.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous features of the invention are in the Subclaims specified.

Die erfindungsgemäße Anordnung eines Schaltventiles ist unabhängig von der Art des vorgeschlagenen Betätigungsven tiles, beispielsweise eines gebräuchlichen 3/2-Wegeventi les. Unter Betätigungsventil sind dabei nicht nur Betäti gungsventile im strengen Wortsinne zu verstehen. Vielmehr können alle eine Maschinenbewegung auslösende bzw. steuern de Ventile durch die erfindungsgemäße Anordnung überwacht werden. Diese kann auch sowohl in einem Vorsteuerkreis als auch im eigentlichen Leistungskreis eingesetzt werden und ist auch in einfacher Weise in bestehende Steuer- oder Lei stungskreise integrierbar. Auch ist es durch entsprechen de Wahl bzw. Ausbildung des Schaltventiles und seine Anord nung im Steuer- bzw. Leistungskreis problemlos möglich, jede einzelne Funktion separat oder mehrere Funktionen ge meinsam zu überwachen. Es ist auch denkbar, Steuer- bzw. Betätigungsventil und Nullstellungsüberwachung in eine Bau einheit zusammenzufassen. Die Anwendung der erfindungsgemä ßen Anordnung zur Nullstellungsüberwachung ist selbstver ständlich nicht auf den untertägigen Bergbau beschränkt. Die vorgeschlagene Nullstellungsüberwachung kann vielmehr bei allen hydraulisch angesteuerten bzw. angetriebenen Ma schinen, z. B. Baumaschinen, eingesetzt werden.The arrangement of a switching valve according to the invention is regardless of the type of proposed activity tiles, for example a common 3/2-way valve les. Actuating valves are not just actuators supply valves in the strict sense of the word. Much more can all trigger or control a machine movement de valves monitored by the arrangement according to the invention will. This can also be done in a pre-tax group also be used in the actual power circuit and is also easy in existing tax or lei can be integrated. It is also by conform de Choice or training of the switching valve and its arrangement possible in the control or power circuit, each individual function separately or several functions to monitor together. It is also conceivable that tax or Actuating valve and zero position monitoring in one building summarize unit. The application of the The arrangement for zero position monitoring is self-evident of course not limited to underground mining. Rather, the proposed zero position monitoring can for all hydraulically controlled or driven dimensions seem, e.g. B. construction machinery.

Die erfindungsgemäße Anordnung wird nachfolgend anhand der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Es zeigtThe arrangement according to the invention is explained in more detail below on the basis of the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1 to 4. It shows

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsge mäßen Anordnung mit Betätigungs- und Schaltven til, Fig. 1 shows the basic structure of a erfindungsge MAESSEN arrangement with actuation and Schaltven til,

Fig. 2 die Integration der Anordnung in einen Vorsteuer kreis, Fig. 2 shows the integration of the assembly circle in a pilot,

Fig. 3 die Integration in einen Leistungskreis bei sepa rater Überwachung der einzelnen Funktion und Fig. 3 integration in a power circuit with separate monitoring of the individual function and

Fig. 4 die Integration in einen Leistungskreis bei ge meinsamer Überwachung mehrerer Funktionen. Fig. 4 integration into a power circuit with joint monitoring of multiple functions.

In den gezeigten Beispielen ist das Betätigungs- bzw. Vor steuerventil 1 ein 3/2-Wegeventil, dessen Druckanschluß R mit einer Pumpenleitung PL und dessen Tankanschluß mit ei ner Tankleitung TL verbunden sind. In Ausgangsstellung ist der Druckanschluß R gesperrt und der Tankanschluß S zum Arbeitsanschluß B durchgeschaltet (Fig. 1a). Diesem Betä tigungsventil 1 ist ein Schaltventil 2, in den Fig. 1b bis 1d ein 4/2-Wegeventil nachgeschaltet, das hydraulisch gegen die Federkraft einer Feder 3 betätigbar ist. Die Be tätigungsseite des Schaltventiles 2 ist über eine Schalt leitung SL an die Pumpenleitung PL angeschlossen. In Aus gangsstellung (Fig. 1b) ist ein Druckanschluß P zum Ar beitsanschluß A1 durchgeschaltet, während ein zum Verbrau cher führender Arbeitsanschluß A2 zum Tankanschluß T durchgeschaltet ist, der seinerseits an die Tankleitung TL angeschlossen ist. Der Arbeitsanschluß A1 ist erfindungs gemäß der federbelasteten Seite des Schaltventiles 2 ver bunden.In the examples shown, the actuating or before control valve 1 is a 3/2-way valve, the pressure connection R of which is connected to a pump line PL and the tank connection of which is connected to a tank line TL. In the starting position, the pressure connection R is blocked and the tank connection S is switched through to the work connection B ( FIG. 1a). This actuating valve 1 is a switching valve 2 , in FIGS . 1b to 1d a 4/2-way valve is connected downstream, which can be actuated hydraulically against the spring force of a spring 3 . The actuation side of the switching valve 2 is connected via a switching line SL to the pump line PL. In the starting position ( Fig. 1b), a pressure port P to Ar beitsanschluß A1 is connected, while a leading to the consumer leading working port A2 is connected to the tank port T, which in turn is connected to the tank line TL. The working connection A1 is fiction, according to the spring-loaded side of the switching valve 2 connected.

Bei ausgeschalteten Aggregaten sind im Regelfall beide Ven tile in Ausgangsstellung (Fig. 1b). Wird nun das Hydrau likaggregat eingeschaltet, wird durch den sich in der Schaltleitung SL aufbauenden Druck das Schaltventil 2 betä tigt und der Druckanschluß P zu dem zum Verbraucher führen den Arbeitsanschluß A2 durchgeschaltet. Da das Betäti gungsventil 2 jedoch noch in Ausgangsstellung steht, ist dessen Arbeitsanschluß B noch zum Tankanschluß L durchge schaltet und der Druckanschluß R gesperrt (Fig. 1c). Der zum Verbraucher führende Arbeitsanschluß A2 bleibt somit drucklos. Das beim Verschieben des Ventilkolbens des Schaltventiles 2 an der federbelasteten Seite verdrängte Medium kann über die Bypass-Rückleitung RL, das Rückschlag ventil 5 und die durchgeschalteten Anschlüsse B und S ab fließen. Erst beim Schalten des Betätigungsventiles 1 wird der Druck vom Druckanschluß R zum Arbeitsanschluß B und somit zum Verbraucher durchgeschaltet.When the units are switched off, as a rule both Ven tiles are in the starting position ( FIG. 1b). If the hydrau likaggregat is now switched on, the switching valve 2 is actuated by the pressure building up in the switching line SL and the pressure port P to the consumer port A2 is switched through. Since the actuation supply valve 2 is still in the starting position, its working port B is still switched to the tank port L and the pressure port R is blocked ( Fig. 1c). The work connection A2 leading to the consumer thus remains depressurized. The displaced medium when the valve piston of the switching valve 2 is displaced on the spring-loaded side can flow via the bypass return line RL, the check valve 5 and the connected ports B and S. Only when the actuating valve 1 is switched is the pressure switched from the pressure connection R to the working connection B and thus to the consumer.

Ist das Betätigungsventil 1 beim Einschalten des Aggrega tes bereits versehentlich geschaltet (Fig. 1d), so wird beim Einschalten des Aggregates einerseits der Pumpendruck unverzögert über die durchgeschalteten Anschlüsse R-B des Betätigungsventiles 1 sowie P-A1 des Schaltventiles 2 auf die federbelastete Seite des Schaltventiles 2 ge schaltet, andererseits über die Schaltleitung SL auf die Betätigungsseite des Schaltventiles 2. Da jedoch der Druck aufbau auf der Betätigungsseite durch die in der Schaltlei tung SL angeordnete Drosselstrecke 4 nur verzögert erfol gen kann, bleibt das Schaltventil 2 in Ausgangsstellung und sein Arbeitsanschluß A2 drucklos. Erst beim Zurück schalten des Betätigungsventiles 2 in seine Ausgangs stellung (entsprechend Fig. 1b) kann der an der federbe lasteten Seite des Schaltventiles über die geschalteten Anschlüsse A1-P und B-S abgebaut werden, so daß das Betätigungsventil 2 nun unter der Wirkung des über Schalt leitung SL an der Betätigungsseite anstehenden Druckes schalten kann (entsprechend Fig. 1c). Bei neuerlichem Schalten des Betätigungsventiles 1 wird der Druck dann durchgeschaltet. If the actuating valve 1 is already switched inadvertently when the unit is switched on ( FIG. 1d), then when the unit is switched on, the pump pressure is immediately delayed via the connected connections RB of the actuating valve 1 and P-A1 of the switching valve 2 to the spring-loaded side of the switching valve 2 ge switches, on the other hand via the switching line SL on the actuating side of the switching valve 2nd However, since the pressure build-up on the actuating side can only be delayed by the throttle section 4 arranged in the switching line SL, the switching valve 2 remains in the starting position and its working connection A2 is depressurized. Only when switching the actuating valve 2 back into its starting position (corresponding to Fig. 1b) can be dismantled on the spring-loaded side of the switching valve via the switched connections A1-P and BS, so that the actuating valve 2 now under the effect of the switching line SL can switch on the actuating side of the existing pressure (corresponding to Fig. 1c). When the actuating valve 1 is switched again, the pressure is then switched on.

Als Drosselstrecke 4 ist zweckmäßigerweise ein einfaches Drosselventil vorgesehen. Der Drosseleffekt kann jedoch auch durch andere geeignete Maßnahmen, wie z. B. Wahl eines dünnen Leitungsquerschnittes oder einer ausreichend großen Leitungslänge, erreicht werden.A simple throttle valve is expediently provided as the throttle section 4 . The throttling effect can, however, also by other suitable measures, such as. B. Choice of a thin line cross section or a sufficiently long line length can be achieved.

In Fig. 2 ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung in einem Vorsteuerkreis für ein hydraulisch betätigtes 4/3-Wegeventil 10 dargestellt, wobei hier beispielhaft zwei Funktionen jeweils durch getrennte Schaltventile 2 überwacht werden.In Fig. 2 the use of the arrangement according to the invention in a pilot circuit for a hydraulically operated 4/3-way valve 10, where here, for example, two functions are respectively controlled by separate control valves 2.

Fig. 3 zeigt demgegenüber die Anordnung entsprechend Fig. 2 unmittelbar in einem Leistungskreis. Als Schaltventile 2 sind in diesem Beispiel 3/2-Wegeventile eingesetzt, da der zum Druckabbau in einem Steuerkreis notwendige Tankan schluß T des Schaltventiles entfallen kann. Fig. 3 shows, in contrast, the arrangement according to FIG. 2 directly in a power circuit. 3/2-way valves are used as switching valves 2 in this example, since the tank connection T of the switching valve necessary for pressure reduction in a control circuit can be omitted.

Fig. 4 zeigt demgegenüber am Beispiel eines Leistungskrei ses eine Möglichkeit, mehrere Betätigungs- bzw. Steuerven tile 1 gemeinsam durch ein Schaltventil 2 zu überwachen. Im dargestellten Beispiel werden drei 4/3-Wegeventile 1 durch ein Schaltventil 2 mit der entsprechenden Anzahl Druck- und Druckanschlüssen P1-P7 und Arbeitsan schlüssen A1 bis A7 und zwei Schaltstellungen überwacht. In Ausgangsstellung ist der Druckanschluß P1 zum Arbeits anschluß A1 durchgeschaltet, während die übrigen An schlüsse gesperrt sind. Die Druckanschlüsse P2 bis P7 sind über Leitungen L2 bis L7 mit dem Druckanschluß P1 verbunden. Wird durch Einschalten der Aggregate in Aus gangsstellung des Schaltventiles 2 einer der Anschlüsse P1 bis P7 mit Druck beaufschlagt, wird dieser wiederum unverzögert über die Verbindung P1-A1 auf die feder belastete Seite des Schaltventiles weitergeführt, während der Druck in der Schaltleitung SL wie beschrieben verzö gert aufgebaut wird. Die Fließrichtung P1 zu den übrigen Druckanschlüssen P2 bis P7 ist jeweils durch in den Leitungen L2 bis L7 angeordnete Rückschlagventile 9 gesperrt. Fig. 4 shows, on the other hand, using the example of a power circuit, a way to monitor several actuating or control valves 1 together by a switching valve 2 . In the example shown, three 4/3-way valves 1 are monitored by a switching valve 2 with the corresponding number of pressure and pressure connections P1-P7 and working connections A1 to A7 and two switching positions. In the starting position, the pressure connection P1 is connected to the working connection A1, while the other connections are blocked. The pressure connections P2 to P7 are connected to the pressure connection P1 via lines L2 to L7. If one of the ports P1 to P7 is pressurized by switching on the units in the starting position of the switching valve 2 , this in turn is continued without delay via the connection P1-A1 to the spring-loaded side of the switching valve, while the pressure in the switching line SL delays as described device is built. The flow direction P1 to the other pressure connections P2 to P7 is blocked in each case by check valves 9 arranged in the lines L2 to L7.

Das beim Betätigen des Schaltventiles 2 auf der federbe lasteten Seite verdrängte Medium wird im Beispiel der Fig. 4 über eine mit einem Drosselventil 6 ausgerüstete Rückleitung RL unmittelbar in die Tankleitung TL zurückge führt.The medium displaced when the switching valve 2 is actuated on the spring-loaded side is led directly back into the tank line TL in the example of FIG. 4 via a return line RL equipped with a throttle valve 6 .

Um beim Abschalten der Aggregate eine kürzere Schaltzeit des Schaltventiles 2 in seine Ausgangsstellung zu errei chen, kann die in der Schaltleitung SL angeordnete Drossel strecke 4 durch eine Bypass-Leitung 7 mit einem Rückschlag die Fließrichtung von der Pumpenleitung PL zum Schaltven til 2 sperrenden Rückschlagventil 8 überbrückt werden.In order to achieve a shorter switching time of the switching valve 2 in its starting position when the units are switched off, the throttle section 4 arranged in the switching line SL can pass through a bypass line 7 with a check, the flow direction from the pump line PL to the switching valve 2 blocking check valve 8 be bridged.

Claims

1. Arrangement for zero position monitoring of actuating valves of hydraulically controlled or driven machines, characterized in that the actuating valve ( 1 ) against the spring force of a return spring ( 3 ) hydraulically actuated switching valve ( 2 ) with at least one pressure connection (P1) and min least two working connections (A1, A2) is switched that the first working connection (A1) is connected to the spring-loaded side of the switching valve ( 2 ) and in the starting position of the switching valve ( 2 ) the pressure connection (P1) is switched through to the first working connection (A1) is that the actuating side of the switching valve ( 2 ) is connected via a switching line (SL) to a pump line (PL) and a throttle section ( 4 ) is provided in the switching line (SL).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the first working connection (A1) is connected via a bypass return line (RL) to the pressure connection (P1), wherein in the bypass return line (RL) a the flow direction from the pressure connection ( P1) to the first Ar beitsanschluß (A1) blocking check valve ( 5 ) is provided.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the first working connection (A1) via a bypass return line (RL) is connected to a tank line (TL) and that in the bypass return line (RL) a throttle valve ( 6 ) is provided.

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the switching valve ( 2 ) is a 4/2-way valve, wherein a tank connection (T) with the tank line device (TL) is connected.

5. Arrangement according to one of claims 1 or 3, characterized in that in a switching valve ( 2 ) with a plurality of pressure connections (P1 to Pn) and a plurality of working connections (A1 to An) in the starting position of the switching valve ( 2 ), a first pressure connection (P1) to the first working connection (A1) and that the other pressure connections (P2 to Pn) with the first pressure connection (P1) via lines (L2 to Ln) each have the flow direction from the first pressure connection (P1) to the pressure connections (P2 to Pn) blocking check valves ( 9 ) are provided.

6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the switching line (SL) bridging the throttle section ( 4 ) bypass line ( 7 ) with a flow direction to the actuating side of the switching valve ( 2 ) blocking check valve ( 8 ) is provided.