DE4302755A1 - Steuereinrichtung zur Regelung einer von zwei zusammenwirkenden Hydraulik-Verbrauchern abhängigen Arbeitskenngröße - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für die Rege­ lung einer von zwei zusammenwirkenden Hydraulik-Verbrauchern abhängigen Arbeitskenngröße, wie zum Beispiel des Drehmomen­ tes einer mit einer hydraulischen Vorschub- und einer hydraulischen Drehantriebseinrichtung ausgestatteten Bohr­ werkspindel. Die am Werkzeug wirksame Schnittkraft ist vom Verhältnis zwischen der Drehzahl des Bohrwerkzeugs und der Vorschubkraft abhängig. Um einen Werkzeugbruch zu verhindern ist es deshalb wünschenswert, eine Steuereinrichtung vorzu­ sehen, mit der das von der Bohrwerkspindel auf das Werkzeug übertragene Moment weitestgehend automatisch begrenzt und vorzugsweise auf einem optimalen Wert eingeregelt wird. Die­ ses Drehmoment bildet für dieses Anwendungsgebiet die zu regelnde Arbeitskenngröße, welche sowohl von der Last an der hydraulischen Drehantriebseinrichtung als auch von der Last an der hydraulischen Vorschubeinrichtung abhängig ist. Eine solche Steuereinrichtung ist allerdings gleichermaßen wün­ schenswert in all den Fällen, in denen eine durch zwei Hydraulik-Verbraucher bestimmte Maschinenleistung auf einen möglichst hohen Wert eingeregelt werden soll. Solche Anwen­ dungsgebiete finden sich regelmäßig bei Nutzfahrzeugen, wie z. B. Müllfahrzeugen oder bei forstwirtschaftlichen Fahrzeu­ gen, bei denen zumindest zwei Verbraucher gleichzeitig betrieben werden und zusammen die Maschinenleistung bestim­ men.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Steuerein­ richtung zu schaffen, mit der eine von zwei zusammenwirken­ den Hydraulik-Verbrauchern abhängige Arbeitskenngröße, wie z. B. das Drehmoment einer mit einer hydraulischen Vorschub- und einer hydraulischen Drehantriebseinrichtung ausgestat­ tete Bohrwerkspindel automatisch und mit möglichst geringem Aufwand auf einem optimalen Wert eingeregelt werden kann, so daß das betreffende Arbeitsgerät vor Überlast abgesichert wird, wie sie beispielsweise bei Gesteinsbohrmaschinen dann auftreten kann, wenn das Bohrgerät in der Bohrung festfährt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß erfolgt über die Steuereinrichtung unter Zuhilfenahme des Druckventils eine Verknüpfung der jeweili­ gen Lasten an den beiden Hydraulik-Verbrauchern, wobei die Konstruktion des Druckventils die Charakteristik vorgibt, mit dem der Arbeitsdruck am betreffenden Hydraulik-Verbrau­ cher in Abhängigkeit vom Steuersignal verändert wird. Mit diesem Aufbau kann beispielsweise mit einfachen Maßnahmen eine Anti-Festbohr-Automatik für ein Bohrgerät geschaffen werden. Wenn beispielsweise bei Klemmen der Bohrstangen der Rotationsdruck, d. h. der Arbeitsdruck an der hydraulischen Drehantriebseinrichtung ansteigt, sorgt ein die Belastung der hydraulischen Drehantriebseinrichtung repräsentierendes Steuersignal dafür, daß das Druckventil den Arbeitsdruck am anderen Hydraulik-Verbraucher, d. h. am Vorschub entspre­ chend reduziert bzw. begrenzt. Durch geeignete Einstellung bzw. Vorgabe der Charakteristik des Druckventils kann die Veränderung des wirksamen Arbeitsdrucks am anderen Hydrau­ lik-Verbraucher gerade so erfolgen, daß die von den beiden Hydraulik-Verbrauchern abhängige Arbeitskenngröße, d. h. in diesem Fall das am Werkzeug wirksame Drehmoment konstant gehalten, d. h. auf einen konstanten Wert eingeregelt wird. Ein besonderer Vorteil des Anmeldungsgegenstandes ist dabei darin zu sehen, daß der schaltungstechnische Aufwand für die Steuereinrichtung sehr klein bleibt und das Druckventil sich in besonderem Maße dafür eignet, die jeweils gewünschte Charakteristik der Arbeitsdruckveränderung am anderen Hydraulik-Verbraucher zu realisieren.

Es hat sich darüberhinaus als vorteilhaft erwiesen, daß das der Steuereinrichtung zugrunde liegende Steuerungsprinzip von der konkreten Art des Steuersystems und der Steuerart unabhängig ist. So ist die anmeldungsgemäße Steuereinrich­ tung gleichermaßen für Hydrauliksysteme mit Drosselsteue­ rung, d. h. für Systeme mit Konstantpumpen und Abdrosselung der jeweiligen Arbeits-Fluidströme, für sogenannte Pumpen­ steuerungen, bei denen getrennte Pumpen vorhanden sind, die individuell den dem zugehörigen Verbraucher zugeordneten Pumpendruck und Fluidstrom einstellen, aber auch für Hydrau­ likkreise mit Bedarfsstromregelung und vorzugsweise zentraler Verstellpumpe anwendbar. Als Steuersignale können hydrauli­ sche, pneumatische, aber auch elektrische Signale herangezo­ gen werden.

Wenn der am anderen Hydraulik-Verbraucher wirksame Arbeits­ druck proportional mit dem Steuersignal veränderbar ist, wird die Arbeitskenngröße, wie z. B. das am Werkzeug wirk­ same Schnittkraft-Drehmoment, mit einem Minimum an zusätzli­ chem Bauaufwand konstant gehalten.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Steuereinrichtung in Verbindung mit einem Steuersystem mit Bedarfsstromregelung und Verstellpumpe ist Gegenstand des Anspruchs 3. Hier wird das Druckventil von einem den Lastdruck des einen Hydraulik- Verbrauchers repräsentierenden Steuersignal angesteuert und es reduziert dann den Lastdruck des anderen Hydraulik-Ver­ brauchers gegensinnig zum Steuersignal, wodurch die Arbeits­ geschwindigkeit und der Verbraucherdruck am anderen Hydrau­ lik-Verbraucher auf einen entsprechend verringerten Wert eingeregelt wird.

Ein besonders stabiler Betrieb der Steuereinrichtung ergibt sich mit der Weiterbildung des Anspruchs 7. Durch die Dros­ sel wird der Steuerölstrom begrenzt, wodurch in Verbindung mit dem Druckventil in der rückgeführten Lastmeldedrucklei­ tung ein Regeldruck eingestellt werden kann, der auf die zugehörige Druckwaage im Zulauf des anderen Hydraulik-Ver­ brauchers einwirkt.

Die Weiterbildung des Anspruchs 9 ermöglicht es, die Ver­ braucher mit einer einzigen Verstellpumpe zu versorgen, wobei der jeweils höchste Lastdruck das Fördervolumen der Verstellpumpe bestimmt.

Ein-weiterer Vorzug der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 bzw. des Patentanspruchs 9 besteht noch darin, daß es mit einfachen Maßnahmen gelingt, den Beginn der Steuerung in Abhängigkeit von der über das Druckventil abfließenden Strö­ mungsmittelmenge zu verstellen. In diesem Zusammenhang kann auch Einfluß auf den Beginn der Steuerung dadurch genommen werden, daß mit austauschbaren Kolbenschiebern und/oder Drosseln im Bereich des Druckventils gearbeitet wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Steuereinrichtung in Anpassung an ein Steuersystem mit Drosselsteuerung und sepa­ raten Konstantpumpen für die beiden Hydraulik-Verbraucher ist Gegenstand des Patentanspruchs 11. Zur weiteren Verein­ fachung der Steuereinrichtung wird gemäß einer weiteren vor­ teilhaften Weiterbildung das Druckventil als einfaches Schaltventil und zwar entweder als Abschalt- oder Zuschalt­ ventil ausgebildet. Es soll an dieser Stelle auch bereits hervorgehoben werden, daß die Steuereinrichtung auch in Ver­ bindung mit einem Steuersystem mit Bedarfsstromregelung ein Druckventil verwenden kann, das als reines Abschalt- oder Zuschaltventil fungiert.

Um die Charakteristik der Veränderung des am anderen Hydrau­ lik-Verbraucher wirksamen Arbeitsdrucks in weiten Grenzen verändern zu können, ist es vorteilhaft, die dem Drucksignal am Druckventil entgegenwirkende Kraft durch eine Einheit, wie z. B. eine Regelfedereinrichtung, bereitzustellen, die austauschbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.

Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1, 1A einen Hydraulik-Schaltplan zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform der Steuereinrichtung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Steuereinrichtung;

Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Steuerkennlinie der Steuereinrichtung;

Fig. 4 und Fig. 4A einen Längsschnitt bzw. eine Symboldar­ stellung des Druckventils entsprechend einer ersten Ausführungsform; und

Fig. 5 die Einzelheit V von Fig. 4.

Fig. 1 zeigt ein Steuersystem für die Ansteuerung zweier Hydraulik-Verbraucher 12 und 14, die von einer gemeinsamen Verstellpumpe 10 mit Strömungsmittel versorgt werden. Bei dem Hydraulik-Verbraucher 12 handelt es sich um eine Hydro­ motor und bei dem Hydraulik-Verbraucher 14 um einen Linear­ motor, beispielsweise eine Kolben-/Zylinderanordnung. Beide Hydraulik-Verbraucher wirken auf ein Arbeitsgerät, bei­ spielsweise auf die Bohrspindel eines Bohrwerks oder einer Gesteins-Bohrmaschine ein. Die nachfolgend näher zu be­ schreibende Steuereinrichtung soll die Voraussetzungen dafür schaffen, daß das am Bohrwerkzeug durch die Schnitt-Reak­ tionskräfte wirksame Drehmoment auf einem leistungsmäßig optimierten Wert eingeregelt bzw. konstant gehalten werden kann.

Bei dem Steuersystem handelt es sich um ein System mit Bedarfsstromregelung, welche nachfolgend im einzelnen beschrieben werden soll:

Von der Verstellpumpe 10 geht eine zentrale Förderleitung 16 aus, die bei 18 in eine Förder-Zweigleitung 20 für den Dreh­ antrieb 12 und in eine Förder-Zweigleitung 22 für den Vor­ schubantrieb 14 aufgeteilt wird. Die Förder-Zweigleitung 20 führt über eine 2-Wege-Zulaufdruckwaage 24 zu einem dem Ver­ braucher 12 zugeordneten Steuerventil 26, das durch die anliegenden Steuersignale X1 und X2 aus einer zentrierten Mittelstellung in die Arbeitsstellungen verschoben werden kann, um die Verbraucheranschlüsse A und B wechselweise mit Pumpen-Förderdruck zu beaufschlagen. Das Steuerventil 26 ist als 5/3-Wegeventil ausgebildet, d. h. es hat neben den Ver­ braucheranschlüssen A und B noch einen Lastmeldedruckan­ schluß, der in der zentrierten Mittelstellung auf Tank gelegt ist und in den beiden anderen Schaltstellungen den Arbeitsdruck stromab der im Steuerventil ausgebildeten Meß­ drosselstelle abgreift.

Mit 28 ist eine Lastdruckmeldeleitung bezeichnet, die zu einem Knoten 30 führt und von dort über eine Lastdruckmelde- Zweigleitung 32 zu einem Wechselventil 34. Stromauf des Wechselventils 34 zweigt von der Lastdruckmelde-Zweigleitung 32 eine weitere Zweigleitung 36 zur Federseite der Druck­ waage 24 ab. Auf die der Federseite gegenüberliegende Seite der Druckwaage 24 ist der Druck stromab der Druckwaage 24 rückgeführt. Mit dieser Anordnung gelingt es, das Druckge­ fälle an der Meßblende, d. h. am Wegeventil 26, das vorzugs­ weise als Proportionalventil ausgeführt ist, unabhängig vom veränderlichen Verbraucherdruck konstant zu halten, wobei der Druckabfall durch das Verhältnis zwischen der Kraft der Regelfeder 38 und der Querschnittsfläche des Kolbens der Druckwaage 24 bestimmt wird.

Vom Wechselventil 34 geht eine zentrale Lastdruckmeldelei­ tung 40 aus, die über einen Knoten 42 zu einem Pumpenregler 44 geführt ist, so daß sich folgende Wirkungsweise der Bedarfsstromregelung für den Verbraucher 12 ergibt:

An der Meßdrosselstelle im Ventil 26 wird ein bestimmtes Druckgefälle erzeugt, das dem Druckgefälle gleich ist, das zwischen der Förderleitung 16 und der zentralen Lastdruck­ meldeleitung 40 herrscht. Der Pumpenregler 44 ist beispiels­ weise gemäß Fig. 1A aufgebaut und hat einen Stellmotor 46, dessen Kolben 48 zwei Zylinderräume 50 und 52 definiert, von denen der Zylinder-Ringraum 50, in dem eine Feder unterge­ bracht ist, über eine Leitung 16A, 16B mit dem Druck in der Förderleitung 16 und der Zylinderraum 52 über eine Drucklei­ tung 54 mit einem Wegeventil 56 verbunden ist, das als 3/2- Wegeventil ausgeführt ist und die Druckleitung 54 wechsel­ weise entweder mit der Leitung 16A oder mit Tank T verbin­ det. Die Schaltung des Wegeventils 56 wird bestimmt durch das Kräftegleichgewicht zwischen der auf die eine Seite des Kolbenschiebers wirkenden Druckkraft durch den Druck in der Leitung 16B und der entgegenwirkenden Summe aus der Feder­ kraft und der Druckkraft, die über den Druck aus der zentra­ len Lastdruckmeldeleitung 40 aufgebracht wird. Damit ergibt sich folgende Wirkungsweise:

Die eingestellte Weite der Meßdrosselstelle bestimmt den bei einem bestimmten Strom auftretenden Druckunterschied zwi­ schen den Leitungen 16 und 40 und damit den Druckunterschied in den beiden Zylinderräumen 50 und 52 des Stellmotors 46. Wenn umgekehrt ein bestimmter Druckunterschied vorgegeben wird, bestimmt die Weite der Meßdrosselstelle den Strom, bei dem dieser Druckunterschied auftritt. Steigt der Förderdruck in der Leitung 16 bei gleichbleibendem Druck in der zentra­ len Lastdruckmeldeleitung 40 an, weil der Meßdrosselstelle ein zu großer Volumenstrom zufließt, verbindet das Ventil 56 die Druckleitung 54 mit der Leitung 16A, was zur Folge hat, daß Druckmittel in den Zylinderraum 52 einströmt. Dadurch wird der Stellkolben 48 gemäß Fig. 1A nach links verschoben und dadurch die Verstellpumpe 10 auf kleineres Fördervolumen pro Umdrehung eingestellt. Wenn umgekehrt der Druck in der Förderleitung 16 absinkt, weil der Förderstrom im Vergleich zum Lastmeldedruck in der zentralen Lastdruckmeldeleitung 40 absinkt, so verbindet das Ventils 56 die Leitung 54 mit Tank. Der Druckraum 52 wird entlastet und die Pumpe 10 wird auf größeres Hubvolumen pro Umdrehung eingestellt. Es liegt dementsprechend für den Verbraucher 12 ein sogenannter "load-sensing"-Steuerkreis vor.

Entsprechendes gilt für die Steuereinrichtung des Verbrau­ chers 14. Zu diesem Zweck ist die Förder-Zweigleitung 22 ebenfalls über eine 2-Wege-Zulaufdruckwaage 23 zu einem vor­ zugsweise als Proportionalventil ausgeführten 5/3-Wegeventil 25 geführt, das Verbraucheranschlüsse A und B sowie einen Lastmeldedruckanschluß LV hat, von dem eine Lastdruckmelde­ leitung 27 auf die Federseite der Druckwaage 23 und von dort zum Wechselventil 34 rückgeführt ist. Die entsprechenden Leitungsabschnitte sind mit 31 und 35 bezeichnet. Ein Kno­ tenpunkt zwischen den Leitungsabschnitten 27 und 31 hat das Bezugszeichen 29.

Bei den Knoten 29, 30 und 42 handelt es sich in der Regel um Wechselventilgehäuse ohne Kugel. Der gesamte Steuerkreis ist abgesichert durch ein Druckbegrenzungsventil 58.

Da die Lastdruckmelde-Zweigleitungen 31, 32 über das Wech­ selventil 34 geführt sind, wird die Verstellpumpe 10 stets auf dasjenige Fördervolumen eingestellt, das ausreicht, um den Verbraucher mit dem jeweils höheren Fluidbedarf zu ver­ sorgen.

Der vorstehend beschriebene Aufbau entspricht im wesentli­ chen dem Aufbau eines herkömmlichen Hydraulikkreises für ein Steuersystem mit Bedarfsstromregelung von mindestens zwei Verbrauchern. Die Besonderheit der Steuereinrichtung gemäß Fig. 1 besteht darin, daß durch geringe schaltungstechnische Umbaumaßnahmen eine automatische Regelung bzw. Konstanthal­ tung einer von den beiden Verbrauchern 12 und 14 abhängigen Arbeitskenngröße, wie z. B. des von der Schnittkraft an einem Bohrwerkzeug bestimmten Reaktionsmoments erzielbar ist. Zu diesem Zweck ist ein mit 60 bezeichnetes Druckventil vorgesehen, das als stetig verstellbares 2/2-Wegeventil aus­ geführt ist, wobei dessen einer Anschluß mit dem Tank T und dessen anderer Anschluß E über einen Steuerleitungszweig 62 mit den Knoten 29 verbunden ist und damit den Druck in der Lastdruckmelde-Zweigleitung 31 führt.

Der Kolbenschieber des Druckventils 60 wird durch eine vor­ zugsweise einstellbare Regelfeder 64 in eine Stellung vorge­ spannt, in der der Leitungszweig 62 abgesperrt wird.

In der anderen Schaltstellung erfolgt eine gedrosselte Ver­ bindung zwischen dem Leitungszweig 62 und dem Tankanschluß T.

In der Lastdruckmeldeleitung 27 stromauf des Knotens 29 ist eine Konstantdrossel 66 eingebaut, durch die bewirkt wird, daß der bei Verschiebung des Kolbens des Druckventils zum Tank T abströmende Steuerölstrom begrenzt wird. Es gelingt auf diese Weise, in Abhängigkeit von der Verschiebestellung des Kolbens des Druckventils 60 in der Lastdruckmelde- Zweigleitung 31 einen Druck einzustellen, der dann den Regeldruck für die vorgeschaltete 2-Wege-Zulaufdruckwaage 23 bildet.

Auf der Steuerseite des Druckventils ist über eine Steuer­ druckleitung 68, die vom Knoten 30 ausgeht, der Lastdruck des Verbrauchers 12 wirksam. Damit ergibt sich die Funktion, daß das Druckventil 60 vorzugsweise proportional den Last­ meldedruck in der Lastdruckmelde-Zweigleitung 31 in Abhän­ gigkeit vom Druck PST in der Steuerdruckleitung 68 und damit in Abhängigkeit vom Lastdruck des Verbrauchers 12 reduziert. Bei steigendem Lastdruck und damit steigendem Steuerdruck PST in der Leitung 68 wird der "load-sensing"-Druck in der Lastdruckmelde-Zweigleitung 31 und damit auf der Federseite der Druckwaage 23 proportional von P_max bis zu Null redu­ ziert. Dementsprechend wird der Verbraucherdruck am Verbrau­ cher 14 reduziert bzw. begrenzt und damit gleichzeitig des­ sen Arbeitsgeschwindigkeit.

Die vorstehend beschriebene Schaltung kann dazu eingesetzt werden, automatisch den Druck an einem Verbraucher in Abhän­ gigkeit vom Arbeitsdruck am anderen Verbraucher zu reduzie­ ren. Wenn beide Verbraucher zusammen eine Arbeitskenngröße einer Arbeitsgerätschaft, wie z. B. das an einem Bohrwerk­ zeug wirkende Schnittkraft-Reaktionsmoment, definieren, kann diese Arbeitsgröße, d. h. das Drehmoment konstant gehalten werden. Damit eignet sich diese Schaltung beispielsweise als Antifestbohrautomatik eines Bohrgeräts. Bei Klemmen der Bohrstange steigt der Arbeitsdruck an der Drehantriebsein­ richtung. Dementsprechend verringert das Druckventil 60 den Lastmeldedruck des dem Vorschub 14 zugeordneten Ventils 25. Der Verbraucherdruck wird dementsprechend reduziert und begrenzt und auf die Arbeitsgeschwindigkeit des Verbrauchers 14 wird über die 2-Wege-Zulaufdruckwaage 23 verringert bzw. geregelt.

In Fig. 3 ist die Steuerkennlinie dargestellt, die mit dem Druckventil 60 der Steuereinrichtung gemäß Fig. 1 erzielbar ist. Auf der Ordinate ist der Verbraucherdruck am Verbrau­ cher 14, d. h. am Vorschubkolben, und auf der Abszisse der Verbraucherdruck am Verbraucher 12, d. h. an der Drehan­ triebseinrichtung, aufgetragen. Der Arbeitsbereich der Steuereinrichtung ist schraffiert dargestellt. Man erkennt aus der Darstellung, daß bis zu einem Lastdruck am Verbrau­ cher 12 von 50 bar der maximale Vorschubdruck von beispiels­ weise 100 bar gehalten wird. Dieser maximale Druck wird durch die Regelfedereinrichtung 64 bestimmt, die vorzugs­ weise einstellbar ist. Es ist auch möglich, im Bereich des Druckventils 60 verschiedene Regelfedereinrichtungen einzu­ bauen, um damit eine Anpassung an verschiedene Steuersysteme vornehmen zu können. Beginnend mit einem Lastdruck an der Drehantriebseinrichtung von beispielsweise 50 bar wird der Vorschubdruck linear bis auf 0 bar zurück geregelt, indem der Lastdruck über die Steuerdruckleitung 68 auf die der Regelfedereinrichtung 64 entgegengesetzte Steuerseite des Kolbens des Druckventils 60 gegeben wird.

Die erfindungsgemäße Verschaltung des Druckventils 60 eröff­ net die Möglichkeit, den Steuerbeginn in Abhängigkeit von der über das Druckventil 60 abfließenden Steuerölmenge zu verstellen, was zu dem besonderen Vorteil führt, daß die Charakteristik der Veränderung des am Verbraucher 14 wirksa­ men Arbeitsdrucks in weiten Grenzen einstellbar ist.

Die Eingliederung des Druckventils 60 in vorliegende Steuer­ systeme erfordert einen geringen montagetechnischen Aufwand. So wird beispielsweise die Möglichkeit eröffnet, das Druck­ ventil 60 als Kolbenschiebersystem auszubilden, das in Patronenbauweise ausgeführt ist. In den Fig. 4 und 5 ist eine Ausführungsform eines solchen Kolbenschiebersystems gezeigt, das sich für die Realisierung des Druckventils 60 besonders eignet. Diejenigen Bauteile, die den Elementen der Ausführungsform nach Fig. 1 entsprechen, sind mit identi­ schen Bezugszeichen versehen. Der Steuerdruck PST liegt über die Steuerdruckleitung 68 auf der einen Seite eines Ventil- Steuerschiebers 70 an. Der Druckkraft des Steuerdrucks wirkt auf der anderen Seite des Steuerschiebers die Regeleinheit 64 entgegen, die über eine Leitung 72 (Entlastungsleitung) zum Tank belüftet ist. Der Anschluß 62 führt den auf die 2- Wege-Zulaufdruckwaage 23 einwirkenden Lastdruck des Verbrau­ chers 14, d. h. den sogenannten LS-Druck PLS.

Wie Fig. 4 erkennen läßt, ist der Steuerschieber 70 in einer Gehäusepatrone 74 untergebracht, die über ein Gewinde 76 in ein nicht näher dargestelltes Steuerblockgehäuse einschraub­ bar ist. Die Gehäusepatrone 74 hat drei im Durchmesser abge­ stufte Bereiche, die mit Passung mit einer entsprechenden Stufenbohrung im Steuerblockgehäuse zusammenwirken, wobei über Dichtungen 78, 80 die Anschlüsse für den Steuerdruck PST, für den Tank T und für den Lastdruck PLS gegeneinander abgedichtet werden.

In die Gehäusepatrone 74 ist von der dem Anschluß für den Steuerdruck PST abgewandten Seite her ein Stellteil 82 schraubbar, an dem sich die Regelfeder 64 abstützt. Das Stellteil 82 kann von der Außenseite her mittels eines geeigneten Werkzeugs verdreht werden, um die Maximal- Druckeinstellung vornehmen zu können.

Einzelheiten der Ventilgestaltung sind der Fig. 5 entnehm­ bar.

Man erkennt aus der Darstellung gemäß Fig. 5, daß der Steuerdruck PST auf die der Regelfeder 64 abgewandte Stirn­ seite 84 des Steuerschiebers 70 einwirkt. Der Lastdruck PLS wird über eine Querbohrung 86 eingeleitet und für den Anschluß zum Tank T ist in der Gehäusepatrone 74 eine weitere Querbohrung 88 vorgesehen, die in einen Federraum 90 mündet. Die Regelfeder 64 stützt sich auf der gemäß Fig. 5 oberen Seite am Stellteil 82 ab, das von einer Stellspindel gebildet ist und auf der gemäß Fig. 5 unteren Seite an einem Radialbund 71 des Steuerschiebers 70. Der Steuerschieber 70 weist darüberhinaus eine Steuereindrehung 92 auf, von der eine kurze Radialbohrung 73 ausgeht, die auf eine Längs- Sackbohrung 75 trifft, die von der dem Federraum 90 zuge­ wandten Stirnseite des Steuerschiebers 70 ausgeht. Auf diese Weise wird von der Steuereindrehung 92 im Zusammenwirken mit der Querbohrung 86 eine Steuerkante 77 ausgebildet, über die der an der Druckwaage wirksame Lastdruck über die Querboh­ rung 73, die Längsbohrung 75 und die Querbohrung 88 zum Tank T geregelt abgebaut werden kann. Fig. 5 zeigt den Steuer­ schieber 70 kurz vor dem Aufsteuern der Steuerkante 77. In diesem Moment hat sich der Steuerschieber 70 bereits unter Einwirkung des Drucks PST um ein vorbestimmtes Maß M von einer Auflageschulter 79 abgehoben. Die Größe des Steuer­ drucks PST, die erforderlich ist, um die Steuerkante 77 zu öffnen, ist abhängig von der Vorspannkraft der Regelfeder 64, die durch Einstellung des Stellteils 82 veränderbar ist.

Vorstehend wurde die Steuereinrichtung in Verbindung mit einem Steuersystem mit Bedarfsstromregelung und Verstell­ pumpe beschrieben. Das erfindungsgemäße Steuerungsprinzip ist allerdings nicht auf diese Art des Steuersystems beschränkt. Es ist gleichermaßen möglich, das Steuerungs­ prinzip bei einem Steuersystem anzuwenden, bei dem eine Pum­ pensteuerung vorliegt. Im folgenden wird eine weitere Aus­ führungsform der Steuereinrichtung in Verbindung mit einem Steuersystem mit sogenannter Drosselsteuerung beschrieben. Diese Ausführungsform ist in Fig. 2 gezeigt. Zur Vereinfa­ chung der Beschreibung sind diejenigen Komponenten, die den Bauteilen der Ausführungsform nach Fig. 1 weitgehend ent­ sprechen, mit Bezugszeichen bezeichnet, denen lediglich eine "1" vorangestellt ist.

Bei dieser Ausführungsform ist jedem Verbraucher 112 und 114 eine gesonderte Konstantpumpe 110A und 110B zugeordnet. Die Steuerung der Verbraucherleistungen erfolgt über Druckredu­ zierventile 194, 195, 196, 197, wobei für jede Verbraucher­ leitung ein derartiges Druckreduzierventil zugewiesen ist. Um auch bei dieser Ausgestaltung die von den beiden Verbrau­ chern 112, 114 abhängige Arbeitskenngröße des die beiden Verbraucher integrierenden Arbeitsgeräts auf einem optima­ len, konstanten Wert einregeln zu können, so z. B. das Dreh­ moment einer mit der hydraulischen Vorschubeinrichtung 114 und der hydraulischen Drehantriebseinrichtung 112 ausgestat­ teten Bohrwerkspindel, ist wiederum ein Abschaltventil in Form eines Druckventils 160 vorgesehen, das über eine Regel­ federeinheit 164 in eine Sperrstellung und durch einen Steuerdruck, der in einer Steuerdruckleitung 168 herrscht, in eine Öffnungsstellung verschiebbar ist, in der eine zum Verbraucher 114 führende Anschlußleitung 162 zum Tank T ent­ lastet werden kann. Die Steuerdruckleitung 168 führt zu einer den Arbeitsdruck des Verbrauchers 112 führenden Lei­ tung 198. Damit ergibt sich auch bei dieser Ausführungsform folgende Funktionsweise:

Solange der Druck in der Verbraucherleitung 198 einen Grenz­ wert noch nicht erreicht hat, der durch die vorzugsweise einstellbare Kraft der Regelfeder 164 bestimmt wird, kann auch der Verbraucher 114 mit maximalem Arbeitsdruck versorgt werden. Übersteigt der Verbraucherdruck in der Leitung 198 den vorbestimmten Wert, so verschiebt dieser Druck, der über die Steuerdruckleitung 168 auf die Steuerseite des Ventil­ schiebers des Abschaltventils 160 gegeben wird, den Steuer­ schieber gemäß Fig. 2 nach oben in die Durchschaltestellung, so daß der Druck in der Leitung 162, und damit der wirksame Arbeitsdruck am Verbraucher 114 vorzugsweise proportional mit dem Anstieg des wirksamen Arbeitsdrucks am Verbraucher 112 abgesenkt wird. Wann es sich bei den Verbrauchern 112, 114 wiederum um eine Drehantriebseinrichtung bzw. eine Vor­ schubeinrichtung für ein Bohrgerät handelt, kann auf diese Weise das am Werkzeug wirksame Drehmoment konstant gehalten werden. Damit eignet sich auch die Schaltung gemäß Fig. 2 für eine sogenannte Antifestbohrautomatik des Bohrgeräts.

Vorstehend wurden die Druckventile 160 jeweils als Abschalt­ ventil beschrieben. Es ist jedoch gleichermaßen möglich, diese Ventile auch als Zuschaltventil auszubilden oder auch als Proportionalventile. Vorzugsweise weist das Druckventil eine proportionale Steuerkennlinie auf.

Ferner wurden vorstehend Ausführungsformen beschrieben, bei denen das am Druckventil anliegende Steuersignal jeweils von einem hydraulischen Signal gebildet war. Es ist jedoch glei­ chermaßen möglich, in diesem Bereich mit pneumatischen oder elektrischen Signalen zu arbeiten. Auch ist selbstverständ­ lich die Steuereinrichtung nicht auf das spezielle Anwen­ dungsgebiet eines Bohrgerätes beschränkt. Weitere Anwendun­ gen finden sich beispielsweise bei Forstmaschinen, Müllfahr­ zeugen oder anderen Geräten der Mobilhydraulik, bei denen es darum geht, eine von zwei zusammenwirkenden Hydraulik-Ver­ braucherns abhängige Arbeitskenngröße auf einen optimalen, konstanten Wert einzuregeln.

Die Erfindung schafft somit eine Steuereinrichtung zur Rege­ lung einer von zwei zusammenwirkenden Hydraulik-Verbrauchern abhängigen Arbeitskenngröße, wie z. B. des Drehmoments einer mit einer hydraulischen Vorschub- und einer hydraulischen Drehantriebseinrichtung ausgestatteten Bohrgerätespindel. Um das die beiden Verbraucher integrierende Arbeitsgerät auto­ matisch vor Überbeanspruchungen absichern zu können, wird ein die Last an einem der Hydraulik-Verbraucher repräsentie­ rendes Signals als Steuersignal für ein Druckventil herange­ zogen, mit dem der am anderen Hydraulik-Verbraucher wirksame Arbeitsdruck entsprechend einer durch das Druckventil vorge­ gebenen Charakteristik, vorzugsweise proportional mit dem Steuersignal veränderbar ist.

Claims (19)

1. Steuereinrichtung zur Regelung einer von zwei zusammen­ wirkenden Hydraulik-Verbrauchern abhängigen Arbeits­ kenngröße, wie zum Beispiel des Drehmoments einer mit einer hydraulischen Vorschub- und einer hydraulischen Drehantriebseinrichtung ausgestatteten Bohrwerkspindel, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Last an einem der Hydraulik-Verbraucher (12; 112) repräsentierendes Signal als Steuersignal (PST) für ein Druckventil (60; 160) herangezogen wird, mit dem der am anderen Hydrau­ lik-Verbraucher (14; 114) wirksame Arbeitsdruck ent­ sprechend einer durch das Druckventil (60; 160) vorge­ gebenen Charakteristik veränderbar ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß über das Druckventil (60; 160) der am anderen Hydraulik-Verbraucher (14; 114) wirksame Arbeitsdruck proportional mit dem Steuersignal (PST) veränderbar ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 für ein Steu­ ersystem mit Bedarfsstromregelung und Verstellpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (60) von einem Proportional-Druckbegrenzungsventil (60) gebildet ist, an dessen Steuerseite ein dem Lastmeldedruck (PST) des einen Hydraulik-Verbrauchers (12) entsprechendes Steuersignal anliegt und mit dem der Lastmeldedruck (PLS) des anderen Hydraulik-Verbrauchers (14) gegensin­ nig zum Steuersignal veränderbar ist.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Steuersignal (PST) am Proportional- Druckbegrenzungsventil (60) einer vorzugsweise ein­ stellbaren Regelfedereinrichtung (64) entgegenwirkt.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Regelfedereinrichtung (64) austauschbar ist.

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Proportional-Druckbegren­ zungsventil (60) eine proportionale Steuerkennlinie aufweist.

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß über das Proportional-Druck­ begrenzungsventil (60) eine Lastdruck-Zweigleitung (62) geführt ist, die stromab einer Drossel (66) von der von einer Meßblende am Verbraucher-Steuerventil (25) zu einer Druckwaage (23) rückgeführten Lastmeldedrucklei­ tung (27, 31) abzweigt.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Druckwaage von einer 2-Wege-Zulaufdruck­ waage (23) gebildet ist.

9. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die den betreffenden Lastmel­ dedruck (LS) der beiden Hydraulik-Verbraucher (12, 14) führenden Lastmeldeleitungen (31, 32) zu einem Wechsel­ ventil (34) geführt sind, das den jeweils höheren Last­ meldedruck (LS) zu einer Regeleinrichtung (44) der Ver­ stellpumpe (10) weiterleitet.

10. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lastdruck-Zweigleitung (62) über das Proportional-Druckbegrenzungsventil (60) zum Tank (T) entlastbar ist.

11. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, für ein Steu­ ersystem mit Drosselsteuerung und separaten Konstant­ pumpen für die beiden Hydraulik-Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (160) gegen die Kraft einer vorzugsweise einstellbaren Feder (164) in Abhängigkeit vom Steuersignal (P168) aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung bringbar ist, um dadurch eine über das Druckventil (160) geführte Lei­ tung (162), die an den weiteren Hydraulik-Verbraucher (114) angeschlossen ist, in Abhängigkeit vom Steuer­ signal zu be- oder entlasten.

12. Steuereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Druckventil (160) gegen die Kraft der Regelfeder (164) aus einer eine den Systemdruck des anderen Hydraulik-Verbrauchers (114) führende Leitung (162) absperrenden Stellung in eine Druckentlastungs­ stellung verschiebbar ist.

13. Steuereinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Druckventil (160) als Schaltven­ til ausgebildet ist.

14. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 für ein Steu­ ersystem mit Pumpensteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil in Abhängigkeit vom Steuersignal, das den Belastungszustand des einen Hydraulik-Verbrau­ chers wiedergibt, die Steuereinheit der dem weiteren Hydraulik-Verbraucher zugeordneten Pumpe ansteuert.

15. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal von einem hydraulischen Signal (PST) gebildet ist.

16. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal von einem pneumatischen Signal gebildet ist.

17. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal von einem elektrischen Signal gebildet ist.

18. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (60) als Schieberventil in Patronenbauweise ausgeführt ist.

19. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der Hydraulik-Ver­ braucher (12; 112) von einem Hydromotor und der andere Hydraulik-Verbraucher von einem Hydraulik-Vorschubzy­ linder (14; 114) gebildet ist.