DE102011112701B4

DE102011112701B4 - Pressure medium system, in particular hydraulic system

Info

Publication number: DE102011112701B4
Application number: DE102011112701.5A
Authority: DE
Inventors: Winfried Ehrhardt; Georg Westerhagen
Original assignee: Ludwig Ehrhardt GmbH
Current assignee: Ludwig Ehrhardt GmbH
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2031-09-06
Also published as: DE102011112701A1

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 (PIST) 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 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 lag, 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 (PIST) 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 DE 31 36 177 A1 bekannt und enthalten eine Hydraulikpumpe, einen Drucksensor und ein Druckbegrenzungsventil sowie eine Steuereinheit.Such tensioning devices with a hydraulic system are for example out DE 31 36 177 A1 known and include a hydraulic pump, a pressure sensor and a pressure relief valve and a control unit.

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 auf den zugelassenen Maximalwert zu begrenzen.The pressure limiting valve is arranged 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 in order to limit the hydraulic pressure to the maximum permitted 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 5A bis 5D zeigen für ein solches herkömmliches Hydrauliksystem den zeitlichen Verlauf des Hydraulikdrucks (5A), des Ein- bzw. Ausschaltzustands der Hydraulikpumpe (5B), des Ein- bzw. Ausschaltzustands des Verbrauchers (5C) und des Ein- bzw. Ausschaltzustands des Druckbegrenzungsventils (5D).The 5A to 5D show for such a conventional hydraulic system the time profile of the hydraulic pressure ( 5A ), the on or off state of the hydraulic pump ( 5B ), the on or off state of the consumer ( 5C ) and the on or off state of the pressure relief valve ( 5D ).

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.

Weiterhin besteht das Problem, dass die Hydraulikpumpe wieder eingeschaltet werden muss, wenn der Hydraulikdruck unter einen vorgegebenen Minimaldruck abgefallen ist. Problematisch hierbei ist die Tatsache, dass dieses sogenannte Nachschalten der Hydraulikpumpe nicht sofort zu einem Druckanstieg führt, was verschiedene Ursachen hat. Zum einen weist das Motorrelais der Hydraulikpumpe eine bestimmte Totzeit auf, wodurch sich das Anlaufen der Hydraulikpumpe verzögert. Darüber hinaus benötigt die Hydraulikpumpe aufgrund ihrer Massenträgheit eine bestimmte Anlaufzeit. Zum anderen weist aber auch der Hydraulikdruck in dem Hydrauliksystem eine Zeitkonstante auf und steigt nach dem Anlaufen der Hydraulikpumpe linear an. Diese zeitliche Verzögerung kann beim Nachschalten der Hydraulikpumpe dazu führen, dass der vorgegebene Minimaldruck unterschritten wird.Furthermore, there is the problem that the hydraulic pump must be turned on again when the hydraulic pressure has dropped below a predetermined minimum pressure. The problem here is the fact that this so-called downstream switching of the hydraulic pump does not immediately lead to a pressure increase, which has different causes. On the one hand, the motor relay of the hydraulic pump to a certain dead time, whereby the start of the hydraulic pump is delayed. In addition, due to its inertia, the hydraulic pump requires a certain start-up time. On the other hand, however, also the hydraulic pressure in the hydraulic system has a time constant and increases linearly after the start of the hydraulic pump. This time delay may cause the downstream of the hydraulic pump to fall below the predetermined minimum pressure.

Schließlich ist zum Stand der Technik noch hinzuweisen auf die nachveröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE 10 2011 105 584 A1 .Finally, the prior art should be pointed to the post-published German patent application DE 10 2011 105 584 A1 ,

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 cut-off pressure with a certain one Caster pressure increase in the direction of the specified target value. The invention thus utilizes the kinetic energy of the fluid pump, the drive of the fluid pump and / or the fluid column conveyed by the fluid pump.

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 the operation in the time 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.

In the case of this dynamic adjustment of the switch-off pressure, the following boundary conditions or optimization targets are preferably taken into account:

- 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: P_AUS = P_SOLL – (K1/P_SOLL + K2)·dP_IST/dt·1/Q mit:

P_AUS:: Abschaltdruck.
P_SOLL:: 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.
P_IST:: Aktueller Fluiddruck.
dP_IST/dt:: Zeitlicher Druckanstieg.
Q:: Förderstrom der Fluidpumpe.

In the preferred embodiment of the invention, the cut-off pressure is therefore calculated according to the following formula and continuously adapted during operation:

P _OFF = P _SET - (K1 / P _SET + K2) · dP _ACT / dt · 1 / Q

With:

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 P_SOLL, aber über dem Abschaltdruck P_AUS. 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 DE 31 36 177 A1 beschrieben, so dass der Inhalt dieser Veröffentlichung der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist. Die Erfindung beansprucht jedoch auch Schutz für Druckmittelsysteme mit anderen Typen von Verbrauchern.It should also be mentioned that the pressure medium system according to the invention preferably comprises a consumer which is supplied with pressurized fluid. The consumer is preferably a clamping system for the mechanical clamping of workpieces or workpiece holders, such as workpiece pallets. Such clamping systems are known per se and, for example, in DE 31 36 177 A1 so that the content of this publication is fully attributable to the present specification. However, the invention also claims Protection for fluid systems with other types of consumers.

Ein anderer Aspekt der Erfindung befasst sich mit dem Problem, dass die Fluidpumpe beim Anschalten (Nachschalten) einen trägheitsbedingten Vorlauf aufweist, so dass der Fluiddruck während des Vorlaufs der Fluidpumpe noch nicht wesentlich ansteigt, obwohl die Fluidpumpe bereits angeschaltet ist. Die Gründe für diesen Vorlauf bestehen – wie schon eingangs kurz erläutert – zum einen in der Totzeit des Motorrelais der Fluidpumpe und zum anderen in dem verzögerten Druckaufbau in dem Druckmittelsystem.Another aspect of the invention is concerned with the problem that the fluid pump at start-up (inertia) has an inertia-related flow, so that the fluid pressure during the flow of the fluid pump does not rise significantly, although the fluid pump is already turned on. The reasons for this flow are - as already briefly explained above - on the one hand in the dead time of the motor relay of the fluid pump and on the other in the delayed pressure build-up in the pressure fluid system.

Die Erfindung sieht deshalb vorzugsweise auch vor, dass die Steuereinheit beim Absinken des Fluiddrucks im ausgeschalteten Zustand der Fluidpumpe die Fluidpumpe bereits wieder einschaltet, bevor der Fluiddruck auf einen vorgegebenen Minimaldruck (z. B. 5% unter Soll-Druck) gefallen ist, der nicht unterschritten werden soll. Der Einschaltdruck (Nachschaltdruck) der Fluidpumpe ist also vorzugsweise größer als der vorgegebene Minimaldruck, der nicht unterschritten werden soll. Dies bietet den Vorteil, dass der möglicherweise auftretende weitere Druckabfall während des trägheitsbedingten Vorlaufs der Fluidpumpe nicht dazu führt, dass der vorgegebene Minimaldruck unterschritten wird.Therefore, the invention preferably also provides that the control unit already switches the fluid pump back on when the fluid pressure drops in the switched-off state of the fluid pump, before the fluid pressure has fallen to a predetermined minimum pressure (eg 5% below target pressure), which is not should be fallen below. The switch-on pressure (downstream pressure) of the fluid pump is thus preferably greater than the predetermined minimum pressure which should not be undershot. This offers the advantage that the possibly occurring further pressure drop during the inertia-related flow of the fluid pump does not lead to the predetermined minimum pressure being exceeded.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfasst die Steuereinheit im ausgeschalteten Zustand der Fluidpumpe mittels eines Drucksensors die zeitliche Änderung des Fluiddrucks. Der Einschaltdruck wird dann von der Steuereinheit vorzugsweise in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderung des Fluiddrucks im abgeschalteten Zustand der Fluidpumpe, dem Abschaltdruck und dem vorgegebenen Minimaldruck berechnet, wobei die Berechnung nach folgender Formel erfolgen kann: P_EIN = P_MIN – (k1 + k2·P_AUS)·dP_IST/dt mit:

k1, k2:: Konstanten, die den Druckverlauf während des Anlaufs der Fluidpumpe beim Nachschalten charakterisieren.
P_AUS:: Abschaltdruck, der unter Berücksichtigung des Nachlaufs beim Hochfahren des Drucks dazu führt, dass der Drucksollwert P_SOLL erreicht wird.
dP/dt:: Zeitliche Änderung des Fluiddrucks nach Erreichen des Maximalwertes. Die Steigung ist hierbei negativ, so dass der Nachschaltdruck P_EIN größer ist als der vorgegebene Minimaldruck P_MIN.

In a preferred embodiment of the invention detects the control unit in the off state of the fluid pump by means of a pressure sensor, the temporal change of the fluid pressure. The switch-on pressure is then calculated by the control unit preferably as a function of the time change of the fluid pressure in the switched-off state of the fluid pump, the switch-off pressure and the predetermined minimum pressure, wherein the calculation can be made according to the following formula:

P _IN = P _MIN - (k1 + k2 · P _OFF ) · dP _IST / dt

With:

k1, k2:: Constants that characterize the pressure curve during startup of the fluid pump when downstream.
P _OFF :: Cut-off, which leads taking into account the lag during start-up of the pressure to the desired pressure value P _SOLL is achieved.
dP / dt:: Time change of the fluid pressure after reaching the maximum value. The gradient here is negative, so that the Nachschaltdruck P _{ON is} greater than the predetermined minimum pressure P _MIN .

Der Einschaltdruck (Nachschaltdruck) ist also vorzugsweise so bemessen, dass der Fluiddruck nach dem Anschalten der Fluidpumpe während des Vorlaufs der Fluidpumpe nicht unter den vorgegebenen Minimaldruck abfällt.The switch-on pressure (downstream pressure) is therefore preferably dimensioned such that the fluid pressure does not drop below the predetermined minimum pressure after the fluid pump has been switched on during the flow of the fluid pump.

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:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems zur Hydraulikversorgung einer Spannvorrichtung. 1 a schematic representation of a hydraulic system according to the invention for the hydraulic supply of a clamping device.

2 das Betriebsverfahren des Hydrauliksystems aus 1 in Form eines Flussdiagramms. 2 the operating method of the hydraulic system off 1 in the form of a flow chart.

3A den zeitlichen Verlauf des Hydraulikdrucks in dem Hydrauliksystem gemäß 1. 3A the time course of the hydraulic pressure in the hydraulic system according to 1 ,

3B den zeitlichen Verlauf des Ein- bzw. Ausschaltzustands der Hydraulikpumpe. 3B the time course of the on or off state of the hydraulic pump.

3C den zeitlichen Verlauf des Ein- bzw. Ausschaltzustands des Spannsystems. 3C the time course of the on or off state of the clamping system.

3D eine vergrößerte Darstellung des Druckverlaufs während des Nachlaufs der Hydraulikpumpe. 3D an enlarged view of the pressure curve during the wake of the hydraulic pump.

4 eine Abwandlung des Hydrauliksystems gemäß 1, wobei die Steuereinheit in den Drucksensor integriert ist. 4 a modification of the hydraulic system according to 1 , wherein the control unit is integrated in the pressure sensor.

5A den zeitlichen Verlauf des Hydraulikdrucks in einem herkömmlichen Hydrauliksystem. 5A the time course of the hydraulic pressure in a conventional hydraulic system.

5B den zeitlichen Verlauf des Ein- bzw. Ausschaltzustands der Hydraulikpumpe in dem herkömmlichen Hydrauliksystem. 5B the timing of the on or off state of the hydraulic pump in the conventional hydraulic system.

5C den zeitlichen Verlauf des Ein- bzw. Ausschaltzustands des Spannsystems in dem herkömmlichen Hydrauliksystem. 5C the timing of the on or off state of the clamping system in the conventional hydraulic system.

5D den zeitlichen Verlauf des Ein- bzw. Ausschaltzustands des Druckbegrenzungsventils in dem herkömmlichen Hydrauliksystem, 5D the timing of the on and off states of the pressure relief valve in the conventional hydraulic system,

6 den zeitlichen Verlauf des Fluiddrucks in einem erfindungsgemäßen Druckmittelsystem, wobei der trägheitsbedingte Vorlauf der Hydraulikpumpe beim Nachschalten berücksichtigt wird, sowie 6 the time course of the fluid pressure in a pressure medium system according to the invention, wherein the inertia-related flow of the hydraulic pump is taken into account when downstream, and

7 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung des Nachschaltens der Hydraulikpumpe zur Berücksichtigung des trägheitsbedingten Vorlaufs der Hydraulikpumpe. 7 a flowchart for illustrating the subsequent switching of the hydraulic pump to take into account the inertia-related flow of the hydraulic pump.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Hydrauliksystem mit einer Hydraulikpumpe 1, die von einem Elektromotor 2 angetrieben wird und ein mechanisches Spannsystem 3 mit dem zum Betrieb erforderlichen Hydraulikdruck versorgt. 1 shows a hydraulic system according to the invention with a hydraulic pump 1 that by an electric motor 2 is driven and a mechanical clamping system 3 supplied with the hydraulic pressure required for operation.

Die Hydraulikpumpe 1 ist eingangsseitig mit einem Hydrauliköltank 4 verbunden, aus dem die Hydraulikpumpe 1 Hydrauliköl entnimmt und über ein Rückschlagventil RV in einen Hochdruckbereich 5 pumpt, an den das Spannsystem 3 angeschlossen ist.The hydraulic pump 1 is on the input side with a hydraulic oil tank 4 connected, from which the hydraulic pump 1 Hydraulic oil takes and via a check valve RV in a high pressure area 5 pumps to which the clamping system 3 connected.

Darüber hinaus weist das Hydrauliksystem ein Druckbegrenzungsventil 6 auf, das den Hochdruckbereich 5 mit dem Hydrauliköltank 4 verbindet. Das Druckbegrenzungsventil 6 ist im Normalzustand geschlossen und öffnet, wenn der aktuelle Hydraulikdruck P_IST in dem Hochdruckbereich 5 einen vorgegebenen Maximalwert P_MAX überschreitet.In addition, the hydraulic system has a pressure relief valve 6 on that the high pressure area 5 with the hydraulic oil tank 4 combines. The pressure relief valve 6 is normally closed and opens when the current hydraulic pressure P _IST in the high pressure region 5 exceeds a predetermined maximum value P _MAX .

Ferner weist das Hydrauliksystem einen Drucksensor 7 auf, der den aktuellen Hydraulikdruck P_IST in dem Hochdruckbereich 5 misst und an eine Steuereinheit 8 weiterleitet, die eine Motorsteuerung 9 in Abhängigkeit von dem gemessenen Hydraulikdruck P_IST ansteuert, wobei die Steuereinheit 8 den Elektromotor 2 wahlweise anschaltet oder abschaltet.Furthermore, the hydraulic system has a pressure sensor 7 on, the current hydraulic pressure P _IST in the high pressure area 5 measures and to a control unit 8th forwards the one engine control 9 as a function of the measured hydraulic pressure P _IST , the control unit 8th the electric motor 2 optionally switches on or off.

Bei der Ansteuerung des Elektromotors 2 berücksichtigt die Steuereinheit 8 auch den aktuellen Förderstrom Q der Hydraulikpumpe 1, da der aktuelle Förderstrom Q den Nachlauf-Druckanstieg beeinflusst. Hierzu ist die Steuereinheit 8 mit einem Drehzahlsensor 10 verbunden, der die Drehzahl n des Elektromotors 2 und damit auch die Pumpendrehzahl erfasst. Aus der Pumpendrehzahl n berechnet die Streuereinheit 8 dann den aktuellen Förderstrom Q der Hydraulikpumpe 1.When controlling the electric motor 2 takes into account the control unit 8th also the current flow Q of the hydraulic pump 1 because the current flow Q affects the lag pressure increase. This is the control unit 8th with a speed sensor 10 connected, the speed n of the electric motor 2 and thus also the pump speed recorded. From the pump speed n calculates the spreader unit 8th then the current flow Q of the hydraulic pump 1 ,

Darüber hinaus ist ein Druckreduzierventil 11 vorgesehen, dass zwischen der Hydraulikpumpe 1 und dem Rückschlagventil RV abzweigt und im geöffneten Zustand Hydrauliköl in den Hydrauliktölank 4 zurückführt, wobei das Druckreduzierventil 11 von der Steuereinheit 8 angesteuert wird. Die Steuereinheit 8 öffnet das Druckreduzierventil 11, wenn der Soll-Wert P_SOLL abgesenkt wird. Dies ist sinnvoll, damit der Hydraulikdruck P_IST möglichst schnell auf den neuen, geringeren Soll-Wert P_SOLL absinkt.In addition, a pressure reducing valve 11 provided that between the hydraulic pump 1 and the check valve RV branches off and in the open state hydraulic oil in the hydraulic oil tank 4 returns, wherein the pressure reducing valve 11 from the control unit 8th is controlled. The control unit 8th opens the pressure reducing valve 11 when the target value P _{SOLL is} lowered. This is useful so that the hydraulic pressure P _IST quickly drops to the new, lower target value P _SOLL.

Die Steuereinheit 8 berechnet dann während des Betriebs laufend (vgl. Schritt S1 in 2) einen Abschaltdruck P_AUS nach folgender Formel: P_AUS = P_SOLL – (K1/P_SOLL + K2)·dP_IST/dt·1/Q mit:

The control unit 8th then calculates continuously during operation (see step S1 in FIG 2 ) a cut-off pressure P _OFF according to the following formula:

P _OFF = P _SET - (K1 / P _SET + K2) · dP _ACT / dt · 1 / Q

With:

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 8 mittels des Drucksensors 7 laufend den Hydraulikdruck P_IST in dem Hochdruckbereich 5 (vgl. Schritt S2 in 2).When the hydraulic pump is switched off, the control unit measures 8th by means of the pressure sensor 7 running the hydraulic pressure P _IST in the high pressure area 5 (see step S2 in FIG 2 ).

Die Steuereinheit 8 prüft dann laufend, ob der gemessene Hydraulikdruck P_IST einen vorgegebenen Einschaltdruck P_EIN unterschreitet (vgl. S3 in 2).The control unit 8th then continuously checks whether the measured hydraulic pressure P _IST _falls below a predetermined switch-on pressure P _IN (compare S3 in FIG 2 ).

Falls dies der Fall ist, so sendet die Steuereinheit 8 ein Einschaltsignal an die Motorsteuerung 9, die darauf hin den Elektromotor 2 einschaltet, um den Hydraulikdruck P_IST zu erhöhen (vgl. Schritt S4 in 2).If so, the control unit sends 8th a switch-on signal to the engine control 9 , which point out the electric motor 2 turns on to increase the hydraulic pressure P _IST (see step S4 in FIG 2 ).

Bei dem anschließenden Druckaufbau prüft die Steuereinheit 8 dann laufend, ob der aktuelle Hydraulikdruck P_IST den Abschaltdruck P_AUS überschreitet (vgl. Schritt S5).In the subsequent pressure buildup, the control unit checks 8th then running, whether the current hydraulic pressure P _IST exceeds the cut-off pressure P _OFF (see step S5).

Falls dies der Fall ist, so sendet die Steuereinheit 8 ein Abschaltsignal an die Motorsteuerung 9, die darauf hin den Elektromotor 2 abschaltet (vgl. Schritt S6).If so, the control unit sends 8th a shutdown signal to the engine control 9 , which point out the electric motor 2 turns off (see step S6).

Bei dem anschließenden trägheitsbedingten Nachlauf der Hydraulikpumpe 1 steigt der Hydraulikdruck P_IST trotz des ausgeschalteten Elektromotors 2 noch trägheitsbedingt an, wobei der Nachlauf-Druckanstieg ΔP_NACHLAUF (vgl. 3D) ausreicht, um die Druckdifferenz ΔP zwischen dem Abschaltdruck P_AUS und dem vorgegebenen Soll-Wert P_SOLL zu überbrücken. Während des Nachlaufs steigt der Hydraulikdruck P_IST also von dem Abschaltdruck P_AUS bis auf den Soll-Wert P_SOLL an.In the subsequent inertia-related overrun of the hydraulic pump 1 increases the hydraulic pressure P _IST despite the switched-off electric motor 2 due to inertia, wherein the caster pressure increase ΔP _NACHLAUF (see. 3D ) is sufficient for the Pressure difference .DELTA.P between the cut-off pressure P _OFF and the predetermined target value P _SOLL to bridge. During the overrun, the hydraulic pressure P _IST thus rises from the switch-off pressure P _OUT to the setpoint value P _SOLL .

Während des Nachlaufs prüft das Druckbegrenzungsventil 6 laufend, ob der Hydraulikdruck P_IST einen vorgegebenen Maximalwert P_MAX übersteigt (vgl. Schritt S7 in 2).During overrun, the pressure relief valve checks 6 running, whether the hydraulic pressure P _IST exceeds a predetermined maximum value P _MAX (see step S7 in FIG 2 ).

Falls dies der Fall ist, so öffnet das Druckbegrenzungsventil 6 automatisch und leitet das überschüssige Hydrauliköl aus dem Hochdruckbereich 5 in den Hydrauliköltank 4 zurück, um einen weiteren Druckanstieg über den Maximalwert P_MAX hinaus zu verhindern (vgl. Schritt S8 in 2).If this is the case, the pressure relief valve opens 6 automatically and directs the excess hydraulic oil from the high pressure area 5 in the hydraulic oil tank 4 back to prevent further pressure increase beyond the maximum value P _MAX (see step S8 in FIG 2 ).

Darüber hinaus prüft das Druckbegrenzungsventil 6 laufend, ob der Hydraulikdruck P_IST unter den vorgegebenen Soll-Wert P_SOLL gefallen ist (vgl. Schritt S9 in 2).In addition, the pressure relief valve checks 6 continuously whether the hydraulic pressure _P has fallen below the predetermined target value P _SOLL (see. step S9 in 2 ).

Falls dies der Fall sein sollte, so schließt das Druckbegrenzungsventil 6 selbsttätig, um ein weiteres Abfließen von Hydrauliköl aus dem Hochdruckbereich 5 in den Hydrauliköltank 4 zu verhindern, da der Hydraulikdruck P_IST dadurch noch weiter unter den vorgegebenen Soll-Wert P_SOLL abfallen würde (vgl. Schritt S10 in 2).If so, the pressure relief valve closes 6 automatically, to further drain hydraulic oil from the high pressure area 5 in the hydraulic oil tank 4 to prevent, since the hydraulic pressure P _is therefore would further fall below the predetermined target value P _SOLL (see. step S10 in 2 ).

Aus 3D ist weiterhin ersichtlich, dass der ohne eine Druckbegrenzung maximal mögliche Nachlauf-Druckanstieg ΔP_NACHLAUF größer ist als die zu überbrückende Druckdifferenz ΔP zwischen dem Abschaltdruck P_AUS und dem vorgegebenen Soll-Wert P_SOLL. Dies ist vorteilhaft, weil der Druckanstieg während des Nachlaufs dadurch relativ schnell erfolgt. Allerdings wird dieser Vorteil mit dem Nachteil erkauft, dass ein Teil des während des Nachlaufs geförderten Hydrauliköls über das Druckbegrenzungsventil 6 in den Hydrauliköltank 4 zurückgeführt werden muss.Out 3D is further seen that the maximum possible without a pressure limiting trailing pressure increase .DELTA.P _NACHLAUF is larger than the to be bridged pressure difference AP between the cut-off pressure P _OFF and the predetermined target value P _SOLL. This is advantageous because the increase in pressure during the follow-up thereby relatively quickly. However, this advantage is achieved with the disadvantage that a portion of the hydraulic oil delivered during the overrun via the pressure relief valve 6 in the hydraulic oil tank 4 must be returned.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 4 stimmt weitergehend mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.The embodiment according to 4 agrees further with the embodiment according to 1 to avoid repetition, reference is made to the above description, wherein like reference numerals are used for corresponding details.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Steuereinheit 8 in einem gemeinsamen Gehäuse 11 mit dem Drucksensor 7 angeordnet ist.A special feature of this embodiment is that the control unit 8th in a common housing 11 with the pressure sensor 7 is arranged.

Die 6 und 7 verdeutlichen einen Erfindungsaspekt, der auf das Problem des trägheitsbedingten zeitlichen Vorlaufs der Hydraulikpumpe 1 abstellt. So steigt der Hydraulikdruck P_IST nach dem Einschalten (Nachschalten) der Hydraulikpumpe 1 zum Zeitpunkt t_EIN nicht sofort wieder an, da der Druckanstieg durch die Totzeit des Motorrelais der Hydraulikpumpe 1 verzögert wird und auch der Druckanstieg selbst eine gewisse Vorlaufzeit benötigt. Die Erfindung sieht deshalb in diesem Aspekt vor, dass die Hydraulikpumpe 1 beim Nachschalten bereits wieder bei einem Einschaltdruck P_EIN eingeschaltet wird, der über dem vorgegebenen Minimaldruck P_MIN liegt, damit der vorgegebene Minimaldruck P_MIN trotz des trägheitsbedingten Vorlaufs der Hydraulikpumpe 1 nicht unterschritten wird.The 6 and 7 illustrate an aspect of the invention, which addresses the problem of the inertia-related timing of the hydraulic pump 1 turns off. Thus, the hydraulic pressure P _IS increases after the switching on (downstream connection) of the hydraulic pump 1 at the time t _ON, not immediately, because the pressure increase due to the dead time of the motor relay of the hydraulic pump 1 is delayed and also the pressure increase itself requires a certain lead time. The invention therefore provides in this aspect that the hydraulic pump 1 when switching back on already at a switch-on pressure P _{ON is} turned on, which is above the predetermined minimum pressure P _MIN , thus the predetermined minimum pressure P _MIN despite the inertia-related flow of the hydraulic pump 1 not fallen below.

In einem ersten Schritt S1 werden hierzu gerätespezifische Konstanten K1, K2 ermittelt, die den Druckanstieg nach dem Anschalten der Hydraulikpumpe 1 während des Vorlaufs der Hydraulikpumpe 1 kennzeichnen.In a first step S1 device-specific constants K1, K2 are determined for this purpose, which determines the pressure increase after switching on the hydraulic pump 1 during the flow of the hydraulic pump 1 mark.

In einem weiteren Schritt S2 wird der Minimaldruck P_MIN vorgegeben, der nicht unterschritten werden soll.In a further step S2, the minimum pressure P _{MIN is} set, which should not be undershot.

Darüber hinaus wird in einem Schritt S3 der Abschaltdruck P_AUS berechnet, der beim Hochfahren des Fluiddrucks P_IST zu einem Abschalten der Hydraulikpumpe 1 führt. Die Berechnung des Abschaltdrucks P_AUS wurde bereits vorstehend ausführlich erläutert, so dass diesbezüglich zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.Moreover, in a step S3, the cut-off pressure P _OFF is calculated that at start-up of the fluid pressure P _is for a shutdown of the hydraulic pump 1 leads. The calculation of the switch-off pressure P _OUT has already been explained in detail above, so that in this regard reference is made to the above statements to avoid repetition.

In einer Schleife wird zunächst in einem Schritt S4 der Fluiddruck P_IST gemessen.In a loop, the fluid pressure P _IST is first measured in a step S4.

Darüber hinaus wird in der Schleife dann in einem Schritt S5 die zeitliche Änderung dP_IST/dt des Fluiddrucks P_IST berechnet.Moreover, is then computed in the loop in a step S5, the time variation dP / dt _is the fluid pressure P _IST.

In einem weiteren Schritt S6 wird dann nach folgender Formel der Anschaltdruck P_EIN berechnet: P_EIN = P_MIN – (k1 + k2·P_AUS)·dP_IST/dt. In a further step S6, the connection pressure P _ON is then calculated according to the following formula: P _IN = P _MIN - (k1 + k2 · P _OFF ) · dP _IST / dt.

In einem Schritt S7 wird dann in der Schleife geprüft, ob der gemessene Fluiddruck P_IST den berechneten Anschaltdruck P_EIN unterschreitet. Falls dies der Fall ist, so wird die Hydraulikpumpe 1 in einem Schritt S8 eingeschaltet. Andernfalls werden die vorstehend genannten Schritte S4–S7 in einer Schleife wiederholt.In step S7 is then checked in the loop, whether the measured fluid pressure P _IST the calculated Anschaltdruck P _A drops below. If this is the case, then the hydraulic pump 1 switched on in a step S8. Otherwise, the above-mentioned steps S4-S7 are repeated in a loop.

Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Fluiddruck P_IST trotz des trägheitsbedingten Vorlaufs der Hydraulikpumpe 1 nicht unter den vorgegebenen Minimaldruck P_MIN abfällt, der nicht unterschritten werden soll.In this way, it is ensured that the fluid pressure P _IST despite the inertia-related flow of the hydraulic pump 1 does not fall below the predetermined minimum pressure P _MIN , which should not fall below.

Das Nachschalten in der vorgeschlagenen Weise ist vorteilhaft, weil wieder die kinetische Energie der Pumpen-Motor-Einheit ausgenutzt wird und sich kein wesentlich höherer Druck als der Solldruck einstellt. Somit kann mit einer derartigen Einrichtung ein Druckwert eingestellt werden, ohne dass zuviel Ölvolumen durch die Pumpe gefördert wurde, welches über ein Begrenzungsventil wieder abgeführt werden muss.The downstream in the proposed manner is advantageous because again the kinetic energy of the pump-motor unit is utilized and does not set much higher pressure than the target pressure. Thus, with such a device, a pressure value can be set without too much oil volume was pumped through the pump, which must be removed via a limiting valve again.

In Kombination mit dem erfindungsgemäßen Abschalten der Pumpe bereits vor Erreichen des Soll-Werts P_SOLL ergibt sich ein Druckeinstellsystem, bei dem das Druckbegrenzungsventil 6 nur noch der Sicherheit dient. Die Druckeinstellung wird durch die Veränderung des Soll-Wertes P_SOLL vorgenommen.In combination with the switching off of the pump according to the invention, even before reaching the setpoint value P _SOLL , a pressure _{setting system} results, in which the pressure limiting valve 6 only for security. The pressure setting is made by changing the setpoint value P _SOLL .

Durch die Verwendung des Abschaltdrucks P_AUS aus dem erstmaligen Druckanstieg wird etwas mehr Energie in das Hydrauliksystem gegeben, da der Druck nur im System aus der Hydraulikpumpe 1 und dem Druckrohr aufgebaut werden muss und erst nach dem Öffnen des Rückschlagventils RV das gesamte Hydrauliksystem angeschlossen ist.By using the cut-off pressure P _OFF from the initial pressure rise slightly more energy is added to the hydraulic system, as the pressure in the system only from the hydraulic pump 1 and the pressure tube must be constructed and only after the opening of the check valve RV the entire hydraulic system is connected.

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
1111: DruckreduzierventilPressure reducing valve
k1, k2k1, k2: Konstanten, die den Druckverlauf während des Anlaufs der Fluidpumpe beim Nachschalten charakterisierenConstants that characterize the pressure curve during start-up of the fluid pump when downstream
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 wiedergibtDevice-dependent constant representing dead and delay times of pump, motor and control unit
nn: Drehzahl des ElektromotorsSpeed of the electric motor
P_AUS P _OFF: AbschaltdruckCut-off
P_EIN P _ON: EinschaltdruckCut-in
P_IST P _IS: Hydraulikdruckhydraulic pressure
P_MIN P _MIN: MinimalMinimal
P_MAX P _MAX: Maximaldruckmaximum pressure
P_SOLL P _SOLL: Soll-WertTarget value
ΔP.DELTA.P: Druckdifferenz zwischen Abschaltdruck und Soll-WertPressure difference between cut-off pressure and setpoint value
ΔP_NACHLAUF ΔP _RUNNING: Nachlauf-DruckanstiegTrailing-pressure rise
RVRV: Rückschlagventilcheck valve
QQ: Förderstrom der HydraulikpumpeFlow rate of the hydraulic pump
dP_IST/dtdP _ist / dt: zeitliche Änderung des Hydraulikdruckstemporal change of the hydraulic pressure

Claims

Pressure medium system, in particular hydraulic system, with a) a fluid pump ( 1 ) for conveying a drive fluid having a specific delivery flow (Q) and a specific fluid pressure (P _IST ), b) a control unit ( 8th ), which the fluid pump ( 1 ) turns on or off to set a predetermined desired value (P _SOLL ) of the fluid pressure (P _IST ), c) wherein the fluid pump ( 1 ) has an inertia-related flow when switched on, so that the fluid pressure (P _IST ) during the flow of the fluid pump ( 1 ) does not increase significantly, although the fluid pump ( 1 ) is already switched on, characterized in that d) that the control unit ( 8th ) when the fluid pressure drops (P _IST ) in the switched-off state of the fluid pump ( 1 ) the fluid pump ( 1 ) Again in a cut-in (P _A) switches on before the fluid pressure (P _IST) (to a predetermined minimum pressure P _MIN) like, wherein the cut-in (P _A) is greater than the minimum pressure (P _MIN).

Pressure medium system according to claim 1, characterized in that a) that the fluid pump ( 1 ) has an inertia-related caster during shutdown, so that the fluid pressure during the wake of the fluid pump ( 1 ) increases while the fluid pump ( 1 ) is already switched off, and b) that the control unit ( 8th ) when increasing the fluid pressure (P _IST ) to the predetermined desired value (P _SOLL ) the fluid pump ( 1 ) turns off before the fluid pressure (P _IST ) has reached the predetermined target value (P _SOLL ).

Pressure medium system according to claim 2, characterized in that a) that the fluid pressure (P _IST ) during the wake after switching off the fluid pump ( 1 ) rises without a pressure limitation or by a certain maximum possible _lag pressure increase (ΔP _RUNNING ), and b) that the control unit ( 8th ) the fluid pump ( 1 ) turns off when the fluid pressure (P _IST ) exceeds a certain cut-off pressure (P _OFF ).

Pressure medium system according to claim 3, characterized in a) that the pressure difference (.DELTA.P) between the predetermined nominal value (P _SOLL) of the fluid pressure (P _IST) and the cut-off pressure (P _OUT) is smaller than the maximum possible follower increase in pressure (.DELTA.P _NACHLAUF ), so that the fluid pressure (P _IST ) during the afterrun at least up to the predetermined target value (P _SOLL ) increases, and / or b) that the maximum possible caster pressure increase ( _{.DELTA.P RUNNING} ) the pressure difference (.DELTA.P) between the predetermined target value (P _SOLL ) of the fluid pressure (P _IST ) and the cut-off pressure (P _OFF ) exceeds by at least 10%, 20%, 50%, 100% or 200%, and / or c) that the maximum possible Caster pressure increase (ΔP _RUNNING ) the pressure difference (ΔP) between the set value (P _SOLL ) of the fluid pressure (P _IST ) and the cut-off pressure (P _OFF ) by at most 200%, 100%, 50%, 20% or 10 % exceeds.

Pressure medium system according to one of the preceding claims, characterized in that a) that a pressure sensor ( 7 ), which measures the fluid pressure (P _IST ) and the measured fluid pressure (P _IST ) to the control unit ( 8th ), and b) that the control unit ( 8th ) the fluid pump ( 1 ) in dependence on the measured fluid pressure (P _IST ) and / or c) that the control unit ( 8th ) the fluid pump ( 1 ) in dependence on the measured fluid pressure (P _IST ), and / or d) that control unit ( 8th ) the fluid pump ( 1 ) turns off when the measured fluid pressure (P _IST ) exceeds a certain cut-off pressure (P _OFF ), and / or e) that the control unit ( 8th ) the fluid pump ( 1 ), Turns on when the measured fluid pressure (P _IST) a specific cut-in (P _A) below.

Pressure medium system according to claim 5, characterized in that a) that the control unit ( 8th ) the flow (Q) of the fluid pump ( 1 ), b) that the control unit ( 8th ) the shut-off pressure (P _OFF ) in dependence on the flow (Q) of the fluid pump ( 1 ) and the predetermined desired value (P _SOLL ) of the fluid pressure (P _IST ).

Pressure medium system according to claim 6, characterized in that a) that the fluid pump ( 1 ) by a drive motor ( 2 ), in particular an electric drive motor ( 2 ), is driven at a certain speed, and b) that the control unit ( 8th ) the flow rate of the fluid pump ( 1 ) calculated from the speed of the drive pump.

Pressure medium system according to one of claims 5 to 7, characterized in that the control unit ( 8th ) dynamically adjusts the shut-off pressure during operation, in particular as a function of at least one of the following variables: the flow rate (Q) of the fluid pump ( 1 ), - the predetermined target value (P _SOLL ) for the fluid pressure (P _IST ), - the time pressure increase (dP / dt) of the fluid pressure (P _IST ).

Pressure medium system according to one of claims 4 to 8, characterized in that a) that the fluid pump ( 1 ) from a drive motor ( 2 ), in particular by an electric drive motor ( 2 ), b) that the drive motor ( 2 ) is controlled by a motor control, c) that the control unit ( 8th ) for switching off the fluid pump ( 1 ) transmits a shutdown signal to the engine controller.

Pressure medium system according to claim 9, characterized in that a) that the control unit ( 8th ) structurally into the pressure sensor ( 7 ) or b) that the control unit ( 8th ) structurally from the pressure sensor ( 7 ) is disconnected.

Pressure medium system according to one of the preceding claims, characterized in that a) that the drive fluid is a hydraulic fluid, in particular a hydraulic oil, and that the fluid pump ( 1 ) is a hydraulic pump, and / or b) that the fluid pump ( 1 ) a consumer ( 3 ) supplied with the drive fluid, and / or c) that the consumer ( 3 ) a mechanical tensioning system ( 3 ), which removably clamps a workpiece or a workpiece holder.

Pressure medium system according to claim 5 and claim 11, characterized in a) that the control unit ( 8th ) in the switched-off state of the fluid pump ( 1 ) by means of the pressure sensor ( 7 ) determines the temporal change (dp / dt) of the fluid pressure (P _IST ), and b) that the control unit ( 8th ) Determines the cut-in (P _A) in dependence on at least one of the following variables: - the temporal change (dP _/ dt) of the fluid pressure (P _IST) in the off state of the fluid pump ( 1 ), - the switch-off pressure (P _OFF ), - the predetermined minimum pressure (P _MIN ).

Pressure medium system according to claim 12, characterized in a) that the cut-in (P _A) is greater than the predetermined minimum pressure (P _min) and / or b) that the cut-in (P _A) is preferably sized so that the fluid pressure (P _IS ) after the Turning on the fluid pump ( 1 ) during the flow of the fluid pump ( 1 ) does not fall below the predetermined minimum pressure (P _MIN ).

Operating method for a pressure medium system with a) a fluid pump ( 1 ) for conveying a drive fluid having a specific delivery flow (Q) and a specific fluid pressure (P _IST ), b) a control unit ( 8th ), which the fluid pump ( 1 ) turns on or off to set a predetermined desired value (P _SOLL ) of the fluid pressure (P _IST ), c) wherein the fluid pump ( 1 ) has an inertia-related flow when switched on, so that the fluid pressure (P _IST ) during the flow of the fluid pump ( 1 ) does not increase significantly, although the fluid pump ( 1 ) is already switched on, characterized in that d) that the control unit ( 8th ) when the fluid pressure drops (P _IST ) in the switched-off state of the fluid pump ( 1 ) the fluid pump ( 1 ) Again in a cut-in (P _A) switches on before the fluid pressure (P _IST) (to a predetermined minimum pressure P _MIN) like, wherein the cut-in (P _A) is greater than the minimum pressure (P _MIN).