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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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(GEBIET DER ERFINDUNG)
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem und -verfahren für eine hydraulische
Arbeitsmaschine, die durch Antreiben eines Stellglieds unter Verwendung
einer hydraulischen Flüssigkeit
Arbeiten ausführt.
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(BESCHREIBUNG DES STANDES
DER TECHNIK)
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Wenn
ein Betätigungshebel
zur Steuerung einer Stellgliedgeschwindigkeit bei einer hydraulischen
Arbeitsmaschine schlagartig betätigt
wird, wird sich die Stellgliedgeschwindigkeit schlagartig ändern, wobei
ein starker Stoß oder
eine Vibration verursacht wird. Bei einem Versuch dieses Problem
zu lösen,
ist eine Technik vorgeschlagen worden, bei der eine Drossel zur
Steuerung eines Hauptströmungssteuerventils
in die Steuerleitung eingesetzt wird, um das Ansprechen des Strömungssteuerventils
relativ zu einer Hebelbetätigung
zu verzögern.
Mit dieser Technik wird jedoch die Folgeleistungsfähigkeit
der Stellgliedgeschwindigkeit relativ zur Hebelbetätigung verschlechtert
und ebenso die Bedienbarkeit. Als Gegenmaßnahme ist eine Technik bekannt,
bei der eine variable Drossel als die für das Strömungssteuerventil in die Steuerleitung
eingesetzte Drossel verwendet wird oder ein Rohr für die Übertragung zwischen
beiden Seitenrohren vorgesehen ist, die das Stellglied und das Steuerventil
miteinander verbinden.
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Jedoch
wird im vorherigen Fall, sollte die variable Drossel versagen, die
Bewegung des Steuerventils verschlechtert, wobei beim Betätigen Probleme
verursacht werden, wie das, dass das Stellglied schwierig zu bremsen
wird. Außerdem
werden in letzterem Fall die Vorderseite und die Hinterseite des Stellglieds
verbunden, wobei Probleme im Betrieb verursacht werden, wie das,
dass das Stellglied nicht mehr stehen bleibt. Ferner sinkt die dem
Stellglied zugeführte
Hydraulikflüssigkeitsmenge
und ebenso die Geschwindigkeit, da ein Nebendurchgang zur Übertragung
zwischen beiden Seitenrohren ausgebildet ist. In einem anderen bekannten
Steuersystem wird die Pumpenströmungsmenge
zugunsten einer hohen Betriebsgeschwindigkeit des Betätigungshebels
reduziert. Solch ein Steuersystem ist aus
US 4 505 111 A bekannt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuersystem und -verfahren
für eine
hydraulische Arbeitsmaschine zu schaffen, die dazu im Stande ist, Stöße und Vibrationen,
die erzeugt werden, wenn beispielsweise ein Betätigungshebel schlagartig betätigt wird,
zu vermindern, und auch dazu im Stande ist, die Brems- und Anhaltebedienbarkeit
oder Funktionsbereitschaft für
das Stellglied zu verbessern.
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Das
erfindungsgemäße Steuersystem
für eine
hydraulische Arbeitsmaschine weist eine hydraulische Pumpe auf;
ein hydraulisches Stellglied, das angepasst ist, um mit einem von
der Hydraulikpumpe ausgelassenen Antriebsmittel betätigt zu
werden; eine Schalteinrichtung, die angepasst ist, um die Versorgung
und das Auslassen des Antriebsmittels zu und von dem hydraulischen
Stellglied zu steuern; eine Betätigungseinrichtung
die zum Betätigen
der Schalteinrichtung angepasst ist; eine Auslassströmungssteuereinrichtung,
die in einer auslassseitigen Rohrleitung der Schalteinrichtung gelegen
ist, um die Auslassströmungsmenge
an Antriebsmittel zu steuern; und einem Regler der angepasst ist,
um eine Betätigungsgeschwindigkeit
der Betätigungseinrichtung zu
erfassen und die Auslassströmungssteuereinrichtung
gemäß der erfassten
Betätigungsgeschwindigkeit
zu betätigen.
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Gemäß diesem
Aufbau ist es möglich,
Stöße und Vibrationen
zu vermindern, die auftreten, wenn eine schlagartige Betätigung für die Betätigungseinrichtung
durchgeführt
wird, da die Auslassströmungsmenge
in der auslassseitigen Rohrleitung des hydraulischen Stellglieds
gemäß der Betriebsgeschwindigkeit
gesteuert wird. Außerdem
ist es selbst bei dem Ereignis, bei dem die Auslassströmungssteuereinrichtung
versagen sollte, möglich,
durch Betätigung
der Betätigungseinrichtung
ein Bremsen und Anhalten des hydraulischen Stellglieds zu veranlassen,
da die Auslassströmungssteuereinrichtung
in die auslassseitige Rohrleitung der Schalteinrichtung eingebaut
ist, und ferner wird auch die Bedienbarkeit verbessert.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Schaltplan von Hauptabschnitten eines Steuersystems für eine hydraulische
Arbeitsmaschine gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 ist
ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren für die hydraulische Arbeitsmaschine
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
zeigt;
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3 ist
eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Betätigungsgrad
eines Betätigungshebels
und einem Steuerdruck zeigt;
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4 ist
eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Steuerdruck
und einem an das elektromagnetische Proportionalventil angelegten Strom
zeigt;
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5 ist
eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem an das elektromagnetische Proportionalventil
angelegten Strom und einem Sekundärdruck im gleichen Ventil zeigt;
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6 ist
eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Sekundärdruck im
elektromagnetischen Proportionalventil und dem Öffnungsgrad eines Auslassströmungssteuerventils
zeigt;
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7 ist
eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Betätigungsgrad
des Betätigungshebels
und dem Öffnungsgrad
des Auslassströmungssteuerventils
zeigt;
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8 ist
eine Darstellung, die Änderungszustände des
Betätigungsgrades,
des Gegendrucks und der Geschwindigkeit im ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung und die des Stands der Technik zeigt.
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9 ist
ein Schaltplan von Hauptabschnitten eines Steuersystems für eine hydraulische
Arbeitsmaschine gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
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10 ist
eine Darstellung, die ein verändertes
Beispiel einer Beziehung zwischen einem Steuerdruck und einem an
das elektromagnetische Proportionalventil angelegten elektrischen
Strom zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Steuersysteme
für eine
hydraulische Arbeitsmaschine, die die Erfindung darstellen, werden
nun mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen unten beschrieben. Die folgenden Ausführungsbeispiele beschreiben
das Beispiel zu einem Steuersystem, das im Auslegerzylinderkreis
des hydraulischen Baggers angewandt wird. Es ist selbstverständlich,
dass die Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird untenstehend mit Bezug auf die 1 bis 8 beschrieben.
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1 ist
ein Schaltplan eines Steuersystemhauptabschnitts für eine hydraulische
Arbeitsmaschine gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Ein in 1 gezeigter Hydraulikbagger 1 ist eine
Art hydraulische Arbeitsmaschine, die angepasst ist, um Arbeiten,
wie beispielsweise eine Aushebung, durchzuführen, indem er einen Öldruck verwendet.
Der Hydraulikbagger 1 ist mit einem Ausleger 2,
einem Arm 3 und einer Schaufel 4 versehen. Ein
Hydraulikzylinder 5 ist als ein Stellglied zwischen dem
Ausleger 2 und dem Arm 3 befestigt. Der Arm 3 wird
durch Ausdehnen und Zusammenziehen des Hydraulikzylinders 5 betätigt.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist ein Steuersystem 19 für den Hydraulikbagger 1 aus
einem Hydraulikzylinder 5 als hydraulisches Stellglied,
einer Pumpe 6 als Hydraulikpumpe, ein Hauptströmungssteuerventil 7 als
Schalteinrichtung, ein ferngesteuertes Ventil 8 als Betätigungseinrichtung,
Drucksensoren 10a und 10b als Steuerdrucksensoren,
einem Auslassströmungssteuerventil 11 als
Auslassströmungsmengensteuereinrichtung,
einem elektromagnetischen Proportionalventil 12 und einem
Regler 13 als Steuereinrichtung gebildet.
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Die
Pumpe 6 führt
von einem Tank T einem Hydraulikzylinder 5 Drucköl zu. Eine
erste mit einer kopfseitigen Ölkammer 5a im
Hydraulikzylinder verbundene Rohrleitung 15 und eine zweite
mit der stangenseitigen Ölkammer 5b im
Hydraulikzylinder verbundene Rohrleitung 16 sind durch
ein hydraulisches Hauptströmungssteuerventil 7 der
Steuerschaltbauart miteinander verbunden. Das Hauptströmungssteuerventil 7 ist
durch ein zuführseitiges
Rohr 16a mit der Pumpe 6 verbunden und ist auch über ein auslassseitiges
Rohr 15a mit dem Tank T verbunden.
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Das
Hauptströmungssteuerventil 7 ist
ein hydraulisches Ventil der Steuerschaltart und dient als ein Steuerschaltventil.
Das Hauptströmungssteuerventil 7 steuert
eine Betätigungsrichtung
und Strömungsmenge
von Hydrauliköl,
das zu und von dem Hydraulikzylinder 5 eingespeist und
ausgelassen wird. Das Hauptströmungssteuerventil 7 hat
folgende drei Schaltpositionen – eine
erste Position a, bei der das Ventil durch die Zufuhr eines Steuerdrucks
zu einer Steueröffnung 7a geschalten
wird, einer zweiten Position b, bei der das Ventil durch die Zufuhr
eines Steuerdrucks zu einer Steueröffnung 7b geschalten wird,
und einer neutralen Position c, bei der das Ventil durch Drücken einer
Feder 7c geschalten wird. Bei der ersten Position a dehnt
sich der Hydraulikzylinder 5 aus, während sich der Hydraulikzylinder 5 in
der zweiten Position b zusammenzieht.
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Das
ferngesteuerte Ventil 8 wird durch einen Betätigungshebel 8a betätigt. Das
ferngesteuerte Ventil 8 ist eine Betätigungseinrichtung, die den
Betätigungsgrad
des Betätigungshebels 8a in
einen Steuerdruck umwandelt. Wenn das ferngesteuerte Ventil 8 betätigt wird,
wird der Steuerdruck über
eine Steuerleitung 17a oder 17b in die betätigte der
auf beiden Seiten des Hauptströmungssteuerventils 7 gelegenen
Steueröffnungen 7a und 7b eingespeist, wobei
das Hauptströmungssteuerventil 7 eine Schalttätigkeit
durchführt.
Das ferngesteuerte Ventil 8 hat eine Druckquelle 9a.
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Drucksensoren 10a und 10b sind
jeweils mit den beidseitigen Steuerleitungen 17a und 17b verbunden.
Jeder der Drucksensoren 10a und 10b ist angepasst,
um einen Steuerdruck Pi zu erfassen, der dem Betätigungsgrad des ferngesteuerten
Ventils 8 entspricht. Ein Steuerdrucksignal wird bei Erfassung des
Steuerdruckes Pi in den Regler 13 eingegeben.
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Das
Auslassströmungssteuerventil 11,
das als eine Auslassströmungssteuereinrichtung
fungiert, ist in einer auslassseitigen Rohrleitung 15a des Hauptströmungssteuerventils 7 gelegen.
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Bei
dem elektromagnetischen Proportionalventil 12 wird ein
Sekundärdruck 18 in Übereinstimmung
mit einem vom Regler 13 vorgesehenen Anweisungssignal gesteuert
und das Öffnen
oder der Öffnungsgrad
des Auslassströmungssteuerventils 11 wird
in Übereinstimmung
mit dem Sekundärdruck 18 des
elektromagnetischen Proportionalventils gesteuert. Das elektromagnetische
Proportionalventil 12 hat eine Druckquelle 9b.
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Der
Regler 13 ist eine Steuereinrichtung und ist aus einem
Druckänderungsgeschwindigkeitsberechner 13a als
Berechnungseinrichtung einer Druckänderungsgeschwindigkeit, einem
elektromagnetischen Proportionalventilstromberechner 13b als eine
Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines an das Proportionalventil
angelegten Stroms und einer Anweisungseinheit 13c als eine
Anweisungseinrichtung zusammengesetzt. Der Druckänderungsgeschwindigkeitsberechner 13a berechnet
eine Steuerdruckänderungsgeschwindigkeit
des Steuerdrucks Pi, zum Beispiel eine Betätigungsgeschwindigkeit, auf
der Basis des Steuerdrucksignals, das vom Drucksensor 10a oder 10b eingegeben
wird. Der elektromagnetische Proportionalventilstromberechner 13b berechnet
auf der Basis der so berechneten Betätigungsgeschwindigkeit einen
Strom für
das elektromagnetische Proportionalventil. Es gibt einige Fälle bei
denen der gleiche Strom nachstehend als elektromagnetischer Proportionalventilstrom
bezeichnet wird. Die Anweisungseinheit 13c gibt den so berechneten
elektromagnetischen Proportionalventilstrom an das elektromagnetische
Proportionalventil 12 aus.
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Als
Nächstes
wird die Betätigung
des Steuersystems 19 für
den Hydraulikbagger 1 beschrieben. 2 ist ein
Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren für die hydraulische Arbeitsmaschine
gemäß dem Ausführungsbeispiel
zeigt.
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Zuerst
wird der Betätigungsgrad
in einen Steuerdruck umgewandelt, wenn der Betätigungshebel 8a betätigt wird.
Der Steuerdruck wird durch den Drucksensor 10a oder 10b erfasst
und in den Regler 13 eingegeben. Im Regler 13 wird
der Steuerdruck Pi aus dem vom Drucksensor 10a oder 10b eingegebenen
Steuersignal ausgelesen (Schritt S1). Der Betätigungsgrad des Betätigungshebels
und der Steuerdruck bringen solch eine Beziehung hervor, wie sie
in 3 gezeigt wird.
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Dann
wird im Druckänderungsgeschwindigkeitsberechner 13a eine
Druckänderungsgeschwindigkeit,
zum Beispiel Betätigungsgeschwindigkeit, auf
der Basis von sowohl einem aktuellen Wert Pi(T) des gelesenen Steuerdrucks
und dem Steuerdruck Pi(T-T), der bei dem letztmaligen Abtastereignis
eingegeben wurde, bestimmt (Schritt S2). Die Betätigungsgeschwindigkeit dPi/dt
wird in Übereinstimmung
mit der folgenden Gleichung bestimmt: dPi/dt
= (Pi(T) – Pi(T-T))/T
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Die
so berechnete Betätigungsgeschwindigkeit
wird in den elektromagnetischen Proportionalventilberechner 13b eingegeben,
bei dem ein elektromagnetischer Proportionalventilstrom in Übereinstimmung
mit der Abbildung aus 4 berechnet wird, das die Beziehung
zwischen dem Steuerdruck und dem elektromagnetischen Proportionalventilstrom
darstellt (Schritt S3). Bei der Berechnung eines elektromagnetischen
Proportionalventilstroms werden, wie in 4 gezeigt
ist, gemäß den Betätigungsgeschwindigkeiten
unterschiedliche Abbildungen verwendet. Die Abbildungen sind so
festgelegt, dass der Strom für
das elektromagnetische Proportionalventil auf einer höheren Seite
der Betätigungsgeschwindigkeit
kleiner ist.
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Der
so berechnete elektromagnetische Proportionalventilstrom wird durch
die Anweisungseinheit 13c an das elektromagnetische Proportionalventil 12 ausgegeben
oder angelegt (Schritt S4).
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Im
elektromagnetischen Proportionalventil 12 wird der Sekundärdruck 18 im
gleichen Ventil mit dem so ausgegebenen elektromagnetischen Proportionalventilstrom
gesteuert. Wie in 5 gezeigt ist, sind der Strom
und der Sekundärdruck
in dem elektromagnetischen Proportionalventil direkt proportional
zueinander. Sowie der Strom für
das elektromagnetische Ventil zunimmt, steigt auch dessen Sekundärdruck.
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Ferner
wird der Öffnungsgrad
des Auslassströmungssteuerventils 11 mit
dem Sekundärdruck 18 im
elektromagnetischen Proportionalventil gesteuert. Wie in 6 gezeigt
ist, sind der Sekundärdruck
im elektromagnetischen Proportionalventil und der Öffnungsgrad
des Auslassströmungssteuerventils
fast proportional zueinander. Sowie der Strom für das elektromagnetische Proportionalventil
ansteigt, steigt auch der Öffnungsgrad
des Auslassströmungssteuerventils.
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Gemäß dem Steuersystem 19,
wenn der Betätigungsgrad
groß und
die Betätigungsgeschwindigkeit
hoch ist, wird, wie in 7 gezeigt ist, der Öffnungsgrad
des Auslassströmungssteuerventils 11, das
in die auslassseitige Leitung 15a in Reihe mit dem Hauptströmungssteuerventil 7 eingebaut
ist, kleiner, wenn die Betätigungsgeschwindigkeit
zunimmt, wie in 7 gezeigt ist. Folglich wird
das Auslassströmungssteuerventil 11 gedrosselt,
so dass, wie in 8 gezeigt ist, von Anfang der
Hebelumkehr an ausreichend Gegendruck im Hydraulikzylinder 5 entwickelt
wird.
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Andererseits
wird ein Gegendruck in einer auslassseitigen Leitung des Stellglieds
durch Umkehren eines Betätigungshebels
entwickelt, wenn Bremsen auf das Stellglied in einem herkömmlichen Hydraulikantriebskreis
angewendet werden soll. Folglich wird eine Bremskraft erzeugt, um
das Stellglied zu verzögern
und anzuhalten. Es wird solch eine Ausmesssteuerung verwendet. In
diesem Fall wird ein Gegendruck mit einer Drossel erzeugt, die auf
der Auslassseite eines Hauptsteuerventils angebracht ist. Im Allgemeinen
wird beim Drosseln der auslassseitig vom Hauptsteuerventil gelegenen Drossel
die durch Druckverlust verursachte Erzeugungswärme, zum Beispiel die Energieverlustmenge,
im Drosselabschnitt bei einem normalen Betätigungszustand groß. Wenn
der Drosselabschnitt zu stark gedrosselt wird, wird die Kraftstoffverbrauchseffizienz
verschlechtert. Deswegen wird in dem Fall des in 8 gezeigten
Stands der Technik kein ausreichender Gegendruck, mit darauf folgendem
Mangel an Bremskraft, am Anfang der Hebelumkehr erreicht, wenn eine
schlagartige Betätigung
zum Umkehren des Hebels ausgeführt
wird. Dies geschieht, weil die Drossel auf Seite der hauptventilauslassseitigen
Drossel nicht vollständig
gedrosselt wird.
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Andererseits
wird erfindungsgemäß, wie in 8 gezeigt
ist, ausreichend Bremskraft erzeugt, um die Geschwindigkeit des
Stellglieds in einer frühen
Phase des Hebelumkehrens, verglichen mit dem Stand der Technik,
zu vermindern. Somit gibt es unmittelbar vor dem Anhalten des Stellglieds
eine ausreichende Verzögerung
der Stellgliedgeschwindigkeit, so dass es möglich ist, das Problem eines
hohen Gegendrucks zu lösen,
der wie beim Stand der Technik zum schlagartigen Bremsen erzeugt
wird. Das heißt,
dass es möglich
ist, Stöße und Vibrationen
zu vermindern, die nach einer schlagartigen Umkehr des Betätigungshebels
auftreten.
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Im
Speziellen wird mit steigender Betätigungsgeschwindigkeit die
Auslassströmungsrate
auf der auslassseitigen Leitung durch Einstellen des Öffnungsgrads
der Auslassströmungssteuereinrichtung, das
durch das Steuersystem 19 ausgeführt wird, vermindert, so dass
ein ausreichender Gegendruck (Bremskraft) erzeugt wird, wenn für die Betätigungseinrichtung
eine schlagartige Betätigung
ausgeführt wird,
um die Geschwindigkeit des Stellglieds in einer frühen Phase
unmittelbar nach dem Betätigen
zu vermindern. Deshalb ist es möglich,
Stöße und Vibrationen
zu vermindern, die auftreten, wenn eine schlagartige Betätigung durchgeführt wird.
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Gemäß dem oben
aufgebauten Steuersystem 19 mit solch einer Hebelbetätigung,
die in der Betätigungsgeschwindigkeit
relativ niedrig ist, wird, wie in 7 gezeigt
ist, die Drossel des auslassseitigen Strömungssteuerventils nicht stark
gedrosselt. Deshalb wird es erschwert, dass das Hitzeerzeugungsproblem
auftritt, das durch Druckverlust im Drosselabschnitt verursacht
wird.
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Außerdem wird
bei diesem Ausführungsbeispiel
die Betätigung
des Hauptströmungssteuerventils 7 selbst
bei dem Ereignis des Versagens des Auslassströmungssteuerventils 11 oder
des elektromagnetischen Proportionalventils 12 nicht beeinflusst,
da keine solche Ausführung
wie ein variables Ventil angepasst ist, das ein in die Steuerleitung
des Hauptströmungssteuerventils 7 eingeführtes elektromagnetisches
Ventil verwendet. Deswegen kann Bremsen und Anhalten durch die Wirkungsweise
des Hauptströmungssteuerventils 7 getätigt werden,
wodurch eine hervorragende Betriebsfähigkeit sichergestellt ist.
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Ferner
unterscheidet sich die Ausführung dieses
Ausführungsbeispiels
von der Ausführung,
bei der eine variable Drossel mit einem elektromagnetischen Ventil
und das Hauptströmungssteuerventil zueinander
parallel angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Auslassströmungssteuerventil 11,
das durch das elektromagnetische Proportionalventil 12 betätigt wird,
in der auslassseitigen Leitung 15a des Hauptströmungssteuerventils 7 vorgesehen
oder gelegen. Deshalb ist das Hauptströmungssteuerventil 7,
sogar bei dem Ereignis des Versagens des Auslassströmungssteuerventils 11 oder des
elektromagnetischen Proportionalventils 12, vollständig geschlossen,
wenn der Hebel in seine neutrale Stellung umgekehrt wird. Folglich
schließen
die erste und zweite Leitung 15, 16 vollständig, wobei
sie ein positives Anhalten eines Stellglieds erlauben.
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Zweites
Ausführungsbeispiel
Als Nächstes wird
untenstehend ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung mit Bezug auf 9 beschrieben, die ein Schaltplan
von Hauptabschnitten eines Steuersystems für eine hydraulische Arbeitsmaschine
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
ist. Aufgrund der gleichen Komponenten wie im ersten Ausführungsbeispiel
werden sie mit den gleichen Bezugszahlen wie im ersten Ausführungsbeispiel
kenntlich gemacht, und deren Erläuterungen
werden weggelassen.
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Bei
einem Steuersystem 19 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist, wie in 9 gezeigt ist, ein Regenerierströmungssteuerventil 20 anstelle des
Auslassströmungssteuerventils 11 vorgesehen. Ferner
wird eine Regenerierleitung 14 zwischen einer ersten sich
zu der kopfseitigen Ölkammer
erstreckenden Leitung 15 und einer auslassseitigen Leitung 15a vorgesehen.
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Bei
einem sowohl eine auslassseitige Leitung 15a als auch eine
Regenerierleitung 14 aufweisenden Zustand ist das Regenerierströmungssteuerventil 20 in
der auslassseitigen Leitung 15a in Reihe mit dem Hauptströmungssteuerventil 7 eingerichtet. Das
Regenerierströmungssteuerventil 20 dient
als Beschleunigungskreis für
einen Hydraulikzylinder 5, der als Stellglied wirksam ist,
und führt
eine Menge von aus der auslassseitigen Leitung 15a ausgelassenem
Drucköl
durch die Regenerierleitung 14 in die erste Leitung 15 zu.
Das restliche Drucköl
wird durch die auslassseitige Leitung 15a in einen Tank
T ausgelassen.
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Bei
einem elektromagnetischen Proportionalventil 12 wird sein
Sekundärdruck 18 mit
einem von einem Regler 13 bereitgestellten Anweisungssignal
gesteuert. Der Öffnungsgrad
des Regenerierströmungssteuerventils 20 wird
mit dem Sekundärdruck 18 im
elektromagnetischen Proportionalventil gesteuert.
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Andere
Ausführungspunkte
sind die Gleichen wie im ersten Ausführungsbeispiel.
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Beim
oberen Aufbau arbeitet das Steuersystem 19 dieses zweiten
Ausführungsbeispiels
in der gleichen Weise wie das Steuersystem 19 des vorherigen
ersten Ausführungsbeispiels,
so dass unten nur abweichende Punkte beschrieben werden.
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Wenn
der Betätigungshebel 8a zum
Herbeiführen
eines Abstiegs oder eines Senkens des Arms 3 schlagartig
betätigt
wird, wird der Öffnungsgrad
des Regenerierströmungssteuerventils 20 mit
dem Sekundärdruck 18 im
elektromagnetischen Proportionalventil gesteuert, um auf einer höheren Seite
der Betätigungsgeschwindigkeit
klein zu werden. Folglich wird die Menge an von der auslassseitigen
Leitung 15a in den Tank T ausgelassenem Drucköl kleiner.
Andererseits wird der Hydraulikzylinder ausgedehnt, da der Arm 3 absteigt
oder absinkt, und der Öldruck
in der stangenseitigen Ölkammer 5b wird
größer als
der der kopfseitigen Ölkammer 5a.
Folglich wird die Strömungsrate
vom Hauptströmungssteuerventil 7 zur
kopfseitigen Ölkammer 5a unzureichend. Deshalb
fließt
das von der auslassseitigen Leitung 15a ausgelassene Drucköl durch
den Regenerierkreis 14 in die erste Leitung 15 und
wird in die kopfseitige Ölkammer 5a gespeist.
Wie in 6 gezeigt ist, weisen der Sekundärdruck im
elektromagnetischen Proportionalventil und der Öffnungsgrad des Regenerierströmungssteuerventils
solch eine Beziehung auf, wie es bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel
der Fall ist, bei dem der „ÖFFNUNGSGRAD DES
AUSLASSSTRÖMUNGSSTEUERVENTILS" in 6 dem „Öffnungsgrad
des Regenerierströmungssteuerventils" bei diesem zweiten
Ausführungsbeispiel
entspricht.
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Somit
wird gemäß dem Steuersystem 19 dieses
zweiten Ausführungsbeispiels
der Öffnungsgrad des
Regenerierströmungssteuerventils 20 mit
einer Zunahme der Betätigungsgeschwindigkeit
kleiner, wie es im ersten Ausführungsbeispiel
der Fall ist, wenn der Betätigungsgrad
größer wird,
so dass die Betätigungsgeschwindigkeit
größer wird.
Deshalb wird, wie im ersten Ausführungsbeispiel
durch Drosseln des Regenerierströmungssteuerventils 20,
wie in 20 gezeigt ist, ein ausreichender
Gegendruck unmittelbar nach dem Beginn der Hebelumkehr erzeugt.
Folglich ist es wie beim ersten Ausführungsbeispiel möglich, Stöße und Vibrationen
zu vermindern, die auftreten, wenn der Hebel schlagartig umgekehrt
wird. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel
entspricht „ÖFFNUNGSGRAD
DES AUSLASSSTRÖMUNGSSTEUERVENTILS" in 7 dem „Öffnungsgrad
des Regenerierströmungssteuerventils".
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Das
Regenerierströmungssteuerventil 20 kann
nicht nur die Strömungsrate
einer Menge von Drucköl
steuern, das durch ein Regenerierrohr 14 in die einspeisseitige
Leitung 16a gespeist wird, sondern auch die Strömungsrate
des verbleibenden Drucköls,
das von der auslassseitigen Leitung 15a ausgelassen wird.
Folglich ist es möglich,
den Aufbau eines Steuersystems 19 zu vereinfachen.
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Wie
oben beschrieben ist, hat die Schalteinrichtung ein hydraulisches
Ventil der Steuerschaltart. Die Betätigungseinrichtung hat ein
ferngesteuertes Ventil für
die Zufuhr eines Steuerdrucks zu der Schalteinrichtung durch eine
Steuerleitung. Die Auslassströmungssteuereinrichtung
hat ein Auslassströmungssteuerventil
zum Steuern der Auslassströmungsrate
durch das elektromagnetische Proportionalventil. Die Steuereinrichtung
besteht aus einer Steuerdruckerfassungseinrichtung zum Erfassen
eines Steuerdrucks, einer Betätigungsgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung
zum Berechnen einer Änderungsgeschwindigkeit
des erfassten Steuerdrucks als eine Betätigungsgeschwindigkeit, eine
Berechnungseinrichtung zum Berechnen des Stromes eines elektromagnetischen
Proportionalventils in Übereinstimmung
mit der so berechneten Betätigungsgeschwindigkeit
und einer Anweisungseinrichtung die den so berechneten Strom des
elektromagnetischen Proportionalventils als Anweisungssignal zu
dem gleichen Ventil ausgibt.
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Gemäß dieser
Ausführung
wird der Steuerdruck nach der Umwandlung durch das ferngesteuerte
Ventil durch die Steuerdruckerfassungseinrichtung erfasst, in der
der Steuerdruck in eine Betätigungsgeschwindigkeit
umgerechnet wird. Dann wird in der Betätigungsgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung
in Übereinstimmung
mit der Betätigungsgeschwindigkeit
ein Strom für
das elektromagnetische Proportionalventil berechnet. Anschließend wird
das Auslassströmungssteuerventil
mit einem von der Anweisungseinrichtung ausgegebenen Anweisungssignal
des elektromagnetischen Proportionalventilstroms durch das elektromagnetische
Proportionalventil betätigt,
um die Auslassströmungsrate
in der auslassseitigen Leitung des hydraulischen Stellglieds zu
steuern. Somit ist es möglich,
Stöße und Vibrationen,
die auftreten, wenn eine schlagartige Betätigung für die Betätigungseinrichtung ausgeführt wird,
zu vermindern. Nebenbei kann selbst bei dem Ereignis eines Versagens
des Auslassströmungssteuerventils
das hydraulische Stellglied exakt durch Betätigen der hydraulischen Steuerschalteinrichtung gebremst
und angehalten werden, da das Auslassströmungssteuerventil in Reihe
mit dem hydraulischen Steuerschaltventil angeordnet ist und somit wird
die Betriebsfähigkeit
verbessert.
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Erfindungsgemäß wird darüber hinaus
ein Regenerierströmungssteuerventil
mit einer Regenerierleitung für
die Zufuhr eines Antriebsmittels verwendet, das von der auslassseitigen
Leitung entweder in eine erste Leitung, die mit der kopfseitigen Ölkammer
im hydraulischen Stellglied verbunden ist, oder eine zweite Leitung,
die mit der stangenseitigen Ölkammer
im hydraulischen Stellglied verbunden ist, ausgelassen wird.
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Gemäß dieser
Ausführung
können
Stöße und Vibrationen,
die nach einer schlagartigen Betätigung
der Betätigungseinrichtung
auftreten, durch die Auslassströmungssteuereinrichtung,
die in Reihe mit der Schalteinrichtung angeordnet ist, vermindert
werden. Folglich ist es möglich,
die Betriebsfähigkeit
zu verbessern. Darüber
hinaus ist es nicht nur möglich, die
Betriebsfähigkeit
zu verbessern, sondern es können
auch sowohl Auslassströmungssteuerung
als auch Regenerierströmungssteuerung
geteilt werden, da das Regenerierströmungssteuerventil in der Auslassströmungssteuereinrichtung
vorgesehen ist, wodurch eine Vereinfachung des Systemaufbaus ermöglicht wird.
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Ferner
wird bei einer hydraulischen Arbeitsmaschine mit einer Hydraulikpumpe,
einem hydraulischen Stellglied, das angepasst ist, um mit einem
von der Hydraulikpumpe ausgelassenem Antriebsmittel betätigt zu
werden, einer Schalteinrichtung, die angepasst ist, um die Zufuhr
und den Auslass des Antriebsmittels für das hydraulische Stellglied
zu steuern, und einer Betätigungseinrichtung,
die angepasst ist, um die Schalteinrichtung zu betätigen, erfindungsgemäß empfohlen,
eine Auslassströmungssteuereinrichtung
in einer auslassseitigen Leitung der Schalteinrichtung vorzusehen, um
die Steuerung so zu machen, dass nach dem Betätigen des hydraulischen Stellglieds
der Öffnungsgrad
der Strömungssteuereinrichtung
auf der Seite mit höherer
Geschwindigkeit in Übereinstimmung
mit der Betätigungsgeschwindigkeit
der Betätigungseinrichtung kleiner
wird.
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In
diesem Fall wird es möglich,
eine Steuerung zu bewerkstelligen, um Stöße und Vibrationen, die auftreten,
wenn der Betätigungshebel
schlagartig betätigt
wird, zu vermindern, da die Auslassströmungsrate in einer auslassseitigen
Leitung des hydraulischen Stellglieds durch die Auslassströmungssteuereinrichtung
in Übereinstimmung
mit der Betätigungsgeschwindigkeit
gesteuert wird. Nebenbei kann das hydraulische Stellglied selbst
bei dem Ereignis des Versagens der Auslassströmungssteuereinheit durch Betätigen der
Schalteinrichtung genau gebremst und angehalten werden, da die Auslassströmungssteuereinrichtung
in Reihe mit der Schalteinrichtung gelegen ist, und somit kann die
Betriebsfähigkeit
verbessert werden.
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Darüber hinaus
kann der Vibrationsdämpfungseffekt
verbessert werden, da ein auslassseitiges Ventil und ein zufuhrseitiges
Ventil im Stellglied jeweils unabhängig gesteuert werden. Ferner
wird das Problem der Abnahme bei der Strömungsrate und Geschwindigkeit
der zum Stellglied zugeführten Flüssigkeit
behoben, da dort kein Nebendurchgang für die Übertragung zwischen hydraulikflüssigkeitszufuhr-
und auslassseitigen Rohren verwendet wird.
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Ausführungsbeispiele
des Steuersystems für eine
erfindungsgemäße hydraulische
Arbeitsmaschine sind nicht auf die oberen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es
können
dahingehend verschiedene Gestaltänderungen
getätigt
werden, als sie unter den Schutzumfang der Ansprüche fallen.
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Zum
Beispiel ist bei den oberen Ausführungsbeispielen
eine Krümmung
vorgesehen, um den Strom für
das elektromagnetische Proportionalventil zu ändern, wenn die Betätigungsgeschwindigkeit
hoch ist, wobei sich der Strom gemäß dem Krümmungsgrad oder einem Radius
der Krümmung,
wie im Diagramm von 4 gezeigt ist, das einen Strom des
elektromagnetischen Proportionalventils gegen einen Steuerdruck
darstellt, ändert.
Jedoch kann der Strom für
das elektromagnetische Proportionalventil, wie in 10 gezeigt
ist, gemäß den Betätigungsgeschwindigkeiten
linear geändert
werden. Auch in diesem Fall werden die gleichen Effekte wie bei
den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
erreicht.
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Bei
dem oberen zweiten Ausführungsbeispiel
ist die Regenerierleitung 14 zwischen der ersten Leitung 15,
die sich in Richtung der kopfseitigen Ölkammer 5a erstreckt,
und der Auslassleitung 15a vorgesehen oder gelegen.
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Jedoch
kann die Regenerierleitung 14 zwischen der zweiten Leitung 16,
die sich in Richtung der stangenseitigen Ölkammer 5b erstreckt,
und der Auslassleitung 15a angeordnet sein.
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Ferner
kann, obwohl in den oberen Ausführungsbeispielen
die Betätigungsgeschwindigkeit durch
Verwenden des Steuerdrucks berechnet wird, ein Verfahren angepasst
werden, bei dem der Betätigungsbetrag
des ferngesteuerten Ventils 8 mittels eines Sensors und
der Betätigungsgeschwindigkeit
auf der Basis des erfassten Betätigungsbetrags
berechnet wird. Ersatzweise kann die Betätigungsgeschwindigkeit des
ferngesteuerten Ventils 8 durch Verwenden eines Geschwindigkeitssensors
direkt erfasst werden. Ferner kann das Auslassströmungssteuerventil 11 oder
das Regenerierströmungssteuerventil 20 direkt
in Übereinstimmung
mit einem Anweisungssignal, das vom Regler 13 ohne Verwendung
des elektromagnetischen Proportionalventils 12 bereitgestellt
wird, betrieben werden.
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Die
Erfindung ist nicht nur auf einen Auslegerzylinderkreis in dem in
den oberen Ausführungsbeispielen
beschriebenen Hydraulikbagger anwendbar, sondern auch weiter auf
Stellgliedkreise, die angepasst sind, um bewegliche Abschnitte von großer Trägheit zu
betätigen.