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DE3787266T2 - Elektrohydraulisches Hilfskraftsystem. - Google Patents

Elektrohydraulisches Hilfskraftsystem.

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Publication number
DE3787266T2
DE3787266T2 DE87118652T DE3787266T DE3787266T2 DE 3787266 T2 DE3787266 T2 DE 3787266T2 DE 87118652 T DE87118652 T DE 87118652T DE 3787266 T DE3787266 T DE 3787266T DE 3787266 T2 DE3787266 T2 DE 3787266T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pump
signal
valve
control signal
speed
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
DE87118652T
Other languages
English (en)
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DE3787266D1 (de
Inventor
Rajamouli Gunda
Michael R Mccarty
Melvin A Rode
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.)
Vickers Inc
Original Assignee
Vickers Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Vickers Inc filed Critical Vickers Inc
Application granted granted Critical
Publication of DE3787266D1 publication Critical patent/DE3787266D1/de
Publication of DE3787266T2 publication Critical patent/DE3787266T2/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B19/00Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for
    • F15B19/002Calibrating
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/414Structure of the control system, e.g. common controller or multiprocessor systems, interface to servo, programmable interface controller
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/33Director till display
    • G05B2219/33337For each axis a processor, microprocessor
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/41Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41309Hydraulic or pneumatic drive

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  • Servomotors (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf elektrohydraulische Hilfskraftsysteme nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei üblichen elektrohydraulischen Hilfskraftsystemen ist eine Pumpe über eine Mehrzahl von druckkompensierten Stromregel-Servoventilen mit einer entsprechenden Mehrzahl von Lasten verbunden, beispielsweise hydraulische Betätiger oder Motore. Bei einer typischen Anwendung können die sich bewegenden Bauteile eines Erdbaggers mit den elektrohydraulischen Betätigern verbunden sein, die über eine Hauptsteuerung geregelt werden, welche von den Bedienungshebel- oder Knüppel-Eingangssignalen abhängt. Die Pumpe wird so gesteuert, daß sie einen Ausgangsdruck gleich dem höchsten Lastdruck plus einem geringfügigen Druckabfall infolge Lastabtastung liefert, was eine Funktion der Konstruktion des Servoventils ist. Typischerweise ist ein Netzwerk von Wechselventilen (z. B. EP-A-66,151) mit verschiedenen Lasten verbunden und liefert an den Eingang der Pumpensteuerung ein den höchsten Lastdruck anzeigendes Ausgangssignal. Die Pumpe wird mechanisch gesteuert, um einen Auslaßdruck gleich dem höchsten Lastdruck plus dem Druckabfall des Servoventils infolge Lastabtastung zu liefern, welches mit der Last verbunden ist.
  • Es ist vorgeschlagen worden, das Wechselventilnetzwerk fortzulassen und die Pumpensteuerung durch elektronische Abtastung des tatsächlichen Drucks an den verschiedenen Lasten vorzusehen (siehe EP-A-247,335). Ein derartiges System macht Drucksensoren an beiden Servoventil- Anschlüssen bei jeder Last erforderlich, ferner einen Drucksensor am Pumpenauslaß und eine entsprechende Mehrzahl von Leitern für die Druckabtastsignale an eine elektronische Pumpensteuerung. Ob zwar verbesserte Steuercharakteristiken erzielbar sind, bleibt die Verringerung der Kosten und der Komplexität wünschenswert.
  • Es ist deshalb eine generelle Zielrichtung der vorliegenden Erfindung, ein elektrohydraulisches Servosystem der beschriebenen Art vorzusehen, welches reduzierte Kosten und Kompliziertheit zeigt, verglichen mit Systemen ähnlicher Art des Standes der Technik. Eine weitere und mehr ins einzelne gehende Zielrichtung der Erfindung liegt in der Schaffung eines elektrohydraulischen Servosystems der beschriebenen Art, welches druckkompensierte Stromregelventile umfaßt, die mit verschiedenen Lasten verbunden sind, und eine Pumpensteuerung, die auf Stromanforderung an den verschiedenen Ventilen anspricht, um den Pumpenauslaß so zu steuern, daß die Summe der Anforderungen geliefert wird. Eine weitere und noch spezifischere Aufgabenstellung der Erfindung liegt in der Schaffung eines elektrohydraulischen Systems mit einer Pumpensteuerung wie beschrieben, welche Schwankungen der Pumpeneingangsgeschwindigkeit automatisch kompensiert.
  • Gemäß der Erfindung umfaßt ein elektrohydraulisches Hilfskraftsystem ein druckkompensiertes Stromregelventil, um hydraulisches Fluid mit einem Fluidstrom in variabler Weise zu fördern, der eine vorbestimmte Funktion eines elektronischen Ventilsteuersignals ist. Eine Pumpe mit variablem Auslaß, beispielsweise mit variabler Verdrängung, ist mit einer Quelle der Antriebskraft verbunden, um hydraulische Druckflüssigkeit von der Quelle zu dem Servoventil zu fördern. Eine Pumpensteuerung liefert ein Steuersignal der Verdrängung an die Pumpe und umfaßt auf das Ventilsteuersignal ansprechende Schaltungen zur Steuerung der Pumpenverdrängung als Funktion des an dem Ventil angeforderten Fluidstromes.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung fördern eine Mehrzahl von druckkompensierten Stromregelventilen das hydraulische Fluid an eine entsprechende Mehrzahl von Lasten mit Fluidstromraten, die sich als individuelle vorbestimmte Funktionen von elektrischen Steuersignalen ändern, und zwar an die Ventile. Eine elektronische Servoregelung ist mit jedem Ventil verbunden und umfaßt Schaltungen zum Empfang von Eingangsbefehlssignalen, die für die Soll-Bewegung bei der entsprechenden Last kennzeichnend sind, und Rückkopplungssignale, die für die Ist-Bewegung bei der Last kennzeichnend sind. Es wird ein Steuersignal erzeugt und an jedes Ventil als Funktion einer Differenz zwischen dem entsprechenden Eingangssignal und Rückkopplungssignal übertragen. Das Ventilsteuersignal ist für den Strom bzw. die Geschwindigkeit des Fluids am Ventil kennzeichnend, wie diese zum Erhalt der gewünschten Bewegung an der entsprechenden Last erforderlich ist. Die Pumpenregelung empfängt sämtliche Ventilsteuersignale von den verschiedenen Hilfsreglern und liefert ein Steuersignal an die Pumpe als Funktion der Summe der verschiedenen, bei den Ventilen erforderlichen Fluidstromraten zur Erzielung der erwünschten Bewegung.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Pumpensteuersignal als kombinierte Funktion der Stromanforderung und der Pumpengeschwindigkeit gebildet. Dies bedeutet, daß das Pumpenverdrängungs-Befehlssignal als Funktion des Verhältnisses b*Qc/N erhalten wird, wobei Qc die gesamte Stromanforderung, N die Pumpengeschwindigkeit und b eine Variable bedeuten, die von der Pumpengeschwindigkeit abhängt und so die volumetrische Minderleistung an der Pumpe als Faktor der Geschwindigkeit berücksichtigt.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung zieht die Begrenzung der Pumpenverdrängung als Funktion der verfügbaren Leistung an der Pumpenbetriebsquelle in Betracht, z. B. den Fahrzeugmotor. Ein Sensor ist an die Motordrossel angeschlossen, um ein für die Motorgeschwindigkeit kennzeichnendes Signal, wie es von der Bedienungsperson gewünscht wird, zu liefern. Wenn die gemessene Motorgeschwindigkeit unterhalb der Motor-Soll-Geschwindigkeit absinkt, wird der Pumpenhub verringert, um die Motorbelastung zu verringern und es dem Motor zu ermöglichen, auf die Soll- Geschwindigkeit zurückzukehren. Die Befehlssignale an die Ventilregelung sind entsprechend abgestuft, so daß den Ventilen nicht befohlen wird, mehr Fluid zu liefern, als die Pumpe leisten kann.
  • Die Erfindung min zusätzlichen Zielrichtungen, Merkmalen und Vorteilen ist am besten aus nachfolgender Beschreibung, den angefügten Ansprüchen und den begleitenden Zeichnungen verständlich. Dabei zeigt:
  • Fig. 1 ein funktionelles Blockschaltbild eines elektrohydraulischen Servosystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
  • Fig. 2 eine ins einzelne gehende funktionale Blockschaltung der in Fig. 1 dargestellten Pumpenregelung und
  • Fig. 3 und 4 grafische Darstellungen, die zur Beschreibung der Betriebsweise der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 nützlich sind.
  • Fig. 1 stellt ein elektrohydraulisches Servosystem 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dar und weist zwei Servoventile 12, 14 auf, die an eine Pumpe 16 mit variablem Auslaß angeschlossen sind, um hydraulisches Fluid von der Pumpe 16 zu entsprechenden Linearbetätigern 18, 20 in variabler Weise zu fördern. Jedes Ventil 12, 14 weist eine zugeordnete elektronische Ventilregelung 22, 24 auf, die auf entsprechende Geschwindigkeits-Eingangsbefehlssignale V1 und V2 einer Knüppelsteuerung 26 oder dergleichen anspricht, und zwar über einen Hauptregler 27 zum Erhalt der Soll- Bewegungen bei den Betätigern 18, 20 und den mit diesen verbundenen zugeordneten Lasten 1, 2. Im einzelnen wird das Geschwindigkeits-Eingangsbefehlssignal V1 in den Integratoren 221 zunächst integriert (die Variable "S" stellt die konventionelle Laplace-Variable dar), um ein Stellungsbefehlssignal R1 zu bilden. Ein Sensor 28 ist mit dem Kolben 30 des Betätigers 28 verbunden und liefert ein Rückkopplungssignal Y1, welches für die Ist-Position des Betätigerkolbens 30 kennzeichnend ist, und zwar an eine Vergleichseinrichtung 222, welche außerdem das Befehlssignal R1 empfängt und ein Fehlersignal E1 abgibt, das für die Differenz zwischen dem Soll- und Ist-Stellungssignal R1 und Y1 kennzeichnend ist. Das Signal E1 wird über einen Verstärker 223 mit Verstärkungsfaktor K1 zur Bildung eines Ventilsteuerbefehlssignals U1 weitergeleitet. Das Servoventil 12 ist ein druckkompensiertes Stromregelventil, welches an den Betätiger 18 Fluid mit einer Rate Q1* liefert, welches eine vorbestimmte Funktion des Strombefehlssignals U1 ist. Die Ventilregelung 24 in der Ausführungsform nach Fig. 1 ist mit der zuvor beschriebenen Regelung 22 identisch, wobei die entsprechenden Verstärkungen und Signale mit dem Suffix "2" bezeichnet sind.
  • Das Ventil 12, der Betätiger 18, die Ventilregelung 22 sowie das Ventil 14 der Betätiger 20 und die Ventilregelung 24 umfassen somit jeweils ein geschwindigkeitsgeregeltes Servoventil und Betätigungssystem, welches auf Geschwindigkeits-Eingangsbefehlssignale V1, V2 vom Bedienungsknüppel 26 anspricht, um die Fluidrate oder den Strom durch die Servoventile 12, 14 zu ändern und dabei die erwünschte Bewegung an den mit den Betätigern 18, 20 verbundenen Lasten zu erzielen. Vorzugsweise stellt jede Ventil/Reglerkombination 12, 22 und 14, 24 eine einzelne Einheit oder Anordnung dar.
  • Die Pumpe 16 mit variablem Auslaß ist vorzugsweise eine solche mit variabler Verdrängung, deren Eingangswelle 32 mit einer Quelle 24 der Antriebskraft gekoppelt ist, beispielsweise dem Motor eines Erdbaggers in dem zuvor notierten Beispiel. Die Pumpe ist mit einem Pumpenregler 36 verbunden und wird von diesem gesteuert, der einen programmierten Mikroprozessor 38 umfaßt, der funktionell in Fig. 2 angedeutet ist. Die Ventilstrom-Befehlssignale U1, U2 werden beim Pumpenregler 36 von den Ventilreglern 22, 24 empfangen. Die Ventilstromsignale Q1, Q2 stellen die Ströme Q1* und Q2* dar und entsprechen dem jeweiligen Strombefehlssignal U1, U2 und werden vorzugsweise mit Bezug auf eine Nachschlagetabelle 40, 42 erhalten, in welcher die Stromcharakteristiken Q der ,jeweiligen Ventile 12, 14 als Funktion der jeweiligen Eingangsstrombefehlssignale U gespeichert werden. Obzwar die Strom/Befehlscharakteristiken als identisch bei 40, 42 in Fig. 2 illustriert sind, wird darauf hingewiesen, daß dies nicht der Fall sein braucht, wenn unterschiedliche Größen von Servoventilen mit entsprechend unterschiedlich großen Betätigern und Lasten gekoppelt sind. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, ändert sich der Strom Q nicht linear mit dem Strombefehlssignal U. Die Soll-Nachschlagetabellen 40, 42 können empirisch für jedes Servoventil 12, 14 aufgestellt werden oder können aus Entwurfsdaten für ein spezielles Modell oder eine spezielle Größe des Servoventils abgeleitet werden.
  • Die Signale Q1, Q2, welche für individuelle Fluidströme beim Ventil kennzeichnend sind, werden bei 43 summiert, um ein zusammengesetztes Fluidstromsignal Qc zu erhalten. Überschlägig beträgt die erforderliche Verdrängung bei der Pumpe 16, um das Fluid mit einer Rate von Qc* zu liefern, gleich Qc dividiert durch die Pumpengeschwindigkeit N. Dieses Verhältnis berücksichtigt jedoch nicht die Verluste bzw. den volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe 16 als Funktion der Pumpengeschwindigkeit. Demgemäß muß die kompensierte Pumpenverdrängung Dcf, die zur Lieferung von Fluid mit der Rate Qc* bei der Pumpengeschwindigkeit N erforderlich ist, entsprechend größer gemacht werden, wie dies durch die Gleichung Dcf=bQc/N zum Ausdruck kommt, wobei b ein Parameter ist, der sich mit der Pumpengeschwindigkeit N ändert und N von dem Pumpengeschwindigkeitssensor 44 geliefert wird. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wie in Fig. 2 illustriert, wird das vorstehende Verhältnis in einer weiteren Nachschlagetabelle 46 verwirklicht, welche den zusammengesetzten Strom Qc in Beziehung zu der funktionell kompensierten oder erforderlichen Pumpenverdrängung Dcf für unterschiedlich zunehmende Werte N1 . . . Nn der Pumpengeschwindigkeit N in Beziehung setzt. Die Variable b ist die Steigung der jeweiligen Kurve N1 . . . Nn in Fig. 2. Für Werte von N zwischen zunehmenden Werten N1 . . . . Nn wird eine geeignete Interpolation angewendet. Das erhaltene Signal Dcf ist somit für die gesamte erforderliche Pumpenverdrängung kennzeichnend, um eine Fluidrate Qc* bei der gemessenen Pumpengeschwindigkeit N zu erzielen (Dcf kann größer als Dmax sein).
  • Damit der Hub der Pumpe 16 nicht in einem Ausmaß verstellt wird, durch welches der Motor 34 überlastet wird, wird ein Befehlssignal NL für Geschwindigkeitsbeschränkung von der Fahrzeugdrossel 48 über ein Potentiometer 49 oder einen anderen geeigneten Wandler empfangen und gibt die beim Motor 34 verfügbare Leistung an. Das Geschwindigkeitsbeschränkungssignal NL wird im Vergleicher 51 mit der tatsächlichen Pumpengeschwindigkeit N verglichen. Die sich daraus ergebende Differenz NL-N wird in einer Prüfschaltung 50 verarbeitet, um ein Verdrängungsbefehlssignal Dcn, basierend auf der Pumpengeschwindigkeit, zu bilden. Wenn die Differenz negativ ist, darf die Pumpe 16 die maximale Verdrängung einnehmen, und wenn die Differenz positiv ist, kann es für die Pumpe notwendig sein, die minimale Verdrängung einzunehmen. Die beiden Verdrängungsbefehlssignale Dcn und Dcf werden in dem Minimumvergleicher 52 überprüft und das kleinere Signal wird als Pumpenverdrängungsbefehlssignal Dc ausgewählt. Das Pumpenverdrängungsbefehlssignal Dc wird im Vergleicher 53 mit der tatsächlichen Pumpenverdrängung D verglichen, wie diese vom Sensor 54 in Abhängigkeit von der Pumpenjochstellung angezeigt wird. Die Differenz oder das Fehlersignal Ed wird mit einer Konstanten K multipliziert, welche eine Vorspannung oder einen Versatz kompensieren soll, und steuert dann den Zwangszyklus des Verstärkers 56 für Impulsbreitenmodulation. Das Ausgangssignal des Verstärkers 56 wird dem Magnetventil 58 für Verdrängungssteuerung der Pumpe 16 zugeführt. Die Anordnung 53, 54, 56, 58 bildet eine Regelschleife 60 für die Pumpensteuerung, die im Betrieb danach strebt, Ed zu Null zu machen.
  • Das Ausgangssignal Dcn der Schaltung 50 wird vorzugsweise in einer Strombegrenzungsschaltung 55 begrenzt, deren Rate von der Bedienungsperson auswählbar ist, um das Pendeln der Motorgeschwindigkeit um die Begrenzungsgeschwindigkeit NL zu vermeiden.
  • Die Befehlssignale Dcn und Dcf werden auch einer Schaltung 61 zugeführt, in welcher das Verhältnis Dcn/Dcf gebildet wird. Solange dieses Verhältnis gleich oder größer als Eins ist, d. h., daß die Pumpengeschwindigkeit N oberhalb der Grenze NL ist, ist das Ausgangssignal Kd der Schaltung 61 gleich Eins. Wenn jedoch das Verhältnis Dcn/Dcf kleiner als Eins ist, wird der Wert als der Parameter Kd dem Hauptregler 27 (Fig. 1) zugeführt. Von dem Steuerknüppel 26 gelieferte Eingangsbefehlssignale werden mit dem Parameter Kd multipliziert, so daß die Geschwindigkeitsbefehlssignale V1, V2 zu dem Hilfsregler 22, 24 effektiv auf einen geringeren Pegel herabgesetzt werden, den der Motor und die Pumpe leisten kann. Daher wird der Hub der Pumpe 16 herabgesetzt und die Befehlssignale V1, V2 für Lastbewegung werden entsprechend reduziert, wenn die Motorgeschwindigkeit absinkt. Dies ermöglicht dem Motor, die Bedingung für angekoppelte Systeme aufrecht zu erhalten, beispielsweise die Fahrzeugsteuerung oder Bremsung, denen höhere Priorität zukommt.
  • Demgemäß empfängt die Pumpenregelung 36 im Betrieb elektrische Eingangssignale, die für die Strombefehlssignale U1, U2 bei den Servoventilen kennzeichnend sind und leitet hiervon entsprechende Ventilstromsignale Q1, Q2 ab, und zwar basierend auf dem vorbestimmten und eindeutigen funktionellen Verhältnis des Ventilstromes zum Strombefehl in druckkompensierten Stromregel-Servoventilen. Individuelle Servoventilströme werden zum Erhalt eines zusammengesetzten Stromsignals Qc summiert. Die erforderliche Pumpenverdrängung Dcf wird dann als Funktion des gesamten Stromsignals Qc und des Pumpengeschwindigkeitssignals N erhalten. Solange die so angezeigte erforderliche Verdrängung unterhalb dem Überlastpegel des Pumpenantriebsmotors ist, wird die Pumpenverdrängung Dcf basierend auf dem gesamten erforderlichen Fluidstrom als Verdrängungsbefehlssignal Dc am Eingang der Pumpenregelschleife 60 verwendet.
  • Fig. 3 illustriert eine Kurvenschar, die sich auf den Ventilstrom Q zum Druckabfall P an einem druckkompensierten Stromregel-Servoventil für zahlreiche Ventilstrom- Steuereingangssignale U1-Un (und entsprechende Ventilpilotdrücke) beziehen. In Übereinstimmung mit dem zuvor diskutierten stand der Technik wurde versucht, den Druck von dem Ventil, welches der größten Last beim Lastabtastdruck Pa zugeordnet ist, aufrecht zu erhalten und dabei den entsprechenden Strom Qa durch das Ventil zu erzielen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch ein gänzlich anderer Lösungsweg eingeschlagen. Dies bedeutet, daß die Pumpe zur Lieferung des Stromes Qa, basierend auf dem bekannten Ventil- Befehlssignaleingang U (und dem entsprechenden Pilotdruck) geregelt wird und daß der Ventildruckabfall Pa die abhängige Variable wird. Das Ergebnis als automatisch stabilisierter Ventilstrom bei variierenden Lastbedingungen ist in Fig. 4 dargestellt. Zunächst wird angenommen, daß die beiden druckgeregelten Servoventile 12, 14 bei Punkt A1, A2 der zugeordneten Kurven arbeiten und identische Druckabfälle Pa und entsprechende Ströme Q1 und Q2 aufweisen. Wenn die Last 1 am Ventil 12 zunehmenden Widerstand erfährt, nimmt der Druckabfall am Ventil 12 automatisch vom Punkt A1 zum Punkt B1 ab, wodurch der Strom von Q1 nach Q1' entsprechend abnimmt. Da der Pumpenauslaß konstant bleibt, nimmt der Druck am Ventil 14 in der Zwischenzeit vom Punkt A2 zum Punkt B2 zu und der Ventilstrom nimmt dementsprechend von Q2 auf Q2' zu. Diese Änderung des Fluidstromes führt automatisch zu einer Änderung der Geschwindigkeit bei jeder Last, und zwar abnehmend bei der Last 1 und zunehmend bei der Last 2. Diese Änderungen der Geschwindigkeit führen zu einer Änderung der Fehlersignale E1, E2 innerhalb der jeweiligen Ventilregelungen 22, 24, wodurch automatisch das Strombefehlssignal beim Ventil 12 von U1 auf U1' zunimmt, während das Strombefehlssignal beim Ventil 14 von U2 auf U2' abnimmt. Der Betrieb an den jeweiligen Ventilen wird so automatisch zu den Punkten C1 und C2 in Fig. 4 verschoben, an denen die Ventilströme zu den ursprünglichen Werten von Q1 bzw. Q2 zurückkehren, während der Druckabfall an den jeweiligen Ventilen vom ursprünglichen Wert Pa wegen der Änderung in den Lastbedingungen abweicht.
  • Obzwar die Erfindung in Verbindung mit einem speziellen und zur Zeit bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, können Änderungen und Modifikationen, ohne von den Prinzipien abzuweichen, durchgeführt werden. Beispielsweise können Regelschleifen für Stellung und Beschleunigung oder Kombinationen von Stellung, Geschwindigkeit und Beschleunigung in den Servoregelungen 22, 24 verwendet werden. Die Erfindung ist keinesfalls auf zwei Lasten oder auf lineare Betätiger, wie in Fig. 1 dargestellt, beschränkt. Tatsächlich nehmen die Vorteile der Verwirklichung der Erfindung in dem Maße zu, wie die Anzahl der Lasten zunimmt. Die Prinzipien der Erfindung sind auch nicht speziell auf Pumpen des Typs mit variabler Verdrängung beschränkt, obzwar diese bevorzugt werden.
  • Es wurde ein Regler 36 auf Mikroprozessor-Basis offenbart und dieser wird zur Zeit bevorzugt. Jedoch könnten sowohl die Pumpen als auch Ventilregler auf diskreten digitalen oder Analogschaltungen konstruiert werden, ohne von der Erfindung in ihren breitesten Aspekten abzuweichen. Nachschlagetabellen sind in Verbindung mit den Schaltungen 40-46 in Fig. 2 beschrieben worden und werden zur Zeit aus Gründen der Geschwindigkeit und der Flexibilität bevorzugt. Die Funktionen der Nachschlagetabellen könnten auch durch mathematische Operationen in analogen oder digitalen Schaltungen verwirklicht werden.

Claims (11)

1. Elektrohydraulisches Hilfskraftsystem, welches mindestens ein druckkompensiertes Stromregel-Servoventil (12, 14) zur variablen Förderung von hydraulischem Fluid zu einer Last (1, 2) mit einem Durchsatz, der eine vorbestimmte Funktion (Q1, Q2) eines elektronischen Ventilsteuersignals (U1, U2) ist, ferner eine variable Förderpumpe (16), die mit einer Antriebsquelle (34) verbunden ist, um hydraulisches Fluid unter Druck von einer Quelle zum Servoventil (12, 14) zu fördern, und schließlich eine Pumpensteuereinrichtung (36) zur Steuerung der Förderung der Pumpe (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpensteuereinrichtung (36) eine Einrichtung (40, 42) zum Empfang des Ventilsteuersignals (U1, U2), eine Einrichtung (40, 42, 43) zur Lieferung eines Stromanzeigesignals (Qc), das für den Fluiddurchsatz bei dem Ventil (12, 14) als die vorbestimmte Funktion (Q1, Q2) des Ventilsteuersignals (U1, U2) kennzeichnend ist, und
eine Einrichtung (46, 52) zur Lieferung eines Ausgangssteuersignals (Dc) an die Pumpe (16) als eine Funktion des Stromanzeigesignals (Qc) umfaßt.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Lieferung des Stromanzeigesignals (Q1, Q2, Qc) eine erste Nachschlagtabelleneinrichtung (40, 42) mit Bezug auf den Stromdurchsatz (Q) zum Ventilsteuersignal (U) bei der vorbestimmten Funktion in Zuordnung zu dem Ventil (12, 14) aufweist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (44) zur Abtastung der Antriebsleistung der Pumpe (16) vorgesehen ist, die ein entsprechendes Geschwindigkeitssignal (N) liefert und
daß die Pumpensteuereinrichtung (36) eine Einrichtung (52) zur Lieferung des Ausgangssteuersignals (Dcf, Dc) an die Pumpe (16) als eine kombinierte Funktion des Stromanzeigesignals (Qc) und des Geschwindigkeitssignals (N) aufweist.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpensteuereinrichtung (36) eine Einrichtung (46) zur Bildung des Ausgangssteuersignals (Dcf) als Funktion des Verhältnisses bQc/N aufweist, wobei Qc das Stromanzeigesignal, N das Geschwindigkeitssignal und b eine Konstante darstellen, die als Funktion der Geschwindigkeit N ausgewählt wird.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (46, 52) zur Bildung des Ausgangssteuersignals eine zweite Nachschlagtabelleneinrichtung (46) aufweist, welche das Ausgangssteuersignal (Dcf) zu dem Stromanzeigesignal (Qc) als unterschiedliche, vorbestimmte Funktionen des Geschwindigkeitssignals (N) in Beziehung bringt.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsquelle einen Motor (34) aufweist und
daß die Pumpensteuereinrichtung (36) ferner eine Einrichtung (49) umfaßt, die auf Drosselbefehle an den Motor anspricht, um das Ausgangssteuersignal (C) an die Pumpe (16) auf einen Pegel (DcN) unterhalb der überlast des Motors (34) zu begrenzen.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Drosselbefehl ansprechende Einrichtung (49) eine auf die Motordrossel (48) ansprechende Einrichtung zur Lieferung eines Signals (NL) aufweist, die für die von der Drossel (48) voreingestellte Motorsollgeschwindigkeit kennzeichnend ist,
daß eine Einrichtung (44) zur Abtastung der Geschwindigkeit der Antriebsleistung an die Pumpe (16) und zur Bildung eines entsprechenden Pumpengeschwindigkeitssignals (N) und eine Einrichtung (51) zum Vergleich des Sollgeschwindigkeitssignals (NL) mit dem Pumpengeschwindigkeitssignal (N) sowie Einrichtungen (50, 52) zur Begrenzung der Ausgangssteuersignale (Dc) vorgesehen sind, wobei das Pumpensignal (N) kleiner als das Sollgeschwindigkeitssignal (NL) ist.
8. Elektrohydraulisches Servosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit folgenden Merkmalen:
eine elektronische Servosteuerung (22, 24) ist mit dem mindestens einen vorgesehenen Ventil (12, 14) gekoppelt und umfaßt eine Einrichtung zum Empfang eines ersten Signals (V1, V2), das für die Sollgeschwindigkeit bei der entsprechenden Last (1, 2) kennzeichnend ist;
eine Einrichtung (222) ist zum Empfang eines zweiten Signals (Y1, Y2) vorgesehen, das für die Ist-Bewegung bei der entsprechenden Last (1, 2) kennzeichnend ist, und
eine Einrichtung (222, 223) ist zur Erzeugung eines Ventilsteuersignals (U1, U2) an das Ventil (12, 14) als Funktion einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Signal ausgebildet, wobei jedes Ventilsteuersignal (U1, U2) für den Stromfluß am entsprechenden Ventil kennzeichnend ist, der zum Erhalt der Soll-Bewegung bei der zugeordneten Last erforderlich ist.
9. System nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (40, 42, 43, 46) zur Bildung des Stromsteuersignals (Dc) an die Pumpe (16) eine Einrichtung (46) zur Bildung eines ersten Pumpensteuersignals (Dcf) als eine Funktion der Stromanzeigesignale (Q1, Q2) aufweist, und
daß die Förderbegrenzungseinrichtung (50, 52) eine Einrichtung (50) zur Bildung eines zweiten Pumpensteuersignals (DcN) als Funktion einer Differenz zwischen dem Geschwindigkeitssollsignal (NL) und dem Pumpengeschwindigkeitssignal (N) sowie eine Einrichtung (52) zur Steuerung der Pumpe (16) als Funktion des kleineren Wertes zwischen erstem und zweitem Pumpensteuersignal (DcN, Dcf) aufweist.
10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (61) zur Umrechnung jedes der ersten Signale (V1, V2) als Funktion eines Verhältnisses (DcN/Dcf) zwischen den ersten und zweiten Pumpensteuersignalen vorgesehen ist.
11. System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderbegrenzungseinrichtung (50, 52) noch eine Einrichtung (55) zur selektiven Klammerung der Änderungsrate des zweiten Pumpensteuersignals (DcN) aufweist.
DE87118652T 1986-12-22 1987-12-16 Elektrohydraulisches Hilfskraftsystem. Expired - Lifetime DE3787266T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/944,657 US4741159A (en) 1986-04-08 1986-12-22 Power transmission

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3787266D1 DE3787266D1 (de) 1993-10-07
DE3787266T2 true DE3787266T2 (de) 1994-03-24

Family

ID=25481821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE87118652T Expired - Lifetime DE3787266T2 (de) 1986-12-22 1987-12-16 Elektrohydraulisches Hilfskraftsystem.

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US (1) US4741159A (de)
EP (1) EP0272598B1 (de)
JP (1) JPS63186001A (de)
CA (1) CA1311175C (de)
DE (1) DE3787266T2 (de)

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