Verfahren zur Steuerung einer Arbeitsmaschine und Hydrauliksystem für eine Hubarbeitsbühne

Abstract

 Verfahren zur Steuerung einer Arbeitsmaschine (1) eines zumindest eine Arbeitsmaschine und zumindest eine Antriebsmaschine (2) umfassenden Hydrauliksystems einer Hubarbeitsbühne, wobei jede Arbeitsmaschine mittels zweier, je nach Betriebszustand der Arbeitsmaschine als Zulauf bzw. Rücklauf dienender, Anschlüsse über entsprechende Arbeitsleitungen (3) mittelbar oder unmittelbar mit wenigstens einer der Antriebsmaschinen verbunden ist, und wobei in zumindest einer Arbeitsleitung ein Senkbremsventil (5) vorgesehen ist, das über eine Steuerleitung (6) mit der anderen Arbeitsleitung derart verbunden ist, dass das Senkbremsventil aus seiner Sperrposition gegen eine Rückstellkraft durch den in der anderen Arbeitsleitung herrschenden und über die Steuerleitung weitergegebenen Druck in eine Durchflussposition verlagerbar ist und wobei ein proportionales Druckventil (12) vorgesehen ist das den auf das Senkbremsventil wirkende Druck durch Regeln oder Steuern auf einen Wert eingestellt, der unterhalb des Druckes liegt, welcher bei der eingestellten Leistung der Arbeitsmaschine resultiert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Arbeitsmaschine eines, zumindest eine Arbeitsmaschine und zumindest eine, insbesondere als Pumpe ausgebildete, Antriebsmaschine, umfassenden Hydrauliksystems einer Hubarbeitsbühne, wobei die zu steuernde Arbeitsmaschine insbesondere als Hydraulikzylinder ausgebildet ist, wobei ferner jede Arbeitsmaschine mittels zweier, je nach Betriebszustand der Arbeitsmaschine als Zulauf bzw. Rücklauf dienender, Anschlüsse über entsprechende Arbeitsleitungen mittelbar oder unmittelbar mit wenigstens einer der Antriebsmaschinen verbunden ist, und wobei in zumindest einer Arbeitsleitung ein Senkbremsventil vorgesehen ist, das über eine Steuerleitung mit der anderen Arbeitsleitung derart verbunden ist, dass das Senkbremsventil aus seiner Sperrposition gegen eine Rückstellkraft durch den in der anderen Arbeitsleitung herrschenden und über die Steuerleitung weitergegebenen Druck in eine Durchflussposition verlagerbar ist.

[0002] Hubarbeitsbühnen sind in der Regel verfahrbar. Sie können beispielsweise auf ein Fahrzeug montiert sein oder ein eigenes Fahrgestell aufweisen. Die senkrechte Projektion des Lastschwerpunktes kann sich bei einer Hubarbeitsbühne sowohl innerhalb als auch außerhalb der Kippkante befinden. Hubarbeitsbühnen weisen eine Vielzahl an als Arbeitsmaschinen ausgebildete Hydraulikzylinder auf. So dienen sie beispielsweise zum Ausfahren von Armen oder von Stützen. Auch werden sie zum Ausfahren eines Hubarms oder eines Korbarms eingesetzt.

[0003] Bei bekannten Verfahren wird die zu einer Arbeitsmaschine zu fördernde Menge an Hydraulikflüssigkeit durch ein proportionales Wegeventil vorgegeben. Der Systemdruck stellt sich automatisch ein, wenn ein Geleichgewichtszustand zwischen der in die Arbeitsmaschine hinströmenden und der aus der Arbeitsmaschine ausströmenden Menge an Hydraulikflüssigkeit erreicht ist. Dieser sich automatisch einstellende Systemdruck bildet den Druck zum Öffnen des betreffenden Senkbremsventils. Nachteilig hierbei ist, dass dieser Druck sich system- und lastabhängig automatisch von selbst einstellt und diese Passivität keine situative Anpassung ermöglicht. Es handelt sich um eine Art "selbst einpendelndes" System, da sich der Druck unbeeinflussbar selbst aufbaut.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren anzugeben, das eine bessere Fahrweise einer Arbeitsmaschine ermöglicht.

[0005] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der somit zumindest auf das Senkbremsventil wirkende Druck durch Regeln oder Steuern auf einen Wert eingestellt wird, der unterhalb des Druckes liegt, welcher bei der eingestellten Leistung der Arbeitsmaschine resultiert.

[0006] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Senkbremsventil auf der Aufsteuerseite angesteuert. Durch die Regeloder Steuermöglichkeit ist eine aktive situative Anpassung möglich, so dass das Bewegungsverhalten system- und lastenabhängig jederzeit beeinflusst werden kann. Ein zu schnelles oder zu weites Öffnen wie im Stand der Technik wird vermieden. Vielmehr kann der auf das Senkbremsventil wirkende Druck genau gesteuert oder geregelt werden. Das Senkbremsventil kann je nach Bedarf langsam oder schnell geöffnet werden, wodurch der Druck kontrolliert aufgebaut werden kann. Insoweit ist eine aktive Beeinflussung des Verhaltens des Senkbremsventils möglich. Die Erzeugung des auf das Senkbremsventil wirkenden Druckes kann durch eine Steuerungskette oder eine Regelungskette erfolgen.

[0007] Zum Steuern oder zum Regeln kann ein proportionales Druckventil verwendet werden.

[0008] Das Regeln kann anhand des Messwertes eines in Durchflussrichtung gesehen hinter dem proportionalen Druckventil angeordneten Drucksensors erfolgen. Selbstverständlich sind auch andere Messwerte oder andere Ausgestaltung eines Sensors zur Regelung möglich.

[0009] Die Erfindung betrifft auch ein Hydrauliksystem für eine Hubarbeitsbühne, umfassend zumindest eine Arbeitsmaschine, insbesondere eine als Hydraulikzylinder ausgebildete Arbeitsmaschine, und zumindest eine, insbesondere als Pumpe ausgebildete, Antriebsmaschine, wobei jede Arbeitsmaschine mittels zweier, je nach Betriebszustand der Arbeitsmaschine als Zulauf bzw. Rücklauf dienender, Anschlüsse über entsprechende Arbeitsleitungen mit einer Antriebsmaschine verbunden ist, und wobei in zumindest einer Arbeitsleitung ein Senkbremsventil vorgesehen ist, das über eine Steuerleitung mit der anderen Arbeitsleitung derart verbunden ist, dass das Senkbremsventil aus seiner Sperrposition gegen eine Rückstellkraft durch den in der anderen Arbeitsleitung herrschenden und über die Steuerleitung weitergegebenen Druck in eine Durchflussposition verlagerbar ist.

[0010] Hubarbeitsbühnen sind in der Regel verfahrbar. Sie können beispielsweise auf ein Fahrzeug montiert sein oder ein eigenes Fahrgestell aufweisen. Die senkrechte Projektion des Lastschwerpunktes kann sich bei einer Hubarbeitsbühne sowohl innerhalb als auch außerhalb der Kippkante befinden. Hubarbeitsbühnen weisen eine Vielzahl an als Arbeitsmaschinen ausgebildete Hydraulikzylinder auf. So dienen sie beispielsweise zum Ausfahren von Armen oder von Stützen. Auch werden sie zum Ausfahren eines Hubarms oder eines Korbarms eingesetzt.

[0011] Bei Hydrauliksystemen wird die zu einer Arbeitsmaschine zu fördernde Menge an Hydraulikflüssigkeit durch ein proportionales Wegeventil vorgegeben. Der Systemdruck stellt sich automatisch ein, wenn ein Geleichgewichtszustand zwischen der in die Arbeitsmaschine hinströmenden und der aus der Arbeitsmaschine ausströmenden Menge an Hydraulikflüssigkeit erreicht ist. Dieser sich automatisch einstellende Systemdruck bildet den Druck zum Öffnen des betreffenden Senkbremsventils. Nachteilig hierbei ist, dass dieser Druck sich system- und lastabhängig automatisch von selbst einstellt und diese Passivität keine situative Anpassung ermöglicht. Es handelt sich um eine Art "selbst einpendelndes" System, da sich der Druck unbeeinflussbar selbst aufbaut.

[0012] Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und ein Hydrauliksystem anzugeben, das eine bessere Fahrweise einer Arbeitsmaschine ermöglicht.

[0013] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest ein proportionales Druckventil vorgesehen ist, das den zumindest auf das Senkbremsventil wirkenden Druck durch Regeln oder Steuern auf einen Wert einstellt, der unterhalb des Druckes liegt, welcher bei der eingestellten Leistung der Arbeitsmaschine resultiert.

[0014] Ein proportionales Druckventil erlaubt einen stetigen Übergang zwischen den Schaltstellungen, so dass eine genaue Betätigung möglich ist. Proportionale Druckventile sind üblicherweise elektromagnetische oder mediumgesteuerte Ventile, die beliebige Zwischenstellungen zwischen offen und geschlossen annehmen können. Sie sind üblicherweise direktgesteuert. Es gibt beispielsweise hydraulisch vorgesteuerte oder auch vorrangig geöffnete oder geschlossene proportionale Druckventile.

[0015] Bei dem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem wird das Senkbremsventil auf der Aufsteuerseite angesteuert. Aufgrund der durch das proportionale Druckventil geschaffenen Regel- oder Steuermöglichkeit ist eine aktive situative Anpassung möglich, so dass das Bewegungsverhalten systemund lastenabhängig jederzeit beeinflusst werden kann. Ein zu schnelles oder zu weites Öffnen, wie im Stand der Technik, wird vermieden. Vielmehr kann der auf das Senkbremsventil wirkende Druck genau gesteuert oder geregelt werden. Das Senkbremsventil kann je nach Bedarf langsam oder schnell geöffnet werden, wodurch der Druck kontrolliert aufgebaut werden kann. Insoweit ist eine aktive Beeinflussung des Verhaltens des Senkbremsventils möglich.

[0016] Je nach der Anordnung des proportionalen Druckventils kann nur der auf das Senkbremsventil wirkende Druck oder auch gleichzeitig der auf die Stangeseite der Arbeitsmaschine wirkende Druck geregelt oder gesteuert werden.

[0017] Zumindest ein proportionales Druckventil kann in der Arbeitsleitung in Durchflussrichtung gesehen vor der Abzweigung der Steuerleitung angeordnet sein. Bei dieser Anordnung wird der auf das Senkbremsventil wirkende Druck und der auf die Stangeseite der Arbeitsmaschine wirkende Druck geregelt oder gesteuert.

[0018] Zumindest ein proportionales Druckventil kann in der Steuerleitung angeordnet sein. Dann wird nur der auf das Senkbremsventil wirkende Druck geregelt oder gesteuert.

[0019] Zumindest einer Arbeitsmaschine kann ein Wegeventil, insbesondere ein proportionales Wegeventil, zugeordnet sein, wobei das Wegeventil bzw. das proportionale Wegeventil als schaltbare Verbindung zwischen den beiden Arbeitsleitungen und zwei Druckleitungen ausgebildet ist, wobei eine der beiden Druckleitungen unmittelbar oder mittelbar mit der Antriebsmaschine und die andere der beiden Druckleitungen unmittelbar oder mittelbar mit einem Tank verbunden sind, wobei zumindest ein proportionales Druckventil in der von der Antriebsmaschine abgehenden Druckleitung angeordnet ist.

[0020] Zwischen der Antriebsmaschine und dem proportionalen Druckventil kann eine Druckwaage vorgesehen sein.

[0021] Im Folgenden werden in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems,

Fig. 2

ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems,

Fig. 3

ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems,

Fig. 4

ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems,

Fig. 5

ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems,

Fig. 6

ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems,

Fig. 7

ein siebentes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems,

[0022] In allen Figuren werden für gleiche bzw. gleichartige Bauteile übereinstimmende Bezugszeichen verwendet.

[0023] In den Figuren sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems dargestellt. Die Figuren 1 bis 4 zeigen ein Hydrauliksystem mit jeweils einer Arbeitsmaschine 1 und einer Antriebsmaschine 2. Jede Antriebsmaschine 2 ist als Pumpe ausgebildet.

[0024] Als Arbeitsmaschine 1 ist ein Hydraulikzylinder vorgesehen. Die Arbeitsmaschine 1 ist mittels zweier, je nach Betriebszustand der Arbeitsmaschine 1 als Zulauf bzw. Rücklauf dienender, Anschlüsse über entsprechende Arbeitsleitungen 3 mittelbar mit der Antriebsmaschine 2 und einem Tank 4, in dem Hydraulikflüssigkeit bevorratet ist, verbunden.

[0025] In jeder Arbeitsleitung 3 ist ein Senkbremsventil 5 vorgesehen. Hierbei handelt es sich um ein Proportionalventil, dass durch eine Feder 7 in seiner Sperrposition gehalten ist. Über eine Steuerleitung 6 ist das Senkbremsventil 5 mit der anderen Arbeitsleitung 3 derart verbunden, dass das Senkbremsventil 5 aus seiner Sperrposition gegen die Rückstellkraft der Feder 7 stufenlos durch den in der anderen Arbeitsleitung 3 herrschenden und über die Steuerleitung 6 weitergegebenen Druck in eine Durchflussposition verlagert werden kann.

[0026] Ferner ist der Arbeitsmaschine 1 ein proportionales Wegeventil 8 zugeordnet, dass einen vorbestimmten Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit fördert. Das proportionale Wegeventil 8 ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen als Vier-Drei-Wege-Ventil ausgebildet ist. Das proportionale Wegeventil 8 kann in die drei dargestellten Schaltzustände verlagert werden, wobei in jedem Schaltzustand vier Anschlüsse vorgesehen sind.

[0027] In dem dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich das proportionale Wegeventil 8 in seiner Mittelstellung. In dieser Mittelstellung wird das proportionale Wegeventil 8 durch zwei an den gegenüberliegenden Enden angreifende Federn 9 gehalten. Zur Verlagerung des proportionalen Wegeventils 8 sind zwei elektrisch arbeitende Betätigungselemente 10 vorgesehen.

[0028] Das proportionale Wegeventil 8 ist als schaltbare Verbindung zwischen den beiden Arbeitsleitungen 3 und zwei Druckleitungen 11 ausgebildet, wobei eine der beiden Druckleitungen 11 unmittelbar oder mittelbar mit der Antriebsmaschine 2 und die andere der beiden Druckleitungen 11 unmittelbar oder mittelbar mit dem Tank 4 verbunden sind.

[0029] Ferner ist ein proportionales Druckventil 12 vorgesehen, das den zumindest auf das Senkbremsventil 5 wirkenden Druck durch Regeln oder Steuern auf einen Wert einstellt, der unterhalb des Druckes liegt, welcher bei der eingestellten Leistung der Arbeitsmaschine 1 resultiert.

[0030] Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist das proportionale Druckventil 12 in der Arbeitsleitung 3 in Durchflussrichtung gesehen vor der Abzweigung der Steuerleitung 6 angeordnet, während bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 und 4 das proportionale Druckventil 12 in der Druckleitung 11 angeordnet ist. Bei einer solchen Anordnung wird der auf das Senkbremsventil 5 und der auf die Stangeseite der Arbeitsmaschinen 1 wirkende Druck durch Regeln oder Steuern auf einen Wert eingestellt, der unterhalb des Druckes liegt, welcher bei der eingestellten Leistung der Arbeitsmaschine 1 resultiert.

[0031] Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist das proportionale Druckventil 12 in der Steuerleitung 6 angeordnet, so dass nur der auf das Senkbremsventil 5 wirkende Druck durch Regeln oder Steuern auf einen Wert eingestellt wird, der unterhalb des Druckes liegt, welcher bei der eingestellten Leistung der Arbeitsmaschine 1 resultiert.

[0032] Wie beispielsweise den Figuren 1 bis 4 zu entnehmen ist, ist ferner noch ein Druckbegrenzungsventil 13 vorgesehen, das im Bereich der die Antriebsmaschine 2 mit dem proportionalen Wegeventil 8 verbindenden Druckleitung 11 wirkt. Während bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 das Druckbegrenzungsventil 13 in Durchflussrichtung vor dem proportionalen Druckventil 12 angeordnet ist, zeigt Fig. 4 eine Anordnung des Druckbegrenzungsventils 13 in Durchflussrichtung hinter dem proportionalen Druckventil 12.

[0033] In den Fig. 5 bis 7 sind Hydrauliksysteme dargestellt, die eine Antriebsmaschine 2 und zwei Arbeitsmaschinen 1 umfassen. Das Hydrauliksystem einer der beiden Arbeitsmaschinen 1 weist die erfindungsgemäße Ausgestaltung aus, die in eine der Fig. 1 bzw. 3 dargestellt ist. Insoweit ist der grundsätzliche Aufbau identisch.

[0034] Die in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Hydrauliksysteme weisen darüber hinaus teilweise noch ein Wechselventil 14 zwischen den beiden Arbeitsleitungen 3 sowie eine Druckwaage 15, die in einer Druckleitung 11 von einer der beiden Arbeitsmaschinen 1 angeordnet ist, auf. Die Druckwaage 15 verhindert, dass nur die Arbeitsmaschine 1 mit dem geringsten benötigten Druck mit Hydraulikflüssigkeit versorgt wird. Insoweit stellt eine Druckwaage 15 ein essentielles Bauteil bei einem Parallelbetrieb zweier Arbeitsmaschinen 1 durch eine Antriebsmaschine 2 dar.

Ansprüche

1. Verfahren zur Steuerung einer Arbeitsmaschine (1) eines, zumindest eine Arbeitsmaschine (1) und zumindest eine, insbesondere als Pumpe ausgebildete, Antriebsmaschine (2), umfassenden Hydrauliksystems einer Hubarbeitsbühne, wobei die zu steuernde Arbeitsmaschine (1) insbesondere als Hydraulikzylinder ausgebildet ist, wobei ferner jede Arbeitsmaschine (1) mittels zweier, je nach Betriebszustand der Arbeitsmaschine (1) als Zulauf bzw. Rücklauf dienender, Anschlüsse über entsprechende Arbeitsleitungen (3) mittelbar oder unmittelbar mit wenigstens einer der Antriebsmaschinen (1) verbunden ist, und wobei in zumindest einer Arbeitsleitung (3) ein Senkbremsventil (5) vorgesehen ist, das über eine Steuerleitung (6) mit der anderen Arbeitsleitung (3) derart verbunden ist, dass das Senkbremsventil (5) aus seiner Sperrposition gegen eine Rückstellkraft durch den in der anderen Arbeitsleitung (3) herrschenden und über die Steuerleitung (6) weitergegebenen Druck in eine Durchflussposition verlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der somit zumindest auf das Senkbremsventil (5) wirkende Druck durch Regeln oder Steuern auf einen Wert eingestellt wird, der unterhalb des Druckes liegt, welcher bei der eingestellten Leistung der Arbeitsmaschine (1) resultiert.

2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zum Steuern oder zum Regeln ein proportionales Druckventil (12) verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Regeln anhand des Messwertes eines in Durchflussrichtung gesehen hinter dem proportionalen Druckventil (12) angeordneten Drucksensors erfolgt.

4. Hydrauliksystem für eine Hubarbeitsbühne, umfassend zumindest eine Arbeitsmaschine (1), insbesondere eine als Hydraulikzylinder ausgebildete Arbeitsmaschine (1), und zumindest eine, insbesondere als Pumpe ausgebildete, Antriebsmaschine (2), wobei jede Arbeitsmaschine (1) mittels zweier, je nach Betriebszustand der Arbeitsmaschine (1) als Zulauf bzw. Rücklauf dienender, Anschlüsse über entsprechende Arbeitsleitungen (3) mit einer Antriebsmaschine (2) verbunden ist, und wobei in zumindest einer Arbeitsleitung (1) ein Senkbremsventil (5) vorgesehen ist, das über eine Steuerleitung (6) mit der anderen Arbeitsleitung (3) derart verbunden ist, dass das Senkbremsventil (5) aus seiner Sperrposition gegen eine Rückstellkraft durch den in der anderen Arbeitsleitung (3) herrschenden und über die Steuerleitung (6) weitergegebenen Druck in eine Durchflussposition verlagerbar ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein proportionales Druckventil (12) vorgesehen ist, das den zumindest auf das Senkbremsventil (5) wirkenden Druck durch Regeln oder Steuern auf einen Wert einstellt, der unterhalb des Druckes liegt, welcher bei der eingestellten Leistung der Arbeitsmaschine (1) resultiert.

5. Hydrauliksystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein proportionales Druckventil (12) in der Arbeitsleitung (3) in Durchflussrichtung gesehen vor der Abzweigung der Steuerleitung (6) angeordnet ist.

6. System nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein proportionales Druckventil (12) in der Steuerleitung (6) angeordnet ist.

7. System nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer Arbeitsmaschine (1) ein Wegeventil, insbesondere ein proportionales Wegeventil (8), zugeordnet ist, wobei das Wegeventil bzw. das proportionale Wegeventil (8) als schaltbare Verbindung zwischen den beiden Arbeitsleitungen (3) und zwei Druckleitungen (11) ausgebildet ist, wobei eine der beiden Druckleitungen (11) unmittelbar oder mittelbar mit der Antriebsmaschine (2) und die andere der beiden Druckleitungen (11) unmittelbar oder mittelbar mit einem Tank (4) verbunden sind, wobei zumindest ein proportionales Druckventil (12) in der von der Antriebsmaschine (2) abgehenden Druckleitung (11) angeordnet ist.

8. System nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebsmaschine (2) und dem proportionales Druckventil (12) eine Druckwaage (15) vorgesehen ist.

Zeichnung