DE19911440A1

DE19911440A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Ansteuerung einer Hydraulikanlage einer Baumaschine, insbesondere eines Hydraulikbaggers

Info

Publication number: DE19911440A1
Application number: DE19911440A
Authority: DE
Inventors: Joachim Meyer; Gerd Ehrich
Original assignee: Komatsu Mining Germany GmbH
Current assignee: EHRICH, GERD, DIPL.-ING., 40789 MONHEIM, DE; Meyer Joachim Dipl-Ing 40764 Langenfeld De
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 2000-09-21
Anticipated expiration: 2019-03-05
Also published as: DE19911440C2; AU1496000A; ZA200000867B; CA2299836A1; AU772419B2; US6314726B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung einer Hydraulikanlage einer Baumaschine, insbesondere eines Hydraulikbaggers, mit mehreren über mindestens je eine Pumpe (2a bis 2d) gespeisten Steuerblöcken (1a bis 1d), die je mehrere hydraulisch betriebene Aktoren der Baumaschine ansteuern, wobei mindestens zwei Steuerblöcke (1c, 1d) für die Ansteuerung desselben Aktors ausgelegt sind. Erfindungsgemäß ist die Förderleistung der Pumpe (2d) des zweiten Steuerblocks (1d) über ein Verzögerungsglied (3) dem Aktor zuschaltbar. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Ansteuerung der Hydraulikanlage einer Baumaschine, bei der mehrere Steuerblöcke über je eine Pumpe gespeist werden und bei der über jeden Steuerblock mehrere hydraulisch betriebene Aktoren angesteuert werden, wobei mindestens ein Aktor über zwei Steuerblöcke angesteuert wird und wobei erfindungsgemäß die Förderleistung der Pumpe des zweiten Steuerblocks verzögert dem Aktor zugeschaltet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Ansteuerung einer Hydraulikanlage einer Baumaschine, insbesondere eines Hydraulikbaggers, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 7.

Wie allgemein bekannt ist, besitzt die Hydraulikanlage eines leistungsfähigen Hydraulikbaggers mehrere über je eine Pumpe gespeiste Steuerblöcke. Jeder Steuerblock dient der Ansteuerung mehrerer hydraulischer Aktoren. So kann beispielsweise ein erster Steuerblock die Arbeitsausrüstung sowie die rechte Fahrwerksseite, ein zweiter Steuerblock die Arbeitsausrüstung sowie die linke Fahrwerksseite, ein dritter Steuerblock die Arbeitsausrüstung sowie das Drehwerk und ein vierter Steuerblock die Arbeitsausrüstung sowie ebenfalls das Drehwerk ansteuern. Diese Aufteilung der Pumpenleistung über die Steuerblöcke sichert eine effektive Versorgung der verschiedenen hydraulischen Aktoren mit Druckmittel.

Da gewöhnlich das Drehwerk nur zu etwa 25% eines Arbeitszyklusses eingeschaltet ist, ist hier die Pumpe des Drehwerkskreislaufes auch für den Arbeitsausrüstungskreislauf nutzbar. Bei Einleiten der Bewegung des Drehwerks wird jedoch die Pumpenfördermenge auf den Drehwerkskreislauf konzentriert. Infolge dessen steht sie dem Arbeitsausrüstungskreislauf, insbesondere dem Auslegerzylinder, nicht mehr zur Verfügung. Andererseits wird ein Großteil der zur Verfügung stehenden Pumpenfördermenge erst zum Ende der Beschleunigungsphase des Drehwerks benötigt, da am Anfang der Beschleunigungsphase eher ein hohes Moment (Pumpendruck) bei geringer Geschwindigkeit (Pumpenfördermenge) erforderlich ist. Erst bei ansteigender Winkelgeschwindigkeit des Drehwerk- Oberwagens steigt der Bedarf an Pumpenfördermenge entsprechend, was dann letztlich zur Folge hat, daß bei ansteigender Winkelgeschwindigkeit des Oberwagens eine Verlangsamung der Bewegung der Arbeitsausrüstung, insbesondere des Auslegers, eintritt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Leistungsbeeinträchtigung einer Hydraulikanlage der eingangs genannten Art zu reduzieren.

Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 5 gelöst. Die jeweils rückbezogenen Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindung an.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, bei einer Hydraulikanlage, bei der mindestens zwei Steuerblöcke für die Ansteuerung desselben Aktors ausgelegt sind, die Förderleistung der Pumpe des zweiten Steuerblocks über ein Verzögerungsglied dem Aktor zuzuschalten.

In bevorzugter Weise wird diese Ansteuerung für den hydraulischen Drehwerksmotor als Aktor eingesetzt. Im Gegensatz zu einer gleichzeitigen Aufschaltung beider Pumpen für die Drehbewegung des Oberwagens wird zunächst nur eine Pumpe eingesetzt, um den Oberwagen aus der Ruheposition heraus zu beschleunigen. Da der Bedarf an Druckmittel mit zunehmender Winkelgeschwindigkeit ansteigt, wird die zweite Pumpe erst dann zugeschaltet, wenn die erste Pumpe an ihre Förderleistungsgrenze stößt. So lange steht die zweite Pumpe noch den anderen über den ihr zugeordneten Steuerblock ansteuerbaren Aktoren voll zur Verfügung.

Insgesamt wird durch die verzögerte Aufschaltung die Leistungsbeeinträchtigung einer Hydraulikanlage der eingangs spezifizierten Art reduziert.

Eine verzögerte Aufschaltung der zweiten Pumpe ist nach drei bevorzugten Alternativen umsetzbar. Zum einen kann das Verzögerungsglied nach Art eines Zeitrelais ausgebildet sein, das nach Ablauf eines fest vorgebbaren Zeitwertes die Pumpe des zweiten Steuerblicks zuschaltet. Der vorgebbare Zeitwert ist hierbei durch Versuch zu ermitteln und zu optimieren. Zum zweiten kann das Verzögerungsglied eine die Geschwindigkeit des Aktors erfassendes Sensorelement beinhalten, dessen ausgangsseitigen Daten eine Elektronikeinheit verarbeitet, die bei Erreichen der Endgeschwindigkeit des Aktors die Pumpe des zweiten Steuerblocks zuschaltet. Als dritte Alternative ist es möglich, daß das Verzögerungsglied ein dem Druck im Hydraulikkreislauf des Aktors ermittelndes Sensorelement umfaßt, dessen ausgangsseitigen Daten eine Elektronikeinheit verarbeitet, die bei einem nach der Beschleunigungsphase des Aktors auftretenden Druckabfall die Pumpe des zweiten Steuerblocks zuschaltet. Die Endgeschwindigkeit bzw. der Druckabfall sind bei den beiden letztgenannten alternativen Ausführungsformen diejenigen Ereignisse, anhand derer der Bedarf der zusätzlichen Pumpenleistung angezeigt wird. Durch das Zuschalten der zweiten Pumpe erfährt der Aktor einen bedarfszeitpunktgerechten zusätzlichen Beschleunigungsschub, so daß das Drehwerk insgesamt schnell positionierbar ist und zugleich eine minimale Beeinträchtigung der Versorgung anderer über denselben Steuerblock anzusteuernden Aktoren eintritt.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schaltschema einer Hydraulikanlage eines Hydraulikbaggers,

Fig. 2a eine Detaildarstellung eines Verzögerungsgliedes mit zeitgesteuerter Zuschaltung,

Fig. 2b eine Detaildarstellung eines Verzögerungsgliedes mit endgeschwindigkeitsgesteuerter Zuschaltung und

Fig. 2c eine Detaildarstellung eines Verzögerungsgliedes mit druckabfallsgesteuerter Zuschaltung.

Die Hydraulikanlage eines Hydraulikbaggers besteht aus insgesamt vier Steuerblöcken 1a bis 1d. Jeder Steuerblock 1a bis 1d wird mittels einer zugeordneten hydraulischen Pumpe 2a bis 2d mit Druckmittel versorgt. Der erste Steuerblock 1a steuert die rechte Seite des Fahrwerkes sowie die Bestandteile Schaufel, Stiel und Ausleger der Arbeitsausrüstung an. Der zweite Steuerblock 1b steuert die linke Seite des Fahrwerkes sowie ebenfalls die Bestandteile Schaufel, Stiel und Ausleger der Arbeitsausrüstung an. Der dritte Steuerblock 1c steuert das Drehwerk sowie die Bestandteile Ausleger und Schaufel der Arbeitsausrüstung an. Der vierte Steuerblock 1d ist für die Ansteuerung von Stiel und Ausleger der Arbeitsausrüstung sowie ebenfalls für die Ansteuerung des Drehwerkes verantwortlich. Dem vierten Steuerblock 1d ist zusätzlich ein dem Drehwerkskreislauf zugeordnetes Verzögerungsglied 3 zugeordnet. Über das Verzögerungsglied 3 ist es möglich, die Förderleistung der dem Steuerblock 1d zugeordneten Pumpe 2d verzögert dem Drehwerkskreislauf zur Verfügung zu stellen. Infolge dessen wird zunächst die Förderleistung der Pumpe 2c des dritten Steuerblocks 1c zur Drehwerkbewegung voll ausgeschöpft, ehe die zweite Pumpe 2d zu diesem Zweck zusätzlich herangezogen wird.

Das Verzögerungsglied 3 kann gemäß Fig. 2a ein Zeitrelais 4 beinhalten. Das Zeitrelais 4 besitzt ein Stellglied 5, mit dem der Verzögerungszeitwert manuell einstellbar ist. Kommt nun über den Eingang 6 das Einschaltsignal für das Drehwerk in das Verzögerungsglied 3, so wird dieses erst nach Ablauf des über das Steilglied 5 festgelegten Zeitwertes vom Zeitrelais 4 an den Ausgang 7 durchgesteuert.

Nach Fig. 2b kann das Verzögerungsglied 3 auch aus einer Elektronikeinheit 8 aufgebaut sein, die eingangsseitig mit einem Geschwindigkeitssensor 9 verbunden ist. Der Geschwindigkeitssensor 9 erfaßt die aktuelle Winkelgeschwindigkeit des Drehwerks. Das dem Eingang 6' zugeführte Einschaltsignal für das Drehwerk wird erst dann an den Ausgang 7' durchgesteuert, wenn die Elektronikeinheit 8 innerhalb der Beschleunigungsphase einen im Bereich der Endgeschwindigkeit des Drehwerks liegenden Wert registriert.

Gemäß Fig. 2c beinhaltet das Verzögerungsglied 3 alternativ zu den beiden vorstehenden Ausführungsformen eine Elektronikeinheit 8', die eingangsseitig die Signale eines Drucksensors 10 aufnimmt. Der Drucksensor 10 erfaßt den aktuellen Druck im Drehwerkskreislauf. Zum Ende der durch die Pumpe 2c bewirkten Beschleunigungsphase findet ein Druckabfall im Drehwerkskreislauf statt. Dieses Ereignis registriert die Elektronikeinheit 8', um das am Eingang 6" anliegende Einschaltsignal des Drehwerks auf den Ausgang 7" durchzusteuern und insoweit die Pumpe 2d verzögert dem Drehwerk zuzuschalten.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims

1. Vorrichtung zur Ansteuerung einer Hydraulikanlage einer Baumaschine, insbesondere eines Hydraulikbaggers, mit mehreren über mindestens je eine Pumpe (2a bis 2d) gespeisten Steuerblöcken (1a bis 1d), die je mehrere hydraulisch betriebene Aktoren der Baumaschine ansteuern, wobei mindestens zwei Steuerblöcke (1c, 1d) für die Ansteuerung desselben Aktors ausgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Pumpe (2d) des zweiten Steuerblocks (1d) über ein Verzögerungsglied (3) dem Aktor zuschaltbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied (3) nach Art eines Zeitrelais (4) ausgebildet ist, das nach Ablauf eines fest vorgebbaren Zeitwertes die Pumpe (2d) des zweiten Steuerblocks (1d) zuschaltet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied (3) ein die Geschwindigkeit des Aktors erfassendes Sensorelement (9) umfaßt, dessen ausgangsseitigen Daten eine Elektronikeinheit (8) verarbeitet, die bei Erreichen der Endgeschwindigkeit des Aktors die Pumpe (2d) des zweiten Steuerblocks (1d) zuschaltet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied (3) ein den Druck im Hydraulikkreislauf des Aktors ermittelndes Sensorelement (10) umfaßt, dessen ausgangsseitigen Daten eine Elektronikeinheit (8') verarbeitet, die bei einem nach der Beschleunigungsphase des Aktors auftretenden Druckabfall die Pumpe (2d) des zweiten Steuerblocks (1d) zuschaltet.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktor ein hydraulischer Drehwerksmotor ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikanlage eines Hydraulikbaggers aus mindestens vier Steuerblöcken (1a bis 1d) mit je einer Pumpe (2a bis 2d) besteht, wovon ein erster Steuerblock (1a) die Arbeitsausrüstung und die rechte Fahrwerksseite, ein zweiter Steuerblock (1b) die Arbeitsausrüstung und die linke Fahrwerksseite, ein dritter Steuerblock (1c) die Arbeitsausrüstung und das Drehwerk und ein vierter Steuerblock (1d) die Arbeitsausrüstung sowie das Drehwerk ansteuert, wobei eine der den beiden letztgenannten Steuerblöcken (1c, 1d) zugeordneten Pumpen (2c, 2d) über das Verzögerungsglied (3) dem Drehwerk zur Verfügung steht.

7. Verfahren zur Ansteuerung der Hydraulikanlage einer Baumaschine, bei der mehrere Steuerblöcke über je eine Pumpe gespeist werden und bei der über jeden Steuerblock mehrere hydraulisch betriebene Aktoren angesteuert werden, wobei mindestens ein Aktor über zwei Steuerblöcke angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Pumpe des zweiten Steuerblocks verzögert dem Aktor zugeschaltet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe des zweiten Steuerblocks nach Ablauf eines fest vorgegebenen Zeitwertes zugeschaltet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe des zweiten Steuerblocks derart verzögert dem Aktor zugeschaltet wird, daß die Geschwindigkeit des Aktors gemessen wird und die Pumpe des zweiten Steuerblocks erst bei Erreichen der Endgeschwindigkeit des Aktors aufgeschaltet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe des zweiten Steuerblocks derart verzögert dem Aktor zugeschaltet wird, daß der Druck im Hydraulikkreislauf des Aktors gemessen wird und die Pumpe des zweiten Steuerblocks erst bei Absinken des Druckes nach erfolgter Beschleunigungsphase zugeschaltet wird.