CN1050579C - 用于控制液压升降机的方法和设备 - Google Patents

Abstract

用于控制液压升降机的方法和设备。箱体在减速阶段中根据移动而得到控制，为此目的形成了控制范围(CS)，后者被分成百分比值。该百分比值以表的形式与测量到的实际移动值发生关系。在达到一定的实际移动值时，相应的百分比值被乘以控制范围(CS)的值，控制偏差(CO)和初始控制信号(SO)在给定的情况下加到该乘积上，其中该总和构成了实际控制信号(S)，后者在减速阶段中得到了相应的采用并被提供给调节阀装置。

Description

用于控制液压升降机的方法和设备

本发明涉及控制液压升降机的方法和设备，其中调节设备产生提供给调节阀装置的控制信号，该调节阀装置调节液压流体的流量，以使升降机的箱体加速、以恒定速度运动并在表示制动施加点的轴信息到达时减速。

在这种升降机中，移动速度或多或少与箱体负荷和液压流体的温度有关，因而受调节阀控制的流量相应变化很大，且不能精确地到达某一楼层。为了消除这种缺陷，在到达某一该楼层之前不久，切换到一个恒定的低的慢进速度，以便能补偿由于负载和/或温度而引起的停止点高度的不同(图3)。这延长了运行时间和用户的等候时间并要求大的能量消耗。在液压升降机中，如众所周知的，慢速行进的距离超过了由负荷与温度条件所确定的距离。

在德国专利说明书36 38 247中，描述了一种试图消除上述缺点的液压升降机设备。在此情况下，提供了一种控制装置，它产生确定箱体的速度特性的输出信号并且该信号被提供给一个调节阀。该调节阀根据该输出信号，将来自一个液压源的液压流体引向一个驱动该箱体的液压缸或使该液压流体作相反的流动。对应于与不同的负载和/或温度条件有关的一定运行状态的基准速度值，被存储在通过一个计算单元而与该控制装置相连的存储装置中。设置在箱体上的一个测量检测器检测实际速度并将其通过一个转换单元引到该计算单元。在此情况下，在加速阶段测量到的实际速度和预定基准速度之间产生了差值，根据这个差值，计算单元计算出一控制速度曲线。该控制速度曲线被存储起来并在减速阶段中被使用，以将实际速度校正到预定的基准速度。以此方式，就可以实现向目标位置的精确而迅速的受控驱动，且升降机的运行时间可因此而被缩短。然而，在此情况下，不具有调节环路并且不具有适合制动施加点的调节的这种控制装置，不是在没有慢行速度的情况下运行的。

本发明的目的，是提供一种方法和实施该方法的设备，以在不需要慢进移动的情况直接到达楼层。

本发明提供一种用于控制液压升降机的方法，其中调节设备借助与升降机的箱体相连接的测量检测器而产生控制信号(S)，该控制信号(S)被提供给调节阀装置，调节阀装置以这样的方式调节液压流体的流量以使箱体沿着向上或向下的方向加速、以运行速度运动且在制动施加点的轴信息到达时减速，其特征在于，测量检测器接收移动信号且箱体在减速阶段中按照移动情况得到调节，其中控制信号(S)的第一值(S1)在移动指令输入之后箱体启动时被确定和存储，调节设备的控制信号(S)的第二值(S2)在制动施加信号到达时得到存储，根据关系式CS＝S2-S1+H形成一个控制范围(CS)，其中S1是控制信号的第一值，S2是控制信号的第二值且H是一个初始确定的滞后值，在减速阶段中实际移动值(si)从移动信号产生，各个实施移动值(si)与控制范围(CS)的一个百分比值(％S)发生关系，该百分比值(％S)被乘以控制范围(CS)的值，且这样确定的乘积确定了在减速阶段中所用的控制信号(S)的幅度。

本发明还提供一种用于实施上述方法的设备，它带有控制一个调节阀装置的调节设备和与箱体相连接的一个测量检测器，其特征在于该调节设备包括至少一个速度信号转换器，其中测量检测器与速度信号转换器的输入端相连接，且调节设备进一步包括一个移动调节器，该移动调节器的输入端与速度信号转换器提供实际移动值(si)的输出端相连接，且移动调节器的输出端在减速阶段中与调节阀装置相连接，而且移动调节器包括一个其中存储有实际移动值(si)与控制范围(CS)的百分比值(％S)的关系的表，且提供有一个乘法器，该乘法器的一个输入端与表相连接，而乘法器另一个输入端上加有控制范围(CS)的值，且乘法器的输出端构成了移动调节器的输出端。

在本发明中，箱体在减速阶段中根据移动情况而受到控制，为此目的，形成了一个特别的移动控制范围，它被分成百分比值。该百分比值以表格的形式与测量到的实际移动值产生联系。在到达某一实际移动值时，相应的百分比值被乘以控制范围的值，且从其获得在减速阶段中得到分别采用的实际控制信号。该信号被送到一个调节阀装置。

本发明的优点在于减少了运行和等候时间，液压流体的加热较小，能量消耗较小。由于借助调节阀装置的所提出的直接到达方法，且该装置具有简单结构的位置反馈，实现了不用进一步的高度调节的精确停止，且获得了最佳的运行舒适性和最小的运行时间。在此情况下，负载和温度的改变对停止的精确性没有影响。其优点还在于箱体的加速和在正常速度下的运行可在不受调节的情况下进行，这对于液压驱动的效率是有利的。进一步的优点还在于与调节设备发生作用的调节阀装置的采用，使得能通过实验运行来实现升降机特别参数的自动确定。因此，升降机试运行期间的手动调节操作就不再是必要的了。

通过结合附图中所示的实施例，将对本发明进行更详细的描述。在附图中：

图1是根据本发明的设备的示意图，

图2是根据图1的装备的调节阀装置的示意图，

图3是根据先有技术的液压升降机的速度/时间曲线，

图4是根据本发明的设备控制的液压升降机的速度/时间曲线和控制信号/时间曲线，且

图5是根据图1的设备的移动调节器的示意框图。

在图1中，1表示一个箱体，它可借助所显示的一个活塞3和一个缸体4的液压升降机装置2而运动。该运动通过缆绳5来传递，后者通过固定在活塞3上的两个轮6、固定在箱体1上的两个轮7和装在固定位置上的轮8，而箱体1被引导在轴9上。设置在轴9上的轴开关10、与机箱1相连的测量检测器11和一个指令控制器12与最好是数字式的调节设备20相连。测量检测器11显示了一个沿着轴9拉紧的缆绳转动的轮，并提供脉冲信号形式的移动信号。测量检测器11可以以上述的机械方式或其他方式工作，但也能以电或光的形式工作。一个调节阀装置13与调节设备20的输出端相电连接，并通过液压流体管道与液压升降机装置2和液压流体源14相连；该调节阀装置13将在下面结合图2得到更详细的描述。

指令控制器12将运行指令传给调节设备20。制动施加信号从一个控制单元21传到其上，控制单元21是调节设备20的一个部件。该制动施加信号来自轴开关10，后者被装在楼层底面之前一定间隔处。制动施加信号还可从测量检测器11导出，例如，从而为一定数目的累积移动信号产生相应的轴信息信号。调节设备20产生一个信号S，后者被送到调节阀装置13。

控制单元21与一个速度信号转换器22相连，后者将测量检测器11提供的移动信号转换成实际速度值vi或实际移动值si。一个速度调节器23的输入端与提供实际速度值vi的速度转换器22的输出端相连，并与一个提供目标速度值vs的目标速度值发生器24的输出端相连；目标速度值发生器24的输入端与控制单元21相连。速度调节器23可通过与控制单元21相连的另一输入端而被重新设定或启动。可把传统的比例—积分—微分调节器用于速度调节器23。标号25表示一个移动调节器，后者将结合图5得到更详细的描述，其输入端与控制单元21相连并与提供实际移动值si的速度信号转换器22的输出端相连。属于移动调节器25的有一个表26，其中存储有实际移动值si与控制范围CS的百分比值％S的关系，它将在下面结合图4来进行描述。一个开关设备27与控制单元21的输出端、速度调节器23的输出端、移动调节器25的输出端和一个数/模转换器28的输入端相连接。移动调节器25的输出端，在表示制动施加点的轴信息到达时，可借助开关设备27而被切换到数/模转换器28的输入端。数/模转换器的输出端与一个放大器29的输入端相连，后者的输出形成了调节设备20的输出。

图2所示的调节阀装置13显示了两个类似的电/液压节流阀30和30’。以下对用于控制下降运行的节流阀30的描述也同样适用于以镜象显示的、用于提升箱体的节流阀30’，对后者采用了相同但加有一撇的标号。

一个主活塞32在一个阀腔31中得到引导，一个活塞杆33从主活塞32的后面伸出。在这些部件周围，没有功能连接地设置的，是一个带有电磁铁35的控制阀34，它与调节设备20(图1)的输出端相电连接。活塞杆33从控制阀34的后面伸出，且在其端部带着一个支座36，而压缩弹簧37被设置在支座36和控制阀34之间。压缩弹簧37抵抗着电磁铁35的力。借助压缩弹簧37，在控制阀34中产生了一个带有内部反馈的闭环调节环。该控制阀被设置在一个连接管道38中并调节其流量。连接管道38将阀腔31的一个前腔39与一个后腔40连接在一起。

前腔39具有一个入口C，后者通过一个可变端口39.1而与一个出口T相连接，而出口T通向一个油箱42。入口C与提升装置2的缸体4相连接。后腔40同样地通过一个流出管道41而与油箱42相连接。在流出管道41中设置有一个电磁隔离阀44。

该调节阀装置是借助提升力恢复来运行的，即代表主活塞设定值的压缩弹簧37的力得到测量并用作反馈信号。因此，可以使电磁铁35的力或控制信号S的强度与主活塞32的位置成正比。该解决方案显示了良好的动态行为，且成本低而结构简单。然而，也可以采用其他的恢复方式，诸如液压、电或机械的。

在节流阀30’的情况下，前腔39的出口T’以类似方式与油箱42相连接。用P表示的一个入口与液压源14的一个马达驱动泵45相连通。泵45从油箱42吸入。节流阀30’在其流出管道41’中不需要隔离阀。

入口C和P通过一个带有单向阀48的连接管道47而连接在一起。单向阀48的作用，是使来自提升装置2的压力流体不能沿着泵45的方向流回。

在箱体1静止时，信号S为零且节流阀30关闭(在液压上)。这是通过略微地打开操纵阀34，从而使阀腔39和40连接在一起、且作用在后腔40中的主活塞32的大的后表面上的压力使该活塞向腔39的方向移动而实现的。隔离阀44在箱体1静止和向上运动时关闭。节流阀30’在箱体1静止时打开。

当有向下移动的呼叫时，调节设备20产生一个信号S，后者与节流阀30的关闭设定值相对应，即操纵阀34被打开得足够地大，使得其打开的横截面大干流出管道41的横截面。在隔离阀44随后的打开期间，主活塞32被保持在其关闭设定值，虽然压力介质流过管道41。此后，电磁铁35接收到信号S’，后者与信号S成反比并主要具有以下效果：电磁铁35的力抵抗压缩弹簧37的力。当主活塞32由于腔39和40中的压力差而位移得足够远，以致使通过连接管道38的流量与流出管道41的流量一样大时，则主活塞32停止并保持在此设定值，直到控制信号S被改变为止。

当信号S增大因而当信号S’减小时，控制阀34的开口横截面也减小，且主活塞32由于后腔40中较低的压力而缩回。端口39.1现在打开，压力介质从提升装置2流出，流入油箱42中，从而使箱体1降低。信号S被增大，直到箱体1已经达到所希望的最大速度。信号S保持在该电平，直到出现了制动施加信号。从那里开始，信号S再次根据移动而被调节设备20降低，从而使主活塞32向着端口39的方向运动，直到它将其完全关闭以使箱体静止。在此时，隔离阀44也被关闭。节流阀30’在向下移动期间保持打开且未被改变。

用于提升箱体1的节流阀32’的功能与节流阀32的功能大体相同，但它们的不同之处在于用于电磁铁35’的信号S’与信号S成正比。当出现向上运行的呼叫时，泵45接通，并将液压流体泵入腔39’并通过阀间隙39.1’而进入油箱42中。随后，控制阀34’接收一个信号S’，该信号造成连接管道38’的打开。因此，压力介质从前腔39’流到后腔40’。对于一定量的信号S，控制阀34’开口横截面变得大干流出管道41’的横截面。因而，在后腔40’中的压力上升且主活塞32’向前移动并使阀间隙39.1’变窄。一旦腔39’中的压力超过了提升装置2中的压力，单向阀48打开且箱体1开始运动。当阀间隙39.1’完全关闭时，向上的提升运动以最大速度进行。

加速过程以及以额定或运行速度进行的移动，可以以不受调节的方式进行。因此，在向上运行期间，可以利用泵45的完全未被节流的功率。此时箱体1的最大速度由泵的性能确定。向下运行的速度会受到提升装置2的流出管道中相应大小的开口尺寸的限制。

在所示的实施例中，提供了两个控制阀，其中对于每个方向的运动每次只有一个在工作。在另一个实施例中，对于两个方向的运行只提供了一个控制阀，它交替控制两个节流阀30和30’。

在代表先有技术的图3中，速度由v表示，且时间由t表示。根据液压流体的负载和温度，在减速阶段产生不同的速度/时间特性A和B，因而精确的到达需要一个爬行速度C。

根据图4，速度和时间仍然分别用v和t表示，其中v轴超出了与调节设备20产生的控制信号S有关的范围。特性D表示实际的速度过程，而特性E表示在箱体1的移动期间调节设备20的输出端处的控制信号S的过程。在此以外，标出了：

S0、S1、S2  控制信号S的某些值，

CS  一个控制范围，

H   一个滞后值，且

CO  一个控制偏差。

根据图5，表26与一个乘法器25.1的输入端相连，在减速阶段借助表26产生用于调节阀装置13的、与实际移动值si有关的控制信号；而乘法器25.1每次把控制范围的与目前实际移动值si’相对应的一个百分比值％S与控制范围CS的计算值相乘。为改善调节结果，乘法器25.1的输出端与一个加法器25.2的输入端相连接，而加法器25.2将控制偏差CO和初始控制信号SO与乘法器25.1的乘积加在一起，且其输出构成了移动调节器25的输出。

上述的调节设备20的运行如下。在来自指令控制器12的移动指令到达时，速度调节器23被控制单元21重新设定或启动，且数/模转换器28的输入端借助开关设备27而被切换到速度调节器23的输出端。箱体1现在通过比较加速阶段期间的实际速度值vi和目标速度值vs而受到控制，并以恒定速度移动，为此，调节设备20输出端处的控制信号S按照特性E(图4)运行。在移行指令到达之后，箱体1在开始时刻t1开始运动，且控制信号S的第一值S1同时得到存储(图4)。当箱体1到达制动施加点时，有关的轴开关10或测量检测器11将一个轴信息送到控制单元21，由此开始减速阶段。在此情况下，移动调节器25被启动，且其输出端借助控制设备27而被切换到数/模转换器28的输入端。同时，控制信号S的一个第二值S2得到存储，且按照关系式CS＝S2-S1+H(图4)来计算控制范围CS，其中S1和S2分别是控制信号S的第一和第二值，且H是象以下所更详细地描述的那样确定的滞后值。移动调节器25现在以这样的方式运行，即象已经结合图5描述的那样，与实际移动值si对应的百分比值％S被与控制范围CS计算值相乘而控制偏差CO和初始控制信号SO加到其上，其中CO＝S2-S0-CS(图4)。由此确定的总和，通过开关设备27和数/模转换器28而被提供给放大器29(图1)，在放大器29的输出端出现了得到相应更新的控制信号S。

如结合图2所述的，主活塞32的设定值与用于所选择的调节阀装置13的控制信号S精确地成比例。速度调节器23产生的控制信号S的确取决于直到制动施加时刻的负载和温度，但由于用于减速阶段的控制范围CS借助对于负载和温度的实际条件的值S1、S2和H而得到重新确定，且该负载和温度在运行期间是恒定的，所以能在不需要进一步的高度调节的情况下实现准确的直接到达。

滞后值H是在实验运行期间以如下方式确定的：控制信号S一直增大到速度达到一个预定值。在达到该预定值时，测量并存储该控制信号S的强度。随后，进一步增大该控制信号S并在一段时间之后将其减小，直到重新达到该预定速度值。此时，再次测量控制信号S的强度，且从这两个测量值产生代表滞后值H的差值。

进一步的升降机参数，诸如与直接到达相联系的初始控制信号SO或限制控制信号SL，也在实验运行过程中以类似的方式确定：

初始控制信号SO：

初级控制信号SO一方面在启动指令之后实现升降机箱体的迅速出发，而在另一方面，借助初始控制信号SO也可大大减小启动冲击。为确定初始控制信号SO，把一个逐级上升的控制信号S作用在调节阀装置的电磁铁35上，直到升降机箱体离开。在此情况下确定的控制信号被减去恒定值并作为初始控制信号SO而得到存储。在移动指令到达时，调节阀装置13受到初始控制信号SO的直接作用。

限制控制信号SL：

限制控制信号SL是那样的控制信号S，它使调节阀装置13的主活塞32达到其端部位置。调节设备20以这样的方式运行，即使得控制信号S的值始终不超过限制控制信号SL的值。如上所述，液压升降机通常在速度得到调节的情况下运行。借助在实验运行期间确定的限制控制信号SL，在恒定移动期间可以有不受调节的运行，且在随后的减速阶段有移动受到调节的运行。

在速度调节的运行期间，液压源14输送的一部分液压流体通过一根溢流管道而被返回到油箱42。在不受调节的运行期间，调节阀装置13受到限制控制信号SL的作用，从而使液压源14的全部输送功率在提升装置2中都变为有效的，从而大大改善了提升装置2的效率。从不受调节的恒定移动到移动受到调节的减速运行的转换，是在调节不受延迟的情况下进行的，因为在前面的不受调节的运行期间，限制控制信号SL的值也使得主活塞32能在没有延迟的情况下跟随限制控制信号SL。为确定限制控制信号SL，用一个逐级增大的控制信号S作用在调节阀装置的线圈上，直到升降机箱体的速度不再增大。在此情况下确定的控制信号被调节设备20作为限制控制信号SL而存储起来。

根据本发明的设备最好借助微计算机系统来实现。

Claims (10)

1.用于控制液压升降机的方法，其中调节设备(20)借助与升降机的箱体(1)相连接的测量检测器(11)而产生控制信号(S)，该控制信号(S)被提供给调节阀装置(13)，调节阀装置(13)以这样的方式调节液压流体的流量以使箱体(1)沿着向上或向下的方向加速、以运行速度运动且在表示制动施加点的轴信息到达时减速，其特征在于，测量检测器(11)接收移动信号且箱体(1)在减速阶段中按照移动情况得到调节，其中控制信号(S)的第一值(S1)在移动指令输入之后箱体(1)启动时被确定和存储，调节设备(20)的控制信号(S)的第二值(S2)在制动施加信号到达时得到存储，根据关系式CS＝S2-S1+H形成一个控制范围(CS)，其中S1是控制信号的第一值，S2是控制信号的第二值且H是一个初始确定的滞后值，在减速阶段中实际移动值(si)从移动信号产生，各个实际移动值(si)与控制范围(CS)的一个百分比值(％S)发生关系，该百分比值(％S)被乘以控制范围(CS)的值，且这样确定的乘积确定了在减速阶段中所用的控制信号(S)的幅度。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于用一个信号作为恢复信号，该信号代表主活塞(32或32’)的设定值并是在与活塞杆(33或33’)耦合的弹簧(37或37’)处导出的。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于一个控制偏差(CO)和一个初始控制信号(SO)被加到确定控制信号的乘积上，其中CO是按照关系式CO＝S2-S0-CS得到的，且其中S2是控制信号的第二值，SO是初始控制信号且CS是控制范围，且由此确定的总和表示减速阶段中所用的控制信号(S)。

4.根据前面任何一项权利要求的方法，其特征在于滞后值(H)是在一个实验运行期间确定的，在该实验运行中控制信号(S)被增大，直到速度达到一个预定值，在达到该预定值时控制信号(S)的强度被测量和存储，该控制信号(S)随后被进一步增大并在一段时间之后又被减小直到再次达到速度的该预定值，控制信号(S)的强度再次得到测量并从这两个测量值得到代表滞后值H的差值。

5.根据权利要求3的方法，其特征在于初始控制信号(SO)是在实验运行期间确定的，在此期间逐级增大的控制信号(S)被加到调节阀装置(13)的线圈上，直到箱体(1)开始运动，且在此情况下确定的控制信号被减小一个恒定值并被作为初始控制信号(SO)存储起来。

6.根据权利要求3的方法，其特征在于在实验运行期间确定了一个限制控制信号(SL)，在该期间中一个逐级增大的控制信号(S)被加到调节阀装置(13)的线圈上，直到箱体(1)的速度不再增加。

7.根据权利要求1的方法，其特征在于在减速阶段之前的移动中箱体(1)受到不受调节的驱动，为此借助诸如泵(45)的液压部件设计来限制向上的速度。

8.用于实施根据权利要求1至7的方法的设备，它带有控制一个调节阀装置(13)的调节设备(20)和与箱体(1)相连接的一个测量检测器(11)，其特征在于该调节设备(20)包括至少一个速度信号转换器(22)，其中测量检测器(11)与速度信号转换器(22)的输入端相连接，且调节设备(20)进一步包括一个移动调节器(25)，该移动调节器(25)的输入端与速度信号转换器(22)提供实际移动值(si)的输出端相连接，且移动调节器(25)的输出端在减速阶段中与调节阀装置(13)相连接，而且移动调节器(25)包括一个其中存储有实际移动值(si)与控制范围(CS)的百分比值(％S)的关系的表(26)，且提供有一个乘法器(25.1)，该乘法器(25.1)的一个输入端与表(26)相连接，而乘法器(25.1)另一个输入端上加有控制范围(CS)的值，且乘法器(25.1)的输出端构成了移动调节器(25)的输出端。

9.根据权利要求8的设备，其特征在于调节阀装置(13)包括一个借助一个压缩弹簧(37，37’)产生的行程回复力。

10.根据权利要求8的设备，其特征在于一个带有一个数字移动调节器(25)的调节设备(20)。

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