EP0873475A1 - Low-loss drive system for a plurality of hydraulic actuators - Google Patents

Low-loss drive system for a plurality of hydraulic actuators

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EP0873475A1
EP0873475A1 EP96944055A EP96944055A EP0873475A1 EP 0873475 A1 EP0873475 A1 EP 0873475A1 EP 96944055 A EP96944055 A EP 96944055A EP 96944055 A EP96944055 A EP 96944055A EP 0873475 A1 EP0873475 A1 EP 0873475A1
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EP
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drive system
control
pump
actuator
actuators
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Bernhard Zervas
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Aeroquip Vickers International GmbH
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Priority claimed from DE19642163A external-priority patent/DE19642163A1/en
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    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders

Definitions

  • the invention relates to a drive system with at least two hydraulic actuators which can be supplied with a hydraulic fluid by means of at least one pump.
  • Machines with a plurality of actuators which are intended to perform different work movements in whole or in part sequentially, are usually supplied with hydraulic energy by means of a control valve circuit which is supplied by one or more pumps which are driven at a constant speed.
  • the technical disadvantage of these systems is poor efficiency, since the control valves convert hydraulic energy into thermal energy, depending on the principle. It is an object of the present invention to provide a drive system which is of simple construction, has excellent control properties and thereby avoids the throttle losses of control valves which are inherent in the principle and therefore works with a very high degree of efficiency.
  • a hydraulic actuator can be controlled or regulated by means of two bidirectionally speed-controlled pumps without any control valve and thus with extremely little loss in four-quadrant operation. Because a valve circuit is assigned to the two pumps, the two pumps can each be assigned to the active actuator or, in the case of simple operation, two actuators, particularly in the case of sequential processes.
  • the valve arrangement advantageously allows only two pumps to be used, which can be connected to the individual actuators with little loss via the valve arrangement. It is therefore possible to save a larger number of pumps, which simplifies the construction and makes it more economical.
  • the valve arrangement essentially has the task of establishing the connection between the pumps and the actuators with little loss, the control functions being taken over directly by the pumps.
  • the valve arrangement has a plurality of switching positions, in each of which an actuator is connected to the two pumps in double-acting mode.
  • the valve arrangement has switching positions which enable the two pumps to be connected to different actuators, so that two actuators can be operated simultaneously.
  • the valve arrangement preferably has switching positions in which the two pumps are connected in parallel and jointly supply an actuator.
  • valve arrangement can be designed with seat valves in order to fix the currently non-driven actuators without leakage.
  • valve arrangement for single-actuated actuators can be designed with counterbalance valves.
  • An embodiment of the drive is preferred, which is characterized in that at least one of the pumps has a constant displacement volume. Pumps of this type are of particularly simple construction, so that they are implemented in a cost-effective and trouble-free manner.
  • an embodiment of the drive which has a control cooperating with the drive device, which is designed as a control circuit and comprises at least one sensor, the position, speed and / or acceleration of the actuator and / or the pressure acting on the actuator or the forces exerted by the actuator are detected. That way it is possible to adapt the drive very variably to the actual circumstances.
  • more than two pumps can also be used to drive a plurality of actuators.
  • Figure 1 is a schematic diagram of the drive
  • FIG. 2 shows a basic circuit diagram of a drive system with several actuators
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a drive system with a plurality of actuators
  • Figure 4 shows a third drive system with several actuators.
  • the drive interacts with a double-acting piston arrangement.
  • it can generally be combined with any hydraulic actuators, for example also with single-acting actuators, hydraulic motors or gear arrangements.
  • FIG. 1 shows an actuator 1 designed as a hydraulically double-acting piston arrangement, which has a piston 5 movable in a cylinder 3, to which a piston rod 7 is attached. The col ben 5 and the piston rod 7 are inserted into the cylinder 3 so that two pressure chambers 9 and 11 are formed.
  • the first pressure chamber 9 is connected via a feed line 13 to a pump 15 to which a drive device 17 is assigned.
  • the first pump 15 is connected to a tank 25 via a supply line 23.
  • a valve 27 is provided parallel to the pump 15 and is connected on the one hand to the supply line 13 and on the other hand to the supply line 23.
  • the valve 27 is designed here as a non-return valve which is arranged such that the hydraulic medium in the tank 25 can be sucked in at a negative pressure in the feed line 13, even if the first pump 15 should not be driven.
  • a pressure relief valve 29, also referred to as a relief valve, is connected to the feed line 13 and is connected to the tank 25 via a return line 31.
  • the second pressure chamber 11 is assigned a supply system of identical construction: a second pump 15 'conveys a hydraulic medium from the tank 25 via a supply line 13'.
  • the second pump 15 ' is connected to the tank 25 via a supply line 23'.
  • a drive device 17 ' is assigned to the second pump 15'. It is possible to drive the two pumps 15 and 15 'via a single motor, for example an electric motor 19.
  • the drive comprises drive device 17 • a second electric motor 19 ', which drives the second pump 15' via a shaft 21 'indicated here.
  • a valve is again provided here, which is designed as a check valve 27' and is arranged in such a way that, in the event of a negative pressure in the supply line 13 ', hydraulic medium is sucked in from the tank 25 via the supply line 23' can be.
  • the feed line 13 ' is connected to the return line 31, which leads to the tank 25, via an overpressure valve 29'.
  • the hydraulic system assigned to the actuator 1 can be designed with a cooler 33, which is integrated here in the supply line 23 to the first pump 15. It is also possible to install this cooler 33 at any point in the hydraulic system. Finally, it is also conceivable to provide one or more of the supply lines with cooling fins in order to dissipate excess heat.
  • the drive for the actuator 1 shown in FIG. 1 also has a control 35, which is connected to the electric motors 19 and 19 'via control lines 37 and 37'.
  • the actuator 1 is assigned at least one sensor 39, the output signals of which are fed via a signal line 41 to an evaluation circuit 43 which, together with the control 35, forms a control circuit 45.
  • the evaluation circuit 43 can be supplied via a line 47 with at least one external signal, via which the drive for the actuator 1 can be influenced.
  • the sensor 39 which can include an analog / digital converter, is able to detect a wide variety of physical variables of the actuator 1, for example its position, the speed and / or acceleration of the piston 5 or the piston rod 7, the pressure given in the feed lines 13 and / or 13 and / or the forces exerted by the actuator 1. It is also conceivable that physical quantities of the actuator 1 are detected directly by sensors in the feed lines 13 and 13 'or in the control 35 and / or the evaluation circuit 43 or the electric motors 19 and 19'. One or more sensors, for example current or speed sensors, can also be integrated in the control 35 or the electromotors 19 and 19 '. As a result, the external sensor 39 can optionally be omitted and a modular construction of the drive can be implemented.
  • Figure 1 shows that a drive for an actuator 1 can be realized, which allows a two or four quadrant operation.
  • the control 35 is implemented as a control circuit or when, as shown in the figure, it is in the form of a control circuit, for example as a single-loop control circuit.
  • the control circuit can comprise continuous controllers, for example PID and / or state controllers with / without observer or discontinuous controllers. It can also be constructed in such a way that one or more of the physical quantities are regulated in parallel or sequentially.
  • controllers with integrating components are preferably used, that is to say controllers with I, PI or PID behavior.
  • the control circuit is by means of analog or digital technology or a combination of analog and digital technology.
  • the pumps 15 and 15 ' are designed as constant pumps, that is, they have a constant displacement volume. It is also conceivable to design one or both of the pumps as variable displacement pumps, it being possible to implement one or two displacement spaces. It is essential that a four-quadrant drive can also be implemented without installing any throttle valves in the feed lines 13 and 13 '.
  • the drive for the actuator 1 therefore works with particularly little loss. From the above it is also clear that the drive is very simple and therefore inexpensive to implement, because only pumps with a constant displacement volume are required for a four-quadrant drive, that is to say pumps which can be implemented relatively inexpensively. All that is required is a drive for the pumps that enables variable delivery rates. This is already possible with the aid of a single electric motor which has a variable speed and which is controlled via the control 35.
  • the drive for the actuator 1 can thus be further simplified compared to the illustration in the figure, although a four-quadrant drive can still be implemented.
  • the drive shown here also meets high safety requirements because, on the one hand, overpressure valves 29, 29 'and, on the other hand, valves 27, 27' designed as suction valves are provided.
  • the valves 27, 27 ', 29 and 29' have only a safety function and are used for the normal operation of the drive is not required, that is, they are inactive.
  • a particularly simple construction can be achieved in that the electric motors 19 and 19 'with the associated pumps 15 and 15' can be designed as one unit.
  • the delivery rate of the pumps is achieved by adapting the motor speed or the speed, which is possible with the control 35.
  • This can additionally be integrated into the unit consisting of motor and pump, so that a particularly compact construction results. Since the actuator is clamped between the two pumps 15 and 15 ', the rigidity is high.
  • the areas of the piston 5 which are subjected to the pressure prevailing in the pressure chambers 9 and 11 are of different sizes.
  • the area of the first pressure chamber 9 due to the piston rod 7, there is an annular area which is smaller than the cross-sectional area of the piston 5 which is acted upon by the pressure present in the second pressure chamber 11.
  • size ratios or area ratios of 2: 1 of the pressurized piston areas can result.
  • the delivery volumes of the pumps 15 and 15 * can be adapted to this area ratio. This in turn allows the electric motors 19 and 19 'to be operated at the same speed.
  • pumps with the same delivery volume can be used which are operated at different drive speeds.
  • the simple drive for the actuator can be designed for position and pressure control and / or for speed and pressure control.
  • the drive for the actuator can also be controlled, in addition to the speed-dependent regulation of the delivery rate by the electric motors 19 or 19', in that the displacement volume the pumps are changed. It can thus be seen that the drive for the actuator 1 can be changed in a variety of ways and can be adapted to different areas of use.
  • FIG. 2 shows a drive system 51 which consists of several, in the present case four actuators 1.1 to 1.4.
  • a drive system 51 is part of a machine which carries out various work movements in a completely or partially sequential sequence.
  • the actuators 1.1 to 1.3 are each a hydraulic double-acting piston cylinder, as has already been described in connection with FIG. 1. A repeated description is therefore omitted. Only the actuator 1.4 differs in that it is a hydraulic motor. Like the actuator 1 described in FIG. 1, each of the four actuators 1.1. to 1.4 are supplied with a hydraulic fluid via feed lines 13 and 13 *, which is conveyed from a tank 25 by a pump unit 53 surrounded by a dashed line. Corresponding to the exemplary embodiment according to FIG. 1, the pump unit 53 has two pumps 15, 15 'which are driven by the electric motor 19 or 19' with the shaft 21 or 21 '. The two supply lines 23, 23 'of the two pumps 15, 15' are connected to the tank 25.
  • the check valves 27, 27 'shown in FIG. 1 and the pressure relief valves 29, 29' are shown as a switching block 55 for the sake of clarity. However, the mode of operation corresponds to that of valves 27 and 29.
  • a regulation and control unit 57 is only shown as a function block.
  • the control unit 57 comprises a control circuit 45 for each actuator, which comprises a control 35 and an evaluation circuit 43.
  • the signal supplied by the sensor 39 is fed to the evaluation circuit 43 assigned to an actuator via the line 41.
  • the circuitry of the aforementioned components corresponds to that described with reference to FIG. 1, so that the precise mode of operation need not be discussed in more detail here.
  • FIG. 2 furthermore shows a valve arrangement 59 which enters the supply lines coming from the two pumps 15, 15 'and leading to the actuators. gen 13 is switched.
  • the valve arrangement has two hydraulic inputs 61.1 and 61.2, the first input 61.1 being connected to the pump 15 and the second input 61.2 being connected to the pump 15 '.
  • two outputs 63.1, 63.1 'to 63.4, 63.4' are also provided for each actuator 1.1 to 1.4.
  • the outputs 63.1 to 63.4 are each connected to the supply line 13 of an actuator 1.1 to 1.4, the outputs 63.1 'to 63.4' each to the supply line 13 'of an actuator.
  • the valve arrangement 59 has a plurality of, preferably four switching positions in the present exemplary embodiment, in which the inputs 61.1 and 61.2 are connected to predetermined outputs 63 with little loss.
  • the switching position of the valve arrangement 59 can be changed by the control unit 57, for example, via a control line 63.
  • the pump unit 53 is in the switching position II with the actuator 1.2, in the Switch position III connected to the actuator 1.3 and in a switch position IV to the hydraulic motor 1.4.
  • the actuators per switching position are also conceivable.
  • FIG. 3 shows an embodiment which essentially corresponds to the aforementioned exemplary embodiment according to FIG. 2. A repeated description of the parts marked with the same reference numerals is therefore omitted. The only difference is that the valve arrangement 59 permits a different assignment of the inputs 61.1 and 61.2 to the outputs 63.1 to 63.4.
  • the input 61.1 is connected to the output 63.2 and the input 61.2 is connected to the output 63.4.
  • the valve arrangement 59 has an outlet 65 which leads to the tank 25 via a line 67.
  • This output 65 is connected on the one hand to the output 63.2 'and on the other hand to the output 63.4'.
  • valve arrangement 59 can be designed such that a switching position is provided for each desired operating combination of two actuators.
  • FIG. 4 A further exemplary embodiment is shown in FIG. 4, the basic structure of which corresponds to the exemplary embodiment shown in FIG. A repeated description of the parts identified by the same reference numerals is therefore omitted.
  • a further operating mode is made possible in the present exemplary embodiment with the aid of the valve arrangement 59.
  • the two pumps 15, 15 ' can be connected in parallel in order to supply an actuator 1.
  • FIG. 4 shows that the inputs 61.1 and 61.2 are connected to the output 63.3 in the switching position of the valve arrangement 59 shown, while the output 63.3 * is connected to the output 65.
  • Both pumps 15, 15 'thus convey hydraulic fluid via the feed line 13 into the actuator 1.3 for its actuation.
  • actuators 1.1, 1.2 and 1.4 can then be connected to the two pumps 15, 15 '.

Abstract

The invention relates to a drive system with at least two hydraulic actuators which are supplied with hydraulic medium using at least one pump. Said drive system comprises at least one further pump (15') parallel to the first (15), wherein control of the pump rotational speed is bi-directional, and a valve arrangement (59) is connected to one inlet (61.1, 61.2) per pump, each one of the inlets being connected to a pump (15), and to a number of outlets (63.1, 63.1', ... 63.4, 63.4') which are connected to the actuators (1.1 ... 1.4). Said inlets (61) can be connected to outlets (63) in a predetermined manner.

Description

Verlustarmer Antrieb für mehrere hydraulische Aktuatoren Low-loss drive for several hydraulic actuators
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem mit zu¬ mindest zwei hydraulischen Aktuatoren, die mittels zumindest einer Pumpe mit einer Hydraulikflüssig¬ keit versorgbar sind.The invention relates to a drive system with at least two hydraulic actuators which can be supplied with a hydraulic fluid by means of at least one pump.
Aus der DE 40 30 950 AI ist es bekannt, einem hydraulischen doppeltwirkenden Aktuator zwei Pumpen zuzuordnen, wobei jeweils nur eine der beiden Pum¬ pen bezüglich der Bewegung des Aktuators wirksam ist. Weiterhin werden, wie üblich, verlustbehaftete Regelventile zur Steuerung des Aktuators verwendet, die Pumpen werden mit weitgehend konstanter Dreh¬ zahl, in einer Drehrichtung, von einem Verbren¬ nungsmotor angetrieben.From DE 40 30 950 AI it is known to assign two pumps to a hydraulic double-acting actuator, only one of the two pumps being effective with respect to the movement of the actuator. Furthermore, as usual, lossy control valves are used to control the actuator; the pumps are driven by a combustion engine at a largely constant speed in one direction of rotation.
Maschinen mit mehreren Aktuatoren, die ganz oder teilweise sequentiell verschiedene Arbeitsbewegun¬ gen ausführen sollen, werden üblicherweise mittels einer Regelventil-Schaltung, die von einer oder mehreren Pumpen, die mit konstanter Drehzahl ange¬ trieben werden, mit hydraulischer Energie versorgt. Der technische Nachteil dieser Systeme ist ein schlechter Wirkungsgrad, da die Regelventile, prin¬ zipbedingt, hydraulische Energie in Wärmeenergie umsetzen. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein An¬ triebssystem zu schaffen, das einfach aufgebaut ist, hervorragende Regeleigenschaften aufweist und dabei die prinzipbedingten Drosselverluste von Re¬ gelventilen vermeidet und daher mit sehr gutem Wir¬ kungsgrad arbeitet.Machines with a plurality of actuators, which are intended to perform different work movements in whole or in part sequentially, are usually supplied with hydraulic energy by means of a control valve circuit which is supplied by one or more pumps which are driven at a constant speed. The technical disadvantage of these systems is poor efficiency, since the control valves convert hydraulic energy into thermal energy, depending on the principle. It is an object of the present invention to provide a drive system which is of simple construction, has excellent control properties and thereby avoids the throttle losses of control valves which are inherent in the principle and therefore works with a very high degree of efficiency.
Diese Aufgabe wird mit einem Antriebssystem gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Erfin¬ dungsgemäß läßt sich ein hydraulischer Aktuator durch zwei bidirektional drehzahlgeregelte Pumpen, ohne jedes Regelventil und damit extrem verlustarm im Vierquadrantenbetrieb steuern oder regeln. Da¬ durch, daß den beiden Pumpen eine Ventilschaltung zugeordnet ist, lassen sich insbesondere bei se¬ quentiellen Abläufen die beiden Pumpen jeweils dem aktiven Aktuator oder bei einfach wirkendem Betrieb zwei Aktuatoren zuordnen. Die Ventilanordnung er¬ möglicht in vorteilhafter Weise einen Einsatz von nur zwei Pumpen, die sich über die Ventilanordnung mit den einzelnen Aktuatoren verlustarm verbinden lassen. Es läßt sich also eine größere Anzahl an Pumpen einsparen, was den Aufbau vereinfacht und wirtschaftlicher macht. Die Ventilanordnung hat im wesentlichen die Aufgabe, die Verbindung zwischen den Pumpen und den Aktuatoren verlustarm herzustel¬ len, wobei die Regelfunktionen direkt von den Pum¬ pen übernommen werden.This object is achieved with a drive system which has the features of claim 1. According to the invention, a hydraulic actuator can be controlled or regulated by means of two bidirectionally speed-controlled pumps without any control valve and thus with extremely little loss in four-quadrant operation. Because a valve circuit is assigned to the two pumps, the two pumps can each be assigned to the active actuator or, in the case of simple operation, two actuators, particularly in the case of sequential processes. The valve arrangement advantageously allows only two pumps to be used, which can be connected to the individual actuators with little loss via the valve arrangement. It is therefore possible to save a larger number of pumps, which simplifies the construction and makes it more economical. The valve arrangement essentially has the task of establishing the connection between the pumps and the actuators with little loss, the control functions being taken over directly by the pumps.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfin¬ dung weist die Ventilanordnung mehrere Schaltstel¬ lungen auf, in denen jeweils ein Aktuator in dop¬ pelwirkender Betriebsart mit den beiden Pumpen ver¬ bunden wird. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Ventilanordnung Schaltstellungen auf, die eine Verbindung der beiden Pumpen mit unterschied¬ lichen Aktuatoren ermöglicht, so daß sich also zwei Aktuatoren gleichzeitig betreiben lassen.In an advantageous embodiment of the invention, the valve arrangement has a plurality of switching positions, in each of which an actuator is connected to the two pumps in double-acting mode. In a further advantageous embodiment, the valve arrangement has switching positions which enable the two pumps to be connected to different actuators, so that two actuators can be operated simultaneously.
Vorzugsweise besitzt die Ventilanordnung Schalt¬ stellungen, in denen die beiden Pumpen parallel ge¬ schaltet werden und einen Aktuator gemeinsam ver¬ sorgen.The valve arrangement preferably has switching positions in which the two pumps are connected in parallel and jointly supply an actuator.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Ventilanordnung mit Sitzventilen ausge¬ führt werden, um die momentan nicht angetriebenen Aktuatoren leckagefrei festzusetzen.In a further advantageous embodiment, the valve arrangement can be designed with seat valves in order to fix the currently non-driven actuators without leakage.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Ventilanordnung für einfachbetätigte Ak¬ tuatoren mit Gegenhalteventilen ausgeführt werden.In a further advantageous embodiment, the valve arrangement for single-actuated actuators can be designed with counterbalance valves.
Bevorzugt wird eine Ausführungsform des Antriebs, die sich dadurch auszeichnet, daß wenigstens eine der Pumpen ein konstantes Verdrängungsvolumen auf¬ weist. Derartige Pumpen sind besonders einfach auf¬ gebaut, so daß sich eine kostengünstige und stö- rungsunanfällige Realisierung ergibt.An embodiment of the drive is preferred, which is characterized in that at least one of the pumps has a constant displacement volume. Pumps of this type are of particularly simple construction, so that they are implemented in a cost-effective and trouble-free manner.
Weiterhin wird eine Ausführungsform des Antriebs bevorzugt, die eine mit der Antriebseinrichtung zu¬ sammenwirkende Ansteuerung aufweist, die als Regel- Schaltung ausgebildet ist und mindestens einen Sen¬ sor umfaßt, der Lage, Geschwindigkeit und/oder Be¬ schleunigung des Aktuators und/oder den auf den Ak¬ tuator wirkenden Druck oder die von dem Aktuator ausgeübten Kräfte erfaßt. Auf diese Weise ist es möglich, den Antrieb sehr variabel an die tatsäch¬ lichen Gegebenheiten anzupassen.Furthermore, an embodiment of the drive is preferred which has a control cooperating with the drive device, which is designed as a control circuit and comprises at least one sensor, the position, speed and / or acceleration of the actuator and / or the pressure acting on the actuator or the forces exerted by the actuator are detected. That way it is possible to adapt the drive very variably to the actual circumstances.
Selbstverständlich lassen sich bei den vorgenannten vorteilhaften Ausführungsformen auch mehr als zwei Pumpen zum Antrieb mehrerer Aktuatoren einsetzen.Of course, in the aforementioned advantageous embodiments, more than two pumps can also be used to drive a plurality of actuators.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übri¬ gen Unteransprüchen. Die Erfindung wird im folgen¬ den anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:Further refinements result from the remaining subclaims. The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Show:
Figur 1 ein Prinzipschaltbild des Antriebs;Figure 1 is a schematic diagram of the drive;
Figur 2 ein Prinzipschaltbild eines Antriebs¬ systems mit mehreren Aktuatoren;FIG. 2 shows a basic circuit diagram of a drive system with several actuators;
Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines An¬ triebssystems mit mehreren Aktuatoren, undFIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a drive system with a plurality of actuators, and
Figur 4 ein drittes Antriebssystem mit mehreren Aktuatoren.Figure 4 shows a third drive system with several actuators.
Im folgenden wird davon ausgegangen, daß der An¬ trieb mit einer doppelwirkenden Kolbenanordnung zu¬ sammenwirkt. Er ist jedoch allgemein mit beliebigen hydraulischen Aktuatoren kombinierbar, beispiels¬ weise auch mit einfach wirkenden Aktuatoren, hydraulischen Motoren oder Getriebeanordnungen.In the following it is assumed that the drive interacts with a double-acting piston arrangement. However, it can generally be combined with any hydraulic actuators, for example also with single-acting actuators, hydraulic motors or gear arrangements.
Figur 1 zeigt einen als hydraulisch doppelwirkende Kolbenanordnung ausgebildeten Aktuator 1, der einen in einem Zylinder 3 beweglichen Kolben 5 aufweist, an dem eine Kolbenstange 7 angebracht ist. Der Kol- ben 5 und die Kolbenstange 7 sind so in den Zylin¬ der 3 eingesetzt, daß zwei Druckkammern 9 und 11 ausgebildet werden.FIG. 1 shows an actuator 1 designed as a hydraulically double-acting piston arrangement, which has a piston 5 movable in a cylinder 3, to which a piston rod 7 is attached. The col ben 5 and the piston rod 7 are inserted into the cylinder 3 so that two pressure chambers 9 and 11 are formed.
Die erste Druckkammer 9 ist über eine Zuleitung 13 mit einer Pumpe 15 verbunden, der eine Antriebsein¬ richtung 17 zugeordnet ist. Diese umfaßt hier einen Elektromotor 19, der über eine hier nur angedeutete Welle 21 mit der ersten Pumpe 15 verbunden ist. Die erste Pumpe 15 ist über eine Versorgungsleitung 23 mit einem Tank 25 verbunden. Parallel zur Pumpe 15 ist ein Ventil 27 vorgesehen, das einerseits mit der Zuleitung 13 und andererseits mit der Ver¬ sorgungsleitung 23 verbunden ist. Das Ventil 27 ist hier als Rückschlagventil ausgebildet, das so ange¬ ordnet ist, daß bei einem Unterdruck in der Zulei¬ tung 13 das im Tank 25 vorhandene Hydraulikmedium nachgesaugt werden kann, auch wenn die erste Pumpe 15 nicht angetrieben sein sollte.The first pressure chamber 9 is connected via a feed line 13 to a pump 15 to which a drive device 17 is assigned. This includes an electric motor 19 which is connected to the first pump 15 via a shaft 21, which is only indicated here. The first pump 15 is connected to a tank 25 via a supply line 23. A valve 27 is provided parallel to the pump 15 and is connected on the one hand to the supply line 13 and on the other hand to the supply line 23. The valve 27 is designed here as a non-return valve which is arranged such that the hydraulic medium in the tank 25 can be sucked in at a negative pressure in the feed line 13, even if the first pump 15 should not be driven.
An die Zuleitung 13 ist ein auch als Entlastungs¬ ventil bezeichnetes Überdruckventil 29 angeschlos¬ sen, das über eine Rückführungsleitung 31 mit dem Tank 25 verbunden ist. Der zweiten Druckkammer 11 ist ein hier identisch aufgebautes Versorgungssy¬ stem zugeordnet: über eine Zuleitung 13" fördert eine zweite Pumpe 15' ein Hydraulikmedium aus dem Tank 25. Die zweite Pumpe 15' ist dazu über eine Versorgungsleitung 23' mit dem Tank 25 verbunden. Der zweiten Pumpe 15' ist eine Antriebseinrichtung 17' zugeordnet. Es ist möglich, die beiden Pumpen 15 und 15' über einen einzigen Motor, beispiels¬ weise Elektromotor 19 anzutreiben. Bei dem hier dargestellten Ausfuhrungsbeispiel umfaßt die An- triebseinrichtung 17• einen zweiten Elektromotor 19', der über eine hier angedeutete Welle 21' die zweite Pumpe 15' antreibt. Parallel zur zweiten Pumpe 15' ist hier wiederum ein Ventil vorgesehen, das als Rückschlagventil 27' ausgebildet und so an¬ geordnet ist, daß bei einem Unterdruck in der Zu¬ leitung 13' Hydraulikmedium über die Versor¬ gungsleitung 23' aus dem Tank 25 nachgesaugt werden kann. Die Zuleitung 13' ist über ein Überdruckven¬ til 29' mit der Rückführungsleitung 31 verbunden, die zum Tank 25 führt.A pressure relief valve 29, also referred to as a relief valve, is connected to the feed line 13 and is connected to the tank 25 via a return line 31. The second pressure chamber 11 is assigned a supply system of identical construction: a second pump 15 'conveys a hydraulic medium from the tank 25 via a supply line 13'. The second pump 15 'is connected to the tank 25 via a supply line 23'. A drive device 17 'is assigned to the second pump 15'. It is possible to drive the two pumps 15 and 15 'via a single motor, for example an electric motor 19. In the exemplary embodiment shown here, the drive comprises drive device 17 • a second electric motor 19 ', which drives the second pump 15' via a shaft 21 'indicated here. Parallel to the second pump 15 ', a valve is again provided here, which is designed as a check valve 27' and is arranged in such a way that, in the event of a negative pressure in the supply line 13 ', hydraulic medium is sucked in from the tank 25 via the supply line 23' can be. The feed line 13 'is connected to the return line 31, which leads to the tank 25, via an overpressure valve 29'.
Das dem Aktuator 1 zugeordnete Hydrauliksystem kann mit einem Kühler 33 ausgebildet sein, der hier in die Versorgungsleitung 23 zur ersten Pumpe 15 inte¬ griert ist. Es ist auch möglich, diesen Kühler 33 an beliebiger Stelle des Hydrauliksystems einzu¬ bauen. Denkbar ist es schließlich auch, eine oder mehrere der Versorgungsleitungen mit Kühlrippen zu versehen, um überschüssige Wärme abzuführen.The hydraulic system assigned to the actuator 1 can be designed with a cooler 33, which is integrated here in the supply line 23 to the first pump 15. It is also possible to install this cooler 33 at any point in the hydraulic system. Finally, it is also conceivable to provide one or more of the supply lines with cooling fins in order to dissipate excess heat.
Wenn über die erste Pumpe 15 Hydraulikmedium aus dem Tank 25 in die erste Druckkammer 9 gefördert wird, bewegt sich der Kolben 5 innerhalb des Zylin¬ ders 3 nach rechts. Dadurch wird auch die Kolben¬ stange 7 nach rechts bewegt. Durch die Bewegung des Kolbens 5 steigt der Druck in der zweiten Druckkam¬ mer 11 an. Dadurch wird das sich in der Druckkammer 11 befindliche Hydraulikmedium über die Zuleitung 13' zur zweiten Pumpe 15' zurückgedrückt. Die zweite Pumpe 15' wird nun als Motor betrieben, der den angekoppelten Elektromotor 19 antreibt. Dieser arbeitet jetzt als Generator und wandelt die An¬ triebsenergie in elektrische Energie um und speist sie in das elektrische System des Antriebs zurück, wo sie für die Speisung des ersten Elektromotors 19 wiederverwendet werden kann. Je nach Bewegungsrich¬ tung des Kolbens 5 arbeitet eine der Pumpen 15, 15' als Motor und der zugehörige Elektromotor 19, 19' alε Generator, was den Wirkungsgrad des Antriebs wesentlich verbessert.If hydraulic medium is conveyed from the tank 25 into the first pressure chamber 9 via the first pump 15, the piston 5 moves to the right within the cylinder 3. As a result, the piston rod 7 is also moved to the right. The pressure in the second pressure chamber 11 increases due to the movement of the piston 5. As a result, the hydraulic medium located in the pressure chamber 11 is pushed back via the feed line 13 'to the second pump 15'. The second pump 15 'is now operated as a motor which drives the coupled electric motor 19. This now works as a generator and converts the drive energy into electrical energy and feeds it it back into the electrical system of the drive, where it can be reused for feeding the first electric motor 19. Depending on the direction of movement of the piston 5, one of the pumps 15, 15 'works as a motor and the associated electric motor 19, 19' as a generator, which significantly improves the efficiency of the drive.
Eine entgegengesetzte Bewegung des Kolbens 5 und der Kolbenstange 7 tritt dann ein, wenn die zweite Druckkammer 11 von der zweiten Pumpe 15' mit einem Hydraulikmedium beziehungsweise Hydrauliköl beauf¬ schlagt wird. Die Hin- und Herbewegung der Kolben¬ stange 7 ist in der Figur durch einen Doppelpfeil angedeutet.An opposite movement of the piston 5 and the piston rod 7 occurs when the second pressure chamber 11 is acted upon by the second pump 15 'with a hydraulic medium or hydraulic oil. The back and forth movement of the piston rod 7 is indicated in the figure by a double arrow.
Der in der Figur 1 dargestellte Antrieb für den Ak¬ tuator 1 weist außerdem eine Ansteuerung 35 aus, die über Steuerleitungen 37 und 37' mit den Elek¬ tromotoren 19 und 19' verbunden ist.The drive for the actuator 1 shown in FIG. 1 also has a control 35, which is connected to the electric motors 19 and 19 'via control lines 37 and 37'.
Dem Aktuator 1 ist mindestens ein Sensor 39 zuge¬ ordnet, dessen AusgangsSignale über eine Signallei¬ tung 41 einer Auswertungsschaltung 43 zugeführt werden, die gemeinsam mit der Ansteuerung 35 eine Regelschaltung 45 bildet. Der Auswertungsschaltung 43 kann über eine Leitung 47 mindestens ein exter¬ nes Signal zugeführt werden, über das der Antrieb für den Aktuator 1 beeinflußbar ist.The actuator 1 is assigned at least one sensor 39, the output signals of which are fed via a signal line 41 to an evaluation circuit 43 which, together with the control 35, forms a control circuit 45. The evaluation circuit 43 can be supplied via a line 47 with at least one external signal, via which the drive for the actuator 1 can be influenced.
Der Sensor 39, der einen Analog/Digital-Wandler um¬ fassen kann, ist in der Lage, verschiedenste physi¬ kalische Größen des Aktuators 1 zu erfassen, bei¬ spielsweise dessen Lage, die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Kolbens 5 beziehungs- weise der Kolbenstange 7, den in den Zuleitungen 13 und/oder 13• gegebenen Druck und/oder die von dem Aktuator 1 ausgeübten Kräfte. Denkbar ist es auch, daß physikalische Größen des Aktuators 1 durch Sen¬ soren in den Zuleitungen 13 und 13' beziehungsweise in der Ansteuerung 35 und/oder der Auswertungs¬ schaltung 43 oder den Elektromotoren 19 und 19' in¬ direkt erfaßt werden. Es können auch ein oder meh¬ rere Sensoren, beispielsweise Strom- oder Drehzahl¬ sensoren, in der Ansteuerung 35 oder den Elektromo¬ toren 19 und 19' integriert sein. Dadurch kann ge¬ gebenenfalls der externe Sensor 39 weggelassen und eine modulare Bauweise des Antriebs realisiert wer¬ den.The sensor 39, which can include an analog / digital converter, is able to detect a wide variety of physical variables of the actuator 1, for example its position, the speed and / or acceleration of the piston 5 or the piston rod 7, the pressure given in the feed lines 13 and / or 13 and / or the forces exerted by the actuator 1. It is also conceivable that physical quantities of the actuator 1 are detected directly by sensors in the feed lines 13 and 13 'or in the control 35 and / or the evaluation circuit 43 or the electric motors 19 and 19'. One or more sensors, for example current or speed sensors, can also be integrated in the control 35 or the electromotors 19 and 19 '. As a result, the external sensor 39 can optionally be omitted and a modular construction of the drive can be implemented.
Figur 1 läßt erkennen, daß insgesamt ein Antrieb für einen Aktuator 1 realisierbar ist, der einen Zwei- oder Vier-Quadranten-Betrieb zuläßt. Dies ist sowohl dann möglich, wenn die Ansteuerung 35 als Steuerschaltung realisiert ist oder wenn diese, wie in der Figur dargestellt, als Regelschaltung ausge¬ bildet ist, beispielsweise als Ein-Schleifen-Regel- kreis. Die Regelschaltung kann kontinuierliche Reg¬ ler, beispielsweise PID und/oder Zustandsregler mit/ohne Beobachter oder diskontinuierliche Regler umfassen. Sie kann auch derart aufgebaut sein, daß eine oder mehrere der physikalischen Größen paral¬ lel oder sequentiell geregelt werden. Um bleibende Regelfehler der Regelschaltung beziehungsweise des Regelkreises auszuschließen, werden vorzugsweise Regler mit integrierenden Anteilen eingesetzt, das heißt, Regler mit I-, PI- oder PID-Verhalten. Die Regelschaltung ist mittels Analog- oder Digital- technik oder einer Kombination aus Analog- und Di¬ gitaltechnik realisierbar.Figure 1 shows that a drive for an actuator 1 can be realized, which allows a two or four quadrant operation. This is possible both when the control 35 is implemented as a control circuit or when, as shown in the figure, it is in the form of a control circuit, for example as a single-loop control circuit. The control circuit can comprise continuous controllers, for example PID and / or state controllers with / without observer or discontinuous controllers. It can also be constructed in such a way that one or more of the physical quantities are regulated in parallel or sequentially. In order to rule out permanent control errors in the control circuit or the control circuit, controllers with integrating components are preferably used, that is to say controllers with I, PI or PID behavior. The control circuit is by means of analog or digital technology or a combination of analog and digital technology.
In Figur 1 sind die Pumpen 15 und 15' als Kon¬ stantpumpen ausgelegt, das heißt, sie weisen ein konstantes Verdrängungsvolumen auf. Denkbar iεt es auch, eine oder beide der Pumpen als Verstellpumpen auszubilden, wobei ein oder zwei Verdrängungsräume realisiert werden können. Wesentlich ist, daß auch ein Vier-Quadranten-Antrieb realisierbar ist, ohne irgendwelche Drosselventile in die Zuleitungen 13 und 13' einzubauen. Der Antrieb für den Aktuator 1 arbeitet daher besonders verlustarm. Aus dem Oben¬ gesagten wird auch deutlich, daß der Antrieb sehr einfach und damit kostengünstig realisierbar ist, weil auch für einen Vier-Quadranten-Antrieb ledig¬ lich Pumpen mit einem konstanten Verdrängungsvolu¬ men erforderlich sind, also relativ preiswert re¬ alisierbare Pumpen. Es bedarf lediglich eines An¬ triebs für die Pumpen, der variable Fördermengen ermöglicht. Dies ist bereits mit Hilfe eines einzi¬ gen Elektromotors möglich, der eine variable Dreh¬ zahl aufweist und der über die Ansteuerung 35 ange¬ steuert wird. Der Antrieb für den Aktuator 1 kann also gegenüber der Darstellung in der Figur noch weiter vereinfacht werden, wobei dennoch ein Vier- Quadranten-Antrieb realisierbar ist.In Figure 1, the pumps 15 and 15 'are designed as constant pumps, that is, they have a constant displacement volume. It is also conceivable to design one or both of the pumps as variable displacement pumps, it being possible to implement one or two displacement spaces. It is essential that a four-quadrant drive can also be implemented without installing any throttle valves in the feed lines 13 and 13 '. The drive for the actuator 1 therefore works with particularly little loss. From the above it is also clear that the drive is very simple and therefore inexpensive to implement, because only pumps with a constant displacement volume are required for a four-quadrant drive, that is to say pumps which can be implemented relatively inexpensively. All that is required is a drive for the pumps that enables variable delivery rates. This is already possible with the aid of a single electric motor which has a variable speed and which is controlled via the control 35. The drive for the actuator 1 can thus be further simplified compared to the illustration in the figure, although a four-quadrant drive can still be implemented.
Der hier dargestellte Antrieb erfüllt auch hohe Si¬ cherheitsanforderungen, weil einerseits Überdruck¬ ventile 29, 29' und andererseits als Nachsaugven- tile ausgebildete Ventile 27, 27' vorgesehen sind. Die Ventile 27, 27', 29 und 29' haben ausschlie߬ lich eine Sicherheitsfunktion und werden für den normalen Betrieb des Antriebs nicht benötigt, das heißt, sie sind inaktiv.The drive shown here also meets high safety requirements because, on the one hand, overpressure valves 29, 29 'and, on the other hand, valves 27, 27' designed as suction valves are provided. The valves 27, 27 ', 29 and 29' have only a safety function and are used for the normal operation of the drive is not required, that is, they are inactive.
Ein besonders einfacher Aufbau kann dadurch er¬ reicht werden, daß die Elektromotoren 19 und 19' mit den zugehörigen Pumpen 15 und 15' als eine Ein¬ heit ausgebildet werden können. Die Fördermenge der Pumpen wird durch eine Anpasεung der Motorgeschwin¬ digkeit beziehungsweise der Drehzahl erreicht, was mit Hilfe der Ansteuerung 35 möglich ist. Diese kann zusätzlich in die aus Motor und Pumpe beste¬ hende Einheit integriert werden, so daß sich ein besonders kompakter Aufbau ergibt. Da der Aktuator zwischen den beiden Pumpen 15 und 15' eingespannt ist, ergibt sich eine hohe Steifigkeit.A particularly simple construction can be achieved in that the electric motors 19 and 19 'with the associated pumps 15 and 15' can be designed as one unit. The delivery rate of the pumps is achieved by adapting the motor speed or the speed, which is possible with the control 35. This can additionally be integrated into the unit consisting of motor and pump, so that a particularly compact construction results. Since the actuator is clamped between the two pumps 15 and 15 ', the rigidity is high.
Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß die Flä¬ chen des Kolbens 5, die mit dem in den Druckkammern 9 und 11 herrschenden Druck beaufschlagt werden, verschieden groß sind. Im Bereich der ersten Druck¬ kammer 9 ergibt sich aufgrund der Kolbenstange 7 eine Ringfläche, die kleiner ist als die Quer¬ schnittsfläche des Kolbens 5, die mit dem in der zweiten Druckkammer 11 vorhandenen Druck beauf¬ schlagt wird. Es können sich beispielsweise Größen¬ verhältnisse beziehungsweise Flächenverhältnisse von 2:1 der mit Druck beaufschlagten Kolbenflächen ergeben. Um hier einen Ausgleich zu schaffen, kön¬ nen die Fördervolumina der Pumpen 15 und 15* an dieses Flächenverhältnis angepaßt werden. Dadurch können wiederum die Elektromotoren 19 und 19' mit gleicher Geschwindigkeit betrieben werden. Es ist jedoch ohne weiteres ersichtlich, daß Pumpen mit gleichem Fördervolumen eingesetzt werden können, die mit verschiedenen Antriebsgeschwindigkeiten be¬ trieben werden.It can be seen from the illustration that the areas of the piston 5 which are subjected to the pressure prevailing in the pressure chambers 9 and 11 are of different sizes. In the area of the first pressure chamber 9, due to the piston rod 7, there is an annular area which is smaller than the cross-sectional area of the piston 5 which is acted upon by the pressure present in the second pressure chamber 11. For example, size ratios or area ratios of 2: 1 of the pressurized piston areas can result. In order to compensate for this, the delivery volumes of the pumps 15 and 15 * can be adapted to this area ratio. This in turn allows the electric motors 19 and 19 'to be operated at the same speed. However, it is readily apparent that pumps with the same delivery volume can be used which are operated at different drive speeds.
Durch den Einsatz des Sensors 39 kann der einfache Antrieb für den Aktuator für eine Lage- und Druck¬ regelung und/oder für eine Geschwindigkeits- und Druckregelung ausgelegt werden.By using sensor 39, the simple drive for the actuator can be designed for position and pressure control and / or for speed and pressure control.
Wenn für mindestens eine der Pumpen 15, 15' eine Verstellpumpe eingesetzt wird, kann der Antrieb für den Aktuator zusätzlich, neben der drehzahlabhängi¬ gen Fördermengenregulierung durch die Elektromoto¬ ren 19 beziehungsweiεe 19', auch noch dadurch ge¬ steuert werden, daß daε Verdrängungsvolumen der Pumpen verändert wird. Es zeigt sich also, daß der Antrieb für den Aktuator 1 auf vielfältige Weise verändert und an verschiedene Einsatzbereiche ange¬ paßt werden kann.If a variable displacement pump is used for at least one of the pumps 15, 15 ', the drive for the actuator can also be controlled, in addition to the speed-dependent regulation of the delivery rate by the electric motors 19 or 19', in that the displacement volume the pumps are changed. It can thus be seen that the drive for the actuator 1 can be changed in a variety of ways and can be adapted to different areas of use.
In Figur 2 ist ein Antriebssystem 51 gezeigt, das aus mehreren, im vorliegenden Fall vier Aktuatoren 1.1 bis 1.4 besteht. Ein solches Antriebssystem 51 ist Teil einer Maschine, die verschiedene Arbeits¬ bewegungen in ganz oder teilweise sequentiellem Ab¬ lauf durchführt.FIG. 2 shows a drive system 51 which consists of several, in the present case four actuators 1.1 to 1.4. Such a drive system 51 is part of a machine which carries out various work movements in a completely or partially sequential sequence.
Bei den Aktuatoren 1.1 bis 1.3 handelt es sich je¬ weils um einen hydraulischen doppelwirkenden Kol¬ benzylinder, wie er bereits in Zusammenhang mit Fi¬ gur 1 beschrieben wurde. Auf eine nochmalige Be¬ schreibung wird deshalb verzichtet. Lediglich der Aktuator 1.4 unterscheidet sich insofern, als es sich hier um einen hydraulischen Motor handelt. Wie der in Figur 1 beschriebene Aktuator l wird je¬ der der vier Aktuatoren 1.1. bis 1.4 über Zuleitun¬ gen 13 und 13* mit einer Hydraulikflüssigkeit ver¬ sorgt, die von einer gestrichelt umrandeten Pumpen¬ einheit 53 aus einem Tank 25 gefördert wird. Ent¬ sprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 weist die Pumpeneinheit 53 zwei Pumpen 15, 15' auf, die mit der Welle 21 beziehungsweise 21' von dem Elektromotor 19 beziehungsweise 19' angetrieben werden. Die beiden Versorgungsleitungen 23, 23' der beiden Pumpen 15, 15' sind mit dem Tank 25 verbun¬ den.The actuators 1.1 to 1.3 are each a hydraulic double-acting piston cylinder, as has already been described in connection with FIG. 1. A repeated description is therefore omitted. Only the actuator 1.4 differs in that it is a hydraulic motor. Like the actuator 1 described in FIG. 1, each of the four actuators 1.1. to 1.4 are supplied with a hydraulic fluid via feed lines 13 and 13 *, which is conveyed from a tank 25 by a pump unit 53 surrounded by a dashed line. Corresponding to the exemplary embodiment according to FIG. 1, the pump unit 53 has two pumps 15, 15 'which are driven by the electric motor 19 or 19' with the shaft 21 or 21 '. The two supply lines 23, 23 'of the two pumps 15, 15' are connected to the tank 25.
Die in Figur 1 dargestellten Rückschlagventile 27, 27', sowie die Überdruckventile 29, 29' sind der Übersichtlichkeit wegen als Schaltblock 55 darge¬ stellt. Die Funktionsweise entspricht jedoch derje¬ nigen der Ventile 27 und 29.The check valves 27, 27 'shown in FIG. 1 and the pressure relief valves 29, 29' are shown as a switching block 55 for the sake of clarity. However, the mode of operation corresponds to that of valves 27 and 29.
Ebenfalls der Übersichtlichkeit wegen ist eine Re- gelungs- und Steuereinheit 57 lediglich als Funkti¬ onsblock dargestellt. Die Regelungseinheit 57 um¬ faßt für jeden Aktuator eine Regelschaltung 45, die eine Ansteuerung 35 und eine Auswertungsschaltung 43 umfaßt. Der einem Aktuator zugeordneten Auswer¬ tungsschaltung 43 wird über die Leitung 41 das von dem Sensor 39 gelieferte Signal zugeführt. Die Be¬ schaltung der vorgenannten Komponenten entspricht der mit Bezug auf die Figur 1 beschriebenen, so daß auf die genaue Funktionsweise an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden muß.Also for the sake of clarity, a regulation and control unit 57 is only shown as a function block. The control unit 57 comprises a control circuit 45 for each actuator, which comprises a control 35 and an evaluation circuit 43. The signal supplied by the sensor 39 is fed to the evaluation circuit 43 assigned to an actuator via the line 41. The circuitry of the aforementioned components corresponds to that described with reference to FIG. 1, so that the precise mode of operation need not be discussed in more detail here.
Figur 2 läßt des weiteren eine Ventilanordnung 59 erkennen, die in die von den beiden Pumpen 15, 15' kommenden und zu den Aktuatoren führenden Zuleitun- gen 13 geschaltet ist. Die Ventilanordnung weist zwei hydraulische Eingänge 61.1 und 61.2 auf, wobei der erste Eingang 61.1 mit der Pumpe 15 und der zweite Eingang 61.2 mit der Pumpe 15' verbunden ist. Neben diesen zwei Eingängen sind des weiteren für jeden Aktuator 1.1 bis 1.4 zwei Ausgänge 63.1, 63.1' bis 63.4, 63.4' vorgesehen. Die Ausgänge 63.1 bis 63.4 sind jeweils mit der Zuleitung 13 eines Aktuators 1.1 bis 1.4 verbunden, die Ausgänge 63.1' bis 63.4' jeweils mit der Zuleitung 13' eines Ak¬ tuators.FIG. 2 furthermore shows a valve arrangement 59 which enters the supply lines coming from the two pumps 15, 15 'and leading to the actuators. gen 13 is switched. The valve arrangement has two hydraulic inputs 61.1 and 61.2, the first input 61.1 being connected to the pump 15 and the second input 61.2 being connected to the pump 15 '. In addition to these two inputs, two outputs 63.1, 63.1 'to 63.4, 63.4' are also provided for each actuator 1.1 to 1.4. The outputs 63.1 to 63.4 are each connected to the supply line 13 of an actuator 1.1 to 1.4, the outputs 63.1 'to 63.4' each to the supply line 13 'of an actuator.
Die Ventilanordnung 59 weist mehrere, im vorliegen¬ den Ausführungsbeispiel vorzugsweise vier Schalt¬ stellungen auf, in denen die Eingänge 61.1 und 61.2 mit vorbestimmten Ausgängen 63 verlustarm verbunden werden.The valve arrangement 59 has a plurality of, preferably four switching positions in the present exemplary embodiment, in which the inputs 61.1 and 61.2 are connected to predetermined outputs 63 with little loss.
In der in Figur 2 gezeigten Schaltstellung der Ven¬ tilanordnung 59 ist der Eingang 61.1 mit dem Aus¬ gang 63.1 und der Eingang 61.2 mit dem Ausgang 63.1' verbunden. Damit ist die Pumpe 15 an die Zu¬ leitung 13 und die Pumpe 15* an die Zuleitung 13' angeschlossen. Die Funktionsweise des Aktuators l.l im Zusammenspiel mit der Regelungseinrichtung 57 und der Pumpeneinheit 53 entspricht der Funktions¬ weise der Anordnung in Figur 1, weshalb auf eine nochmalige Beschreibung an dieser Stelle verzichtet wird.In the switching position of valve arrangement 59 shown in FIG. 2, input 61.1 is connected to output 63.1 and input 61.2 is connected to output 63.1 '. The pump 15 is thus connected to the feed line 13 and the pump 15 * to the feed line 13 '. The mode of operation of the actuator l.l in interaction with the control device 57 and the pump unit 53 corresponds to the mode of operation of the arrangement in FIG. 1, which is why a repeated description is omitted here.
Die Schaltstellung der Ventilanordnung 59 laßt sich beispielsweise über eine Steuerleitung 63 von der Regelungseinheit 57 verändern. Im vorliegenden Aus¬ führungsbeispiel ist die Pumpeneinheit 53 in der Schaltstellung II mit dem Aktuator 1.2, in der Schaltstellung III mit dem Aktuator 1.3 und in ei¬ ner Schaltstellung IV mit dem hydraulischen Motor 1.4 verbunden. Selbstverständlich sind auch andere Zuordnungen von Pumpeneinheit 53 und den Aktuatoren pro Schaltstellung denkbar.The switching position of the valve arrangement 59 can be changed by the control unit 57, for example, via a control line 63. In the present exemplary embodiment, the pump unit 53 is in the switching position II with the actuator 1.2, in the Switch position III connected to the actuator 1.3 and in a switch position IV to the hydraulic motor 1.4. Of course, other assignments of pump unit 53 and the actuators per switching position are also conceivable.
In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, das im wesentlichen dem vorgenannten Ausfuhrungsbei¬ spiel gemäß Figur 2 entspricht. Auf eine nochmalige Beschreibung der mit gleichen Bezugszeichen gekenn¬ zeichneten Teile wird deshalb verzichtet. Der Un¬ terschied besteht lediglich darin, daß die Ventil- anordnung 59 eine andere Zuordnung der Eingänge 61.1 und 61.2 zu den Ausgängen 63.1 bis 63.4 zu¬ läßt.FIG. 3 shows an embodiment which essentially corresponds to the aforementioned exemplary embodiment according to FIG. 2. A repeated description of the parts marked with the same reference numerals is therefore omitted. The only difference is that the valve arrangement 59 permits a different assignment of the inputs 61.1 and 61.2 to the outputs 63.1 to 63.4.
So ist in der gezeigten Schaltstellung der Ventil¬ anordnung 59 der Eingang 61.1 mit dem Ausgang 63.2 und der Eingang 61.2 mit dem Ausgang 63.4 verbun¬ den. Zusätzlich weist die Ventilanordnung 59 einen Ausgang 65 auf, der über eine Leitung 67 zum Tank 25 führt. Dieser Ausgang 65 ist einerseits verbun¬ den mit dem Ausgang 63.2' und andererseits mit dem Ausgang 63.4'. Mit Hilfe dieser Beschaltung ist es möglich, die Pumpe 15 zum Antrieb des Aktuators 1.2 und die Pumpe 15' zum Antrieb des hydraulischen Mo¬ tor 1.4 zu nutzen. Durch die Verwendung von rever- sierbaren Pumpen 15, 15' ist es im übrigen möglich, eine Bewegung der Aktuatoren in zwei Richtungen herbeizuführen.Thus, in the switching position of the valve arrangement 59 shown, the input 61.1 is connected to the output 63.2 and the input 61.2 is connected to the output 63.4. In addition, the valve arrangement 59 has an outlet 65 which leads to the tank 25 via a line 67. This output 65 is connected on the one hand to the output 63.2 'and on the other hand to the output 63.4'. With this circuit it is possible to use the pump 15 to drive the actuator 1.2 and the pump 15 'to drive the hydraulic motor 1.4. By using reversible pumps 15, 15 ', it is also possible to cause the actuators to move in two directions.
Je nach Anwendungsfall läßt sich die Ventilanord¬ nung 59 so ausbilden, daß für jede gewünschte Be¬ triebskombination zweier Aktuatoren eine Schalt¬ stellung vorgesehen ist. In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel ge¬ zeigt, dessen grundsätzlicher Aufbau dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht. Auf eine nochmalige Beschreibung der mit gleichen Bezugszei¬ chen gekennzeichneten Teile wird deshalb verzich¬ tet.Depending on the application, the valve arrangement 59 can be designed such that a switching position is provided for each desired operating combination of two actuators. A further exemplary embodiment is shown in FIG. 4, the basic structure of which corresponds to the exemplary embodiment shown in FIG. A repeated description of the parts identified by the same reference numerals is therefore omitted.
Mit Hilfe der Ventilanordnung 59 wird im vorliegen¬ den Ausführungsbeispiel eine weitere Betriebsart ermöglicht. Durch die Zuordnung beider Eingänge 61.1, 61.2 auf einen Ausgang 63, lassen sich die beiden Pumpen 15, 15' parallel schalten, um einen Aktuator 1 zu versorgen.A further operating mode is made possible in the present exemplary embodiment with the aid of the valve arrangement 59. By assigning both inputs 61.1, 61.2 to an output 63, the two pumps 15, 15 'can be connected in parallel in order to supply an actuator 1.
Die Figur 4 läßt erkennen, daß die Eingänge 61.1 und 61.2 in der gezeigten Schaltstellung der Ven¬ tilanordnung 59 mit dem Ausgang 63.3 verbunden sind, während der Ausgang 63.3* mit dem Ausgang 65 verbunden ist. Damit fördern beide Pumpen 15, 15' Hydraulikflüssigkeit über die Zuleitung 13 in den Aktuator 1.3 zu dessen Betätigung. In den anderen Schaltstellungen der Ventilanordnung 59 lassen sich dann Aktuatoren 1.1, 1.2 und 1.4 mit den beiden Pumpen 15, 15' verbinden.FIG. 4 shows that the inputs 61.1 and 61.2 are connected to the output 63.3 in the switching position of the valve arrangement 59 shown, while the output 63.3 * is connected to the output 65. Both pumps 15, 15 'thus convey hydraulic fluid via the feed line 13 into the actuator 1.3 for its actuation. In the other switching positions of the valve arrangement 59, actuators 1.1, 1.2 and 1.4 can then be connected to the two pumps 15, 15 '.
Selbstverständlich lassen sich die in den Figuren 2 bis 4 gezeigten Zuordnungen der Pumpen 15, 15' zu den Zuleitungen 13, 13 ' der einzelnen Aktuatoren durch entsprechende Ausgestaltung der Ventilanord¬ nung 59 beliebig kombinieren. So ist es durchaus denkbar, in einer Schaltstellung I den Aktuator 1.1 entsprechend der Figur 2 zu betreiben, in der Schaltstellung II die beiden Pumpen zum Antrieb der Aktuatoren 1.2 und 1.4 zu nutzen und in einer Schaltstellung III den Aktuator 1.3 entsprechend Figur 4 über beide Pumpen 15( 15* zu versorgen.Of course, the assignments of the pumps 15, 15 'to the feed lines 13, 13' of the individual actuators shown in FIGS. 2 to 4 can be combined as desired by appropriate configuration of the valve arrangement 59. Thus, it is quite conceivable to operate the actuator 1.1 according to FIG. 2 in a switching position I, to use the two pumps to drive the actuators 1.2 and 1.4 in the switching position II and in one Switch position III to supply the actuator 1.3 according to FIG. 4 via both pumps 15 ( 15 *.
Darüber hinaus iεt es auch denkbar, neben der in dem Ausfuhrungsbeispiel gezeigten Pumpeneinheit 53 eine weitere Pumpenheit vorzusehen, so daß mehrere Aktuatoren betätigbar sind. In addition, it is also conceivable to provide a further pump unit in addition to the pump unit 53 shown in the exemplary embodiment, so that several actuators can be actuated.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Antriebssystem mit zumindest zwei hydraulischen Aktuatoren, die mittels zumindest einer Pumpe mit Hydraulikmedium versorgt werden, gekennzeichnet durch zumindest eine weitere parallel zur ersten (15) angeordnete zweite Pumpe (15'), wobei die Pum¬ pen bidirektional drehzahlgeregelt sind, und einer Ventilanordnung (59) mit je einem Eingang pro Pumpe (61.1,61.2), wobei jeweils einer der Eingänge mit einer Pumpe (15) verbunden ist, und mit einer Anzahl von Ausgängen (63.1,63.1' ,...63.4,63.4') , die mit den Aktuatoren (1.1...1.4) verbunden sind, wobei die Eingänge (61) in vorbestimmter Art mit Ausgängen (63) verbindbar sind.1. Drive system with at least two hydraulic actuators, which are supplied with hydraulic medium by means of at least one pump, characterized by at least one further second pump (15 ') arranged parallel to the first (15), the pumps being bidirectionally speed-controlled, and a valve arrangement (59) with one input per pump (61.1,61.2), one of the inputs being connected to a pump (15), and with a number of outputs (63.1,63.1 ', ... 63.4,63.4'), which are connected to the actuators (1.1 ... 1.4), the inputs (61) being connectable to outputs (63) in a predetermined manner.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß in einer Schaltstellung der Ventilan¬ ordnung (59) der erste Eingang (61.1) dem einen Auεgang (63.1) und der zweite Eingang (61.2) dem anderen Auεgang (63.1*) eines Aktuators (1.1) zuge¬ ordnet sind.2. Drive system according to claim 1, characterized in that in a switching position of the valve arrangement (59) the first input (61.1) one output (63.1) and the second input (61.2) the other output (63.1 *) one Actuators (1.1) are assigned.
3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (59) so ausgebildet ist, daß in einer Schaltstellung die beiden Pumpen (15,15') mit unterschiedlichen Aktua¬ toren (1) verbindbar sind. 3. Drive system according to claim 1 or 2, characterized in that the valve arrangement (59) is designed such that the two pumps (15, 15 ') can be connected to different actuators (1) in a switching position.
4. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilan¬ ordnung (59) so ausgebildet ist, daß in einer Schaltstellung die beiden Pumpen (15,15') gemeinsam mit einem Ausgang (63) zur Versorgung eines Aktua¬ tors (1) verbindbar sind.4. Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the Ventilan¬ arrangement (59) is designed so that the two pumps (15, 15 ') together with an output (63) for supplying an actuator in a switching position ¬ tors (1) can be connected.
5. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilan¬ ordnung (59) mit Sitzventilen ausgeführt ist< um die Aktuatoren bei Bedarf leckagefrei festzusetzen.5. Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the Ventilan¬ arrangement (59) is designed with seat valves <in order to fix the actuators leak-free if necessary.
6. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilan¬ ordnung (59) für einfachbetätigte Aktuatoren mit Gegenhalteventilen ausgeführt ist.6. Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the valve arrangement (59) is designed for single-actuated actuators with counterbalance valves.
7. Antriebssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Pumpe (15,15') ein konstantes Verdrängungsvolumen aufweist und/oder wenigstens eine Pumpe (15,15') als Ver¬ stellpumpe ausgebildet ist.7. Drive system according to claim 5 or 6, characterized in that at least one pump (15, 15 ') has a constant displacement volume and / or at least one pump (15, 15') is designed as a variable displacement pump.
8. Antriebssystem nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine mit der Antriebseinrichtung (17,17') zu¬ sammenwirkenden Ansteuerung (57,35).8. Drive system according to claim 5, characterized by a control (57, 35) cooperating with the drive device (17, 17 ').
9. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beiden Pumpen9. Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that two pumps
(15,15') ein separates Antriebssystem (Elektromotor(15, 15 ') a separate drive system (electric motor
(19,19')) zugeordnet ist. (19,19 ')) is assigned.
10. Antriebssyεtem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung (57,35) als Steuerschaltung ausgelegt ist.10. Drive system according to claim 8 or 9, characterized in that the control (57, 35) is designed as a control circuit.
11. Antriebssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung (57,35) als Re¬ gelschaltung (45) ausgelegt ist und mindestens einen Sensor (39) umfaßt.11. Drive system according to claim 8 or 9, characterized in that the control (57,35) is designed as a control circuit (45) and comprises at least one sensor (39).
12. Antriebssystem nach Anspruch 11, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß mindestens ein Sensor (39) dem Aktuator (1) zugeordnet ist.12. Drive system according to claim 11, characterized in that at least one sensor (39) is assigned to the actuator (1).
13. Antriebssystem nach Anspruch 11 oder 12, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Sensor (39) Lage, Ge¬ schwindigkeit und/oder Beschleunigung des Aktuators (1) und/oder den auf den Aktuator (1) wirkenden Druck und/oder die von dem Aktuator (1) ausgeübten Kräfte erfaßt.13. Drive system according to claim 11 or 12, characterized in that the sensor (39) position, speed and / or acceleration of the actuator (1) and / or the pressure acting on the actuator (1) and / or the forces exerted by the actuator (1).
14. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ansteuerung (35) oder den Elektromotoren (19,19•) Sensoren, insbesondere Strom-, Lage- oder Drehzahlsensoren, integriert sind.14. Drive system according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the control (35) or the electric motors (19, 19 •) sensors, in particular current, position or speed sensors, are integrated.
15. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die RegelSchaltung (45) kontinuierliche Regler und/oder Zustandsregler mit/ohne Beobachter oder diskontinuierliche Regler umfaßt. 15. Drive system according to one of claims 5 to 14, characterized in that the control circuit (45) comprises continuous controllers and / or state controllers with / without observer or discontinuous controller.
16. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung (45) mittels Analog- und/oder Digitaltechnik realisierbar ist.16. Drive system according to one or more of the preceding claims, characterized in that the control circuit (45) can be implemented by means of analog and / or digital technology.
17. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Regelschaltung (45) , mit der eine parallele oder sequentielle Regelung von mindestens einer erfaßten physikalischen Größe realisierbar ist.17. Drive system according to one or more of the preceding claims, characterized by a control circuit (45) with which a parallel or sequential control of at least one detected physical variable can be implemented.
18. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die An¬ triebseinrichtung (17,17*) und die Ansteuerung (57,35) als Einheit ausgebildet sind.18. Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the drive device (17, 17 *) and the control (57, 35) are designed as a unit.
19. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die An¬ triebseinrichtung (17,17') mindestens einen Elek¬ tromotor (19,19') mit variabler Drehzahl für beide Drehrichtungen umfaßt.19. Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the drive device (17, 17 ') comprises at least one electric motor (19, 19') with variable speed for both directions of rotation.
20. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteue- rungen (35) , die Steuerung der Ventilanordnung (59) und die Regelschaltungen (45) zu einer Steuerungs¬ einheit (57) zusammengefaßt sind.20. Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the controls (35), the control of the valve arrangement (59) and the control circuits (45) are combined to form a control unit (57).
21. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteue- rungen (35) , die Regelschaltungen (45) oder die Steuerungseinheit (57) über ein Bussystem für den Datenaustausch verfügen. 21. Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the controls (35), the control circuits (45) or the control unit (57) have a bus system for data exchange.
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