EP1288507B1

EP1288507B1 - Verlustarmer Antrieb für einen hydraulischen Aktuator

Info

Publication number: EP1288507B1
Application number: EP02023249A
Authority: EP
Inventors: Bernhard Zervas
Original assignee: Eaton Fluid Power GmbH
Current assignee: Eaton Fluid Power GmbH
Priority date: 1996-01-10
Filing date: 1996-12-21
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2016-12-21
Also published as: DE19600650C2; EP1288507A3; ZA9777B; DE19600650A1; DE59610776D1; EP1288507A2; IN188385B

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem mit zumindest zwei hydraulischen Aktuatoren, die mittels zumindest einer Pumpe mit einer Hydraulikflüssigkeit versorgbar sind.
Aus der DE 40 30 950 A1 ist es bekannt, einem hydraulischen doppeltwirkenden Aktuator zwei Pumpen zuzuordnen, wobei jeweils nur eine der beiden Pumpen bezüglich der Bewegung des Aktuators wirksam ist. Weiterhin werden, wie üblich, verlustbehaftete Regelventile zur Steuerung des Aktuators verwendet, die Pumpen werden mit weitgehend konstanter Drehzahl, in einer Drehrichtung, von einem Verbrennungsmotor angetrieben.
Aus der Patentanmeldung GB 2 106 188 A ist ein Antriebssystem für einen hydraulischen doppeltwirkenden Aktuator bekannt, der zwei Arbeitskammern aufweist. Jeder Arbeitskammer ist eine Pumpe zugeordnet, wobei die Pumpen über eine gemeinsame Welle oder mittels unabhängiger Antriebe angetrieben werden können. In der Zuleitung zwischen einer Arbeitskammer und einer Pumpe ist ein Rückschlagventil angeordnet, welches einen Rückfluss eines Hydraulikmediums von der Arbeitskammer zur Pumpe blockiert. Zwischen den Arbeitskammern und den Rückschlagventilen zweigt jeweils eine Leitung ab, in der ein Ventil angeordnet ist, welches in Abhängigkeit von dem Druck in der anderen Arbeitskammer das Hydraulikmedium in einen Tank zurückfließen lässt. Zwischen den Pumpen und dem Tank ist ein Richtungsventil angeordnet, welches in bestimmten Stellungen den Ausgang zwischen Pumpe und Tank sperrt.
Aus der Patentanmeldung EP 0 314 660 A1 ist eine hydraulische Hebevorrichtung bekannt, die doppeltwirkend ausgeführt ist. Der Hebevorrichtung sind zwei Pumpen zugeordnet, die gemeinsam über einen Elektromotor angetrieben werden können. Die näher zum geodätischen Mittelpunkt der Erde angeordnete Arbeitskammer kann mittels beider Pumpen mit einem Hydraulikmedium versehen werden. Bei der anderen Arbeitskammer erfolgt die Versorgung mit Hydraulikmedium durch eine Pumpe. Aus der zuletzt genannten Pumpe wird das Hydraulikmedium bei entsprechendem Betrieb über zwei Rückschlagventile zurück in einen Tank gedrängt. Aus der näher zum geodätischen Mittelpunkt der Erde angeordneten Arbeitskammer wird das Hydraulikmedium über eine Pumpe und ein Rückschlagventil zurück in den Tank geführt. Dabei treibt die Pumpe parallel mit dem Elektromotor die andere Pumpe an.
Maschinen mit mehreren Aktuatoren, die ganz oder teilweise sequentiell verschiedene Arbeitsbewegungen ausführen sollen, werden üblicherweise mittels einer Regelventil-Schaltung, die von einer oder mehreren Pumpen, die mit konstanter Drehzahl angetrieben werden, mit hydraulischer Energie versorgt. Der technische Nachteil dieser Systeme ist ein schlechter Wirkungsgrad, da die Regelventile, prinzipbedingt, hydraulische Energie in Wärmeenergie umsetzen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antriebssystem zu schaffen, das einfach aufgebaut ist, hervorragende Regeleigenschaften aufweist und dabei die prinzipbedingten Drosselverluste von Regelventilen vermeidet und daher mit sehr gutem Wirkungsgrad arbeitet.
Diese Aufgabe wird mit einem Antriebssystem gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Erfindungsgemäß lässt sich ein hydraulischer Aktuator durch zwei bidirektional drehzahlgeregelte Pumpen, ohne jedes Regelventil und damit extrem verlustarm im Vierquadrantenbetrieb steuern oder regeln. Dadurch, dass den beiden Pumpen eine Ventilschaltung zugeordnet ist, lassen sich insbesondere bei sequentiellen Abläufen die beiden Pumpen jeweils dem aktiven Aktuator oder bei einfach wirkendem Betrieb zwei Aktuatoren zuordnen. Die Ventilanordnung ermöglicht 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 herzustellen, wobei die Regelfunktionen direkt von den Pumpen übernommen werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Ventilanordnung mehrere Schaltstellungen auf, in denen jeweils ein Aktuator in doppelwirkender Betriebsart mit den beiden Pumpen verbunden wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Ventilanordnung Schaltstellungen auf, die eine Verbindung der beiden Pumpen mit unterschiedlichen Aktuatoren ermöglicht, so dass sich also zwei Aktuatoren gleichzeitig betreiben lassen.
Vorzugsweise besitzt die Ventilanordnung Schaltstellungen, in denen die beiden Pumpen parallel geschaltet werden und einen Aktuator gemeinsam versorgen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Ventilanordnung mit Sitzventilen ausgeführt werden, um die momentan nicht angetriebenen Aktuatoren leckagefrei festzusetzen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Ventilanordnung für einfachbetätigte Aktuatoren mit Gegenhalteventilen ausgeführt werden.
Bevorzugt wird eine Ausführungsform des Antriebs, die sich dadurch auszeichnet, dass wenigstens eine der Pumpen ein konstantes Verdrängungsvolumen aufweist. Derartige Pumpen sind besonders einfach aufgebaut, so dass sich eine kostengünstige und störungsunanfällige Realisierung ergibt.
Weiterhin wird eine Ausführungsform des Antriebs bevorzugt, die eine mit der Antriebseinrichtung zusammenwirkende Ansteuerung aufweist, die als Regelschaltung ausgebildet ist und mindestens einen Sensor umfasst, der Lage, Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Aktuators und/oder den auf den Aktuator wirkenden Druck oder die von dem Aktuator ausgeübten Kräfte erfasst. Auf diese Weise ist es möglich, den Antrieb sehr variabel an die tatsächlichen Gegebenheiten anzupassen.
Selbstverständlich lassen sich bei den vorgenannten vorteilhaften Ausführungsformen auch mehr als zwei Pumpen zum Antrieb mehrerer Aktuatoren einsetzen.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1: ein Prinzipschaltbild des Antriebs;
Figur 2: ein Prinzipschaltbild eines Antriebssystems mit mehreren Aktuatoren;
Figur 3: ein zweites Ausführungsbeispiel eines Antriebssystems mit mehreren Aktuatoren, und
Figur 4: ein drittes Antriebssystem mit mehreren Aktuatoren.

Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass der Antrieb mit einer doppelwirkenden Kolbenanordnung zusammenwirkt. Er ist jedoch allgemein mit beliebigen hydraulischen Aktuatoren kombinierbar, beispielsweise auch mit einfach wirkenden Aktuatoren, hydraulischen Motoren oder Getriebeanordnungen.
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 Kolben 5 und die Kolbenstange 7 sind so in den Zylinder 3 eingesetzt, dass zwei Druckkammern 9 und 11 ausgebildet werden.
Die erste Druckkammer 9 ist über eine Zuleitung 13 mit einer Pumpe 15 verbunden, der eine Antriebseinrichtung 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 Versorgungsleitung 23 verbunden ist. Das Ventil 27 ist hier als Rückschlagventil ausgebildet, das so angeordnet ist, dass bei einem Unterdruck in der Zuleitung 13 das im Tank 25 vorhandene Hydraulikmedium nachgesaugt werden kann, auch wenn die erste Pumpe 15 nicht angetrieben sein sollte.
An die Zuleitung 13 ist ein auch als Entlastungsventil bezeichnetes Überdruckventil 29 angeschlossen, das über eine Rückführungsleitung 31 mit dem Tank 25 verbunden ist. Der zweiten Druckkammer 11 ist ein hier identisch aufgebautes Versorgungssystem 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, beispielsweise Elektromotor 19 anzutreiben. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Antriebseinrichtung 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 angeordnet ist, dass bei einem Unterdruck in der Zuleitung 13' Hydraulikmedium über die Versorgungsleitung 23' aus dem Tank 25 nachgesaugt werden kann. Die Zuleitung 13' ist über ein Überdruckventil 29' mit der Rückführungsleitung 31 verbunden, die zum Tank 25 führt.
Das dem Aktuator 1 zugeordnete Hydrauliksystem kann mit einem Kühler 33 ausgebildet sein, der hier in die Versorgungsleitung 23 zur ersten Pumpe 15 integriert ist. Es ist auch möglich, diesen Kühler 33 an beliebiger Stelle des Hydrauliksystems einzubauen. Denkbar ist es schließlich auch, eine oder mehrere der Versorgungsleitungen mit Kühlrippen zu versehen, um überschüssige Wärme abzuführen.
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 Zylinders 3 nach rechts. Dadurch wird auch die Kolbenstange 7 nach rechts bewegt. Durch die Bewegung des Kolbens 5 steigt der Druck in der zweiten Druckkammer 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 Antriebsenergie 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 Bewegungsrichtung des Kolbens 5 arbeitet eine der Pumpen 15, 15' als Motor und der zugehörige Elektromotor 19, 19' als Generator, was den Wirkungsgrad des Antriebs wesentlich verbessert.
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 beaufschlagt wird. Die Hin- und Herbewegung der Kolbenstange 7 ist in der Figur durch einen Doppelpfeil angedeutet.
Der in der Figur 1 dargestellte Antrieb für den Aktuator 1 weist außerdem eine Ansteuerung 35 aus, die über Steuerleitungen 37 und 37' mit den Elektromotoren 19 und 19' verbunden ist.
Dem Aktuator 1 ist mindestens ein Sensor 39 zugeordnet, dessen Ausgangssignale über eine Signalleitung 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 externes Signal zugeführt werden, über das der Antrieb für den Aktuator 1 beeinflussbar ist.
Der Sensor 39, der einen Analog/Digital-Wandler umfassen kann, ist in der Lage, verschiedenste physikalische Größen des Aktuators 1 zu erfassen, beispielsweise dessen Lage, die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Kolbens 5 beziehungsweise 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 Sensoren in den Zuleitungen 13 und 13' beziehungsweise in der Ansteuerung 35 und/oder der Auswertungsschaltung 43 oder den Elektromotoren 19 und 19' indirekt erfasst werden. Es können auch ein oder mehrere Sensoren, beispielsweise Strom- oder Drehzahlsensoren, in der Ansteuerung 35 oder den Elektromotoren 19 und 19' integriert sein. Dadurch kann gegebenenfalls der externe Sensor 39 weggelassen und eine modulare Bauweise des Antriebs realisiert werden.
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 ausgebildet ist, beispielsweise als Ein-Schleifen-Regelkreis. Die Regelschaltung kann kontinuierliche Regler, 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 parallel 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 Digitaltechnik oder einer Kombination aus Analog- und Digitaltechnik realisierbar.
In Figur 1 sind die Pumpen 15 und 15' als Konstantpumpen ausgelegt, das heißt, sie weisen ein konstantes Verdrängungsvolumen auf. Denkbar ist 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 Obengesagten wird auch deutlich, dass der Antrieb sehr einfach und damit kostengünstig realisierbar ist, weil auch für einen Vier-Quadranten-Antrieb lediglich Pumpen mit einem konstanten Verdrängungsvolumen erforderlich sind, also relativ preiswert realisierbare Pumpen. Es bedarf lediglich eines Antriebs für die Pumpen, der variable Fördermengen ermöglicht. Dies ist bereits mit Hilfe eines einzigen Elektromotors möglich, der eine variable Drehzahl aufweist und der über die Ansteuerung 35 angesteuert 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.
Der hier dargestellte Antrieb erfüllt auch hohe Sicherheitsanforderungen, weil einerseits Überdruckventile 29, 29' und andererseits als Nachsaugventile ausgebildete Ventile 27, 27' vorgesehen sind. Die Ventile 27, 27', 29 und 29' haben ausschließlich eine Sicherheitsfunktion und werden für den normalen Betrieb des Antriebs nicht benötigt, das heißt, sie sind inaktiv.
Ein besonders einfacher Aufbau kann dadurch erreicht werden, dass die Elektromotoren 19 und 19' mit den zugehörigen Pumpen 15 und 15' als eine Einheit ausgebildet werden können. Die Fördermenge der Pumpen wird durch eine Anpassung der Motorgeschwindigkeit beziehungsweise der Drehzahl erreicht, was mit Hilfe der Ansteuerung 35 möglich ist. Diese kann zusätzlich in die aus Motor und Pumpe bestehende 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.
Aus der Darstellung ist ersichtlich, dass die Flächen des Kolbens 5, die mit dem in den Druckkammern 9 und 11 herrschenden Druck beaufschlagt werden, verschieden groß sind. Im Bereich der ersten Druckkammer 9 ergibt sich aufgrund der Kolbenstange 7 eine Ringfläche, die kleiner ist als die Querschnittsfläche des Kolbens 5, die mit dem in der zweiten Druckkammer 11 vorhandenen Druck beaufschlagt wird. Es können sich beispielsweise Größenverhältnisse beziehungsweise Flächenverhältnisse von 2:1 der mit Druck beaufschlagten Kolbenflächen ergeben. Um hier einen Ausgleich zu schaffen, können 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 betrieben werden.
Durch den Einsatz des Sensors 39 kann der einfache Antrieb für den Aktuator für eine Lage- und Druckregelung und/oder für eine Geschwindigkeits- und Druckregelung ausgelegt werden.
Wenn für mindestens eine der Pumpen 15, 15' eine Verstellpumpe eingesetzt wird, kann der Antrieb für den Aktuator zusätzlich, neben der drehzahlabhängigen Fördermengenregulierung durch die Elektromotoren 19 beziehungsweise 19', auch noch dadurch gesteuert werden, dass das Verdrängungsvolumen der Pumpen verändert wird. Es zeigt sich also, dass der Antrieb für den Aktuator 1 auf vielfältige Weise verändert und an verschiedene Einsatzbereiche angepasst werden kann.
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 Arbeitsbewegungen in ganz oder teilweise sequentiellem Ablauf durchführt.
Bei den Aktuatoren 1.1 bis 1.3 handelt es sich jeweils um einen hydraulischen doppelwirkenden Kolbenzylinder, wie er bereits in Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben wurde. Auf eine nochmalige Beschreibung 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 1 wird jeder der vier Aktuatoren 1.1. bis 1.4 über Zuleitungen 13 und 13' mit einer Hydraulikflüssigkeit versorgt, die von einer gestrichelt umrandeten Pumpeneinheit 53 aus einem Tank 25 gefördert wird. Entsprechend 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 verbunden.
Die in Figur 1 dargestellten Rückschlagventile 27, 27', sowie die Überdruckventile 29, 29' sind der Übersichtlichkeit wegen als Schaltblock 55 dargestellt. Die Funktionsweise entspricht jedoch derjenigen der Ventile 27 und 29.
Ebenfalls der Übersichtlichkeit wegen ist eine Regelungs- und Steuereinheit 57 lediglich als Funktionsblock dargestellt. Die Regelungseinheit 57 umfasst für jeden Aktuator eine Regelschaltung 45, die eine Ansteuerung 35 und eine Auswertungsschaltung 43 umfasst. Der einem Aktuator zugeordneten Auswertungsschaltung 43 wird über die Leitung 41 das von dem Sensor 39 gelieferte Signal zugeführt. Die Beschaltung 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.
Figur 2 lässt des weiteren eine Ventilanordnung 59 erkennen, die in die von den beiden Pumpen 15, 15' kommenden und zu den Aktuatoren führenden Zuleitungen 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 Aktuators.
Die Ventilanordnung 59 weist mehrere, im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorzugsweise vier Schaltstellungen auf, in denen die Eingänge 61.1 und 61.2 mit vorbestimmten Ausgängen 63 verlustarm verbunden werden.
In der in Figur 2 gezeigten Schaltstellung der Ventilanordnung 59 ist der Eingang 61.1 mit dem Ausgang 63.1 und der Eingang 61.2 mit dem Ausgang 63.1' verbunden. Damit ist die Pumpe 15 an die Zuleitung 13 und die Pumpe 15' an die Zuleitung 13' angeschlossen. Die Funktionsweise des Aktuators 1.1 im Zusammenspiel mit der Regelungseinrichtung 57 und der Pumpeneinheit 53 entspricht der Funktionsweise der Anordnung in Figur 1, weshalb auf eine nochmalige Beschreibung an dieser Stelle verzichtet wird.
Die Schaltstellung der Ventilanordnung 59 lässt sich beispielsweise über eine Steuerleitung 63 von der Regelungseinheit 57 verändern. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Pumpeneinheit 53 in der Schaltstellung II mit dem Aktuator 1.2, in der Schaltstellung III mit dem Aktuator 1.3 und in einer Schaltstellung IV mit dem hydraulischen Motor 1.4 verbunden. Selbstverständlich sind auch andere Zuordnungen von Pumpeneinheit 53 und den Aktuatoren pro Schaltstellung denkbar.
In Figur 3 ist zur Erläuterung des technischen Umfelds ein Prinzipschaltbild eines Antriebs gezeigt, der nicht Gegenstand der Erfindung ist, aber im wesentlichen dem vorgenannten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 entspricht. Auf eine nochmalige Beschreibung der mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichneten Teile wird deshalb verzichtet. Der Unterschied besteht lediglich darin, daß die Ventilanordnung 59 eine andere Zuordnung der Eingänge 61.1 und 61.2 zu den Ausgängen 63.1 bis 63.4 zuläßt.
So ist in der gezeigten Schaltstellung der Ventilanordnung 59 der Eingang 61.1 mit dem Ausgang 63.2 und der Eingang 61.2 mit dem Ausgang 63.4 verbunden. Zusätzlich weist die Ventilanordnung 59 einen Ausgang 65 auf, der über eine Leitung 67 zum Tank 25 führt. Dieser Ausgang 65 ist einerseits verbunden 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 Motor 1.4 zu nutzen. Durch die Verwendung von reversierbaren Pumpen 15, 15' ist es im übrigen möglich, eine Bewegung der Aktuatoren in zwei Richtungen herbeizuführen.
Je nach Anwendungsfall läßt sich die Ventilanordnung 59 so ausbilden, daß für jede gewünschte Betriebskombination zweier Aktuatoren eine Schaltstellung vorgesehen ist.
In Figur 4 ist ein weiterer Antrieb gezeigt, der ebenfalls nicht Gegenstand der Erfindung ist und dessen grundsätzlicher Aufbau dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht. Auf eine nochmalige Beschreibung der mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichneten Teile wird deshalb verzichtet.
Mit Hilfe der Ventilanordnung 59 wird bei dem vorliegenden Antrieb 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.
Die Figur 4 läßt erkennen, daß die Eingänge 61.1 und 61.2 in der gezeigten Schaltstellung der ventilanordnung 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.
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 Ventilanordnung 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.
Darüber hinaus ist es auch denkbar, neben der gezeigten Pumpeneinheit 53 des Anstriebs eine weitere Pumpenheit vorzusehen, so daß mehrere Aktuatoren betätigbar sind.

Claims

Antriebssystem für einen oder mehrere hydraulische, doppelt wirkende Aktuatoren (1), die jeweils zwei Arbeitskammern (9,11) umfassen, deren Volumen veränderbar ist und die mittels eines durch Volumenveränderung angetriebenen Aktuatorelements (5) voneinander getrennt sind, wobei das Antriebssystem zwei die Arbeitskammern (9,11) mit einem Hydraulikmedium versorgende Pumpen (15,15') umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Pumpe (15,15') jeweils eine als Elektromotor (19,19') ausgebildete Antriebseinrichtung (17,17') zur Abgabe voneinander unterschiedlich einstellbarer Fördermengen zugeordnet ist, dass die Elektromotoren (19,19') über jeweils eine Steuerleitung (37,37') mit einer Ansteuerung (35,57) verbunden sind, und dass jeder Arbeitskammer (9,11) jeweils eine Pumpe (15, 15') Zuordenbar ist, wobei die jeweilige Pumpe (15, 15') aus einem Tank (25) in die Arbeitskammer (9,11) fördert oder das Hydraulikmedium aus der Arbeitskammer (9,11) über eine Zuleitung (13,13') zu der jeweiligen Pumpe (15,15') zurückgedrückt wird, wobei die jeweilige Pumpe (15,15') den ihr zugeordneten Elektromotor (19,19') unter Erzeugung von elektrischer Energie antreibt.
Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventilanordnung (59) mit Eingängen und Ausgängen vorgesehen ist, wobei in einer ersten Schaltstellung die Pumpen (15,15') über einen ersten Eingang (61.1) und einen ersten Ausgang (63.1) mit einer ersten Arbeitskammer (9) und über einen zweiten Eingang (61.2) und einen zweiten Ausgang (63.1') mit einer zweiten Arbeitskammer (11) eines Aktuators (1.1) verbindbar sind.
Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (59) mit Sitzventilen ausgeführt ist, um die Aktuatoren bei Bedarf leckagefrei festzusetzen.
Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Pumpe (15,15') ein konstantes Verdrängungsvolumen aufweist und/oder wenigstens eine Pumpe (15,15') als Verstellpumpe ausgebildet ist.
Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung (57,35) als Steuerschaltung ausgelegt ist.
Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung (57,35) als Regelschaltung (45) ausgelegt ist und mindestens einen Sensor (39) umfasst.
Antriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (39) dem Aktuator (1) zugeordnet ist.
Antriebssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (39) Lage, Geschwindigkeit 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.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschaltung (45) kontinuierliche Regler und/oder Zustandsregler mit/ohne Beobachter oder diskontinuierliche Regler umfasst.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschaltung (45) mittels Analog- und/oder Digitaltechnik realisierbar ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch eine Regelschaltung (45), mit der eine parallele oder sequentielle Regelung von mindestens einer erfassten physikalischen Größe realisierbar ist.
Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (17,17') und die Ansteuerung (57,35) als Einheit ausgebildet sind.
Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (17,17') mindestens einen Elektromotor (19,19') mit variabler Drehzahl für beide Drehrichtungen umfasst.
Antriebssystem nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerungen (35), die Steuerung der Ventilanordnung (59) und die Regelschaltungen (45) zu einer Steuerungseinheit (57) zusammengefasst sind.
Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerungen (35), die Regelschaltungen (45) oder die Steuerungseinheit (57) über ein Bussystem für den Datenaustausch verfügen.