DE1961447A1

DE1961447A1 - Hydraulisches Steuersystem

Info

Publication number: DE1961447A1
Application number: DE19691961447
Authority: DE
Inventors: Irvin Ronald Duane; Jones Robert Edward; Comer Dr Donald Thomas
Original assignee: Mobility Systems Inc
Current assignee: Mobility Systems Inc
Priority date: 1968-12-09
Filing date: 1969-12-08
Publication date: 1970-07-09
Also published as: US3570243A; JPS5018557B1; GB1254363A; FR2025670A1

Description

DIPL-ING. FRANZ WERDERMANN PATENTANWALT 2 HAMBURG 13 INNOCENTIASTRASSE 30

TELEFON 452139

M 69 I4o Fl.

Mobility Systems, Inc.,
Santa Clara, Kalif. (V.St.A.)

Hydraulisches Steuersystem.

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden U.S.-Anmeldung Serial No. 782 o26 vom 9. Dezember I968 in Anspruch genommen.

Hydraulische Steuersysteme für Hebevorrichtungen sind seit langem bekannt. Die Steuersysteme bei den meisten bekannten Vorrichtungen arbeiten jedoch in der Weise, daß sie ein Drosselventil innerhalb des hydraulischen Systems steuern. Bei diesen Systemen sind typischerweise Höhenanzeigevorrichtungen mit einem Steuereingang gekoppelt und öffnen ein Drosselventil so lange, bis die Hebevorrichtung die gewünschte Stellung erreicht hat. Sobald die Hebevorrichtung nahezu in die gewünschte Stellung gelangt ist, · wird das Ventil allmählich geschlossen, so daß es völlig geschlossen ist, wenn die Hebevorrichtung die gewünschte Stellung erreicht hat.

Die mit einer derartigen Steuerung verbundenen Probleme sind allgemein bekannt. Beispielsweise werden für herkömmli-

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ehe hydraulische Steuersysteme zum Zwecke der Proportionalsteuerung sehr teure Steuerventile benötigt. Außerdem liefern diese bekannten Systeme normalerweise kein Rückkopplungssignal, welches der Höhe der Hebevorrichtung proportional ist, und schließlich sind sie im allgemeinen nicht verträglich mit einer Steuerung durch einen Rechner oder eine logische Schaltung. Diese und weitere Gründe machen ein vermittels eines Drosselventils gesteuertes hydraulisches System für viele Anwendungen ungeeignet.

Die Erfindung besieht sich allgemein auf hydraulische Steuersysteme und insbesondsre auf ein elektronisches Steuersystem und eine Hydraulische Steuervorrichtung, wobei der Antrieb for* die hydraulische Pumpe zugleich als Mittel verwendet wix»ä_f um ais gefahr oder die Entnahme von hydraulisch©!» Flüssigkeit in die bsw. aus der hydraulischen Arbextsvorrichtung su bewerkstelligen und gleichzeitig zu steuern«

Die Aufgabe der Erfindung ist naher in erster Linie darin zu sehen, ein elektronisch gesteuertes hydraulisches Antriebssystem zu schaffen, vermittels dessen eine Hebevorrichtung mit sehr hoher Genauigkeit betätigt werden kann. Außerdem soll eine Proportionalsteuerung für eine hydraulische Hebevorrichtung geschaffen werden, die einen Rückkopplungskreis aufweist, der auf die Betätigung der gesteuerten Vorrichtung ansprechbar ist und eine dynamische

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Präzisionssteuerung ermöglicht. Die hydraulische Pumpe für die Hebevorrichtung soll auf elektronischem Wege in Abhängigkeit von einem Einstellbefehlssignal und einem die Einstellung anzeigenden Signal steuerbar sein, um die zum Betrieb des Systems dienende hydraulische Flüssigkeit in einem gesteuerten Durchfluß entweder dem System zuzuführen oder von diesem abzuführen. Schließlich soll als hydraulisches Steuerelement für das hydraulische Präzisionssteuersystem kein Steuerventil oder Steuerschieber erforderlich sein.

Das vorgeschlagene hydraulische Steuersystem für eine hydraulische Druckvorrichtung, die dazu dient, einer von ihr angetriebenen Vorrichtung eine vorbeßtimiate Bewegung zu erteilen, ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine mit der hydraulischen Druckvorrichtung betriebsmäßig gekoppelte hydraulische Pumpe, welche dazu dient, der hydraulischen Druckvorrichtung unter Druck stehende hydraulische Flüssigkeit zuzuführen, einen Antriebsmotor zum Antrieb der* Pumpe, eine erste Eingangsklemme, welcher ein Steuersignal für das System zugeführt werden kann, eine Signalvorrichtung, welche in Abhängigkeit von der Lage der durch die hydraulische Druckvorrichtung angetriebenen Vorrichtung ein elektrisches Signal liefern kann, und durch einen elektronischen Signalgenerator, dessen erster Eingang mit der ersten Eingangsklemme, und dessen

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zweiter Eingang mit der Signalvorrichtung verbunden ist und der in Abhängigkeit von dem unterschied zwischen den EingangsSignalen ein Ausgangssignal liefern kann, das dem Motor zugeführt wird und diesen steuert.

Entsprechend einer weiteren Ausführung der Erfindung kann die mit der hydraulischen Druckvorrichtung betriebsmäßig gekoppelte hydraulische Pumpe aus einer Verdrängerpumpe bestehen, die dazu dient, der hydraulischen Druckvorrichtung unter Druck stehende hydraulische Flüssigkeit zuzuführen und die Abgabe von Flüssigkeit von dieser zu steuern, und der elektronische Signalgenerator kann so ausgelegt sein, daß er in Abhängigkeit von einem Eingangs-Befehlssignal und einem die Stellung der angetriebenen Vorrichtung anzeigenden Signal ein zum Betrieb des Motors dienendes Steuersignal liefert.

Entsprechend der Erfindung wird ein elektronisches Steuersystem dazu verwendet, in Abhängigkeit von einem angelegten Einstellbefehlssignal und einem die Einstellung anzeigenden Signal eine von einer hydraulischen Pumpe angetriebene Vorrichtung zum Heben einer Hebebühne oder dgl. unterschiedlich zu betätigen und die durch das Gewicht der Hebebühne bedingte Abgabe von hydraulischer Flüssigkeit aus dem hydraulischen System zu verhindern und auf diese Weise das Absenken der Hebebühne zu steuern. Dieser Vorgang wird in der hier dargestellten bevorzugten

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Ausfuhrungsform durch Verwendung einer durch einen Nebenschluß-Gleichstrommotor angetriebenen Pumpe ausgeführt, die durch einen Impulsbreitenmodulator in Abhängigkeit von mehreren Rechenverstärkern und zugeordneten Rückkopplungseinrichtungen betrieben wird.

Vermittels des erfindungsgemäßen Systems läßt sich eine genaue Steuerung der senkrechten Einstellung einer hydraulischen Hebevorrichtung oder dgl. erzielen. Das System eignet sich insbesondere in Verbindung mit einem Fahrzeug für Lagerhäuser, das durch eine Rechenanlage gesteuert wird. Das System läßt sich jedoch ganz allgemein auf jede hydraulische Anlage anwenden, für welche eine genaue Einstellung einer hydraulisch betätigten Vorrichtung erforderlich ist. Wenngleich das offenbarte System insbesondere in Verbindung mit einer Hebevorrichtung beschrieben wird, läßt es sich auch auf hydraulische Einrichtungen anwenden, bei denen die Schwerkraft nicht als Hauptantriebsmittel in einer Bewegungsrichtung ausgenutzt wird.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß es in einer hydraulischen Einrichtung eine Proportionalsteuerung ohne Verwendung eines hydraulischen Steuerventils oder Steuerschiebers ermöglicht und eine absolut genaue Einstellung eines angetriebenen Fahrzeuges oder dgl. in Abhängigkeit von einem Befehlssignal gestattet. Weitere Vorteile sind darin zu sehen, daß das

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System sowohl für Handbetrieb als auch für eine digitale Rechnersteuerung verträglich ist und die hydraulische Einstellvorrichtung nicht durch ein Steuerventil oder einen Steuerschieber, sondern durch eine vermittels eines Elektromotors angetriebene Pumpe und eine dieser zugeordnete Steuervorrichtung gesteuert wird, wodurch das System eine größere Zuverlässigkeit erhält und preiswerter ist.

Die neuartigen Merkmale des erfindungsgemäßen Systems werden anhand von zwei Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte AusfUhrungsform einee hydraulischen Hebesteuersystems nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform eines hydraulischen Hebesteuersystems nach der Erfindung.

In Fig. 1 der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Steuersystems nach der Erfindung dargestellt. Bei dieser ist eine Hebebühne Io mit dem einen Ende eines Antriebsseils oder einer Antriebskette 12 verbunden, das bzw. die über eine beweglich gelagerte Scheibe 14 geführt und an dem anderen Ende an einem Punkt 16 befestigt ist. Die Hebebühne Io wird bei ihrer Bewegung durch (nicht dargestellte) Führungsschienen oder dgl. geführt, so daß sie sich entlang eines vorgegebenen Weges bewegen kann.

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Die Scheibe 14 ist betriebsmäßig mit dem Stellkolben 18 eines hydraulischen Zylinders oder eines Druckzylinders 2o verbunden, welchem durch eine Rohrleitung 22 hydraulische Flüssigkeit zugeführt werden kann.

Die Rohrleitung 22 verbindet den Druckzylinder 2o über ein Einwegventil 26 mit einer hydraulischen Pumpe 24. Vermittels des Einwegventils 26 kann die Pumpe 24 hydraulische Flüssigkeit zu dem Zylinder 2o zuführen, die Flüssigkeit kann jedoch nicht in entgegengesetzter Richtung zurückströmen. Um die Entnahme von Flüssigkeit aus dem unteren Ende des Zylinders 2o und ein Absenken der Hebebühne Io zu gestatten, ist im Nebenstrom zu dem Einwegventil 26 eine Rohrleitung 3o mit einem elektrisch betätigten Magnetventil 28 angeordnet. Das Ventil 28 dient nicht zur Steuerung der Bewegung der Hebebühne Io, sondern dient lediglich als Steuervorrichtung, welche das Absenken der Hebebühne Io gestattet. Das Ventil 28 ist während einer nach oben gerichteten Bewegung der Hebebühne Io ganz geschlossen und während einer nach unten gerichteten Bewegung der Hebebühne voll geöffnet. Andererseits kann jedoch auch die Pumpe 24 selbst dazu verwendet werden, den Flüssxgkeitszufluß zwischen Zylinder 2o und einem Vorratsbehälter 32 zu steuern, da es sich bei der Pumpe 24 um eine Verdrängerpumpe handelt. Zu diesem Zweck wird eine Vorrichtung vorgesehen, die

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den Motor 34 in einer solchen Weise erregt, daß er die Pumpe 24 anhält, wenn das Korrektursignal am Ausgang des Verstärkers 6o null ist. Dann können die Ventile 26 und 28 in den Rohrleitungen in Fortfall kommen. Ein hydraulischer Vorratsbehälter 32 ist mit der Pumpe 24 verbunden und liefert die hydraulische Flüssigkeit für das hydraulische System.

Die Pumpe 24 wird durch einen Nebenschluß-Gleichstrommotor 34 angetrieben, der gleichzeitig einen Drehzahlgenerator 36 antreibt. Der Gleichstrommotor 34 weist eine Feldwicklung 38 und einen Anker 4o auf, die jeweils an der Anschlußklemme 42 mit einer Spannungsquelle V verbunden sind. Die andere Seite der Feldwicklung 38 und des Ankers 4o ist jeweils durch einen elektronischen Schalter 44 bzw. 46 mit Masse verbunden. Im Nebenschluß parallel zu dem Anker 4o des Motors 34 liegen ein Lastwiderstand 48 und eine Diode 5o, deren Aufgabe weiter unten erläutert ist.

Zwei Eingangsklemmen 52 und 54 dienen zum Anlegen des Einstellbefehlssignals bzw. des Startbefehlssignals. Die Klemme 52 ist über einen Widerstand 56 mit dem Eingang 58 eines Rechenverstärkers 6o verbunden, welcher einen Rückkopplungs- oder Gegenkopplungswiderstand 61 aufweist. Der Ausgang des Rechenverstärkers 6o ist durch eine Leitung 62, eine Diode 64 und einen Widerstand 66

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mit dem positiven Eingang 68 eines zweiten Rechenverstärkers 7ο verbunden, welcher einen Rückkopplungswiderstand 71 aufweist. Der Eingang ist mit der positiven Eingangsklemme 68 verbunden, damit keine Umkehr des Eingangssignals erfolgt. Der Ausgang des Rechenverstärkers 7o ist mit dem Eingang eines Impulsbreitenmodulators 72 verbunden, welcher wiederum mit einem Eingang 74 eines UND-Gatters 76 verbunden ist.

An den Eingang 58 des Verstärkers 60 wird über einen Widerstand 78 und die Leitung 80 ein die Einstellung anzeigendes Eingangssignal angelegt, das durch ein Potentiometer 82 für die Anzeige der Hebestellung abgegeben wird, dessen Abgreifer 84 betriebsmäßig mit der Scheibe 14 verbunden ist. Die einstellungsabhängige Eingangsspannung wird durch eine Stromquelle V erhalten, welche mit der Klemme 85 verbunden ist.

Die Eingangsklemme 54 ist durch ein Steuergatter 86 mit einem der anderen Eingänge 73 des UND-Gatters 76 verbunden. Der Ausgang des Impulsbreitenmodulators 72 kann nicht an den Eingang des als Schalter dienenden Steuertransistors 46 angelegt werden, wenn nicht zuvor ein Startbefehl an die Eingangsklemme 54 abgegeben worden ist. Das Steuergatter 86 dient als Sicherheitsvorrichtung für den Handbetrieb und macht das System verträglich zur Verwendung mit einer Rechnersteuerung.

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Mit dem Ausgang des Rechenverstärkers 60 sind durch Leitungen 62 und eine Leitung 88 ein Anzeigegerät 9o für negative Höhe und ein Anzeigegerät 92 für positive Höhe verbunden. Der Ausgang des Anzeigegerätes 9o für negative Höhe ist mit einem der Eingänge 94 des UND-Gatters 96 und mit einem der Eingänge 98 eines ODER-Gatters loo verbunden. Der Ausgang des Anzeigegerätes 92 für positive Höhe ist mit dem anderen Eingang Io2 des ODER-Gatters loo und über einen Widerstand 57 mit dem Eingang 58 verbunden. Der Ausgang des UND-Gatters 96 ist durch eine Leitung Io4 mit der Steuerelektrode eines Transistorschalters I06 verbunden, welcher den Elektromagneten Io7 des Ventils 28 betätigt.

Der Ausgang des ODER-Gatters loo ist durch eine Leitung I08 mit der Steuerelektrode Ho des als Schalter dienenden Transistors 44 verbunden, welcher den Felderregerstromkreis des Motors 34 schließt. Der Ausgang des ODER-Gatters loo ist außerdem über einen Inverter 111 und die Leitung 112 mit dem Steuergatter 86 verbunden und dient dazu, das Gatter 86 nach jeder, aufgrund eines Einstellbefehlssignals an der Klemme 52 erfolgten Ortsveränderung der Hebebühne Io zurückzustellen. Daher muß nach dem Anlegen eines Einstellbefehlssignals an die Klemme 52 ein Startbefehlssignal an die Klemme 54 angelegt werden.

Außer den bereits dargelegten Gründen wird durch die Verwendung des Steuergatters 86 in der dargestellten Weise

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ein weiterer Vorteil dadurch erhalten, daß die Stabilität des Systems verbessert wird. Jedesmal dann, wenn das Korrektursignal am Ausgang des Verstärkers 60 den Wert null annimmt, wird das Steuergatter 86 selbsttätig zurückgestellt. Dadurch wird das Startbefehlssignal von dem Eingang des UND-Gatters 76 entfernt und es wird verhindert, daß ein Antriebssignal an den Motor 34 gelegt werden kann. Daher ist es unmöglich, daß die Hebebühne Io in Schwingungen versetzt wird oder über die gewünschte Stellung hinaus weiterbewegt wird, wenn sie die gewünschte Höhe erreicht hat.

Der Ausgang des Anzeigegerätes 90 für negative Höhe ist außerdem über eine Leitung 114 mit einem Elektromagneten 116 verbunden, welcher einen Schalter 118 betätigt, wodurch ein Leitungsnetz 12o in den Eingangskreis des Rechenverstärkers 7o gelegt wird und dessen Eingang dämpft, wenn ein negatives Korrektursignal am Ausgang des Verstärkers 60 auftritt. Der Ausgang 122 des Drehzahlgenerators 36 ist ebenfalls mit dem Eingang des Verstärkers 7ο verbunden. Wenn der Ausgang des Drehzahlgenerators 36 positiv ist, wird dieses Signal durch eine Diode 124 und einen Widerstand 126 an den Eingang 68 des Verstärkers 7ο angelegt. Wenn der Ausgang des Generators 36 negativ ist, wird er durch eine Diode 128 und einen Widerstand 13o an den Eingang 68 angelegt.

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Im Betrieb liefert die durch den Nebenschluß-Gleichstrommotor 34 angetriebene hydraulische Pumpe 24 den hydraulischen Druck zur Steuerung des Druckzylinders 2o. Die hydraulische Pumpe 24 ist eine positive Verdrängerpumpe und kann beispielsweise aus einer Flügelradpumpe oder einer Zahnradpumpe bestehen. Wenn die Pumpe 24 in einem Drehsinn angetrieben wird, wird hydraulische Flüssigkeit durch das Einwegventil 26 in den hydraulischen Druckzylinder 2o gepumpt, wodurch der Kolben 18 und die Scheibe 14 nach oben gedrückt werden und die Hebebühne Io angehoben wird. Unter diesen Bedingungen ist das hydraulische Elektromagnetventil 28 geschlossen, so daß infolge des Einwegventils 26 keine Flüssigkeit aus dem Zylinder 2o abgegeben werden kann, auch wenn der Motor 34 ganz abgeschaltet ist. Wenn anschließend das Magnetventil 28 geöffnet wird, steht ein Durchflußweg zur Verfügung, durch welchen die in dem Druckzylinder 2o befindliche Flüssigkeit durch -die Pumpe 24 hindurch zum Vorratsbehälter zurückkehren und die Pumpe 24 im entgegengesetzten Drehsinn antreiben kann, wenn der durch den Motor 34 auf die Pumpe ausgeübte Antrieb keine ausreichend hohe Gegenkraft gegen den Flüssigkeitsdruck in der Rohrleitung 22 liefert.

Wenn angenommen werden soll, daß sich die Hebebühne Io in der niedrigsten Stellung befindet, ist das durch das Potentiometer 82 an den Eingang 58 des Summierverstärkers 6o angelegte Einstellanzeigesignal im wesentlichen

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gleich null, und wenn kein Einstellbefehlssignal an die Eingangsklemme 52 angelegt ist, welches ein Ausgangssignal des Verstärkers 60 zur Folge hat, wird der Motor 34 nicht in Tätigkeit gesetzt. Wenn jedoch an die Klemme 52 ein Einstellbefehlssignal angelegt ist (das bei dem hier dargestellten System aus einer negativen Spannung besteht), ist die Summe der am Eingang 58 des Verstärkers 60 erscheinenden Signale negativ und erzeugt entsprechend der normalen Signalumkehreigenschaft des Rechenverstärkers ein entsprechendes positives Ausgangssignal in der Leitung 62.

Das positive Ausgangssignal des Verstärkers 60 wird durch die Leitung 62, die Diode 64 und den Widerstand 66 dem Eingang 68 des nichtumkehrenden Rechenverstärkers 7o zugeführt. Das von dem Verstärker 70 dementsprechend abgegebene positive Ausgangssignal wird in den Impulsbreitenmodulator 72 eingegeben, der eine Impulsfolge erzeugt, in welcher die Impulsbreiten proportional sind der Größe des durch den Verstärker 70 erzeugten Ausgangssignals.

Wenn an die Steuerklemme 54 kein Startbefehlssignal angelegt und damit die Leitung 73 nicht erregt worden ist, kann der Ausgang des Impulsbreitenmodulators 72 nicht durch das UND-Gatter 76 hindurch zu dem Schalttransistor 46 gelangen, so daß der Motor 34 nicht eingeschaltet wird. Wenn jedoch ein derartiges Signal an die Steuerklemme 54 angelegt worden ist, kann das impulsbreitenmodulierte

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Steuersignal, das am Eingang 74 liegt, durch das UND-Gatter 76 hindurch zu dem Schalter 46 gelangen und diesen mit einer Geschwindigkeit einschalten, welche gestattet, daß Strom von der positiven, mit der Klemme 42 verbundenen Spannungsquelle durch den Anker 4o des Motors 34 und den Schalter 46 zur Masse fließen kann. Obwohl der dem Anker 4o zugeführte Strom als pulsierter Eingang bezeichnet wer-

r: den kann, ist die Impulsfolgegeschwindigkeit hoch genug

sind
und/die Impedanzeigenschaften des Ankers derart, daß dem Anker 4o praktisch ein Gleichstromsignal zugeführt wird, dessen Höhe durch den Arbeitstakt der am Eingang des Transistors 46 liegenden Impulse bestimmt wird.

Das positive Ausgangssignal des Verstärkers 6o wird an das Anzeigegerät 92 für positive Höhe durch die Leitung 88 angelegt und liefert ein Ausgangssignal, das durch das ODER-Gatter loo und die Leitung Io8 die Basis Ho des " Transistors 44 sättigt und eine Erregung der Feldwicklung 38 des Motors 34 bewirkt. Wenn dem Motor 34 ein Strom durch die Feldwicklung und durch den Anker zugeführt wird, ist dieser eingeschaltet und treibt die hydraulische Pumpe 24 an, welche hydraulische Flüssigkeit unter Druck durch das Einwegventil 26 dem Druckzylinder 2o zuführt, um die Hebebühne Io anzuheben, bis die Größe des Lageeinganges (der Ausgang des Potentiometers 82) gleich ist der Größe des Einstellbefehlssignals an der Klemme 52.

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Da die Hebebühne Io infolge verschiedener Paktoren wie z.B. der Kompressibilität der hydraulischen Flüssigkeit und des Einflusses der Schwerkraft auf die Fortbewegungsrichtung bei einer nach oben und einer nach unten gerichteten Bewegung jeweils an verschiedenen Stellen anhält, wird, um den tatsächlichen Anhaltepunkt der Hebebühne Io bei einer nach oben gerichteten Bewegung vorwegzunehmen, von dem Ausgang des Anzeigegerätes 92 für positive Höhe durch den Widerstand 57 ein kleines positives Signal an den Eingang 58 des Verstärkers 6o angelegt. Infolge dieser "Hysteresekorrektur" wird das Korrektursignal am Ausgang des Verstärkers 6o etwas früher als dem normalen Zeitpunkt auf den Wert null gebracht, wodurch das an den Eingang des Motors 34 angelegte Signal um ein vorbestimmtes Zeitintervall früher entfernt wird, bevor die Hebebühne tatsächlich auf die gewünschte Höhe gelangt.

Zur Steuerung der Drehzahl des Motors 34 und damit auch zur Steuerung des Durchflusses von hydraulischer Flüssigkeit zu/von dem Druckzylinder 2o, liefert der Drehzahlgenerator 36 ein Ausgangssignal, dessen Polarität entgegengesetzt gerichtet ist dem am Ausgang des Verstärkers 6o erscheinenden Positionskorrektursignal, wodurch das am Eingang des Verstärkers 7o angelegte Signal um einen Betrag verringert wird, der von dem Flüssigkeitsdurchfluß und damit der Bewegungsgeschwindigkeit der Hebebühne Io abhängig ist.

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Wenn die Größe des an der Klemme 52 angelegten Einstellbefehlssignals kleiner ist als die Größe des durch das Potentiometer 82 angezeigten Positionssignals, was bedeutet, daß die gewünschte Einstellung niedriger ist als die tatsächliche Stellung der Hebebühne Io, wird an die Eingangsklemme 58 des Verstärkers 6o ein positives Eingangssignal angelegt, das proportional ist dem Unterschied zwischen

I^ diesen beiden Signalen. In diesem Falle ist das am Ausgang des Verstärkers 6o erscheinende Positionskorrektursignal negativ und erzeugt ein Ausgangssignal des Verstärkers 7o, aufgrund dessen der Impulsbreitenmodulator 72 den Arbeitstakt seines Ausgangssignals auf null verkleinert und der Transistorschalter 46 abgeschaltet wird, so daß dem Anker 4o des Motors 34 kein Ankerstrom zugeführt wird. Wenn jedoch das Anzeigegerät 9ο für negative Höhe ein negatives Signal am Ausgang des Verstärkers 6o feststellt, legt es an den Eingang 94 ein Ausgangssignal, das durch das UND-

" Gatter 96 hindurchgeht und den Transistorschalter Io6 anschaltet, durch welchen das Magnetventil 98 geöffnet wird, so daß die im Druckzylinder 2o befindliche hydraulische Flüssigkeit durch die Pumpe 24 zum Vorratsbehälter 32 zurückgepumpt wird. Damit treibt die Pumpe 24 den Anker des Gleichstrommotors 34 im entgegengesetzten Drehsinn an.

Da das Anzeigegerät für negative Höhe außerdem durch das ODER-Gatter loo mit der Basis Ho des Transistorschalters 44 gekoppelt ist und diesen im leitenden Zustand hält,

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wird der Feldwicklung 38 des Motors 34 ein Felderregerstrom zugeführt. Daher wirkt der Motor 34 jetzt als Generator, dessen Ausgang durch den Lastwiderstand 48 abgeleitet wird. Der Generatorbetrieb des Motors 34 erzeugt eine Bremswirkung, durch welche die Geschwindigkeit gesteuert wird, mit welcher die hydraulische Flüssigkeit durch die Pumpe 24 gelangen kann.

Da der Drehzahlgenerator 36 durch die Pumpe 24 ebenfalls im umgekehrten Drehsinn angetrieben wird, erzeugt er ein positives Ausgangssignal, das zusammen mit dem negativen Eingangssignal an den Verstärker 7o angelegt wird und an diesem ein negatives Eingangssignal hervorruft, das dann, wenn die Geschwindigkeit der nach unten gerichteten Bewegung der Hebebühne sehr groß wird, positiv wird und verursacht, daß der Impulsbreitenmodulator 72 ein Ausgangssignal liefert, durch welches der Schalter 46 angeschaltet und dem Motor 34 ein Ankerstrom zugeführt wird. Das dadurch im Anker 4o erzeugte Drehmoment ist der Drehung des Ankers 4o im umgekehrten Drehsinn entgegengesetzt und bewirkt, daß die Geschwindigkeit verringert wird, mit welcher die hydraulische Flüssigkeit durch die Pumpe 24 hindurchtreten kann. Außerdem verursacht der Ausgang des Anzeigegerätes 9o für negative Höhe während der nach unten gerichteten Verlagerung der Hebebühne Io, daß der Elektromagnet 116 den Schalter 118 schließt und das

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Leitungsnetz 12o mit dem Eingang des Verstärkers 7 ο koppelt, wodurch eine größere Verzögerung hervorgerufen und gewährleistet wird, daß die Hebebühne genau in dem Zeitpunkt angehalten wird, in welchem das Korrektursignal den Wert null erreicht.

Wenn daher ein Eingangssignal vorbestimmter Spannung an die Klemme 52 und gleichzeitig ein Startbefehlssignal an die Klemme 54 angelegt wird, läßt sich die Hebebühne Io sehr genau in jede gewünschte Höhe einstellen.

In Fig. 2 der Zeichnung ist eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in welcher ein hydraulischer Druckzylinder 15o vermittels der Treibstange 152 und.des Kolbens 154 zum Antrieb einer hin und her bewegten Vorrichtung für eine Anwendung dient, bei welcher der Einfluß der Schwerkraft in beiden Bewegungsrichtungen im wesentlichen gleich groß ist oder keinen Einfluß auf die Bewegung ausübt.

In dieser Ausführung kann die durch die Pumpe 24 unter Druck abgegebene hydraulische Flüssigkeit beiden Seiten des Kolbens 154 zugeführt werden. Gleichzeitig müssen Vorrichtungen vorgesehen sein, die dazu dienen, die Flüssigkeit von der nichtbeaufschlagten Seite des Kolbens 154 dem Vorratsbehälter 32 zuzuführen. Zu diesem Zweck dient ein doppeltwirkender, mittenversetzter elektrisch betätig-

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ter Schieber 158 mit zwei Kammern l6o und 162, die durch eine Trennwand 164 voneinander getrennt sind. Ein derartiger Schieber weist einen Schieberbund 166 auf, der normalerweise durch eine (nicht dargestellte) Federvorrichtung zurückgestellt und in einer Mittellage 168 gehalten wird, wenn der Schieber nicht betätigt ist. In dieser Mittellage kann durch jede der beiden Kammern I6o und 162 kein Durchfluß in einer der beiden Richtungen stattfinden. Sobald daher der Kolben 154 in die gewünschte Lage gebracht worden ist, wird der Schieberbund 166 in seine Mittellage 168 zurückgebracht, wodurch der Kolben 154 unabhängig von äußeren Kräften, die an der Treibstange 152 angreifen, in der eingestellten Lage gehalten wird.

Wenn das Anzeigegerät 92 für positive Höhe ein positives Korrektursignal am Ausgang des Verstärkers 6o feststellt, welches anzeigt, daß der Kolben 154 nach oben verschoben werden muß, wird das Ausgangssignal des Anzeigegerätes 92 für positive Höhe durch die Leitung 17o an die Basis des Transistors 172 angelegt und bringt diese zur Sättigung, so daß ein Strom durch die Wicklung 174 fließen und den Schieberbund 166 in die in der Zeichnung dargestellte Lage nach oben verschieben kann. Gleichzeitig wird der Motor 34 durch das von dem Impulsbreitenmodulator 72 erzeugte Ausgangssignal angeschaltet und treibt die Pumpe 24 an, wodurch Flüssigkeit durch die

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Rohrleitung 176, die Kammer I6o des Schiebers 158 und die Leitung 178 zur Unterseite des Druckzylinders 15o zugeführt wird und den Kolben 15*1 nach oben drückt.

Während dieses Vorganges wird die im oberen Ende des Zylinders 15o befindliche Flüssigkeit durch die Rohrleitungen l8o und 182, die untere Kammer 162 des Schiebers 158 und die Rohrleitung 184 zu dem hydraulischen Vorratsbehälter 32 zurückgeführt. Sobald der Kolben 154 in die gewünschte Lage gebracht worden ist, liefert das Potentiometer 82 eine Spannung am Eingang 58 des Verstärkers 60, die in Verbindung mit dem an die Eingangsklemme 52 angelegten Einstellbefehlssignal ein Korrektursignal null am Ausgang des Verstärkers 60 erzeugt. Das Anzeigegerät 92 für positive Höhe liefert daher einen Ausgang null, durch welchen der Transistor 172 abgeschaltet und die Wicklung 174 stromlos gemacht wird, so daß der Schieberbund I66 in seine Mittellage I68 zurückkehren kann.

Wenn jedoch an die Klemme 52 ein Einstellbefehlssignal angelegt ist, welches am Ausgang des Verstärkers 60 ein negatives Korrektursignal erzeugt, durch das angezeigt wird, daß der Kolben 154 nach unten verlagert werden muß, erzeugt das Anzeigegerät 9o für negative Höhe ein Ausgangssignal, das durch das UND-Gatter 96 und die Leitung Io4 an den Transistor I06 angelegt wird, diesen zur Sättigung bringt und einen Stromweg durch die Wicklung Io7

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vervollständigt, wodurch der Schieberbund 166 des Schiebers 158 in die untere Stellung 186 gebracht wird und die Zufuhr von Flüssigkeit von der Pumpe 24 durch die Leitung 176, die Kammer I60 und die Rohrleitung I80 zu dem oberen Ende des Zylinders 15o gestattet, so daß der Kolben 154 nach unten verlagert werden kann. Die im unteren Teil des Zylinders 150 befindliche Flüssigkeit wird durch die Leitung 178, die Kammer 162 und die Rohrleitung 184 zu dem Vorratsbehälter 32 zurückgeführt.

Da hierbei die Pumpe 24 ebenfalls durch den Motor 34 angetrieben werden muß und das vorstehend beschriebene System kein Ausgangssignal durch den Impulsbreitenmodulator 72 erzeugt, wenn der Ausgang des Verstärkers 60 negativ ist, wird jetzt ein Schalter 188 vorgesehen, der dazu dient, das negative Ausgangssignal des Verstärkers 60 einem Inverter 19o zuzuführen, welcher das Ausgangssignal in ein positives Signal umwandelt, das durch die Diode 64 und den Widerstand 66 dem Eingang 68 des Verstärkers 7o zugeführt und den Impulsbreitenmodulator 72 antreiben kann. Der Schalter I88 wird von der dargestellten Lage ■ auf den Kontakt 192 umgeschaltet, indem die Wicklung 194 über die Leitung I96 in Abhängigkeit von der Sättigung des Transistors I06 erregt wird, wenn das Anzeigegerät 9o für negative Höhe ein Einschaltsignal erzeugt, das durch das UND-Gatter 96 und die Leitung Io4 an die Basis des Transistors I06 angelegt ist.

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Somit wird der Motor 34 angeschaltet und treibt die Pumpe 24 so lange an, bis der Abgreifer 84 des Potentiometers 82, welches die Einstellung der Treibstange 152 abtastet, eine Spannung aufweist, durch welche der Ausgang des Verstärkers 6o null gemacht wird. Wenn am Ausgang des Verstärkers 6o ein Korrektursignal null erhalten wird, zeigt dieses an, daß die Treibstange 152 in die gewünschte neue Einstellung gebracht worden und der Schieberbund 166 in seine Mittellage 168 zurückgekehrt ist, in welcher er die Treibstange 152 in der gewünschten Lage hält. Abgesehen davon, daß der Motor 34 abgeschaltet wird, sobald das Korrektursignal am Ausgang des Verstärkers 6o den Wert null erreicht hat, wird das Steuergatter 86 gleichfalls zurückgestellt, so daß das System völlig abgeschaltet ist, bis an die Eingangsklemme 54 ein neues Startbefehlssignal angelegt wird.

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Claims

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- 23 Patentansprüche

flTjHydraulisches Steuersystem für eine hydraulische Druckvorrichtung, die dazu dient, einer durch sie angetriebenen Vorrichtung eine vorbestimmte Bewegung zu erteilen, gekennzeichnet durch eine mit der hydraulischen Druckvorrichtung (2o, 15o) betriebsmäßig gekoppelte hydraulische Pumpe (2*1), welche dazu dient, der hydraulischen Druckvorrichtung unter Druck stehende hydraulische Flüssigkeit zuzuführen, einen.Antriebsmotor (3*0 zum Antrieb der Pumpe, eine erste Eingangsklemme (52), welcher ein Steuersignal für das System zugeführt werden kann, eine Signalvorrichtung (82, 8*0, welche in Abhängigkeit von der Lage der durch die hydraulische Druckvorrichtung angetriebenen Vorrichtung ein elektrisches Signal liefern kann, und durch einen elektronischen Signalgenerator (6o, 72, To), dessen erster Eingang (58) mit der ersten Eingangsklemme, und dessen zweiter Eingang mit der Signalvorrichtung verbunden ist und der in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen den Eingangssignalen ein Ausgangssignal liefern kann, das dem Motor zugeführt wird und diesen steuert.

2. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Signalgenerator einen Rechenverstärker (6o) aufweist, welcher ein von dem Unterschied zwischen den an seinem ersten und

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seinem aweiten Eingang -angeleC'sn Signalsn abhängiges Ausgangssignal liefern kann.

3« Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 2, da-UIu¹Ch gekennseieünst_? daß der ilektronrlsche SignalgeneraSor eine Steusrvoaiehtung (To, 36) aufweist, die in Abhängigkeit von einem an sins aweite eingangs klemme {54) angelegten Startbefehlssigriäl erregt wird und so ausgelegt ist, daß sie das Anlegen des Ausganges des elektronischen Signalgenerators an den Motor verhindert, wenn nicht zuvor ein Startbefehlssignal an die zweite Eingangsklemme angelegt worden ist,

4. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß Schaltvorrichtungen zum Zurückstellen der Steuervorrichtungen vorgesehen sind, wenn die hydraulische Druckvonichtung in Abhängigkeit von einem an die erste Eingangsklemme angelegten Steuersignal in eine ausgewählte Stellung gebracht worden ist.

5. Hydraulisches Steuersystem nach Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (34) ein Nebenschluß-Gleichstrommotor ist, der in Abhängigkeit von dem Ausgang des elektronischen Signalgenerators erregt werden und die Pumpe antreiben kann.

6. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Signalgene-

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rator einen Impulsbreitenmodulator (72) aufweist, welcher den Arbeitstakt des an den Motor angelegten Signals in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen dem an die erste Eingangsklemme angelegten Steuersignal und dem durch den Signalgenerator erzeugten Positionssignal verändern kann.

7. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem Motor angetriebener Drehzahlgenerator (36) vorgesehen ist, dessen Ausgang mit einem dritten Eingang (68) des Signalgenerators gekoppelt ist und der dazu dient, diesem ein Steuersignal der Motordrehzahl zuzuführen.

8. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Pumpe mit der hydraulischen Druckvorrichtung durch einen doppeltwirkenden, mittenversetzten Schieber (158) verbunden ist, der durch den Signalgenerator betätigt und bewirken kann, daß die Pumpe die hydraulische Druckvorrichtung in einer ausgewählten Richtung antreibt.

9. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (24) eine Pumpe des Verdrängertyps ist, welche auch die Abgabe von hydraulischer Flüssigkeit von der hydraulischen Druckvorrichtung steuern kann, und der elektronische Signalgenerator in Abhängigkeit von einem an den Eingang angelegten

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Einstellbefehlssignal und einem die Stellung der angetriebenen Vorrichtung (lo, 152) anzeigenden Signal ein Steuersignal für den Betrieb des zum Antrieb der Pumpe dienenden Motors (34) abgeben kann.

10. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Signalgenerator eine Steuerschaltung (76) aufweist, die durch ein Steuersignal erregt sein muß, bevor der Ausgang des Signalgenerators den Motor anschalten kann.

11. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (34) ein liebenschluß-Gleichstrommotor ist.

12. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf den Signalgenerator ansprechbare und zum Abschalten des Motors und zur Umschaltung desselben in einen in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Verhältnis zwischen dem Steuersignal und dem die Stellung der angetriebenen Vorrichtung anzeigenden Signal von der Pumpe angetriebenen Generator dienende Vorrichtung (44, 46) vorgesehen ist.

13. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Signalgenerator einen Rechenverstärker (6o) aufweist, der ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen

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dem am Eingang angelegten Befehlssignal und dem die Stellung der angetriebenen Vorrichtung anzeigenden Signal abgeben kann.

1Ί. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung (35) vergesehen ist, die dazu dient, die Steuervorrichtung iU"i^:"ln;"sustelle wenn die hydraulische Druckvorrichtung ir Abh:·.. ..~>eit von dem Eingangsbefehlssignal in eine "■. as gewählt; J ..ellung gebracht worden ist.

15· Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 1^₃ dadurch gekennzeichnet 3 daß» der elektronische Signaigenerator einen Impulsbreiter,. ■ Ίν^Ί stör (72; j.,\f^ei?/-· ■ ~>-:^Λ ::-■:>? den Arbeitstakt des an >5r- '"'otor angc 'a.rt·;*' ''· Abhängigkeit von der Größe des Ausgangssignals d*s P ^::e_: Verstärkers verändern kann.

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