DE10154449A1 - Hydraulic lifting device, in particular for battery-powered industrial trucks, and method for controlling it - Google Patents
Hydraulic lifting device, in particular for battery-powered industrial trucks, and method for controlling itInfo
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Abstract
Eine hydraulische Hubvorrichtung insbesondere für batteriebetriebene Flurförderzeuge, besitzt eine von einem Elektromotor antreibbare Pumpe, mittels der im Lasthebebetrieb zumindest einem hydraulischen Haubzylinder Hydrauliköl aus einem Vorratsbehälter über eine Zuführleitung zugeführt wird. Das Hydrauliköl wird im Lastsenkbetrieb von dem Hubzylinder über eine Rückströmleitung unter Durchströmen der den als Generator arbeitenden Elektromotor antreibenden Pumpe in den Vorratsbehälter zurückgeführt. Zur Steuerung der hydraulischen Hubvorrichtung ist vorgesehen, daß zu Beginn des Lastsenkbetriebes sowohl im stromauf der Pumpe gelegenen Abschnitt der Rückströmleitung als auch im stromab der Pumpe gelegenen Abschnitt der Rückströmleitung im wesentlichen der im Hubzylinder herrschende hydraulische Druck aufgebaut wird, wobei die Pumpe mit einer IST-Drehzahl betrieben wird, die unterhalb eines Drehzahl-Grenzwertes liegt. Ein in der Rückströmleitung stromab der Pumpe angeordnetes proportionales Druckbegrenzungsventil wird über eine Rampenfunktion erst dann vollständig geöffnet, wenn die IST-Drehzahl der Pumpe oberhalb des Drehzahl-Grenzwertes liegt, wobei der Elektromotor dann als Generator arbeitet.A hydraulic lifting device, in particular for battery-operated industrial trucks, has a pump which can be driven by an electric motor and by means of which, in the lifting operation, at least one hydraulic hood cylinder is supplied with hydraulic oil from a reservoir via a feed line. The hydraulic oil is returned to the reservoir in load-lowering operation from the lifting cylinder via a return flow line while flowing through the pump that drives the electric motor that operates as a generator. To control the hydraulic lifting device, it is provided that at the beginning of the load-lowering operation, essentially the hydraulic pressure prevailing in the lifting cylinder is built up both in the section of the return flow line located upstream of the pump and in the section downstream of the pump, the pump being operated with an ACTUAL Speed is operated, which is below a speed limit. A proportional pressure relief valve arranged in the return flow line downstream of the pump is only fully opened via a ramp function when the actual speed of the pump is above the speed limit, the electric motor then working as a generator.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Hubvorrichtung insbesondere für batteriegetriebene Flurförderzeuge, die eine von einem Elektromotor antreibbare Pumpe aufweist, mittels der im Lasthebebetrieb zumindest einem hydraulischen Hubzylinder Hydrauliköl aus einem Vorratsbehälter über eine Zuführleitung zugeführt wird, wobei das Hydrauliköl im Lastsenkbetrieb von dem Hubzylinder über eine Rückströmleitung unter Durchströmen der den als Generator arbeitenden Elektromotor antreibenden Pumpe in den Vorratsbehälter zurückgeführt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine hydraulische Hubvorrichtung insbesondere zur Durchführung des Verfahrens, mit einer von einem Elektromotor antreibbaren Pumpe, mittels der im Lasthebebetrieb zumindest einem hydraulischen Hubzylinder Hydrauliköl aus einem Vorratsbehälter über eine Zuführleitung zuführbar ist, wobei das Hydrauliköl im Lastsenkbetriebs von dem Hubzylinder über eine Rückströmleitung unter Durchströmen der den als Generator arbeitenden Elektromotor antreibenden Pumpe in den Vorratsbehälter zurückführbar ist. The invention relates to a method for controlling a hydraulic lifting device especially for battery powered industrial trucks, one by an electric motor has drivable pump, by means of the lifting operation hydraulic oil from at least one hydraulic lifting cylinder fed to a storage container via a feed line is, the hydraulic oil in the load lowering mode from the Lift cylinder via a return flow line flowing through the driving the electric motor working as a generator Pump is returned to the reservoir. About that In addition, the invention relates to a hydraulic Lifting device in particular for performing the method with a pump driven by an electric motor, by means of which in load lifting operation at least one hydraulic Lift cylinder hydraulic oil from a reservoir via a Feed line can be fed, the hydraulic oil in the Load-lowering operation from the lifting cylinder via a return flow line Flow through the electric motor working as a generator driving pump can be returned to the reservoir is.
Eine derartige hydraulische Hubvorrichtung findet häufig bei elektrisch angetriebenen Flurförderzeugen oder Gabelstaplern Verwendung, bei denen die Betriebsfähigkeit bzw. -dauer im wesentlichen von der Kapazität der Batterie abhängig ist. Um die Betriebsdauer der Batterie bis zu ihrem nächsten notwendigen Aufladen zu verlängern, ist es bekannt, die bei angehobener Last im System befindliche potentielle Energie über einen auch als Generator arbeitenden Elektromotor in die Batterie teilweise wieder einzuspeisen. Eine hydraulische Hubvorrichtung mit einer entsprechenden Energierückspeisung ist beispielsweise in der DE 199 21 629 A1 gezeigt, die einen Elektromotor aufweist, der eine Pumpe treibt, die im Lasthebebetrieb Hydrauliköl aus einem Vorratsbehälter über ein Nachsaugventil ansaugt und zu dem hydraulischen Hubzylinder fördert. Im Lastsenkbetrieb wird das Hydrauliköl von dem hydraulischen Hubzylinder durch die in diesem Zustand als Hydromotor arbeitende Pumpe geleitet, die einen Generator oder den in diesem Zustand als Generator arbeitenden Elektromotor antreibt, von dem aus mittels einer geeigneten, an sich bekannten elektrischen Schaltung zur Energierückspeisung die zugehörige Batterie aufgeladen wird. Dabei wird die Drehzahl des Elektromotors zur Regelung der Hub- bzw. Senkgeschwindigkeit des hydraulischen Hubzylinders nur dann verwendet, wenn der Hubzylinder ausreichend schnell verstellt wird bzw. die mittels einer Sensorvorrichtung erfaßte Hubgeschwindigkeit einen vorbestimmten ersten Grenzwert bzw. die Senkgeschwindigkeit einen vorbestimmten zweiten Grenzwert überschreiben. Wenn der Hubzylinder mit einer relativ geringen Geschwindigkeit unterhalb der genannten Grenzwerte verstellt wird, wie es beispielsweise beim Anfahren aus der Ruhestellung infolge der Trägheit und auch bei einer gewählten Schleichgeschwindigkeit der Fall ist, wird die Geschwindigkeit des Hubzylinders nicht über die Drehzahl des Elektromotors und somit der Pumpe, sondern über den Volumen- bzw. Massenstrom des in der Zuführ- bzw. Rückführleitung strömenden Hydrauliköls verändert. Zu diesem Zweck weist die Zuführleitung eine Zweigleitung auf, über die im Lasthebebetrieb Hydrauliköl aus der Zuführleitung abzweigbar ist. Die Zweigleitung mündet in dem saugseitigen Abschnitt der Zuführleitung stromab des Nachsaugventils, so daß die abgezweigte Menge an Hydrauliköl der Pumpe wieder zugeführt wird. Such a hydraulic lifting device is often found with electrically powered industrial trucks or Use forklifts where the operability or -The duration depends essentially on the capacity of the battery is dependent. To the operating time of the battery up to its to extend next necessary charging, it is known that is in the system when the load is raised potential energy via a generator that also works as a generator Partly feed the electric motor back into the battery. A hydraulic lifting device with a corresponding Energy recovery is for example in DE 199 21 629 A1 shown, which has an electric motor that a pump drives the hydraulic oil from a load lifting operation Sucks reservoir through a suction valve and to the hydraulic lifting cylinder promotes. In load lowering mode the hydraulic oil from the hydraulic jack through the pump operating in this state as a hydraulic motor, which is a generator or as in this state Generator working electric motor, from which means a suitable, known electrical circuit the associated battery is charged for energy recovery becomes. The speed of the electric motor becomes Regulation of the lifting or lowering speed of the hydraulic Lift cylinder only used when the lift cylinder is adjusted sufficiently quickly or by means of a Sensor device detected a stroke speed predetermined first limit or the lowering speed overwrite the predetermined second limit value. If the Lift cylinder with a relatively low speed is adjusted below the specified limits, as is for example when starting from the rest position as a result the sluggishness and even with a chosen one Creep speed is the case, the speed of the Lift cylinder does not have the speed of the electric motor and therefore the pump, but via the volume or mass flow of the hydraulic oil flowing in the supply or return line changed. For this purpose, the feed line has a Branch line, on the hydraulic oil in the lifting operation can be branched off from the supply line. The branch line opens downstream in the suction-side section of the feed line of the suction valve, so that the branched amount of Hydraulic oil of the pump is supplied again.
Um die Positionierzeiten einer hydraulischen Hubvorrichtung eines batteriegetriebenen Flurförderzeuges zu verkürzen bzw. die Reaktionszeiten innerhalb der Positionssuche zu verringern, ist es sinnvoll, die Pumpe beim Richtungswechsel der Lastbewegung laufen zu lassen und nicht wie üblich auszuschalten. Dabei stellt sich jedoch das Problem, daß die Pumpe bei relativ niedrigen Drehzahlen einem erhöhtem Kavitationsverschleiß unterliegt. Wenn die Pumpe eine Pumpe mit konstantem Verdrängungsvolumen, beispielsweise eine Flügelzellenpumpe, eine Spindelpumpe oder eine Innenzahnradpumpe ist, tritt das weitere Problem einer nicht zu vernachlässigenden inneren Leckage auf. Infolge der inneren Leckage ist eine sichere Lasthaltung bzw. eine geringe Senkgeschwindigkeit nicht zu erreichen. Wenn man darüber hinaus noch berücksichtigt, daß die Pumpe zur Vermeidung von übermäßigen Beschädigungen mit einer Mindestdrehzahl betrieben werden muß, führt dies zusammen mit der inneren Leckage zu einem undefinierten Absinken der Last. Die Betriebsbedingungen ändern sich desweiteren in Abhängigkeit von der Temperatur und dem sich im Laufe der Zeit einstellende Verschleiß der Pumpe. At the positioning times of a hydraulic lifting device of a battery-powered industrial truck or the response times within the position search reduce, it makes sense to use the pump when Let the load movement change direction and not as usual off. However, there is the problem that the pump increased at relatively low speeds Cavitation wear is subject. If the pump is a pump with constant displacement, for example one Vane pump, a spindle pump or one Internal gear pump, the other problem does not arise negligible internal leakage. As a result of the inner Leakage is a safe load or a low one Lowering speed cannot be achieved. If you think about it also takes into account that the pump to avoid of excessive damage with a minimum speed must be operated, this leads together with the inner Leakage to an undefined lowering of the load. The Operating conditions also change depending on of the temperature and which changes over time adjusting wear of the pump.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Hubvorrichtung der genannten Art und ein Verfahren zu deren Steuerung zu schaffen, bei der bzw. dem ein übermäßiger Verschleiß der Pumpe und deren innere Leckage weitestgehend vermieden sind. The invention has for its object a hydraulic Lifting device of the type mentioned and a method for their Creating control at which an excessive Wear of the pump and its internal leakage as far as possible are avoided.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens zur Steuerung einer hydraulischen Hubvorrichtung dadurch gelöst, daß zu Beginn des Lastsenkbetriebes sowohl im stromauf der Pumpe gelegenen Abschnitt der Rückströmleitung als auch im stromab der Pumpe gelegenen Abschnitt der Rückströmleitung im wesentlichen der im Hubzylinder herrschende hydraulische Druck aufgebaut wird, wobei die Pumpe mit einer IST-Drehzahl betrieben wird, die unterhalb eines Drehzahl-Grenzwertes liegt, und daß ein in der Rückströmleitung stromab der Pumpe angeordnetes proportionales Druckbegrenzungsventil über eine Rampenfunktion erst dann im wesentlichen vollständig geöffnet wird, wenn die IST-Drehzahl der Pumpe oberhalb des Drehzahl-Grenzwertes liegt, wobei der Elektromotor dann als Generator arbeitet. This task is carried out with regard to the method Control of a hydraulic lifting device solved in that at the beginning of the load-lowering operation both in the upstream of the Pump located section of the return line as well downstream portion of the return line essentially the hydraulic in the lifting cylinder Pressure is built up, the pump with a ACTUAL speed is operated below one Speed limit is, and that a downstream in the return line Pump arranged proportional pressure relief valve only then essentially via a ramp function is fully opened when the actual speed of the pump is above the speed limit, with the Electric motor then works as a generator.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, die innere Leckage der Pumpe zu minimieren, indem an beiden Ausgängen der Pumpe der gleiche hydraulische Druck zur Wirkung gebracht wird, wodurch auch bei Stillstand der Pumpe (Null- Drehzahl) die innere Leckage ausgeschlossen und dementsprechend der innere Kavitationsverschleiß vermieden ist. Die Feinsteuerung bzw. Regelung von kleinen Senkgeschwindigkeiten der Last kann dabei durch eine entsprechende geringe Drehzahl der Pumpe erreicht werden, die dann wie eine rein volumetrische Dosieranlage arbeitet. Da die Druckdifferenz Δp an der Pumpe und deren Durchfluß Q in diesem Zustand minimal sind, entsteht auch nur ein sehr geringer Energieverbrauch. Wenn die IST-Drehzahl der Pumpe beim Lastsenkbetrieb den Drehzahl-Grenz-Wert übersteigt, wird der Energie- Rückgewinnungsbetrieb aktiviert, bei dem das proportionale Druckbegrenzungsventil, das stromab der Pumpe in der Rückströmleitung angeordnet ist, vollständig geöffnet ist und der Elektromotor als Generator arbeitet, der von der als Hydromotor arbeitende Pumpe angetrieben wird. The invention is based on the basic idea, the inner one To minimize leakage of the pump by using both outputs the pump has the same hydraulic pressure to operate is brought, whereby even when the pump is stopped (zero Speed) excluded the internal leakage and accordingly the internal cavitation wear is avoided. The Fine control or regulation of small Lowering speeds of the load can be achieved by a correspondingly low Pump speed can be reached, which then like a pure volumetric dosing system works. Because the pressure difference Δp on the pump and its flow Q in this state are minimal, only a very small one arises Power consumption. If the actual speed of the pump at Load-lowering operation exceeds the speed limit value, the energy Recovery mode activated, in which the proportional Pressure relief valve, which is downstream of the pump in the Return line is arranged, is fully open and the electric motor works as a generator; Hydromotor working pump is driven.
Um beim Starten des Senkvorganges einen sanften Bewegungsanlauf zu erreichen, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Druck in der Rückströmleitung zu Beginn des Lastsenkbetriebes mittels eines proportionalen Druckregelventils, das stromauf der Pumpe angeordnet ist, über eine Rampenfunktion auf den im Hubzylinder herrschenden hydraulischen Druck gebracht wird. To make a gentle start when lowering Achieving movement start is a further development of the invention provided that the pressure in the return line at the beginning of the load lowering operation by means of a proportional Pressure control valve, which is arranged upstream of the pump a ramp function on the prevailing in the lifting cylinder hydraulic pressure is brought.
Um einen übermäßigen Verschleiß der Pumpe zu verhindern, wird diese beim Lasthebebetrieb vorzugsweise nie unter einer vorgegebenen Mindestdrehzahl betrieben. Zusätzlich wird dafür gesorgt, daß die Pumpe im Lasthebebetrieb über einen drucklosen Anlauf startet. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Pumpe zu Beginn des Lasthebebetriebs das Hydrauliköl solange über eine Zweigleitung drucklos in den Vorratsbehälter zurückleitet, wie die IST- Drehzahl der Pumpe unterhalb des Drehzahl-Grenzwertes liegt, und daß die Zweigleitung mittels eines Ventils geschlossen wird, sobald die IST-Drehzahl der Pumpe oberhalb des Drehzahl-Grenzwertes liegt. Bei dem Drehzahl-Grenzwert handelt es sich vorzugsweise um die vorgegebene Mindestdrehzahl der Pumpe. To prevent excessive wear on the pump, this is preferably never below during load lifting operation operated at a predetermined minimum speed. In addition, made sure that the pump in the lifting operation over a pressureless start starts. This is according to the invention achieved in that the pump at the beginning of Load lifting operation the hydraulic oil over a branch line returns to the storage tank without pressure, like the actual Pump speed below the speed limit lies, and that the branch line by means of a valve is closed as soon as the actual speed of the pump is above of the speed limit. At the speed limit it is preferably the specified one Minimum pump speed.
Hinsichtlich der hydraulischen Hubvorrichtung wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß ein erster Druckaufnehmer vorgesehen ist, der den im Hubzylinder herrschenden hydraulischen Druck erfaßt, daß ein zweiter Druckaufnehmer vorgesehen ist, der den eingangsseitigen Druck der Pumpe erfaßt, daß in der Rückführleitung stromauf der Pumpe ein proportionales Druckregelventil angeordnet ist, daß eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, mittels der der eingangsseitige Druck der Pumpe durch Ansteuerung des Druckregelventils in Abhängigkeit in den von den Druckaufnehmern gemessenen Druckwerten an den im Hubzylinder herrschenden hydraulischen Druck angleichbar ist, und daß stromab der Pumpe in der Rückströmleitung ein proportionales Druckbegrenzungsventil angeordnet ist, wobei über das proportionale Druckregelventil ein Heben, Halten oder Senken der Last bei konstant gehaltener Drehzahl und Drehrichtung der Pumpe möglich ist. Regarding the hydraulic lifting device, the above said task solved in that a first Pressure transducer is provided, which prevails in the lifting cylinder hydraulic pressure detects that a second pressure sensor is provided, which is the input pressure of the pump detects that in the return line upstream of the pump proportional pressure control valve is arranged that a Control device is provided, by means of which input pressure of the pump by controlling the Pressure control valve depending on the pressure transducers measured pressure values at the prevailing in the lifting cylinder hydraulic pressure is adjustable, and that downstream of the Pump in the return line is proportional Pressure relief valve is arranged, being about the proportional Pressure control valve to raise, hold or lower the load constant speed and direction of rotation of the pump is possible.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung und insbesondere der hydraulischen Hubvorrichtung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich, wobei die einzige Figur ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen hydraulischen Hubvorrichtung zeigt. Further details and features of the invention and in particular the hydraulic lifting device are from the following description of an embodiment below Reference to the drawing can be seen, the only one Figure is a schematic diagram of an inventive hydraulic lifting device shows.
Eine in der Figur dargestellte hydraulische Hubvorrichtung 10 umfaßt einen Vorratsbehälter 11 für Hydrauliköl, der über eine aus mehreren Abschnitten bestehenden Zuführleitung L1 und nachfolgende Verbindungsleitungen L4.1 und L4.2 mit zwei hydraulischen Hubzylindern 12 verbunden ist. Die im folgenden verwendeten Angaben "stromauf" und "stromab" beziehen sich auf eine Ölströmung vom Vorratsbehälter 11 zu den Hubzylindern 12, d. h. in Zuführrichtung für den Lasthebebetrieb. A hydraulic lifting device 10 shown in the figure comprises a reservoir 11 for hydraulic oil, which is connected to two hydraulic lifting cylinders 12 via a supply line L1 consisting of several sections and subsequent connecting lines L4.1 and L4.2. The information "upstream" and "downstream" used in the following refer to an oil flow from the reservoir 11 to the lifting cylinders 12 , ie in the feed direction for the lifting operation.
Die Zuführleitung L1 ist aus mehreren Leitungsabschnitten aufgebaut. Ein erster Abschnitt L1.1 führt vom Vorratsbehälter 11 zu einer Hydropumpe P, die mittels eines Elektromotors M antreibbar ist, der in nicht dargestellter Weise über eine Motor-Steuereinheit Energie von einer Batterie bezieht. Von der Pumpe P kann eine (gestrichelt dargestellte) Leckageleitung L7 zurück in den Vorratsbehälter 11 führen. In dem ersten Abschnitt L1.1 der Zuführleitung L1, der den saugseitigen Abschnitt der Pumpe P darstellt, ist ein als Rückschlagventil ausgebildetes Nachsaugventil NSV angeordnet, das eine Ölströmung in Zuführrichtung, d. h. aus dem Vorratsbehälter 11 zu der Pumpe P zuläßt und eine Rückströmung verhindert. The feed line L1 is made up of several line sections. A first section L1.1 leads from the reservoir 11 to a hydraulic pump P which can be driven by means of an electric motor M which, in a manner not shown, draws energy from a battery via a motor control unit. A leakage line L7 (shown in dashed lines) can lead back from the pump P into the reservoir 11 . In the first section L1.1 of the feed line L1, which represents the suction-side section of the pump P, a suction valve NSV, which is designed as a check valve, is arranged, which allows an oil flow in the feed direction, ie from the reservoir 11 to the pump P, and prevents a backflow.
Stromab der Pumpe P schließt sich ein zweiter Abschnitt L1.2 der Zuführleitung L1 an, der zu einem ersten Sitzventil SV1 führt, das zwischen einer Offenstellung, in der eine Strömung in beide Richtungen möglich ist, und einer Sperrstellung verstellbar ist, in der eine Ölströmung in Zuführrichtung, d. h. zu den Hubzylindern 12 unterbunden ist. Das erste Sitzventil SV1 ist mittels einer Feder in die Sperrstellung vorgespannt, die es bei einem eventuellen Stromausfall selbsttätig einnimmt. Downstream of the pump P, there is a second section L1.2 of the feed line L1, which leads to a first seat valve SV1, which is adjustable between an open position in which a flow in both directions is possible and a blocking position in which an oil flow in the feed direction, that is to say to the lifting cylinders 12 . The first seat valve SV1 is biased by a spring into the blocking position, which it automatically assumes in the event of a power failure.
Unmittelbar hinter dem ersten Sitzventil SV1 ist ein erstes Rückschlagventil RV1 angeordnet, das nur eine Ölströmung in Zuführrichtung, d. h. zu den Hubzylindern 12 zuläßt und eine Rückströmung verhindert. Immediately behind the first seat valve SV1 is a first check valve RV1, which only allows an oil flow in the feed direction, ie to the lifting cylinders 12, and prevents a backflow.
Von dem zweiten Abschnitt L1.2 der Zuführleitung L1 zweigt zwischen der Pumpe P und dem ersten Sitzventil SV1 eine Druckleitung LDA4 ab, die zu einem vierten Druckaufnehmer DA4 führt, mittels dessen der im zweiten Abschnitt L1.2 der Zuführleitung L1 herrschende Druck erfaßt werden kann. From the second section L1.2 of the supply line L1, a pressure line L DA4 branches off between the pump P and the first seat valve SV1, which leads to a fourth pressure sensor DA4, by means of which the pressure prevailing in the second section L1.2 of the supply line L1 is detected can.
Von dem zweiten Abschnitt L1.2 der Zuführleitung L1 zweigt zwischen der Pumpe P und der Druckleitung LDA4 eine Zweigleitung L6 ab, in der ein proportionales Druckbegrenzungsventil PDBV angeordnet ist und die in dem Vorratsbehälter 11 mündet. A branch line L6 branches off from the second section L1.2 of the supply line L1 between the pump P and the pressure line L DA4 , in which a proportional pressure relief valve PDBV is arranged and which opens into the reservoir 11 .
An das erste Sitzventil SV1 schließt sich ein dritter Abschnitt L1.3 der Zuführleitung L1 an, der sich an seinem stromab gelegenen Ende in die zwei Verbindungsleitungen L4.1 und L4.2 verzweigt, die jeweils zu einem der hydraulischen Hubzylinder 12 führen. Von der Verbindungsleitung L4.2 zweigt eine weitere Druckleitung LDA1 ab, die zu einem ersten Druckaufnehmer DA1 führt, mittels dessen der in der Verbindungsleitung L4.2 herrschende Druck und somit der Lastdruck erfaßt werden kann. The first seat valve SV1 is followed by a third section L1.3 of the supply line L1, which branches at its downstream end into the two connecting lines L4.1 and L4.2, each of which leads to one of the hydraulic lifting cylinders 12 . A further pressure line L DA1 branches off from the connecting line L4.2 and leads to a first pressure sensor DA1, by means of which the pressure prevailing in the connecting line L4.2 and thus the load pressure can be detected.
Im dritten Abschnitt L1.3 der Zuführleitung L1 zweigt eine Rückführleitung L2 ab, die ebenfalls aus mehreren Abschnitte L2.1, L2.2 und L2.3 besteht. Ein erster Abschnitt L2.1 der Rückführleitung L2 führt von dem dritten Abschnitt L1.3 der Zuführleitung L1 zu einem zweiten Sitzventil SV2, das zwischen einer Offenstellung, in der eine Strömung in beide Richtungen möglich ist, und einer Sperrstellung verstellbar ist, in der eine Ölströmung in beide Richtungen gesperrt ist. Das zweite Sitzventil SV2 ist mittels einer Feder in die Sperrstellung vorgespannt. One branches in the third section L1.3 of the feed line L1 Return line L2, which also consists of several Sections L2.1, L2.2 and L2.3 exist. A first section L2.1 the return line L2 leads from the third section L1.3 the supply line L1 to a second seat valve SV2, the between an open position in which a flow in both Directions is possible, and a locking position adjustable is in which an oil flow is blocked in both directions is. The second seat valve SV2 is in by means of a spring the locking position biased.
Ein zweiter Abschnitt L2.2 der Rückführleitung L2 verläuft von dem zweiten Sitzventil SV2 zu einem proportionalen Druckregelventil PDRV. Von dem zweiten Abschnitt L2.2 der Rückführleitung L2 zweigt eine weitere Druckleitung LDA3 ab, die zu einem dritten Druckaufnehmer DA3 führt, mittels dessen der im zweiten Abschnitt L2.2 der Rückführleitung L2 herrschende Druck erfaßt werden kann. Von dem proportionalen Druckregelventil PDRV führt eine Überbrückungsleitung L5 zu dem zweiten Abschnitt L1.2 der Zuführleitung L1. Die Überbrückungsleitung L5 mündet in den zweiten Abschnitt L1.2 der Zuführleitung L1 zwischen der Druckleitung LDA4 und dem ersten Sitzventil SV1. Darüber hinaus führt ein dritter Abschnitt L2.3 der Rückführleitung L2 von den proportionalen Druckregelventil PDRV zu dem saugseitigen ersten Abschnitt L1.1 der Zuführleitung L1 und mündet in diese zwischen dem Nachsaugventil NSV und der Pumpe P. Nahe der Mündung des dritten Abschnittes L2.3 der Rückführleitung L2 in den ersten Abschnitt L1.1 der Zuführleitung L1 zweigt von dem dritten Abschnitt L2.3 der Rückführleitung L2 eine weitere Druckleitung LDA2 ab, die zu einem Druckaufnehmer DA2 führt, mittels dessen der in der Nähe des Eingangs der Pumpe P herrschende Druck erfaßt werden kann. A second section L2.2 of the return line L2 runs from the second seat valve SV2 to a proportional pressure control valve PDRV. A further pressure line L DA3 branches off from the second section L2.2 of the return line L2, which leads to a third pressure sensor DA3, by means of which the pressure prevailing in the second section L2.2 of the return line L2 can be detected. A bypass line L5 leads from the proportional pressure control valve PDRV to the second section L1.2 of the supply line L1. The bypass line L5 opens into the second section L1.2 of the supply line L1 between the pressure line L DA4 and the first seat valve SV1. In addition, a third section L2.3 of the return line L2 leads from the proportional pressure control valve PDRV to the suction-side first section L1.1 of the supply line L1 and opens into this between the suction valve NSV and the pump P. Close to the mouth of the third section L2.3 of the return line L2 in the first section L1.1 of the supply line L1 branches off from the third section L2.3 of the return line L2 a further pressure line L DA2 , which leads to a pressure sensor DA2, by means of which the prevailing in the vicinity of the inlet of the pump P. Pressure can be detected.
Parallel zu den ersten Abschnitten der Rückführleitung L2 verläuft eine Umgehungsleitung L3, die an ihrem einen Ende zusammen mit dem ersten Abschnitt L2.1 der Rückführleitung L2 in dem dritten Abschnitt L1.3 der Zuführleitung L1 und mit ihren anderen Ende in dem dritten Abschnitt L2.3 der Rückführleitung L2 mündet. In der Umgehungsleitung L3 ist ein drittes Sitzventil SV3 angeordnet, das zwischen einer Offenstellung, in der eine Strömung in beide Richtungen möglich ist, und einer Sperrstellung verstellbar ist, in der eine Ölströmung in Rückführrichtung, d. h. von dem dritten Abschnitt L1.3 der Zuführleitung L1 zu dem dritten Abschnitt L2.3 der Rückführleitung L2 unterbunden ist. Das dritte Sitzventil SV3 ist mittels einer Feder in eine Sperrstellung vorgespannt. Unmittelbar hinter dem dritten Sitzventil SV3 ist ein zweites Rückschlagventil RV2 angeordnet, das eine Strömung in Rückführrichtung, d. h. von dem dritten Abschnitt L1.3 der Zuführleitung L1 zu dem dritten Abschnitt L2.3 der Rückführleitung L2 zuläßt und eine Strömung in Gegenrichtung verhindert. Parallel to the first sections of the return line L2 a bypass line L3 runs at one end together with the first section L2.1 of the return line L2 in the third section L1.3 of the feed line L1 and with their other end in the third section L2.3 of the Return line L2 opens. In the bypass line L3 is a third seat valve SV3 arranged between a Open position in which there is a flow in both directions is possible, and a locking position is adjustable in which is an oil flow in the return direction, d. H. of the third section L1.3 of the feed line L1 to the third Section L2.3 of the return line L2 is prevented. The third seat valve SV3 is in a spring Pre-locked position. Immediately after the third Seat valve SV3 is a second check valve RV2 arranged that a flow in the return direction, d. H. of the third section L1.3 of the feed line L1 to the third Section L2.3 of the return line L2 permits and a Prevents flow in the opposite direction.
Das Hydrauliköl kann aus den Hubzylindern 12 über einen in seiner Gesamtheit als Rückströmleitung bezeichneten Weg in den Vorratsbehälter 11 zurückströmen. Die Rückströmleitung umfaßt die Verbindungsleitungen L4.1 und L4.2, einen Teil des dritten Abschnitts L1.3 der Zuführleitung L1, die Rückführleitung L2, die Umgehungsleitung L3, Teile des ersten und des zweiten Abschnitts L1.1 und L1.2 der Zuführleitung L1 einschließlich des Durchströmens der Pumpe P sowie die Zweigleitung L6. The hydraulic oil can flow back from the lifting cylinders 12 into the reservoir 11 via a path which is referred to in its entirety as the return flow line. The return flow line comprises the connecting lines L4.1 and L4.2, part of the third section L1.3 of the supply line L1, the return line L2, the bypass line L3, parts of the first and second sections L1.1 and L1.2 of the supply line L1 including the flow through the pump P and the branch line L6.
Im folgenden werden die unterschiedlichen Betriebsweisen der hydraulischen Hubvorrichtung 10 im einzelnen erläutert. The different operating modes of the hydraulic lifting device 10 are explained in detail below.
Im Lasthebebetrieb, d. h. zum Anheben der Hubzylinder 12, muß das Hydrauliköl aus dem Vorratsbehälter 11 durch die Zuführleitung L1 in die entsprechenden Kammern der Hubzylinder 12 gefördert werden. Ausgehend von einem Stillstand der Hubzylinder 12 werden das proportionale Druckbegrenzungsventil PDBV in der Zweigleitung L6 und das erste Sitzventil SV1 in der Zuführleitung L1 geöffnet, während das zweite Sitzventil SV2 und das dritte Sitzventil SV3 geschlossen sind. Der Elektromotor M wird mit der Pumpe P über eine einstellbare Rampenfunktion auf eine Mindestdrehzahl gebracht. Das von der Pumpe P aus dem Vorratsbehälter 11 durch das Nachsaugventil NSV und dem ersten Abschnitt L1.1 der Zuführleitung L1 angesaugte und über den weiterführenden zweiten Abschnitt L1.2 geförderte Hydrauliköl tritt in diesem Zustand, d. h. in der Regel für einige Sekundenbruchteile, aufgrund des vollständig geöffneten proportionalen Druckbegrenzungsventils PDBV vollständig in die Zweigleitung L6 ein und wird drucklos in den Vorratsbehälter 11 abgeleitet. In load lifting operation, ie for lifting the lifting cylinders 12 , the hydraulic oil from the reservoir 11 must be conveyed through the supply line L1 into the corresponding chambers of the lifting cylinders 12 . Starting from a standstill of the lifting cylinders 12 , the proportional pressure relief valve PDBV in the branch line L6 and the first seat valve SV1 in the feed line L1 are opened, while the second seat valve SV2 and the third seat valve SV3 are closed. The electric motor M is brought to a minimum speed with the pump P via an adjustable ramp function. The hydraulic oil sucked in by the pump P from the reservoir 11 through the suction valve NSV and the first section L1.1 of the supply line L1 and delivered via the further second section L1.2 occurs in this state, that is to say generally for a fraction of a second, on account of the fully open proportional pressure relief valve PDBV completely into the branch line L6 and is discharged without pressure into the reservoir 11 .
Gleich nach dem Start der Pumpe P werden das proportionale Druckbegrenzungsventil PDBV und das proportionale Druckregelventil PDRV geschlossen, wodurch der Druck in der Zuführleitung L1 ansteigt. Wenn mittels des Druckaufnehmers DA4 festgestellt wird, daß der Druck in der Zuführleitung L1 den Lastschwebedruck, der mittels des Druckaufnehmers DA1 festgestellt wird, erreicht hat, wird die Drehzahlregelung der Pumpe P freigegeben und das Öl wird durch die Zuführleitung L1 und die Verbindungsleitungen L4.1 und L4.2 zu den Hubzylindern 12 gefördert, so daß diese angehoben werden. Die auf diese Weise ermittelte Drehzahl, bei der die Drehzahlregelung freigegeben wird, wird jedes Mal gespeichert und als minimale Drehzahl Nmin beim Bremsen der Hubbewegung zugelassen. Immediately after the pump P is started, the proportional pressure relief valve PDBV and the proportional pressure control valve PDRV are closed, as a result of which the pressure in the supply line L1 increases. If it is determined by means of the pressure sensor DA4 that the pressure in the supply line L1 has reached the load levitation pressure which is determined by means of the pressure sensor DA1, the speed control of the pump P is released and the oil is supplied through the supply line L1 and the connecting lines L4.1 and L4.2 conveyed to the lifting cylinders 12 so that they are raised. The speed determined in this way, at which the speed control is enabled, is saved each time and is permitted as the minimum speed N min when braking the lifting movement.
Beim Bremsen der Hubbewegung werden die Schritte in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt. Die Drehzahl der Pumpe P wird auf den konstanten, minimal zugelassenen Wert Nmin eingestellt, der die Bedingungen p(DA4) = p(DA1) sicherstellen muß, d. h. die Drehzahl muß mindestens so hoch sein, daß sie die Ölverluste abdecken und dabei den Schwebedruck noch erzeugen kann. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Pumpe nicht in einem Drehzahlbereich betrieben wird, in dem die Schmierung der Pumpe nicht gesichert ist. When braking the lifting movement, the steps in carried out in reverse order. The speed of the pump P is set to the constant, minimum permitted value Nmin set, which ensure the conditions p (DA4) = p (DA1) must, d. H. the speed must be at least so high that it cover the oil losses while still maintaining the levitation pressure can generate. This ensures that the Pump is not operated in a speed range in which lubrication of the pump is not ensured.
Falls im automatischen Betrieb der Hubvorrichtung die gewünschte Höhenposition verpaßt wurde oder falls ein Benutzer über eine Auswahltaste das sogenannte Schwebeverfahren ( = langsame Verstellung) einleitet, wird die Pumpe P mit einer vorgegebenen Mindestdrehzahl MV (> Nmin) weiterbetrieben, das Sitzventil SV2 der Rückführleitung L2 geöffnet und die Hub- bzw. Senkbewegung über das proportionale Druckregelventil PDRV bestimmt. Wird über die Bestromung dem proportionalen Druckregelventil PDRV der Befehl gegeben, einen größeren Druck als den Schwebedruck zu erzeugen, so wird die Last angehoben. Die Ölzufuhr von der Pumpe P zu den Hubzylindern 12 über die Überbrückungsleitung L5 und das proportionale Druckregelventil PDRV wird geöffnet und die Ableitung des Öls vom Hubzylinder 12 in den dritten Abschnitt 2.3 der Rückführleitung L2 und somit zur Saugseite der Pumpe P wird an dem proportionalen Druckregelventil PDRV geschlossen. If the desired height position has been missed in the automatic operation of the lifting device or if a user initiates the so-called levitation method (= slow adjustment) via a selection button, the pump P will continue to be operated at a predetermined minimum speed M V (> N min ), the seat valve SV2 of the return line L2 opened and the lifting or lowering movement determined via the proportional pressure control valve PDRV. If the command is given to the proportional pressure control valve PDRV via the current supply to generate a pressure greater than the levitation pressure, the load is raised. The oil supply from the pump P to the lifting cylinders 12 via the bypass line L5 and the proportional pressure control valve PDRV is opened and the drainage of the oil from the lifting cylinder 12 into the third section 2.3 of the return line L2 and thus to the suction side of the pump P is at the proportional pressure control valve PDRV closed.
Wenn dem proportionalen Druckregelventil PDRV der Befehl gegeben wird, einen niedrigeren Druck als den Lastschwebedruck zu erzeugen, wird trotz des anhaltenden Laufs der Pumpe P die Last langsam abgesenkt. Die Ölzufuhr von der Pumpe P zu den Hubzylindern 12 über die Überbrückungsleitung L5 und das proportionale Druckregelventil PDRV wird an diesem geschlossen und die Ableitung des Öls von den Hubzylindern 12 über die Rückführleitung L2 zur Saugseite der Pumpe P wird an dem proportionalen Druckregelventil PDRV geöffnet. Die übrige Ölmenge wird von der Pumpe P über die Zweigleitung L6 und das proportionale Druckbegrenzungsventil PDBV zum Vorratsbehälter 11 geleitet. When the proportional pressure regulator valve PDRV is commanded to generate a pressure lower than the load floating pressure, the load is slowly lowered despite the pump P continuing to run. The oil supply from the pump P to the lifting cylinders 12 via the bypass line L5 and the proportional pressure control valve PDRV is closed thereon and the discharge of the oil from the lifting cylinders 12 via the return line L2 to the suction side of the pump P is opened at the proportional pressure control valve PDRV. The remaining amount of oil is fed from the pump P via the branch line L6 and the proportional pressure relief valve PDBV to the reservoir 11 .
Wenn der Druck an dem Druckaufnehmer DA3 und der Druck an dem Druckaufnehmer DA1 gleich ist, wird die Last auf Position gehalten. Da man beim Übergang vom Heben auf das Senken und auch umgekehrt den Zustand der Positionshaltung durchläuft, kann diese Bewegung auch mit einem Schwebeverfahren verglichen werden. Anzumerken ist, daß die Druckbegrenzungs- bzw. Druckregelventile an sich kein Volumen regeln können und die maximale Hub- bzw. Senkgeschwindigkeit der Hubzylinder 12 alleine durch die Pumpendrehzahl begrenzt ist. If the pressure on the pressure sensor DA3 and the pressure on the pressure sensor DA1 are the same, the load is held in position. Since you go through the state of posture during the transition from lifting to lowering and vice versa, this movement can also be compared to a hovering process. It should be noted that the pressure limiting or pressure regulating valves themselves cannot regulate a volume and the maximum lifting or lowering speed of the lifting cylinders 12 is limited solely by the pump speed.
Beim Lastsenkbetrieb, d. h. dem Absenken der Hubzylinder 12 muß das Hydrauliköl aus den Hubzylindern 12 in den Vorratsbehälter 11 zurückgefördert werden. Zu diesem Zweck werden das proportionale Druckbegrenzungsventil PDBV und das proportionale Druckregelventil PDRV leicht unter dem von dem Druckaufnehmer DA1 erfaßten Lastschwebedruck angeglichen, d. h. p(DA4) = p(DA3) ≤ p(DA1). Der Elektromotor M wird auf Null-Drehzahl geregelt gehalten und das Sitzventil SV2 wird geöffnet. Anschließend wird über eine einstellbare Rampe die Bestromung des proportionalen Druckregelventils PDRV reduziert. Dadurch findet in der Rücklaufleitung L2 und auch auf der Eingangsseite der Pumpe P ein Druckanstieg statt, der durch den Druckaufnehmer DA2 erfaßt wird. Durch die Pumpe P hindurch findet ein Druckausgleich soweit statt, daß auch in der Zweigleitung L6 vor dem proportionalen Druckbegrenzungsventil PDBV der voreingestellte Druck herrscht. Sobald der Druckaufnehmer DA2 den vorprogrammierten Wert des Druckanstiegs festgestellt hat, wird die Drehzahlregelung der Pumpe freigeschaltet und das Sitzventil SV3 geöffnet. Da das Öl nur über das auf den Lastschwebedruck voreingestellte proportionale Druckbegrenzungsventil PDBV zum Vorratsbehälter 11 abfließen kann, herrscht an beiden Pumpenanschlüssen in etwa der gleiche Druck. Die Pumpe wird somit wie eine feine Dosiereinrichtung wirken, wobei die innere Leckage Null ist und kleine Senkgeschwindigkeiten der Hubzylinder nunmehr über eine relativ geringe Drehzahl geregelt werden können, da die Gefahr von Kavitationsverschleiß ausgeschlossen ist. In the load lowering mode, ie the lowering of the lifting cylinders 12 , the hydraulic oil must be returned from the lifting cylinders 12 to the reservoir 11 . For this purpose, the proportional pressure relief valve PDBV and the proportional pressure control valve PDRV are adjusted slightly below the load levitation pressure detected by the pressure transducer DA1, ie p (DA4) = p (DA3) ≤ p (DA1). The electric motor M is kept regulated at zero speed and the seat valve SV2 is opened. The flow of the proportional pressure control valve PDRV is then reduced via an adjustable ramp. As a result, there is an increase in pressure in the return line L2 and also on the input side of the pump P, which is detected by the pressure sensor DA2. A pressure equalization takes place through the pump P to such an extent that the preset pressure also prevails in the branch line L6 upstream of the proportional pressure relief valve PDBV. As soon as the pressure sensor DA2 has determined the preprogrammed value of the pressure increase, the speed control of the pump is activated and the seat valve SV3 is opened. Since the oil can only flow to the reservoir 11 via the proportional pressure relief valve PDBV preset to the load levitation pressure, the pressure at both pump connections is approximately the same. The pump will thus act like a fine metering device, the internal leakage being zero and small lowering speeds of the lifting cylinders now being able to be regulated via a relatively low speed, since the risk of cavitation wear is excluded.
Sobald die Pumpe die vorgegebene Mindestdrehzahl erreicht hat, wird der Druck an dem proportionalen Druckbegrenzungsventil PDBV über eine einstellbare Rampenfunktion bis auf sein Minimum reduziert und der Elektromotor M fängt an im Generator-Betrieb zu arbeiten, in dem er durch die Pumpe angetrieben wird. As soon as the pump reaches the specified minimum speed the pressure on the proportional one Pressure relief valve PDBV via an adjustable ramp function up to its minimum is reduced and the electric motor M starts in Generator operation to work by passing through the pump is driven.
Das Bremsen bzw. das Stoppen der Absenkbewegung findet in entsprechend umgekehrter Reihenfolge statt. Braking or stopping the lowering movement takes place in according to the reverse order.
Statt einer Druckregelung über das Druckregelventil PDRV kann für das Schwebeverfahren auch eine Geschwindigkeitsregelung mit Hilfe eines Feinproportionalstromreglers für kleine Ölmengen und große Auflösung in Differenzdurchflußverfahren eingesetzt werden. Der Feinproportionalstromregler kann mit seinem einen Anschluß zwischen dem zweiten Sitzventil SV2 und dem proportionalen Druckregelventil PDRV in dem zweiten Abschnitt L2.2 der Rückführleitung L2 münden und mit dem anderen Anschluß an den hinter dem zweiten Rückschlagventil RV2 liegenden und somit der Pumpe P zugewandten Abschnitt der Umgehungsleitung L3 angeschlossen sein. Das Heben, Senken bzw. Schweben der Last kann über die Differenz zwischen der Pumpenfördermenge QP und der Abflußmenge QPSR über den Feinproportionalstromregler bestimmt werden. Wenn die Pumpenfördermenge QP größer als die Abflußmenge QPSR des Feinproportionalstromreglers ist, wird die Last angehoben. Wenn die Pumpenfördermenge QP kleiner als die Abflußmenge QPSR des Feinproportionalstromreglers ist, wird die Last langsam abgesenkt. Wenn die beiden Mengen QP und QPSR gleich sind, wird die Last auf Position gehalten. Die Ölmenge läßt sich entweder über den Feinproportionalstromregler regeln oder über die Pumpendrehzahl entsprechend variieren. Instead of pressure control via the pressure control valve PDRV, a speed control using a fine proportional flow controller for small amounts of oil and high resolution in differential flow methods can also be used for the levitation method. The fine proportional flow controller can open with its one connection between the second seat valve SV2 and the proportional pressure control valve PDRV in the second section L2.2 of the return line L2 and with the other connection to the section of the bypass line located behind the second check valve RV2 and thus facing the pump P. L3 must be connected. The lifting, lowering or hovering of the load can be determined via the difference between the pump delivery quantity Q P and the discharge quantity Q PSR via the fine proportional flow controller. If the pump delivery rate Q P is greater than the discharge rate Q PSR of the fine proportional flow controller, the load is raised. If the pump delivery rate Q P is less than the discharge rate Q PSR of the fine proportional flow controller, the load is slowly lowered. If the two quantities Q P and Q PSR are the same, the load is held in position. The amount of oil can either be regulated using the fine proportional flow controller or varied accordingly using the pump speed.
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DE2001154449 DE10154449A1 (en) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | Hydraulic lifting device, in particular for battery-powered industrial trucks, and method for controlling it |
DE50209428T DE50209428D1 (en) | 2001-11-06 | 2002-11-02 | Hydraulic lifting device, in particular for battery-powered industrial trucks and methods for their control |
EP20020024330 EP1308415B1 (en) | 2001-11-06 | 2002-11-02 | Hydraulic lifting device in particular for battery-powered industrial trucks and control method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
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DE2001154449 DE10154449A1 (en) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | Hydraulic lifting device, in particular for battery-powered industrial trucks, and method for controlling it |
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