WO2017178347A1 - Elektrohydraulischer steuerkreis mit schrittmotor - Google Patents

Elektrohydraulischer steuerkreis mit schrittmotor Download PDF

Info

Publication number
WO2017178347A1
WO2017178347A1 PCT/EP2017/058326 EP2017058326W WO2017178347A1 WO 2017178347 A1 WO2017178347 A1 WO 2017178347A1 EP 2017058326 W EP2017058326 W EP 2017058326W WO 2017178347 A1 WO2017178347 A1 WO 2017178347A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control circuit
proportional valve
drive unit
manipulator
stepping motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/058326
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes HENIKL
Andreas Lehmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Friedrich Wilhelm Schwing GmbH
Original Assignee
Friedrich Wilhelm Schwing GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Friedrich Wilhelm Schwing GmbH filed Critical Friedrich Wilhelm Schwing GmbH
Publication of WO2017178347A1 publication Critical patent/WO2017178347A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/003—Systems with load-holding valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/54—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes with pneumatic or hydraulic motors, e.g. for actuating jib-cranes on tractors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/044—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by electrically-controlled means, e.g. solenoids, torque-motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B20/00—Safety arrangements for fluid actuator systems; Applications of safety devices in fluid actuator systems; Emergency measures for fluid actuator systems
    • F15B20/004—Fluid pressure supply failure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B20/00—Safety arrangements for fluid actuator systems; Applications of safety devices in fluid actuator systems; Emergency measures for fluid actuator systems
    • F15B20/008—Valve failure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/202—Externally-operated valves mounted in or on the actuator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/30505—Non-return valves, i.e. check valves
    • F15B2211/30515—Load holding valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/31—Directional control characterised by the positions of the valve element
    • F15B2211/3144—Directional control characterised by the positions of the valve element the positions being continuously variable, e.g. as realised by proportional valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/32—Directional control characterised by the type of actuation
    • F15B2211/327—Directional control characterised by the type of actuation electrically or electronically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6309—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a pressure source supply pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F15B2211/6313—Electronic controllers using input signals representing a pressure the pressure being a load pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6654—Flow rate control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/665—Methods of control using electronic components
    • F15B2211/6656—Closed loop control, i.e. control using feedback
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/86—Control during or prevention of abnormal conditions
    • F15B2211/863—Control during or prevention of abnormal conditions the abnormal condition being a hydraulic or pneumatic failure
    • F15B2211/8633—Pressure source supply failure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/86—Control during or prevention of abnormal conditions
    • F15B2211/863—Control during or prevention of abnormal conditions the abnormal condition being a hydraulic or pneumatic failure
    • F15B2211/8636—Circuit failure, e.g. valve or hose failure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/875—Control measures for coping with failures
    • F15B2211/8757—Control measures for coping with failures using redundant components or assemblies

Definitions

  • the invention relates to an electrohydraulic control circuit for controlling a hydraulically actuated drive unit, by means of which a pole segment of a manipulator, in particular a large manipulator for truck-mounted concrete pumps, with respect to its orientation is adjustable with an electrically controlled proportional valve, which with hydraulic working lines of the drive unit to its Control is connected.
  • electro-hydraulic control circuit is known, for example, from WO 2014/165888 A1.
  • the disclosed herein electrohydraulic control circuit which is preferably in the form of a hydraulic block directly to or near the hydraulic drive units has, in particular over classic hydraulic systems designed to control the hydraulic drive units with central mast control block large dynamic advantages to implement an active vibration damping and simplified the control of the mast due to an improved response of the individual mast segments.
  • the control circuit proposed here is in sum much heavier and larger than the usual Senkbrems- and pressure relief valves, which are otherwise attached to a classic design system with central mast control block on the hydraulic drives.
  • the object of the invention is therefore to provide an electro-hydraulic control circuit or to provide a manipulator which overcomes the disadvantages described and allows easy control and optimum response of the drives or mast segments.
  • This object is achieved by an electro-hydraulic control circuit with the features of claim 1 and by a manipulator according to claim 9.
  • the fact that the proportional valve is controlled by a stepper motor an electro-hydraulic control circuit can be realized, which ensures optimum response of the mast segments.
  • a stepper motor controllable proportional valves are significantly lighter and smaller than similarly powerful valves with proportional solenoids, which allows a significant weight savings and a reduction in the required space.
  • the stepper motor has a non-self-locking stepper motor drive.
  • the proportional valve or the valve piston can be pushed by return springs in a neutral / locking position when the stepper motor is de-energized or is not driven or has failed.
  • a further advantage is that a position of the proportional valve is determined via pressure sensors, which leads to a desired travel speed of the drive unit. By measuring the pressures with the pressure sensors so that position of the proportional valve is determined and controlled accordingly, which leads to a desired flow or a desired travel speed of the hydraulic drive unit.
  • the proportional valve has a housing which contains a valve piston, a return spring and the stepping motor. Such a proportional valve is simple and trouble-prone, which is particularly advantageous when used in manipulators. Especially if that Proportional valve is located directly on the associated, to be controlled drive unit, where it is difficult to reach for repairs under certain circumstances.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the control of the valve piston via a rack, in particular via a gear with gear and rack occurs.
  • Such control of the valve piston allows a particularly accurate compliance with the position of the valve piston in the proportional valve.
  • the control of the drive unit can be particularly accurate, which leads to a significant improvement in the response of mast or mast segment.
  • the stepper motor has a monitoring unit for monitoring the steps performed by the stepping motor.
  • Such a monitoring unit makes a complex sensor-based monitoring of the valve piston position superfluous, as required for valves with proportional solenoids.
  • the monitoring unit has a memory for the executed steps. With such a memory, the information about the steps performed by the stepping motor of the valve piston in the proportional valve is not lost.
  • an advantageous embodiment of the invention further provides that the proportional valve regulates flow rates of up to 150 l / min and has a total weight of 3 to 4 kg.
  • a proportional valve offers a large weight advantage over known similarly powerful valves. This weight advantage is achieved in particular by not using a proportional magnet.
  • the proportional valve has a total length of at most 275 mm, preferably at most 265 mm, with a total height of at most 120 mm, preferably at most 1 10 mm.
  • Such a proportional valve offers a great advantage in terms of the necessary space compared to known similarly powerful valves. This advantage is achieved in particular by dispensing with a proportional magnet.
  • the stepper motor ⁇ a step size for the positioning steps between 20 and 15 ⁇ , preferably 10 ⁇ .
  • Such a distance between two setting steps of the stepping motor leads to a corresponding step size of the valve piston, so that a particularly precise control of the drive units can be ensured.
  • the invention further relates to a manipulator, in particular a large manipulator for truck-mounted concrete pumps, with a folding articulated mast, which has a pivotable about a vertical axis turntable and a plurality of mast segments, wherein the mast segments at articulated joints each about bending axes relative to an adjacent pole segment or the turntable by means of each a hydraulic drive unit are limited pivotally, wherein an electro-hydraulic control circuit according to the preceding and following description for controlling at least one of the drive units is provided.
  • an advantageous embodiment of this manipulator provides that the proportional valve is arranged directly on or in the immediate vicinity of the associated, to be controlled drive unit. Due to the particularly small size and low weight of the proportional valve according to the invention, this is particularly suitable for a decentralized hydraulic control circuit.
  • the proportional valve can be arranged on the drive unit to be controlled such that the proportional valve changes its position relative to the turntable or the concrete pump together with the drive unit on the mast segment of the articulated mast and thereby reliably switches.
  • Figure 1 is a circuit diagram of an inventive
  • the control circuit. 1 shows a schematic representation of an electro-hydraulic control circuit 1 for driving a hydraulically actuated drive unit
  • mast segment of a manipulator in particular a large manipulator for truck-mounted concrete pumps, is adjustable with respect to its orientation, with an electrically controlled proportional valve
  • the proportional valve 3 which is connected to the hydraulic working lines 4, 5 of the drive unit 2 for its control.
  • the proportional valve 3 can be controlled by a stepping motor 6, the proportional valve 3 having a housing which contains a valve piston, a return spring and the stepping motor 6.
  • a monitoring unit for monitoring the steps performed by the stepping motor 6 is provided at the stepping motor 6, a monitoring unit for monitoring the steps performed by the stepping motor 6 is provided.
  • a memory is provided for storing the performed steps of the stepping motor 6.
  • the control by stepper motor 6 allows precise adjustment of the proportional valve 3 regardless of the flow forces occurring, which is a particularly precise control of the drive unit 2 allows.
  • the electrically controlled proportional valve 3, designed as a hydraulic cylinder drive unit 2 can be moved by the proportional valve 3, the drive unit 2 associated working lines 4, 5 subjected to a pressure difference.
  • the working lines 4, 5 are optionally each connected to a first pressure supply (P1) 14 or a first return (T1) 15 through the proportional valve 3.
  • the control of the proportional valve 3 via the associated stepping motor 6 by an electronic control unit ECU electronic control unit
  • the electronic control unit ECU monitors the state of the system, enables the implementation of complex algorithms, provides an interface for communication to the outside via a bus system (for example CAN) and the possibility of connecting a multiplicity of sensors to it.
  • a bus system for example CAN
  • one of the pressure supply P1 (14) associated supply pressure is applied to a working line 4 or 5 of the associated drive unit 2.
  • the check valves 8, 8a perform a load holding function when the control circuit 1 is in an inactive state or a safe state.
  • the check valve 13 also has a safety function, in particular it prevents a pressing of the check valves 8, 8a in the case of a clamping valve piston in the proportional valve 3 outside the central position.
  • the supply pressure of the supply line P1 measured by sensor 7 in the active state of the control circuit 1 and the pressures in the working lines 4, 5, by sensors 7a, 7b, to the hydraulic drive unit 2.
  • These measurements are used by the control unit ECU to determine the desired position of the valve 3, which leads quasi-statically to a desired volume flow or a desired travel speed of the hydraulic drive unit 2.
  • the stepping motor 6 has the advantage over a valve with proportional solenoids that the desired position of the valve can be adjusted particularly accurately and as far as possible insensitive to occurring flow forces.
  • the electrohydraulic control circuit 1 also comprises an optional hydraulic emergency circuit for emergency operation connected in parallel with the proportional valve 3.
  • This emergency circuit allows a process of the drive unit 2 in case of failure of the proportional valve 3 associated (upstream or downstream) components.
  • Each Proportional valve 3 for controlling a drive unit 2 is preferably associated with a separate emergency circuit.
  • the emergency circuit comprises a control valve 1 1 for controlling the direction of travel of the drive unit 2 in emergency operation and two mutually coupled valves 10, 10 a, which are designed as hydraulic unlockable check valves or lowering brake valves 10, 10 a in classic circuit.
  • the travel speed can be limited in emergency mode.
  • the drive unit 2, in particular the hydraulic cylinder, can be moved in emergency mode by the control valve 1 1 for emergency operation, the power unit 2 associated working lines 4, 5 is acted upon by a pressure difference.
  • the working lines 4, 5 are optionally each connected to a second pressure supply (P2) 16 or a second return (T2) 17 of the control valve 1 1.
  • the pressure supply of the drive unit 2 is preferably via the separate pressure supply (P2) 16 and the separate return (T2) 17, so that in a leakage of the pressure supply (P1) 14 or the return (T1) 15 is still a control of the drive unit is possible.
  • the mast can still be moved to retract, for example, the mast and possibly pump out the residual concrete from the concrete pump and the delivery pipes.
  • the electronic control device ECU monitors the state and the behavior of the control circuit 1 by means of the available sensors. As soon as the electronic control unit ECU detects an error, it automatically switches the control circuit 1 to a safe state.
  • the control of the electronic control device can take place via a BUS system, which transmits control commands and setpoints, which can preferably be predetermined by a user via a user interface.
  • the pressure supply lines (P1, P2) and the return lines (T1, T2) need not necessarily be separated, but may also be combined in a suitable manner in order to minimize the total weight of the large manipulator.
  • proportional valves 3 with stepper motors 6 different power classes with regard to the volume flows to be conveyed, since their need for those located on the mast hydraulic drives 2 can differ greatly.
  • hydraulic drives 2 in the form of cylinders for controlling joints of the mast which are far away from the turntable with extended mast, much smaller cylinder compared to those joints, which are located close to the fifth wheel, used since the forces to be provided are much lower.
  • proportional valves 3 with graded to the hydraulic actuators 2 power classes additional savings in terms of weight and space can be achieved, which can be a significant advantage for the design and construction of the mast.
  • the drive units 2 in a large manipulator are usually designed as double-acting hydraulic cylinder.
  • the drive unit 2 could, for example, be a rotary drive shown in document WO 2013/0681 12 A1, in which the two annular pistons shown there are actuated by two separate proportional valves controlled by stepper motors.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Elektrohydraulischer Steuerkreis (1) zum Ansteuern eines hydraulisch betätigten Antriebsaggregates (2), mittels dessen ein Mastsegment eines Manipulators, insbesondere eines Großmanipulators für Autobetonpumpen, hinsichtlich seiner Orientierung verstellbar ist, mit einem elektrisch angesteuerten Proportionalventil (3), welches mit hydraulischen Arbeitsleitungen (4, 5) des Antriebsaggregates (2) zu dessen Ansteuerung verbunden ist. Aufgabe der Erfindung ist, einen elektrohydraulischen Steuerkreis anzugeben bzw. einen Manipulator zu schaffen, der eine einfache Steuerung und ein hervorragendes Ansprechverhalten der Antriebe bzw. Mastsegmente ermöglicht. Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, dass das Proportionalventil (3) mit einem Schrittmotor (6) ansteuerbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung einen Manipulator, insbesondere einen Großmanipulator für Autobetonpumpen.

Description

Elektrohvdraulischer Steuerkreis mit Schrittmotor Die Erfindung betrifft einen elektrohydraulischen Steuerkreis zum Ansteuern eines hydraulisch betätigten Antriebsaggregates, mittels dessen ein Mastsegment eines Manipulators, insbesondere eines Großmanipulators für Autobetonpumpen, hinsichtlich seiner Orientierung verstellbar ist, mit einem elektrisch angesteuerten Proportionalventil, welches mit hydraulischen Arbeitsleitungen des Antriebsaggregates zu dessen Ansteuerung verbunden ist.
Ein solcher elektrohydraulischer Steuerkreis ist z.B. aus der WO 2014/165888 A1 bekannt. Der hier offenbarte elektrohydraulische Steuerkreis, welcher vorzugsweise in Form eines Hydraulikblockes direkt an den oder in der Nähe der hydraulischen Antriebsaggregate anzubringen ist, hat insbesondere gegenüber klassisch aufgebauten hydraulischen Systemen zur Ansteuerung der hydraulischen Antriebsaggregate mit zentralem Maststeuerblock große dynamische Vorteile zur Umsetzung einer aktiven Schwingungsdämpfung und vereinfacht die Steuerung des Mastes aufgrund eines verbesserten Ansprechverhaltens der einzelnen Mastsegmente. Allerdings ist der hier vorgeschlagene Steuerkreis in Summe wesentlich schwerer und größer als die üblichen Senkbrems- und Druckbegrenzungsventile, welche ansonsten bei einem klassisch aufgebauten System mit zentralem Maststeuerblock an den hydraulischen Antrieben angebracht sind. Dies ist ein Nachteil dieses Ansatzes, da bei der Konstruktion von Manipulatoren, insbesondere Großmanipulatoren für Autobetonpumpen, die Reduzierung von Gewicht eine entscheidende Rolle bei der Erhöhung der Reichweite spielt. Aus diesem Grund ist für die Auswahl der einzelnen Komponenten des Steuerkreises deren Gewicht ein maßgebliches Kriterium. Die Ventile, welche zur proportionalen Steuerung der hydraulischen Antriebe verwendet werden, werden üblicherweise mit Proportionalmagneten verstellt. Dabei kann der Ventilschieber durch die von den Proportionalmagneten generierten Kräfte entweder direkt oder elektrohydraulisch vorgesteuert angetrieben werden. Nachteilig an diesen Ventilen ist jedoch, dass diese aufgrund der Proportionalmagnete verhältnismäßig schwer sind. Insbesondere typische am Markt erhältliche Ventile, welche für Volumenströme über 100 l/min ausgelegt sind, wie es bei Großmanipulatoren zum Teil erforderlich ist, weisen ein Gewicht von etwa 7-8 kg auf. Dies ist für die Umsetzung des vorgeschlagenen elektrohydraulischen Steuerkreises von erheblichem Nachteil. Bei dem in der aus der WO 2014/165888 A1 offenbarten Hydraulikkonzept wird auf die übliche Verwendung von Druckwaagen zur Steuerung des Volumenstroms aufgrund von Gewichts- und Bauraumbetrachtungen sowie deren dynamischen Einflusses verzichtet, sodass der sich einstellende Volumenstrom und damit die Geschwindigkeit des Zylinderkolbens stark von den Druckverhältnissen abhängig sind. Zur Steuerung der Verfahrgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders werden alternativ die lokalen Drücke in den Zylinderkammern und der Versorgungsdruck gemessen, um damit jene Ventilstellung zu ermitteln und einzustellen, welche quasistatisch zu der vom Benutzer gewünschten Verfahrgeschwindigkeit führt. Aufgrund dieser Lösungsvariante treten jedoch erhöhte Strömungskräfte an den Ventilen auf, da hier große Volumenströme bei zum Teil großen Druckdifferenzen aufrechtzuerhalten sind. Dies ist ein weiterer Grund für das Erfordernis nach lagegeregelten Ventilen, welche die Strömungskräfte kompensieren können. Bei Ventilen, welche mit Proportionalmagneten angesteuert werden, können diese Effekte jedoch trotz Sensoren zur Lageüberwachung nur unvollständig kompensiert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen elektrohydraulischen Steuerkreis anzugeben bzw. einen Manipulator zu schaffen, der die beschriebenen Nachteile behebt und eine einfache Steuerung und ein optimales Ansprechverhalten der Antriebe bzw. Mastsegmente ermöglicht. Gelöst wird diese Aufgabe durch einen elektrohydraulischen Steuerkreis mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Manipulator gemäß Anspruch 9. Dadurch, dass das Proportionalventil mit einem Schrittmotor angesteuert wird, lässt sich ein elektrohydraulischer Steuerkreis realisieren, der ein optimales Ansprechverhalten der Mastsegmente gewährleistet. Zudem sind mit einem Schrittmotor ansteuerbare Proportionalventile deutlich leichter und kleiner als ähnlich leistungsfähige Ventile mit Proportionalmagneten, was eine deutliche Gewichtseinsparung und eine Reduzierung des erforderlichen Bauraums ermöglicht.
Die Vorteile des optimalen Ansprechverhaltens der Antriebsaggregate und der deutlichen Gewichtseinsparung kommen insbesondere zum Tragen, wenn das Proportionalventil mit dem Schrittmotor dezentral, das heißt am oder in unmittelbarer Nähe zum Antriebsaggregat angeordnet ist. Durch die kurzen hydraulischen Verbindungsleitungen führen die sehr genauen und in kleinen Schritten einstellbaren Stellschritte des Schrittmotors zu einer noch feinfühligeren Ansteuerung der Antriebsaggregate. Bei der üblichen Anordnung der Proportionalventile zur Steuerung der Antriebsaggregate eines Großmanipulators in einem zentral, abseits der Antriebsaggregate angeordnetem, Steuerblock sind die Proportionalventile über relativ lange Hydraulikleitungen mit den Antriebsaggregaten verbunden. Weil bei dieser Anordnung Schlauchbrüche oder ähnliches nicht auszuschließen sind, sind an den Antriebsaggregaten üblicherweise Senkbremsventile angeordnet die ein Absinken des Großmanipulators im Schadensfall verhindern. Diese Senkbremsventile müssen bei Maschinen nach dem Stand der Technik zunächst durch den Hydraulikdruck aufgedrückt werden, bevor eine Reaktion des Antriebsaggregates erfolgen kann, in Verbindung mit den langen Hydraulikleitungen bzw. -Schläuchen führt dies zu einem stark verzögerten Ansprechverhalten der Antriebsaggregate. Bei der Anordnung des Proportionalventils mit dem Schrittmotor an oder in unmittelbarer Nähe zum Antriebsaggregat kann die Hydraulikverschlauchung zwischen dem Proportionalventil und dem Antriebsaggregat entfallen und die Senkbremsventile können durch Rückschlagventile mit einem im Vergleich schnelleren Aufsteuerverhalten ersetzt werden, wodurch die Reaktion des Antriebsaggregates auf Stellbefehle des Proportionalventils weiter verbessert wird. Die Ausführung des Proportionalventils mit einem Schrittmotor ermöglicht zudem eine besonders präzise Steuerung des Ventilkolbens insbesondere im Falle hoher Volumenströme, welche unweigerlich mit hohen Strömungskräften verbunden sind. Sofern die Strömungskräfte nicht die maximal möglichen Haltekräfte des Schrittmotors überschreiten, wird eine angefahrene Position des Ventilkolbens bzw. ein angefahrener Schritt durch den Schrittmotor exakt gehalten.
Dies bietet insbesondere große Vorteile, wenn bei der Steuerung der Verfahrgeschwindigkeit des hydraulischen Antriebsaggregates auf die Verwendung von Druckwaagen verzichtet wird und anstelle dessen anhand der Messung der Druckverhältnisse die Stellung des Ventilkolbens gesteuert wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Von besonderem Vorteil ist, dass der Schrittmotor einen nicht-selbsthemmenden Schrittmotorantrieb aufweist. Dadurch kann das Proportionalventil bzw. der Ventilkolben von Rückstellfedern in eine Neutral-/Sperrstellung geschoben werden, wenn der Schrittmotor stromlos ist oder nicht angesteuert wird oder ausgefallen ist.
Weiter vorteilhaft ist, dass über Drucksensoren eine Stellung des Proportionalventils ermittelt wird, die zu einer gewünschten Verfahr- geschwindigkeit des Antriebsaggregates führt. Durch die Messung der Drücke mit den Drucksensoren wird also jene Stellung des Proportionalventils ermittelt und entsprechend angesteuert, welche zu einem gewünschten Volumenstrom bzw. einer gewünschten Verfahrgeschwindigkeit des hydraulischen Antriebsaggregats führt. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Proportionalventil ein Gehäuse aufweist, welches einen Ventilkolben, eine Rückstellfeder und den Schrittmotor enthält. Ein derartiges Proportionalventil ist einfach und störungsunanfällig aufgebaut, was insbesondere beim Einsatz in Manipulatoren von besonderem Vorteil ist. Insbesondere wenn das Proportionalventil direkt an dem zugeordneten, zu steuernden Antriebsaggregat angeordnet ist, wo es für Reparaturen unter Umständen schlecht erreichbar ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Ansteuerung des Ventilkolbens über eine Zahnstange, insbesondere über ein Getriebe mit Zahnrad und Zahnstange, erfolgt. Eine derartige Ansteuerung des Ventilkolbens ermöglicht eine besonders genaue Einhaltung der Position des Ventilkolbens im Proportionalventil. Aus diesem Grund kann die Ansteuerung des Antriebsaggregates besonders genau erfolgen, was zu einer deutlichen Verbesserung des Ansprechverhaltens von Mast bzw. Mastsegment führt. Weiter vorteilhaft ist, dass der Schrittmotor eine Überwachungseinheit zur Überwachung der vom Schrittmotor durchgeführten Stellschritte aufweist. Eine solche Überwachungseinheit macht eine aufwändige sensorgestützte Überwachung der Ventilkolbenlage überflüssig, wie sie bei Ventilen mit Proportionalmagneten erforderlich ist. Von besonderem Vorteil ist, dass die Überwachungseinheit einen Speicher für die durchgeführten Stellschritte aufweist. Mit einem solchen Speicher gehen die Informationen über die vom Schrittmotor durchgeführten Stellschritte des Ventilkolbens im Proportionalventil nicht verloren.
Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht weiter vor, dass das Proportionalventil Volumenströme von bis zu 150 l/min regelt und ein Gesamtgewicht von 3 bis 4 kg aufweist. Ein solches Proportionalventil bietet einen großen Gewichtsvorteil gegenüber bekannten ähnlich leistungsfähigen Ventilen. Dieser Gewichtsvorteil wird dabei insbesondere durch den Verzicht auf einen Proportionalmagneten erreicht. Weiter vorteilhaft ist, dass das Proportionalventil eine Gesamtlänge von höchstens 275 mm, vorzugsweise höchstens 265 mm, bei einer Gesamthöhe von höchstens 120 mm, vorzugsweise höchstens 1 10 mm, aufweist. Ein solches Proportionalventil bietet einen großen Vorteil hinsichtlich des notwendigen Bauraums gegenüber bekannten ähnlich leistungsfähigen Ventilen. Dieser Vorteil wird insbesondere durch den Verzicht auf einen Proportionalmagneten erreicht. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schrittmotor eine Schrittweite für die Stellschritte zwischen 20 μιτι und 5 μιτι, vorzugsweise 10 μιτι aufweist. Ein solcher Abstand zwischen zwei Stellschritten des Schrittmotors führt zu einer entsprechenden Schrittweite des Ventilkolbens, sodass eine besonders präzise Ansteuerung der Antriebsaggregate gewährleistet werden kann.
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Manipulator, insbesondere einen Großmanipulator für Autobetonpumpen, mit einem ausfaltbaren Knickmast, der einen um eine Hochachse drehbaren Drehschemel und eine Mehrzahl von Mastsegmenten aufweist, wobei die Mastsegmente an Knickgelenken jeweils um Knickachsen gegenüber einem benachbarten Mastsegment oder dem Drehschemel mittels je eines hydraulischen Antriebsaggregates begrenzt verschwenkbar sind, wobei ein elektrohydraulischer Steuerkreis gemäß der vorherigen und nachfolgenden Beschreibung zum Steuern wenigstens eines der Antriebsaggregate vorgesehen ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform dieses Manipulators sieht vor, dass das Proportionalventil direkt am oder in unmittelbarer Nähe zum zugeordneten, zu steuernden Antriebsaggregat angeordnet ist. Aufgrund der besonders geringen Größe und des geringen Gewichts des erfindungsgemäßen Proportionalventils eignet sich dieses besonders für einen dezentralen hydraulischen Steuerkreis. So kann das Proportionalventil an dem zu steuernden Antriebsaggregat derart angeordnet sein, dass das Proportionalventil zusammen mit dem Antriebsaggregat am Mastsegment des Knickmastes seine Position gegenüber dem Drehschemel bzw. der Betonpumpe ändert und dabei zuverlässig schaltet. Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den folgenden Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:
Figur 1 einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen
Steuerkreises. Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrohydraulischen Steuerkreises 1 zum Ansteuern eines hydraulisch betätigten Antriebsaggregates
2, mittels dessen ein nicht gezeigtes Mastsegment eines Manipulators, insbesondere eines Großmanipulators für Autobetonpumpen, hinsichtlich seiner Orientierung verstellbar ist, mit einem elektrisch angesteuerten Proportionalventil
3, welches mit den hydraulischen Arbeitsleitungen 4, 5 des Antriebsaggregates 2 zu dessen Ansteuerung verbunden ist. Das Proportionalventil 3 ist mit einem Schrittmotor 6 ansteuerbar, wobei das Proportionalventil 3 ein Gehäuse aufweist welches einen Ventilkolben, eine Rückstellfeder und den Schrittmotor 6 enthält. Die Ansteuerung des Ventilkolbens am Proportionalventil 3 erfolgt über eine Zahnstange mittels des Schrittmotors 6. An dem Schrittmotor 6 ist eine Überwachungseinheit zur Überwachung der von dem Schrittmotor 6 durchgeführten Stellschritte vorgesehen. Um nachvollziehen zu können, in welcher Stellung sich das Proportionalventil 3 befindet, ist zudem ein Speicher vorgesehen für die Speicherung der durchgeführten Stellschritte des Schrittmotors 6. Die Ansteuerung mittels Schrittmotor 6 ermöglicht eine präzise Einstellung des Proportionalventils 3 unabhängig von den auftretenden Strömungskräften, was eine besonders genaue Steuerung des Antriebsaggregates 2 ermöglicht. Da das durch den Schrittmotor 6 generierte Drehmoment über ein internes Getriebe mit einer Zahnstange als Kraft auf den Ventilkolben übersetzt wird, kann dieser vorteilhafter Weise wesentlich leichter als ein Proportionalmagnet bei gleicher Leistung ausgestaltet sein. Diese Eigenschaft ermöglicht die Konstruktion eines Proportionalventils 3, welches für Volumenströme bis zu 150 l/min ausgelegt ist und dabei lediglich ein Gesamtgewicht von 3-4 kg aufweist. Weiter vorteilhaft ist, dass das Proportionalventil 3 durch den Entfall der Proportionalmagneten sowie des Sensors zur Lageüberwachung wesentlich kompakter gebaut werden kann. Dies ermöglicht die Konstruktion eines Proportionalventils 3 mit den genannten Leistungsdaten mit einer Gesamtlänge von unter 275 mm bei einer Gesamthöhe von unter 120 mm.
Über das elektrisch angesteuerte Proportionalventil 3 kann das als Hydraulikzylinder ausgestaltete Antriebsaggregat 2 verfahren werden, indem das Proportionalventil 3 die dem Antriebsaggregat 2 zugeordneten Arbeitsleitungen 4, 5 mit einer Druckdifferenz beaufschlagt. Hierfür werden die Arbeitsleitungen 4, 5 wahlweise jeweils mit einer ersten Druckversorgung (P1 ) 14 oder einem ersten Rücklauf (T1 ) 15 durch das Proportionalventil 3 verbunden.
Die Ansteuerung des Proportionalventils 3 erfolgt über den zugeordneten Schrittmotor 6 durch eine elektronische Steuereinrichtung ECU (electronic control unit). Die elektronische Steuereinrichtung ECU überwacht den Zustand des Systems, ermöglicht die Implementierung komplexer Algorithmen, bietet eine Schnittstelle zur Kommunikation nach außen über ein Bussystem (beispielsweise CAN) sowie die Möglichkeit, eine Vielzahl von Sensoren mit dieser zu verbinden. Abhängig von der Stellung des Proportionalventils 3 wird ein der Druckversorgung P1 (14) zugeordneter Versorgungsdruck auf eine Arbeitsleitung 4 oder 5 des zugeordneten Antriebsaggregates 2 gegeben. Die Sperrventile 8, 8a erfüllen eine Lasthaltefunktion, wenn sich der Steuerkreis 1 in einem inaktiven Zustand oder sicheren Zustand befindet. Das Sperrventil 13 hat ebenfalls eine Sicherheitsfunktion, insbesondere verhindert es ein Aufdrücken der Sperrventile 8, 8a im Falle eines klemmenden Ventilkolbens im Proportionalventil 3 außerhalb der Mittellage. Mit den Sensoren 7, 7a, 7b werden der Versorgungsdruck der Zuleitung P1 , durch Sensor 7 im aktiven Zustand des Steuerkreises 1 und die Drücke in den Arbeitsleitungen 4, 5, durch Sensoren 7a,7b, zu dem hydraulischen Antriebsaggregat 2 gemessen. Diese Messungen werden von der Steuereinrichtung ECU zur Ermittlung jener Sollstellung des Ventils 3 herangezogen, welche quasistatisch zu einem gewünschten Volumenstrom bzw. einer gewünschten Verfahrgeschwindigkeit des hydraulischen Antriebsaggregats 2 führt. Der Schrittmotor 6 hat hier gegenüber einem Ventil mit Proportionalmagneten den Vorteil, dass die Sollstellung des Ventils besonders genau und weitestgehend unempfindlich gegenüber auftretenden Strömungskräften eingestellt werden kann. Damit wird eine genaue und proportionale Steuerung der Verfahrgeschwindigkeit des hydraulischen Antriebsaggregats 2 ohne das Erfordernis einer gesonderten Druckwaage ermöglicht. Der elektrohydraulische Steuerkreis 1 umfasst in der dargestellten Ausführung außerdem einen optionalen, dem Proportionalventil 3 parallel geschalteten hydraulischen Notkreis für den Notbetrieb. Dieser Notkreis ermöglicht ein Verfahren des Antriebsaggregates 2 bei Ausfall der dem Proportionalventil 3 zugeordneten (vor- bzw. nachgeschalteten) Bauteile. Jedem Proportionalventil 3 zur Steuerung eines Antriebsaggregates 2 ist vorzugsweise ein eigener Notkreis zugeordnet. Der Notkreis umfasst ein Steuerventil 1 1 zur Steuerung der Verfahrrichtung des Antriebsaggregates 2 im Notbetrieb sowie zwei gegenseitig verkoppelte Ventile 10, 10a, welche als hydraulische entsperrbare Rückschlagventile oder Senkbremsventile 10, 10a in klassischer Verschaltung ausgeführt sind. Mit den nachgeschalteten einstellbaren Drosseln 9, 9a kann die Verfahrgeschwindigkeit im Notbetrieb begrenzt werden. Das Antriebsaggregat 2, insbesondere der Hydraulikzylinder, kann so im Notbetrieb verfahren werden, indem das Steuerventil 1 1 für den Notbetrieb die dem Antriebsaggregat 2 zugeordneten Arbeitsleitungen 4, 5 mit einer Druckdifferenz beaufschlagt. Hierfür werden die Arbeitsleitungen 4, 5 wahlweise jeweils mit einer zweiten Druckversorgung (P2) 16 oder einem zweiten Rücklauf (T2) 17 von dem Steuerventil 1 1 verbunden. Im Notbetrieb erfolgt die Druckversorgung des Antriebsaggregates 2 vorzugsweise über die separate Druckversorgung (P2) 16 und den separaten Rücklauf (T2) 17, so dass bei einer Undichtigkeit der Druckversorgung (P1 ) 14 oder des Rücklaufs (T1 ) 15 weiterhin eine Steuerung des Antriebsaggregates 2 möglich ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass bei Ausfall der regulären Maststeuerung samt Proportionalventil 3 der Mast noch verfahren werden kann, um beispielsweise den Mast einzufahren und gegebenenfalls den Restbeton aus der Betonpumpe und den Förderrohren herauszupumpen. Die elektronische Steuereinrichtung ECU überwacht hierzu den Zustand und das Verhalten des Steuerkreises 1 mittels der zur Verfügung stehenden Sensoren. Sobald die elektronische Steuereinrichtung ECU einen Fehler erkennt, schaltet sie den Steuerkreis 1 automatisch in einen sicheren Zustand. Die Ansteuerung der elektronischen Steuereinrichtung kann über ein BUS-System erfolgen, welches Steuerbefehle und Sollwerte überträgt, die vorzugsweise über eine Benutzerschnittstelle von einem Benutzer vorgegeben werden können. Die Druckversorgungsleitungen (P1 , P2) sowie die Rücklaufleitungen (T1 , T2) müssen nicht notwendigerweise separiert sein, sondern können auch in geeigneter Weise zusammengefasst sein, um das Gesamtgewicht des Großmanipulators möglichst gering zu halten.
Des Weiteren ist es sinnvoll, für die Proportionalventile 3 mit Schrittmotoren 6 unterschiedliche Leistungsklassen hinsichtlich der zu fördernden Volumenströme vorzusehen, da sich deren Bedarf bezüglich der am Mast befindlichen hydraulischen Antriebe 2 stark unterscheiden kann. Insbesondere werden für hydraulische Antriebe 2 in Form von Zylindern zur Ansteuerung von Gelenken des Mastes, welche bei ausgestrecktem Mast weit vom Drehschemel entfernt sind, wesentlich kleinere Zylinder im Vergleich zu jenen Gelenken, welche sich nahe am Drehschemel befinden, eingesetzt, da die zu erbringenden Kräfte wesentlich geringer sind. Durch den Einsatz von Proportionalventilen 3 mit an die eingesetzten hydraulischen Antriebe 2 abgestuften Leistungsklassen können noch zusätzliche Einsparungen hinsichtlich des Gewichts und des Bauraums erzielt werden, was für die Auslegung und Konstruktion des Mastes wesentlich von Vorteil sein kann.
Die Antriebsaggregate 2 bei einem Großmanipulator sind in der Regel als doppelt wirkende Hydraulikzylinder ausgebildet. Alternativ könnte es sich bei dem Antriebsaggregat 2 beispielweise um einen in der Schrift WO 2013/0681 12 A1 gezeigten Drehantrieb handeln, bei dem die dort gezeigten zwei Ringkolben von zwei separaten, mit Schrittmotoren angesteuerten, Proportionalventilen angesteuert werden.
- Bezugszeichenliste -
Bezuqszeichenliste
1 Steuerkreis
Antriebsaggregat
Proportionalventil
Arbeitsleitung A
5 Arbeitsleitung B
6 Schrittmotor
7 7a, 7b Drucksensoren
8 8a Lasthalte-/Sperrventile
9 9a einstellbare Drosseln
10 10a Senkbrems-(Rückschlag-)ventile
1 1 Steuerventil (Notbetrieb)
12 Freigabeventil
13 Sperrventil
14 Versorgung (Normalbetheb) 15 Rücklauf (Nornnalbetneb)
16 Versorgung (Notbetrieb)
17 Rücklauf (Notbetrieb)
ECU Steuereinrichtung
Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche
1 . Elektrohydraulischer Steuerkreis (1 ) zum Ansteuern eines hydraulisch betätigten Antriebsaggregates (2), mittels dessen ein Mastsegment eines Manipulators, insbesondere eines Großmanipulators für Autobetonpumpen, hinsichtlich seiner Orientierung verstellbar ist, mit einem elektrisch angesteuerten Proportionalventil (3), welches mit hydraulischen Arbeitsleitungen (4, 5) des Antriebsaggregates (2) zu dessen Ansteuerung verbunden ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Proportionalventil (3) mit einem Schrittmotor (6) angesteuert wird.
2. Steuerkreis nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass das Proportionalventil (3) direkt am oder in unmittelbarer Nähe zum anzusteuernden Antriebsaggregat (2) angeordnet ist.
3. Steuerkreis (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrittmotor (6) einen nicht-selbsthemmenden Schrittmotorantrieb aufweist.
4. Steuerkreis (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass über Drucksensoren (7, 7a, 7b) eine Stellung des Proportionalventils (3) ermittelt wird, die zu einer gewünschten Verfahrgeschwindigkeit des Antriebsaggregates (2) führt.
5. Steuerkreis (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (3) ein Gehäuse aufweist, welches einen Ventilkolben, eine Rückstellfeder und den Schrittmotor (6) enthält.
6. Steuerkreis (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Ventilkolbens über eine Zahnstange erfolgt.
7. Steuerkreis (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrittmotor (6) eine Überwachungseinheit zur Überwachung der vom Schrittmotor (6) durchgeführten Stellschritte aufweist.
8. Steuerkreis (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit einen Speicher für die durchgeführten Stellschritte aufweist.
9. Steuerkreis (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (3) Volumenströme von bis zu 150
Litern pro Minute regelt und ein Gesamtgewicht von 3 bis 4 kg aufweist.
10. Steuerkreis (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (3) eine Gesamtläge von höchstens 275 mm, vorzugsweise höchstens 265 mm, bei einer Gesamthöhe von höchstens 120 mm, vorzugsweise höchstens 1 10 mm, aufweist.
1 1 . Steuerkreis (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrittmotor (6) eine Schrittweite für die Stellschritte zwischen 20 μιτι und 5 μιτι, vorzugsweise 10 μιτι aufweist.
12. Manipulator, insbesondere Großmanipulator für Autobetonpumpen, mit einem ausfaltbaren Knickmast, der einen um eine Hochachse drehbaren
Drehschemel und eine Mehrzahl von Mastsegmenten aufweist, wobei die Mastsegmente an Knickgelenken jeweils um Knickachsen gegenüber einem benachbarten Mastsegment oder dem Drehschemel mittels je eines Antriebsaggregates (2) begrenzt verschwenkbar sind, gekennzeichnet durch einen elektrohydraulischen Steuerkreis (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Steuern wenigstens eines der Antriebsaggregate (2).
13. Manipulator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (3) direkt am oder in unmittelbarer Nähe zum zugeordneten, zu steuernden Antriebsaggregat (2) angeordnet ist.
PCT/EP2017/058326 2016-04-11 2017-04-07 Elektrohydraulischer steuerkreis mit schrittmotor Ceased WO2017178347A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016106589.7 2016-04-11
DE102016106589.7A DE102016106589B4 (de) 2016-04-11 2016-04-11 Elektrohydraulischer Steuerkreis mit Schrittmotor sowie Manipulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017178347A1 true WO2017178347A1 (de) 2017-10-19

Family

ID=58645002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/058326 Ceased WO2017178347A1 (de) 2016-04-11 2017-04-07 Elektrohydraulischer steuerkreis mit schrittmotor

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102016106589B4 (de)
WO (1) WO2017178347A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110454450A (zh) * 2019-08-01 2019-11-15 烟台中宇航空液压有限公司 电液伺服控制系统液压保护装置
CN113330174A (zh) * 2019-01-30 2021-08-31 普茨迈斯特工程有限公司 车辆
CN119435482A (zh) * 2024-11-28 2025-02-14 广州宝力特液压技术有限公司 一种启闭液压系统及控制方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113217492B (zh) * 2021-04-15 2023-10-24 浙大城市学院 一种压转联轴型电液比例阀
CN113958544B (zh) * 2021-10-22 2024-11-15 华侨大学 工程机械电液复合储能驱动系统及其控制方法
CN115717617B (zh) * 2022-12-17 2025-10-17 广州海卓船舶技术有限公司 一种用于大通径液压操作阀的远程控制驱动器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4227563A1 (de) * 1992-08-20 1994-02-24 Rexroth Mannesmann Gmbh Geregelter hydraulischer Vorschubantrieb
DE102007048697A1 (de) * 2007-10-11 2009-04-16 Deere & Company, Moline Hydraulische Hubeinrichtung
WO2013068112A1 (de) 2011-11-10 2013-05-16 Schwing Gmbh Mastaufbau insbesondere für eine autobetonpumpe sowie autobetonpumpe
WO2014165888A1 (de) 2013-04-09 2014-10-16 Ttcontrol Gmbh Elektrohydraulischer steuerkreis
WO2015031587A1 (en) * 2013-08-29 2015-03-05 Llc Vector Horizon Technologies Electro-hydraulic actuator

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19836042A1 (de) * 1998-08-10 2000-02-17 Eckehart Schulze Hydraulikventil
DE10340505B4 (de) * 2003-09-03 2005-12-15 Sauer-Danfoss Aps Ventilanordnung zur Steuerung eines Hydraulikantriebs

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4227563A1 (de) * 1992-08-20 1994-02-24 Rexroth Mannesmann Gmbh Geregelter hydraulischer Vorschubantrieb
DE102007048697A1 (de) * 2007-10-11 2009-04-16 Deere & Company, Moline Hydraulische Hubeinrichtung
WO2013068112A1 (de) 2011-11-10 2013-05-16 Schwing Gmbh Mastaufbau insbesondere für eine autobetonpumpe sowie autobetonpumpe
WO2014165888A1 (de) 2013-04-09 2014-10-16 Ttcontrol Gmbh Elektrohydraulischer steuerkreis
WO2015031587A1 (en) * 2013-08-29 2015-03-05 Llc Vector Horizon Technologies Electro-hydraulic actuator

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113330174A (zh) * 2019-01-30 2021-08-31 普茨迈斯特工程有限公司 车辆
CN113330174B (zh) * 2019-01-30 2023-12-08 普茨迈斯特工程有限公司 车辆
CN110454450A (zh) * 2019-08-01 2019-11-15 烟台中宇航空液压有限公司 电液伺服控制系统液压保护装置
CN119435482A (zh) * 2024-11-28 2025-02-14 广州宝力特液压技术有限公司 一种启闭液压系统及控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016106589A1 (de) 2017-10-12
DE102016106589B4 (de) 2019-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2984350B1 (de) Elektrohydraulischer steuerkreis
WO2017178347A1 (de) Elektrohydraulischer steuerkreis mit schrittmotor
DE60103353T2 (de) Elektrisch-gesteuertes, hydraulisches antriebssystem
EP2184252B1 (de) Bremsvorrichtung
EP2984254A1 (de) Regelsystem und verfahren zum steuern der orientierung eines segments eines manipulators
EP3394454B1 (de) Ventil, insbesondere 4/2-wegeschieberventil
EP2644904B1 (de) Verfahren zur Ansteuerung eines fluidisch betreibbaren Arbeitssystems
EP3443182B1 (de) Elektrohydraulischer steuerkreis für einen grossmanipulator
DE102012016838B4 (de) Hydraulische Steuerschaltung für eine hydraulisch betätigte Gießeinheit
EP3329129B1 (de) Hydraulischer antrieb zum ausführen einer linearen bewegung
DE3347000A1 (de) Elektrohydraulische einrichtung zur steuerung eines doppeltwirkenden hydromotors
EP4367405B1 (de) Betätigungsvorrichtung für zumindest einen fluidisch antreibbaren verbraucher
EP2846942B1 (de) Hydraulische strangpresse sowie verfahren zum betrieb einer hydraulischen strangpresse
EP2136086B1 (de) Hydraulischer Antrieb
EP3452672B1 (de) Grossmanipulator mit dezentraler hydraulik
DE10163066A1 (de) Verfahren zur aktiven Schwingungsdämpfung für eine mobile Arbeitsmaschine
EP2455552B1 (de) Arbeitsgerät
WO2008110620A1 (de) Elektrohydraulisches antriebssystem zur betätigung von wenigstens einem bewegbaren karosseriebauteil eines kraftfahrzeugs
EP3592143A1 (de) Steuer- und/oder regelsystem, landwirtschaftliches nutzfahrzeug und verfahren zur steuerung und/oder regelung eines landwirtschaftlichen nutzfahrzeugs
DE10225691A1 (de) Stellpumpe mit elektrohydraulischer Proportionalverstellung im geschlossenen Kreislauf
EP4105161B1 (de) Hydrauliksystem für eine hebevorrichtung
WO2019122280A1 (de) Hydraulischer drehantrieb
EP3231763B1 (de) Elektrohydraulicher steuerkreis für einen grossmanipulator
DE102004040940A1 (de) Baugruppe für ein Fahrwerkstabilisierungssystem
DE4037848A1 (de) Hydraulisch angetriebene maschine mit zwei antriebszylindern

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17720369

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17720369

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1