DE4302928A1 - Gleichlaufsteuerung - Google Patents

Gleichlaufsteuerung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Gleichlaufsteuerung für hydraulische Verbraucher, die mindestens zeitweise aus einer Energiequelle heraus gemeinsam in einem festen Geschwindigkeitsverhältnis betrieben werden, wobei das feste Geschwindigkeitsverhältnis durch einen Mengentei­ ler, insbesondere einen rotatorischen Mengenteiler, vorgegeben ist.
Das Aufteilungsverhältnis zwischen den Verbrauchern ist durch die Dimensionierung des Mengenteilers festgelegt. Eine Veränderung wird nach dem bekannten Stand der Technik dadurch erreicht, daß man als Mengenteiler z. B. Kolbenmaschinen mit einstellbarem Fördervolumen verwendet, die es erlauben, die Fördermenge zu einem der Verbraucher in bestimmten Grenzen zu verändern und ggf. bis ganz auf Null herunterzufahren. Mit dieser Art der Gleichlaufsteuerung ist es möglich, anlagenbedingte Einflüsse aus Leckagen, Belastungen und Temperaturände­ rungen innerhalb des Druckmediums zu kompensieren, sowie auch gewollte Änderungen des Teilungsverhältnis­ ses zwischen den beiden Verbrauchern einzustellen. Eine derartige Gleichlaufsteuerung ist in vielen Fällen je­ doch nicht anwendbar, weil sie einerseits aufwendige Verstellpumpeneinheiten benötigt, andererseits insbe­ sondere bei Hubeinrichtungen nicht die geforderte Sicherheit bietet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Gleichlaufsteuerung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß eine betriebssichere Einrichtung mit einfachem Aufbau bereitgestellt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zum Mengenteiler für jeden Verbraucher ein Korrekturventil angeordnet ist, das mit einer Steuerung zur Vorgabe einer Ventilpositionierung verbunden ist und daß der Mengenteiler ein konstantes Teilungsver­ hältnis aufweist.
Es ist beispielsweise mögliche die Volumenstrom-Auftei­ lung zwischen zwei Verbrauchern durch Mengenteiler mit festem Teilungsverhältnis, z. B. zahnradpumpen, vorzu­ nehmen, deren zugehörige Verbraucher mit zwei Korrek­ turventilen versehen sind. Mit dieser Einrichtung liegt bei nicht betätigten Korrekturventilen das fest einge­ stellte Teilungsverhältnis jederzeit vor und kann nicht verändert werden. Will man das Teilungsverhältnis auf­ heben und z. B. einen Verbraucher nicht antreiben, so genügt es, das zugehörige Korrekturventil zu öffnen.
Sollen darüber hinaus belastungs- und temperaturabhän­ gige Abweichungen von dem gewünschten Teilungsverhält­ nis korrigiert werden, so ist durch kurzfristige Betä­ tigung der Korrekturventile diese Korrektur möglich. Besonders universell wird deren Einsatz, wenn man sie als Proportional-Ventile ausbildet und über eine Rege­ lungselektronik ansteuert, welche das aktuelle Tei­ lungsverhältnis zwischen den beiden Förderströmen sensiert und durch Proportional-Ansteuerung der Korrek­ turventile automatisch auf das Soll-Verhältnis zurück­ führt.
Eine besonders sichere Ansteuerung erhält man, wenn man diese Korrekturwerte zusätzlich zu digitalen Schaltim­ pulsen auf die Korrekturventile gibt. Dadurch ist es nämlich möglich, bei Ausfall der Regelung durch ein­ fache Schaltvorgänge einen Notbetrieb aufrechtzuerhal­ ten und die Anlage in einem sicheren Bereich zu halten. Fehlende Schaltvorgänge bedeuten dann Einhaltung des vorgegebenen Mengenverhältnisses. Zur Bereitstellung der digitalen Schaltimpulse ist es möglich, zusätzlich zu einer elektrischen oder mechanischen Ansteuerung der Korrekturventile eine elektronische Steuereinheit vor­ zusehen.
Der Anlagensicherheit dient auch die Anordnung des Men­ genteilers im Zulauf zu den Verbrauchern, weil hier­ durch die Verriegelung von Absenkeinrichtungen nur durch den das Absenken bewirkenden Druck aufgehoben wird. Ein Ausbleiben des Absenkdruckes für einen der beiden Verbraucher, z. B. infolge eines Fehlers im Men­ genteiler, führt nicht zur möglichen Entriegelung und unkontrollierten Absenkbewegung, wie dies bei Mengen­ teilern im Absenkvolumenstromkreis denkbar ist.
Der Vereinfachung der Steuerung dient weiterhin die Aufteilung der Wahl der Bewegungseinrichtung und der Geschwindigkeitssteuerung auf separate Ventile. Auf diese Weisen ist es möglich, einfache Ventile zu verwen­ den und vor allem das Proportionalventil als 2/2-Wege­ Ventil auszubilden.
Es ist andererseits auch vorteilhaft, dieses Ventil als 4/3-Proportional-Wege-Ventil zu gestalten und nachge­ schaltet Rückschlagventile in bestimmter Weise anzuord­ nen, so daß für die eine Bewegungsrichtung andere Steu­ erkanten zum Einsatz kommen als für die zweite Bewe­ gungsrichtung. Man ist damit in der Lage, z. B. die Steuer-Charakteristik an die unterschiedlichen Volumen­ ströme der Kolben- und Bodenseite von Hydraulikzylin­ dern anzupassen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer hydraulischen Ein­ richtung mit Mengenteiler und parallel ge­ schalteten Korrekturventilen und einem hinter einer Hydraulikpumpe angeordneten Proportio­ nalventil, das als 4/3-Wege-Ventil ausgebildet ist und
Fig. 2 eine Vorrichtung gemäß Fig. 1, bei der das Proportionalventil im Bereich der Hydraulik­ pumpe als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet ist.
Zwei Hubkolbenzylinder (1, 2), die anzusteuernde Ver­ braucher ausbilden, werden über einen rotatorischen Mengenteiler (3) von einer Hydraulikpumpe (19) angetrieben. Dabei wird die Bewegungsrichtung der Hubkolbenzylinder (1, 2) durch Umsteuerventile (7, 8) vorgegeben, die Bewegungsgeschwindigkeit wird von Pro­ portionalventilen (6, 20) gesteuert. Das Druckmedium wirkt in der in den Figuren gezeichneten Stellung der Umsteuerventile (7, 8) über Senkbremsventile (11, 12) und entsperrbare Rückschlagventile (13, 14) auf den Bodenraum der Hubkolbenzylinder (1, 2). Voraussetzung ist, daß der Förderdruck über Wechselventile (21, 22)) die Senkbremsventile (11, 12) in die Durchgangsposition schaltet und gleichzeitig mechanischen Kolbenstangen­ bremsen (9, 10) öffnet.
Die Mengenaufteilung des Pumpenstromes auf die beiden Hubkolbenzylinder (1, 2) geschieht in dem konstruktiv vorgegebenen Verhältnis des rotatorischen Mengenteilers (3). Sind hierbei geringfügige Korrekturen erforder­ lich, so werden erfindungsgemäß Korrekturventile (4, 5), die normalerweise geschlossen sind, angesteuert. Dies kann digital geschehen, indem eines der Korrektur­ ventile (4, 5) kurzzeitig geöffnet und wieder geschlos­ sen wird. Dies kann jedoch auch über eine Regelstrecke realisiert werden, welche fortlaufend die Soll-Positio­ nen der Kolben in den Hubkolbenzylindern (1, 2) mit den Ist-Positionen vergleicht und Abweichungen durch An­ steuerung der Korrekturventile (4, 5) ausgleicht. Es ist außerdem auch leicht möglich, bei Ausfall der Rege­ lung die Korrekturventile (4, 5) so auszubilden, daß sie mechanisch betätigbar sind.
Insbesondere ist daran gedacht, die Korrekturventile (4, 5) als Proportionalventile auszubilden. Bei der Durchführung von Korrekturvorgängen ist es möglich, entweder beide Proportionalventile (4, 5) gemeinsam, unterschiedlich oder wahlweise anzusteuern.
Die Aufteilung des Volumenstromes wie auch deren Kor­ rektur über die Korrekturventile (4, 5) ist in gleicher Weise möglich, wenn die Kolben der Zylinder (1, 2) ab­ gesenkt werden, d. h., wenn die Umsteuerventile (7, 8) in die zweite Position geschaltet werden. Auch in die­ sem Fall ist die Kolbenbewegung erst freigegeben, wenn die Senkbremsventile (11, 12) und die mechanischen Kol­ benstangenbremsen (9, 10) durch den Druck hinter dem Mengenteiler (3) umgeschaltet bzw. gelöst sind.
Für eine besonders feinfühlige und lastneutrale An­ steuerung der Kolbenbewegungen ist es gemäß Fig. 1 vor­ teilhaft, das für die Kolbengeschwindigkeit verantwort­ liche Proportional-Ventil (6) als 4/3-Wege-Ventil aus­ zubilden, wobei für die Hubbewegung andere Steuerkanten zum Einsatz kommen als für die Senkbewegung. In diesem Fall lassen sich die Steuerkanten an die unterschiedli­ chen Volumenströme des Bodenraumes und des Stangenrau­ mes der Hubkolbenzylinder (1, 2) anpassen. Rückschlag­ ventile (15, 16, 17, 18) dienen dazu, die richtungsab­ hängige Aufteilung der Volumenströme am Proportional­ ventil (6) wieder aufzuheben, d. h., die Druckseite jeder Schaltstellung auf den Mengenteiler (3) zu geben und die Rücklaufseite jeder Schaltstellung ungehindert in einen Tank (23) abfließen zu lassen.

Claims (9)

1. Gleichlaufsteuerung für hydraulische Verbraucher, die mindestens zeitweise gemeinsam in einem festen Geschwindigkeitsverhältnis zueinander betrieben werden, wobei das feste Geschwindigkeitsverhältnis durch einen Mengenteiler, insbesondere einen rota­ torischen Mengenteiler, vorgegeben ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß parallel zum Mengenteiler (3) für jeden Verbraucher ein Korrekturventil (4, 5) ange­ ordnet ist, das mit einer Steuerung zur Vorgabe einer Ventilpositionierung verbunden ist und daß der Mengenteiler (3) ein konstantes Teilungsver­ hältnis aufweist.
2. Gleichlaufsteuerung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet , daß die Korrekturventile (4, 5) elektrisch angesteuert werden.
3. Gleichlaufsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturventile (4, 5) mechanisch angesteuert werden.
4. Gleichlaufsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturventile (4, 5) zusätzlich aus einer elektronischen Steuer­ einheit angesteuert werden.
5. Gleichlaufsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mengenteiler (3) im Zulauf zu den Verbrauchern angeordnet ist.
6. Gleichlaufsteuerung nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ansteuerung von als Hubkolbenzylinder (1, 2) ausge­ bildeten Verbrauchern, deren Kolbenstangen sowohl durch das eingeschlossene Druckmedium als auch durch hydraulisch entriegelbare Kolbenstangen- Klemmungen gehalten werden und daß Sperrventile für das eingeschlossene Druckmedium wie auch die Klemmungen allein durch den die Bewegung der Hubkolbenzylinder (1, 2) bewirkenden Druck des Druckmediums geöffnet werden.
7. Gleichlaufsteuerung nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Geschwindigkeitssteuerung ein Proportionalventil (6, 20) und zur Wahl der Bewegungsrichtung zwei gesonderte Umsteuerventile (7, 8) vorgesehen sind.
8. Gleichlaufsteuerung nach mindestens einem der vor­ hergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalven­ til (6, 20) für die Geschwindigkeitssteuerung als ein 2/2-Proportional-Wege-Ventil ausgebildet ist.
9. Gleichlaufsteuerung, nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalventil (6, 20) für die Geschwindig­ keitssteuerung als ein 4/3-Proportional-Wege-Ventil ausgebildet ist, dessen Steuerkanten an unter­ schiedliche Volumenströme je nach Betätigungsrich­ tung der Verbraucher angepaßt sind, wobei für die Aufhebung einer vom 4/3-Wege-Ventil her gegebenen Richtungsumkehr des Strömungsmittels Rückschlagven­ tile (15, 16, 17, 18) vorgesehen sind.
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