DE102018117949A1

DE102018117949A1 - Hydrauliksystem und Verfahren zum Steuern eines Hydrauliksystems

Info

Publication number: DE102018117949A1
Application number: DE102018117949.9A
Authority: DE
Inventors: Christian Ziemens
Original assignee: Putzmeister Engineering GmbH
Current assignee: Putzmeister Engineering GmbH
Priority date: 2018-07-25
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2020-01-30
Also published as: CN112513473B; EP3827173A1; CN112513473A; US11434936B2; JP2021532314A; US20210190103A1; WO2020020997A1; KR20210036361A; JP7234486B2

Abstract

Hydrauliksystem mit einer Hydraulikpumpe (31, 32), mit einer Mehrzahl von Hydraulikverbrauchern (23, 24, 25, 26) und mit einer Mehrzahl von Load-Sensing-Ventilen (33, 34, 35) zum Einstellen der Pumpleistung der Hydraulikpumpe (31, 32). Zwischen der Hydraulikpumpe (31, 32) und den Hydraulikverbrauchern (23, 24, 25, 26) ist eine Zuordnungseinheit (36, 37) angeordnet, die in einem ersten Schaltzustand einen ersten Hydraulikweg zwischen der Hydraulikpumpe (31, 32) und den Hydraulikverbrauchern (23, 24, 25, 26) definiert und die in einem zweiten Schaltzustand einen zweiten Hydraulikweg zwischen der Hydraulikpumpe (31, 32) und den Hydraulikverbrauchern (23, 24, 25, 26) definiert. Das System umfasst eine Steuerung (38), die einen Zustandswert eines Hydraulikverbrauchers (23, 24, 25, 26) als Eingangsgröße verarbeitet und die ein Steuersignal für den Schaltzustand der Zuordnungseinheit (36, 37) ermittelt. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Steuern eines Hydrauliksystems.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem mit einer Mehrzahl von Hydraulikverbrauchern und mit einer Mehrzahl von Load-Sensing-Ventilen zum Einstellen der Pumpleistung der Hydraulikpumpe. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Steuern eines Hydrauliksystems.
In einem solchen Hydrauliksystem wird der Förderdruck der Hydraulikpumpe unter der Kontrolle der Load-Sensing-Ventile auf einen Wert eingestellt, der größer ist als der höchste momentane Lastdruck, der von einem der Hydraulikverbraucher gefordert wird. Für die Verbraucher mit einem niedrigeren momentanen Lastdruck wird der Hydraulikdruck durch Druckwaagen reduziert.
Durch die Druckreduzierung geht Leistung in Form sogenannter Kompensationsverluste verloren. Die Kompensationsverluste sind besonders ausgeprägt, wenn in dem Hydrauliksystem Verbraucher mit niedrigem Volumenstrombedarf und hohem Lastdruck sowie Verbraucher mit hohem Volumenstrombedarf und niedrigem Lastdruck miteinander kombiniert sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hydrauliksystem und ein zugehöriges Verfahren vorzustellen, so dass die Kompensationsverluste geringer gehalten werden können. Ausgehend vom genannten Stand der Technik wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem ist zwischen der Hydraulikpumpe und den Hydraulikverbrauchern eine Zuordnungseinheit angeordnet, die in einem ersten Schaltzustand einen ersten Hydraulikweg zwischen der Hydraulikpumpe und den Hydraulikverbrauchern definiert und die in einem zweiten Schaltzustand einen zweiten Hydraulikweg zwischen der Hydraulikpumpe und den Hydraulikverbrauchern definiert. Das System umfasst eine Steuerung, die einen Zustandswert eines Hydraulikverbrauchers als Eingangsgröße verarbeitet und die ein Steuersignal für den Schaltzustand der Zuordnungseinheit ermittelt.
Die Erfindung hat erkannt, dass es durch eine vom momentanen Zustand der Hydraulikverbraucher abhängige Steuerung der Zuordnungseinheit möglich wird, die Hydraulikwege zwischen der Hydraulikpumpe und den Hydraulikverbrauchern gezielt an die Anforderungen anzupassen.
Ein Zustandswert eines Hydraulikverbrauchers ist eine Größe, die den momentanen Betriebszustand des Hydraulikverbrauchers repräsentiert. Insbesondere kann der Zustandswert sich auf den momentanen Lastdruck des Hydraulikverbrauchers beziehen.
Unter Berücksichtigung des Zustandswerts kann die Steuerung ein Steuersignal für den Schaltzustand der Zuordnungseinheit ermitteln. Das Steuersignal kann an die Zuordnungseinheit übermittelt werden. Die Zuordnungseinheit kann auf einen dem Steuersignal entsprechenden Schaltzustand eingestellt werden.
Ein Hydraulikweg bezeichnet einen Weg, über den ein Hydraulikverbraucher von einer Hydraulikpumpe versorgt wird. Ein Hydraulikweg im Sinne der Erfindung erstreckt sich allgemein von einer Hydraulikpumpe über ein Load-Sensing-Ventil zu einem Hydraulikverbraucher. Ein Load-Sensing-Ventil hat die Funktion, die Pumpleistung der Hydraulikpumpe in Abhängigkeit von dem momentanen Betriebszustand der Hydraulikverbraucher einzustellen. Insbesondere kann das Load-Sensing-Ventil dazu ausgelegt sein, den Förderdruck der Hydraulikpumpe auf einen Wert einzustellen, der um eine vorgegebene Druckdifferenz höher ist als der höchste Lastdruck eines von der Hydraulikpumpe versorgten Verbrauchers. Die Load-Sensing-Ventile können als Proportionalventile gestaltet sein. Möglich ist auch, dass die Mehrzahl von Load-Sensing-Ventilen eines oder mehrere Proportionalventile und/oder eines oder mehrere Konstantstromventile (Stromregelventile) umfasst.
In einer Ausführungsform ist die Zuordnungseinheit zwischen einer Mehrzahl von Load-Sensing-Ventilen und einer Mehrzahl von Hydraulikverbrauchern angeordnet. Die Schaltzustände der Zuordnungseinheit können so definiert sein, dass in dem ersten Schaltzustand ein erster Hydraulikverbraucher von einem ersten Load-Sensing-Ventil versorgt wird und dass in dem zweiten Schaltzustand ein zweiter Hydraulikverbraucher von dem ersten Load-Sensing-Ventil versorgt wird. Dies kann für beliebige Kombinationen von Load-Sensing-Ventilen und Hydraulikverbrauchern gelten.
Die Zuordnungseinheit kann so gestaltet sein, dass in dem ersten Schaltzustand eine erste Gruppe von Hydraulikverbrauchern durch ein erstes Load-Sensing-Ventil versorgt wird und dass in dem zweiten Zustand eine zweite Gruppe von Hydraulikverbrauchern durch das erste Load-Sensing- Ventil versorgt wird. Die Zuordnungseinheit und/oder die Steuerung können so gestaltet sein, dass jedem Load-Sensing-Ventil jede beliebige Gruppe von Hydraulikverbrauchern zugeordnet werden kann. Möglich ist auch, dass bestimmte Zuordnungen zugelassen werden, während andere Zuordnungen von vornherein ausgeschlossen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zuordnungseinheit so eingerichtet, dass ein Load-Sensing-Ventil in jedem Schaltzustand genau einen Hydraulikverbraucher versorgt. Es gibt also einen ersten Schaltzustand der Zuordnungseinheit, in dem ein Load-Sensing-Ventil genau einen ersten Hydraulikverbraucher versorgt und einen zweiten Schaltzustand, in dem das Load-Sensing-Ventil genau einen zweiten Hydraulikverbraucher versorgt.
Die Schaltzustände der Zuordnungseinheit können so definiert sein, dass jeder Hydraulikverbraucher von genau einem Load-Sensing-Ventil versorgt wird. Möglich ist auch, dass ein oder mehrere Hydraulikverbraucher in einem ersten Schaltzustand von einem Load-Sensing-Ventil versorgt werden und in einem zweiten Schaltzustand von mehr als einem Load-Sensing-Ventil versorgt werden. Das Aufschalten von mehreren Load-Sensing-Ventilen auf einen Hydraulikverbraucher kann sinnvoll sein, wenn einem Hydraulikverbraucher zuvor ein Load-Sensing-Ventil zugeordnet war, das einen für gängige Betriebszustände des Hydraulikverbrauchers ausreichenden Volumenstrom zur Verfügung stellt. Durch Aufschalten eines zweiten Load-Sensing-Ventils auf den Hydraulikverbraucher kann die Betätigungsgeschwindigkeit des Hydraulikverbrauchers temporär erhöht werden. Mit anderen Worten kann der einem Hydraulikverbraucher zugeführte Volumenstrom bei gleichbleibender Ventilgröße erhöht werden und/oder es kann das einzelne Load-Sensing-Ventil verkleinert werden, wobei der Volumenstrom durch Aufschalten eines zweiten Load-Sensing-Ventils temporär erhöht wird.
Wird der Hydraulikverbraucher beispielsweise verwendet, um einen Mast einer Betonpumpe zu falten, so kann die normale Betätigungsgeschwindigkeit dadurch definiert sein, dass bei gestrecktem Mast die Mastspitze eine bestimmte Geschwindigkeit nicht überschreiten soll. Durch Aufschalten eines zweiten Load-Sensing-Ventils auf den Hydraulikverbraucher kann bei eingefaltetem Mast eine höhere Betätigungsgeschwindigkeit ermöglicht werden.
Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem kann mehr als eine Hydraulikpumpe umfassen. Es kann jeder Hydraulikpumpe genau ein Load-Sensing-Ventil zugeordnet sein.
Umfasst das Hydrauliksystem mehr als eine Hydraulikpumpe, so wird durch die Erfindung die Möglichkeit eröffnet, dass ein bestimmter Hydraulikverbraucher temporär von einer ersten Hydraulikpumpe und temporär von einer zweiten Hydraulikpumpe versorgt wird. Mit der erfindungsgemäßen Zuordnungseinheit kann auf geeignete Weise zwischen den Hydraulikwegen umgeschaltet werden. Insbesondere kann die Zuordnungseinheit so gestaltet sein, dass die Hydraulikverbraucher gruppenweise zu den Hydraulikpumpen zugeordnet werden, wobei die Zusammensetzung der Gruppen abhängig vom Schaltzustand der Zuordnungseinheit variieren kann.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen einer Mehrzahl von Hydraulikpumpen und einer Mehrzahl von Load-Sensing-Ventilen eine Zuordnungseinheit im Sinne der Erfindung angeordnet. Die Zuordnungseinheit kann zusätzlich oder alternativ zu der Zuordnungseinheit zwischen der Mehrzahl von Load-Sensing-Ventilen und der Mehrzahl von Hydraulikverbrauchern vorgesehen sein. Die verschiedenen Möglichkeiten von Hydraulikwegen in der Zuordnungseinheit entsprechen den oben genannten Möglichkeiten.
Wenn das Hydrauliksystem nur eine Zuordnungseinheit zwischen den Load-Sensing-Ventilen und den Hydraulikverbrauchern, aber keine Zuordnungseinheit zwischen den Hydraulikpumpen und den Load-Sensing-Ventilen umfasst, ergibt sich die Möglichkeit, temporär mehr als eine Hydraulikpumpe auf einen Hydraulikverbraucher aufzuschalten. Eine entsprechende Wirkung lässt sich auch erzielen, wenn eine Zuordnungseinheit nur zwischen den Hydraulikpumpen und den Load-Sensing-Ventilen angeordnet ist, nicht aber zwischen den Load-Sensing-Ventilen und den Hydraulikverbrauchern. Umfasst das Hydrauliksystem eine erste Zuordnungseinheit, die zwischen den Load-Sensing-Ventilen und den Verbrauchern angeordnet ist, sowie eine zweite Zuordnungseinheit, die zwischen den Pumpen und den Load-Sensing-Ventilen angeordnet ist, so können die Hydraulikwege zwischen der Hydraulikpumpe und den Verbrauchern besonders flexibel gestaltet werden.
Die Steuerung des Hydrauliksystems kann so eingerichtet sein, dass sie anhand der Zustandswerte der Hydraulikverbraucher eine erste Gruppe von Hydraulikverbrauchern und eine zweite Gruppe von Hydraulikverbrauchern bildet. Eine Gruppe im Sinne der Erfindung kann aus einzelnen Hydraulikverbraucher bestehen. Die Gruppen können beispielsweise dadurch definiert sein, dass bei allen Hydraulikverbrauchern der ersten Gruppe der momentane Lastdruck unterhalb eines Schwellwerts liegt, während bei allen Hydraulikverbrauchern der zweiten Gruppe der momentane Lastdruck oberhalb des Schwellwerts liegt. Werden die Hydraulikverbraucher nach Lastniveau sortiert und den Hydraulikpumpen zugeordnet, so können die Kompensationsverluste gering gehalten werden. Die Zusammensetzung der Gruppen kann in Abhängigkeit von den momentanen Betriebszuständen der Hydraulikverbraucher dynamisch angepasst werden. Die Steuerung kann zu diesem Zweck kontinuierlich den Betriebszustand der Hydraulikverbraucher überprüfen und gegebenenfalls ein Steuersignal erzeugen, durch das der Schaltzustand der Zuordnungseinheit geändert wird.
Die Steuerung kann dazu ausgelegt sein, den Schwellwert in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Hydraulikverbraucher festzulegen. Beispielsweise können die Lastdrücke der Hydraulikverbraucher in aufsteigender Reihenfolge betrachtet werden und der Schwellwert zwischen diejenigen benachbarten Lastdrücke gelegt werden, die den größten Abstand zueinander haben.
Erfolgt eine Unterteilung in mehr als zwei Gruppen, können die Schwellwerte in die nächstkleineren Abstände für gelegt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung dazu ausgelegt sein, anhand eines geeigneten Kriteriums festzustellen, ob in einem Hydraulikverbraucher Lastdruck-Schwingungen auftreten. Schwankungen im Lastdruck können daraufhin deuten, dass in einem an den Verbraucher angeschlossenen Element eine mechanische Schwingung aufgetreten ist. Ist ein Schwingungskennwert größer als ein vorgegebener Schwellwert, so kann die Steuerung eine Steuervorgabe erzeugen, gemäß der der betreffende Hydraulikverbraucher von anderen Hydraulikverbrauchern separiert wird. Hatte mit anderen Worten die Zuordnungseinheit zuvor einen Schaltzustand, in dem der betreffende Hydraulikverbraucher gemeinsam mit anderen Verbrauchern versorgt wurde, so kann die Zuordnungseinheit in einen anderen Schaltzustand gebracht werden, in dem der betreffende Hydraulikverbraucher von einer anderen Hydraulikpumpe versorgt wird als die übrigen Hydraulikverbraucher der bisherigen Gruppe. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Schwingungen sich von einem Hydraulikverbraucher auf andere Hydraulikverbraucher übertragen.
Als weitere Eingangsgröße kann die Steuerung Eingaben einer Bedienperson berücksichtigen. Wenn der Betriebszustand der Hydraulikverbraucher sich gemäß einer Eingabe der Bedienperson ändert, kann dies zur Folge haben, dass der bisherige Schaltzustand der Zuordnungseinheit nicht mehr optimal ist. Die Steuerung kann die Eingabe der Bedienperson verarbeiten, um eine neue Steuervorgabe für die Zuordnungseinheit zu ermitteln. In entsprechender Weise kann die Steuerung eine Information über den globalen Betriebszustand des Hydrauliksystems als Eingangsgröße verarbeiten.
Die Steuerung kann zusätzlich dazu Steuervorgaben für den Zustand der Load-Sensing-Ventile machen. Insbesondere kann der Öffnungsquerschnitt der Load-Sensing-Ventile unter der Kontrolle der Steuerung eingestellt werden. Die Rückkopplung zwischen den Lastzuständen der Hydraulikverbraucher und der Pumpleistung der Hydraulikpumpe kann auf hydraulischen Wege erfolgen. Möglich ist auch, dass die Lastdrücke elektronisch erfasst werden und dass die Hydraulikpumpen elektrisch verstellbar sind. Die Ansteuerung der Pumpen kann in diesem Fall über die Steuerung erfolgen.
Die Verbraucher des Hydrauliksystems können beispielsweise Linearantriebe oder Rotationsantriebe sein. Das Hydrauliksystem kann dazu ausgelegt sein, Elemente einer Betonpumpe anzutreiben. Die Verbraucher des Hydrauliksystems können beispielsweise einen Linearantrieb zum Falten eines Mastarms einer Betonpumpe und/oder einen Rotationsantrieb zum Antrieb einer Drehbewegung des Mastarms umfassen. Die Erfindung betrifft außerdem eine Betonpumpe mit einer Mehrzahl von Hydraulikverbrauchern, bei dem die Hydraulikverbraucher Elemente eines solchen Hydrauliksystems sind.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Steuern eines Hydrauliksystems, bei dem eine Mehrzahl von Hydraulikverbrauchern mit einer Hydraulikpumpe versorgt wird und bei dem die Pumpleistung der Hydraulikpumpe mit einer Mehrzahl von Load-Sensing-Ventilen eingestellt wird. Zwischen der Hydraulikpumpe und den Hydraulikverbrauchern ist eine Zuordnungseinheit angeordnet, mit der zwischen verschiedenen Hydraulikwegen von der Hydraulikpumpe zu den Hydraulikverbrauchern umgeschaltet werden kann. Eine Steuerung verarbeitet einen Zustandswert eines Hydraulikverbrauchers als Eingangsgröße, um ein Steuersignal für den Schaltzustand der Zuordnungseinheit zu ermitteln.
Das Verfahren kann mit weiteren Merkmalen fortgebildet werden, die im Zusammenhang des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems beschrieben sind. Das Hydrauliksystem kann mit weiteren Merkmalen fortgebildet werden, die im Zusammenhang des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben sind.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand vorteilhafter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:

1: eine mit einem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem ausgestattete fahrbare Betonpumpe;
2: die Betonpumpe gemäß 2 in einem anderen Zustand;
3: ein Vergleichsbeispiel gemäß dem Stand der Technik;
4: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems.

Ein in 1 gezeigter Lastwagen 14 ist mit einer Betonpumpe 15 ausgestattet, die Flüssigbeton aus einem Vorfüllbehälter 16 durch eine Förderleitung 17 fördert. Die Förderleitung 17 erstreckt sich entlang einem Mastarm 18, der auf einem Drehkranz 19 drehbar gelagert ist. Der Mastarm 18 umfasst drei Mastarm-Segmente 20, 21, 22, die gelenkig miteinander verbunden sind. Indem die Mastarm-Segmente 20, 21, 22 über die Gelenke relativ zueinander geschwenkt werden, kann der Mastarm 18 zwischen einem eingefalteten Zustand (1) und einem ausgefalteten Zustand (2) wechseln. Die Förderleitung 17 erstreckt sich bis über das äußere Ende des dritten Mastarm-Segments 22 hinaus, so dass der Flüssigbeton in einem von der Betonpumpe 15 entfernten Bereich ausgebracht werden kann.
Die fahrbare Betonpumpe gemäß den 1 und 2 umfasst ein Hydrauliksystem mit wenigstens einer Hydraulikpumpe und einer Mehrzahl von Hydraulikverbrauchern. Zu den Hydraulikverbrauchern gehören ein erster Linearantrieb 23, ein zweiter Linearantrieb 24, ein dritter Linearantrieb 25 sowie ein Rotationsantrieb 26. Mit den Linearantrieben 23, 24, 25 können die Mastarm-Segmente 20, 21, 22 relativ zu einander geschwenkt werden, um den Mastarm einzufalten bzw. auszufalten. Mit dem Rotationsantrieb 26 kann der Mastarm 18 über den Drehkranz 19 relativ zu dem Fahrgestell des Lastwagens 14 gedreht werden.
Die Hydraulikverbraucher 23, 24, 25, 26 werden durch Eingaben einer Bedienperson betätigt. Soll der Faltzustand des Mastarms 18 verändert werden, so wird die entsprechende Eingabe der Bedienperson in eine Betätigung der Linearantriebe 23, 24, 25 umgesetzt. Entsprechendes gilt für eine Rotation des Mastarms 18 relativ zu dem Fahrgestell.
Im Stand der Technik wird der Förderdruck der Hydraulikpumpe durch Load-Sensing-Ventile so eingestellt, dass er etwas höher ist als der höchste Lastdruck, den einer der Hydraulikverbraucher 23,24, 25, 26 momentan fordert. Für die übrigen Hydraulikverbraucher wird der Druck durch Druckwaagen reduziert. Durch die Druckreduktion ergeben sich Leistungsverluste in Form von Kompensationsverlusten, die gemäß 3 besonders ausgeprägt sind, wenn einzelne Hydraulikverbraucher momentan einen hohen Lastdruck bei geringem Volumenstrom fordern, während bei einem anderen Hydraulikverbraucher bei niedrigem Lastdruck der Volumenstrom hoch ist.
In 3 ist für die drei Hydraulikverbraucher 23, 24, 25 für einen bestimmten Zeitpunkt der Lastdruck P gegenüber dem Volumenstrom Q aufgetragen. Bei den Hydraulikverbrauchern 23, 24 ist der Lastdruck P hoch und der Volumenstrom Q niedrig. Bei dem Hydraulikverbraucher 25 ist der Lastdruck P niedrig und der Volumenstrom Q hoch. Ein unvermeidlicher Leistungsverlust in dem Hydrauliksystem resultiert daraus, dass der Förderdruck 29 der Hydraulikpumpe etwas höher ist als der höchste Lastdruck 27, der in diesem Fall von dem Hydraulikverbraucher 23 gefordert wird. Wesentlich größer ist der Kompensationsverlust 28, der sich durch die Drosselung von dem Lastdruck 27 auf den Lastdruck des Hydraulikverbrauchers 25 ergibt. Bei dem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem können die Kompensationsverluste geringer gehalten werden.
Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das erfindungsgemäße Hydrauliksystem eine erste Hydraulikpumpe 31 und eine zweite Hydraulikpumpe 32. Beide Hydraulikpumpen 31, 32 umfassen einen Regler, mit dem der Förderdruck der Hydraulikpumpen 31, 32 angepasst wird. Zu den Hydraulikverbrauchern des Systems gehören die drei Linearantriebe 23, 24, 25. Zwischen den Hydraulikpumpen 31, 32 und den Hydraulikverbrauchern 23, 24, 25 sind Load-Sensing-Ventile 33, 34, 35 angeordnet, mit denen der Förderdruck der Hydraulikpumpen 31, 32 an den momentanen Lastdruck der Linearantriebe 23, 24, 25 angepasst wird. Die dafür erforderliche Rückkopplung an die Regler der Hydraulikpumpen 31, 32 kann auf hydraulischen Wege oder auf elektronischem Wege erfolgen.
Zwischen den Load-Sensing-Ventilen 33, 34, 35 und den Hydraulikverbrauchern 23, 24, 25 ist eine erste Zuordnungseinheit 36 angeordnet. Die Zuordnungseinheit 36 umfasst verschiedene Schaltzustände, mit denen unterschiedliche Hydraulikwege zwischen den Load-Sensing-Ventilen 33, 34, 35 und den Hydraulikverbrauchern 23, 24, 25 zur Verfügung gestellt werden können. Die Schaltzustände sind so definiert, dass jeder der Hydraulikverbraucher 23, 24, 25 einzeln oder in beliebigen Gruppen auf eines der Load-Sensing-Ventile 33, 34, 35 aufgeschaltet werden kann.
Zwischen den Hydraulikpumpen 31, 32 ist eine zweite Zuordnungseinheit 37 angeordnet, mit der auf entsprechende Weise die Hydraulikpumpen 31, 32 und die Load-Sensing-Ventile 33, 34, 35 auf beliebige Weise miteinander verbunden werden können.
Das Hydrauliksystem umfasst eine Steuerung 38, die mit einer Bedieneinheit 39 des Hydrauliksystems sowie einem übergeordneten Informationssystem 44 gekoppelt ist. Über Signalleitungen 40 erhält die Steuerung 38 eine Information über die momentanen Lastdrücke der Hydraulikverbraucher 23, 24, 25 als Eingangsgröße. Über Steuerleitungen 41, 42, 43 können Steuersignale an die erste Zuordnungseinheit 36, die Load-Sensing-Ventile 33, 34, 35 sowie die zweite Zuordnungseinheit 37 gesendet werden.
Erhält die Steuerung 38 über die Signalleitungen 40 die Information, dass entsprechend dem in 3 dargestellten Zustand der Lastdruck bei dem ersten und zweiten Hydraulikverbraucher 23, 24 hoch ist, während der Lastdruck bei dem dritten Hydraulikverbraucher 25 niedrig ist, so kann die Steuerung 38 eine Gruppe aus den ersten beiden Hydraulikverbrauchern 23, 24 bilden und den dritten Hydraulikverbraucher 25 von der Gruppe separieren. Dies kann von der Steuerung 38 umgesetzt werden in Steuersignale, die über die Steuerleitungen 41, 43 an die erste Zuordnungseinheit 36 und die zweite Zuordnungseinheit 37 geleitet werden. Die Zuordnungseinheiten 36, 37 werden durch die Steuersignale so geschaltet, dass die ersten beiden Hydraulikverbraucher 23, 24 von der ersten Hydraulikpumpe 31 versorgt werden und dass der dritte Hydraulikverbraucher 25 von der zweiten Hydraulikpumpe 32 versorgt wird.
Gemäß einem anderen Steuerungsansatz kann die Steuerung 38 die über die Signalleitungen 40 erhaltenen Lastdruck-Daten auf Schwingungen auswerten. Tritt beispielsweise in dem ersten Hydraulikverbraucher 23 ein Zustand ein, in dem die Schwingung des Lastdrucks größer ist als ein vorgegebener Schwellwert, so kann die Steuerung 38 eine Gruppe aus dem zweiten und dritten Hydraulikverbraucher 24, 25 bilden und den ersten Hydraulikverbraucher 23 von der Gruppe separieren. Über die Steuerleitungen 41, 43 können die Zuordnungseinheiten 36, 37 so angesteuert werden, dass der erste Hydraulikverbraucher 23 mit der ersten Hydraulikpumpe 31 verbunden ist und der zweite und dritte Hydraulikverbraucher 24, 25 mit der zweiten Hydraulikpumpe 32 verbunden sind. Durch die Separierung des ersten Hydraulikverbrauchers 23 wird erreicht, dass die bei diesem Hydraulikverbraucher 23 auftretenden Schwingungen keine nachteiligen Auswirkungen auf die anderen Hydraulikverbraucher 24, 25 haben.
Ein weiterer Steuerungsansatz der Steuerung 38 geht dahin, einen Zustand zu ermitteln, in dem zwei der Hydraulikverbraucher 23, 24, 25 im Stillstand sind oder nur wenig Leistung benötigen, während von einem dritten Hydraulikverbraucher eine schnelle Bewegung gefordert wird. In den 1 und 2 ist ersichtlich, dass bei nahezu vollständig ausgefaltetem Mastarm 18 bereits mit langsamen Bewegungen der Linearantriebe 23, 24, 25 eine schnelle Bewegung der Mastspitze bewirkt werden kann. Die Load-Sensing-Ventile 33,34, 35 können so bemessen sein, dass der maximale Volumenstrom durch eines der Ventile gerade die im gestreckten Zustand geforderten langsamen Bewegungen der Linearantrieb 23, 24, 25 zulässt. Hingegen kann bei nahezu eingefaltetem Mastarm 18 eine schnellere Bewegung der Linearantriebe 23, 24, 25 gewünscht sein. Der dafür erforderliche Volumenstrom kann allerdings nicht durch eines der Load-Sensing-Ventile 33, 34, 35 bereitgestellt werden. Stellt die Steuerung 38 einen Zustand fest, in dem beispielsweise die ersten beiden Linearantriebe 23, 24 im Stillstand sind, während von dem dritten Linearantrieb 25 eine schnelle Bewegung gefordert wird, so kann sie Steuersignale an die Zuordnungseinheiten 36, 37 senden, gemäß denen ein weiteres Load-Sensing-Ventil auf den dritten Linearantrieb 25 aufgeschaltet wird. Damit wird eine höhere Betätigungsgeschwindigkeit für den dritten Linearantrieb 25 ermöglicht.
In der Steuerung 38 kann eine Mehrzahl von Steuerungsansätzen parallel verwirklicht sein. Um Konflikte zu vermeiden, kann eine Rangfolge zwischen den Steuerungsansätzen festgelegt sein. Beispielsweise kann der Schwingungsvermeidung die höchste Priorität eingeräumt werden. Sind alle Hydraulikverbraucher des Systems frei von Schwingungen, können gemäß der nächsten Priorität die Hydraulikverbraucher anhand der momentanen Lastdrücke in Gruppen sortiert werden, um die Kompensationsverluste gering zu halten. In dritter Priorität können mehrere Hydraulikpumpen auf einen Hydraulikverbraucher aufgeschaltet werden, um die Betätigungsgeschwindigkeit zu erhöhen.

Claims

Hydrauliksystem mit einer Hydraulikpumpe (31, 32), mit einer Mehrzahl von Hydraulikverbrauchern (23, 24, 25, 26) und mit einer Mehrzahl von Load-Sensing-Ventilen (33, 34, 35) zum Einstellen der Pumpleistung der Hydraulikpumpe (31, 32), wobei zwischen der Hydraulikpumpe (31, 32) und den Hydraulikverbrauchern (23, 24, 25, 26) eine Zuordnungseinheit (36, 37) angeordnet ist, die in einem ersten Schaltzustand einen ersten Hydraulikweg zwischen der Hydraulikpumpe (31, 32) und den Hydraulikverbrauchern (23, 24, 25, 26) definiert und die in einem zweiten Schaltzustand einen zweiten Hydraulikweg zwischen der Hydraulikpumpe (31, 32) und den Hydraulikverbrauchern (23, 24, 25, 26) definiert, und wobei das System eine Steuerung (38) umfasst, die einen Zustandswert eines Hydraulikverbrauchers (23, 24, 25, 26) als Eingangsgröße verarbeitet und die ein Steuersignal für den Schaltzustand der Zuordnungseinheit (36, 37) ermittelt.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustandswert den momentanen Lastdruck des Hydraulikverbrauchers (23, 24, 25, 26) repräsentiert.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnungseinheit (36, 37) zwischen einer Mehrzahl von Load-Sensing-Ventilen (33, 34, 35)und einer Mehrzahl von Hydraulikverbrauchern (23, 24, 25, 26) angeordnet ist.
Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das System mehr als eine Hydraulikpumpe (31, 21) umfasst.
Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnungseinheit (36, 37) zwischen einer Mehrzahl von Hydraulikpumpen (31, 32) und einer Mehrzahl von Load-Sensing-Ventilen (33, 34, 35) angeordnet ist.
Hydrauliksystem nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine erste Zuordnungseinheit (36) zwischen einer Mehrzahl von Load-Sensing-Ventilen (33, 34, 35) und einer Mehrzahl von Hydraulikverbrauchern (23, 24, 25, 26) sowie eine zweite Zuordnungseinheit (37) zwischen einer Mehrzahl von Hydraulikpumpen (31, 32) und einer Mehrzahl von Load-Sensing-Ventilen (33, 34, 35).
Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (38) dazu ausgelegt ist, die Zustandswerte auszuwerten, um die Hydraulikverbraucher (23, 24, 25, 26) in wenigstens zwei Gruppen aufzuteilen.
Hydrauliksystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die momentanen Lastdrücke bei den Hydraulikverbrauchern (23, 24, 25, 26) einer ersten Gruppe niedriger sind als die momentanen Lastdrücke bei den Hydraulikverbrauchern (23, 24, 25, 26) einer zweiten Gruppe.
Hydrauliksystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastdruck-Schwingungen bei den Hydraulikverbrauchern (23, 24, 25, 26) einer ersten Gruppe niedriger sind als die momentanen Lastdrücke bei den Hydraulikverbrauchern (23, 24, 25, 26) einer zweiten Gruppe.
Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (38) dazu ausgelegt ist, Steuervorgaben für die Zuordnungseinheiten (36, 37) derart zu ermitteln, dass die erste Gruppe von einer ersten Hydraulikpumpe (31) versorgt wird und dass die zweite Gruppe von einer zweiten Hydraulikpumpe (32) versorgt wird.
Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (38) dazu ausgelegt ist, Steuervorgaben für die Zuordnungseinheiten (36, 37) derart zu ermitteln, dass ein Hydraulikverbraucher (23, 24, 25, 26) von mehr als einer Hydraulikpumpe (31, 32) versorgt wird.
Verfahren zum Steuern eines Hydrauliksystems, bei dem eine Mehrzahl von Hydraulikverbrauchern (23, 24, 25, 26) mit einer Hydraulikpumpe (31, 32) versorgt wird und bei dem die Pumpleistung der Hydraulikpumpe (31, 32) mit einer Mehrzahl von Load-Sensing-Ventilen (33, 34, 35) eingestellt wird, wobei mit einer zwischen der Hydraulikpumpe (31, 32) und den Hydraulikverbrauchern (23, 24, 25, 26) angeordneten Zuordnungseinheit (36, 37) zwischen verschiedenen Hydraulikwegen von der Hydraulikpumpe (31, 32) zu den Hydraulikverbrauchern (23, 24, 25, 26) umgeschaltet wird und wobei eine Steuerung (38) einen Zustandswert eines Hydraulikverbrauchers (23, 24, 25, 26) als Eingangsgröße verarbeitet, um ein Steuersignal für den Schaltzustand der Zuordnungseinheit (36, 37) zu ermitteln.