DE10033223A1 - Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Antriebseinheit in einem Regalbediengerät - Google Patents

Abstract

In einem Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Antriebseinheit in einem Regalbediengerät wird zumindest einem Verbraucher, insbesondere einem Hydromotor oder einem Kolben, mittels einer von einem Motor angetriebenen Pumpe Hydraulikflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter über eine Zuführleitung, in der eine Drossel angeordnet ist, zugeführt. Die Druckdifferenz in der Zuführleitung zwischen einem Punkt stromauf der Drossel und einem Punkt stromab der Drossel wird ermittelt und die Fördermenge an Hydraulikflüssigkeit in Abhängigkeit von der Druckdifferenz geändert. Dabei ist vorgesehen, daß ein der Druckdifferenz entsprechendes elektrisches Differenzsignal erzeugt und einem Regler zugeleitet wird, der die Drehzahl des Motors in Abhängigkeit von dem Differenzsignal ändert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Antriebseinheit in einem Regalbediengerät, wobei zumindest einem Verbraucher, insbesondere einem Hy­ dromotor oder einem Kolben, mittels einer von einem Motor angetriebenen Pumpe Hydraulikflüssigkeit aus einem Vorrats­ behälter über eine Zuführleitung, in der eine Drossel ange­ ordnet ist, zugeführt wird, wobei die Druckdifferenz Δp in der Zuführleitung zwischen einem Punkt stromauf der Drossel und einem Punkt stromab der Drossel ermittelt und die För­ dermenge an Hydraulikflüssigkeit in Abhängigkeit von der Druckdifferenz Δp geändert wird.

In einem Regalbediengerät, beispielsweise einem Stapler, sind bei Betrieb eine Vielzahl von Verstellbewegungen aus­ zuführen, die in der Regel von einem hydraulisch angetrie­ benen Verbraucher, beispielsweise einem Hydromotor oder ei­ ner hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit, erzeugt werden. Initiiert wird die Verstellbewegung üblicherweise durch ei­ ne von einer Bedienperson manuell eingegebene oder automa­ tische Sollwertvorgabe. Für die Bewegung des hydraulisch angetriebenen Verbrauchers muß diesem Hydraulikflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter mit Hilfe einer Pumpe zugeführt werden, die von einem Elektromotor angetrieben ist. In ei­ ner einfachen Ausgestaltung einer Bewegungssteuerung wird die Pumpe direkt mit dem Verbraucher über eine Zuführlei­ tung verbunden und die dem Verbraucher zugeführte Förder­ menge wird direkt durch die Betriebsart der Pumpe gesteu­ ert. Auf diese Weise lassen sich jedoch nur relativ grobe, ungenaue Bewegungsabläufe erzielen.

In Weiterbildung der genannten Ausgestaltung ist es be­ kannt, in der Zuführleitung zwischen der Pumpe und dem Ver­ braucher eine Drossel anzuordnen. Die Pumpe läuft mit kon­ stanter Drehzahl, und die Fördermenge an Hydraulikflüssig­ keit wird allein über die Drossel geändert, wobei über­ schüssige Hydraulikflüssigkeit in einen Tank abgeleitet oder in den Vorratsbehälter zurückgeführt wird. Auf diese Weise läßt sich zwar eine präzisere Bewegung des Verbrau­ chers erzielen, jedoch besitzt die Konstruktion einen unbe­ friedigenden Energie-Nutzungsgrad.

Zur besseren Energieausnutzung bei der vorgenannten Kon­ struktion ist es bekannt, die Druckdifferenz zwischen einem Punkt oder Leitungsabschnitt stromauf der Drossel und einem Punkt oder Leitungsabschnitt stromab der Drossel hydrau­ lisch zu erfassen und über eine hydraulische Steuerleitung auf ein Stellglied einwirken zu lassen, das mit der Pumpe in Verbindung steht und deren Fördermenge in Abhängigkeit von der Druckdifferenz verändert. Obwohl sich auf diese Weise ein verbesserter Energie-Wirkungsgrad ergibt, sind mit diesem Aufbau wesentliche Nachteile verbunden. Einer­ seits ist für eine derartige Ausgestaltung eine Pumpe mit verstellbarer Fördermenge notwendig, die sehr teuer und in vielen Fällen im Betrieb auch sehr laut ist. Andererseits hat sich gezeigt, daß die Drossel nicht zu weit von dem Stellglied entfernt, d. h. die hydraulische Steuerleitung nicht zu lang sein darf, da ansonsten eine erhebliche Ver­ zögerung im Ansprechen des Stellgliedes auf eine Änderung der Druckdifferenz gegeben ist, was zu einer sehr trägen Steuerung führt. Auf diese Weise unterliegt die Ausgestal­ tung einer sehr starken baulichen Beschränkung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung bzw. einer Regelung einer hydraulischen Antriebs­ einheit in einem Regalbediengerät der genannten Art zu schaffen, bei dem die vorgenannten Nachteile vermieden sind und das eine präzise Bewegungssteuerung in kostengünstiger Weise ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem genannten Ver­ fahren dadurch erreicht, daß ein der Druckdifferenz Δp ent­ sprechendes, elektrisches Differenzsignal erzeugt und einem Regler zugeleitet wird, der die Drehzahl des Motors in Ab­ hängigkeit von dem Differenzsignal ändert. Statt wie im Stand der Technik auf hydraulischem Wege auf ein speziel­ les, einer Pumpe mit verstellbarer Fördermenge zugeordnetes Verstellglied einzuwirken, wird erfindungsgemäß die Druck­ differenz in ein elektrisches Druckdifferenzsignal umge­ setzt, das in einfacher Weise auch über größere Strecken weitergeleitet werden kann. Auf diese Weise sind erfin­ dungsgemäß die oben genannten baulichen Beschränkungen ver­ mieden. Mittels des elektrischen Differenzsignals wird nicht direkt auf die Pumpe, sondern auf den die Pumpe an­ treibenden Elektromotor eingewirkt, dessen Drehzahl in Ab­ hängigkeit von dem Differenzsignal mittels eines Reglers verändert wird. Auf diese Weise ist eine nur geringe Ver­ lustleistung und somit ein hoher Wirkungsgrad gegeben, da immer nur so viel Hydraulikflüssigkeit gefördert wird, wie jeweils gebraucht wird. Darüber hinaus ist auch die erwähn­ te starke Geräuschentwicklung, wie sie mit einer Pumpe mit verstellbarer Fördermenge verbunden ist, vermieden, und der konstruktive Aufbau der Steuerung ist insgesamt verein­ facht, wodurch er auch in kostengünstiger Weise hergestellt werden kann.

In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß die stromauf bzw. stromab der Drossel aufgenomme­ nen Druckwerte zunächst unabhängig voneinander jeweils in ein elektrisches Drucksignal umgesetzt werden, wobei an­ schließend aus den beiden Drucksignalen das Differenzsignal gebildet wird. Alternativ ist es jedoch auch möglich, zu­ nächst auf hydraulischem Wege die Druckdifferenz zu ermit­ teln und anschließend das entsprechende, elektrische Diffe­ renzsignal zu erzeugen.

Von dem Verbraucher muß die Hydraulikflüssigkeit über eine Rücklaufleitung in den Vorratsbehälter oder direkt auf die Saugseite der Pumpe zurückgeführt werden. Es hat sich ge­ zeigt, daß sich eine genaue und hochdynamische Punktposi­ tionierung des Verbrauchers erreichen läßt, wenn sowohl dessen Zulaufmenge an Hydraulikflüssigkeit als auch dessen Rücklaufmenge an Hydraulikflüssigkeit über die Drossel kon­ trolliert werden kann, bei der es sich vorzugsweise um ein Proportionalventil handelt. Es ist deshalb in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Rücklaufleitung vom Ver­ braucher durch die Drossel hindurch zu dem Vorratsbehälter (offener Kreislauf) oder zu der Saugseite der Pumpe (ge­ schlossener Kreislauf) verläuft. Die Durchflußmenge der Hy­ draulikflüssigkeit kann mittels des Proportionalventils ebenfalls gesteuert werden, so daß der Verbraucher, bei dem es sich um ein Lastaufnahmemittel oder einen hydraulischen Fahrantrieb handeln kann, eingespannt ist, d. h. unbeabsich­ tigten Bewegungen des Verbrauchers durch das Proportional­ ventil ein Widerstand entgegengesetzt ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema einer hydraulischen Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens und

Fig. 2 eine Abwandlung des Schemas gemäß Fig. 1.

Gemäß der Fig. 1 umfaßt eine Steuervorrichtung 10 einer hydraulischen Antriebseinheit in einem Regalbediengerät ei­ ne Pumpe 11 mit nicht-verstellbarer Fördermenge, die mit­ tels eines Elektromotors 19 angetrieben wird. Die Pumpe 11 kann über eine Saugleitung L1 eine Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Öl, aus einem Vorratsbehälter 12 ansaugen und druckseitig über eine Zuführleitung mit Leitungsabschnitten L2 und L4 einem Verbraucher 16 zuführen, bei dem es sich um einen Hydromotor oder eine hydraulische Kolben-Zylinder- Einheit handeln kann. In der Zuführleitung zwischen den Leitungsabschnitten L2 und L4 ist eine Drossel 15 in Form eines Proportionalventils angeordnet, das aus einer Vorga­ beeinheit 17 entweder die manuelle Sollwert-Vorgabe durch einen Benutzer oder eine systembedingte, automatische Soll­ wert-Vorgabe erhält. In dem Leitungsabschnitt L2 der Zu­ führleitung zweigt eine Leitung L3 zu einem ersten Druck­ umformer 13 ab, in dem der stromauf der Drossel 15 herr­ schende, hydraulische Druck in ein erstes, elektrisches Drucksignal umgesetzt wird, das über eine elektrische Lei­ tung S1 einer Regeleinheit 18 zugeführt wird. Entsprechend zweigt von dem Leitungsabschnitt L4 der Zuführleitung stromab der Drossel 15 eine entsprechende, hydraulische Lei­ tung L5 ab, die zu einem zweiten Druckumformer 14 führt, in dem ein zweites Drucksignal entsprechend dem stromab der Drossel 15 herrschenden, hydraulischen Druck erzeugt wird. Das zweite, elektrische Drucksignal wird über eine elektri­ sche Leitung S2 ebenfalls der Regeleinheit 18 zugeführt. Die Regeleinheit 18 steht über eine elektrische Leitung S3 mit dem Elektromotor 19 in Verbindung und kann dessen Dreh­ zahl ändern.

Von dem Verbraucher 16 führt eine hydraulische Rücklauflei­ tung L6 zunächst zu der Drossel 15 und durch diese hindurch in einem weiterführenden Leitungsabschnitt L7 in den Vor­ ratsbehälter 12.

Bei Betrieb der Steuervorrichtung 10 soll die Druckdiffe­ renz zwischen dem in der Zuführleitung L2 stromauf der Drossel 15 herrschenden Druck und dem in der Leitung L4 stromab der Drossel 15 herrschenden Druck konstant bleiben. Um dies zu erreichen, wird die Drehzahl des Elektromotors 19 mittels der Regeleinheit 18, in der aus den beiden Drucksignalen ein Druckdifferenzsignal gebildet wird, in Abhängigkeit von dem festgestellten Differenzdruck verän­ dert, bis die gewünschte Druckdifferenz erreicht ist.

Die Fig. 2 zeigt eine Abwandlung des Schaltungsaufbaus ge­ mäß Fig. 1 und unterscheidet sich von diesem lediglich da­ durch, daß in der Saugleitung L1 der Pumpe 11 ein Rück­ schlagventil 20 angeordnet ist. Der weiterführende Lei­ tungsabschnitt L7 der Rücklaufleitung 6 mündet nicht in dem Vorratsbehälter 12, sondern direkt in der Saugleitung L1 stromab des Rückschlagventils 20, d. h. zwischen dem Rück­ schlagventil 20 und der Saugseite der Pumpe 11. Auf diese Weise ist im Gegensatz zu Fig. 1, die einen offenen Kreis­ lauf zeigt, in Fig. 2 ein geschlossener Kreislauf vorgese­ hen. Sämtliche weitere Merkmale der Schaltung gemäß Fig. 2 sind auch bei der Schaltung gemäß Fig. 1 vorhanden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Antriebs­ einheit in einem Regalbediengerät, wobei zumindest ei­ nem Verbraucher (16), insbesondere einem Hydromotor oder einem Kolben, mittels einer von einem Motor (19) angetriebenen Pumpe (11) Hydraulikflüssigkeit aus ei­ nem Vorratsbehälter (12) über eine Zuführleitung (L2, L4), in der eine Drossel (15) angeordnet ist, zuge­ führt wird, wobei die Druckdifferenz (Δp) in der Zu­ führleitung (L2, L4) zwischen einem Punkt stromauf der Drossel (15) und einem Punkt stromab der Drossel (15) ermittelt und die Fördermenge an Hydraulikflüssigkeit in Abhängigkeit von der Druckdifferenz (Δp) geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Druckdiffe­ renz (Δp) entsprechendes, elektrisches Differenzsignal erzeugt und einem Regler (18) zugeleitet wird, der die Drehzahl des Motors (19) in Abhängigkeit von dem Dif­ ferenzsignal ändert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwerte jeweils in ein elektrisches Drucksignal umgesetzt werden und daß aus den Drucksignalen das Differenzsignal gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz (Δp) hydraulisch ermittelt und an­ schließend das Differenzsignal erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rücklaufleitung (L6, L7) von dem Verbraucher (16) durch die Drossel (15) hindurch zu dem Vorratsbehälter (12) oder der Saugseite der Pumpe (11) verläuft.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (15) ein Proportional­ ventil ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalventil (15) die Durchflußmenge in der Rücklaufleitung (L6, L7) steuert.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher ein Lastaufnahme­ mittel oder ein hydraulischer Fahrantrieb ist.