EP3161327A1 - Control device for at least one fluidically actuatable actuator, working machine having a control device of this type, and method for operating same - Google Patents

Control device for at least one fluidically actuatable actuator, working machine having a control device of this type, and method for operating same

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EP3161327A1
EP3161327A1 EP15730971.7A EP15730971A EP3161327A1 EP 3161327 A1 EP3161327 A1 EP 3161327A1 EP 15730971 A EP15730971 A EP 15730971A EP 3161327 A1 EP3161327 A1 EP 3161327A1
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EP
European Patent Office
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actuator
control device
valve
pressure
proportional
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15730971.7A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Eduard Tollenaar
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Hydac BV
Original Assignee
Hydac BV
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3161327A1 publication Critical patent/EP3161327A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F15B2211/86—Control during or prevention of abnormal conditions
    • F15B2211/8606—Control during or prevention of abnormal conditions the abnormal condition being a shock

Definitions

  • Control device for at least one fluidically actuatable actuator, working machine with such a control device and method for operating the same
  • the invention relates to a control device for at least one fluidically actuatable actuator which has at least two mutually separated working spaces, which occupy different pressure levels depending on a load acting on the actuator and to be moved by him and at least for a Um Tavernvorgang the actuator temporarily by means of a connecting device can be connected to each other.
  • the invention further relates to a work machine with such a control device and a method for operating the same. Comparable generic solutions as indicated above are freely available on the market. Thus, Fig. 1 of the present patent on a generic control device according to the prior art.
  • the known control device has an actuator designed as a hydraulic working cylinder, which as a so-called differential cylinder with its piston-rod unit separates a piston chamber as the one working space from a rod space as the other working space.
  • the working spaces separated from one another assume different pressure levels as a function of a load acting on the actuator and to be moved by it. If, for example, the piston-rod unit is moved in the direction of the piston chamber under a load acting from the outside, then it lies on the piston-rod unit a pressing load, the pressure level in the piston chamber increases, and the pressure level in the rod space decreases correspondingly in a gradual manner. Conversely, pulling loads on the rod side lead to an increase in the pressure level in the rod space and to a corresponding gradual reduction in the pressure level in the piston chamber.
  • a connecting device connected in the form of an electromagnetically operable 2/2-way switching valve.
  • the connecting device In order to keep the amount of fluid to be redirected between the working chambers of the actuator during the movement of the piston-rod unit of the actuator from the actual supply side low, the connecting device is brought into its continuous fluid-conducting switching position, which is in the form of an on-off Switch immediately in pressure-compensating manner between the work rooms with the immediate consequence that at different pressure levels in the work rooms, which is regularly the case under load, there is a pressure surge in the connection line in addition to the connected hydraulic supply circuit.
  • This leads to an increased component load in the components of the hydraulic circuit and the pressure surge is also perceived by an operator of the control device as extremely disadvantageous, since this affects the ergonomic operation of the control device, for example by means of a joy stick.
  • the connecting device in particular using the said 2/2-way switching valves realized as timely and fast Um horrvortician between the working spaces of the actuator during a load change or other inputs and Ausfahrvorticiann the piston rods Unit of the hydraulic Raulischen working cylinder allows, without introducing on the supply side larger amounts of fluid in the actuator or to pick up, which helps reduce the upstream on the supply side control valves in terms of their dimensioning in the sense of a "down-sizing" helps.Also, the delivery volumes of the supply pumps used Regardless of the pertinent operation of the connecting device but in any case the retraction and extension of the piston-rod unit is also controlled and supported in the load case via the hydraulic supply circuit.
  • regeneration valves The above-described production of a fluid-carrying connection between the working spaces of the actuator by means of the connecting device is also referred to in technical language as regeneration and the electromagnetically actuated 2/2-way switching valves frequently used as connecting means in the prior art are designated as regeneration valves.
  • the known control device is used regularly in the field of mobile working machines and by the known solution is in any case also a method for operating such a control device, as described above, shown in working machines.
  • the invention has the object to provide contrast, improved solutions that make it possible to operate in functionally reliable and cost-effective manner at least one fluid-actuated actuator such that it also in different load conditions a pressure surge free operation of the Actuator connected hydraulic supply circuit along with its control and supply components allows.
  • a control device having the features of claim 1, a work machine having the features of claim 1 and a method of operating a pertinent control device having the features of claim 12.
  • connection means of at least one of the pressure levels of the respective actuator actuated proportional pressure level compensation between the respective assignable workrooms such that during the Um Kunststoffvorgangs and substantially regardless of the load, the actuator retains its respectively actuated position or moves into defined predefinable positions.
  • the mentioned pressure level compensation, respectively the regeneration takes place continuously due to the applied proportional technique and allows a harmonious and continuous balance of the pressure levels between the work spaces of the respective actuator.
  • the connecting device is at least partially realized by means of the proportional valve technology using at least one proportional valve for proportional pressure equalization or it can also preferably fast-switching logic valves, particularly preferably in cascade, for the proportional control are used.
  • the proportional valve technology together with the proportional valves to be used is known to the skilled person from another context and has proven sufficiently in practice. If logic valves are used to implement the mentioned proportional valve technology, these are structurally simple in design, yet they are more elaborately designed from the control side than the conventional proportional valve technology. Incidentally, however, by means of the logic valves very metered and therefore "quantized" amounts of fluid can be made available for the control of the respective actuator used, which can significantly improve the control accuracy in the context of regeneration.
  • the respective proportional valve is part of an overall valve control device with at least one further proportional valve, wherein the one proportional valve is assigned to each one working space and the other proportional valve to the respective other working space of the actuator. This can be during a switching process 2015/001271
  • the controls of the mentioned valves are meaningfully adapted to each other, wherein for a continuous transition during the reversal, the one proportional valve is successively closed, while another proportional valve time or adjusted over the pressure curve, for example, using a ramp function, successively opened.
  • a particularly reliable operation during regeneration is achieved if a third proportional valve is used.
  • All proportional valves used can be designed as equal components in the form of 2/2 proportional directional control valves, which, in addition to cost advantages, also facilitates the retrofitting of existing control devices already on the market.
  • Particularly advantageous is the control device according to the invention with an actuator in the form of a hydraulic working cylinder, such as a differential cylinder to design.
  • control device according to the invention can also find application for Gleichgangzylinder and for hydraulic motors and conventional hybrid devices.
  • the regeneration according to the invention can be used with the use of the proportional control technology.
  • control device for controlling the respective valve, a computer unit (CPU) is provided, which is connected on its input side with pressure transducers, which detect the respective value of the pressure level in the actuator working spaces and on its output side forwards control pulses to the control solenoid of the valves.
  • CPU computer unit
  • pressure transducers which detect the respective value of the pressure level in the actuator working spaces and on its output side forwards control pulses to the control solenoid of the valves.
  • control device has been found to be particularly advantageous in the case of mobile working machines, such as trucks equipped with a hook lift system for lifting and depositing a load, such a hook-lift system Characterized in that when discontinuing the respective load whose center of gravity is far out of the center of gravity of the work machine, respectively of the truck, which in particular leads to high pushing and pulling load or force stresses on each used actuator of the control device used But does not need to be limited to such hook-lift systems, but can also find application where loads to lift and / or implement, for example, in telescopic Lastarmsystemen or forklift and other lifting systems ersonen or other occupants of such means of transport take the pressure shock-free load changes when moving and relocating or placing the load therefore hardly or at least little true and the hydraulic components of the supply circuit, including seals, connections and control edges of the valves include less burdened what their Longer life.
  • the invention also relates to a method for operating the above-described control device, wherein in an alternating attack of pulling and pushing loads the mutually separated working spaces of the respective actuator via a proportionally acting connection device in the regeneration operation pressure shock-free connectable to each other.
  • a switch between a towing load and a pressing load displacements of the load can be effected with a low engagement force.
  • the work to be used which is necessary for shifting the load, can be kept low in the range of change from a pulling load to a pushing load and vice versa. This has an overall positive effect on the energy balance when moving the load using the respective work machine and the necessary drive units, regularly formed from conventional motor-pump combinations can be designed to save power and space.
  • FIGS. 2 to 6 show a truck as an example of a mobile working machine with a "hook-lift system” as load lifting and lowering system in various traversing or operating steps;
  • FIG. 7 shows a control device with a single fluid-operated actuator, for example for operating a hook-lift system according to FIGS. 2 to 6; and a corresponding control device of FIG. 7, however, two actuators are used fluidly operable.
  • Fig. 1 shows in the form of a hydraulic circuit diagram with conventional
  • the control device shown in FIG. 1 is used to control an actuator 10 in the form of a hydraulic working cylinder, which is also referred to as a differential cylinder as its piston-rod unit 12 two working spaces 14, 16 separated from each other with different surface ratios and / or volumes ,
  • the one, first working space 14 is also referred to as the piston chamber and the other, second working space 16 as a rod space.
  • the two working chambers 14, 16 different pressure levels to each other.
  • connecting line 18 together with connecting device 20 in the form of an electromagnetically operable 2/2-way switching valve, the two working chambers 14, 16 can be connected to one another in a fluid-conducting manner upon actuation of the valve.
  • the pertinent arrangement is also referred to technical language with regeneration device.
  • the pertinent regeneration device 18, 20 is connected to a hydraulic supply circuit 22 which can be supplied with fluid from a pressure supply source 24, for example in the form of a constant-displacement pump with hydraulic fluid from a storage tank 26.
  • a 4/3-proportional directional control valve 28 To control the entry and exit movement for the actuator 10 is used in a conventional manner, a 4/3-proportional directional control valve 28.
  • the directional control valve 28 is shown in Fig. 1 in its locked center position and upon actuation of the valve 28 in the direction of the Fig. 1 seen in its right switching position moves the piston-rod unit 12 and decreases For example, the right extended position shown in FIG. 1 a.
  • valve 28 When the valve 28 is actuated into its left-hand valve position, when the safety valve 30 is actuated, the piston-rod unit 12 moves in the direction of a left-hand displacement position. Any excess displaced fluid from the working space 14, 16, which in each case becomes smaller in volume, is brought to the tank side T via the valve 28. Furthermore, the respective working space 14, 16 of the actuator 10 on the inlet or outlet side is provided with a compensating or preloading valve 32, which are also referred to in technical language as "counter balance valves.”
  • the valves 20, 30 and 32 shown are an integral part a designated as a whole with 34 valve control device.
  • connection device 20 Upon actuation of this connection device 20, a relief of the working chambers 14, 16 is prevented to the storage tank by the safety valve 30 is transferred into the fluidblockie- rende switching position.
  • the hydraulic working cylinder shown in FIG. 1 assumes the function of a conventional a small plunger cylinder.
  • the actual retraction and extension movement of the piston-rod unit 12 of the actuator 10 by means of the pressure supply device take place with the inclusion of the pressure supply source 24, the storage tank 26 and the valve 28 and the valve control device 34th
  • a settling process of the container load 40 is explained in more detail below with reference to various traversing or operating steps.
  • the container 40 is raised starting from the Fig. 2 by means of the hook-lift system 38 in the position of FIG. 3 in a first Verahroder operating step, moves the piston-rod unit 12 of the actuator or cylinder 10 and must In doing so, apply the full pushing-out force to raise the container 40, respectively by means of the hook-lift system 38 as shown in FIG. 3 to pivot about the pivot axis PP in a clockwise direction.
  • the lever arm between the center of gravity COG of the container 40 and the pivot axis PP of the hook-lift system 38 is maximum.
  • the lever arm between the piston-rod unit 12 of the respective actuator 10 and the pivot axis PP however, in contrast to this minimal executed.
  • the leverage ratios effective on the hook-lift system 38 are required to reduce the amount required on the actuator 10 for further extension of the piston-rod unit 12 Force changed by the container 40 is moved with its focus COG means of a non-illustrated further working cylinder beyond the pivot axis PP out in the direction of the rear end of the vehicle.
  • the actuator 10 is further extended with its piston-rod unit 12 and required for this, further oppressive force goes to zero and is replaced by an increasingly pulling load on the actuator 10, as soon as the center of gravity COG of the container 40 the swivel axis PP of the hook-lift system 38 moves backwards.
  • the lever arm between the center of gravity COG and pivot axis PP is thereby reduced, and the lever arm between the actuator 10 and the pivot axis PP automatically becomes correspondingly longer.
  • the container 40 is deposited on the ground or other subsurface and under the load, in particular the center of gravity COG of the container 40 learns the respective actuator 10, the largest pulling force on him, which leads to an increase in the load in the rod space 16 while relieving the pressure level in the piston or working space 14.
  • the lever arm between the center of gravity COG and pivot axis PP increases, and the lever arm between the actuator 10 and the pertinent pivot axis PP initially increases likewise, and then subsequently decreases again.
  • an additional pressure force is then required, if required, applied by the respective actuator 10 in order to push the container 40 back into its final setting-down position.
  • the pushing force is initially lower than the required compressive force at the end of the aforementioned first movement or operation, it steadily increases during the recoil movement, and at the end thereof the pushing force of the actuator 10 is at a maximum value reached.
  • the lever arm extends between the center of gravity COG and pivot axis PP, whereas the lever arm of the actuator 10 to the pivot axis PP is reduced in length again.
  • proportional pressure equalization designated as a whole with 20 connecting device according to FIG. 7, three proportional valves 201, 202 and 203.
  • these are electromagnetically controllable 2/2 proportional directional control valves which, in their switching representation shown in FIG. 7, include a spring-loaded check valve function.
  • the electromagnetic actuation of the valves 201, 202 and 203 takes place via a central computer unit CPU which, on its processing control input side, receives the voltage values of the pressure sensors MA and MB which are once inserted into the hydraulic supply unit.
  • Circuit 22 on the piston side and once on the side of the piston rod fluidly connected to the respective assignable working space 14 and 16 are connected.
  • the illustrated in Fig. 7 the first valve 202 is the input side connected to the piston side, respectively the piston or working chamber 14 of the actuator 10 and the output side to the connecting line 18.
  • the second valve 203 in turn is the input side to the rod side, respectively the rod or Working chamber 16 of the actuator 10 and the output side connected to the connecting line 18.
  • the third valve 201 is connected on the input side to the connecting line 18 and on the output side to a discharge line 42, which leads to the storage tank 26.
  • a spring-loaded check valve 44 is connected in each of the two supply lines of the hydraulic supply circuit 22 between the directional control valve 28 and the actuator 10 in the direction of the directional control valve 28 in its blocking position according to the illustration of FIG Fig. 7 is held.
  • the actuator 10 extends in a slow travel mode and the regeneration function is switched off, ie the valves 201, 202 and 203 are in their in Fig. 7 shown basic position.
  • the pressure transducer MA and MB measure the current pressure on the piston and the rod side of the actuator 10.
  • the pressure supply source 24 via the corresponding circuit of the proportional directional valve 28 with the piston side in the form of the working space 14 with the actuator 10 fluid leading connected.
  • the rod side of the actuator 10, respectively Bar or working space 16 is then switched by opening or pressing the proportional valves 203 and 201 via the discharge line 42 to the storage tank 26 and thus to the low pressure side of the system.
  • the proportional valve 203 remains partially closed in order to be able to exercise at least a minimal braking function on the rod side of the piston rod unit 12 such. Due to the resulting bias cavitation phenomena are excluded, and an unimpeded operation is ensured.
  • the container 40 is raised by pivoting the hook-lift system about the pivot axis PP continues at a slow speed.
  • the regeneration function is triggered by the proportional valve 201 being closed. This corresponds to a high-speed mode of the system, with the cylinder load being measured from the
  • the closing of the proportional valve 201 preferably takes place with a predetermined ramp function, for example in the form of a predefinable ramp time, determined via the computer unit CPU.
  • the pump pressure is in turn brought via the 4/3 proportional directional valve 28 to the piston side 14 of the actuator 10.
  • the 17 tor 10 is connected to move the pendulum volume on the piston side of the actuator by opening the proportional valve 203 while closing the proportional valves 201 and 202, wherein the valve 201 may be by already preceding switching in its closed or locked switching position. Due to the non-return valve function of the proportional valve 202, the described volume flow compensation between the two working spaces 16, 14 can be made so far. Again, the proportional valve 203 is only partially closed so as to maintain a minimum braking function, or a minimum brake pressure on the rod side, to avoid cavitation in the hydraulic system.
  • the valve control device 34 and the addressed connection device 20 are controlled by the computer unit CPU such that the pressure on the piston side of the actuator 10 is between two predeterminable Pressure thresholds (min and max) is operated.
  • a pressure supply between the pump pressure side P and the piston or working chamber 14 of the actuator 10 is again established via the valve 28.
  • the rod side is in turn fluid-conductively connected to the piston side by corresponding activation of the second proportional valve 203 with simultaneous closing of the proportional valves 202 and 201.
  • the fluid may pass the first proportional valve 202 due to its valve check function.
  • the proportional valve 201 maintains a pressure at the pressure transducer MA, which lies between two predefinable pressure threshold values (min / max). As soon as the upper pressure threshold value (max) is exceeded at the pressure transducer MA, the proportional valve 201 is opened proportionally. If, on the other hand, the lower pressure threshold value (min) is set at the pressure transducer MA Stepped, the proportional valve 201 is proportionally closed. If the Porportionalventil 201 already be completely closed and the pressure at the pressure transducer MA still fall below the lower pressure threshold (min), the proportional valve 203 is actuated proportionally in the closing direction, otherwise the piston-rod unit 12 extends too fast.
  • the proportional valve 203 can regulate the extension speed of the piston-rod unit 12, while the proportional valve 201 is completely closed, so that the fluid flow from the rod chamber 16 via the proportional valves 203 and 202 flows to the piston chamber 14.
  • the computer unit CPU controls the proportional directional control valve 28 via electrical lines, which are not shown in detail, so that it throttles the supply pressure P coming from the pressure supply source 24 in a variable manner .
  • the Druckversorgunsetti 24 thus must feed only a portion of the fluid, so that the energy consumption can be reduced in such an alternative embodiment.
  • the entire system is switched to a slow speed mode by the proportional valve 203 is slightly closed and somid throttles the fluid flow.
  • the pump pressure P is directed via the valve 28 to the piston side of the actuator 10, and the rod side is switched to the tank side T by controlling the second proportional valve 203 and opening the third valve 201 together with closing of the first valve 202. Due to the resulting pressure difference, no fluid flows through the first proportional valve 202.
  • the control function of the control device according to FIG. 7 can be summarized as follows. If the actuator 10 is extended and thereby increases the pressing load on the piston side of the actuator 10, the regeneration function can be switched to connect the rod side (working chamber 16) with the piston side (working chamber 14) without the necessary fluid supply on the pump side P increased. In this case, the actuator 10 can be actuated in the non-regeneration mode with low traversing speeds and in the regeneration mode with high speeds or graduated in a predefinable minimum and maximum speed range.
  • the actuator speed can be adjusted via the proportional valve 203 on the rod side.
  • the travel speed of the actuator 10 can be specified via the proportional valve 202.
  • the overall system operates in the regeneration mode with a working pressure on the piston side of the actuator 10 which is almost equal to the working pressure when the actuator 10 moves in a basic travel speed.
  • the control device according to FIG. 8 will now be described only insofar as it is substantially different from the preceding embodiment. Form according to FIG. 7 differs. In this case, the same reference numerals are used for the same components, and the extent hitherto taken so far apply to the extent of the embodiment of FIG. 8.
  • the essential difference consists in the solution according to FIG. 8 only in that, instead of an actuator 10, two actuators 10 are used, which are separated from one another on the piston and rod side to the connecting device 20 and thus to the valve control device 34 as a whole.
  • actuators can also be used, for example in the form of hydraulic motors or hybrid systems, in which work spaces of different pressure levels are at least given during the working operation.

Abstract

The invention relates to a control device for at least one fluidically actuatable actuator (10) having at least two working chambers (14, 16) which are separated from one another, which adopt different pressure levels depending on a load acting on the actuator (10) and being moved by same, and which can periodically be connected to one another using a connection device (20) at least for a reversing process of the actuator, characterised in that the connection device (20), actuated by at least one of the pressure levels of each actuator (10), carries out a proportional pressure level compensation between the respective associable working chambers (14, 16), in such a way that, during the reversing process and substantially independent of the load, the actuator (10) maintains its respectively actuated position, or moves into defined predeterminable positions. The invention also relates to a working machine and an operating method.

Description

Steuerungsvorrichtung für mindestens einen fluidisch ansteuerbaren Aktuator, Arbeitsmaschine mit einer solchen Steuerungsvorrichtung nebst Verfahren zum Betrieb derselben  Control device for at least one fluidically actuatable actuator, working machine with such a control device and method for operating the same
Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für mindestens einen fluidisch ansteuerbaren Aktuator, der mindestens zwei voneinander separierte Arbeitsräume aufweist, die abhängig von einer am Aktuator angreifenden und von ihm zu bewegenden Last unterschiedliche Druckniveaus einneh- men und die zumindest für einen Umsteuervorgang des Aktuators zeitweise mittels einer Verbindungseinrichtung miteinander verbindbar sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Arbeitsmaschine mit einer solchen Steuerungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb derselben. Vergleichbare gattungsgemäße Lösungen wie vorstehend aufgezeigt sind auf dem Markt frei erhältlich. So zeigt die Fig. 1 des vorliegenden Schutzrechts eine gattungsgemäße Steuerungsvorrichtung nach dem Stand der Technik auf. Die bekannte Steuerungsvorrichtung weist einen als hydraulischen Arbeitszylinder ausgeführten Aktuator auf, der als sogenannter Diffe- rentialzylinder mit seiner Kolben-Stangen-Einheit einen Kolbenraum als dem einen Arbeitsraum von einem Stangenraum als dem anderen Arbeitsraum separiert. Die dahingehend voneinander separierten Arbeitsräume nehmen abhängig von einer am Aktuator angreifenden und von ihm zu bewegenden Last unterschiedliche Druckniveaus ein. Wird beispielsweise unter einer von außen wirkenden Last die Kolben-Stangen-Einheit in Richtung des Kolbenraumes bewegt, liegt also an der Kolben-Stangen-Einheit eine drückende Last an, erhöht sich das Druckniveau im Kolbenraum, und das Druckniveau im Stangenraum verringert sich entsprechend in gradueller Weise. Umgekehrt führen ziehende Lasten auf der Stangenseite zu einer Erhöhung des Druckniveaus im Stangenraum und zu einer korrespondie- renden graduellen Erniedrigung des Druckniveaus im Kolbenraum. The invention relates to a control device for at least one fluidically actuatable actuator which has at least two mutually separated working spaces, which occupy different pressure levels depending on a load acting on the actuator and to be moved by him and at least for a Umsteuervorgang the actuator temporarily by means of a connecting device can be connected to each other. The invention further relates to a work machine with such a control device and a method for operating the same. Comparable generic solutions as indicated above are freely available on the market. Thus, Fig. 1 of the present patent on a generic control device according to the prior art. The known control device has an actuator designed as a hydraulic working cylinder, which as a so-called differential cylinder with its piston-rod unit separates a piston chamber as the one working space from a rod space as the other working space. The working spaces separated from one another assume different pressure levels as a function of a load acting on the actuator and to be moved by it. If, for example, the piston-rod unit is moved in the direction of the piston chamber under a load acting from the outside, then it lies on the piston-rod unit a pressing load, the pressure level in the piston chamber increases, and the pressure level in the rod space decreases correspondingly in a gradual manner. Conversely, pulling loads on the rod side lead to an increase in the pressure level in the rod space and to a corresponding gradual reduction in the pressure level in the piston chamber.
Ferner ist in eine fluidführende Verbindungsleitung zwischen Kolben- und Stangenraum des Aktuators als Teil eines hydraulischen Versorgungskreislaufes eine Verbindungseinrichtung geschaltet in Form eines elektromagne- tisch betätigbaren 2/2-Wege-Schaltventiles. Further, in a fluid-carrying connecting line between the piston and rod space of the actuator as part of a hydraulic supply circuit, a connecting device connected in the form of an electromagnetically operable 2/2-way switching valve.
Um bei einem Bewegen der Kolben-Stangen-Einheit des Aktuators, die zwischen den Arbeitsräumen des Aktuators umzusteuernden Fluidmengen von der eigentlichen Versorgungsseite her gering zu halten, wird die Verbin- dungseinrichtung in ihre durchgängige fluidführende Schaltstellung gebracht, was in der Art eines On-Off-Schalters unmittelbar in druckausgleichender Weise zwischen den Arbeitsräumen geschieht mit der unmittelbaren Folge, dass bei unterschiedlichen Druckniveaus in den Arbeitsräumen, was regelmäßig unter Last der Fall ist, es zu einem Druckstoß in der Ver- bindungsleitung nebst dem angeschlossenen hydraulischen Versorgungskreislauf kommt. Dies führt wiederum zu einer erhöhten Bauteilbelastung bei den Komponenten des Hydraulikkreises und der Druckstoß wird auch von einer Bedienperson der Steuerungsvorrichtung als ausgesprochen nachteilig empfunden, da dieser die ergonomische Bedienung der Steuerungs- Vorrichtung beispielsweise mittels eines Joy-Sticks, beeinträchtigt. In order to keep the amount of fluid to be redirected between the working chambers of the actuator during the movement of the piston-rod unit of the actuator from the actual supply side low, the connecting device is brought into its continuous fluid-conducting switching position, which is in the form of an on-off Switch immediately in pressure-compensating manner between the work rooms with the immediate consequence that at different pressure levels in the work rooms, which is regularly the case under load, there is a pressure surge in the connection line in addition to the connected hydraulic supply circuit. This in turn leads to an increased component load in the components of the hydraulic circuit and the pressure surge is also perceived by an operator of the control device as extremely disadvantageous, since this affects the ergonomic operation of the control device, for example by means of a joy stick.
Trotz dieser Nachteile wird bei den bekannten Lösungen die Verbindungseinrichtung, insbesondere unter Einsatz der genannten 2/2-Wege- Schaltventile realisiert, da dies zeitnahe und schnelle Umsteuervorgänge zwischen den Arbeitsräumen des Aktuators bei einem Lastwechsel oder bei sonstigen Ein- und Ausfahrvorgängen der Kolben-Stangen-Einheit des hyd- raulischen Arbeitszylinders ermöglicht, ohne dass auf der Versorgungsseite größere Fluidmengen in den Aktuator einzubringen oder abzuholen wären, was insoweit die auf der Versorgungsseite vorgeschalteten Ansteuerventile von ihrer Dimensionierung her im Sinne eines„Down-Sizing" reduzieren hilft. Auch lassen sich die Fördervolumina der eingesetzten Versorgungspumpen reduzieren nebst deren Antriebsleistung. Unabhängig von der dahingehenden Betätigung der Verbindungseinrichtung wird aber jedenfalls das Ein- und Ausfahren der Kolben-Stangen-Einheit auch im Lastfall über den hydraulischen Versorgungskreislauf mit angesteuert und unterstützt. Despite these disadvantages, in the known solutions, the connecting device, in particular using the said 2/2-way switching valves realized as timely and fast Umsteuervorgänge between the working spaces of the actuator during a load change or other inputs and Ausfahrvorgängen the piston rods Unit of the hydraulic Raulischen working cylinder allows, without introducing on the supply side larger amounts of fluid in the actuator or to pick up, which helps reduce the upstream on the supply side control valves in terms of their dimensioning in the sense of a "down-sizing" helps.Also, the delivery volumes of the supply pumps used Regardless of the pertinent operation of the connecting device but in any case the retraction and extension of the piston-rod unit is also controlled and supported in the load case via the hydraulic supply circuit.
Das vorstehend beschriebene Herstellen einer fluidführenden Verbindung zwischen den Arbeitsräumen des Aktuators mittels der Verbindungseinrichtung wird fachsprachlich auch mit Regenerierung bezeichnet und die im Stand der Technik häufig als Verbindungseinrichtung verwendeten elektro- magnetisch betätigbaren 2/2-Wege-Schaltventile als Regenerierungsventile benannt. The above-described production of a fluid-carrying connection between the working spaces of the actuator by means of the connecting device is also referred to in technical language as regeneration and the electromagnetically actuated 2/2-way switching valves frequently used as connecting means in the prior art are designated as regeneration valves.
Die bekannte Steuerungsvorrichtung kommt regelmäßig im Bereich verfahrbarer Arbeitsmaschinen zum Einsatz und durch die bekannte Lösung ist jedenfalls auch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Steuerungsvorrichtung, wie vorstehend beschrieben, bei Arbeitsmaschinen aufgezeigt. The known control device is used regularly in the field of mobile working machines and by the known solution is in any case also a method for operating such a control device, as described above, shown in working machines.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, demgegenüber verbesserte Lösungen zu schaffen, die es ermög- liehen, in funktionssicherer und kostengünstiger Weise mindestens einen fluidbetätigbaren Aktuator derart anzusteuern, dass dieser dabei auch in verschiedenen Lastzuständen einen druckstoßfreien Betrieb des an den Aktuator angeschlossenen hydraulischen Versorgungskreislaufes nebst seiner Steuerungs- und Versorgungskomponenten ermöglicht. Eine solche Aufgabe löst eine Steuerungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 , eine Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer dahingehenden Steuerungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 12. Based on this prior art, the invention has the object to provide contrast, improved solutions that make it possible to operate in functionally reliable and cost-effective manner at least one fluid-actuated actuator such that it also in different load conditions a pressure surge free operation of the Actuator connected hydraulic supply circuit along with its control and supply components allows. Such a problem is solved by a control device having the features of claim 1, a work machine having the features of claim 1 and a method of operating a pertinent control device having the features of claim 12.
Bei einer erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung, welche die Merkmale des Patentanspruches 1 aufweist, ist gemäß dem kennzeichnenden Teil vorgesehen, dass die Verbindungseinrichtung von mindestens einem der Druckniveaus des jeweiligen Aktuators angesteuert einen proportionalen Druckniveauausgleich zwischen den jeweils zuordenbaren Arbeitsräumen derart vornimmt, dass während des Umsteuervorgangs und im Wesentlichen lastunabhängig der Aktuator seine jeweils angesteuerte Position beibehält oder in definiert vorgebbare Positionen verfährt. Der angesprochene Druckniveauausgleich, respektive die Regenerierung, erfolgt aufgrund der eingesetzten Proportionaltechnik kontinuierlich und erlaubt insoweit einen harmonischen und kontinuierlichen verlaufenden Ausgleich der Druckniveaus zwischen den Arbeitsräumen des jeweiligen Aktuators. In a control device according to the invention, which has the features of claim 1, is provided according to the characterizing part, that the connection means of at least one of the pressure levels of the respective actuator actuated proportional pressure level compensation between the respective assignable workrooms such that during the Umsteuervorgangs and substantially regardless of the load, the actuator retains its respectively actuated position or moves into defined predefinable positions. The mentioned pressure level compensation, respectively the regeneration, takes place continuously due to the applied proportional technique and allows a harmonious and continuous balance of the pressure levels between the work spaces of the respective actuator.
Mithin kommt es aufgrund der erfindungsgemäßen proportionalen Ansteue- rung zu einem druckstoßfreien Druckniveauausgleich, was aufgrund der sonst üblichen On-Off-Schaltercharakteristik der bekannten Regenerierungslösungen so keine Entsprechung im Stand der Technik hat. Durch den angesprochenen kontinuierlich verlaufenden druckstoßfreien Niveauausgleich ist für die Bedienperson ein angenehmer ergonomisch vorteilhafter Arbeits- betrieb, ohne schlagartig verlaufende Bedien-Rückkopplung erreicht, was der Funktionssicherheit insgesamt zugutekommt. Da die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung mit wenigen standardisierbaren Ventilbaukomponenten auskommt, ist darüber hinaus die erfindungsgemäße Lösung kostengünstig in der Realisierung. Ferner werden aufgrund des druckstoßfreien Betriebes der Steuerungsvorrichtung nebst deren Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere bei verfahrbaren Arbeitsmaschinen, die Baukomponenten des hydraulischen Versorgungskreislaufes entlastet und insoweit geschont, was die mögliche Einsatzdauer der Steuerungsvorrichtung erhöht. Consequently, due to the proportional control according to the invention, there is a pressure surge compensation which is free from pressure shock, which has no equivalent in the prior art due to the otherwise usual on-off switch characteristic of the known regeneration solutions. Due to the mentioned continuously running pressure shock-free level compensation for the operator a pleasant ergonomic work operation, without abruptly extending operating feedback achieved what the total reliability benefits. Since the connecting device according to the invention requires only a few standardizable valve components, moreover, the solution according to the invention is cost-effective to implement. Furthermore, due to the surge-free operation of the control device together with their possible applications, especially in mobile machines, the components relieved the hydraulic supply circuit and so far spared, which increases the possible duration of use of the control device.
Eine erfindungsgemäße Arbeitsmaschine, die mit einer solchen Steuerungs- Vorrichtung ausgestattet ist, ermöglicht gleichfalls einen störungsfreien und mithin funktionssicheren Betrieb, was auch für den Einsatz entsprechender Steuerungsverfahren unter Einsatz der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung gilt. In besonders vorteilhafter Weise ist für den proportionalen Druckausgleich die Verbindungseinrichtung zumindest teilweise mit Mitteln der proportionalen Ventiltechnik unter Einsatz mindestens eines Proportionalventils realisiert oder es können auch vorzugsweise schnellschaltende Logikventile, besonders bevorzugt in Kaskadenschaltung, für die Proportionalansteuerung zum Einsatz kommen. Die Proportionalventiltechnik nebst den einzusetzenden Proportionalventilen ist dem Fachmann aus anderem Zusammenhang bekannt und hat sich in der Praxis hinreichend bewährt. Sofern zur Realisierung der angesprochenen Proportionalventiltechnik Logikventile zum Einsatz kommen, sind diese zwar konstruktiv einfach konzipiert, den- noch aber von der Steuerungsseite her aufwendiger auszulegen als die übliche Proportionalventiltechnik. Im Übrigen lassen sich aber mittels den Logikventilen sehr dosiergenau und mithin„gequantelt" Fluidmengen für die Ansteuerung des jeweils eingesetzten Aktuators zur Verfügung stellen, was die Steuergenauigkeit im Rahmen der Regenerierung deutlich verbessern kann. A working machine according to the invention, which is equipped with such a control device, also allows a trouble-free and thus functionally reliable operation, which also applies to the use of appropriate control method using the control device according to the invention. In a particularly advantageous manner, the connecting device is at least partially realized by means of the proportional valve technology using at least one proportional valve for proportional pressure equalization or it can also preferably fast-switching logic valves, particularly preferably in cascade, for the proportional control are used. The proportional valve technology together with the proportional valves to be used is known to the skilled person from another context and has proven sufficiently in practice. If logic valves are used to implement the mentioned proportional valve technology, these are structurally simple in design, yet they are more elaborately designed from the control side than the conventional proportional valve technology. Incidentally, however, by means of the logic valves very metered and therefore "quantized" amounts of fluid can be made available for the control of the respective actuator used, which can significantly improve the control accuracy in the context of regeneration.
Mit besonderem Vorteil ist das jeweilige Proportional ventil Bestandteil einer Gesamt-Ventilsteuereinrichtung mit mindestens einem weiteren Proportionalventil, wobei das eine Proportional ventil dem jeweils einen Arbeits- räum und das andere Proportionalventil dem jeweils anderen Arbeitsraum des Aktuators zugeordnet ist. Damit können bei einem Umschaltvorgang 2015/001271 With particular advantage, the respective proportional valve is part of an overall valve control device with at least one further proportional valve, wherein the one proportional valve is assigned to each one working space and the other proportional valve to the respective other working space of the actuator. This can be during a switching process 2015/001271
6 die Ansteuerungen der angesprochenen Ventile sinnvoll aneinander ange- passt werden, wobei für einen kontinuierlichen Übergang während der Umsteuerung das eine Proportionalventil sukzessive geschlossen wird, während ein anderes Proportional ventil zeitlich oder über den Druckverlauf angepasst, beispielsweise unter Einsatz einer Rampenfunktion, sukzessive geöffnet wird. Ein besonders funktionssicherer Betrieb bei der Regenerierung ist erreicht, sofern ein drittes Proportional ventil zum Einsatz kommt. Alle eingesetzten Proportional ventile lassen sich als Gleichbauteile in der Art von 2/2-Proportional-Wegeventilen ausbilden, was neben kostenmäßi- gen Vorteilen auch das Nachrüsten bereits bestehender, im Markt befindlicher Steuerungsvorrichtungen erleichtern hilft. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung mit einem Aktuator in Form eines hydraulischen Arbeitszylinders, wie einem Differentialzylinder, auszugestalten. Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung kann aber auch für Gleichgangzylinder Anwendung finden sowie für Hydromotoren und übliche Hybrideinrichtungen. Grundsätzlich kann immer dort, wo fluidisch ansteuerbare Aktuatoren unterschiedliche Druckniveaus in voneinander separierten Arbeitsräumen ausbilden, die erfindungsgemäße Regenerierung unter Einsatz der Proportionalsteuertechnik zum Einsatz kommen.  6, the controls of the mentioned valves are meaningfully adapted to each other, wherein for a continuous transition during the reversal, the one proportional valve is successively closed, while another proportional valve time or adjusted over the pressure curve, for example, using a ramp function, successively opened. A particularly reliable operation during regeneration is achieved if a third proportional valve is used. All proportional valves used can be designed as equal components in the form of 2/2 proportional directional control valves, which, in addition to cost advantages, also facilitates the retrofitting of existing control devices already on the market. Particularly advantageous is the control device according to the invention with an actuator in the form of a hydraulic working cylinder, such as a differential cylinder to design. However, the control device according to the invention can also find application for Gleichgangzylinder and for hydraulic motors and conventional hybrid devices. In principle, whenever fluidically controllable actuators form different pressure levels in separate work spaces, the regeneration according to the invention can be used with the use of the proportional control technology.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung ist vorgesehen, dass für die Ansteuerung des jeweiligen Ventils eine Rechnereinheit (CPU) vorgesehen ist, die auf ihrer Eingangsseite mit Druckwertaufnehmern verbunden ist, die den jeweiligen Wert des Druckniveaus in den Aktuator-Arbeitsräumen erfassen und die auf ihrer Ausgangsseite Steuerimpulse zu den Steuermagneten der Ventile weiterleitet. Auf diese Art und Weise lässt sich zeitnah durch direkte Ansteuerung die Regenerierungsfunktion auslösen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Steuerungsvorrichtung mit ihrem hydraulischen Versorgungskreislauf nebst den zuordenbaren Ventil- und Versorgungskomponenten sind Gegenstand der Unteransprüche. Als besonders vorteilhaft hat sich der Einsatz der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung bei verfahrbaren Arbeitsmaschinen erwiesen, wie Lastkraftwagen, die mit einem Lasthebe- und - absetzsystem in der Art eines„Haken-Lift-Systems" ausgestattet sind. Solch ein Haken-Lift-System ist dadurch charakterisiert, dass beim Absetzen der jeweiligen Last deren Schwerpunkt weit außerhalb des Schwerpunkts der Arbeitsmaschine, respektive des Lastkraftwagens zu liegen kommt, was insbesondere zu hohen drückenden und ziehenden Last- oder Kraftbeanspruchungen am jeweils eingesetzten Aktuator der eingesetzten Steuerungsvorrichtung führt. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung braucht aber nicht auf solche Haken-Lift-Systeme eingeschränkt zu sein, sondern kann vielmehr auch dort Anwendung finden, wo Lasten zu heben und/oder umzusetzen sind, beispielsweise bei teleskopierbaren Lastarmsystemen oder bei Gabelstapler- sowie sonstigen Hubsystemen. Bedienpersonen oder sonstige Insassen eines solchen Transportmittels nehmen die druckstoßfreien Lastwechsel beim Verlagern und Um- oder Aufsetzen der Last mithin kaum oder zumindest wenig wahr und die hydraulischen Komponenten des Versorgungskreislaufes, wozu auch Dichtungen, Anschlüsse und Steuerkanten der Ventile gehören, werden weniger belastet, was deren Lebensdauer deutlich verlängert. In a particularly preferred embodiment of the control device according to the invention it is provided that for controlling the respective valve, a computer unit (CPU) is provided, which is connected on its input side with pressure transducers, which detect the respective value of the pressure level in the actuator working spaces and on its output side forwards control pulses to the control solenoid of the valves. In this way, the regeneration function can be triggered promptly by direct activation. Further advantageous embodiments of the control device with its hydraulic supply circuit together with the assignable valve and supply components are the subject of the dependent claims. The use of the control device according to the invention as described above has been found to be particularly advantageous in the case of mobile working machines, such as trucks equipped with a hook lift system for lifting and depositing a load, such a hook-lift system Characterized in that when discontinuing the respective load whose center of gravity is far out of the center of gravity of the work machine, respectively of the truck, which in particular leads to high pushing and pulling load or force stresses on each used actuator of the control device used But does not need to be limited to such hook-lift systems, but can also find application where loads to lift and / or implement, for example, in telescopic Lastarmsystemen or forklift and other lifting systems ersonen or other occupants of such means of transport take the pressure shock-free load changes when moving and relocating or placing the load therefore hardly or at least little true and the hydraulic components of the supply circuit, including seals, connections and control edges of the valves include less burdened what their Longer life.
Als weiteren Gegenstand betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betrieb der vorstehend beschriebenen Steuerungsvorrichtung, wobei bei einem wechselnden Angriff von ziehenden und drückenden Lasten die von- einander separierten Arbeitsräume des jeweiligen Aktuators über eine proportional wirkende Verbindungseinrichtung im Regenerierungsbetrieb druckstoßfrei miteinander verbindbar sind. In den Betriebszuständen, in denen zwischen einer ziehenden Last und einer drückenden Last gewechselt wird, können Verlagerungen der Last mit einer geringen Einsatzkraft bewirkt werden. Somit kann die einzusetzende Arbeit, die zur Verlagerung der Last notwendig ist, beim Betrieb des Aktuators im Bereich des Wechseins von einer ziehenden Last auf eine drückende Last und umgekehrt gering gehalten werden. Das wirkt sich insgesamt positiv auf die Energiebilanz beim Verlagern der Last unter Einsatz der jeweiligen Arbeitsmaschine aus und die notwendigen Antriebseinheiten, regelmäßig gebildet aus üblichen Motoren-Pumpen-Kombinationen lassen sich leistungs- und bauraumsparend ausbilden. As a further subject matter, the invention also relates to a method for operating the above-described control device, wherein in an alternating attack of pulling and pushing loads the mutually separated working spaces of the respective actuator via a proportionally acting connection device in the regeneration operation pressure shock-free connectable to each other. In the operating conditions in which a switch between a towing load and a pressing load, displacements of the load can be effected with a low engagement force. Thus, in the operation of the actuator, the work to be used, which is necessary for shifting the load, can be kept low in the range of change from a pulling load to a pushing load and vice versa. This has an overall positive effect on the energy balance when moving the load using the respective work machine and the necessary drive units, regularly formed from conventional motor-pump combinations can be designed to save power and space.
Im Folgenden wird die jeweilige erfindungsgemäße Lösung anhand von Ausführungsbeispielen nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die In the following, the respective solution according to the invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments according to the drawing. This show in principle and not to scale representation of the
Fig. 1 in der Art eines üblichen hydraulischen Schaltplans den Fig. 1 in the manner of a conventional hydraulic circuit diagram the
Aufbau einer an sich bekannten Steuerungsvorrichtung mit den wesentlichen Komponenten, wie eine solche eingangs bereits teilweise erläutert wurde;  Structure of a known control device with the essential components, as such has already been explained in part at the beginning;
Fig. 2 bis Fig. 6 einen Lastkraftwagen als Beispiel einer verfahrbaren Arbeitsmaschine mit einem„Haken-Lift-System" als Lasthebe- und -absetzsystem in verschiedenen Verfahr- oder Betriebs- schritten; FIGS. 2 to 6 show a truck as an example of a mobile working machine with a "hook-lift system" as load lifting and lowering system in various traversing or operating steps;
Fig. 7 eine Steuerungsvorrichtung mit einem einzelnen fluidisch betreibbaren Aktuator, beispielsweise zum Betreiben eines Haken-Lift-Systems gemäß den Fig. 2 bis 6; und eine der Fig. 7 entsprechenden Steuerungsvorrichtung, wobei jedoch zwei fluidisch betreibbareAktuatoren Anwendung finden. Die Fig. 1 zeigt in Form eines hydraulischen Schaltplans mit üblichen7 shows a control device with a single fluid-operated actuator, for example for operating a hook-lift system according to FIGS. 2 to 6; and a corresponding control device of FIG. 7, however, two actuators are used fluidly operable. Fig. 1 shows in the form of a hydraulic circuit diagram with conventional
Schaltsymbolen eine Steuerungsvorrichtung auf, wie sie im Stand der Technik nachweisbar ist. Die in Fig. 1 gezeigte Steuerungsvorrichtung dient dem Ansteuern eines Aktuators 10 in Form eines hydraulischen Arbeitszylinders, der fachsprachlich auch als Differentialzylinder bezeichnet wird, da dessen Kolben-Stangen-Einheit 12 zwei Arbeitsräume 14, 16 mit voneinander unterschiedlichen Flächenverhältnissen und/oder Volumina voneinander separiert. Dabei wird der eine, erste Arbeitsraum 14 auch als Kolbenraum bezeichnet und der andere, zweite Arbeitsraum 16 als Stangenraum. Insbesondere abhängig von einer an der Kolben-Stangen-Einheit 12 angreifen- den, insbesondere drückenden oder ziehenden Last nehmen die beiden Arbeitsräume 14, 16 unterschiedliche Druckniveaus zueinander ein. Über eine Verbindungsleitung 18 nebst Verbindungseinrichtung 20 in Form eines elektromagnetisch betätigbaren 2/2-Wegeschaltventiles lassen sich die beiden Arbeitsräume 14, 16 bei Betätigung des Ventiles fluidführend mitei- nander verbinden. Die dahingehende Anordnung wird fachsprachlich auch mit Regenerierungseinrichtung bezeichnet. Symbols on a control device, as it is detectable in the prior art. The control device shown in FIG. 1 is used to control an actuator 10 in the form of a hydraulic working cylinder, which is also referred to as a differential cylinder as its piston-rod unit 12 two working spaces 14, 16 separated from each other with different surface ratios and / or volumes , Here, the one, first working space 14 is also referred to as the piston chamber and the other, second working space 16 as a rod space. In particular, depending on a force acting on the piston-rod unit 12, in particular pushing or pulling load, the two working chambers 14, 16 different pressure levels to each other. Via a connecting line 18 together with connecting device 20 in the form of an electromagnetically operable 2/2-way switching valve, the two working chambers 14, 16 can be connected to one another in a fluid-conducting manner upon actuation of the valve. The pertinent arrangement is also referred to technical language with regeneration device.
Die dahingehende Regenerierungseinrichtung 18, 20 ist an einen hydraulischen Versorgungskreislauf 22 angeschlossen, der von einer Druckversor- gungsquelle 24, beispielsweise in Form einer Konstantpumpe mit Hydrau- likfluid aus einem Vorratstank 26 mit Fluid vorgebbaren Druckes versorgbar ist. Zum Ansteuern der Ein- und Ausfahrbewegung für den Aktuator 10 dient in üblicher Weise ein 4/3-Proportional-Wegeventil 28. Das Wegeventil 28 ist in der Fig. 1 in seiner gesperrten Mittellage gezeigt und bei einem Betätigen des Ventils 28 in Blickrichtung auf die Fig. 1 gesehen in seine rechte Schaltstellung fährt die Kolben-Stangen-Einheit 12 aus und nimmt beispielsweise die in der Fig. 1 gezeigte rechte Ausfahrstellung ein. Bei einer Ansteuerung des Ventils 28 in seine linke Ventilstellung fährt bei betätigtem Sicherheitsventil 30 die Kolben-Stangen-Einheit 12 in Richtung einer linken Verfahrstellung ein. Etwaig überschüssiges verdrängtes Fluid aus dem jeweils vom Volumen her kleiner werdenden Arbeitsraum 14, 16 wird über das Ventil 28 zur Tankseite T gebracht. Des Weiteren ist der jeweilige Arbeitsraum 14, 16 des Aktuators 10 auf der Zu- oder Ablaufseite mit jeweils einem Ausgleichs- oder Vorspannventil 32 versehen, die fachsprachlich auch als„counter balance valves" bezeichnet werden. Die aufgezeigten Ventile 20, 30 und 32 sind Bestandteil einer als Ganzes mit 34 bezeichneten Ventilsteuereinrichtung. The pertinent regeneration device 18, 20 is connected to a hydraulic supply circuit 22 which can be supplied with fluid from a pressure supply source 24, for example in the form of a constant-displacement pump with hydraulic fluid from a storage tank 26. To control the entry and exit movement for the actuator 10 is used in a conventional manner, a 4/3-proportional directional control valve 28. The directional control valve 28 is shown in Fig. 1 in its locked center position and upon actuation of the valve 28 in the direction of the Fig. 1 seen in its right switching position moves the piston-rod unit 12 and decreases For example, the right extended position shown in FIG. 1 a. When the valve 28 is actuated into its left-hand valve position, when the safety valve 30 is actuated, the piston-rod unit 12 moves in the direction of a left-hand displacement position. Any excess displaced fluid from the working space 14, 16, which in each case becomes smaller in volume, is brought to the tank side T via the valve 28. Furthermore, the respective working space 14, 16 of the actuator 10 on the inlet or outlet side is provided with a compensating or preloading valve 32, which are also referred to in technical language as "counter balance valves." The valves 20, 30 and 32 shown are an integral part a designated as a whole with 34 valve control device.
Je nach Lastsituation am Aktuator 10 stellen sich in den Arbeitsräumen 14, 16 unterschiedliche Druckniveaus ein, die nach Betätigen der Verbin- dungseinrichtung 20 bei der Regenerierung unter Ausgleich des Pendelvolumens zwischen den Arbeitsräumen 14, 16 sich schlagartig ausgleichen, was einen Druckstoß im angeschlossenen hydraulischen Kreislauf 22 mit seinen Komponenten herbeiführt. Auch wenn die Ausgleichs- oder Vorspannventile 32 einen Schutz gegen Überlast für die Kolben-Stangen-Einheit 12 darstellen und ansonsten für einen hemmnisfreien Betrieb einen Nachlauf mit Versorgungsfluid ermöglichen, ändert dies nichts an dem druck- stoßartigen Pendelvolumenausgleich bei Betätigen der Verbindungseinrichtung 20 in die fluiddurchlässige Stellung. Das 2/2-Wegeschaltventil der Verbindungseinrichtung 20 funktioniert dabei dem Grunde nach wie ein An- und Ausschalter (On-Off-Schalter). Bei der Betätigung dieser Verbindungseinrichtung 20 wird eine Entlastung der Arbeitsräume 14, 16 zum Vorratstank verhindert, indem das Sicherheitsventil 30 in die fluidblockie- rende Schaltstellung überführt wird. Sobald die Verbindungseinrichtung 20 betätigt ist und es zu einem Druckniveau- und Volumenausgleich zwischen den Arbeitsräumen 14 und 16 des jeweiligen Aktuators 10 kommt, nimmt der in Fig. 1 gezeigte hydraulische Arbeitszylinder die Funktion eines übli- chen Plungerzylinders ein. Neben dem Ausgleich des Pendelvolumens über die Verbindungseinrichtung 20 kann die eigentliche Ein- und Ausfahrbewegung der Kolben-Stangen-Einheit 12 des Aktuators 10 mittels der Druckversorgungseinrichtung erfolgen unter Einbezug der Druckversorgungsquelle 24, des Vorratstanks 26 sowie des Ventils 28 und der Ventilsteuereinrichtung 34. Depending on the load situation on the actuator 10, different pressure levels are set in the working spaces 14, 16, which compensate for the regeneration by actuating the connecting device 20 between the work spaces 14, 16 abruptly, resulting in a pressure surge in the connected hydraulic circuit 22 with its components brought about. Even if the balancing or biasing valves 32 provide protection against overload for the piston-rod unit 12, and otherwise enable overrun with supply fluid for unimpeded operation, this does not alter the pressure-swinging pendulum volume compensation upon actuation of the connector 20 into the fluid-permeable Position. The 2/2-way switching valve of the connecting device 20 basically works like an on-off switch (on-off switch). Upon actuation of this connection device 20, a relief of the working chambers 14, 16 is prevented to the storage tank by the safety valve 30 is transferred into the fluidblockie- rende switching position. Once the connecting device 20 is actuated and there is a pressure level and volume compensation between the working spaces 14 and 16 of the respective actuator 10, the hydraulic working cylinder shown in FIG. 1 assumes the function of a conventional a small plunger cylinder. In addition to the compensation of the pendulum volume via the connecting device 20, the actual retraction and extension movement of the piston-rod unit 12 of the actuator 10 by means of the pressure supply device take place with the inclusion of the pressure supply source 24, the storage tank 26 and the valve 28 and the valve control device 34th
Insbesondere beim ziehenden oder drückenden Lastangriff an der Kolben- Stangen-Einheit 12 des Aktuators 10 kommt es mit der bekannten Lösung nach der Fig. 1 zu dem Druckstoßverhalten im hydraulischen Versorgungskreislauf 22 bei betätigter Verbindungseinrichtung 20. Wie es zu solchen, auch sprungartig sich ändernden Lastsituationen am Arbeitszylinder oder Aktuator 10 kommen kann, sei anhand einer Arbeitsmaschine beispielhaft unter Einbezug der Figuren 2 bis 6 beschrieben, die einen Lastkraftwagen 36 zeigen, der mit einem Lasthebe- und -absetzsystem in der Art eines Haken-Lift-Systems 38 ausgestattet ist. Das dahingehende System 38 erlaubt auf dem Lastkraftwagen 36 aufgeladene Lasten, beispielsweise in Form von Containern 40, diese auf einer Straße oder dergleichen abzusetzen, wobei der dahingehende Vorgang für den Beladefall auch umgekehrt, also in um- gekehrter Bildreihenfolge von der Fig. 6 nach der Fig. 2 ausgehend, stattfinden kann. In particular, when pulling or pushing load attack on the piston-rod unit 12 of the actuator 10, it comes with the known solution according to FIG. 1 to the pressure surge behavior in the hydraulic supply circuit 22 with actuated connection means 20. As it happens to such, also abruptly changing load situations can come on the working cylinder or actuator 10 is described by way of example by reference to a working machine with reference to Figures 2 to 6, which show a truck 36, which is equipped with a load lifting and -absetzsystem in the manner of a hook-lift system 38. The pertinent system 38 allows loads loaded on the lorry 36, for example in the form of containers 40, to be deposited on a road or the like, the corresponding process also being reversed for the loading event, ie in the reverse order of the image of FIG Fig. 2 starting, can take place.
Zur Ansteuerung des Haken-Lift-Systems 38 dient die Steuerungsvorrichtung nach der Fig. 1 , von der jedoch nur der Aktuator 10 mit seiner Kolben- Stangen-Einheit 12 dargestellt ist. Es ist selbstredend, dass zwei solche Ak- tuatoren 10 auf gegenüberliegenden Seiten des Lastkraftwagens 36 angeordnet an dem Haken-Lift-System 38 mit der jeweiligen Containerlast 40 angreifen können. Für die nachfolgende Erläuterung sei noch erwähnt, dass der Schwerpunkt des Containers 40 mit COG (Center Of Gravity) und die punktförmig dargestellte Schwenkachse, um die das Haken-Lift-System 38 schwenkbar an dem Lastkraftwagen 36 angelenkt ist, mit PP (Pivot Point) bezeichnet ist. To control the hook-lift system 38 is the control device of FIG. 1, of which, however, only the actuator 10 is shown with its piston rod unit 12. It is self-evident that two such actuators 10 arranged on opposite sides of the truck 36 can engage the hook-lift system 38 with the respective container load 40. For the following explanation, it should be mentioned that the center of gravity of the container 40 with COG (Center of Gravity) and the point-wise illustrated pivot axis about which the hook-lift system 38 pivotally hinged to the truck 36, designated PP (Pivot Point).
Ein Absetzvorgang der Containerlast 40 wird im Folgenden anhand ver- schiedener Verfahr- oder Betriebschritte näher erläutert. A settling process of the container load 40 is explained in more detail below with reference to various traversing or operating steps.
Wird zunächst der Container 40 ausgehend von der Fig. 2 mittels des Haken-Lift-Systems 38 in die Stellung nach der Fig. 3 in einem ersten Verfahroder Betriebsschritt angehoben, fährt die Kolben-Stangen-Einheit 12 des Aktuators oder Arbeitszylinders 10 aus und muss dabei die volle drückende Ausfahrkraft aufbringen, um den Container 40 anzuheben, respektive mittels des Haken-Lift-Systems 38 gemäß der Darstellung nach der Fig. 3 um die Schwenkachse PP im Uhrzeigersinn zu verschwenken. In der Grundtransportstellung nach der Fig. 2 ist dabei der Hebelarm zwischen dem Schwerpunkt COG des Containers 40 und der Schwenkachse PP des Haken-Lift-Systems 38 maximal. Der Hebelarm zwischen der Kolben-Stangen- Einheit 12 des jeweiligen Aktuators 10 und der Schwenkachse PP ist im Gegensatz hierzu aber minimal ausgeführt. In einem zweiten Verfahr- oder Betriebsschritt, wie er in der Fig. 4 exemplarisch wiedergegeben ist, werden zum einen die am Haken-Lift-System 38 wirksamen Hebelverhältnisse zur Verringerung der am Aktuator 10 für ein weiteres Ausfahren der Kolben-Stangen-Einheit 12 notwendigen Kraft verändert, indem der Container 40 mit seinem Schwerpunkte COG mittels ei- nes nicht näher dargestellten weiteren Arbeitszylinders über die Schwenkachse PP hinaus in Richtung auf das hintere Fahrzeugende verschoben wird. Dazu zeitlich parallel wird zum anderen in dem zweiten Verfahroder Betriebsschritt der Aktuator 10 mit seiner Kolben-Stangen-Einheit 12 weiter ausgefahren und die hierfür benötigte, weiter drückende Kraft geht gegen Null und wird von einer zunehmend ziehenden Last am Aktuator 10 abgelöst, sobald der Schwerpunkt COG des Containers 40 die Schwenk- achse PP des Haken-Lift-Systems 38 rückwärtig überfährt. Der Hebelarm zwischen Schwerpunkt COG und Schwenkachse PP wird dabei reduziert, und der Hebelarm zwischen Aktuator 10 und der Schwenkachse PP wird automatisch entsprechend länger. First, the container 40 is raised starting from the Fig. 2 by means of the hook-lift system 38 in the position of FIG. 3 in a first Verahroder operating step, moves the piston-rod unit 12 of the actuator or cylinder 10 and must In doing so, apply the full pushing-out force to raise the container 40, respectively by means of the hook-lift system 38 as shown in FIG. 3 to pivot about the pivot axis PP in a clockwise direction. In the basic transport position according to FIG. 2, the lever arm between the center of gravity COG of the container 40 and the pivot axis PP of the hook-lift system 38 is maximum. The lever arm between the piston-rod unit 12 of the respective actuator 10 and the pivot axis PP, however, in contrast to this minimal executed. In a second movement or operating step, as shown by way of example in FIG. 4, on the one hand, the leverage ratios effective on the hook-lift system 38 are required to reduce the amount required on the actuator 10 for further extension of the piston-rod unit 12 Force changed by the container 40 is moved with its focus COG means of a non-illustrated further working cylinder beyond the pivot axis PP out in the direction of the rear end of the vehicle. For this purpose, in parallel to the other in the second Verahroder the operating step, the actuator 10 is further extended with its piston-rod unit 12 and required for this, further oppressive force goes to zero and is replaced by an increasingly pulling load on the actuator 10, as soon as the center of gravity COG of the container 40 the swivel axis PP of the hook-lift system 38 moves backwards. The lever arm between the center of gravity COG and pivot axis PP is thereby reduced, and the lever arm between the actuator 10 and the pivot axis PP automatically becomes correspondingly longer.
Beim dritten Verfahr- oder Betriebsschritt bezogen auf den Lastkraftwagen 36 gemäß der Darstellung nach der Fig. 5 wird der Container 40 auf dem Boden oder einem sonstigen Untergrund abgesetzt und unter der Lasteinwirkung, insbesondere des Schwerpunktes COG des Containers 40 erfährt der jeweilige Aktuator 10 die größte ziehende Kraft an ihm, die zu einer Erhöhung der Belastung im Stangenraum 16 bei gleichzeitiger Entlastung des Druckniveaus im Kolben- oder Arbeits räum 14 führt. Der Hebelarm zwischen Schwerpunkt COG und Schwenkachse PP erhöht sich, und der Hebelarm zwischen Aktuator 10 und der dahingehenden Schwenkachse PP erhöht sich zwar zunächst gleichfalls, um sich dann anschließend wieder zu verringern. In the third Verfahr- or operating step relative to the truck 36 as shown in FIG. 5, the container 40 is deposited on the ground or other subsurface and under the load, in particular the center of gravity COG of the container 40 learns the respective actuator 10, the largest pulling force on him, which leads to an increase in the load in the rod space 16 while relieving the pressure level in the piston or working space 14. The lever arm between the center of gravity COG and pivot axis PP increases, and the lever arm between the actuator 10 and the pertinent pivot axis PP initially increases likewise, and then subsequently decreases again.
Beim abschließenden vierten Verfahr- oder Betriebschritt gemäß der Darstellung nach der Fig. 6 wird dann im Bedarfsfall eine zusätzliche Druck- kraft benötigt, aufgebracht durch den jeweiligen Aktuator 10, um den Container 40 in seine abschließende Absetzposition zurückzuschieben. Beginnend mit der Rückstoßbewegung ist die drückende Kraft zwar zunächst niedriger als die benötigte Druckkraft am Ende des vorstehend genannten ersten Verfahr- oder Arbeitsschrittes, nimmt aber während der Rückstoßbe- wegung permanent zu, und am Ende derselben ist die drückende Kraft des Aktuators 10 auf einen Maximalwert angelangt. Dabei verlängert sich der Hebelarm zwischen Schwerpunkt COG und Schwenkachse PP, wohingegen der Hebelarm des Aktuators 10 zur Schwenkachse PP sich in der Länge wiederum reduziert. Für das Aufladen eines Containers 40 auf den Lastkraftwagen 36, also ausgehend vom Verfahrschritt nach der Fig. 6 zum Verfahrschritt nach der Fig. 2 kehren sich die vorstehend beschriebenen Verhältnisse entsprechend um, was nicht mehr näher erläutert ist. In the final fourth movement or operating step as shown in FIG. 6, an additional pressure force is then required, if required, applied by the respective actuator 10 in order to push the container 40 back into its final setting-down position. Although the pushing force is initially lower than the required compressive force at the end of the aforementioned first movement or operation, it steadily increases during the recoil movement, and at the end thereof the pushing force of the actuator 10 is at a maximum value reached. In this case, the lever arm extends between the center of gravity COG and pivot axis PP, whereas the lever arm of the actuator 10 to the pivot axis PP is reduced in length again. For the loading of a container 40 on the truck 36, so starting from the movement step of FIG. 6 to the movement step of FIG. 2, the above-described conditions turn around accordingly, which is not explained in more detail.
Sofern eine Steuerungsvorrichtung nach der Fig. 1 mithin bei einem Lasthebe- und -absetzsystem zum Einsatz kommt gemäß der beispielhaften Darstellung nach den Figuren 2 bis 6, kommt es zu den beschriebenen Druckschlägen im hydraulischen Versorgungskreislauf 22. Demgegenüber wird für den Betrieb einer Arbeitsmaschine vergleichbar der Lösung nach den Figuren 2 bis 6 gemäß dem hydraulischen Schaltplan nach der Fig. 7 nunmehr eine verbesserte erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung vorgestellt, wobei die bisher eingeführten hydraulischen Komponenten mit ihren Bezugszeichen für die bekannte Steuerungsvorrichtung nach der Fig. 1 auch entsprechend für die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung nach der Fig. 7 verwendet sind, wobei die soweit bisher getroffenen Ausführungen dann auch für die jeweilige erfindungsgemäße Vorrichtungslösung gelten. Insoweit werden diese im Folgenden nur noch beschrieben und erläutert, als sie sich wesentlich von der Lösung nach der Fig. 1 unterscheiden. If a control device according to FIG. 1 is therefore used in a load lifting and lowering system according to the exemplary illustration according to FIGS. 2 to 6, the pressure surges in the hydraulic supply circuit 22 described are the same Solution according to the figures 2 to 6 according to the hydraulic circuit diagram of FIG. 7 now presented an improved control device according to the invention, wherein the previously introduced hydraulic components with their reference numerals for the known control device according to FIG. 1 also corresponding to the control device according to the invention according to FIG 7 are used, wherein the hitherto made so far then apply to the respective device solution according to the invention. In that regard, these are only described and explained below, as they differ significantly from the solution according to FIG.
Für den erfindungsgemäßen proportionalen Druckausgleich weist die als Ganzes mit 20 bezeichnete Verbindungseinrichtung nach der Fig. 7 drei Proportional ventile 201 , 202 und 203 auf. Es handelt sich dabei jeweils um elektromagnetisch ansteuerbare 2/2-Proportional-Wegeventile, die in ihrer in der Fig. 7 gezeigten Schaltdarstellung eine federbelastete Rückschlagventilfunktion beinhalten. Die Rückstellbewegung der gezeigten Ventile 201 , 202 und 203 in ihre in der Fig. 7 gezeigten Neutralstellung erfolgt mittels einer Rückstellfeder. Die elektromagnetische Ansteuerung der Ventile 201 , 202 und 203 erfolgt über eine zentrale Rechnereinheit CPU, die auf ihrer verarbeitenden Steuereingangsseite die Spannungswerte der Druckwertaufnehmer MA und MB erhält, die einmal in den hydraulischen Versorgungs- kreislauf 22 auf der Kolbenseite und einmal auf Seiten der Kolbenstange fluidführend mit dem jeweiligen zuordenbaren Arbeitsraum 14 bzw. 16 verbunden sind. Das in der Fig. 7 darstellte erste Ventil 202 ist eingangsseitig an die Kolbenseite, respektive den Kolben- oder Arbeitsraum 14 des Aktuators 10 angeschlossen und ausgangsseitig an die Verbindungsleitung 18. Das zweite Ventil 203 wiederum ist eingangsseitig an die Stangenseite, respektive den Stangen- oder Arbeitsraum 16 des Aktuators 10 und ausgangsseitig an die Verbindungsleitung 18 angeschlossen. Das dritte Ventil 201 ist eingangsseitig an die Verbindungsleitung 18 und ausgangsseitig an eine Entlastungsleitung 42 angeschlossen, die zum Vorratstank 26 führt. Des Weiteren ist in Abkehr zu der Lösung nach der Fig. 1 in die beiden Versorgungsleitungen des hydraulischen Versorgungskreislaufes 22 zwischen dem Wegeventil 28 und dem Aktuator 10 jeweils ein federbelastetes Rückschlagventil 44 geschaltet, das in Richtung des Wegeventiles 28 in seiner Sperrstellung gemäß der Darstellung nach der Fig. 7 gehalten ist. For the proportional pressure equalization according to the invention, designated as a whole with 20 connecting device according to FIG. 7, three proportional valves 201, 202 and 203. In each case, these are electromagnetically controllable 2/2 proportional directional control valves which, in their switching representation shown in FIG. 7, include a spring-loaded check valve function. The return movement of the valves 201, 202 and 203 shown in their neutral position shown in FIG. 7 by means of a return spring. The electromagnetic actuation of the valves 201, 202 and 203 takes place via a central computer unit CPU which, on its processing control input side, receives the voltage values of the pressure sensors MA and MB which are once inserted into the hydraulic supply unit. Circuit 22 on the piston side and once on the side of the piston rod fluidly connected to the respective assignable working space 14 and 16 are connected. The illustrated in Fig. 7 the first valve 202 is the input side connected to the piston side, respectively the piston or working chamber 14 of the actuator 10 and the output side to the connecting line 18. The second valve 203 in turn is the input side to the rod side, respectively the rod or Working chamber 16 of the actuator 10 and the output side connected to the connecting line 18. The third valve 201 is connected on the input side to the connecting line 18 and on the output side to a discharge line 42, which leads to the storage tank 26. Furthermore, in contrast to the solution according to FIG. 1, a spring-loaded check valve 44 is connected in each of the two supply lines of the hydraulic supply circuit 22 between the directional control valve 28 and the actuator 10 in the direction of the directional control valve 28 in its blocking position according to the illustration of FIG Fig. 7 is held.
Der Verfahrensablauf zur Ansteuerung der Steuerungsvorrichtung nach der Fig. 7 soll nun anhand des vorstehend beschriebenen Arbeitsablaufes für einen Lasthebe- und -absetzvorgang gemäß den Darstellungen nach den Figuren 2 bis 6 näher erläutert werden. Im ersten Verfahrens- oder Betriebsschritt, bei dem das Haken-Lift-System 38 betätigt wird, fährt der Aktuator 10 in einem langsamen Verfahrmodus aus und die Regenerierungsfunktion ist abgeschaltet, d.h. die Ventile 201 , 202 und 203 sind in ihrer in der Fig. 7 gezeigten Grundstellung. Die Druckwertaufnehmer MA und MB messen dabei den aktuellen Druck auf der Kolben- sowie der Stangenseite des Aktuators 10. Für die langsame Ausfahrbewegung ist die Druckversorgungsquelle 24 über die entsprechende Schaltung des Proportional wegeventiles 28 mit der Kolbenseite in Form des Arbeitsraumes 14 mit dem Aktuator 10 fluidführend verbunden. Die Stangenseite des Aktuators 10, respektive der Stangen- oder Arbeitsraum 16 wird dann durch Öffnen bzw. Betätigen der Proportional ventile 203 und 201 über die Entlastungsleitung 42 zum Vorratstank 26 und mithin auf die Niederdruckseite des Systems geschaltet. Das Proportional ventil 203 bleibt dabei teilweise geschlossen, um dergestalt zumindest eine minimale Bremsfunktion auf die Stangenseite der Kolben- Stangen-Einheit 12 ausüben zu können. Aufgrund der daraus resultierenden Vorspannung sind Kavitätserscheinungen ausgeschlossen, und ein hemmnisfreier Betrieb ist sichergestellt. Beim sich anschließenden zweiten Verfahrens- oder Betriebsschritt wird der Container 40 durch Schwenken des Haken-Lift-Systems um die Schwenkachse PP weiter mit langsamer Geschwindigkeit angehoben. Sobald der Lastangriff am Aktuator 10 unter einen vorgebbaren Schwellenwert absinkt, wird die Regenerierungsfunktion ausgelöst, indem das Proportionalventil 201 geschlossen wird. Dies entspricht einem Hochgeschwindigkeits-Modus des Systems, wobei die Zylinderbelastung sich aus den gemessenen The method sequence for controlling the control device according to FIG. 7 will now be explained in greater detail on the basis of the above-described workflow for a load lifting and lowering operation according to the illustrations according to FIGS. 2 to 6. In the first process or operating step, in which the hook-lift system 38 is actuated, the actuator 10 extends in a slow travel mode and the regeneration function is switched off, ie the valves 201, 202 and 203 are in their in Fig. 7 shown basic position. The pressure transducer MA and MB measure the current pressure on the piston and the rod side of the actuator 10. For the slow extension movement, the pressure supply source 24 via the corresponding circuit of the proportional directional valve 28 with the piston side in the form of the working space 14 with the actuator 10 fluid leading connected. The rod side of the actuator 10, respectively Bar or working space 16 is then switched by opening or pressing the proportional valves 203 and 201 via the discharge line 42 to the storage tank 26 and thus to the low pressure side of the system. The proportional valve 203 remains partially closed in order to be able to exercise at least a minimal braking function on the rod side of the piston rod unit 12 such. Due to the resulting bias cavitation phenomena are excluded, and an unimpeded operation is ensured. In the subsequent second process or operating step, the container 40 is raised by pivoting the hook-lift system about the pivot axis PP continues at a slow speed. As soon as the load application on the actuator 10 drops below a predefinable threshold value, the regeneration function is triggered by the proportional valve 201 being closed. This corresponds to a high-speed mode of the system, with the cylinder load being measured from the
Druckwerten an den Druckwertaufnehmern MA, MB ergibt, die zur Pressure values at the pressure transducers MA, MB results to the
Kraftermittlung mit der Kolbenfläche auf der Kolbenseite und der verbleibenden Kolbenfläche abzüglich der Stangenfläche auf der Stangenseite je- weils zu multiplizieren sind. Der Kraftdifferenzwert zwischen der genannten Kolben- und der Stangenseite wird dann mit dem vorgebbaren Grenzwert des Systems verglichen. Um auf jeden Fall einen hydraulischen Druckschlag im Regenerierungsmodus zu verhindern, erfolgt das Schließen des Proportionalventiles 201 bevorzugt mit einer vorgegebenen Rampenfunkti- on, beispielsweise in Form einer vorgebbaren Rampenzeit, ermittelt über die Rechnereinheit CPU. Determine the force with the piston surface on the piston side and the remaining piston area minus the rod surface on the rod side. The force difference value between said piston and the rod side is then compared with the predefinable limit value of the system. In order to prevent a hydraulic pressure blow in the regeneration mode in any case, the closing of the proportional valve 201 preferably takes place with a predetermined ramp function, for example in the form of a predefinable ramp time, determined via the computer unit CPU.
Es wird nun, um die Kolben-Stangen-Einheit 12 mit erhöhter Verfahrge- schwindigkeit auszufahren, der Pumpendruck wiederum über das 4/3- Proportional-Wege- Ventil 28 auf die Kolbenseite 14 des Aktuators 10 gebracht. Der Stangen- oder Arbeitsraum 16 auf der Stangenseite des Aktua- 1271 Now, in order to extend the piston-rod unit 12 with increased travel speed, the pump pressure is in turn brought via the 4/3 proportional directional valve 28 to the piston side 14 of the actuator 10. The rod or working space 16 on the rod side of the actuator 1271
17 tors 10 wird zum Verschieben des Pendelvolumens auf die Kolbenseite des Aktuators geschaltet durch Öffnen des Proportionalventiles 203 bei gleichzeitigem Schließen der Proportionalventile 201 und 202, wobei das Ventil 201 auch durch bereits vorangegangenes Schalten in seiner geschlossenen oder gesperrten Schaltstellung sein kann. Aufgrund der Rückschlagventilfunktion des Proportionalventiles 202 kann insoweit der beschriebene Volumenstromausgleich zwischen den beiden Arbeitsräumen 16, 14 erfolgen. Das Proportionalventil 203 wird wiederum nur teilweise geschlossen, um dergestalt eine minimale Bremsfunktion, respektive einen minimalen Bremsdruck auf der Stangenseite aufrechtzuerhalten, um die Kavitation im hydraulischen System zu vermeiden.  17 tor 10 is connected to move the pendulum volume on the piston side of the actuator by opening the proportional valve 203 while closing the proportional valves 201 and 202, wherein the valve 201 may be by already preceding switching in its closed or locked switching position. Due to the non-return valve function of the proportional valve 202, the described volume flow compensation between the two working spaces 16, 14 can be made so far. Again, the proportional valve 203 is only partially closed so as to maintain a minimum braking function, or a minimum brake pressure on the rod side, to avoid cavitation in the hydraulic system.
Wenn nun bezogen auf den dritten Verfahrens- oder Betriebsschritt die Containerlast 40 beginnt, am Aktuator zu ziehen, wird die Ventilsteuerein- richtung 34 sowie die angesprochene Verbindungseinrichtung 20 derart seitens der Rechnereinheit CPU gesteuert, dass der Druck auf der Kolbenseite des Aktuators 10 zwischen zwei vorgebbaren Druckschwellenwerten (min und max) betrieben wird. Bei einer ziehenden Last über die Kolben- Stangen-Einheit 12 am Aktuator 10 im Hochgeschwindigkeitsbereich (High Speed-Modus) wird wiederum eine Druckversorgung zwischen der Pumpendruckseite P und dem Kolben- oder Arbeitsraum 14 des Aktuators 10 über das Ventil 28 hergestellt. Die Stangenseite ist wiederum mit der Kolbenseite fluidführend verbunden durch entsprechendes Ansteuern des zweiten Proportionalventils 203 bei gleichzeitigem Schließen der Proporti- onalventile 202 und 201 . Das Fluid kann das erste Proportionalventil 202 aufgrund dessen Ventilrückschlagfunktion passieren. Das Proportional ventil 201 hält dabei am Druckwertaufnehmer MA einen Druck aufrecht, der zwischen zwei vorgebbaren Druckschwellenwerten (min/max) liegt. Sobald am Druckwertaufnehmer MA der obere Druckschwell wert (max) überschritten ist, wird das Porportionalventil 201 proportional geöffnet. Wird hingegen am Druckwertaufnehmer MA der untere Druckschwell wert (min) unter- schritten, so wird das Porportionalventil 201 proportional geschlossen. Sollte das Porportionalventil 201 bereits gänzlich geschlossen sein und der Druck am Druckwertaufnehmer MA dennoch unter den unteren Druckschwellwert (min) fallen, so wird das Proportional ventil 203 proportional in Schließrichtung betätigt, da ansonsten die Kolben-Stangen-Einheit 12 zu schnell ausfährt. Mithin wird mit zunehmendem proportionalen Drosseln am Proportionalventil 203 die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolben-Stangen- Einheit 1 2 abgebremst. In einer alternativen Ausgestaltung kann das Proportionalventil 203 die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolben-Stangen-Einheit 12 regeln, während das Proportional ventil 201 gänzlich geschlossen wird, so dass der Fluidstrom vom Stangenraum 16 über die Proportional ventile 203 und 202 zum Kolbenraum 14 fließt. Um den am Druckwertaufnehmer MA anliegenden Druck zwischen den beiden vorgebbaren Druckschwellenwerten (min/max) zu halten, regelt die Rechnereinheit CPU über zeichnerisch nicht näher dargestellte elektrische Leitungen das Proportional Wegeventil 28 entsprechend, so dass dieses den von der Druckversorgunsquelle 24 kommenden Versorgungsdruck P veränderlich drosselt. Die Druckversorgunsquelle 24 muss somit nur einen Teil des Fluids einspeisen, so dass auch der Energieverbrauch in einer solchen alternativen Ausgestaltung reduziert werden kann. If, based on the third method or operating step, the container load 40 begins to pull on the actuator, the valve control device 34 and the addressed connection device 20 are controlled by the computer unit CPU such that the pressure on the piston side of the actuator 10 is between two predeterminable Pressure thresholds (min and max) is operated. In the case of a pulling load via the piston-rod unit 12 on the actuator 10 in the high-speed range (high-speed mode), a pressure supply between the pump pressure side P and the piston or working chamber 14 of the actuator 10 is again established via the valve 28. The rod side is in turn fluid-conductively connected to the piston side by corresponding activation of the second proportional valve 203 with simultaneous closing of the proportional valves 202 and 201. The fluid may pass the first proportional valve 202 due to its valve check function. The proportional valve 201 maintains a pressure at the pressure transducer MA, which lies between two predefinable pressure threshold values (min / max). As soon as the upper pressure threshold value (max) is exceeded at the pressure transducer MA, the proportional valve 201 is opened proportionally. If, on the other hand, the lower pressure threshold value (min) is set at the pressure transducer MA Stepped, the proportional valve 201 is proportionally closed. If the Porportionalventil 201 already be completely closed and the pressure at the pressure transducer MA still fall below the lower pressure threshold (min), the proportional valve 203 is actuated proportionally in the closing direction, otherwise the piston-rod unit 12 extends too fast. Thus, with increasing proportional throttles on the proportional valve 203, the extension speed of the piston-rod unit 1 2 braked. In an alternative embodiment, the proportional valve 203 can regulate the extension speed of the piston-rod unit 12, while the proportional valve 201 is completely closed, so that the fluid flow from the rod chamber 16 via the proportional valves 203 and 202 flows to the piston chamber 14. In order to maintain the pressure present at the pressure transducer MA between the two predefinable pressure threshold values (min / max), the computer unit CPU controls the proportional directional control valve 28 via electrical lines, which are not shown in detail, so that it throttles the supply pressure P coming from the pressure supply source 24 in a variable manner , The Druckversorgunsquelle 24 thus must feed only a portion of the fluid, so that the energy consumption can be reduced in such an alternative embodiment.
Bei dem vierten Verfahrens- oder Betriebsschritt, bei dem die ziehenden Lasten am Aktuator ansteigen und einen vorgebbaren Schwellenwert der Rechnereinheit CPU überschreiten, wird das Gesamtsystem auf einen langsamen Geschwindigkeitsmodus geschaltet, indem das Proportional ventil 203 etwas geschlossen wird und somid den Fluidstrom drosselt. In the fourth method or operating step, in which the pulling loads on the actuator increase and exceed a predefinable threshold of the computer unit CPU, the entire system is switched to a slow speed mode by the proportional valve 203 is slightly closed and somid throttles the fluid flow.
Bei entsprechender ziehender Beanspruchung am Aktuator 10 wird der Pumpendruck P über das Ventil 28 auf die Kolbenseite des Aktuators 10 geleitet, und die Stangenseite wird auf die Tankseite T geschaltet durch An- steuern des zweiten Proportionalventiles 203 und Öffnen des dritten Venti- les 201 nebst Schließen des ersten Ventils 202. Aufgrund der sich hieraus ergebenden Druckdifferenz durchfließt kein Fluid das erste Proportionalventil 202. With appropriate pulling stress on the actuator 10, the pump pressure P is directed via the valve 28 to the piston side of the actuator 10, and the rod side is switched to the tank side T by controlling the second proportional valve 203 and opening the third valve 201 together with closing of the first valve 202. Due to the resulting pressure difference, no fluid flows through the first proportional valve 202.
Bezogen auf den Betriebs- oder Verfahrensablauf nach den Figuren 2 bis 6 kann die Steuerungsfunktion der Steuerungsvorrichtung nach der Fig. 7 wie folgt zusammengefasst werden. Wird der Aktuator 10 ausgefahren und erhöht sich dadurch die drückende Last auf der Kolbenseite des Aktuators 10 kann die Regenerierungsfunktion geschaltet werden, um die Stangenseite (Arbeitsraum 16) mit der Kolbenseite (Arbeitsraum 14) zu verbinden, ohne dass sich die notwendige Fluidversorgung auf der Pumpenseite P erhöht. Der Aktuator 10 lässt sich dabei im Nicht-Regenerierungsmodus mit geringen Verfahrgeschwindigkeiten betätigen und im Regenerierungsmodus mit hohen Geschwindigkeiten oder abgestuft in einem vorgebbaren minimalen und maximalen Geschwindigkeitsbereich. With reference to the operating or process sequence according to FIGS. 2 to 6, the control function of the control device according to FIG. 7 can be summarized as follows. If the actuator 10 is extended and thereby increases the pressing load on the piston side of the actuator 10, the regeneration function can be switched to connect the rod side (working chamber 16) with the piston side (working chamber 14) without the necessary fluid supply on the pump side P increased. In this case, the actuator 10 can be actuated in the non-regeneration mode with low traversing speeds and in the regeneration mode with high speeds or graduated in a predefinable minimum and maximum speed range.
Wenn in einem anderen Lastfall an dem Aktuator 10 eine ziehende Last an der Kolben-Stangen-Einheit 12 anliegt, lässt sich die Aktuatorgeschwindig- keit über das Proportional ventil 203 stangenseitig einstellen. If, in another load case, a pulling load on the piston-rod unit 12 is applied to the actuator 10, the actuator speed can be adjusted via the proportional valve 203 on the rod side.
Wenn im letztgenannten Lastfall bei einfahrendem Aktuator 10 eine entgegengesetzt wirkende Last angreift, kann über das Proportional ventil 202 die Verfahrgeschwindigkeit des Aktuators 10 vorgegeben werden. Das Gesamt- System arbeitet dabei im Regenerierungsmodus mit einem Arbeitsdruck auf der Kolbenseite des Aktuators 10, die nahezu gleich ist zu dem Arbeitsdruck, wenn der Aktuator 10 in einer Grundverfahrgeschwindigkeit verfährt. Die Steuerungsvorrichtung nach der Fig. 8 wird nun nur noch insofern beschrieben, als sie sich wesentlich von der vorangegangenen Ausführungs- form nach der Fig. 7 unterscheidet. Dabei werden für dieselben Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, und die insofern bisher getroffenen Ausführungen gelten dann auch insoweit für die Ausführungsform nach der Fig. 8. If in the last-mentioned load case when the actuator 10 engages an oppositely acting load, the travel speed of the actuator 10 can be specified via the proportional valve 202. The overall system operates in the regeneration mode with a working pressure on the piston side of the actuator 10 which is almost equal to the working pressure when the actuator 10 moves in a basic travel speed. The control device according to FIG. 8 will now be described only insofar as it is substantially different from the preceding embodiment. Form according to FIG. 7 differs. In this case, the same reference numerals are used for the same components, and the extent hitherto taken so far apply to the extent of the embodiment of FIG. 8.
Der wesentliche Unterschied besteht bei der Lösung nach der Fig. 8 nur darin, dass anstelle eines Aktuators 10 zwei Aktuatoren 10 zum Einsatz kommen, die jeweils kolben- und stangenseitig voneinander separiert an die Verbindungseinrichtung 20 und mithin an die Ventilsteuereinrichtung 34 als Ganzes angeschlossen sind. The essential difference consists in the solution according to FIG. 8 only in that, instead of an actuator 10, two actuators 10 are used, which are separated from one another on the piston and rod side to the connecting device 20 and thus to the valve control device 34 as a whole.
Anstelle der angesprochenen Arbeitszylinder können auch sonstige Aktuatoren (nicht dargestellt) eingesetzt werden, beispielsweise in Form von Hydromotoren oder Hybridsystemen, bei denen jeweils Arbeitsräume unter- schiedlichen Druckniveaus zumindest während des Arbeitsbetriebes gegeben sind. Instead of the mentioned working cylinder, other actuators (not shown) can also be used, for example in the form of hydraulic motors or hybrid systems, in which work spaces of different pressure levels are at least given during the working operation.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P a n t a n s p r e c h e
Steuerungsvorrichtung für mindestens einen fluidisch ansteuerbaren Aktuator (10), der mindestens zwei voneinander separierte Arbeitsräume (14, 16) aufweist, die abhängig von einer am Aktuator (10) angreifenden und von ihm zu bewegenden Last unterschiedliche Druckniveaus einnehmen und die zumindest für einen Umsteuervorgang des Aktuators zeitweise mittels einer Verbindungseinrichtung (20) miteinander verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (20) von mindestens einem der Druckniveaus des jeweiligen Aktuators (10) angesteuert einen proportionalen Druckniveauausgleich zwischen den jeweils zuordenbaren Arbeitsräumen (14, 16) derart vornimmt, dass während des Umsteuervorgangs und im Wesentlichen lastunabhängig der Aktuator (10) seine jeweils angesteuerte Position beibehält oder in definiert vorgebbare Positionen verfährt. Control device for at least one fluidically actuatable actuator (10), which has at least two mutually separated working spaces (14, 16) which occupy different pressure levels as a function of a load acting on the actuator (10) and to be moved by it and which at least for a changeover operation of the Actuators temporarily by means of a connecting device (20) are connected to each other, characterized in that the connection means (20) of at least one of the pressure levels of the respective actuator (10) controlled proportional pressure level compensation between each assignable work spaces (14, 16) such that during the Umsteuervorgangs and essentially independent of load, the actuator (10) retains its respective controlled position or moves in defined predetermined positions.
2. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für den proportionalen Druckausgleich die Verbindungseinrich- tung (20) zumindest teilweise mit Mitteln der Proportionalventiltechnik unter Einsatz mindestens eines Proportional ventils (201, 202, 203) realisiert ist oder vorzugsweise schnellschaltende Logikventile besonders, bevorzugt in Kaskadenschaltung, für die Proportionalansteuerung verwendet sind. 2. Control device according to claim 1, characterized in that for the proportional pressure equalization the Verbindungseinrich- device (20) is at least partially realized by means of proportional valve technology using at least one proportional valve (201, 202, 203) or preferably fast switching logic valves especially preferred in cascade, are used for the proportional control.
3. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Proportional ventil Bestandteil einer Ventilsteuereinrichtung (34) mit mindestens einem weiteren Proportionalventil ist und dass das eine Proportionalventil (202) dem jeweils einen Arbeitsraum (14) und das andere Proportional ventil (203) dem jeweils anderen Arbeitsraum (16) des Aktuators (10) zugeordnet ist. Steuerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Ventil, vorzugsweise ebenfalls als Proportional ventil (201) ausgebildet, mit seinem Fluideingang in eine Verbindungsleitung (18) zwischen den beiden anderen Proportionalventilen (202, 203) einmündet. 3. Control device according to claim 1 or 2, characterized in that the respective proportional valve is part of a valve control device (34) with at least one further proportional valve and that the one proportional valve (202) each having a working space (14) and the other proportional valve ( 203) is assigned to the respective other working space (16) of the actuator (10). Control device according to one of the preceding claims, characterized in that a third valve, preferably also designed as a proportional valve (201), opens with its fluid inlet into a connecting line (18) between the two other proportional valves (202, 203).
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Proportionalventile (201 , 202, 203) als Gleichbauteile in der Art von 2/2- Wegeventilen ausgebildet elektromagnetisch ansteuerbar sind. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that all proportional valves (201, 202, 203) designed as equal components in the type of 2/2-way valves are electromagnetically controllable.
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ansteuerung des jeweiligen Ventils eine Rechnereinheit (CPU) vorgesehen ist, die auf ihrer Eingangsseite mit Druckwertaufnehmern (MA, MB) verbunden ist, die den jeweiligen Wert des Druckniveaus in den Aktuator-Arbeitsräumen (14, 16) erfassen, und die auf ihrer Ausgangsseite Steuerimpulse zu den Steuermagneten der Ventile (201 , 202, 203) weiterleiten. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that for the control of the respective valve, a computer unit (CPU) is provided, which is connected on its input side with pressure transducers (MA, MB), which the respective value of the pressure level in the actuator work spaces (14, 16) detect, and on their output side control pulses to the control solenoid of the valves (201, 202, 203) forward.
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Aktuatoren (10) aus einem hydraulischen Arbeitszylinder gebildet ist, dessen Arbeitsräume (14, 16) von einer Kolbenstangeneinheit (12) separiert sind. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the actuators (10) is formed from a hydraulic working cylinder, the working spaces (14, 16) of a piston rod unit (12) are separated.
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entlastungsleitung (42) von dem dritten Ventil (201 ) zu einem Niederdruckbereich der Vorrichtung ein Wegeventil (19) umgeht, mittels dessen wechselweise der erste Arbeitsraum (14) und der zweite Arbeitsraum (16) des jeweiligen Aktua- tors (10) für dessen Verfahrbewegung mit einem Versorgungsdruck (P) einer Druckversorgungseinrichtung (24), wie einer Versorgungspumpe, über Versorgungsleitungen beaufschlagbar sind. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that a relief line (42) from the third valve (201) to a low-pressure region of the device bypasses a directional control valve (19) by means of which the first working chamber (14) and the second working chamber (16 ) of the respective actuator (10) for its movement with a supply pressure (P) a pressure supply device (24), such as a supply pump, can be acted upon by supply lines.
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Control device according to one of the preceding claims, characterized in that
das erste Ventil (202) eingangsseitig an die Kolbenseite (14) des jeweiligen Aktuators (10) und ausgangsseitig an die Verbindungsleitung (18),  the first valve (202) on the input side to the piston side (14) of the respective actuator (10) and on the output side to the connecting line (18),
das zweite Ventil (203) eingangsseitig an die Stangenseite (16) des jeweiligen Aktuators (10) und ausgangsseitig an die Verbindungsleitung (18) und  the second valve (203) on the input side to the rod side (16) of the respective actuator (10) and the output side to the connecting line (18) and
das dritte Ventil (201) eingangsseitig an die Verbindungsleitung (18) und ausgangsseitig an die Entlastungsleitung (42)  the third valve (201) on the input side to the connecting line (18) and the output side to the discharge line (42)
angeschlossen ist. connected.
Steuerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die beiden Versorgungsleitungen des hydraulischen Versorgungskreislaufes (22) zwischen dem Wegeventil (28) und dem jeweiligen Aktuator (10) jeweils ein Rückschlagventil (44) geschaltet ist, das in Richtung des Wegeventiles (28) in seiner Sperrstellung gehalten ist. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that in the two supply lines of the hydraulic supply circuit (22) between the directional control valve (28) and the respective actuator (10) each have a check valve (44) connected in the direction of the directional control valve (28 ) is held in its blocking position.
Arbeitsmaschine, insbesondere in Form eines verfahrbaren Transportmittels, wie einem Lastkraftwagen (36), der mit einem Lasthebe- und -absetzsystem in der Art eines Haken-Lift-Systems (38) ausgestattet ist, das es ermöglicht, aufgeladene Lasten (40) mittels mindestens eines Aktuators (10) derart um eine Schwenkachse (PP) der Arbeitsmaschine in absetzender Weise zu verschwenken, dass die Last außerhalb der Arbeitsmaschine gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine für ihren jeweiligen Aktuator (10) eine Steuerungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche aufweist. Verfahren zum Betrieb einer Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, insbesondere bei einer Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einem wechselnden Angriff von ziehenden und drückenden Lasten die voneinander separierten Arbeitsräume (14, 16) mindestens eines Aktuators (10) über eine proportional wirkende Verbindungseinrichtung (20) druckstoßfrei miteinander verbindbar sind. Work machine, in particular in the form of a movable means of transport, such as a lorry (36) equipped with a load lifting and dropping system, such as a hook lift system (38), which makes it possible to load charged loads (40) by means of at least an actuator (10) to pivot about a pivot axis (PP) of the work machine in a settling manner, that the load passes outside the work machine, characterized in that the work machine for their respective actuator (10) comprises a control device according to one of the preceding claims. Method for operating a control device according to one of claims 1 to 10, in particular in a working machine according to claim 1 1, characterized in that in an alternating attack of pulling and pushing loads the mutually separated working spaces (14, 16) at least one actuator (10) can be connected to each other pressure-shock-free via a proportionally acting connecting device (20).
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