DE3007011C2 - Hydraulischer Antrieb für insbesondere Baumaschinen und Steuerverfahren - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet,

daß beim Verstellen der Handhebel die Vorrangigkeit einer von mehreren hydraulischen Verbindungen zwischen einer Verstellpumpe und einem Stellantrieb eingestellt wird,

daß die Fördermenge der jeweiligen Verstellpumpe bis gegen Null verringert wird, und

daß danach die als vorrangig eingestellte hydraulische Verbindung zwischen dieser Verstellpumpe und einem der Stellantriebe durch Schalten der Magnetventile hergestellt wird.

2. Hydraulische Steuervorrichtung für Antriebe mit Leistungsverzweigung für insbesondere Baumaschinen, bestehend aus mehreren geschlossenen Hydraulikkreisen mit je einer Verstellpumpe, mindestens einem Stellantrieb und mit Magnetventilen,

wobei vorbestimmte Hydraulikkreise über Magnetventile miteinander verknüpfbar sind, und
aus einer durch Handhebel betätigbaren elektronischen Steuereinrichtung, welche entsprechend dem Betriebsablauf der Baumaschine und der Betätigung bestimmter Handhebel ausgewählte Magnetventile sowie Mengenregler der Verstellpumpen ansteuert,

dadurch gekennzeichnet,
daß ein durch Verstellen der Handhebel (5a, 6a, 7a, 8a, 9a, 11 a)aktivierbarer Magnetventil-Steuerblock (80)

mindestens ein programmiertes Vorrang-Entscheidungsglied (56) zur Festlegung der Priorität der hydraulischen Verbindung einer Verstellpumpe (1,2,3,4) mit ausgewählten Stellantrieben (5,6,7,8,9, 11).

mindestens ein Zeitsteuerglied (58) zum Bestimmen des Schaltzeitpunktes der die ausgewählten Verbindungen herstellenden Magnetventile (19,20,21,22,23,24,25,26,27) sowie

ein Ansteuerglied (59) zum Schalten dieser Magnetventile (19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27) in den bestimmten Zeitschaltpunkten aufweist und

daß ein durch Verstellen der Handhebel (5a, 6a, 7a, 8a, 9a, Wa) aktivierbarer Verstellpumpen-Steuerblock (90) mindestens ein mit dem Entscheidungsglied (56) verbundenes Rechenglied (57) aufweist, das die Fördermenge der jeweiligen Verstellpumpe (1, 2, 3, 4) entsprechend der Handhebelverstellung bestimmt und dessen Ausgangssignale einem Fördermengen-Steuerglied (60) zugeführt werden, das über die Mengenregler (la, 2a, 3a, 4a^die Fördermenge der jeweiligen Verstellpumpe (1,2,3,4) verstellt,
wobei der Schaltzeitpunkt des jeweiligen Magnetventils (19, 20, 21, 22,23, 24, 25,26,27) vom Zeitsteuerglied (58) so bestimmt wird, daß die als vorrangig ausgewählten Magnetventile (19,20,21,22,23,24,25,26, 27) erst nach einer vom Fördermengen-Steuerglied (60) veranlaßten Fördermengenverringerung der jewei-

«5 ligen Verstellpumpe (1,2,3,4) bis gegen Null geschaltet werden.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitsteuerglied (58) des Magnetventil-Steuerblocks (80) mit dem Fördermengen-Steuerglied (60) des Fördermengen-Steuerblocks (90) elektrisch verbunden ist.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Verstellpumpen (1,2,3,4) so Fördermengen-Detektoren (76,77) zugeordnet sind, die mit den in Form von Flip-Flop-Gliedern (71a, 716) ausgebildeten Zeitsteuerglied (58) sowie mit dem Fördermengen-Steuerglied (60) elektrisch verbunden sind.

5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronischen Steuereinrichtung eine Grenzwertsteuerung zugeordnet ist, die für jede Stellung eines der Handhebel (5a, 6a, 7a, 8a, 9a, 11 a) in Zeitintervallen (A T) die jeweils optimale Verstellgeschwindigkeit und Fördermenge der &igr; vom Vorrang-Entscheidungsglied (56) ausgewählten Verstellpumpe (1, 2,3,4) entsprechend dem maximalen Schluckvolumen des gewählten Stellantriebs (5,6,7,8,9,11) bestimmt.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzwertsteuerung die optimale Verstellgeschwindigkeit der jeweils ausgewählten Verstellpumpe (1, 2, 3, 4) in konstanten Zeitintervallen (A T) und mit veränderlichen Verstellwerten (A Y) bestimmt.

7. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzwertsteuerung die optimale Verstellgeschwindigkeit der jeweils ausgewählten Verstellpumpe (1,2,3,4) in veränderlichen Zeitintervallen (A T) und mit konstanten Verstellwerten (A Y) bestimmt.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der hydraulischen Antriebe von Baumaschinen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine hydraulische Steuervorrichtung für Antriebe mit Leistungsverzweigung für insbesondere Baumaschinen mit den im

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Oberbegriff des Patentanspruchs 2 angegebenen Merkmalen.

Die verschiedenen Bewegungen der einzelnen Bauteile von hydraulisch angetriebenen Baumaschinen, wie z. B. Baggern, Planiergeräten, Kränen u. dgL, werden bisher von entsprechend konzipierten Verstellantrieben (z. B. hydraulischen Zylindern oder hydrostatischen Motoren) veranlaßt, die in offenen Kreisläufen mit einer oder mehreren Verstellpumpen verbunden werden können.

In der Zeitschrift "ölhydraulik und Pneumatik"; April 1976, S. 213 bis 222, ist eine optimierte Steuerung für die Verstellpumpen von Baggern der eingangs genannten Art beschrieben, bei welcher die Verstellpumpen mit ausgewählten hydraulischen Antrieben in geschlossenen Kreisen verbunden werden können. Die Leistungsverzweigung innerhalb geschlossener hydraulischer Kreisläufe, d. h. die Anschlußmöglichkeit eines Arbeitszylinders an mehrere Pumpen oder auch mehrerer hydrostatischer Antriebe an nur eine Verstellpumpe, hat den Vorteil \o einer kleineren Auslegung der Verstellpumpen und darüber hinaus einer verringerten Wärmeentwicklung im Hydrauliköl, welches in längeren Zeitintervallen gewechselt werden muß und/oder kleinere Ölkühler und eine Senkung des Energieverbrauchs ermöglicht Da jedoch nach wie vor Verstellpumpen mit unterschiedlicher , Leistung bei diesem hydraulischen System eingesetzt werden müssen, ergeben sich beim Zusammenschalten von beispielsweise zwei Verstellpumpen auf einen Arbeitszylinder Steuerprobleme bezüglich der von jeder der Pumpe zu liefernden optimalen Fördermengen, und zwar aufgrund der unterschiedlichen Betriebsaren der Arbeitszylinder, von denen bestimmte nur kleine Hubbewegungen unter hohen Belastungen und andere wesentlieh größere Hubbewegungen unter gleichen oder verringerten Belastungen ausführen müssen. Darüber hinaus bestehen bei diesem hydraulischen Kreis Einschränkungen für einen gleichzeitigen Betrieb mehrerer Pumpen und Arbeitszylinder. Wenn beispielsweise die hydrostatischen Fahrmotoren des Baggers mit dem von einer oder mehreren Verstellpumpen gelieferten Druckfluid beaufschlagt werden, können die Arbeitszylinder für den Ausleger und den Schwenkarm nicht gleichzeitig betrieben werden.

Obgleich bei diesem bekannten System ein Überschreiten des Maximaldruckes durch einen Druckregler verhindert wird und ferner ein Grenzlastregler eine optimale Nutzung der Motorleistung ermöglicht, können während der Umschaltvorgänge erhebliche Druckstöße im hydraulischen Kreis auftreten, weil bei den Schaltvorgängen nicht sichergestellt ist, daß die jeweilige Verstellpumpe während der Umschaltung in ihrer Neutralstellung steht und kein Druckmittel liefert

Ferner sind in der Zeitschrift "Ölhydraulik und Pneumatik", 17 (1973), Nr. 2, S. 53 bis 55, hydraulische Antriebe für Baumaschinen, insbesondere für einen Hydrobagger, beschrieben, die zwei bzw. mehrere hydraulische Kreisläufe enthalten, welche über eine Summenleistungsregelung miteinander verknüpft sind. Jede der beiden ?.'■ Pumpen kann die volle installierte Motorleistung aufnehmen, die dann dem angeschlossenen Verbraucher

■?'■' zugeführt wird. Beim Zuschalten weiterer Verbraucher erfolgt eine Leistungsverteilung über einen gemeinsamen Leistunsregler, wobei die eine Pumpe über einen kleineren Leistungsanteil für den kleiner ausgelegten ;v Arbeitszylinder und der gesamte restliche Anteil weiterhin für den größeren Arbeitszylinder zur Verfügung ₍

; steht Auch dieses hydraulische System enthält eine Grenzlastregelung, die bei Erreichen der maximalen Motor-

leistung die Pumpen zurückschwenkt und auf diese Weise die Bewegungen der einzelnen Arbeitseinheiten der maximalen Motorleistung anpaßt Da bei Anwendung eines derartigen Antriebssystems in einer Straßenwalze ein absolut ruckfreies Umschalten, Verzögern und Beschleunigen verlangt wird, können auch bei diesem System Druckstöße während der Umschaltvorgänge auftreten, wenn diese unter Last ausgeführt werden.

Aus der DE-OS 26 31 530 ist schließlich eine hydraulische Steuervorrichtung für Antriebe für Bagger- und Auslegerkräne bekannt, bei dem mehrere offene Hydraulikkreise vorgesehen sind und die Druckmittelzufuhr von den einzelnen Verstellpumpen zu den zugeordneten Arbeitszylindern von magnetisch betätigten Proportionalventilen gesteuert wird. Zur Entlastung des Baggerführers soll eine Vielzahl von Steuer- bzw. Schaltvorgängen über eine elektronische Steuerung automatisiert werden, um einen koordinierten und kontrollierten Ablauf der verschiedenen Arbeitsbewegungen zu erzielen und den jeweils angesteuerten Motoren bzw. Arbeitszylindem im Hinblick auf die Maximalleistung der Antriebsmaschine jeweils optimierte Druckenergie aus einer oder mehreren parallelgeschalteten Verstellpumpen zuführen können. Bei dem beschriebenen hydraulischen System

ji fördern drei parallelgeschaltete Verstellpumpen in eine Hauptleitung, aus der die Druckflüssigkeit über hydraulische Weichen den verschiedenen Arbeitsmotoren bzw. -zylindern zugeführt wird. Die einzelnen Arbeitsmoto- ^! ren ebenso wie die hydraulischen Weichen sind an eine elektronische Steuereinrichtung angeschlossen, welche

j {■ Befehlssignale für die einzelnen Betätigungsglieder in einer vorprogrammierten Folge liefert Maßnahmen zur

gezielten zeitlichen Abstimmung von Umschaltvorgängen unter Berücksichtigung des Schluckvolumens eines [ zuvor ausgewählten Arbeitszylinders und der Fördermenge der jeweils ausgewählten Verstellpumpe sind in

dieser Druckschrift nicht angegeben.

f Aufgabe der Erfindung ist es, für hydraulische Antriebssysteme für Baumaschinen, die in mehreren geschlosse-

&igr; nen Hydraulikkreisen hydrostatische Stellantriebe (Arbeitszylinder), Verstellpumpen und Magnetventile auf-

^l; weisen, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Rangfolge der jeweils arbeitenden Stellantriebe bezüglich der

anzuschließenden Verstellpumpen festgelegt und Druckstöße im hydraulischen System während der Umschalt-' vorgänge vermieden werden können, und eine Steuervorrichtung zu schaffen, mit der dieses Verfahren bei einer

Optimierung der Fördermenge der Pumpen durchgeführt werden kann.

Diese A.ufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale in Patentanspruch 1 und im Patentanspruch 2 gelöst.

Die bei manueller Verstellung eines Handhebels automatisch bestimmte Vorrangigkeit einer hydraulischen Verbindung zwischen einer der Verstellpumpen und dem diesem Handhebel zugeordneten Stellantrieb gewährleistet, daß der jeweils gewählte Stellantrieb, z. B. ein Arbeitszylinder, mit ausreichenden Druckmittelmengen beaufschlagt wird. Vor Herstellung der hydraulischen Verbindung zwischen diesem Stellantrieb und einer der Verstellpumpen durch Schalten des jeweiligen Magnetventils wird die Verstellpumpe annähernd bis in ihre Neutralstellung zurückgestellt. Erst wenn die Fördermenge dieser Verstellpumpe gegen Null zurückgegangen

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ist, erfolgt die Betätigung des Magnetventils, wodurch die unerwünschten Druckstöße und sog. Ventilschläge im hydraulischen System vermieden werden.

.Besonders zweckmäßig ist gemäß Anspruch 5 eine hydraulische Steuervorrichtung nach der Erfindung, bei

welcher den Verstellpumpen Fördermengen-Detektoren zugeordnet sind, die in vorbestimmten Zeitintervallen die von jeder eingeschalteten Verstellpumpe abgegebenen Fördermengen erfassen, wobei auf der Grundlage der Ausgangssignale dieser Fördermengen-Detektoren, der Ausgangssignale des Vorrang-Entscheidungsgliedes

> die maximale Geschwindigkeit der Pumpenverstellung entsprechend dem maximal möglichen Schluckvolumen des jeweils angeschlossenen Stellantriebs bestimmt wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
&iacgr;&ogr; Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Hydraulikantriebs für Baumaschinen,
Fig. 2 ein im Hydraulikantrieb nach Fig. 1 verwendetes Magnetventil,
Fig. 31 eine Spülventileinheit im Schaltbild,
Fig. 4 eine Sperrventileinheit im Schaltbild,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung für den Hydraulikantrieb nach Fig. I₁

Fig. Ei im Zeitdiagramm den Betrieb verschiedener Bauteile des Hydraulikantriebs mit der Steuereinrichtung nach Fig. 5,

Fig. 7 ein Schaltbild der Steuereinrichtung nach Fig. 5 mit konkreten Bauelementen,
Fig. :B ein Blockschaltbild einer anderen Steuereinrichtung für den Hydraulikantrieb nach Flg. 1,
Fig. 9 ein Flußdiagramm der Operationen der Steuereinrichtung und des Hydraulikantriebs,
Fig. 10 ein Flußdiagramm der Operation zur Steuerung der Schrägscheiben-Drehzahl,
Fig. 11 im Zeitdiagramm den Ablauf der Steueroperationen,
Fig. 12 im Flußdiagramm eine andere Durchführung der Grenzwertsteuerung.

Der !Hydraulikantrieb nach Fig. 1 ist für hydraulische Bagger ausgelegt und enthält Verstellpumpen 1 bis 4, die gemeinsam von einem Motor angetrieben werden. Regler la bis 4a steuern die Fördermengen der Pumpen 1 bis 4 zu hydraulischen Stellantrieben 5,5', 6,7,8,9 und 11. Die Antriebe 5 und 5' sind Zylinder für einen Ausleger, die Antriebe 6 und 7 sind Fahrmotoren, der Antrieb 8 ist ein Armzylinder, der Antrieb 9 ist ein Zylinder für einen Eimer bzw. eine Schaufel, und der Antrieb 11 ist ein Schwenkmotor. Die Verstellpumpe 1 ist in einem geschlosse-, nen Kreis über ein Magnetventil 19 mit dem Schwenkmotor 11 und über ein Magnetventil 20 mit dem Armzylinder 8 verbunden. Die Verstellpumpe 2 ist in einem geschlossenen Kreis über ein Magnetventil 21 mit dem ArmzyUnder 8 und über ein Magnetventil 22 mit den Auslegerzylindern 5 und 5' verbunden. Die Verstellpumpe 3 ist in einem geschlossenen Kreis über ein Magnetventil 23 mit dem Eimerzylinder 9, über ein Magnetventil 24 mit den Auslegerzylindern 5 und 5' und über ein Magnetventil 26 mit einem Fahrmotor 6 verbunden. Die Verstellpumpe 4 ist in einem geschlossenen Kreis über ein Magnetventil 25 mit den Auslegerzylindern 5 und 5' und über ein Magnetventil 27 mit dem anderen Fahrmotor 7 verbunden. Der Armzylinder 8 kann mit den Verstellpumpen 1,2 über die Magnetventiie 20,21 verbunden werden. Die Auslegerzylinder 5 und 5' können mit den Verstellpumpen 2,3 und 4 über die Magnetventile 22,24,25 verbunden werden. Der Schwenkmotor 11, der Eimerzylinder 9 und ie Fahrmotoren 6,7 können mit den Verstellpumpen 1,3 und 4 über die Magnetventile 19,23,26 bzw.

27 verbunden werden. Die Magnetventiie 19 bis 27 sind Ein-Aus-Ventile, die durch Federkraft sperren und bei Erregung die Primärseite mit der Sekundärseite durchschalten. Fig. 2 zeigt die Funktion der Magnetventile 19 bis 27.

Der Schwenkmotor 11, der Armzylinder 8, der Eimerzylinder 9, die Auslegerzylinder 5,5' und die Fahrmotoren 6 und 7 haben in ihren Hauptkreisen je eine Spülventileinheit 28 bis 33, deren Aufbau Fig. 3 zeigt Jede Spülveritileinheit 28 bis 33 hat ein Spülventil 34 und vier Rückschlagventile 35a, 356,36a und 366. Das Spülventil 34 verbindet eine Niederdruckleitung 38a mit Niederdruckseite der Leitungen 37a und 376, die an den Haupt-

kreis angeschlossen sind. Wenn der Druck in einer der Leitungen 37a und 376 unter den Druck in der Niederdruckleitung 38a abfüllt, wird Druckflüssigkeit aus der Niederdruckleitung 38a in diese Leitung 37a oder 376 über das Sperrventil 35a oder 356 gespeist, um die Blasenbildung im Hauptkreis zu vermeiden. Eine Leitung 386 ist mit einem Rücklaufventil 39 verbunden, um einen übermäßigen Druckanstieg im Hauptkreis zu vermeiden.
, Jede Verstellpumpe 1 bis 4 hat eine Sperrventileinheit 40 bis 43 im Hauptkreis, von denen eine in Fig. 4

dargestellt ist Jede Sperrventileinheit 40 bis 43 enthält vier Sperrventile 46a, 466, 47a und 476, die mit dem Hauptkreis verbundene Leitungen 44a und 446 mit Leitungen 45a und 456 auf der Niederdruckseite verbinden. Die Sperrventile 46a, 466,47a und 476 haben die gleiche Funktion wie die Sperrventile der Spülventileinheiten

28 bis 33. Wie Fig. 1 zeigt, ist in einer Leitung 456 ein Rücklaufventil 48 verbunden.

Weiter enthält der Hydraulikantrieb nach Rg. 1 eine Speisepumpe 49, ein Sperrventil 50, einen Druckspeicher 51, ein Niederdruck-Rücklaufventil 52, einen Filter 53, einen Ölkühler 54, ein Umgehungs-Rücklaufventil 55 zum Schutz dies Filters 53 und einen Tank 100.

Bei Eregung der Magnetventile 24 und 25 fließt Druckflüssigkeit von den beiden Verstellpumpen 3 und 4 zu den Auslegerzylindern 5 und 5', um diese mit hoher Geschwindigkeit aus- oder einzufahren. Eine Erregung der Magnetventile 20 und 21 bewirkt, daß Druckflüssigkeit von den Verstellpumpen 1 und 2 zum Armzylinder 8 fließt Wenn die Fahrmotoren 6 und 7 von den Verstellpumpen 3 und 4 durch Erregung der Magnetventile 26 und 27 angelrieben werden, können die Auslegerzylinder 5 und 5' durch Erregen des Magnetventils 22 mit Druckflüssigkeit von der Verstellpumpe 2 beaufschlagt werden.

Durch die wahlweise Verbindung mehrerer Verstellpumpen mit einem bestimmten hydraulischen Antrieb

über Magnetventile können deren Kapazitäten verringert und die Ausleger auch während der Fahrt bewegt werden. Somit ermöglicht der Hydraulikantrieb die gleichzeitige Durchführung zahlreicher Betriebsvorgänge.

Die Vielseitigkeit des Hydraulikantriebs kann durch eine vergrößerte Anzahl an Magnetventilen gesteigert werdea

Das Verfahren und die Vorrichtung zum Steuern des Hydraulikantriebs nach Fig. 1 werden anhand bevorzug-

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ter Betriebsabläufe näher erläutert. Es ist eine Vorrangordnung für die Verbindungen der verschiedenen Antriebe mit den Verstellpumpen vorgesehen, von der ein Beispiel in Tabelle 1 gezeigt ist.

Tabelle 1

Antrieb

Pumpe Verstellpumpe 1

Verstellpumpe 2

Verstellpumpe 3

Verstellpumpe 4

Schwenkmotor 11

Armzylinder 8 Eimerzylinder 9 Auslegerzylinder 5,5' Fahrmotor 6 Fahrmotor 7

Die Tabelle 1 zeigt die Rangfolge, in welcher die Verstellpumpen und die Stellantriebe des Hydraulikantriebs nach Fig. 1 miteinander verbunden werden. Jede Zahl gibt die Vorrangordnung für jeden Antrieb an. Die Verstellpumpe 1 hat den höchsten Vorrang zur Verbindung mit dem Schwenkmotor 11 und fördert keine Druckflüssigkeit zum Armzylinder 8, wenn der Schwenkmotor 11 angeschlossen ist. Die Auslegerzylinder 5 und 5' können nicht betätigt werden, wenn die Fahrmotoren 6 und 7 und der Armzylinder 8 angetrieben worden sind. Während der Fahrt bei angetriebenen Fahrmotoren 6, 7 können die Auslegerzylinder 5, 5' jedoch betätigt werden, wenn der Armzylinder 8 nicht betrieben ist, und zwar von der Verstellpumpe 2. Wenn die Baumaschine steht, kann Druckflüssigkeit gemeinsam von den Verstellpumpen 2,3 und 4 zu den Auslegerzylindern 5 und 5' gespeist werden, wenn der Eimerzylinder 9 und/oder der Armzylinder 8 nicht in Betrieb sind. Die Vorrangordnung wird durch die Arbeitsweise einer bestimmten Maschine bestimmt und ist nicht auf die Vorrangordnung in Tabelle 1 beschränkt

Die Steuereinrichtung nach Fig. 5 enthält die Regler la bis 4a für die Fördermengen der Verstellpumpen 1 bis 4 (vgl. Fig. 1) und Magnetspulen 19a bis 27a der Magnetventile 19 bis 27. Ferner sind ein Ausleger-Handhebel 5a, Fahrt-Handhebel 6a und 7a, ein Arm-Handhebel 8a, ein Eimer-Handhebel 9a und ein Schwenk-Handhebel 11a vorgesehen, denen je ein Hubdetektor 5b bis 96 bzw. 11 b z. B. in Form eines Potentiometers angeordnet ist Das Ausgangssignal jedes Hubdetektors wird zu einem Prioritäts- oder Vorrang-Entscheidungsglied 56 und einem Rechenglied 57 zur Bestimmung der Fördermenge der Verstellpumpen übertragen. Das Entscheidungsglied 56 ist mit den Magnetspulen 19a bis 27a über ein Zeitsteuerglied 58 und ein Ansteuerglied 59 verbunden. Das Rechenglied 57 ist an die Regler la bis 4a der Verstellpumpen 1 bis 4 über ein Steuerglied 60 angeschlossen.

Das Entscheidungsglied 56 entscheidet über den Vorrang einer Fluidverbindung zwischen den Verstellpumpen und den hydraulischen Antrieben aufgrund der Handhebelbewegungen. Das Rechenglied 57 berechnet Pumpenfördermengen aufgrund der Handhebelbewegungen und des Ausgangssignals des Entscheidungsgliedes 56. Das Steuerglied 60 steuert die Regler la bis 4a der Verstellpumpen 1 bis 4 gemäß dem Ausgangssignal vom Rechenglied 57 und bestimmt so die Fördermengen der Verstellpumpen 1 bis 4. Das Rechenglied 57 und das Steuerglied 60 bilden einen Verstellpumpen-Steuerblock 90. Das Zeitsteuerglied 58 erzeugt ein Befehlssignal aufgrund des durch das Entscheidungsglied 56 erzielten Ergebnisses und der vom Steuerglied 60 eingespeisten Information über die Pumpenfördermenge und überträgt dieses Befehlssignal über das Ansteuerglied 59 zu den Magnetventilen 19a bis 27a, um diese so zu betätigen, daß die beim Schalten erzeugten Schläge minimal sind. Das Entscheidungsglied 56, das Zeitsteuerglied 58 und das Ansteuerglied 59 bilden einen Magnetventil-Steuerblock 80.

Die Funktion der Steuereinrichtung nach Fig. 5 wird im folgenden anhand der Flg. 6 bei gleichzeitiger Schwenkbewegung und Armbetätigung beschrieben. In dem Zeitdiagramm nach Flg. 6 bedeuten a den Hub des Arm-Handhebels, b den Hub des Schwenk-Handhebels, c die Fördermenge der Verstellpumpe 2, d die Fördermenge der Verstellpumpe 1, e ein Schaltsignal für das Magnetventil 21, /ein Schaltsignal für das Magnetventil 19, g ein Schaltsignal für das Magnetventil 20 und h die Geschwindigkeit des Armzylinders 8. Der Arm-Handhebel 8a und der Schwenk-Handhebel 11a werden im Zeitpunkt ii verstellt Im Zeitpunkt ti wird der Schwenk-Handhebel 11a allein in seine neutrale Stellung zurückgeführt, im Zeitpunkt (3 wird der Arm-Handhebel 8a in seine neutrale Stellung zurückgestellt

Dabei werden bei t\ die Magnetventile 19 und 21 erregt und verbinden die Verstellpumpe 1 mit dem Schwenkmotor 11 sowie die Verstellpumpe 2 mit dem Armzylinder 8. Gleichzeitig wird auch der Schwenk-Handhebel 11a betätigt Das Entscheidungsglied 56 entscheidet über die Vorrangordnung des Schwenkmotors 11 und des Armzylinders 8 bezüglich der Verstellpumpe 1 so, daß das Magnetventil 20 nicht erregt wird und der Durchfluß von der Verstellpumpe 1 zum Armzylinder 8 gesperrt bleibt Damit kann der Armzylinder 8 nicht mit voller Geschwindigkeit ein- oder ausfahren. Wenn jedoch der Schwenk-Handhebel 11a in seine neutrale Stellung zur Zeit fe zurückgestellt wird, kann Druckflüssigkeit zum Armzylinder 8 gespeist werden. Wenn das Magnetventil 19 entregt und das Magnetventil 20 gleichzeitig erregt wird, entsteht ein Stoß durch die plötzliche Unterbrechung des Schwenkens und die plötzliche Beschleunigung des Armbetriebes. Zur Vermeidung dieser Störung steuert das Zeitsteuerglied 58 die Schaltzeitpunkte der Magnetventile 19 und 20 derart, daß die Magnetventile nicht vor einem Zeitpunkt U schalten, bei dem die Fördermenge der Verstellpumpe 1 ggf. bis Null verringert worden ist Nach Schalten der Magnetventile 19 und 20 wird die Fördermenge der Verstellpumpe 1 durch das Rechenglied 57 und das Steuerglied 60 gesteigert, so daß sich die Geschwindigkeit des Armzylinders 8

10

15

20

30 35 40 45 50 55 60 65

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bis auf den Maximalwert vergrößert.

Der Arm-Handhebel 8a wird im Zeitpunkt f3 in seine neutrale Stellung zurückgeführt, wenn der Armzylinder 8 mit voller Geschwindigkeit arbeitet Dadurch verringert sich die Fördermenge der Verstellpumpe 1. Das Magnetventil 20 wird im Zeitpunkt k entregt, nachdem die Fördermenge der Verstellpumpe 1 verringert worden ist. Im Anschluß daran verringert sich die Fördermenge der Verstellpumpe 2 und das Magnetventil 21 wird in einem Zeitpunkt ie entregt, nachdem die Fördermenge der Pumpe 2 verringert worden ist, um dadurch den Armzylinder 8 stillzusetzen.

Rg. 7 zeigt eine elektronische Einrichtung u. a. zum Entscheiden der Vorrangordnung des Schwenkmotors 11 und des Armzylinders 8, die mit der Verstellpumpe 1 über das Magnetventil 19 bzw. 20 verbunden werden

&iacgr;&ogr; können und die den Stoß beim Schalten der Magnetventile 19 und 20 verhindert. Fenstervergleicher 70a und 70b erzeugen nur dann Ausgangssignale, wenn die Absolutwerte der Verstellhübe der Handhebel lla und 8a oder die Befehlssignale der Hubdetektoren 86 und Wb über einem Grenzwert liegen. Weiterhin sind Flipflops 71a und 7\b, UND-Glieder 72a bis 72/und Schaltglieder 73a bis 73c vorgesehen. Die Schaltglieder 73a bis 73c sind geschlossen, wenn die Befehlssignale den Wert 1 haben, und geöffnet, wenn diese 0 sind. Weiterhin sind vorgesehen ein ODER-Glied 74 und NICHT-Glieder 75a bis 75d. Ein Neigungsmesser 76 dient zum Erfassen der Schrägscheiben-Winkelstellung der Verstellpumpe 1. Ein Fenstervergleicher 70c erzeugt ein Null-Signal, wenn das Ausgangssignal des Neigungsmessers 76 oder der Absolutwert der Schrägscheibenneigung der Verstellpumpe 1 unter einem Grenzwert liegt, und er erzeugt ein Ausgangssignal 1, wenn der Grenzwert überschritten ist

Wenn lediglich der Schwenk-Handhebel Ha betätigt wird, erzeugt der Vergleicher 70a ein Ausgangssignal 1, und das Schaltglied 73a empfängt ein Befehlssignal 1 und schließt Gleichzeitig wird das Ausgangssignal auch zum UND-Glied 726 übertragen. Zu dieser Zeit ist die Schrägscheibe der Verstellpumpe 1 in ihrer neutralen Stellung, so daß der Vergleicher 70c ein Ausgangssignal 0 und das NICHT-Glied 75c ein Ausgangssigna] 1 erzeugt Somit erzeugt das UND-Glied 72b ein Ausgangssignal 1, das in einen Setz- oder S-Anschluß des Flipflops 71a eingegeben wird. Das Flipflop 71a erzeugt an einem Q-Anschluß ein Ausgangssignal 1, das das Magnetventil 19 in seine offene Stellung schaltet. Obwohl das Ausgangssignal des Vergleichers 70a den Wert 1 hat, beträgt das an einen Q-Anschluß des Flipflops 71 b abgegebene Ausgangssignal 0, so daß das UND-Glied 72/ ein Ausgangssignal 0 und das NICHT-Glied 75d ein Ausgangssignal 1 abgeben, womit das Schaltglied 73c geschlossen bleibt Als Ergebnis wird das Ausgangssignal des Steuerhebels Ha zum Fördermengen-Steuerglied 60 übertragen und der Regler la wird betätigt um die Schrägscheibe der Verstellpumpe 1 zu verstellen, so daß dadurch die Geschwindigkeit und die Betriebsrichtung des Motors 11 gesteuert werden.

Wenn lediglich der Arm-Handhebel 8a betätigt wird, erzeugt der Vergleicher 706 ein Ausgangssignal 1, das in das UND-Glied 72e eingespeist ist Da der Handhebel 11a zu dieser Zeit neutral ist, erzeugt der Vergleicher 70a ein Ausgangssignal 0, und das NICHT-Glied 75a erzeugt ein Ausgangssignal 1, so daß das UND-Glied 72e zwei Eingangssignale 1 empfängt und ein Ausgangssignal 1 abgibt, das das Schaltglied 736 schließt Auch wird das Ausgangssignal 0 des Vergleichers 70a in das UND-Glied 72/ eingegeben, so daß das NICHT-Glied 75d ein Ausgangssignal 1 abgibt das das Schaltglied 73c schließt Somit kann die Verstellpumpe 1 vom Handhebel 8a gesteuert werden. Da weiterhin der Vergleicher 706 ein Ausgangssignal 1 erzeugt und das NICHT-Glied 75a ein Ausgangssignal 1 abgibt, während die Schrägscheibe der Verstellpumpe 1 anfänglich in der neutralen Stellung

> ist, erzeugt der Vergleicher 70a ein Ausgangssignal 0, und das NICHT-Glied 75c gibt ein Ausgangssignal 1 ab.

Daher empfängt das UND-Glied 72c zwei Eingangssignale 1 und erzeugt ein Ausgangssignal 1, und das UND-Glied 72c erzeugt ein Ausgangssignal 1; das Flipflop 71 b erzeugt an einem Q-Anschluß ein Ausgangssignal I, das das Ventil 20 in eine offene Stellung bewegt Somit kann der Armzylinder 8 mittels des Steuerhebels 8a betätigt werden.
Wenn die beiden Steuerbefehle 8a und 11a gleichzeitig betätigt werden, so erzeugt das NICHT-Glied 75a ein Ausgangssigna! 0, und das UND-Glied 72e erzeugt ein Ausgangssignal 0, so daß das Schaltglied 736 geöffnet wird. Der Vergleicher 70a erzeugt ein Ausgangssignal 1, so daß das Schaltglied 73a geschlossen wird. Das NICHT-Glied 75a erzeugt ein Ausgangssignal 0, so daß das UND-Glied 72c ein Ausgangssignal 0 abgibt Das Flipflop 71 b erzeugt an einem Q-Anschluß ein Ausgangssignal 0, und das UND-Glied 726 gibt ein Ausgangssignal 1 ab, während das Flipflop 71a an einem Q-Anschluß ein Ausgangssignal 1 erzeugt, so daß das Ventil 19 geöffnet wird. Somit wird nur der Motor 11 durch den Handhebel Ha gesteuert

Wenn der Handhebel Ha betätigt wird, während auch der Zylinder 8 mittels des Handhebels 8a arbeitet, erzeugt der Vergleicher 70a ein Ausgangssignal 1, das das Schaltglied 73a schließt Das NICHT-Glied 75a erzeugt ein Ausgangssignal 0, und das UND-Glied 72e gibt ein Ausgangssignal 0 ab, so daß das Schaltglied 73b geöffnet wird. Darüber hinaus ist in dem Zeitpunkt in dem der Schwenk-Handhebel lla betätigt werden soll, die Schrägscheibe der Verstellpumpe 1 nicht in der neutralen Stellung, so daß das Ausgangssignal des NICHT-Gliedes 75c bei 0 bleibt und auch das Ausgangssignal am Q-Anschluß des Flipflops 71a den Wert 0 behält Das Ausgangssignal am Q-Anschluß des Flipflops 716 hat den Wert 1, so daß das UND-Glied 72/zwei Eingangssignale 1 empfängt und das NICHT-Glied 75</ein Ausgangssignal 0 erzeugt, das das Schaltglied 73c öffnet Als Ergebnis wird die Schrägscheibe der Verstellpumpe 1 in die neutrale Stellung zurückgeführt Dies ändert das &igr; Ausgangssignal des Vergleichers 70c nach 0 und das Ausgangssignal des NICHT-Gliedes 76c nach 1, so daß das UND-Glied 726 ein Ausgangssignal 1 erzeugt und das Flipflop 71a ein Ausgangssignal 1 am Q-Anschluß abgibt Da das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 74 nach 1 verändert ist, erzeugt das Flipflop 76 ein Ausgangssignal 0 am Q-Anschluß. Dieses schaltet das Magnetventil 19 von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung und das Magnetventil 20 von der offenen Stellung in die geschlossene Stellung. Darüber hinaus wird das Ausgangssignal des UND-Gliedes 72/nach 0 verändert und das Schaltglied 73c geschlossen, so daß die Verstellpumpe 1 mittels des durch den Handhebel lla erzeugten Signals gesteuert werden kann. Das am Q-Anschluß erzeugte Ausgangssignal des Flipflops 71a wird in das ODER-Glied 74 eingegeben, so daß das Magnetventil 19 nicht in die offene Stellung bewegt wird, ohne daß das Flipflop 716 rückgesetzt ist

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Wenn der Handhebel 8a betätigt wird und der hydraulische Motor 11 mittels des Handhebels 11a in Betrieb ist, erzeugt der Vergleicher 7Oi? ein Ausgangssignal 1. Da jedoch das Ausgangssignal des NICHT-Gliedes 75a bei 0 bleibt, bleiben auch die Ausgangssignale der UND-Glieder 72e und 72c bei 0. Somit bleibt das Schaltglied 730 offen, und das Magnetventil 20 wird nicht geschaltet, so daß der vorrangige Motor kontinuierlich angesteuert wird.

Der Magnetventil-Steuerblock 80 und der Verstellpumpen-Steuerblock 90 arbeiten also so, daß &mdash; wenn der vorrangige Schwenkantrieb 11 und auch der nachrangige Antrieb 8 angesteuert ist &mdash; die Fördermenge der Verstellpumpe 1 durch Schrägscheiben-Verstellung vom Befehlssignal des vorrangigen Schwenkantriebes 11 gesteuert wird und die Magnetventile 19 und 20 so schalten, daß lediglich der Schenkantrieb 11 beaufschlagt wird. Die Magnetventile 19 und 20 schalten erst dann, wenn die Fördermenge der Verstellpumpe 1 etwa 0 ist, so daß ein plötzliches Anhalten und Starten des Schwenkantriebes 11 und dadurch verursachte Stöße vermieden werden.

Vorstehend wurde das Steuern des geschlossenen Kreises der Verstellpumpe 1 und der Antriebe 8 und 11 beschrieben. Eine ähnliche Steuerung kann auch bei anderen geschlossenen Kreisen und mit mehr als drei Antrieben durchgeführt werden. Statt der elektronischen Steuereinrichtung kann ein Digital-Rechner, wie z. B. ein Mikrocomputer, verwendet werden.

Die Flg. 8 und 12 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Magnetventil-Steuerblocks 80 und des Verstellpumpen-Steuerblocks 90, mit dem die Stellantriebe der Baumaschine effizient und ohne Stöße betrieben werden können, wenn die Arbeitsgeschwindigkeit jedes hydraulischen Stellantriebes erhöht oder verringert oder wenn Stellantriebe gestartet oder stillgesetzt werden. Die Arbeitsgeschwindigkeit jedes Stellantriebes wird so geändert, daß ₍ die Beschleunigung des jeweilig betätigten Bauteils mit seinen Trägheits- und Betriebsparametern übereinstimmt

Der Ausleger eines hydraulischen Baggers hat z. B. eine hohe Massenträgheit. Wenn die Arbeitsgeschwindigkeit seines Stellantriebes z. B. beim Start oder Stop plötzlich geändert wird, treten ebenfalls stoßartige Kräfte und Laständerungen in der Baumaschine auf. Dagegen kann aus Gründen der Arbeitsleistung ein Schürflöffel oder eine Schaufel mit hohen Beschleunigungen betrieben werden, da dieser eine relativ geringe Trägheit besitzt. Jedoch ist es nicht zweckmäßig, die Arbeitsgeschwindigkeit der Schaufel abrupt zu ändern. Das in den Fig. 8 und 12 gezeigte AusfUhrungsbeispiel kann die maximale Beschleunigung und die maximale Verzögerung jedes hydraulischen Antriebes optimieren.

Fig. 8 zeigt eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Auslegerzylinders 5 und des Löffelzylinders 9 mittels der Verstellpumpe 3 mit größtmöglicher Änderungsrate, um die Beschleunigungen und Verzögerungen des Löffelzylinders 9 und des Auslegerzylinders 5 zusätzlich zur Steuerung der zeitlichen Schaltvorgänge der Magnetventile zu optimieren.

Der Magnetventil-Steuerblock 80 entscheidet über die Priorität der Verbindung der Zylinder 5 und 9 mit der Verstellpumpe 3 und speist ein entsprechendes Schaltsignal zu den Magnetventilen 23 und 24. Der Löffelzylinder 9 hat gegenüber dem Auslegerzylinder 5 Vorrang. Der Pumpen-Steuerblock 90 berechnet die für die Zylinder 5 und 9 geeignete Schrägscheiben-Verstellung aufgrund der Ausgangssignale der Hubdetektoren 5b und 9b, des Magnetventil-Steuerblocks 80 und des Neigungsmessers 77 und speist das Ergebnis der Berechnungen zum Regler 3a. Der Magnetventil-Steuerblock 80 und der Verstellpumpen-Steuerblock 90, die vorzugsweise Mikrocomputer sind, führen Berechnungen entsprechend den in Flg. 9 und 10 gezeigten Flußdiagrammen aus.

Die Steuerung gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand von Flußdiagrammen (vgl. Flg. 9 und 10) und eines Zeitdiagrammes (vgl. Flg. 11) näher beschrieben.

Die Operationen der Verstellpumpe 3 und der Magnetventile 23 und 24 werden anhand des Zeitdiagrammes der Flg. 11 häher beschrieben. Die Kurve A kennzeichnet die Verstellung des Ausleger-Handhebels 5a, die Kurve B die des Eimer-Handhebels 9a, die Kurve Cdie Schrägscheiben-Neigung der Verstellpumpe 3, die Kurve D das EIN-Signal des Magnetventils 24 und die Kurve E das EIN-Signal des Magnetventils 23. Das Zeitdiagramm zeigt die Operationen, um den Handhebel 5a im Zeitpunkt fi schnell aus der Neutralstellung auf maximalen Hub und den Handhebel 9a im Zeitpunkt f₂ schnell von neutral auf größten Hub zu verstellen, um den Handhebel 9a schnell bei t₃ in die neutrale Stellung zurückzuführen, und um auch den Handhebel 5a bei U in seine neutrale Stellung zurückzuführen.

Vor Beginn der Steuerung zur Zeit t\ stehen beide Handhebel 5a und 9a in ihrer neutralen Stellung, so daß auch die Schrägscheibe der Verstellpumpe 3 in der Mittellage steht (vgl. das Signal C) und die Magnetventile 23 und 24 geschlossen sind.

Wenn der Handhebel 5a plötzlich auf maximalen Hub zur Zeit ii bewegt wird, dann schaltet das Magnetventil 24 in seine EIN-Stellung und verbindet die Verstellpumpe 3 mit dem Auslegerzylinder 5. Außerdem wächst die Neigung der Schrägscheibe der Verstellpumpe 3, bis eine maximale Geschwindigkeit des Auslegerzylinders 5 erreicht ist In dieser Zeit entspricht die Verstellgeschwindigkeit der Schrägscheibe der Verstellpumpe 3 der Beschleunigung des Auslegerzylinders 5. Da die durch den Auslegerzylinder 5 angetriebene Last eine hohe Trägheit hat, ist die maximale Verstellgeschwindigkeit der Schrägscheibe begrenzt Somit wird die Beschleunigung des Auslegerzylinders 5 optimiert, selbst wenn der Handhebel 5a plötzlich betätigt wird

Wenn dann der Handhebel 9a zur Zeit fe betätigt wird, wird der Auslegerzylinder 5 von der Verstellpumpe 3 abgeschaltet und der Löffelzylinder 9 zugeschaltet, der Priorität vor dem Auslegerzylinder 5 bezüglich der Verstellpumpe 3 hat Jedoch würde eine plötzliche direkte Umschaltung der Verstellpumpe 3 vom Auslegerzy- ' linder 5 zum Löffelzylinder 9 einen Stoß in der Maschine erzeugen. Um diesen Stoß zu vermeiden, wird die Neigung der Schrägscheibe der Verstellpumpe 3 bis zur neutralen Mittelstellung verringert, während das Magnetventil 24 in seiner EIN-Stellung bleibt Die Schrägscheibe der Verstellpumpe 3 wird in die neutrale Mittelstellung mit einer Geschwindigkeit zurückgestellt, die der optimalen Verzögerung des Auslegerzylinders 5 angepaßt ist Nach Verstellen der Schrägscheibe in die neutrale Stellung wird das Magnetventil 24 AUS-geschal-

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tet und das Magnetventil 23 EIN-geschaltet, um die Verstellpumpe 3 mit dem Löffelzylinder y zu verbinden. Danach wird die Schrägscheibe verstellt, um den Löffelzylinder 9 zu beschleunigen. Dabei weicht die optimale maximale Verstell-Geschwindigkeit der Schrägscheibe von dem zur Betätigung des Auslegerzylinders 5 vorgesehenen Wert ab. Da der Löffelzylinder 9 eine kleinere Trägheit überwinden muß, kann die Verstellgeschwindigs keit der Schrägscheibe einen höheren Maximalwert haben. Zur Zeit h wird der Handhebel 9a plötzlich in seine neutrale Stellung zurückgeführt Dabei wird die Rückstellgeschwindigkeit der Schrägscheibe der Pumpe 3 auf einen optimalen Höchstwert entsprechend der maximalen Verzögerung des Löffelzylinders 9 gesteuert Wenn die Schrägscheibe in der neutralen Mittelstellung steht, bleibt der Handhebel 5a verstellt, wobei das Magnetventil 23 AUS- und das Magnetventil 24 EIN-geschaltet wird. Dies verbindet den Auslegerzylinder 5 wieder mit der

&iacgr;&ogr; Verstellpumpe 3, so daß der Auslegerzylinder 5 maximal beschleunigt wird. Wenn der Handhebel 5aplötzlich in seine neutrale Stellung zur Zeit U zurückgestellt wird, wird auch der Auslegerzylinder 5 durch Rückstellung der Schrägscheibe optimal verzögert, und das Magnetventil 24 wird AUS-geschaltet nachdem die Schrägscheibe der Verstellpumpe 3~die neutrale Stellung erreicht hat Wenn diese Handhebel 5a und 9a langsam betätigt werden, wird die Schrägscheibe der Verstellpumpe 3 langsamer entsprechend den Verstellbeivegungen der

is Handhebel 5a und 9a verstellt

Das Steuerverfahren für die obigen Operationen wird im folgenden anhand der Flußdiagramme der Flg. 9 und 10 näher erläutert In Flg. 9 ist das auf der rechten Seite gezeigte Programm (Routine) gleich dem auf der linken ' Seite gezeigten Programm mit der Ausnahme, daß das Verstellen der Schrägscheibe durch Einschalten des Magnetventils 24 in dem durch Strichlinien umgebenen Schritt erfolgt

Die Handhebel 5a und 9a sind beide in neutralen Stellungen, bevor die Steuerung vor der in Flg. 11 gezeigten Zeit fi beginnt, so daß der Magnetventil-Steuerblock 80 und der Verstellpumpen-Steuerblock 90 Berechnungen entsprechend dem Programm auf der linken Seite beginnen. Zunächst wird die Anfangeinstellung des Programmes ausgeführt Beim erfindunsgemäßen Steuerverfahren werden die Magnetventile 23 und 24 geschaltet nachdem die Schrägscheibe der Verstellpumpe 3 in ihre neutrale Stellung zurückgekehrt ist, wie dies oben erläutert wurde. Daher erfolgt der Entscheidungsschritt, ob die Schrägscheibe in einer neutralen Stellung ist später, und eine die Neutralstellung kennzeichnende Abschlußflagge wird aufgestellt, sobald die Schrägscheibe in ihre neutrale Stellung bewegt worden ist Die anfängliche Einstellung zeigt an, daß die Neutralstellungs-Abschlußflagge gelöscht ist wenn vom Programm auf der rechten Seite zum Programm auf der linken Seite übergegangen wird. Wenn das Programm auf der linken Seite wiederholt wird, ist dieser Schritt übersprungen.

Im nächsten Schritt wird festgestellt ob die Schrägscheibe in ihrer neutralen Stellung ist oder nicht. Die Schrägscheibe befindet sich vor dem Zeitpunkt U (vgl. Fig. 11) in der Neutralstellung, so daß die Neutralstellungs· Abschlußflagge aufgestellt ist. Es wird abgefragt, ob die Schrägscheibe tatsächlich in der Neutralstellung steht und bei positiver Antwort wird ein Signal erzeugt, um die Magnetventile 23 und 24 in AUS-Stellungen zu bringen und die Verstellpumpe 3 vom Auslegerzylinder 5 und vom Eimerzylinder 9 abzuschalten. Danach wird ein vorläufiger Befehl für einen Schrägscheiben-Winkel entsprechend dem Hub des Handhebels 5a erzeugt. Da der Handhebel 5a noch in seiner Neutralstellung steht, hat dieser vorläufige Befehl den Wert 0 und wird zum Mengenregler 3a über eine Verstellgeschwindigkeit-Grenzsteuerung übertragen. Diese Berechnungen werden in jedem Abtast-Zeitintervall &Dgr; &Ggr; wiederholt

Wenn der Handhebel 5a plötzlich im Zeitpunkt ti aus der Neutralstellung in seine maximale Auslenkstellung bewegt wird, erfolgt nach einer entsprechenden Vorrangentscheidung eine Umschaltung auf das Programm auf der rechten Seite der Fig. 9. Nach den Anfangsschritten des Programms zum Einschalten des Magnetventils 24 wird der Verstellhub des Handhebels 5a in Form eines vorläufigen Befehles für die Schrägscheiben-Neigung X zum maximalen Verstellgeschwindigkeits-Block im Programm übertragen. Berechnungen werden in der Grenzwertsteuerung für die maximale Verstellgeschwindigkeit entsprechend dem in Flg. 10 dargestellten Flußdiagramm durchgeführt.

Der vorläufige Befehl der Schrägscheiben-Neigung Xentsprechend dem Verstellhub des Handhebels 5a wird mit einem Befehl einer Schrägscheibenneigung Y verglichen, der als Ergebnis einer früheren Berechnung zum Regler 3a übertragen wurde, um die Differenz Z=X-VzU bestimmen. Inzwischen wird die Stellung des Magnetventils 23 beurteilt, um eine optimale größte Zunahme AYder Schrägscheiben-Neigung je Abtastzeitspanne ATzu erhalten. Ein optimaler Wert &Dgr; Yi für den Eimerzylinder 9 wird durch Optimieren der maximalen Zunahme &Dgr; Y, wenn das Magnetventil 23 EIN-geschaltet ist Entsprechend wird &Dgr; YaIs ein optimaler Wert &Dgr; &Ugr;\ für den Auslegerzylinder 5 gewählt, wenn das Magnetventil 23 AUS-geschaltet ist. Da das Magnetventil 23 AUS-geschaltet ist wird &Dgr;&Ugr;\ als eine optimierte maximale Zunahme &Dgr;Yverwendet und mit dem Absolutwert der Differenz Zverglichen, der durch die obige Rechnung erhalten ist Wenn |Z|<4yist wird der vorläufige Befehl der Schrägscheiben-Neigung A"als Befehl der Schrägscheiben-Neigung Yzum Mengenregler 3a übertragen. Wenn \Z \ > &Dgr; Y ist dann winJ Z beurteilt ob es positiv oder negativ ist. Bei Z> 0 wird A Y zum Befehl der Schrägscheiben-Neigung Y addiert, die dem Regler 3a als Ergebnis einer vorhergehenden Berechnung eingegeben wurde, so daß ein neuer Befehl der Schrägscheiben-Neigung Vdem Regler 3a zugeführt wird. Bei Z<0 wird &Dgr;&Ugr;&ngr;&ogr;&tgr;&eegr; Wert y subtrahiert, und ein neuer Befehl der Schrägscheiben-Neigung Y wird dem Regler 3a eingege-

60' ben. In dem im Zeitdiagramm der Fig. 11 gezeigten Beispiel wird der Handhebel 5a zur Zeit fi plötzlich betätigt, so daß jZj>^Vund Z>ö ist. Somit ist der neue Befehi der Schrägscheiben-Neigung Y gleich dem zuvor errechneten Befehl der Schrägscheiben-Neigung Vplus einer optimalen maximalen Zunahme &Dgr; Y= &Dgr; &Ugr;\. Diese Berechung erfolgt einmal je Abtastzeit AT, so daß die Schrägscheiben-Neigung der Verstellpumpe 3 um AY₁ pro Abtastzeit ATzunimmt. Daher ist die maximale Verstellgeschwindigkeit der Schrägscheibe auf AY\IAT begrenzt. Wenn Z= 0 ist oder der vorläufige Befehl der Schrägscheiben-Neigung Xaufgrund des Verstellhubes des Handhebels mit dem dem Regler 3a zuvor eingegebenen Befehl der Schrägscheiben-Neigung Y übereinstimmt bleibt die Schrägscheiben-Neigung unverändert.
Wenn der Handhebel 9a zur Zeit f₂ gemäß dem Zeitdiagramm nach Fig. 11 betätigt wird, werden die

Berechnungen nach dem Programm auf der linken Seite der Rg. 9 entsprechend der Vorrang-Entscheidung durchgeführt. In der Anfangseinstellung wird festgestellt, ob die Schrägscheibe in neutraler Stellung ist oder nicht. Da die Schrägscheibenneigung maximal ist, wird ein vorläufiger Befehl der Schrägscheiben-Neigung X-Q an die Grenzwertsteuerung für die maximale Verstellgeschwindigkeit übertragen. Dabei ist das Magnetventil 24 EIN-geschaltet und das Magnetventil 23 AUS-geschaltet so daß der Befehlswert &Dgr; Y\ des Auslegerzylinders 5 als die optimierte maximale Zunahme &Dgr; Y entsprechend dem in Fig. 10 gezeigten Grenzwert-Steuerprogramm gewählt wird. Da \Z\ >AYuna Z<0 ist, wird Y= &Ugr;&mdash; &Dgr;Yberechnet, und als Befeteder Schrägscheibenneigung Y zum Regler 3a übertragen. Diese Verarbeitung wird einmal pro Abtastzeit &Dgr; Y durchgeführt, so daß die Schrägscheiben-Neigung der Verstellpumpe 3 um &Dgr;&Ugr;\ pro Abtastzeit &Dgr;Y verringert wird. Somit wird die Verstellgeschwindigkeit der Schrägscheibenneigung auf &mdash;&Dgr;Y_x&Igr;&Dgr;&Ugr;begrenzt Wenn Z=O ist oder die Schrägscheibe in ihre neutrale Stellung kommt, wird eine Neutralstellungs-Flagge gesetzt und das Ventil 24 AUS-geschaltet Dann wird ein vorläufiger Befehl der Schrägscheibenneigung X durch den Handhebel 9a zur Grenzwert-Steuerung übertragea

Die in Rg. 10 gezeigte Grenzwert-Steuerung für die maximale Verstellgeschwindigkeit der Schrägscheibe berechnet Z=X- Y entsprechend dem oben beschriebenen Programm und bestimmt danach die Stellung des Magnetventils 23. Zu dieser Zeit ist das Magnetventil 23 noch nicht EIN-geschaltet, so daß AY\ versuchsweise als eine optimierte Höchstzunahme &Dgr; Yder Schrägscheiben-Neigung gewählt wird, und ein Befehl der Schrägscheiben-Neigung Y= &Dgr; Y\ wird zum Regler 3a über die Kanäle von \&Zgr;\>&Dgr; Kund Z> 0 zugeführt Der folgende Berechnungsschritt verschiebt sich zu dem durch Strichlinien des Programms auf der linken Seite in Rg. 9 umgebenen Schritt, in dem eine anfängliche Einstellung und ein Neutral-Entscheidung-Abschluß übersprungen werden.

Es wird erneut beurteilt, ob die Schrägscheibe in ihrer neutralen Stellung steht oder nicht Da jedoch im früheren Zyklus das Signal Y=AYi erzeugt wurde, ist die Schrägscheibe nicht neutral, so daß ein Signal zum Schalten des Magnetventils 23 in eine EIN-Stellung erzeugt wird, um den Eimerzylinder 9 mit der Verstellpumpe 3 durchzuschalten. Der Hub des Handhebels 9a wird als ein vorläufiger Befehl der Schrägscheiben-Neigung X der Grenzwert-Steuerung eingegeben.

Die Grenzwert-Steuerung nach Rg. 10 berechnet die Differenz Znach dem oben beschriebenen Programm. Dann wird ein für den Eimerzylinder 9 eingegebener Wert AY₂ als eine optimierte Höchstzunahme AYder Schrägscheiben-Neigung gewählt, da das Magnetventil 23 bereits EIN-geschaltet wurde. Danach wird Y= Y+ &Dgr; Yüber die Kanäle \Z | > &Dgr; Yund Z< 0 berechnet und als Befehl für die Schrägscheiben-Neigung Yzum Regler 3a gesendet Somit erhöht sich der Befehlswert der Schrägscheiben-Neigung &Dgr; Y₂ in jedem Berechnungszyklus, und die Verstellgeschwindigkeit der Schrägscheibe wird auf A Y₂IA Ybegrenzt. Für A Y₂ > &Dgr; Y_{, die zuvor eingestellt wurde, wird die Verstellgeschwindigkeit der Schrägscheibe größer als bei Betätigung des Auslegerzylinders 5. Der Befehl der Schrägscheiben-Neigung wird vergrößert, bis Z=O ist oder der Befehlswert Y gleich dem vorläufigen Befehlswert ^entsprechend dem Hub des Handhebels 9a wird, wie dies bei der Beschleunigung des Auslegerzylinders 5 der Fall ist

Wenn der Handhebel 9a plötzlich zur Zeit i₃ in seine Neutralstellung gebracht wird, verschieben sich die Berechnungen wieder zum Programm auf der rechten Seite in Fig. 9 entsprechend der Vorrang-Entscheidung. Zu dieser Zeit erfolgen die Anfangseinstellung und die Schrägscheiben-Neutral-Entscheidung. Da jedoch der Befehl der Schrägscheiben-Winkelstellung yfür die Verstellpumpe 3 am größten ist, wird X=O als ein vorlaufiger Befehl der Schrägscheibenstellung zur Grenzwertsteuerung übertragen, um die Neutralstellung der Schrägscheibe wiederherzustellen. Die Steuerung folgt dem Programm in der gleichen Weise, bis die Neutralstellung für die Schrägscheibe zur Zeit t₂ wiederhergestellt ist. Da jedoch das Magnetventil 23 bereits EIN-geschaltet worden ist, wird AY₂ als ein optimierter Höchstzuwachs &Dgr;Ydes Befehles der Schrägscheibenstellung gewählt, und die Verstellgeschwindigkeit wird auf -A >y47*gesteuert

Wenn die Schrägscheibe der Verstellpumpe 3 wieder in der Neutralstellung steht, wird eine Neutralstellungs-Flagge aufgestellt und das Magnetventil 23 AUS-geschaltet. Danach wird ein vorläufiger Befehl der Schrägscheibenstellung X aufgrund des Hubes des Handhebels 5a zur Grenzwert-Steuerung übertragen, und ein für den Auslegerzylinder 5 eingegebener Wert AY\ wird wieder als optimaler Höchstzuwachs-Befehl &Dgr;Y für die Schrägscheibenstellung gewählt. Ein Befehl für die Schrägscheibenstellung Y=AYi wird zum Mengenregler 3a durch die Kanäle von |Z|>4Kund Z>0 übertragen. Im nächsten folgenden Berechnungszyklus werden die Anfangseinstellung und die Schrägscheiben-Neutral-Entscheidung des Programms auf der rechten Seite in Rg. 9 übersprungen, und es folgt der durch Strichlinien umgebene Schritt, um das Magnetventil 24 EIN-zuschalten und den Auslegerzylinder 5 mit der Verstellpumpe 3 zu verbinden. Danach wird der Befehl der Schrägscheibenstellung gesteigert, indem die Verstellgeschwindigkeit auf &Dgr; Yi/AT'm der gleichen Weise gesteuert wird, wie der Auslegerzylinder 5 zur Zeit fi beschleunigt wurde. Wenn der Handhebel 5a schnell in die Neutralstellung zur Zeit U zurückkehrt, werden die Berechnungen zum Programm auf der linken Seite entsprechend der Entscheidung der im Flußdiagramm der Rg. 9 gezeigten Vorrangordnung übertragen. Auch in diesem Fall werden eine Anfangseinstellung und eine Schrägscheibenneutral-Entscheidung ausgeführt, und X=O wird als ein vorläufiger Befehl der Schrägscheibenstellung erzeugt und zur Grenzsteuerung übertragen, um die Schrägscheibe schnell in die Neutralstellung zurückzuführen. Da das Magnetventil 23 zu dieser Zeit AUS-geschaltet ist, wird &Dgr; Y\ als ein optimierter Höchstzuwachs AYgewählt, und der Befehl der Schrägscheibenstellung wird auf einen neutralen Wert durch die Kanäle von |Z|>-4yund Z<0 verringert, während die Verstellgeschwindigkeit auf -AY\IAT gesteuert ist. Nachdem eine Neutralstellung für die Schrägscheibe der Verstellpumpe 3 wiederhergestellt wurde, wird das Magnetventil 24 AUS-geschaltet, und der Auslegerzylinder 5 wird aus einer Fluid-Verbindung mit der Verstellpumpe 3 gebracht.

Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird AT konstant gehalten, und &Dgr; Y wird verändert, um den Höchstwert AYIA Tder Schrägscheiben-Verstellgeschwindigkeit einzustellen. Es kann auch ^VaIs ein Einheits-

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Inkrement konstant gehalten und &Dgr; T verändert werden, wobei dann der Zeitablauf sich nach der Anzahl der

. Reihenzyklen bestimmt Ein Zähler addiert die einzelnen Berechnungen und gibt den Ablauf der Zeit AT=R ■ At an, wenn sein Inhalt den Wert R angenommen hat Hier ist At eine Zykluszeit für die Berechnung.

Wenn der Inhalt des Zählers mit einer vorbestimmten Zahl Af verglichen und der Befehl der Schrägscheibenstellung y bei R=N erhöht oder verringert wird, dann kann die maximale Verstellgeschwindigkeit entsprechend dem Flußdiagramm in Fig. 12 gesteuert werden.

In dem im Flußdiagramm der Flg. 10 gezeigten Aueführungsbeispiel werden zwei optimale Höchstzunahmen AYatT Schrägscheibenstellung erzeugt, um den beiden Stellungen des Magnetventils 23 zu entsprechen. In dem in Fig. 12 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die beiden, mit dem Inhalt R des Zählers zu vergleichenden

Zahlen Nerzeugt, um den beiden Stellungen des Magnetventils 23 zu entsprechen, wobei die Zeitsteuerung zum Erhöhen des Befehles der Schrägscheibenstellung ATi =N_xAt beträgt, wenn das Magnetventil 23 EIN-geschaltet und A T₂=N₂At beträgt, wenn das Magnetventil 23 AUS-geschaltet ist Folglich ist bei Ni > N₂ die Verstellgeschwindigkeit der Verstellpumpe 3 bei angeschlossenem Auslegerzylinder 5 kleiner als bei angeschlossenem Eimerzylinder 11.

is Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden zwei hydraulische Antriebe in Fluid-Verbindung mit einer hydraulischen Verstellpumpe über zwei Magnetventile gebracht Es können auch mehrere hydraulische Antriebe in Fluid-Verbindung mit mehreren hydraulischen Verstellpumpen über Magnetventile gebracht werden.
Das Verfahren und die Vorrichtung zum Steuern der hydraulischen Antriebe ermöglichen somit die optimale

Einstellung der Schrägscheibe einer Verstellpumpe und die größtmögliche Änderung ihrer Fördermenge einer maximalen Beschleunigung des jeweils angeschlossenen hydraulischen Antriebs. Dies verhindert übermäßig hohe hydraulische Drücke in den hydraulischen Antrieben, wenn ein zugeordneter Handhebel plötzlich betätigt , wird. Als Ergebnis können Druckstöße vermieden werden, wenn ein beweglicher Bauteil mit hohem Trägheitsmoment bewegt wird. Gleichzeitig kann die Arbeitsweise jedes beweglichen Bauteils optimiert und das Betriebsverhalten insgesamt verbessert werden.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

10

Claims (1)

30 07 Oil Patentansprüche

1. Verfahren zum Steuern der hydraulischen Antriebe von Baumaschinen,

&mdash; wobei mehrere geschlossene Hydraulikkreise je eine Verstellpumpe, mindestens einen Stellantrieb und Magnetventile aufweisen und bestimmte Hydraulikkreise über Magnetventile miteinander verknüpfbar sind, und

&mdash; wobei die Magnetventile und die Fördermengen der verschiedenen Verstellpumpen durch Betätigen von Handhebeln entsprechend den vorbestimmten Betriebsabläufen der Baumaschine gesteuert werden,