-
Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Eine bekannte Steuereinrichtung dieser Art (DE-OS 26 31 530) weist zahlreiche hydraulische Schaltventile auf, die zum Verstellen der Position von Arbeitswerkzeugen des Baufahrzeugs betätigt werden können. Um die Zahl der Bedienungshebel für das Eingeben der Befehls- und Steuersignale zu verringern und die einzelnen Arbeitsbewegungen miteinander zu koordinieren, wird ein vernetztes Logiksystem benutzt. Eine Rückmeldung, ob das angesteuerte Arbeitswerkzeug die gewünschte Position erreicht hat, erfolgt nicht.
-
Bei einem Baufahrzeug, wie beispielsweise einer Planierraupe, kann der Fahrer verschiedene Funktionen vom Führerhaus überwachen, so daß er die Einstellung der betreffenden Arbeitswerkzeuge unter optischer Kontrolle nach Gefühl durchführen kann. Bei verschiedenen Arbeitswerkzeugen, wie z. B. den Reißern einer Planierraupe, reicht im allgemeinen eine relativ grobe Positionseinstellung aus, da die Reißer entweder in die Hochstellung oder in die Tiefstellung gebracht werden und keine Feineinstellung benötigen. Dagegen muß die Schaufel einer Planierraupe häufig in eine ganz bestimmte Höhe eingestellt werden, um Planierarbeiten maßgenau auszuführen. Eine solche Feineinstellung ist bei den bekannten Baufahrzeugen nicht möglich.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die außer den normalerweise vorhandenen Schaltventilen, mit denen die üblichen Einstellungen der verschiedenen Organe vorgenommen werden, eine Einrichtung enthält, mit der eine genaue und feinfühlige Einstellung eines der Arbeitswerkzeuge möglich ist.
-
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
-
Nach der Erfindung ist einer der Stellhebel mit einem Signalgenerator gekoppelt, der ein in der Position des Stellhebels entsprechendes Signal liefert. Dieses Signal ist kein Ein/Aus-Signal, sondern es gibt den Stellungsweg des betreffenden Stellhebels an. Das Signal des Signalgenerators wird zusammen mit dem Signal des Positionsgebers, der den Stellungsweg des zugehörigen Steuerventils erkennt, dem Regler zugeführt. Der Regler steuert den Motor in Abhängigkeit von der Differenz der beiden Wegsignale. Der Motor treibt seinerseits einen Zylinder, der das Steuerventil so verstellt, daß beide Stellungswege einander gleich sind, d. h. daß die Stellung des Steuerventils in analoger Weise der Stellung des betreffenden Stellhebels entspricht. Das Steuerventil wird durch den Motor und den Hilfszylinder stetig oder quasi-stetig verstellt, so daß bei geringfügiger Verstellung des Stellhebels eine langsame Bewegung des betreffenden Arbeitswerkzeugs erfolgt, während bei starker Betätigung des Stellhebels eine schnelle Bewegung erfolgt. Auf diese Weise kann der Fahrer des Baufahrzeugs z. B. die Schaufel wahlweise schnell oder langsam anheben oder absenken und somit gefühlvoll steuern bzw. sehr genau einstellen. Es erfolgten keine abrupten Umschaltvorgänge und auch kein plötzlicher Aufbau des vollen Versorgungsdrucks im Arbeitszylinder beim Umsteuern.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
-
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Baufahrzeugs,
-
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform der elektrohydraulischen Steuerungseinrichtung des Baufahrzeugs,
-
Fig. 3 eine Seitenansicht des Kastens des Fernsteuergerätes aus Fig. 2 und
-
Fig. 4 ein Blockschaltbild des elektrohydraulischen Systems nach Fig. 2.
-
Das in Fig. 1 dargestellte Baufahrzeug ist eine Planierraupe, die mehrere Arbeitswerkzeuge aufweist, zu denen einen Schaufel 1 bzw. ein Planierschild und ein Reißer 2 gehören. Der Reißer 2 kann angehoben und abgesenkt werden. In den beiden Stellungen kann er durch einen Stift, der von einem hydraulischen Splintauszieher 3 bewegt wird, arretiert werden.
-
In Fig. 2 ist das schematische Blockschaltbild der elektrohydraulischen Steuerungseinrichtung eines Baufahrzeuges am Beispiel des in Fig. 1 dargestellten Raupenfahrzeugs abgebildet. Bei diesem Raupenfahrzeug sind an einem Fernsteuergerät 10 mehrere Bedienungshebel, z. B. ein Stellhebel 11 für die Fahrgeschwindigkeit und ein Verriegelungshebel 12 zusammen mit einem Stellhebel 13 zur Betätigung der Reißer 2, ein Stellhebel 14 zum Anheben der Schaufel 1 und ein Stellhebel 15 zur Betätigung des Splintausziehers 3 angebracht. Durch Verstellung des Stellhebels 11 kann die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in drei Stufen, jeweils in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, verändert werden. Der Verriegelungshebel 12 blockiert den Stellhebel 11, indem er aus der gestrichelt dargestellten Freigabeposition in die in durchgezogenen Linien dargestellte Verriegelungsposition gebracht wird, was nur in der Neutralstellung N des Wählhebels 11 gemäß Fig. 3 möglicht ist. An dem Fernsteuergerät 10 ist ein Detektor 16 in Form eines kontaktlosen Schalters für die Erkennung der Verriegelungsposition des Verriegelungshebels 12 angebracht.
-
Der Reißer-Stellhebel 13 dient zur Betätigung des Reißers 2. Wenn er in Richtung A-B bewegt wird, wird ein Schaltventil 17 für den Antrieb eines Hydraulikzylinders 4 (Fig. 1) für die Reißerschrägstellung gesteuert, während bei Bewegung des Stellhebels 13 in Richtung C-D ein Schaltventil 18 für den Antrieb eines Hydraulikzylinders 5 (Fig. 1) zum Anheben und Absenken des Reißers 2 gesteuert wird.
-
Der Stellhebel 14 (Fig. 2) dient zur Verstellung der Schaufel 1. Wenn der Stellhebel 14 in Richtung A-B bewegt wird, wird ein Schaltventil 19 für den Antrieb eines Hydraulikzylinders 6 zum Kippen der Schaufel 1 (Fig. 1) gesteuert, während bei Bewegen des Stellhebels 14 in Richtung C-D Signale, die die Arbeitsrichtung und den Arbeitshub angeben, von einem Signalgenerator 20 einem Regler 21 zugeführt werden. Andererseits wird dem Regler 21 von einem Positionsgeber 24 in Form eines Differentialtransformators ein Signal zugeführt, das die Position des Schiebers 23 des Steuerventils 22 für den Antrieb des Schaufelhubzylinders 7 (Fig. 1) angibt. Der Regler 21 treibt entsprechend der Abweichung zwischen seinen beiden Eingangssignalen einen Schrittschaltmotor 25 an. Die Antriebskraft des Schrittschaltmotors 25 wird über einen mit Hydraulikflüssigkeit arbeitenden Übertragungsmechanismus auf einen als Schrittschaltzylinder ausgebildeten Hilfszylinder 26 übertragen, um dessen Kolben vorzuschieben bzw. zurückzuziehen. An der Kolbenstange des Hilfszylinders 26 sind ein bewegbarer Kern 27 des Positionsgebers 24 und der Schieber 23 des Steuerventils 22 befestigt. Auf diese Weise kann der Zylinder 7 zum Anheben und Absenken der Schaufel 1 durch Bewegen des Stellhebels 14 in Richtung C-D gesteuert werden.
-
Der Stellhebel 15 für den Splintauszieher 3 dient zur Steuerung eines (nicht dargestellten) Hydraulikzylinders, der den Stift zur Verriegelung des Reißers 2 in die betreffende Bohrung der am Fahrzeugkörper befestigten Halterung einschiebt oder aus dieser herauszieht. Der Splint wird herausgezogen, wenn der Hebel 15 in Richtung A bewegt wird und in die Bohrung eingeschoben, wenn der Stelhebel 15 in Richtung B bewegt wird.
-
Der Regler 21 steuert den Schrittschaltmotor 25 und schaltet außerdem einen Kontakt 30 a eines Relais 30 bei Empfang eines Verriegelungssignals vom kontaktlosen Detektor 16 ab, wodurch der Motor 25 ausgeschaltet und die Verriegelungsanzeigeleuchte 31 zum Leuchten gebracht wird, an der eine Eingangsspannung von 24 Volt angelegt ist.
-
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der elektrohydraulischen Regeleinrichtung des Baufahrzeugs. Wenn sich der Verriegelungshebel 12 ( Fig. 2) in der Freigabeposition befindet und der kontaktlose Detektor 16 im AUS-Zustand ist, gibt der kontaktlose Detektor 16 kein Verriegelungssignal "1" aus, wodurch eine UND-Schaltung 40 im Regler 21 gesperrt wird. Hierdurch werden die Transistoren 41 und 42, die an ihren Basen das Ausgangssignal der UND-Schaltung 40 empfangen, in den Sperrzustand gesteuert. Als Folge hiervon wird die Spule 30 b des Unterbrechersystems (Relais) 30 nicht erregt und der Relaiskontakt 30 a befindet sich im EIN-Zustand. Außerdem ist die Leuchte 31, die den Verriegelungszustand anzeigt, ausgeschaltet.
-
Wenn das Unterbrechersystem 30 in den EIN-Zustand gelangt, wird Spannung an einen Schalter 43 für den Reißerhebel 13, ein Schalter 44 für den Schaufelhebel 14 und ein Schalter 45 für den Splintauszieherhebel 15 gelegt, so daß diese Schalter 43, 44, 45 in den betriebsbereiten Zustand versetzt werden. Die Schalter 43, 44, 45 werden jeweils in Abhängigkeit von der Stellung des Reißerhebels 13 des Schaufelhebels 14 und des Splintauszieherhebels 15 in den EIN- bzw. AUS-Zustand versetzt. Wenn ein Kontakt 43 a des Unterbrechersystems 30 für den Reißerhebel 13 in den EIN-Zustand gelangt, wird der Magnet 17 a des Magnetventils 17 erregt und es fließt Hydraulikflüssigkeit in Richtung auf die Rückzugsposition des Zylinders 4 für die Reißerschrägstellung, wodurch der Reißer 2 nach vorne gekippt wird. Wenn dagegen der Kontakt 43 b in den EIN-Zustand gesetzt wird, wird die Spule 17 b des Magnetventils 17 erregt und es fließt Hydraulikflüssigkeit in Vorschubrichtung des Zylinders 4, wodurch der Reißer 2 nach hinten gekippt wird. In gleicher Weise wird, wenn ein Kontakt 43 c in den EIN-Zustand geschaltet wird, eine Spule 18 a des Schaltventils 18 erregt und es fließt Hydraulikflüssigkeit in Einzugsrichtung des Zylinders 5 für den Reißerhub, wodurch der Reißer 2 angehoben wird. Wenn ein Kontakt 43 d in den EIN-Zustand gestellt wird, wird die Spule 18 b des Schaltventils 18 erregt, so daß Hydraulikflüssigkeit in Ausfahrrichtung des Zylinders 5 strömt und der Reißer 2 abgesenkt wird. Wenn schließlich der Kontakt 44 a des Schalters 44 für den Schaufelhub in den EIN-Zustand geschaltet wird, wird die Spule 19 a des Magnetventils 19 erregt, so daß Hydraulikflüssigkeit in Einziehrichtung des Zylinders 6 für den Schaufelhub strömt, wodurch die Schaufel 1 aufwärts gekippt wird. Wenn ein Kontakt 44 b in den EIN- Zustand gesetzt wird, wird die Spule 19 b des Magnetventils 19 erregt und die Hydraulikflüssigkeit fließt in Ausfahrrichtung des Zylinders 6, wodurch die Schaufel 1 nach unten gekippt wird. Wenn andererseits der Kontakt 45 a des Schalters 45 des Splintausziehers 3 in den EIN-Zustand geschaltet wird, wird die Spule 29 a des Magnetventils 29 erregt, so daß Hydraulikflüssigkeit in Rückzugsrichtung des Zylinders 46 für den Splintauszieher 3 strömt und der Splint herausgezogen wird. Wenn der Kontakt 45 b in den EIN-Zustand gesetzt wird, wird die Spule 29 b des Magnetventils 29 erregt und es fließt Hydraulikflüssigkeit in Ausfahrrichtung eines Zylinders 46, der den Splint einschiebt. Auf diese Weise werden der Vorschub und der Rückzug der Zylinder 4, 5, 6 und 46 von den Schaltventilen 17, 18, 19 bzw. 29 gesteuert.
-
Wenn andererseits das Ausgangssignal des kontaktlosen Detektors 16 "0" ist und das zugehörige durch einen Inverter 47 invertierte Signal an der UND-Schaltung 48 ansteht, wird diese UND-Schaltung 48 geöffnet. Wenn der Stellhebel 14 gemäß Fig. 2 in Richtung C-D bewegt wird, führt der Signalgenerator 20 dem Komparator 49 des Reglers 21 ein Spannungssignal zu, das der Hebelstellung entspricht. Dem anderen Eingang des Komparators 49 wird ein der Stellung des Schiebers 23 des Steuerventils 22 entsprechendes Signal von dem Positionsgeber 24 zugeführt. Der Komparator 49 ermittelt die Differenz zwischen diesen beiden Spannungssignalen, die ihm von dem Signalgenerator 20 und dem Positionsgeber 24 zugeführt werden, und gibt diese Spannungsdifferenz an einen Absolutwertkomparator 50 und an einen Codediskriminator 51 ab. Der Absolutwertkomparator 50 führt der UND-Schaltung 48 ein "1"-Signal zu, wenn der Absolutwert der Spannungsdifferenz nicht "0" ist, d. h. wenn die Stellung des Schaufelhebels 14 und die Schieberstellung des Steuerventils 22 nicht miteinander übereinstimmen. Da die UND-Schaltung 48 von dem ihr von dem Inverter 47 zugeführten Signal bereits betriebsbereit geschaltet worden ist, schaltet sie das ihr von einem Impulsoszillator 52 zugeführte Impulssignal an die UND-Schaltungen 53 und 54 durch, wenn sie das "1"-Signal von dem Absolutwertkomparator 50 empfängt. Andererseits erkennt der Codediskriminator 51, ob die obengenannte Spannungsdifferenz positiv oder negativ ist und er gibt ein "1"-Signal aus, wenn diese Spannungsdifferenz positiv ist. Wenn dies der Fall ist, wird die UND-Schaltung 53 geöffnet (betriebsbereit) und das von dem Impulsoszillator 52 gelieferte Impulssignal gelangt über die UND-Schaltungen 48 und 53 zu einem Verteilungsverstärker 55. Wenn die Spannungsdifferenz negativ ist, wird die UND-Schaltung 54 geöffnet (betriebsbereit), da diese Ausgangssignal "0" des Codediskriminators 51 einem ihrer Eingänge über den Inverter 56 zugeführt wird. Der andere Eingang der UND-Schaltung 54 ist mit dem Ausgang der UND-Schaltung 48 verbunden. Wenn die Spannungsdifferenz negativ ist, gelangt demnach das Impulssignal vom Impulsoszillator 52 über die geöffneten UND-Schaltungen 48 und 54 zum Verteilungsverstärker 55. Der Verteilungsverstärker 55 verstärkt das Eingangsimpulssignal und verteilt die Impulse für den Antrieb des Schrittschaltmotors 25. Der Verteilungsverstärker 55 bewirkt bei Empfang des Impulssignals von der UND-Schaltung 53 einen normalen Vorwärtslauf, während er beim Empfang des Impulssignals von der UND-Schaltung 54 den Schrittschaltmotor 25 in Rückwärtslauf versetzt.
-
Wenn der Schrittschaltmotor 25 von dem Regler 21 angetrieben wird, wird seine Antriebskraft dem Hilfszylinder 26 über den hydraulischen Hilfs- oder Stellmechanismus zugeführt, so daß der Hilfszylinder 26 hydraulisch ausgefahren bzw. eingezogen wird. Der Hilfsmechanismus ist vorzugsweise so ausgebildet, daß ein direkt wirkender Drehschieber mit der Ausgangswelle des Schrittschaltmotors 25 gekoppelt ist und daß durch die Bewegung dieses Drehschiebers Hydraulikflüssigkeit für das Ausfahren und den Rückzug des Hilfszylinders 26 gesteuert wird. Die Kolbenstange 28 des Hilfszylinders 26 ist mit dem Schieber 23 des Steuerventils 22 gekuppelt und der Schieber 23 wird entsprechend der Ausfahr- bzw. Rückzugsbewegung des Hilfszylinders 26 angetrieben.
-
Da der bewegbare Kern 27 des Positionsgebers 24 mit der Kolbenstange 28 des Hilfszylinders 26 gekoppelt ist, erzeugt der Positionsgeber 24 eine Spannung, deren Höhe der Stellung des Schiebers 23 entspricht. Diese Spannung wird in dem Komparator 49 des Reglers 21 in der Spannung des Signalgenerators 20 verglichen, welches die Hebelstellung des Stellhebels 14 erkennt. Der Regler 21 treibt auf diese Weise den Schrittschaltmotor 25 und steuert die Bewegung des Schiebers 23 so, daß die beiden obengenannten Spannungssignale miteinander in Übereinstimmung gebracht werden, d. h. daß die Stellungen des Stellhebels 14 und des Schiebers 23 des Steuerventils 22 miteinander übereinstimmen. Wenn der Schieber 23 so gesteuert wird, daß er sich nach links bewegt, fließt Hydraulikflüssigkeit von dem Steuerventil 22 in Richtung der Rückzugsstellung des Schaufelhubzylinders 7, wodurch die Schaufel 1 angehoben wird. Wenn der Schieber 23 des Steuerventils 22 dagegen nach rechts gesteuert wird, fließt Hydraulikflüssigkeit von dem Steuerventil 22 in Ausfahrrichtung des Schaufelhubzylinders 7, wodurch die Schaufel 1 abgesenkt wird. Auf diese Weise wird der Zylinder 7 durch das Steuerventil 22, dessen Schieber 23 durch einen elektrohydraulischen Servomechanismus angetrieben ist, gesteuert. Da ferner die Position des Schiebers 23 entsprechend der Stellung des Stellhebels 14 gesteuert wird, kann die Aufwärts- und Abwärtssteuerung der Schaufel 1 glatt und präzise durchgeführt werden.
-
Es sei nun angenommen, daß der Verriegelungshebel 12 (Fig. 2) sich in der Verriegelungsstellung befindet und daß der kontaktlose Detektor 16 demnach im EIN-Zustand ist. In diesem Fall gibt der Detektor 16 ein Verriegelungssignal "1" zum Öffnen der UND-Schaltung 40 aus und die Transistoren 41 und 42 werden leitend, indem das Ausgangssignal der UND-Schaltung 40 an ihren Basen ansteht. Als Folge hiervon wird die Spule 30 b des Unterbrechersystems 30 erregt und der Relaiskontakt 30 a gelangt in den AUS-Zustand. Ferner leuchtet die Anzeigeleuchte 31 zur Anzeige des Verriegelungszustandes auf.
-
Wenn der Relaiskontakt 30 a des Unterbrechersystems 30 in den AUS-Zustand geschaltet wird, können der dem Reißerhebel 13 zugeordnete Schalter 43, der dem Schaufelhebel 14 zugeordnete Schalter 44 und der dem Splintausziehhebel 15 zugeordnete Schalter 45 nicht wirksam betätigt werden, da diesen Schaltern 43, 44, 45 keine Spannung zugeführt wird. Als Folge hiervon wird durch Betätigung eines der Stellhebel 13, 14 und/oder 15 zwar der betreffende Kontakt dieses Schalters in den EIN- oder AUS-Zustand versetzt, jedoch werden die betreffenden Spulen der Schaltventile 17, 18, 19 und 29 nicht erregt. Der Reißer-Kipp-Zylinder 4, der Reißer-Hub-Zylinder 5, der Schaufel-Kipp-Zylinder 6 und der Stiftauszieher-Zylinder 46 werden daher betriebsunfähig.
-
Das von dem kontaktlosen Detektor 16 ausgegebene Verriegelungssignal "1" wird in dem Inverter 47 invertiert und das Inversionssignal wird der UND-Schaltung 48 zugeführt, die daraufhin ebenfalls gesperrt wird. Die UND-Schaltung 48 also unabhängig von dem Ausgangssignal des Signalgenerators 20 keine Impulssignale durch, so daß der Schrittschaltmotor 25 nicht angetrieben wird. Dies bedeutet, daß der Schieber 23 des Steuerventils 22 nicht angetrieben wird und daß der Schaufel-Hub-Zylinder 6 betriebsunfähig wird.