[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bewegungsdämpfung
von Hydraulikzylindern mobiler Arbeitsmaschinen, insbesondere Hydraulikbaggern, wobei
mittels einer Stellungserfassungseinrichtung das Erreichen einer Vorendstellung des
Hydraulikzylinders erfasst wird, vor dem Erreichen der Endlagen des Hydraulikzylinders
dessen Bewegungsgeschwindigkeit reduziert und der Hydraulikzylinder mit nur reduzierter
Geschwindigkeit in die jeweilige Endlage gefahren wird. Hierzu ist ein Strömungssteuerorgan
zur Drosselung des Zulaufs und/oder des Ablaufs des Hydraulikzylinders vorgesehen,
das von einer Steuereinrichtung bei Erreichen der Vorendstellung entsprechend angesteuert
wird, um den Mengenstrom zu drosseln, der in den Hydraulikzylinder bzw. aus diesem
strömt.
[0002] Die Bewegungsdämpfung bzw. Endlagenabschaltung von Hydraulikzylindern sorgt dafür,
dass die Geschwindigkeit der Hydraulikzylinder kurz vor Erreichen des mechanischen
Endanschlags reduziert wird, um eine übermäßige mechanische Belastung der Stahlbauteile
bedingt durch Massenkräfte durch die schlagartige Verzögerung zu vermeiden und den
Komfort während der Arbeit zu erhöhen. Für eine solche Bewegungsdämpfung wurden bereits
hydraulische Lösungen als auch elektrische Abschaltungen vorgeschlagen.
[0003] Eine hydraulische Lösung zeigt Figur 7. Wie darin gezeigt ist, erfolgt der Antrieb
von Hydraulikzylindern von Erdbearbeitungsmaschinen wie Hydraulikbaggern und dergleichen
regelmäßig über eine Hydraulikpumpe 1 und ein nachgeschaltetes Wegeventil 4. Im Hydraulikzylinder
10 sind im Endbereich von Kolben und Stange geometrische Veränderungen 13 angebracht,
die beim Eintritt in die veränderte Geometrie 12 des Zylindergehäuses einen Druckstau
des rücklaufenden Fluids bewirken.
[0004] Die Geschwindigkeit des Zylinders wird über die Fördermenge der Hydraulikpumpe 1
im Zulauf zum Zylinder bestimmt. Eine Dämpfungswirkung entsteht nur dann, wenn die
Menge im Zulauf zum Zylinder reduziert wird. Eine Reduzierung kann hierbei nur dadurch
erreicht werden, indem entweder der Regler R der Pumpe 1 oder ein in den Hydraulikkreis
geschaltetes Überdruckventil 7 anspricht. Das Ansprechen des Pumpenreglers bzw. des
Überdruckventils wird dabei durch den Zulaufdruck erreicht, was bedeutet, dass der
Staudruck auf der Ablaufseite entsprechend des Übersetzungsverhältnisses des Hydraulikzylinders
ansteigen muss. Das Ansprechen des Druckreglers der Pumpe bzw. des Überdruckventils
erfolgt je nach Maschinengröße zwischen 300 und 350 Bar Druck, so dass auf der Zulaufseite
des Hydraulikzylinders ein Staudruck von 600 bis 700 Bar erforderlich ist.
[0005] Der Staudruck wird über eine Drosselung am Ringspalt und speziellen Drosselquerschnitten
erreicht, wobei die Drosselwirkung am Ringspalt stark abhängig von den Fertigungstoleranzen
und der Viskosität des Fluids ist. Aufgrund dieser Abweichungen von Geometrie- und
Fluidkenngrößen ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass entweder der Staudruck nicht
ausreicht, um die Regelorgane zu aktivieren, oder dass der Staudruck so hoch ansteigt,
dass die Festigkeit des Zylindergehäuses gefährdet wird.
[0006] Aufgrund dieser Unzulänglichkeiten wurde bereits eine elektrische Abschaltung des
Zu- und Ablaufs vorgeschlagen. Bei Systemen mit elektrohydraulischer Vorsteuerung
bietet sich eine elektrische Abschaltung an, bei der ein Endschalter pro Bewegungsrichtung
des Zylinders vorgesehen ist. Kurz vor Erreichen der Endlage des Zylinders wird ein
entsprechender Endschalter überfahren, durch dessen Signal die Steuereinrichtung das
entsprechende Wegeventil abschaltet. Es erfolgt hierdurch ein Bremsen der Bewegung
in Abhängigkeit der Schaltgeschwindigkeit des Wegeventils.
[0007] Bei dieser Lösung wird jedoch regelmäßig zu früh oder zu spät angehalten, was einerseits
bedeutet, dass die Kinematik nicht vollständig ausgenützt wird oder doch der mechanische
Endanschlag des Hydraulikzylinders mit zu hoher Geschwindigkeit erreicht wird. Bei
unkontrolliertem Abschalten entstehen zudem Druckspitzen auf der Ablaufseite und Füllungsmangel
auf der Zulaufseite, welche zur erhöhten Belastung der Leitungen und Hydraulikkomponenten
führen.
[0008] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren
sowie eine verbesserte Vorrichtung zur Bewegungsdämpfung von Hydraulikzylindern der
jeweils eingangs genannten Art zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik
vermeiden und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbilden. Vorzugsweise soll ein
Auffahren auf den mechanischen Endanschlag mit zu hoher Geschwindigkeit sicher vermieden
und dabei dennoch die Kinematik des Hydraulikzylinders vollständig ausgenutzt werden.
[0009] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie
eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 7 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0010] Es ist also erfindungsgemäß eine Geschwindigkeitserfassungseinrichtung vorgesehen,
die die Bewegungsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders vor Erreichen der jeweiligen
Endlage erfasst. Die Steuereinrichtung, die das Strömungssteuerorgan zur Drosselung
des Zulaufs bzw. Ablaufs ansteuert, umfasst eine Verzögerungseinrichtung, mit Hilfe
derer der Anfangszeitpunkt der Drosselung in Abhängigkeit der erfassten Bewegungsgeschwindigkeit
verändert wird.
[0011] Das Strömungssteuerorgan wird also je nach erfasster Bewegungsgeschwindigkeit des
Hydraulikzylinders früher oder später betätigt, so dass die Bewegungsdämpfung bzw.
Geschwindigkeitsreduzierung des Hydraulikzylinders früher oder später einsetzt. Dabei
kann die Bewegungsdämpfung insbesondere derart an die Bewegungsgeschwindigkeit angepasst
werden, dass einerseits das Erreichen des mechanischen Endanschlages erfolgt, andererseits
das Erreichen des Endanschlages jedoch nur mit der gewünschten Minimalgeschwindigkeit
erfolgt.
[0012] Um die Bewegungsdämpfung an die erfasste Geschwindigkeit anzupassen, könnte grundsätzlich
die Drosselgeschwindigkeit des Strömungsorgans, d.h. die Geschwindigkeit, mit der
der Mengenstrom heruntergefahren wird, verändert werden. Um eine einfache Steuerung
zu erlauben, ist in Weiterbildung der Erfindung jedoch vorzugsweise vorgesehen, dass
die Drosselgeschwindigkeit des Strömungssteuerorgans unabhängig von der erfassten
Bewegungsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders vorgegeben wird. Die Anpassung der
Bewegungsdämpfung wird also allein dadurch erreicht, dass der Anfangszeitpunkt der
Drosselung bzw. der Betätigungszeitpunkt des Strömungssteuerorgans in Abhängigkeit
der erfassten Geschwindigkeit verschoben wird. Allerdings ist es hier durchaus möglich,
bei Verwendung mehrerer Strömungssteuerorgane die Betätigungszeitpunkte der Steuerorgane
unterschiedlich zu verschieben, so dass sich insgesamt eine unterschiedliche Dämpfungscharakteristik
ergibt. Allerdings kann auch hier für jedes der Steuerorgane die Drosselgeschwindigkeit
an sich gleichgehalten werden.
[0013] Zweckmäßigerweise wird der Dämpfungsbeginn mit abnehmender Bewegungsgeschwindigkeit
des Hydraulikzylinders verzögert, d.h. zeitlich nach hinten hinaus geschoben.
[0014] Die Anpassung des Anfangszeitpunkts der Dämpfung an die Bewegungsgeschwindigkeit
kann grundsätzlich in verschiedener Art und Weise erfolgen. Um die Steuerungsanordnung
jedoch einfach zu halten, ist in Weiterbildung der Erfindung die Steuereinrichtung
derart ausgebildet, dass ein fester Anfangszeitpunkt immer dann vorgegeben wird, wenn
die erfasste Bewegungsgeschwindigkeit größer oder gleich einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit
ist, d.h. also die von der Kolbenstellungserfassungseinrichtung erfasste Vorendstellung
mit einer Grenzgeschwindigkeit oder einer noch größeren Geschwindigkeit überfahren
wird. In diesem Fall wird die Dämpfung unmittelbar eingeleitet. Liegt die in der Vorendstellung
erfasste Bewegungsgeschwindigkeit jedoch unter der Grenzgeschwindigkeit, wird der
Anfangszeitpunkt der Dämpfung um eine gewisse Zeitspanne verzögert. Die Zeitspanne,
um die der Anfangszeitpunkt der Dämpfung bzw. der Zeitpunkt der Betätigung des Strömungssteuerorgans
verschoben wird, kann durch die Steuereinrichtung variabel festgelegt werden. Vorzugsweise
verändert die Steuereinrichtung die Zeitspanne, um die die Dämpfung verschoben wird,
proportional zu der erfassten Geschwindigkeit bei Erreichen der Vorendstellung.
[0015] Die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung kann in Weiterbildung der Erfindung zwei
hintereinander angeordnete Endsignalgeber aufweisen, die kurz vor Erreichen der Endstellung
des Kolbens überfahren werden, sowie eine Zeiterfassungseinrichtung umfassen, die
die Zeitspanne zwischen den Signalen der beiden Endsignalgeber erfasst. Das Signal
der Zeiterfassungseinrichtung, das die genannte Zeitspanne zwischen den Signalen der
beiden Endsignale wiedergibt, bildet das Geschwindigkeitssignal, das die Steuereinrichtung
der Ansteuerung des Strömungssteuerorgans zugrundelegt.
[0016] Die erfasste Zeitspanne, die das Überfahren der beiden hintereinander angeordneten
Endsignalgeber dauert, wird sodann in einer Vergleichseinrichtung der Steuereinrichtung
mit einer vorgegebenen Zeitspanne verglichen. Ist die Differenz negativ, d.h. die
erfasste Zeit kleiner als die vorgegebene Zeit, wird der feste, frühest mögliche Anfangszeitpunkt
der Dämpfung von der Steuereinrichtung bestimmt. Ist die Differenz positiv, d.h. die
erfasste Zeit größer als die vorgegebene Zeit, wird der Betrag der Differenz der Verzögerung
des Dämpfungsbeginns zugrundegelegt. Insbesondere kann der Anfangszeitpunkt um den
Betrag der bestimmten Differenz nach hinten verschoben werden.
[0017] Die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung bzw. deren Endsignalgeber können grundsätzlich
an verschiedener Stelle angeordnet und dem Hydraulikzylinder zugeordnet sein. Um eine
einfache Anordnung zu schaffen und für beide Endstellungen nur ein Paar Endsignalgeber
vorsehen zu müssen, können an der Kolbenstange des Hydraulikzylinders und/oder einem
damit gekoppelten Detektionsgeber erste und zweite Markierungen vorgesehen sein, die
jeweils einer der beiden Endstellungen bzw. Vorendstellungen des Kolbens entsprechen.
Beide Markierungen können von einem entsprechend angeordneten Endsignalgeberpaar erfasst
werden. Es ist dementsprechend nur eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung beider
Endstellungen bzw. nur eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Geschwindigkeit
bei Erreichen beider Endstellungen vorgesehen.
[0018] Die Erfassungseinrichtungen können vorzugsweise in den Hydraulikzylinder integriert
sein, insbesondere im Bereich des Kragens des Hydraulikzylinders angeordnet sein,
durch den die Kolbenstange austritt.
[0019] Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann auch ein vom Hydraulikzylinder
separater, mit diesem jedoch gekoppelter Detektionsgeber vorgesehen sein, der sich
entsprechend der Bewegung des Hydraulikzylinders bewegt. Insbesondere kann hier eine
rotatorische Drehscheibe vorgesehen sein, die zwei Markierungen der vorgenannten Art
aufweist. Die Stellung der Markierungen können durch entsprechende Endsignalgeber
erfasst werden.
[0020] Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und zugehöriger
Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1:
- eine schematische Darstellung eines hydraulischen Antriebssystems für zwei Hydraulikzylinder
eines Hydraulikbaggers mit einer Vorrichtung zur Bewegungsdämpfung nach einer vorteilhaften
Ausführung der vorliegenden Erfindung, wobei das Antriebssystem als Dreipumpensystem
dargestellt ist,
- Fig. 2:
- ein Stromzeitdiagramm, das den Verlauf des Ansteuerstroms für die Wegeventile des
hydraulischen Antriebs aus Fig. 1 zur Erreichung der gewünschten Bewegungsdämpfung
zeigt,
- Fig. 3:
- die Anordnung der Endsignalgeber zur Erfassung einer Vorendstellung und Geschwindigkeit
des Kolbens des Hydraulikzylinders nach einer Ausführung der Erfindung, bei der vier
Endsignalgeber vorgesehen sind, die eine Markierung an der Kolbenstange erfassen,
- Fig. 4:
- eine schematische Darstellung einer mit der Kolbenstange des Hydraulikzylinders gekoppelten
Detektionsscheibe sowie die zugehörige Anordnung der Endsignalgeber einer Erfassungseinrichtung
zur Erfassung der Vorendstellung und der Geschwindigkeit des Hydraulikzylinders für
beide Bewegungsrichtungen,
- Fig. 5:
- eine schematische Darstellung einer in den Hydraulikzylinder integrierten Einrichtung
zur Erfassung der Kolbenstellung und der Kolbengeschwindigkeit,
- Fig. 6:
- eine schematische Darstellung einer in den Hydraulikzylinder integrierten Einrichtung
zur Erfassung der Vorendstellung und der Geschwindigkeit des Kolbens des Hydraulikzylinders
nach einer weiteren Ausführung der Erfindung, und
- Fig. 7:
- eine schematische Darstellung eines hydraulischen Einpumpenantriebs eines Hydraulikzylinders
mit hydraulischer Bewegungsdämpfung nach dem Stand der Technik.
[0021] Wie Figur 1 zeigt, werden die Hydraulikzylinder 10 und 11, die beispielsweise die
Hubzylinder eines Hydraulikbaggers sein können, von einem Hydraulikantrieb angetrieben,
der drei Hydraulikpumpen 1, 2 und 3 aufweist, die jeweils über einen Regler R geregelt
werden können. Die drei Hydraulikpumpen 1, 2 und 3 sind über jeweils ein Wegeventil
4, 5 und 6 mit den Hydraulikzylindern 10 und 11 verbunden, die ebenfalls parallel
zueinander geschaltet sind. Durch die Wegeventile 4, 5 und 6 können in an sich bekannter
Weise die Zu- und Abläufe der Hydraulikzylinder 10 und 11 von den jeweiligen Pumpen
1, 2 und 3 abgetrennt und abgesperrt oder mit der Pumpe in Strömungsverbindung gebracht
werden, wobei die Strömungsrichtung umkehrbar ist, so dass die Hydraulikzylinder ausgefahren
und eingefahren werden können. Stromauf der Wegeventile 4, 5 und 6 sind in die von
den Pumpen 1, 2 und 3 abgehenden Druckleitungen Überdruckventile 7, 8 und 9 geschaltet,
über die Hydraulikfluid in den Tank 14 abgelassen werden kann. Auch die Wegeventile
4, 5 und 6 sind über entsprechende Leitungen mit dem Tank 14 verbunden, um in der
abgesperrten Stellung das von der Pumpe geförderte Fluid sowie bei entsprechender
Schaltstellung von den Hydraulikzylindern zurücklaufendes Fluid in den Tank zu führen.
[0022] Die Wegeventile 4, 5 und 6 werden von einer elektronischen Steuereinrichtung 15 angesteuert,
um die Bewegung der Hydraulikzylinder 10 und 11 zu steuern.
[0023] Die Bewegung der Hydraulikzylinder 10 und 11 wird einerseits von einer Stellungserfassungseinrichtung
17 überwacht, die die Annäherung der Kolbenstange an deren beiden Endstellungen anzeigt,
insbesondere das Erreichen einer Vorendstellung angibt. Andererseits wird mittels
einer Geschwindigkeitserfassungseinrichtung 16 die Geschwindigkeit der Kolbenstange
der Hydraulikzylinder 10 und 11 erfasst, wenn diese die genannte Vorendstellung erreichen.
[0024] Die Geschwindigkeitserfassung und die Erfassung der Vorendstellung kann in verschiedener
Art und Weise erfolgen. Figur 3 zeigt eine Geschwindigkeitserfassungseinrichtung 16
in einfachster Form. Dabei erfolgt die Geschwindigkeitserfassung in jeder der Vorendstellungen
des Kolbens der Hydraulikzylinder mittels zweier Endschalter S
1 und S
2 bzw. S
3 und S
4. An der Kolbenstange 18 ist eine Markierung angebracht, die von den Endschaltern
S
1 bis S
4 erfasst wird, wenn die Kolbenstange daran vorbeibewegt wird. Die Endschalter können
mechanische Schalter oder Induktivgeber sein. Den Endschaltern S
1 bis S
4 ist eine Zeiterfassungseinrichtung 19 in der Steuereinrichtung 15 zugeordnet, die
die Zeitspanne bestimmt, die das Überfahren der nacheinander angeordneten Endschalter
S
1 und S
2 bzw. S
3 und S
4 dauert. Die Zeit, die das Überfahren eines Endschalterpaares dauert, ist ein Maß
für die Kolbengeschwindigkeit bei Erreichen der Vorendstellung.
[0025] Eine vereinfachte Lösung einer Geschwindigkeitserfassungseinrichtung 16 zeigt Figur
4. Hierbei sind die Endschalter S
1 und S
2 nicht direkt am Hydraulikzylinder angeordnet bzw. nicht direkt der Kolbenstange 18
zugeordnet, sondern sind am Drehpunkt entsprechender Ausrüstungsteile angebracht,
die von den Hydraulikzylindern 10 und 11 relativ zueinander bewegt werden. Beispielsweise
kann die rotatorische Detektionsscheibe 20 mit einem bewegten Teil wie z. B. am Löffel
mit dem Lagerbock eines Hydraulikbaggers verbunden sein bzw. von einem Teil des Lagerbocks
gebildet sein. Die Endschalter in Form von Induktivgebern S
1 und S
2 können mit dem Gegenstück, z. B. dem Stiel des Hydraulikbaggers, verbunden sein.
Die Markierungen 21, 22 sind derart an der Detektionsscheibe 20 angebracht, dass sie
die Endschalter S
1 und S
2 erreichen, wenn der Hydraulikzylinder jeweils eine seiner Vorendstellungen erreicht.
[0026] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Geschwindigkeitserfassungseinrichtung
16 zeigt Figur 5. Bei dieser Ausführung wird der Weg des Kolbens über Markierungen
an der Zylinderstange bzw. Kolbenstange 18 und entsprechenden Endschaltern bzw. Sensoren
S
1 und S
2 über den kompletten Weg des Kolbens erfasst. Die Sensoren S
1 und S
2 befinden sich im drucklosen Bereich des Kolbenstangenlagers. Ein solches relatives
Messsystem ist zweckmäßigerweise mit einer Referenznull versehen, die bei jedem Start
der Maschine mindestens einmal überfahren wird.
[0027] Für die vorliegende Bewegungsdämpfung bevorzugt ist im Vergleich dazu die in Figur
6 gezeigte Ausbildung der Stellungs- und Geschwindigkeitserfassungseinrichtung 16
bzw. 17. Der Weg der Kolbenstange 18 wird nur im Bereich der beiden Endlagen erfasst,
was völlig ausreichend ist für Hydraulikzylinder, bei denen nur die erfindungsgemäße
Bewegungsdämpfung stattfinden soll. Die Endschalter S
1 und S
2 sind wiederum im Bereich des Kolbenstangenlagers in den Hydraulikzylinder integriert
und erfassen Markierungen auf der Kolbenstange 18, die in deren Endbereichen vorgesehen
sind. Erreichen die Markierungen 21 bzw. 22 die Endschalter bzw. Endsignalgeber S
1 und S
2, geben diese ein Signal ab, so dass in der zuvor beschriebenen Weise zum einen das
Erreichen der Vorendstellung des Kolbens angezeigt und andererseits die dabei vorhandene
Geschwindigkeit des Kolbens erfasst bzw. bestimmt werden kann.
[0028] Die in Figur 1 gezeigte Steuereinrichtung 15 betätigt die Wegeventile 4, 5 und 6
bei Erreichen der Vorendstellungen in Abhängigkeit der dabei erfassten Geschwindigkeit
folgendermaßen:
[0029] Wie Figur 2 zeigt, wird eine Bewegung der Hydraulikzylinder 10 und 11 durch die Ansteuerung
der Wegeventile 4, 5 und 6 im Punkt P1 eingeleitet. Der Ansteuerstrom wird zunächst
auf einen 10%igen Wert wie 10 erhöht, so dass der Bewegungsbeginn der Hydraulikzylinder
im Punkt 2 angenommen werden kann. Der Druckaufbau und die Beschleunigung der Hydraulikzylinder
10 und 11 erfolgt entlang der Steuerrampe zwischen den Punkten P2 und P3. Die Hydraulikzylinder
erreichen ihre Maximalgeschwindigkeit bei 90%igem Ansteuerstrom I
90, der im Punkt P3 des Diagramms aus Figur 2 erreicht wird. Von dort wird auf den Maximalstrom
Imax in Punkt P4 gegangen, so dass die Hydraulikkolben mit voller Geschwindigkeit
fahren.
[0030] Wird der Kolben dementsprechend bis zu einer seiner Endstellungen gefahren, wird
zunächst der in Bewegungsrichtung erste Endsignalgeber S
1 überfahren. Im Diagramm Punkt P5 gemäß Figur 2 wird der Hydraulikzylinder noch mit
voller Geschwindigkeit gefahren, wobei der erste Endsignalgeber S
1 sein Signal abgibt. Hier wird je nach Ausrüstungskomponente ein Steuerkolben eines
der Wegeventile 4 oder auch mehrere Steuerkolben mehrerer Wegeventile 4 und 5 schlagartig
abgesteuert, so dass der entsprechende Ansteuerstrom für diese Wegeventile sprungartig
vom Punkt P5 auf Punkt P6, d.h. auf Null fällt. Die Steuerkolben folgen dabei dem
Strom entsprechend Ihrer dynamischen Eigenschaft.
[0031] Die verbleibenden Steuerkolben werden weiter mit zunächst vollem Ansteuerstrom Imax
angesteuert, bis auch der zweite Endsignalgeber S
2 überfahren wird und sein entsprechendes Signal abgibt. In der Zeiterfassungseinrichtung
19 der Steuereinrichtung 15 wird dabei die Zeit t
K bestimmt, die zum Überfahren beider Endsignalgeber S
1 und S
2 benötigt wurde. Eine Vergleichs- und Differenzbildungseinrichtung 23 in der Steuereinrichtung
15 vergleicht den erfassten Wert t
K der Zeitspanne, der ein Maß für die Geschwindigkeit des Hydraulikzylinders ist, mit
einem vorgegebenen Wert t
S. Ist die erfasste Zeit t
K kleiner oder gleich dem Wert t
S, so erfolgt der Dämpfungsvorgang entlang der Linie zwischen den Punkten P7, P8, P9,
P10, P11, P12. Dies bedeutet, dass die erfasste Kolbengeschwindigkeit größer oder
gleich einer Grenzgeschwindigkeit war. Der Dämpfungsvorgang wird unmittelbar eingeleitet.
[0032] Ist die erfasste Zeit t
K jedoch größer als der vorgegebene Wert t
S, so erfolgt die Dämpfung zeitversetzt, und zwar entlang der Linie zwischen den Punkten
P7', P8', P9', P10', P11' und P12'. Der Zeitversatz t
F wird von der Steuereinrichtung 15 dabei proportional zur zeitlichen Überschreitung
von t
S, d.h. proportional zu dem Betrag gewählt, um den die erfasste Zeit t
K größer als die vorgegebene Zeit t
S ist.
[0033] Der nicht verzögerte Dämpfungsvorgang entlang der Linie zwischen den Punkten P7 und
P12 sowie der zeitverzögerte Dämpfungsvorgang entlang der Linie zwischen den Punkten
P7' bis P12' kann wie folgt beschrieben werden:
[0034] Zunächst wird der Ansteuerstrom für die verbleibenden Wegeventile 6 bis n, d.h. für
die Wegeventile, die nicht gleich bei Überfahren des ersten Endsignalgebers S
1 zurückgefahren wurden, auf den Sprungwert I
S zurückgefahren. Durch den Sprung werden die Steuerkolben der Wegeventile schlagartig
in eine Position gebracht, ab der eine Bremswirkung auf der Ablaufseite der Hydraulikzylinder
10 und 11 erfolgt.
[0035] Das Bremsen erfolgt dann entlang der Dämpfungsrampe von dem Punkt P8 zum Punkt P9
bzw. vom Punkt P8' zum Punkt P9'. Je nach Anzahl der verbleibenden Steuerkolben läuft
ein Kolben entlang der Dämpfungsrampe weiter bis zu den Punkten P11 bzw. P11', wo
er dann jeweils abgeschaltet wird, d.h. der Strom wird zurückgefahren auf Null, wie
dies die Punkte P12 bzw. P12' angeben.
[0036] Der noch verbleibende Steuerkolben des einen Wegeventils wird entlang einer Steuerrampe
vom Punkt P9 zum Punkt P10 bzw. P9' und P10' angesteuert, wo er dann in Punkt P10
den Auslaufstrom I
A erreicht. Mit dem Auslaufstrom ist ein Erreichen der Endposition bei voller Zylinderkraft
möglich.
[0037] Die Absteuerung wird bei Punkt P13 durch Loslassen des Handsteuergebers eingeleitet.
Der Strom verläuft entlang der Sprungrampe vom Punkt P13 zum Punkt P14 und wird dann
abgeschaltet entlang der Linie vom Punkt P14 zum Punkt P15.
[0038] Es versteht sich, dass der Dämpfungsvorgang in die Gegenrichtung nach dem gleichen
Schema abläuft. Die Detektion und Richtungserkennung erfolgt in umgekehrter Richtung.
[0039] Wird anstelle der drei Pumpen 1, 2 und 3 nur eine Pumpe zur Speisung der Hydraulikzylinder
verwendet, versteht es sich, dass bei Überfahren des ersten Endsignalgebers S
1 der Steuerkolben des entsprechenden Wegeventils noch nicht abgeschaltet wird. Das
Gesamtprozedere erfolgt dann geschwindigkeitsabhängig ab dem Überfahren des zweiten
Endsignalgebers S
2. Es können grundsätzlich n Pumpen verwendet werden.
1. Verfahren zur Bewegungsdämpfung von Hydraulikzylindern (10, 11) mobiler Arbeitsmaschinen,
insbesondere Hydraulikbaggern, bei dem vor Erreichen einer der Endlagen des Hydraulikzylinders
(10, 11) dessen Bewegungsgeschwindigkeit reduziert und der Hydraulikzylinder (10,
11) mit reduzierter Geschwindigkeit in die jeweilige Endlage gefahren wird, wobei
zur Geschwindigkeitsreduzierung mittels eines Strömungssteuerorgans (4, 5, 6) der
Zulauf und/oder der Ablauf des Hydraulikzylinders (10, 11) gedrosselt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor Erreichen der jeweiligen Endlage die Bewegungsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders
(10, 11) erfasst und in Abhängigkeit der erfassten Bewegungsgeschwindigkeit der Anfangszeitpunkt
(P7, P7') der Drosselung verändert wird.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Drosselgeschwindigkeit des Strömungssteuerorgans
(4, 5, 6) unabhängig von der erfassten Bewegungsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders
(10, 11) vorgegeben wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dämpfungsbeginn (P7,
P7') mit abnehmender erfasster Bewegungsgeschwindigkeit verzögert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein fester Anfangszeitpunkt
(P7) vorgegeben wird dann, wenn die erfasste Bewegungsgeschwindigkeit größer oder
gleich einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit ist, und wobei der Anfangszeitpunkt
(P7') um eine Zeitspanne (tF) bezüglich des festen Anfangszeitpunkts (P7) verzögert wird dann, wenn die erfasste
Bewegungsgeschwindigkeit kleiner der vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit ist.
5. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Zeitspanne (tF) in Abhängigkeit der erfassten Bewegungsgeschwindigkeit verändert, vorzugsweise proportional
zur erfassten Bewegungsgeschwindigkeit gewählt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor Erreichen der jeweiligen
Endlagen zwei hintereinander angeordnete Endsignalgeber (S1, S2) überfahren werden, die Zeitspanne (tK) zwischen dem Überfahren der beiden Endsignalgeber (S1, S2) erfasst wird, aus der erfassten Zeitspanne (tK) und einer vorgegebenen Zeitspanne (tS) eine Zeitdifferenz (δt) bestimmt wird und entsprechend der Zeitdifferenz (δt) eine
Verzögerung (tF) des Anfangszeitpunkts (P7') der Dämpfung bestimmt wird.
7. Vorrichtung zur Bewegungsdämpfung von Hydraulikzylindern mobiler Arbeitsmaschinen,
insbesondere Hydraulikbaggern, nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
mit einer Stellungserfassungseinrichtung (17) zur Erfassung einer Vorendstellung des
Hydraulikzylinders (10, 11), einem Strömungssteuerorgan (4, 5, 6) zur Drosselung des
Zulaufs und/oder des Ablaufs des Hydraulikzylinders (10, 11), sowie einer Steuereinrichtung
(15) zur Ansteuerung des Strömungssteuerorgans (4, 5, 6) bei Erreichen der Vorendstellung,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Geschwindigkeitserfassungseinrichtung (16) zur Erfassung der Bewegungsgeschwindigkeit
des Hydraulikzylinders bei Erreichen der Vorendstellung vorgesehen ist und die Steuereinrichtung
(15) eine Verzögerungseinrichtung zur Verzögerung der Ansteuerung des Strömungssteuerorgans
(4, 5, 6) in Abhängigkeit der erfassten Bewegungsgeschwindigkeit aufweist.
8. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung
(16) zwei hintereinander angeordnete Endsignalgeber (S1, S2) aufweist und eine Zeiterfassungseinrichtung (19) vorgesehen ist, die die Zeitspanne
(tK) zwischen den Signalen der beiden Endsignalgeber (S1 und S2) erfasst.
9. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei einer der Endsignalgeber (S1, S2) gleichzeitig die Stellungserfassungseinrichtung (17) bildet.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Kolbenstange (18)
des Hydraulikzylinders (10, 11) und/oder einem damit gekoppelten Detektionsgeber (20)
erste und zweite Markierungen (21, 22) vorgesehen sind, die jeweils einer der beiden
Vorendstellungen entsprechen und die beide von der Stellungserfassungseinrichtung
(17) und/oder der Geschwindigkeitserfassungseinrichtung (16) erfassbar sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung
(16) in den Hydraulikzylinder (10, 11) integriert ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung
(16) separat von dem Hydraulikzylinder (10, 11) angeordnet und einem Detektionsgeber
(20) zugeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (15)
eine Vergleichseinrichtung (23) zum Vergleichen der erfassten Zeitspanne (tK) mit einer vorgegebenen Zeitspanne (tS) und zur Bildung der Differenz zwischen den beiden Zeitspannen (tK, tS) aufweist und die Verzögerungseinrichtung einen Verzögerungsgeber aufweist, der in
Abhängigkeit der bestimmten Differenz, vorzugsweise proportional hierzu, die Verzögerung
(tF) der Ansteuerung des Strömungssteuerorgans (4, 5, 6) vorgibt.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stellungserfassungseinrichtung
(17) einem Gelenkpunkt zweier Bauteile des von dem Hydraulikzylinder (10, 11) angetriebenen
Bewegungsstrangs zugeordnet ist und die Stellung der beiden Bauteile zueinander erfasst.