DE102011105584B4 - Pressure medium system, in particular hydraulic system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Druckmittelsystem, insbesondere ein Hydrauliksystem, mit einer Fluidpumpe (1) zum Fördern eines Antriebsfluids mit einem bestimmten Förderstrom und einem bestimmten Fluiddruck (PIST), einer Steuereinheit (8), welche die Fluidpumpe (1) anschaltet oder abschaltet, um einen vorgegebenen Soll-Wert (PSOLL) des Fluiddrucks (PIST) einzustellen, wobei die Fluidpumpe (1) beim Abschalten einen trägheitsbedingten Nachlauf aufweist, so dass der Fluiddruck während des Nachlaufs der Fluidpumpe (1) noch ansteigt, während die Fluidpumpe (1) bereits abgeschaltet ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit (8) beim Erhöhen des Fluiddrucks auf den vorgegebenen Soll-Wert die Fluidpumpe (1) abschaltet bevor der Fluiddruck (PIST) den vorgegebenen Soll-Wert (PSOLL) erreicht hat. Weiterhin umfasst die Erfindung ein entsprechendes Betriebsverfahren.The invention relates to a pressure medium system, in particular a hydraulic system, with a fluid pump (1) for conveying a drive fluid with a certain flow rate and a certain fluid pressure (PIST), a control unit (8) which turns on or off the fluid pump (1) to a set predetermined value (PSOLL) of the fluid pressure (PIST), wherein the fluid pump (1) when switching off an inertia-related caster, so that the fluid pressure during the wake of the fluid pump (1) still increases while the fluid pump (1) already switched off is. It is proposed that the control unit (8) when increasing the fluid pressure to the predetermined desired value, the fluid pump (1) turns off before the fluid pressure (PIST) has reached the predetermined target value (PSOLL). Furthermore, the invention comprises a corresponding operating method.
Description
Die Erfindung betrifft ein Druckmittelsystem, insbesondere ein Hydrauliksystem einer Spannvorrichtung zum mechanischen Spannen von Werkstücken oder Werkstückhaltern, wie beispielsweise Werkstückpaletten.The invention relates to a pressure medium system, in particular a hydraulic system of a clamping device for the mechanical clamping of workpieces or workpiece holders, such as workpiece pallets.
Derartige Spannvorrichtungen mit einem Hydrauliksystem sind beispielsweise aus
Die Hydraulikpumpe erzeugt den zum Betrieb der Spannvorrichtung erforderlichen Hydraulikdruck, wobei die Hydraulikpumpe beispielsweise von einem Elektromotor angetrieben werden kann.The hydraulic pump generates the hydraulic pressure required for operating the tensioning device, wherein the hydraulic pump can be driven, for example, by an electric motor.
Das Druckbegrenzungsventil ist zwischen der Hydraulikpumpe und dem hydraulischen Verbraucher der Spannvorrichtung angeordnet und führt das Hydrauliköl beim Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwerts in einen Hydrauliköltank zurück, um den Hydraulikdruck wieder unter den zugelassenen Maximalwert abzusenken.The pressure relief valve is disposed between the hydraulic pump and the hydraulic consumer of the tensioning device and returns the hydraulic oil when a predetermined maximum value is exceeded in a hydraulic oil tank to lower the hydraulic pressure below the maximum allowed value.
Diese Druckbegrenzung kann beispielsweise erforderlich sein, wenn die Hydraulikpumpe aufgrund einer Störung einen größeren Volumenstrom fördert als zur Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Soll-Werts erforderlich ist.This pressure limitation may be required, for example, if the hydraulic pump delivers a larger volume flow due to a disturbance than is required to maintain a predetermined desired value.
Darüber hinaus kann diese Druckbegrenzung aber auch erforderlich sein, wenn sich das in dem Hydrauliksystem eingeschlossene Hydrauliköl aufgrund einer Erwärmung ausdehnt, was mit einem entsprechenden Druckanstieg verbunden ist.In addition, this pressure limitation may also be required if the hydraulic oil trapped in the hydraulic system expands due to heating, which is associated with a corresponding increase in pressure.
Die Steuereinheit misst mittels des Drucksensors den von der Hydraulikpumpe erzeugten Hydraulikdruck und schaltet die Hydraulikpumpe ein, wenn der Hydraulikdruck einen vorgegebenen Mindestwert (Einschaltdruck) unterschreitet. Bei dem anschließenden Druckaufbau misst die Steuereinheit mittels des Drucksensors laufend den aktuellen Hydraulikdruck und schaltet die Hydraulikpumpe aus, wenn der von dem Drucksensor gemessene Hydraulikdruck den vorgegebenen Soll-Wert (Ausschaltdruck) überschreitet. Auf diese Weise wird der Hydraulikdruck im Betrieb des Spannsystems zwischen dem Mindestwert und dem Soll-Wert gehalten.The control unit measures the hydraulic pressure generated by the hydraulic pump by means of the pressure sensor and turns on the hydraulic pump when the hydraulic pressure falls below a predetermined minimum value (cut-in pressure). In the subsequent pressure build-up, the control unit continuously measures the current hydraulic pressure by means of the pressure sensor and switches off the hydraulic pump when the hydraulic pressure measured by the pressure sensor exceeds the predetermined desired value (switch-off pressure). In this way, the hydraulic pressure is maintained in the operation of the clamping system between the minimum value and the desired value.
Die
Dieses bekannte Hydrauliksystem weist verschiedene Nachteile auf, die im Folgenden kurz beschrieben werden.This known hydraulic system has several disadvantages, which will be briefly described below.
Zum Einen muss ein Teil des von der Hydraulikpumpe geförderten Volumenstroms über das Druckbegrenzungsventil abgeführt werden, wenn der Hydraulikdruck den vorgegebenen Soll-Wert überschreitet. Diese Druckbegrenzung ist jedoch mit einer entsprechenden Verlustleistung des Druckbegrenzungsventils verbunden.On the one hand, part of the volume flow conveyed by the hydraulic pump has to be discharged via the pressure limiting valve when the hydraulic pressure exceeds the predetermined desired value. However, this pressure limitation is associated with a corresponding power loss of the pressure relief valve.
Zum Anderen wird die Hydraulikpumpe meist bei einem hohen Hydraulikdruck nahe dem Soll-Wert betrieben, was mit einer entsprechend hohen Belastung der Hydraulikpumpe und mit einem entsprechend hohen Energieaufwand verbunden ist.On the other hand, the hydraulic pump is usually operated at a high hydraulic pressure near the target value, which is associated with a correspondingly high load on the hydraulic pump and with a correspondingly high energy consumption.
Aus
Ferner ist zum Stand der Technik aus anderen technischen Gebieten hinzuweisen auf
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein entsprechend verbessertes Hydrauliksystem zu schaffen, das diese Nachteile möglichst weitgehend vermeidet.The invention is therefore based on the object to provide a correspondingly improved hydraulic system that avoids these disadvantages as much as possible.
Die Erfindung beruht auf der technischen Erkenntnis, dass die Fluidpumpe (z. B. Hydraulikpumpe) auch nach dem Abschalten ihres Antriebs noch einen trägheitsbedingten Nachlauf aufweist, so dass der Fluiddruck (z. B. Hydraulikdruck) auch noch nach dem Abschalten der Fluidpumpe während des Nachlaufs der Fluidpumpe etwas ansteigt.The invention is based on the technical knowledge that the fluid pump (eg hydraulic pump) still has an inertia-related after-run even after its drive has been switched off, so that the fluid pressure (eg hydraulic pressure) remains even after the fluid pump has been switched off After the fluid pump rises slightly.
Die Erfindung sieht deshalb vor, dass die Fluidpumpe beim Druckaufbau bereits abgeschaltet wird, bevor der Fluiddruck den vorgegebenen Soll-Wert erreicht hat. Während des anschließenden Nachlaufs der Fluidpumpe steigt der Fluiddruck dann noch von dem Abschaltdruck mit einem bestimmten Nachlauf-Druckanstieg in Richtung des vorgegebenen Soll-Werts an. Die Erfindung nutzt also die kinetische Energie der Fluidpumpe, des Antriebs der Fluidpumpe und/oder der von der Fluidpumpe geförderten Flüssigkeitssäule aus.The invention therefore provides that the fluid pump is already switched off during pressure build-up before the fluid pressure has reached the predetermined desired value. During the subsequent overrun of the fluid pump, the fluid pressure then still rises from the switch-off pressure with a specific follow-up pressure increase in the direction of the predetermined desired value. The invention thus uses the kinetic energy of the fluid pump, the drive of the Fluid pump and / or funded by the fluid pump liquid column.
Zum Einen bietet das den Vorteil, dass die Fluidpumpe weniger oft bei hohen Fluiddrücken nahe dem Soll-Wert betrieben wird, wodurch die Fluidpumpe geschont wird und weniger Antriebsenergie verbraucht.On the one hand, this offers the advantage that the fluid pump is less often operated at high fluid pressures near the target value, whereby the fluid pump is spared and consumes less drive energy.
Zum Anderen bietet die Erfindung aber auch den Vorteil, dass weniger Fluid (z. B. Hydrauliköl) über das Druckbegrenzungsventil abgeführt werden muss, wodurch das Druckbegrenzungsventil geschont wird und weniger Verlustleistung anfällt.On the other hand, however, the invention also offers the advantage that less fluid (eg hydraulic oil) has to be removed via the pressure-limiting valve, whereby the pressure-limiting valve is spared and less power loss occurs.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Abschaltdruck so bemessen, dass die Druckdifferenz zwischen dem vorgegebenen Soll-Wert und dem Abschaltdruck kleiner ist als der Nachlauf-Druckanstieg. Dies bedeutet, dass der Fluiddruck nach dem Abschalten der Fluidpumpe zumindest noch bis auf den vorgegebenen Soll-Wert ansteigt. Der Nachlauf-Druckanstieg sollte also vorzugsweise hinreichend groß sein, um die Druckdifferenz zwischen dem Abschaltdruck und dem Soll-Wert zu überbrücken.In a preferred embodiment of the invention, the cut-off pressure is so dimensioned that the pressure difference between the predetermined desired value and the cut-off pressure is smaller than the caster pressure increase. This means that the fluid pressure after switching off the fluid pump at least still rises up to the predetermined desired value. The caster pressure rise should therefore preferably be sufficiently large to bridge the pressure difference between the cut-off pressure and the desired value.
Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der Druckanstieg während des Nachlaufs der Fluidpumpe asymptotisch bis auf einen Endwert verläuft, so dass der Druckanstieg im oberen Druckbereich zu dem Endwert hin immer langsamer erfolgt. Es ist jedoch in der Regel wünschenswert, dass sich der vorgegebene Soll-Wert des Fluiddrucks während des Nachlaufs möglichst schnell einstellt. Vorzugsweise ist der Abschaltdruck deshalb so bemessen, dass der Nachlauf-Druckanstieg die Druckdifferenz zwischen dem Abschaltdruck und dem vorgegebenen Soll-Wert um mindestens 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 50%, 100% oder 200% übersteigt. Dies bietet den Vorteil, dass zur Überbrückung der Druckdifferenz zwischen dem Abschaltdruck und dem vorgegebenen Soll-Wert der relativ steil verlaufende anfängliche Druckanstieg während des Nachlaufs ausgenutzt wird, so dass sich der vorgegebene Soll-Wert nach dem Abschalten der Fluidpumpe relativ schnell einstellt.It should be noted that the pressure increase during the wake of the fluid pump asymptotic runs to a final value, so that the pressure increase in the upper pressure range to the end value takes place behind slower and slower. However, it is usually desirable that the predetermined target value of the fluid pressure during the caster set as quickly as possible. Preferably, the cut-off pressure is therefore such that the lag pressure increase exceeds the pressure difference between the cut-off pressure and the predetermined target value by at least 1%, 2%, 5%, 10%, 20%, 50%, 100% or 200% , This offers the advantage that, to bridge the pressure difference between the cut-off pressure and the predetermined target value, the relatively steep initial pressure increase during the overrun is utilized, so that the predetermined setpoint value is established relatively quickly after the fluid pump has been switched off.
Andererseits ist es nicht nötig, dass der Fluiddruck nach dem Abschalten der Fluidpumpe während des Nachlaufs noch wesentlich weiter ansteigt als bis auf den gewünschten Soll-Wert. Der Abschaltdruck ist deshalb vorzugsweise so bemessen, dass der Nachlauf-Druckanstieg die Druckdifferenz zwischen dem Abschaltdruck und dem vorgegebenen Soll-Wert um höchstens 200%, 100%, 50%, 20%, 10%, 5%, 2% oder 1% übersteigt. Dies bietet den Vorteil, dass während des Nachlaufs der Fluidpumpe nur wenig überschüssiges Fluid anfällt, das dann über das Druckbegrenzungsventil abgeführt werden muss.On the other hand, it is not necessary that the fluid pressure after the shutdown of the fluid pump during the caster even further increases as to the desired target value. The cut-off pressure is therefore preferably such that the lag pressure increase exceeds the pressure difference between the cut-off pressure and the predetermined target value by at most 200%, 100%, 50%, 20%, 10%, 5%, 2% or 1% , This offers the advantage that during the wake of the fluid pump only little excess fluid is obtained, which then has to be removed via the pressure relief valve.
Die vorstehend genannten prozentualen Werts sind möglich, wenn man bestimmte Faktoren bei der Berechnung verwendet. Allerdings ist die Erfindung nicht auf feste Werte festgelegt. Je nach Stabilität und Charakteristik des Hydrauliksystems gibt es verschiedene Werte. Vorzugsweise wird im Rahmen der Erfindung jedoch der kleinste mögliche Wert verwendet. Dies richtet sich nach der Güte der Berechnung, der Konstanz der Parameter des Hydrauliksystems und hier insbesondere nach der Steifheit des Systems, der Reaktionsgeschwindigkeit der Steuerung und des Antriebs. Wünschenswert sind Werte unter 5%.The above percentages are possible when using certain factors in the calculation. However, the invention is not fixed to fixed values. Depending on the stability and characteristics of the hydraulic system, there are different values. Preferably, however, the smallest possible value is used within the scope of the invention. This depends on the quality of the calculation, the constancy of the parameters of the hydraulic system and in particular on the rigidity of the system, the reaction rate of the controller and the drive. Desirable values are below 5%.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Abschaltung und/oder die Anschaltung der Fluidpumpe bzw. des Antriebs der Fluidpumpe druckgesteuert. Dies bedeutet, dass die Steuereinheit mittels des Drucksensors den Fluiddruck misst. Die Steuereinheit schaltet die Fluidpumpe dann beim Druckaufbau ab, wenn der gemessene Fluiddruck den vorgegebenen Abschaltdruck überschreitet. Darüber hinaus kann die Steuereinheit die Fluidpumpe wieder einschalten, wenn der gemessenen Fluiddruck den vorgegebenen Einschaltdruck unterschreitet.In the preferred embodiment of the invention, the shutdown and / or the connection of the fluid pump or the drive of the fluid pump is pressure-controlled. This means that the control unit measures the fluid pressure by means of the pressure sensor. The control unit switches off the fluid pump during pressure build-up when the measured fluid pressure exceeds the predetermined cut-off pressure. In addition, the control unit can turn on the fluid pump again when the measured fluid pressure falls below the predetermined switch-on pressure.
Bei der Festlegung des Abschaltdrucks ist zu berücksichtigen, dass der Nachlauf-Druckanstieg nicht nur von der Trägheit der Fluidpumpe und ihres Antriebs abhängt, sondern auch von dem aktuell geförderten und abfließenden Förderstrom. Falls beispielsweise ein großer Förderstrom über den Verbraucher abfließt, so ist der Nachlauf-Druckanstieg nur sehr gering. Bei der Festlegung des Abschaltdrucks wird deshalb vorzugsweise der aktuell abfließende Förderstrom der Fluidpumpe berücksichtigt.When determining the cut-off pressure, it must be taken into account that the caster pressure rise depends not only on the inertia of the fluid pump and its drive, but also on the currently delivered and discharged flow rate. For example, if a large flow rate flows through the consumer, the caster pressure increase is very low. In determining the cut-off pressure, therefore, the current outflow of the fluid pump is preferably taken into account.
Eine Möglichkeit zur Ermittlung des aktuellen Förderstroms der Fluidpumpe besteht darin, die Pumpendrehzahl der Fluidpumpe zu messen oder aus der Motorsteuerung abzuleiten, wobei der Förderstrom dann zumindest näherungsweise aus der Pumpendrehzahl abgeleitet werden kann.One way to determine the current flow rate of the fluid pump is to measure the pump speed of the fluid pump or derived from the engine control, the flow can then be derived at least approximately from the pump speed.
Eine andere Möglichkeit zur Ermittlung des aktuellen Förderstroms der Fluidpumpe besteht in der Messung mittels eines Volumenstromsensors.Another possibility for determining the current flow rate of the fluid pump is the measurement by means of a volume flow sensor.
Eine weitere Möglichkeit sieht dagegen vor, dass der Förderstrom der Fluidpumpe als bekannt vorausgesetzt wird.On the other hand, another possibility provides that the flow rate of the fluid pump is assumed to be known.
Die Trägheit des Systems aus Fluidpumpe und deren Antrieb spiegelt sich im Betrieb in der zeitlichen Druckänderung beim Druckaufbau wieder, d. h. in der ersten zeitlichen Ableitung des Fluiddrucks. So deutet ein schneller Druckanstieg während des Druckaufbaus auf eine entsprechend hohe Trägheit und einen hohen Nachlauf-Druckanstieg hin. Vorzugsweise wird deshalb die zeitliche Druckänderung beim Druckaufbau gemessen und als Maß für die Trägheit der Fluidpumpe berücksichtigt.The inertia of the system of fluid pump and its drive is reflected in operation in the temporal pressure change during pressure build-up again, ie in the first time derivative of the fluid pressure. Thus, a rapid rise in pressure during pressure build-up points to a correspondingly high inertia and a high after-run pressure increase. Preferably, therefore, the temporal pressure change is measured during pressure build-up and taken into account as a measure of the inertia of the fluid pump.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Abschaltdruck im Betrieb des erfindungsgemäßen Druckmittelsystems vorzugsweise dynamisch an den aktuellen Betriebszustand angepasst wird. Dies bedeutet, dass der Abschaltdruck laufend an den aktuellen Betriebszustand (z. B. Drehzahl, Fluiddruck, Druckanstieg, etc.) angepasst wird.It should also be mentioned that the cut-off pressure during operation of the pressure medium system according to the invention is preferably adapted dynamically to the current operating state. This means that the switch-off pressure is continuously adapted to the current operating state (eg speed, fluid pressure, pressure increase, etc.).
Bei dieser dynamischen Anpassung des Abschaltdruck werden vorzugsweise die folgenden Randbedingungen bzw. Optimierungsziele berücksichtigt:
- – Während des Nachlaufs soll der Fluiddruck auf jeden Fall bis auf den vorgegebenen Soll-Wert ansteigen.
- – Nach dem Abschalten der Fluidpumpe soll sich der vorgegebene Soll-Wert für den Fluiddruck möglichst schnell einstellen.
- – Während des Nachlaufs soll möglichst wenig überschüssiges Fluid gefördert werden, das zum Erreichen des Soll-Werts nicht erforderlich ist und über das Druckbegrenzungsventil abgeführt werden muss.
- - During the overrun, the fluid pressure should increase in any case to the specified target value.
- - After switching off the fluid pump, the predetermined target value for the fluid pressure should be set as quickly as possible.
- - During the overrun, as little excess fluid as possible should be pumped, which is not required to reach the setpoint value and must be removed via the pressure relief valve.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Abschaltdruck deshalb nach folgender Formel berechnet und während des Betriebs laufend angepasst:
- PAUS:
- Abschaltdruck.
- PSOLL:
- Soll-Wert für den Fluiddruck.
- K1:
- Geräteabhängige Konstante, die die Trägheit von Fluidpumpe und Antriebsmotor wiedergibt.
- K2:
- Geräteabhängige Konstante, die Tot- und Verzögerungszeiten von Pumpe, Motor und Steuereinheit wiedergibt.
- PIST:
- Aktueller Fluiddruck.
- dPIST/dt:
- Zeitlicher Druckanstieg.
- Q:
- Förderstrom der Fluidpumpe.
- P OFF :
- Cut-off.
- P SOLL :
- Target value for the fluid pressure.
- K1:
- Device-dependent constant representing the inertia of fluid pump and drive motor.
- K2:
- Device-dependent constant representing dead and delay times of pump, motor and control unit.
- P IST :
- Current fluid pressure.
- dP ist / dt:
- Time pressure increase.
- Q:
- Flow of the fluid pump.
Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der Berechnung des Abschaltdrucks nicht auf die vorstehend genannte Formel beschränkt, sondern grundsätzlich auch mit anderen Formeln zur Berechnung des Abschaltdrucks realisierbar.However, the invention is not limited to the above-mentioned formula with regard to the calculation of the switch-off pressure, but in principle can also be implemented with other formulas for calculating the switch-off pressure.
In einer Variante der Erfindung ist die Steuereinheit baulich in den Drucksensor integriert und erzeugt ein Abschaltsignal für die Motorsteuerung. Es ist aber alternativ auch möglich, dass die Steuereinheit baulich von dem Drucksensor getrennt ist und von dem Drucksensor ein Drucksignal als analoges Signal erhält.In a variant of the invention, the control unit is structurally integrated into the pressure sensor and generates a shutdown signal for the engine control. Alternatively, however, it is also possible for the control unit to be structurally separate from the pressure sensor and for the pressure sensor to receive a pressure signal as an analog signal.
Bei einem Verbraucher kann es notwendig sein, dass der Druck noch einmal nachgeschaltet wird, zum Beispiel, dass sich mit zeitlicher Verzögerung ein Nachsetzen ergibt oder ein kleines Leck auftritt oder dass durch eine starke Abkühlung der Druck sich etwas reduzieren kann. Ein derartiger Nachschaltdruck liegt typischerweise 5–10% unter dem vorgegebenen Soll-Wert PSOLL, aber über dem Abschaltdruck PAUS. In diesem Fall darf nur eine ganz kleine Fördermenge in das System eingespeist werden und bedarf einer weiteren Ansteuerung, wenn nicht eine überschüssige Ölmenge über das Druckbegrenzungsventil abgelassen werden soll. Für diesen Fall wird die Einschaltdauer des Antriebsmotors der Fluidpumpe (”Druckmotor”) so weit reduziert, dass nur die Drehzahl erreicht wird, um einen geringeren Druckaufbau durch Nachlauf zu erzielen. Dies geschieht durch eine Reduzierung der Konstante K1 des Fördervolumens Q und einer proportional dazu reduzierte Anlaufzeit des Pumpenmotorantriebs.In the case of a consumer, it may be necessary for the pressure to be switched on again, for example, that there is a delay or a small leak occurs with a time lag or that the pressure can be reduced somewhat by a strong cooling down. Such a Nachschaltdruck is typically 5-10% below the predetermined target value P SOLL , but above the cut-off pressure P OFF . In this case, only a very small flow rate may be fed into the system and needs further control, if not an excess amount of oil to be drained through the pressure relief valve. For this case, the duty cycle of the drive motor of the fluid pump ("pressure motor") is reduced so that only the speed is reached to achieve a lower pressure build-up by caster. This is done by reducing the constant K1 of the delivery volume Q and a proportionally reduced startup time of the pump motor drive.
Die im Rahmen der Erfindung verwendeten Begriffe des Ein- bzw. Ausschaltens der Fluidpumpe stellen vorzugsweise darauf ab, dass der Antrieb der Fluidpumpe vollständig an- bzw. abgeschaltet wird. Die Erfindung beansprucht jedoch auch Schutz für Varianten, bei denen der Antrieb der Fluidpumpe lediglich hoch- oder heruntergefahren wird.The terms used in the invention of switching on and off of the fluid pump are preferably based on that the drive of the fluid pump is completely switched on or off. However, the invention also claims protection for variants in which the drive of the fluid pump is merely raised or lowered.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich bei dem Druckmittelsystem um ein Hydrauliksystem. Die Erfindung ist jedoch auch bei anderen Druckmittelsystemen realisierbar, wie beispielsweise bei Pneumatiksystemen. Entscheidend ist lediglich, dass die Fluidpumpe nach ihrem Abschalten noch einen trägheitsbedingten Nachlauf aufweist, während dessen der Fluiddruck noch ansteigt.In the preferred embodiment of the invention, the pressure medium system is a hydraulic system. However, the invention can also be implemented in other pressure medium systems, such as in pneumatic systems. All that is decisive is that the fluid pump after its shutdown still has a lag caused by inertia, during which the fluid pressure is still increasing.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass das erfindungsgemäße Druckmittelsystem vorzugsweise einen Verbraucher umfasst, der mit unter Druck stehendem Fluid versorgt wird. Bei dem Verbraucher handelt es sich vorzugsweise um ein Spannsystem zum mechanischen Spannen von Werkstücken oder Werkstückhaltern wie beispielsweise Werkstückpaletten. Derartige Spannsysteme sind an sich bekannt und beispielsweise in
Ferner ist zu erwähnen, dass die Erfindung auch ein entsprechendes Betriebsverfahren umfasst, wie sich bereits aus der vorstehenden Beschreibung ergibt.It should also be mentioned that the invention also encompasses a corresponding operating method, as already evident from the above description.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or are explained in more detail below together with the description of the preferred embodiments of the invention with reference to FIGS. Show it:
Die Hydraulikpumpe
Darüber hinaus weist das Hydrauliksystem ein Druckbegrenzungsventil
Ferner weist das Hydrauliksystem einen Drucksensor
Bei der Ansteuerung des Elektromotors
Die Steuereinheit
- PAUS:
- Abschaltdruck.
- PSOLL:
- Soll-Wert für den Fluiddruck.
- K1:
- Geräteabhängige Konstante, die die Trägheit von Fluidpumpe und Antriebsmotor wiedergibt.
- K2:
- Geräteabhängige Konstante, die Tot- und Verzögerungszeiten von Pumpe, Motor und Steuereinheit wiedergibt.
- PIST:
- Aktueller Fluiddruck.
- dPIST/dt:
- Zeitlicher Druckanstieg.
- Q:
- Förderstrom der Fluidpumpe.
- P OFF :
- Cut-off.
- P SOLL :
- Target value for the fluid pressure.
- K1:
- Device-dependent constant representing the inertia of fluid pump and drive motor.
- K2:
- Device-dependent constant representing dead and delay times of pump, motor and control unit.
- P IST :
- Current fluid pressure.
- dP ist / dt:
- Time pressure increase.
- Q:
- Flow of the fluid pump.
Die gerätespezifischen Konstanten K1, K2 können zuvor in einem Kalibrierungsverfahren ermittelt werden.The device-specific constants K1, K2 can be determined beforehand in a calibration procedure.
Im ausgeschalteten Zustand der Hydraulikpumpe misst die Steuereinheit
Die Steuereinheit
Falls dies der Fall ist, so sendet die Steuereinheit
Bei dem anschließenden Druckaufbau prüft die Steuereinheit
Falls dies der Fall ist, so sendet die Steuereinheit
Bei dem anschließenden trägheitsbedingten Nachlauf der Hydraulikpumpe
Während des Nachlaufs prüft das Druckbegrenzungsventil
Falls dies der Fall ist, so öffnet das Druckbegrenzungsventil
Darüber hinaus prüft das Druckbegrenzungsventil
Falls dies der Fall sein sollte, so schließt das Druckbegrenzungsventil
Aus
Das Ausführungsbeispiel gemäß
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Steuereinheit
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Darüber hinaus beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.The invention is not limited to the preferred embodiments described above. Rather, a variety of variants and modifications is possible, which also make use of the inventive idea and therefore fall within the scope. Moreover, the invention also claims protection for the subject matter and the features of the subclaims independently of the claims referred to.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Hydraulikpumpehydraulic pump
- 22
- Elektromotorelectric motor
- 33
- Spannsystemclamping system
- 44
- HydrauliköltankHydraulic oil tank
- 55
- HochdruckbereichHigh pressure area
- 66
- DruckbegrenzungsventilPressure relief valve
- 77
- Drucksensorpressure sensor
- 88th
- Steuereinheitcontrol unit
- 99
- Motorsteuerungmotor control
- 1010
- DrehzahlsensorSpeed sensor
- K1K1
- Geräteabhängige Konstante, die die Trägheit von Fluidpumpe und Antriebsmotor wiedergibtDevice-dependent constant representing the inertia of fluid pump and drive motor
- K2K2
- Geräteabhängige Konstante, die Tot- und Verzögerungszeiten von Pumpe, Motor und Steuereinheit wiedergibt.Device-dependent constant representing dead and delay times of pump, motor and control unit.
- nn
- Drehzahl des ElektromotorsSpeed of the electric motor
- PEIN P ON
- EinschaltdruckCut-in
- PIST P IS
- Hydraulikdruckhydraulic pressure
- PMAX P MAX
- Maximaldruckmaximum pressure
- PSOLL P SOLL
- Soll-WertTarget value
- ΔP.DELTA.P
- Druckdifferenz zwischen Abschaltdruck und Soll-WertPressure difference between cut-off pressure and setpoint value
- ΔPNACHLAF ΔP NACHLAF
- Nachlauf-DruckanstiegTrailing-pressure rise
- Förderstrom der HydraulikpumpeFlow rate of the hydraulic pump
Claims (11)
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