EP2316639A2 - Verfahren und Einrichtung zur Regelung des Antriebes von Ballenpressen - Google Patents

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EP2316639A2
EP2316639A2 EP10014014A EP10014014A EP2316639A2 EP 2316639 A2 EP2316639 A2 EP 2316639A2 EP 10014014 A EP10014014 A EP 10014014A EP 10014014 A EP10014014 A EP 10014014A EP 2316639 A2 EP2316639 A2 EP 2316639A2
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control
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling the drive of a baler, in particular a channel baler for compacting loose material and for strapping the compacted material into bales whose actuators are driven by an electro-hydraulic drive.
  • Constant pumps are used in the second hydraulic system. Constant pumps are usually designed as vane or internal gear pumps, inexpensive to buy and relatively quiet in operation. Since both the flow rate of the pump and the engine speed are constant in this drive, wherein the start also takes place via a star-delta circuit, different flow rates are realized by several pump stages, which can be switched on or off via valves. However, this results in pressure surges when switching on or off of pump stages. It is permanently the max. Flow rate circulated, even for switched-off pump stages in non-pressurized circulation. Here, not only the permanently driven with rated speed electric motor (no-load current about 60% of the rated current) leads to losses, but also the flow in the so-called pressureless circulation, about 10 bar.
  • the basic idea of the invention is the combined use of a fixed-displacement pump, a vane or internal gear pump with a frequency-controlled electric motor for the electro-hydraulic drive of the baler.
  • a baling press in particular a channel baling press, for compacting loose material and for strapping the compacted material into bales
  • the control unit of the baling press for the control of an electric motor of a motor-pump unit
  • the control signals output of the electro-hydraulic drive are first fed to a frequency converter coupled to the electric motor, and also the subsequently generated and output for the further control of the electric motor control signals generated by a pressure transducer signals the actual state of a hydraulic train with respect to flow, discharge pressure and the like Take into account parameters.
  • the hydraulic train of the electro-hydraulic drive leads via branches to the individual actuators of the baler.
  • the new method allows the hydraulic motor, the motor-pump unit pump, to deliver only the volume of oil required by the actuator being controlled.
  • the rotational speed of the pump is regulated as a function of the volume flows required to supply the actuators.
  • an energy saving is achieved.
  • a further advantage is that, depending on requirements, a pump standstill and a soft start are realized without disadvantage.
  • Actuators in the context of the invention are, for example, the movement unit for the press plate or assemblies of the Umschnürungs liked and the like either of the electro-hydraulic drive to be moved components and assemblies of the baler.
  • the device for carrying out the method for controlling the drive of a baler, according to the invention is such that an electric motor of a motor-pump unit of the electro-hydraulic drive of the baler is coupled to a frequency converter.
  • a control line transmitting the control signals generated for the control of the motor-pump unit is connected to the frequency converter.
  • the control signals take into account relevant parameters about the actual state of a hydraulic train of the electro-hydraulic drive, which leads via branches to those designed as a hydraulic piston and the hydraulic motor as actuators.
  • the baler has at least one press box for receiving the material to be pressed, a press channel following in the feed direction into which the material is compacted into a bale as a result of a feed force, a press plate with which the material is pushed by the press box into the press channel arranged substantially above the press box filling chute, which opens into the overhead opening of the press box, an electro-hydraulic drive with actuators for the movement of components and units of the baler and a control unit.
  • a preferred embodiment is seen in that a pressure measuring transducer is connected to the hydraulic train, which is connected via a signal line to the control unit and / or to the frequency converter. According to a further development, it is advantageously provided that in the case of large baling presses two identical motor-pump units are provided, whereby the redundant drive trains in the event of failure of a hydraulic train either work with reduced power at low flow rates with only one motor-pump unit or both drive trains can be completely switched off.
  • a particularly preferred development is also seen in the fact that the power consumption of a baler can be reduced by the frequency-controlled motor-pump unit, since only the actuators are supplied with power that is currently needed.
  • the frequency-controlled drive according to the invention of hydraulic units in a baling press positive properties of control pumps and constant pumps can be usefully combined; These include, above all, a low-noise drive, energy savings and an increase in possible operating hours between maintenance intervals.
  • a baler with the use of the drive device according to the invention still further advantages are achieved, for example, because of the lower heat development less cooling power / energy is necessary.
  • a dynamic drive of actuators can take place.
  • no pressure stages take place.
  • the mechanical components in the drive device can be reduced.
  • two equal motor-pump units are used. For example, instead of using a unit with 90 kW and a unit with 50 kW as before, it is now possible to use two identical units, ie two 70 kW units, in order to achieve the maximum output to be designed.
  • the baler can continue to operate at reduced power if one hydraulic line fails.
  • only a motor-pump unit runs at low flow rates and during the downtime (eg machine waiting for new press material) both drive trains can be completely turned off.
  • FIGS. 1 to 7 schematically illustrated, non-limiting embodiment in view in more detail explained in more detail.
  • FIG. 1 is a circuit diagram for controlling the drive of a baler 1, in particular a channel baler with preferably horizontally moving pressure plate, shown in closed hydraulic valves 11,12,13.
  • the FIGS. 2 to 6 each show individual switching positions of the hydraulic valves 11, 12 and 13th
  • the baler 1 is provided for compacting loose material and for strapping the compacted material into bales. It comprises a non-illustrated, known per se compression box for receiving the material to be pressed, a following in the feed direction pressing channel in which the material is compacted as a result of a feed force to a bale, a press plate with which the material from the press box in the pressing channel is pushed, a substantially above the press box arranged feed chute, which opens into the overhead opening of the press box, a Umschnürungsvoriques for the application of spaced-apart straps on the finished pressed bale and an electro-hydraulic drive means for the moving components and units of the baler.
  • the baler 1 is according to FIG. 1 a control unit 2 assigned.
  • the control unit 2 is connected to signal lines 14, 16 with a frequency converter 3 and to hydraulic control valves 11, 12, 13 of a hydraulic line 10. Via a signal line 15, the control unit 2 receives actual values from a pressure transducer 6, which is connected to the hydraulic train 10.
  • the hydraulic train 10 receives its respective required amount of oil from a hydraulic pump 5, which receives the hydraulic oil from a reservoir 17.
  • the hydraulic pump 5 is driven by an electric motor 4, which is preceded by a frequency converter 3.
  • the hydraulic train 10 has a plurality of branches for the corresponding hydraulic control valves 11, 12, 13, which supply the actuators 7, 8, 9 with the required for the respective intended action oil flow.
  • the actuator 7 is designed as a hydraulic piston and moves, for example, the pressure plate of the baler 1.
  • the pressure plate moves to it, the material is advanced, compacted and pressed.
  • the actuator 8 is also designed as a hydraulic piston and actuates a push-through unit for the strapping, wherein the actuator 9 designed as a hydraulic motor generates the rotational movement for twisting the strapping.
  • the hydraulic control valves 11, 12, 13 upstream of the actuators 7, 8, 9 control the supply of the hydraulic oil for the individual actuators 7, 8, 9.
  • the hydraulic oil runs back into a collecting container 18, which is coupled to the storage container 17.
  • baler 1 a bale of waste material is produced by one pressing stroke / pressing cycle.
  • balers where a bale is made by several press cycles the following description refers to the last press cycle.
  • FIG. 2 the hydraulic control valve 11 is opened and the actuator 7 moves the press plate so that the material is advanced, compacted and pressed. If this step "A" is completed, see also the diagram in FIG. 7 , the press plate, which is in its forward position, is mechanically locked. The path traveled by the pressure plate or by the hydraulic piston is in the FIG. 7 labeled with the label "W".
  • the absorbed power of the electro-hydraulic drive of the baler according to embodiment of the invention ie the combination of the motor-pump unit with a frequency converter for controlling the drive of a baler, in the FIG. 7 the two-dot chain line with the reference numeral P2, is substantially lower than in the previously known drive means whose power consumption in the FIG. 7 marked with the dashed line P1.
  • the hatched area between the two characteristics P1 and P2 in the FIG. 7 indicates the lower energy consumption.
  • the invention is not limited to the illustrated and described embodiment, but in particular also includes variants that can be formed by combining features or elements described in connection with the present invention. Furthermore, individual features and functions shown in conjunction with the figures and / or described on their own can constitute an independent invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Antriebes von Ballenpressen (1), insbesondere einer Kanalballenpresse zum Verdichten von losem Material und zum Verschnüren des verdichteten Materials zu Ballen, deren Aktuatoren zur Bewegung einer Pressplatte der Ballenpresse (1), zur Betätigung von wenigstens einer Durchschiebeeinheit für die Umreifung-und zur Erzeugung der Drehbewegung für das Verdrillen der Umschnürung von einem elektro-hydraulischen Antrieb angetrieben werden, indem die von einer Steuereinheit (2) der Ballenpresse (1) für die Ansteuerung eines Elektromotors (4) einer Motor-Pumpen-Einheit (4,5) des elektro-hydraulischen Antriebes ausgegebenen Steuersignale zunächst einem mit dem Elektromotor (4) gekoppelten Frequenzumrichter (3) zugeleitet werden, und dass die anschließend für die weitere Steuerung des Elektromotors (4) erzeugten und ausgegebenen Steuersignale die von einem Druckmessumformer (8) erzeugten Signale über den Ist-Zustand eines Hydraulikstranges bezüglich Fördermenge, Förderdruck und dergleichen Parameter berücksichtigen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung des Antriebes einer Ballenpresse, insbesondere einer Kanalballenpresse zum Verdichten von losem Material und zum Verschnüren des verdichteten Materials zu Ballen, deren Aktuatoren von einem elektro-hydraulischen Antrieb angetrieben werden.
  • Es sind aus dem Stand der Technik für Antriebseinrichtungen an Ballenpressen zwei Hydrauliksysteme bekannt. Bei dem einen Hydrauliksystem werden Regelpumpen verwendet, in Form von Axialkolbenpumpen, die einerseits sehr aufwändig und teuer in der Anschaffung sind und anderseits sehr laut im Betrieb. Dafür aber überzeugen sie durch hohe Regelgüte und Energieeffizienz. Durch die Regelbarkeit können Druck und Volumenstrom ohne große Druckstöße über die Steuerung und einem integrierten Proportionalventil verändert werden. Das Proportionalventil verlangt jedoch eine hohe Ölgüte, also teures Hydrauliköl. Der maximale Förderstrom wird durch die Pumpengröße festgelegt. Der Elektromotor läuft permanent mit Nenndrehzahl unabhängig, ob und wie groß der hydraulische Leistungsbedarf ist, der Leerlaufstrom beträgt dabei ca. 60% vom Nennstrom. Der Anlauf der Pumpen erfolgt über eine Stern-Dreieck-Schaltung.
  • Bei dem zweiten Hydrauliksystem werden Konstantpumpen verwendet. Konstantpumpen sind meist als Flügelzellen oder Innenzahnradpumpen ausgebildet, kostengünstig in der Anschaffung und relativ leise im Betrieb. Da bei diesem Antrieb sowohl der Förderstrom der Pumpe als auch die Motordrehzahl konstant sind, wobei der Anlauf hier ebenfalls über eine Stern-Dreieck-Schaltung erfolgt, werden verschiedene Förderströme durch mehrere Pumpenstufen realisiert, die über Ventile zu- bzw. abschaltbar sind. Dadurch ergeben sich jedoch Druckstöße beim Zu- bzw. Abschalten von Pumpenstufen. Es wird permanent der max. Förderstrom umgewälzt, auch für abgeschaltete Pumpenstufen im drucklosen Umlauf. Hier führt nicht nur der permanent mit Nenndrehzahl betriebene Elektromotor (Leerlaufstrom ca. 60% vom Nennstrom) zu Verlusten, sondern auch der Förderstrom im so genannten drucklosen Umlauf, etwa ca. 10 bar.
  • Daher besteht die Aufgabe der Erfindung in der Weiterentwicklung einer elektro-hydraulischen Antriebseinrichtung zur Regelung des Antriebes einer Ballenpresse, mit der zumindest ein Teil der zuvor im Stand der Technik genannten Nachteile nicht auftreten, zumindest stark reduziert oder ganz eliminiert werden und gleichzeitig der geräte- und steuerungstechnische Aufwand verringert wird.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Regelung des Antriebes einer Ballenpresse mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst und vorrichtungsgemäß mit einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Regelung des Antriebes einer Ballenpresse mit den Merkmalen des Patentanspruches 4. Die nachgeordneten Patentansprüche 2, 3 sowie. 5, 6 und 7 offenbaren Ausführungsbeispiele und Weiterentwicklungen der Erfindung.
  • Der Grundgedanke der Erfindung ist die kombinierte Anwendung einer Konstantpumpe, einer Flügelzellen- oder Innenzahnradpumpe mit einem frequenzgeregelten Elektromotor für den elektro-hydraulischen Antrieb der Ballenpresse.
    Bei dem Verfahren zur Regelung des Antriebes einer Ballenpresse, insbesondere einer Kanalballenpresse, zum Verdichten von losem Material und zum Verschnüren des verdichteten Materials zu Ballen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die von einer Steuereinheit der Ballenpresse für die Ansteuerung eines Elektromotors einer Motor-Pumpen-Einheit des elektro-hydraulischen Antriebes ausgegebenen Steuersignale zunächst einem mit dem Elektromotor gekoppelten Frequenzumrichter zugeleitet werden, und zudem die anschließend für die weitere Steuerung des Elektromotors erzeugten und ausgegebenen Steuersignale die von einem Druckmessumformer erzeugten Signale über den Ist-Zustand eines Hydraulikstranges bezüglich Fördermenge, Förderdruck und dergleichen Parameter berücksichtigen.
  • Der Hydraulikstrang des elektro-hydraulischen Antriebes führt über Abzweigungen zu den einzelnen Aktuatoren der Ballenpresse.
  • Das neue Verfahren ermöglicht es, dass der Hydraulikmotor, die Pumpe der Motor-Pumpen-Einheit, nur das vom jeweils angesteuerten Aktuator benötigte Ölvolumen fördert.
  • Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Drehzahl der Pumpe in Abhängigkeit der zur Versorgung der Aktuatoren benötigten Volumenströme geregelt ist. Hierdurch wird eine Energieeinsparung erzielt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass je nach Bedarf auch ein Pumpenstillstand und ein Sanftanlauf ohne Nachteil realisiert wird.
  • Bevorzugt ist in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass die Drehzahl- und Momentenregelung der Motor-Pumpen-Einheit so kombiniert wird, dass eine Optimierung der Zykluszeiten der Aktuatoren erreicht wird.
    Aktuatoren im Sinne der Erfindung sind zum Beispiel die Bewegungseinheit für die Pressplatte oder für Baugruppen der Umschnürungseinrichtung und dergleichen wahlweise von dem elektro-hydraulischen Antrieb zu bewegende Bauteile und Baugruppen der Ballenpresse.
  • Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Regelung des Antriebes einer Ballenpresse, ist erfindungsgemäß derart, dass ein Elektromotor einer Motor-Pumpen-Einheit des elektro-hydraulischen Antriebes der Ballenpresse mit einem Frequenzumrichter gekoppelt ist. Eine, die für die Regelung der Motor-Pumpen-Einheit erzeugten Steuersignale übertragende Steuerleitung ist an den Frequenzumrichter angeschlossen. Die Steuersignale berücksichtigen relevante Parameter über den Ist-Zustand eines Hydraulikstranges des elektro-hydraulischen Antriebes, der über Abzweigungen zu den als Hydraulikkolben und dem als Hydraulikmotor ausgebildeten Aktuatoren führt.
  • Die Ballenpresse besitzt zumindest einen Presskasten zur Aufnahme des zu verpressenden Materials, einen in Vorschubrichtung folgenden Presskanal, in den das Material in Folge einer Vorschubkraft zu einem Ballen verdichtet wird, eine Pressplatte, mit welcher das Material von dem Presskasten in den Presskanal geschoben wird, einen im Wesentlichen oberhalb des Presskastens angeordneten Einfüllschacht, welcher in die oben liegende Öffnung des Presskastens mündet, einen elektro-hydraulischen Antrieb mit Aktuatoren für die Bewegung von Bauteile und Baueinheiten der Ballenpresse sowie eine Steuereinheit.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform wird darin gesehen, dass an dem Hydraulikstrang ein Druckmess-Umformer angeschlossen ist, der über eine Signalleitung mit der Steuereinheit und/oder mit dem Frequenzumrichter verbunden ist.
    Nach einer Weiterbildung ist vorteilhaft vorgesehen, dass bei großen Ballenpressen zwei gleiche Motor-Pumpen-Einheiten vorgesehen sind, wobei durch die redundanten Antriebsstränge bei Ausfall eines Hydraulikstranges entweder mit einer reduzierten Leistung bei geringen Fördermengen mit nur einer Motor-Pumpen-Einheit gearbeitet wird oder beide Antriebsstränge komplett abschaltbar sind.
  • Eine besonders bevorzugte Weiterbildung wird auch darin gesehen, dass durch die frequenzgeregelte Motor-Pumpen-Einheit die Leistungsaufnahme einer Ballenpresse reduzierbar ist, da immer nur die Aktuatoren mit Leistung versorgt werden, die gerade gebraucht werden. Durch den erfindungsgemäß frequenzgeregelten Antrieb von Hydraulikaggregaten bei einer Ballenpresse können positive Eigenschaften von Regelpumpen und Konstantpumpen sinnvoll kombiniert werden; das sind unter anderem vor allem ein geräuscharmer Antrieb, Energieeinsparung sowie eine Erhöhung der möglichen Betriebsstunden zwischen Wartungsintervallen.
  • Bei einer Ballenpresse mit dem Einsatz der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung werden noch weitere Vorteile erzielt, indem beispielsweise wegen der geringeren Wärmeentwicklung weniger Kühlleistung/-energie notwendig ist. Zudem kann mit dem nun möglichen flexiblen Regelverhalten ein dynamischer Antrieb von Aktuatoren erfolgen.
    Weiterhin erfolgen wegen des Fehlens des Weg- oder Zuschaltens von Pumpenstufen keine Druckstufen. Die mechanischen Komponenten in der Antriebseinrichtung können reduziert werden. Zudem kann, da die Fördermenge im Hydrauliksystem über die Drehzahl angepasst wird, bei großen Ballenpressen statt einem Antriebsaggregat zwei gleiche Motor-Pumpen-Einheiten benutzt werden. Z. B. statt wie vorher eine Einheit mit 90 kW und eine Einheit mit 50 kW zu nutzen, ist jetzt die Verwendung von zwei gleichen Einheiten, also zwei 70 kW-Einheiten möglich, um die zu konzipierende Maximalleistung zu erreichen. Durch die redundanten Antriebsstränge kann die Ballenpresse beim Ausfall eines Hydraulikstranges mit reduzierter Leistung weiter betrieben werden. Zudem läuft bei geringen Fördermengen nur eine Motor-Pumpen-Einheit und während der Stillstandzeiten (z.B. Maschine wartet auf neues Pressmaterial) können beide Antriebsstränge komplett abgestellt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von einem in den Figuren 1 bis 7 schematisiert dargestellten, nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel in Ansicht in weiteren Details näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig.1
    eine Einrichtung zur Regelung des Antriebes einer Ballenpresse in Grundstellung mit drei Aktuatoren;
    Fig.2
    eine Ansteuerung eines ersten Aktuators zur Vorbewegung der Pressplatte;
    Fig.3
    eine Ansteuerung des ersten Aktuators zur Rückbewegung der Pressplatte;
    Fig. 4
    eine Ansteuerung eines zweiten Aktuators zur Vorbewegung der Durchschiebeeinheiten für die Umreifung;
    Fig. 5
    eine Ansteuerung des zweiten Aktuators zur Rückbewegung der Durchschiebeeinheiten;
    Fig.6
    eine Ansteuerung eines dritten Aktuators zum Verdrillen der positionierten Bindemittel;
    Fig.7
    ein Diagramm zur Darstellung der Verfahrensschritte und der aufgenommen Leistung der Ballenpresse.
  • In den Figur 1 ist ein Schaltschema zur Regelung des Antriebes einer Ballenpresse 1, insbesondere eine Kanalballenpresse mit vorzugsweise horizontal bewegter Pressplatte, bei geschlossenen Hydraulikventilen 11,12,13 dargestellt. Die Figuren 2 bis 6 zeigen jeweils einzelne Schaltstellungen der Hydraulikventile 11, 12 und 13.
  • Die Ballenpresse 1 ist zum Verdichten von losem Material und zum Verschnüren des verdichteten Materials zu Ballen vorgesehen. Sie umfasst einen nicht näher dargestellten, an sich bekannten Presskasten zur Aufnahme des zu verpressenden Materials, einen in Vorschubrichtung folgenden Presskanal, in dem das Material in Folge einer Vorschubkraft zu einem Ballen verdichtet wird, eine Pressplatte, mit welcher das Material von dem Presskasten aus in den Presskanal geschoben wird, einen im Wesentlichen oberhalb des Presskastens angeordneten Einfüllschacht, welcher in die oben liegende Öffnung des Presskastens mündet, eine Umschnürungsvorrichtung für das Anlegen von zueinander beabstandeten Umschnürungen an dem fertig gepressten Ballen sowie eine elektro-hydraulische Antriebseinrichtung für die bewegten Bauteile und Baueinheiten der Ballenpresse.
  • Der Ballenpresse 1 ist gemäß Figur 1 eine Steuereinheit 2 zugeordnet. Die Steuereinheit 2 ist mit Signalleitungen 14,16 mit einem Frequenzumrichter 3 und mit Hydrauliksteuerventilen 11,12,13 eines Hydraulikstranges 10 verbunden. Über eine Signalleitung 15 erhält die Steuereinheit 2 Ist-Werte von einem Druckmessumformer 6, der an den Hydraulikstrang 10 angeschlossen ist. Der Hydraulikstrang 10 erhält seine jeweils benötigte Ölmenge von einer Hydraulikpumpe 5, die das Hydrauliköl aus einem Vorratsbehälter 17 bezieht. Die Hydraulikpumpe 5 wird von einem Elektromotor 4 angetrieben, dem ein Frequenzumrichter 3 vorgeschaltet ist.
    Der Hydraulikstrang 10 hat mehrere Abzweigungen für die entsprechenden Hydrauliksteuerventile 11, 12, 13, die die Aktuatoren 7, 8, 9 mit dem für die jeweilig vorgesehene Aktion benötigten Ölstrom versorgen.
  • Der Aktuator 7 ist als Hydraulikkolben ausgebildet und bewegt beispielsweise die Pressplatte der Ballenpresse 1. Die Pressplatte fährt dazu an, das Material wird vorgeschoben, verdichtet und gepresst.
  • Der Aktuator 8, ist ebenfalls als Hydraulikkolben ausgebildet und betätigt eine Durchschiebeeinheit für die Umreifung, wobei der als Hydraulikmotor ausgebildete Aktuator 9 die Drehbewegung für das Verdrillen der Umschnürung erzeugt.
  • Die den Aktuatoren 7, 8, 9 vorgeordneten Hydrauliksteuerventile 11, 12, 13 steuern die Zufuhr des Hydrauliköles für die einzelnen Aktuatoren 7, 8, 9. Das Hydrauliköl läuft in einen Auffangbehälter 18 zurück, der mit dem Vorratsbehälter 17 gekoppelt ist.
  • In der folgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass bei dieser Ballenpresse 1 ein Ballen aus Abfallmaterial mit einem Presshub/Presszyklus hergestellt wird. Bei Ballenpressen, bei denen ein Ballen mittels mehreren Presszyklen hergestellt wird, betrifft die folgende Beschreibung den letzten Presszyklus.
  • In Figur 2 ist das Hydrauliksteuerventil 11 geöffnet und der Aktuator 7 bewegt die Pressplatte so, dass das Material vorgeschoben, verdichtet und gepresst wird.
    Ist dieser Verfahrensschritt "A" abgeschlossen, siehe hierzu auch das Diagramm in Figur 7, wird die Pressplatte, welche sich in ihrer vorderen Position befindet, mechanisch verriegelt.
    Der von der Pressplatte bzw. von dem Hydraulikkolben zurückgelegte Weg ist in der Figur 7 mit der kenn-linie "W" bezeichnet.
  • Sodann wird das Hydrauliksteuerventil 11 geschlossen; der Druck "H" im Hydraulikstrang 10 sinkt nahezu auf den Wert Null. Dieser Verfahrensschritt ist in der Figur 7 mit "B" gekennzeichnet.
  • Nach dem Presszyklus "A" erfolgt der Umreifungszyklus "C, D, E", siehe Fig. 7. Das Hydrauliksteuerventil 12 wird entsprechend Figur 4 geöffnet und der Aktuator 8 betätigt die Durchschiebeeinheit oder die Durchschiebeeinheiten. Der dazu notwendige Druck im Hydraulikstrang 10 ist wesentlich geringer, hierzu Strichlinie "H" in Figur 7.
    Ist dieser Verfahrensschritt "C" abgeschlossen, wird das Hydrauliksteuerventil 13 entsprechend Figur 6 geöffnet und der Aktuator 9 führt eine oder mehrere Drehbewegung /-en zur Betätigung der Verdrilleinrichtung aus. Dieser Verfahrensschritt ist in Figur 7 mit "D" bezeichnet.
    Danach wird entsprechend Figur 5 das Hydrauliksteuerventil 12 umgeschaltet und der Aktuator 8 fährt in seine Ausgangsstellung zurück und das Hydrauliksteuerventil 12 wird geschlossen. Dieser Verfahrensschritt ist in Figur 7 mit "E" bezeichnet.
  • Sodann wird die mechanische Verriegelung der Pressplatte gelöst. Dieser Verfahrensschritt ist in der Figur 7 mit dem Bezugszeichen "F" markiert.Danach wird entsprechend Figur 3 das Hydrauliksteuerventil 11 umgeschaltet und der Aktuator 7 fährt in die Ausgangsstellung zurück; hierbei wird die Pressplatte in ihrer Ausgangsstellung zurück bewegt. Das Hydrauliksteuerventil 11 wird nun wieder geschlossen. Dieser Verfahrensschritte ist in der Figur 7 mit dem Bezugszeichen "G" gekennzeichnet.
    Die Verfahrensschritte "A" bis "G" bilden einen Presszyklus Z1, der sich bei der Herstellung jedes weiteren Ballens wiederholt, sofern, wie weiter vorn schon erwähnt wurde, mit nur einem Presshub ein Ballen gepresst wird. Bei Ballen die mit mehreren Presshüben erzeugt werden, ist der vorgenannte Presszyklus Z1 jeweils der letzte Presszyklus, in welchem die Umreifung des hergestellten Ballens erfolgt.
  • In dem Diagramm in Figur 7 ist weiterhin dargestellt, dass die aufgenommene Leistung des elektro-hydraulischen Antriebes der Ballenpresse nach Ausführung der Erfindung, also der Kombination der Motor-Pumpen-Einheit mit einem Frequenzumrichter für die Regelung des Antriebes einer Ballenpresse, in der Figur 7 die Strichzweipunktlinie mit dem Bezugszeichen P2, wesentlich geringer ist als bei den bisher bekannten Antriebseinrichtungen, deren Leistungsaufnahme in der Figur 7 mit der Strichpunktlinie P1 gekennzeichnet ist.
    Die zwischen den beiden Kennlinien P1 Und P2 schraffiert markierte Fläche in der Figur 7 zeigt den geringere Energieverbrauch an.
  • Durch die erfindungsgemäß frequenzgeregelte Antriebe von Hydraulikpumpen können die positiven Eigenschaften von Regelpumpen und Konstantpumpen sinnvoll kombiniert werden. Das ermöglicht vor allem einen geräuscharmen Antrieb, eine Energieeinsparung sowie eine Erhöhung der möglichen Betriebsstunden zwischen den Wartungsintervallen.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst insbesondere auch Varianten, die durch Kombination von in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung beschriebenen Merkmalen bzw. Elementen gebildet werden können. Weiterhin können einzelne, in Verbindung mit den Figuren gezeigte und/oder beschriebene Merkmale bzw. Funktionsweisen für sich allein genommen eine selbständige Erfindung darstellen.
    • Bezugsziffernverzeichnis:
    • 1
    Ballenpresse
    2
    Steuereinheit
    3
    Frequenzumrichter
    4
    Elektromotor
    5
    Hydraulikpumpe
    6
    Druckmessumformer
    7
    Aktuator ( hydr. Antrieb für die Pressplatte )
    8
    Aktuator ( hydr. Antrieb für den Bindemitteldurchzug )
    9
    Aktuator ( hydr. Antrieb für die Verdrilleinrichtung )
    10
    Hydraulikstrang
    11
    Hydrauliksteuerventil
    12
    Hydrauliksteuerventil
    13
    Hydrauliksteuerventil
    14
    Signalleitung
    15
    Signalleitung
    16
    Signalleitung
    17
    Vorratsbehälter
    18
    Auffangbehälter
    A, B, C, D, E, F, G
    Verfahrensschritte eines Presszyklus
    W, H, P1, P2
    Kennlinien
    Z1
    Presszyklus
    Y1
    Verfahrweg der Pressplatte (m)
    Y2
    elektrische Leistung/Nennleistung (%)
    Y3
    Druck (bar)
    X
    Zeitachse

Claims (7)

  1. Verfahren zur Regelung des Antriebes von Ballenpressen, insbesondere einer Kanalballenpresse zum Verdichten von losem Material und zum Verschnüren des verdichteten Materials zu Ballen, deren Aktuatoren zur Bewegung einer Pressplatte der Ballenpresse, zur Betätigung von wenigstens einer Durchschiebeeinheit für die Umreifung und zur Erzeugung der Drehbewegung für das Verdrillen der Umschnürung von einem elektro-hydraulischen Antrieb angetrieben werden,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die von einer Steuereinheit (2) der Ballenpresse (1) für die Ansteuerung eines Elektromotors (4) einer Motor-Pumpen-Einheit (4, 5) des elektro-hydraulischen Antriebes ausgegebenen Steuersignale zunächst einem mit dem Elektromotor (4) gekoppelten Frequenzumrichter (3) zugeleitet werden, und
    dass die anschließend für die weitere Steuerung des Elektromotors (4) erzeugten und ausgegebenen Steuersignale die von einem Druckmessumformer (6) erzeugten Signale über den Ist-Zustand eines Hydraulikstranges (10) bezüglich Fördermenge, Förderdruck und dergleichen Parameter berücksichtigten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Drehzahl der Hydraulikpumpe (5) in Abhängigkeit der zur Versorgung der Aktuatoren (7, 8, 9) benötigten Volumenströme so geregelt ist, dass ein dynamischer Antrieb der Aktuatoren (7, 8, 9) erfolgt unter Berücksichtigung eines Pumpenstillstandes und eines Sanftanlaufes.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Drehzahl- und Momentenregelung der Motor-Pumpen-Einheit (4, 5) so kombiniert wird, dass eine Optimierung der Zykluszeiten der Aktuatoren (7, 8, 9) erreicht wird.
  4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Regelung des Antriebes einer Ballenpresse (1), welche zumindest einen Presskasten zur Aufnahme des zu verpressenden Materials, einen in Vorschubrichtung folgenden Presskanal, in den das Material in Folge einer Vorschubkraft zu einem Ballen verdichtet wird,
    eine Pressplatte, mit welcher das Material von dem Presskasten in den Presskanal geschoben wird,
    einen im Wesentlichen oberhalb des Presskastens angeordneten Einfüllschacht, welcher in die oben liegende Öffnung des Presskastens mündet,
    einen elektro-hydraulischen Antrieb mit Aktuatoren (7, 8, 9) für die Bewegung von Bauteile und Baueinheiten der Ballenpresse sowie eine Steuereinheit (2) besitzt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Elektromotor (4) einer Motor-Pumpen-Einheit (4, 5) des elektro-hydraulischen Antriebes mit einem Frequenzumrichter (3) gekoppelt ist, wobei eine die für die Regelung der Motor-Pumpen-Einheit (4, 5) erzeugten, relevante Parameter über den Ist-Zustand eines, über Abzweigungen zu den als Hydraulikkolben (7, 8) und dem als Hydraulikmotor (9) ausgebildeten Aktuatoren führenden, Hydraulikstranges (10) des elektro-hydraulischen Antriebes berücksichtigenden Steuersignale übertragende Steuerleitung (14, 15) an den Frequenzumrichter (3) angeschlossen ist.
  5. Einrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an dem Hydraulikstrang (10) ein Druckmess-Umformer (6) angeschlossen ist, der über eine Signalleitung (15) mit der Steuereinheit (2) und/oder mit dem Frequenzumrichter (3) verbunden ist.
  6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    bei großen Ballenpressen (1) zwei gleiche Motor-Pumpen-Einheiten (4, 5) vorgesehen sind, wobei durch die redundanten Antriebsstränge bei Ausfall eines Hydraulikstranges (10) entweder mit einer reduzierten Leistung bei geringen Fördermengen mit nur einer Motor-Pumpeneinheit (4, 5) gearbeitet wird oder beide Antriebsstränge komplett abschaltbar sind.
  7. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    durch die frequenzgeregelte Motor-Pumpeneinheit (4, 5) die Leistungsaufnahme der Ballenpresse (1) reduzierbar vorgesehen ist.
    - hierzu 4 Blatt Zeichnungen -
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