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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Hub-Hydraulik an einem Flurförderzeug.
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Bei Flurförderzeugen kann eine mittels eines Sollwertgebers gewählte Hubgeschwindigkeit anhand einer fest vorgegebenen Sollwert-Kennlinie in ein elektrisches Signal umgewandelt und an einen Gleichstrommotor eines Hydraulikaggregats zum Heben der Last übertragen werden. Der Gleichstrommotor treibt mit einer lastabhängigen Drehzahl die Hydraulikpumpe an, über deren Volumenstrom der Hubvorgang herbeigeführt wird.
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Die Drehzahl des die Pumpe antreibenden Gleichstrommotors ist bei höherer Last entsprechend dem Leistungskennfeld des Motors geringer als bei einer kleineren Last. Abhängig von der Last führt die gleiche Sollwertvorgabe des Bedieners, insbesondere im Bereich der Feinsteuerung, nicht immer zu einer gleichen Hubgeschwindigkeit. Um ohne Last einen für das Anfahren und Aufnehmen der Last akzeptablen Feinsteuerbereich realisieren zu können, ist die Sollwert-Kennlinie für niedrige Lasten ausgelegt.
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Aus
DE 100 21 822 A1 ist eine hydraulische Hubeinrichtung für eine batterie-elektrisch betriebene Arbeitsmaschine, insbesondere ein Flurförderzeug bekannt. Die Hubeinrichtung besitzt ein vertikal bewegbares Lastaufnahmemittel, das mit zumindest einem Hydraulikzylinder in Wirkverbindung steht, wobei der Hydraulikzylinder mit einem im Hebebetrieb als Pumpe und im Senkbetrieb als Motor arbeitenden hydraulischen Aggregat in Verbindung steht. Um bei einer Änderung der vorgegebenen Bewegungsgeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels und im Hinblick auf den Betrieb im Feinsteuerbereich bei geringer Bewegungsgeschwindigkeit ein verbessertes Betriebsverhalten zu erzielen, ist vorgesehen, die Bewegungs-Ist-Geschwindigkeit des Lastaufnahmemittels zu erfassen. Die Bewegungsgeschwindigkeit wird dann im Hinblick auf einen vorgegebenen Sollwert für die Bewegungsgeschwindigkeit durch das Drehmoment der elektrischen Maschine eingestellt, wobei im Hebenbetrieb das Hydraulikaggregat zur Förderung der notwendigen Druckmittelmenge betrieben wird.
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Hydraulikpumpen besitzen eine last-/druckabhängige Mindestdrehzahl, die nicht unterschritten werden sollte, um einen erhöhten Verschleiß und vorzeitige Ausfälle zu vermeiden. Auch bei der aus dem Stand der Technik bekannten Regelung der Hubgeschwindigkeit bei unterschiedlichen Lasten, tritt das Problem auf, dass eine für die Hydraulikpumpe erforderliche Mindestdrehzahl unterschritten wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer Hub-Hydraulik an einem Flurförderzeug bereitzustellen, das einen ausreichend großen Bereich zur Feinsteuerung bei geringer Belastung für die Pumpe bietet.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Ansteuerung einer Hub-Hydraulik an einem Flurförderzeug gelöst, das einen Motor zum Antrieb einer Hydraulikpumpe aufweist, wobei die Hydraulikpumpe eine vorbestimmte Mindestdrehzahl aufweist und eine Drehzahlregelung vorgesehen ist, die eine Drehzahl an der Hydraulikpumpe, abhängig von einer gemessenen Ausfahrgeschwindigkeit der Hub-Hydraulik, auf einen Wert oberhalb der vorbestimmten Mindestdrehzahl regelt. Das Verfahren stellt für die Regelung der Ausfahrgeschwindigkeit sicher, dass eine Drehzahl oberhalb der Mindestdrehzahl für die vorgegebene Ausfahrgeschwindigkeit erzielt wird. Dies schließt nicht aus, dass bei einem Senken die Hydraulikpumpe den Motor generatorisch zur Gewinnung von elektrischer Energie antreibt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Ausfahrgeschwindigkeit gemessen und über die gemessene Ausfahrgeschwindigkeit auf den Istwert der Drehzahl zurückgerechnet. Der Vorteil dieses Schrittes liegt darin, dass eine Geschwindigkeitsmessung einfach durchgeführt werden kann und ein Zurückrechnen auf die Drehzahl zuverlässig möglich ist. Hierdurch kann ein Betrieb der Hydraulikpumpe, wie er beispielsweise bei großer Last auftritt, mit Drehzahlen unterhalb der vorbestimmten Mindestdrehzahl vermieden werden.
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In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus der gemessenen Ausfahrgeschwindigkeit auf eine Istdrehzahl der Hydraulikpumpe zurückgerechnet. Bei dem Zurückrechnen kann es sich auch um eine Schätzung der Istdrehzahl handeln, die sich beispielsweise aus der Annahme gewisser Faktoren ergibt.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens regelt die Drehzahl auf einen Drehzahlwert, der größer als die Mindestdrehzahl ist. Die Mindestdrehzahl kann hierbei druckabhängig bestimmt sein. In dieser bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Festlegung der Motordrehzahl, abhängig von einem Druck. Zur Druckbestimmung kann entweder ein im Flurförderzeug vorhandener Drucksensor genutzt werden und/oder der Druck wird aus vorhandenen Messgrößen des Motors bestimmt. Bei einem Gleichstrommotor kann beispielsweise als Messgröße eine oder mehrere der folgenden Größen gemessen werden: Motorstrom, Motorspannung und Motordrehzahl.
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In einer bevorzugten Weiterbildung wird eine Sollwertvorgabe für eine Hubbewegung in eine Soll-Drehzahl der Hydraulikpumpe umgerechnet. Die Soll-Drehzahl der Hydraulikpumpe ist dabei größer als deren vorbestimmte Mindest-Drehzahl. Indem bei dem Regelungsverfahren die Ausfahrgeschwindigkeit der Hub-Hydraulik abhängig von der Last ist, kann sichergestellt werden, dass die Mindest-Drehzahl für die Hydraulikpumpe nicht unterschritten wird.
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In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens greift die Drehzahlregelung in eine Ansteuerung des Motors ein. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die vorbestimmte Mindest-Drehzahl für die Hydraulikpumpe während des Betriebes nicht unterschritten wird. Bevorzugt handelt es sich um einen Gleichstrommotor.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Hub-Hydraulik für ein Flurförderzeug,
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2 die Regelung zur Ansteuerung des Gleichstrommotors und
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3 Aufbau der Begrenzung für die Mindestdrehzahl.
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1 zeigt in einer schematischen Ansicht einen Hubzylinder 10, mit dem beispielsweise ein Lasttragmittel, ein Lastrahmen oder ein sonstiges Tragemittel an einem Flurförderzeug gehoben werden kann. Gespeist wird der Hubzylinder 10 über eine Hydraulikpumpe 12, die mit einer elektrischen Maschine 14 über eine Welle 15 gekoppelt ist. Im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine 14 treibt diese die Pumpe 12 an, wodurch Hydraulikflüssigkeit aus einem Tank 16 über das Rückschlagventil 18 zum Heben des Hubzylinders gefördert wird. Im Senkbetrieb wird das Hydraulikfluid aus dem Hubzylinder 10 über das betätigte Ventil 20 in den Tank 16 zurückgeleitet.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel von 1 ist der Einfachheit halber ein Rückschlagventil 18 vorgesehen, so dass kein generatorischer Betrieb der elektrischen Maschine 14 möglich ist.
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Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Hubzylinder 10 besitzt eine Einrichtung 22 zum Messen seiner Ausfahrgeschwindigkeit, hierzu kann beispielsweise auf eine Hubhöhensensorik zurückgegriffen werden. Auch auf ein Seilzugsystem kann zurückgegriffen werden, bei dem an der Lastgabel ein Seil befestigt ist, das beim Heben von einer federbelasteten Rolle abgewickelt wird, deren Drehung ein Indikator für die Hubhöhe ist. Auch Zahnriemensysteme, bei denen eine an der Lastgabel befestigte Rolle über einen am unbeweglichen Mast befestigten Zahnriemen geführt wird, können zur Erfassung der Ausfahrgeschwindigkeit v eingesetzt werden. Beim Zahnriemensystem ist die Drehgeschwindigkeit der Rolle ein Maß für die Ausfahrgeschwindigkeit.
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Auch magnetostriktive Wegaufnehmer oder Kolbenstangensensoren, die beispielsweise mittels eines CCD-Sensors oder eines Reflexlichttasters Markierungen auf der Kolbenstange sensieren, können eingesetzt werden. Auch Pulssensoren, bei denen beispielsweise ein gezahntes Blech mit magnetischen Näherungssensoren oder Lichtschranken sensiert werden, können ebenfalls zur Erfassung der Hubhöhe oder der Hubgeschwindigkeit v eingesetzt werden. Viele andere Messeinrichtungen sind denkbar.
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Die Pumpendrehzahl n und Ausfahrgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders v weisen folgenden Abhängigkeit auf:
wobei V
P das Verdrängungsvolumen der Pumpe, η
vol den volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe und A
Z die wirksamen Kolbenfläche des Zylinders bezeichnet.
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2 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem eine Sollwertvorgabe 22 des Bedieners an einer Begrenzung 24 anliegt. Die Sollwertvorgabe des Bedieners wird mit der Begrenzung 24 auf einen erlaubten und verschleißarmen Bereich der Pumpendrehzahl begrenzt. Es erfolgt eine Umrechnung der Auslenkung des Sollwertgebers in eine Pumpendrehzahl (vgl. 3). In der Subtraktion 26 wird aus dem Sollwert der Pumpendrehzahl und dem Istwert der Pumpendrehzahl 28 die Regelabweichung 30 bestimmt. Die Regelabweichung 30 liegt an einem Regler 32 an, der eine Stellgröße 34 für den Gleichstrommotor stellt. Über die Stellgröße 34 wird der Hubzylinder 10 in dem Hydrauliksystem 36 angehoben. Die durch das Anheben des Hubzylinders auftretende Hubgeschwindigkeit 38 wird in Verfahrensschritt 40 in eine Istdrehzahl umgerechnet. Hierbei wird angenommen, dass der volumetrische Wirkungsquerschnitt der verwendeten Pumpe konstant ist. Sofern in dem Hydrauliksystem Öldruck- oder Öltemperatursensoren vorhanden sind, kann der volumetrische Wirkungsgrad auch anhand eines Kennfeldes zu den erfassten Werten des Öls genauer bestimmt werden. Die Umrechnung in einen Istdrehwert erfolgt aufgrund des vorstehenden Zusammenhangs zwischen Hubgeschwindigkeit und Drehzahl.
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Der in 2 dargestellte Regelkreis arbeitet bei unterschiedlichen Lasten auf dem Hubzylinder und bewirkt unterschiedliche Ausfahrgeschwindigkeiten des Hubzylinders, in erster Näherung nur aufgrund der unterschiedlichen Sollwertvorgaben 22 des Bedieners.
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Der Begrenzer 24 gibt eine für den Pumpenbetrieb geeignete Drehzahl vor, die über die Regelung auf einen Drehzahlwert eingeregelt wird, selbst wenn eine große Last von dem Hubzylinder zu heben ist.
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3 zeigt den näheren Aufbau der Begrenzung 24 mit Hilfe einer Kennlinie 25. Ausgangspunkt für die Begrenzung 24 ist ein anliegender Sollwert 22, der über eine Kennlinie 25 in eine Drehzahl n umgerechnet wird. Deutlich ist hier, dass der anliegende Sollwert s, der zur besseren Übersicht auf einen Wertebereich 0 bis 1 skaliert wurde, in eine Drehzahl n umgerechnet wird. Hierbei wird selbst bei einem fehlenden Sollwert s (s = 0) ein von 0 verschiedener minimaler Sollwert für die Drehzahl vorgegeben. Der so berechnete Sollwert für die Drehzahl liegt an der Subtraktion 26 zusammen mit der ermittelten Pumpendrehzahl 28 an. Die hieraus bestimmte Regelabweichung 30 liegt dann am Regler 32 an.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hubzylinder
- 12
- Hydraulikpumpe
- 14
- elektrische Maschine
- 15
- Welle
- 16
- Tank
- 18
- Rückschlagventil
- 20
- Ventil
- 22
- Sollwertvorgabe
- 24
- Begrenzung
- 25
- Kennlinie
- 26
- Substraktion
- 28
- Pumpendrehzahl
- 30
- Regelabweichung
- 32
- Regler
- 34
- Stellgröße
- 36
- Hydrauliksystem
- 38
- Hubgeschwindigkeit
- 40
- Verfahrensschritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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