DE102015205549A1 - METHOD FOR CALIBRATING A HYDRAULIC MACHINE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Kalibrierung einer verstellbaren Hydraulikmaschine mit einer Steuerelektronik und einer Verstelleinrichtung, die ein Verstellelement aufweist, welches über eine elektrisch ansteuerbare Spule in einem zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage liegenden Winkelbereich proportional zu einem Spulenstrom bewegbar ist. Dabei wird in der ersten Endlage ein die Spule durchsetzender erster Stromwert und ein zugehöriger erster Auslenkwert und in der zweiten Endlage ein die Spule durchsetzender zweiter Stromwert mit einem zugehörigen zweiten Auslenkwert erfasst. Aus dem ersten Winkelwert und dem ersten Stromwert sowie aus dem zweiten Winkelwert und dem zweiten Stromwert wird die Maschinenspezifische-Auslenkwert-Strom-Kennlinie des Verstellelements durch lineare Interpolation ermittelt und einer Steuer-Software der Steuerelektronik zur Verfügung gestellt. Die Erfindung betrifft ferner eine Hydraulikmaschine, die zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist.The invention relates to a method for calibrating an adjustable hydraulic machine with an electronic control unit and an adjusting device having an adjusting element which is movable via an electrically controllable coil in a lying between a first end position and a second end position angle range proportional to a coil current. In this case, a first current value passing through the coil and an associated first deflection value are detected in the first end position, and a second current value passing through the coil with an associated second deflection value is detected in the second end position. From the first angle value and the first current value and from the second angle value and the second current value, the machine-specific deflection value-current characteristic of the adjustment element is determined by linear interpolation and provided to a control software of the control electronics. The invention further relates to a hydraulic machine which is designed for carrying out the method.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung einer Steuerelektronik eines verstellbaren Hydraulikmotors mit einer Verstelleinrichtung, die ein Verstellelement aufweist, welches über eine elektrisch ansteuerbare Spule in einem zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage liegenden Verstellbereich proportional zu einem Spulenstrom bewegbar ist, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch eine verstellbare Hydraulikmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 6, die zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignet ist.The invention relates to a method for calibrating an electronic control unit of an adjustable hydraulic motor with an adjusting device having an adjusting element which is movable via an electrically controllable coil in a lying between a first end position and a second end position adjustment range proportional to a coil current, according to the preamble of the
Die Erfindung geht von einer verstellbaren Hydraulikmaschine in Axialkolbenbauweise aus, wie sie beispielsweise aus
In
Hydraulikmaschinen gemäß dem Stand der Technik weisen üblicherweise eine Steuerelektronik auf, welche eine integrale Baugruppe der Hydraulikmaschine sein kann. Oftmals ist die Steuerelektronik jedoch eine separate von der Hydraulikmaschine entfernt angeordnete Baugruppe der Hydraulikmaschine und ist an einer anderen Stelle der Arbeitsmaschine angebracht, insbesondere als Teil der Hauptsteuerung einer Arbeitsmaschine. Die Steuerelektronik der Hydraulikmaschine ist jedoch mit der selbigen üblicherweise über elektrische Leitungen verbunden. Der Einfachheit halber wird im Rahmen der vorliegenden Erfindungsbeschreibung davon ausgegangen, dass die Steuerelektronik zusammen mit der Hydraulikmaschine eine Einheit bildet.Hydraulic machines according to the prior art usually have an electronic control unit, which may be an integral assembly of the hydraulic machine. Often, however, the control electronics is a separate assembly of the hydraulic machine remote from the hydraulic machine and is mounted at a different location on the work machine, particularly as part of the main control of a work machine. However, the control electronics of the hydraulic machine is usually connected to the same via electrical lines. For the sake of simplicity, it is assumed in the context of the present invention description that the control electronics form a unit together with the hydraulic machine.
Mittels der Steuerelektronik ist die Verstellung bzw. Auslenkung des Stellkolbens und damit das Schluck- oder Fördervolumen der Hydraulikmaschine kommandier- bzw. vorgebbar. Die Steuerelektronik benötigt hierzu jedoch Kenntnis der Steuerkennlinie der Hydraulikmaschine, die den Zusammenhang zwischen dem Spulenstrom am Proportionalmagneten und dem zugehörigen Wert der Verstellung oder Auslenkung des Verstellelements angibt. Hierbei ist der Verstellwert bei Hydraulikmaschinen in Axialkolbenbauart, beispielsweise der Verschiebeweg eines Stellkolbens, von dem der Schwenkwinkel in nichtlinearer Weise abhängt. Häufig wird jedoch der Schwenkwinkel als Auslenkwert direkt verwendet und die Verstellkennlinie der Hydraulikmaschine als lineare Beziehung zwischen Schwenkwinkel und Spulenstrom angegeben. Bei Hydraulikmaschinen in Radialkolbenbauart entspricht der Verstellwert beispielsweise einem Verschiebeweg, welcher z. B. ein Maß für die eingestellte Exzentrizität an der Maschinenwelle ist.By means of the control electronics, the adjustment or deflection of the actuating piston and thus the intake or delivery volume of the hydraulic machine can be commanded or predetermined. However, the control electronics requires this knowledge of the control characteristic of the hydraulic machine, which indicates the relationship between the coil current at the proportional solenoid and the associated value of the adjustment or deflection of the adjustment. Here, the Verstellwert in hydraulic machines in axial piston design, for example, the displacement of a control piston, of which the pivot angle depends in a non-linear manner. Frequently, however, the swivel angle is used directly as Auslenkwert and the Verstellkennlinie the hydraulic machine indicated as a linear relationship between the swivel angle and coil current. In hydraulic machines in radial piston design of the adjustment value corresponds for example to a displacement, which z. B. is a measure of the set eccentricity of the machine shaft.
Bedingt durch Toleranzen bei der Fertigung sind die Kennlinien von ansonsten Baugleichen Hydraulikmaschinen einer Baureihe unterschiedlich. D. h. diese Kennlinien weisen zwar generell einen ähnlichen linearen Verlauf auf, aber der Stromwert bei einem Minimal- oder Maximalwinkelwinkel der Auslenkung unterscheidet sich toleranzbedingt von Hydraulikmaschine zu Hydraulikmaschine. Dies bedeutet, dass die Steigung und die jeweilige Lage der Kennlinie in einem Verstellwert-Strom-Diagramm für verschiedene Hydraulikmaschinen derselben Baureihe verschieden sein können. Dies ist beispielhaft in
Bei der Kalibrierung einer Kennlinie einer verstellbaren Hydraulikmaschine ist zu berücksichtigen, dass der Auslenkbereich des Verstellelements zwischen zwei Endpositionen begrenzt ist. Zwar ist die aktuelle Position des Stellkolbens über Sensoren erfassbar, wie etwa in
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zur individuellen Kalibrierung der Kennlinie einer Hydraulikmaschine zu schaffen, sowie eine Hydraulikmaschine anzugeben, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist. Dabei sollen die Kosten zur Durchführung der Kalibrierung sowie die hierfür benötigte Komponenten möglichst gering sein. Ferner soll das Verfahren Totzeiten in der Steuerung der Auslenkung der Hydraulikmaschine weitestgehend vermeiden, genauso wie ein ruckeliges Auslenkverhalten, d. h. Anfahren, Beschleunigen oder Verzögern einer Arbeitsmaschine.The invention is therefore based on the object to provide a simple method for individual calibration of the characteristic of a hydraulic machine, and to provide a hydraulic machine which is suitable for carrying out the method. The costs for carrying out the calibration and the components required for this purpose should be as low as possible. Furthermore, the method should largely avoid dead times in the control of the deflection of the hydraulic machine, as well as a jerky deflection behavior, d. H. Starting, accelerating or decelerating a work machine.
Die Lösung dieser Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch, dass in einer ersten Endlage ein die Spule durchsetzender erster Stromwert und ein zugehöriger erster Winkelwert erfasst wird, dass in einer zweiten Endlage ein die Spule durchsetzender zweiter Stromwert und ein zugehöriger zweiter Auslenkwert erfasst wird und dass aus dem ersten Auslenkwert und dem ersten Stromwert sowie aus dem zweiten Auslenkwert und dem zweiten Stromwert die maschinen-individuelle-Auslenkwert-Strom-Kennlinie des Verstellelements durch lineare Interpolation ermittelt wird und dass die Auslenkwert -Strom-Kennlinie einer Steuer-Software der Steuerelektronik zur Verfügung gestellt wird.The solution of this object with regard to the method is carried out according to the characterizing part of
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind Mittel zur Erkennung des Erreichens oder Verlassens einer Endlage des Verstellelements vorgesehen. Weiter bevorzugt ist es, diese Mittel als elektrische Sensoren oder Schalter auszubilden, die bei Erreichen oder Verlassen einer Endlage ein elektrisches Signal erzeugen, welches an eine elektronische Rechnersteuerung der Hydraulikmaschine oder an eine externe Auswerteeinheit übermittelt werden kann.In a preferred embodiment of the invention, means for detecting the reaching or leaving an end position of the adjusting element are provided. It is further preferred to design these means as electrical sensors or switches which, upon reaching or leaving an end position, generate an electrical signal which can be transmitted to an electronic computer control of the hydraulic machine or to an external evaluation unit.
Bevorzugte Mittel zur Festlegung der beiden Endlagen der Verschwenkung der Verstellelemente sind mechanische Bauelemente der Hydraulikmaschine und können etwa durch Einstellschrauben oder sonstige feste oder einstellbare Anschläge im Bewegungspfad der zur Verstellung des Schluck- oder Fördervolumens dienenden Baugruppen ausgeführt sein. Diese Baugruppen sind beispielsweise ein Verstellkolben, ein den Zylinderblock tragendes Joch, eine Schrägscheibe, die Welle einer Radialkolbeneinheit oder dergleichen.Preferred means for determining the two end positions of the pivoting of the adjusting elements are mechanical components of the hydraulic machine and can be carried out, for example, by adjusting screws or other fixed or adjustable stops in the path of movement serving for adjusting the displacement or delivery volume assemblies. These assemblies are, for example, an adjusting piston, a cylinder block bearing yoke, a swash plate, the shaft of a radial piston unit or the like.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren wird der Spulenstrom beispielsweise von einem Minimal- oder Maximalwert ausgehend rampenartig an- oder absteigend verändert und der Wert des Stroms bei Erreichen oder Verlassen einer Endlage des Verstellelements ermittelt und erfasst. Hierzu wird z. B. über die Steuersoftware der Hydraulikmaschine, oder über eine externe Eingabeeinrichtung, der Spulenstrom durch den Proportionalmagneten der Verstelleinrichtung von einem Wert „Null” rampenartig ansteigend erhöht. Bei Erreichen eines ersten Schwellenwertes des angelegten Stromes beginnt der Stellkolben sich zu bewegen. Hierbei wird angenommen, dass das Verstellelement sich zunächst in einer Ruheposition an einem Kontaktbereich, z. B. an einem Gehäuse befindet, die einer ersten Endlage entspricht und die durch einen Anschlag definiert sein kann. Der Anschlag kann auch beispielsweise dem Verstellelement, z. B. dem Stellkolben, dem Ventilsegment oder dem Joch des Zylinderblocks zugeordnet sein. Bei Verlassen der Endlage, also wenn das Verstellelement sich vom Anschlag löst, spricht ein Sensor oder Schalter an und übermittelt ein entsprechendes Signal an die Steuerelektronik, die hierauf den gerade am Proportionalmagneten anliegenden ersten Stromwert ermittelt und speichert. Bei weiterem Ansteigen des zur Spule geführten Stroms erreicht der Verstellkolben bzw. das Joch die zweite Endlage, die beispielsweise durch einen weiteren Anschlag festgelegt ist. Ein dieser Endlage zugeordneter weiterer Sensor spricht hierauf an und übermittelt bei Erreichen ein Signal an die Steuerelektronik. Diese ermittelt und speichert den zugehörigen zweiten Stromwert. Der Anstieg des Spulenstroms wird beendet. Bevorzugt wird jedoch der Schwellenwert für den Strom, der zum Erreichen einer Endposition erforderlich ist, geringfügig über- oder unterschritten, je nachdem, ob es sich um die Maximal- oder Minimalposition der Auslenkung handelt. Dies liefert eine gewisse Sicherheit, dass der jeweilige Endanschlag sicher erreicht wurde.When carrying out the method according to the invention, the coil current is ramped starting or decreasing, for example, starting from a minimum or maximum value, and the value of the current when reaching or leaving an end position of the adjusting element is determined and detected. For this purpose, z. B. via the control software of the hydraulic machine, or via an external input device, the coil current through the proportional solenoid of the adjusting increases from a value "zero" rising ramped. Upon reaching a first threshold value of the applied current, the actuating piston starts to move. It is assumed that the adjustment initially in a rest position at a contact area, for. B. is located on a housing which corresponds to a first end position and which may be defined by a stop. The stop can also, for example, the adjustment, z. B. the adjusting piston, the valve segment or the yoke of the cylinder block. When leaving the end position, ie when the adjusting element is released from the stop, a sensor or switch responds and transmits a corresponding signal to the control electronics, which then determines and stores the current value currently applied to the proportional magnet. Upon further increase of the current fed to the coil of the adjusting piston or the yoke reaches the second end position, which is determined for example by a further stop. An additional sensor associated with this end position is responsive to this and transmits a signal to the control electronics upon reaching it. This determines and stores the associated second current value. The rise of the coil current is stopped. Preferably, however, the threshold for the current required to reach an end position is slightly exceeded. or below, depending on whether it is the maximum or minimum position of the deflection. This provides a certainty that the respective end stop has been reached safely.
Aus den gespeicherten ersten und zweiten Stromwerten und den zugehörigen Auslenkwerten der ersten und der zweiten Endlage berechnet die Steuerelektronik die jeweils durch diese Stromwerte definierte Kennlinie, wobei bevorzugt ein linearer Verlauf zu Grunde gelegt wird. Diese individuell kalibrierte Kennlinie wird an die Steuersoftware der Hydraulikmaschine übermittelt und dort gespeichert. Eine derart individuell angepasste und für jede einzelne Hydraulikmaschine individuell bestimmte Kennlinie für die Abhängigkeit der Winkellage vom Spulenstrom der Verstellung steht damit für die exakte Steuerung des Schluck- oder Fördervolumens der Hydraulikmaschine zur Verfügung. Dies ist ein deutlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, bei dem keine individuelle Ermittlung und exakte Vorgabe der Steuerkennlinie vorgesehen ist, sondern nur eine empirisch ermittelte, die oftmals nur als eine aus einer begrenzten Anzahl von Hydraulikmaschinen gemittelte Soll-Kennlinie zur Verfügung steht.From the stored first and second current values and the associated deflection values of the first and second end positions, the control electronics calculates the characteristic curve defined in each case by these current values, wherein preferably a linear profile is used as the basis. This individually calibrated characteristic is transmitted to the control software of the hydraulic machine and stored there. Such a customized and individual for each hydraulic machine individually determined characteristic curve for the dependence of the angular position of the coil flow of the adjustment is thus available for the exact control of the intake or delivery volume of the hydraulic machine. This is a clear advantage over the prior art, in which no individual determination and exact specification of the control characteristic is provided, but only an empirically determined, which is often available only as one of a limited number of hydraulic machines averaged desired characteristic.
Hinsichtlich der Vorrichtung besteht die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe darin, dass die Hydraulikmaschine Mittel zur Ermittlung und Erfassung des Erreichens oder Verlassens einer Endlage des Verstellelements aufweist. Diese Mittel sind bevorzugt mechanische, elektrische oder magnetische Sensoren oder Schalter, von denen jeweils ein Sensor einer Endlage des Verstellelements zugeordnet ist. Alternativ ist es auch möglich, nur einen Sensor bzw. Schalter einzusetzen, der den gesamten Auslenkbereich des Verstellelements, einschließlich der beiden Endlagen erfasst. Ein solcher Sensor kann beispielsweise ein Winkelsensor am Joch des Zylinderblocks oder an der Schrägscheibe einer verstellbaren Axialkolbenmaschine sein. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform detektiert ein solcher Sensor zumindest einen Teilbereich des Auslenkbereiches und verbleibende Auslenkbereiche des Verstellelements bis zum Erreichen von in der/den Endposition/-en angeordneten Schaltern werden linear interpoliert. Schwenkwinkelsensoren, die den gesamten Auslenkbereich sensieren, können so weitergehend vermieden werden.With regard to the device, the solution according to the invention of the object consists in that the hydraulic machine has means for detecting and detecting the reaching or leaving of an end position of the adjusting element. These means are preferably mechanical, electrical or magnetic sensors or switches, of which in each case one sensor is assigned to an end position of the adjusting element. Alternatively, it is also possible to use only one sensor or switch, which detects the entire deflection range of the adjusting element, including the two end positions. Such a sensor may for example be an angle sensor on the yoke of the cylinder block or on the swash plate of an adjustable axial piston machine. In a further preferred embodiment, such a sensor detects at least a partial region of the deflection region and remaining deflection regions of the displacement element until reaching switches arranged in the end position (s) are linearly interpolated. Swivel angle sensors, which sense the entire deflection range, can thus be further avoided.
Bevorzugt weist die Hydraulikmaschine elektrische Bauelemente als Teil einer Sensoreinrichtung zur Erfassung der Endlagen auf, von denen je eines der ersten Endlage und ein anderes der zweiten Endlage zugeordnet ist und die in der jeweiligen Endlage des Verstellelements Teil eines elektronischen Messkreises bilden. Diese elektrischen Bauelemente können in Ausführung der Erfindung konkret an oder in Bauteilen der Hydraulikmaschine angeordnet sein, die beim Verschwenken des Verstellelements zwischen den beiden Endlagen in elektrisch leitfähigen Kontakt mit dem Verstellelement treten, z. B. dem Joch auf dem Zylinderblock oder mit an seiner Verstellbewegung beteiligten Bauteilen. Beispiele hierfür sind bekannte Einstellschrauben, die als Anschläge für das Verstellelement, bspw. den Zylinderblock oder dessen Joch dienen. Denkbar ist auch eine Anordnung an der Verstelleinrichtung für den Zylinderblock, etwa in einem zwischen zwei Endlagen beweglichen Servokolben, wobei der Servokolben in seiner jeweiligen Endlage einen Kontakt der Bauelemente mit einem elektrisch leitfähigen Teil der Hydraulikmaschine herstellt. Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Anordnung auch zur Bestimmung nur einer einzigen Endlage einsetzbar ist.Preferably, the hydraulic machine has electrical components as part of a sensor device for detecting the end positions, of which each one of the first end position and another of the second end position is assigned and which form part of an electronic measuring circuit in the respective end position of the adjusting element. In the embodiment of the invention, these electrical components may be arranged concretely on or in components of the hydraulic machine which, upon pivoting of the adjusting element between the two end positions, come into electrically conductive contact with the adjusting element, eg. B. the yoke on the cylinder block or involved in its adjustment components. Examples include known adjusting screws, which serve as stops for the adjusting element, for example. The cylinder block or its yoke. Also conceivable is an arrangement on the adjusting device for the cylinder block, such as in a movable between two end positions servo piston, wherein the servo piston in its respective end position makes contact of the components with an electrically conductive part of the hydraulic machine. It is understood that the arrangement according to the invention can also be used to determine only a single end position.
Bevorzugt ist in Ausführung der Erfindung, dass die Hydraulikmaschine eine über eine Magnetspule betätigbare Verstelleinrichtung für das Verstellelement aufweist und dass die Magnetspule Teil des Messkreises ist. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Hydraulikmaschine eine Steuerelektronik aufweist, über welche der Strom durch die Magnetspule vorgebbar und überwachbar ist. Dabei ist eine solche Steuerelektronik meist entfernt von der Hydraulikmaschine an einer Arbeitsmaschine angeordnet und über beispielsweise elektrische Leitungen mit der Hydraulikmaschine verbunden. Für die Erläuterung der Erfindung wird jedoch davon ausgegangen, dass die Steuerelektronik mit der Hydraulikmaschine baulich eine Einheit bildet.In the embodiment of the invention, it is preferred that the hydraulic machine has an adjusting device for the adjusting element that can be actuated by a solenoid and that the magnetic coil is part of the measuring circuit. It is advantageous if the hydraulic machine has control electronics, via which the current through the magnetic coil can be predetermined and monitored. In this case, such control electronics is usually arranged away from the hydraulic machine on a work machine and connected via, for example, electrical lines to the hydraulic machine. For the explanation of the invention, however, it is assumed that the control electronics with the hydraulic machine structurally forms a unit.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Hydraulikmaschine zumindest eine Einstellschraube zur Festlegung der ersten oder der zweiten Endlage des Verstellelements auf, wobei ein erster Anschluss eines elektrischen Bauteils isoliert zu einer Kontaktfläche der Einstellschraube angeordnet ist, welche Kontaktfläche mit elektrisch leitfähigen Bauteilen der Hydraulikmaschine bei Erreichen der jeweiligen Endlage in Berührung treten kann. Bei Erreichen der Endlage des Verstellelements wird der erste Anschluss des elektrischen Bauteils an Masse gelegt, so dass ein elektrischer Strom durch das Bauteil fließen kann. Dieser zusätzlich fließende Strom wird von der Strom- oder Spannungsquelle des Messkreises bereitgestellt, die mit einem zweiten Anschluss des elektrischen Bauelements wirkverbunden ist. Das Auftreten des zusätzlichen Stroms, der bei Erreichen der Endlage einsetzt, wird von der Auswerteeinheit des Messkreises erfasst und als Signal zur Verfügung gestellt. Die Auswerteeinheit des Messkreises kann beispielsweise in die elektronische Steuerung der Hydraulikmaschine integriert sein.In a particularly preferred embodiment of the invention, the hydraulic machine has at least one adjusting screw for fixing the first or the second end position of the adjusting element, wherein a first terminal of an electrical component is arranged insulated from a contact surface of the adjusting screw, which contact surface with electrically conductive components of the hydraulic machine at Reaching the respective end position can come into contact. Upon reaching the end position of the adjusting element of the first terminal of the electrical component is grounded, so that an electric current can flow through the component. This additional flowing current is provided by the current or voltage source of the measuring circuit, which is operatively connected to a second terminal of the electrical component. The occurrence of the additional current, which starts when reaching the end position, is detected by the evaluation unit of the measuring circuit and provided as a signal. The evaluation unit of the measuring circuit can be integrated, for example, in the electronic control of the hydraulic machine.
Besonders bevorzugt ist in Ausführung der Erfindung, dass der zweite Anschluss des elektrischen Bauteils mit der Magnetspule elektrisch leitend verbunden ist. Dieser Anschluss hat somit dieselbe Strom- oder Spannungsversorgung, wie die Magnetspule und nutzt die ohnehin bei der Hydraulikmaschine vorhandene Steuerung und Überwachung des Stroms durch die Magnetspule, indem sie diese als Bestandteil des Messkreises einsetzt. Zur Vervollständigung des Messkreises ist dann lediglich ein elektrisches Bauteil erforderlich. Zu beachten ist hierbei, dass der über das elektrische Bauteil fließende Teilstrom deutlich geringer sein sollte, als der Strom durch die Magnetspule. Andernfalls würde der Spulenstrom zu sehr geschwächt und die Kraftwirkung auf das Verstellelement der Hydraulikmaschine würde dadurch beeinträchtigt. Der Widerstand oder die Impedanz des elektrischen Bauteils, was ein Widerstand, ein Kondensator oder eine Induktionsspule sein kann, muss folglich hoch gegenüber dem entsprechenden Wert der Magnetspule sein.Particularly preferred is in the embodiment of the invention that the second terminal of the electrical component is electrically connected to the magnetic coil. This connection has thus the same power or voltage supply, as the solenoid and uses the already existing in the hydraulic machine control and monitoring of the current through the solenoid coil by using this as part of the measuring circuit. To complete the measuring circuit then only an electrical component is required. It should be noted here that the partial current flowing via the electrical component should be significantly lower than the current through the magnetic coil. Otherwise, the coil current would be weakened too much and the force on the adjustment of the hydraulic machine would be affected. The resistance or the impedance of the electrical component, which may be a resistor, a capacitor or an induction coil, must therefore be high compared to the corresponding value of the magnetic coil.
Besonders bevorzugt ist, dass das elektrische Bauteil ein Widerstand ist, der in der jeweiligen Endlage des Verstellelements elektrisch parallel zu der Magnetspule geschaltet Ist.It is particularly preferred that the electrical component is a resistor which is electrically connected in parallel to the magnet coil in the respective end position of the adjusting element.
Die Erfindung wird anschließend rein beispielhaft an Hand von Ausführungsbeispielen eines Axialkolbenmotors in Schrägachsen-Bauart, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert. Jedoch sind die Erläuterungen zum erfindungsgemäßen Verfahren und zur erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung mit einer Steuerelektronik auf jede aus dem Stand der Technik bekannte Hydraulikmaschine überfragbar. Dies gilt analog für Hydraulikpumpen oder -motoren, die in ihrem Schluck- oder Fördervolumen elektronisch gesteuert verstellbar sind, und gleichermaßen für Hydraulikmaschinen in Axial- oder Radialkolben-Bauart. Daher sind sämtliche im Stand der Technik bekannten Hydraulikmaschinen vom Erfindungsgedanken umfasst. Es zeigen:The invention will be explained in more detail purely by way of example with reference to embodiments of an axial piston motor in oblique-axis design, which are illustrated in the figures. However, the explanations on the method according to the invention and on the adjustment device according to the invention with an electronic control unit can be interrogated by any hydraulic machine known from the prior art. This applies analogously to hydraulic pumps or motors, which are electronically controlled in their displacement or delivery volume, and equally for hydraulic machines in axial or radial piston design. Therefore, all known in the art hydraulic machines are included in the spirit of the invention. Show it:
In
Die all oder X/I-Kennlinie ist hier, beispielsweise bei Einsatz eines Proportionalmagneten zur Verstellung einer Hydraulikmaschine im Wesentlichen linear, bzw. ergibt sich aus der Umrechnung des linearen Verstellwegs des Proportionalmagneten zu einem entsprechenden Verstellwinkel des Verstellelements aus den geometrischen Gegebenheiten in der Verstelleinheit. Bedingt durch unvermeidliche Toleranzen bei der Herstellung der einzelnen Hydraulikmaschinen, auch wenn diese ansonsten baugleich sind, liegen die individuellen Kennlinien in einem Bereich, der bspw. durch die Kennlinien A und B begrenzt ist. Beispielsweise liegt bei einem minimalen Wert α1 eines Schwenkwinkels α, der einer ersten Endlage zugeordnet ist, der zugehörige Stromwert I1min gemäß der Kennlinie A niedriger als der entsprechende Stromwert I1 max gemäß der Kennlinie B. Bei dem konstruktiv vorgegebenen maximalen Wert α2 des Schwenkwinkels α, welcher der zweiten Endlage entspricht, bestehen analoge, meist aber deutlich größere Unterschiede der jeweiligen Stromwerte I2min und I2max gemäß den Kennlinien A und B. In der bis dato üblichen Praxis wird diesem Sachverhalt dadurch Rechnung getragen, dass beispielsweise statistische oder aritmetische Mittelwerte I1 und I2 gebildet werden, die als Kennlinie C der Steuersoftware der Hydraulikmaschine zur Verfügung gestellt werden. Dies führt zu einem nicht genau definierten Steuerverhalten der jeweiligen Hydraulikmaschine. Insbesondere ist nicht exakt festgelegt, welcher maximale/minimale Spulenstrom I1/I2 anzulegen ist, damit der maximale/minimale Schwenkwinkel α1/α2 erreicht wird. Speziell Hydraulikmotoren können generell nur dann aus einem mechanischen Antriebsstrang ausgekuppelt werden, wenn ihr Schluckvolumen verlässlich auf null eingestellt ist, damit ein Überdrehen des Hydraulikmaschine im lastfreien Zustand vermieden wird. Ist, wie aus
Insbesondere bei einem Einkuppelvorgang eines Hydraulikmotors in einem mechanischen Antriebsstrang ist es hilfreich, den zugehörigen Stromwert zu einer gewünschten Auslenkung/Schwenkwinkel zu kennen. Ein einzukuppelnder stillstehender Hydraulikmotor kann so zielgerichtet sprunghaft auf eine vorgesehene Auslenkung kommandiert werden, bei der dann der optimale Zeitpunkt für den Einkuppelvorgang präziser bestimmt werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren kann somit durch genauere Kenntnis des zu einem Auslenkwert der Hydraulikmaschine zugehörigen Stromwerts auch der damit eingestellte Volumenstrom durch die Hydraulikmaschine eindeutig bestimmt werden, womit das Erreichen der Einkuppeldrehzahl präziser kalkulierbar ist. Hiermit wird nicht nur der Einkuppelvorgang zeitlich verkürzt – da ein rampenartiger Anfahren des Hydraulimkmotors vermieden wird – sondern auch ein sanfteres Einkuppeln erreicht, da Relativdrehzahlen zwischen den Kupplungscheiben, beispielsweise einer Lamellenkupplung, erheblich gesenkt werden. Dies erhöht darüberhinaus auch die Lebensdauer einer Kupplung und macht den hydrostatischen Antrieb robuster. In particular, in a coupling operation of a hydraulic motor in a mechanical drive train, it is helpful to know the associated current value to a desired deflection / tilt angle. A stationary hydraulic motor to be coupled can thus be commanded by jumpers to an intended deflection, in which case the optimum point in time for the engagement process can be determined more precisely. By means of the calibration method according to the invention, the volume flow thus set by the hydraulic machine can thus be unambiguously determined by a more precise knowledge of the current value associated with a deflection value of the hydraulic machine, whereby the reaching of the engagement speed can be calculated more precisely. This not only the engagement process is shortened in time - as a ramp-like start of the hydraulic motor is avoided - but also achieves a smoother engagement, since relative speeds between the clutch discs, such as a multi-plate clutch, are significantly reduced. This also increases the life of a clutch and makes the hydrostatic drive more robust.
Hieraus ist ersichtlich, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einer individualisierten Kalibrierung einer Hydraulikmaschine nicht nur Totzeiten vermieden werden können, in dem ein Startpunkt für einen Begin einer Auslenkung der Hydraulikmaschine direkt und sprunghaft kommandiert werden kann. Von dort aus kann der rampenartige Anstieg für das eigentliche Auslenken starten. Damit wird zudem ein „Ruckeln” vermieden, was auftritt, wenn der kommandierte Stromwert nicht dem Auslenkwert entspricht, der angesteuert werden soll. Durch die Kalibrierung kann so auch ein Ruck-behaftetes Anfahren oder Nachsteuern vermieden werden, da der genaue zur Ansteuerung der Auslenkung erforderliche Stromwert bekannt ist. Dies reduziert darüberhinaus die Bauteilbelastung der bei der Verstellung einer Hydraulikmaschine beteiligten Bauteilen.It can be seen that with the inventive method of individualized calibration of a hydraulic machine not only dead times can be avoided, in which a starting point for Begin a deflection of the hydraulic machine can be commanded directly and suddenly. From there, the ramp-like rise for the actual deflection start. This also prevents a "bucking", which occurs when the commanded current value does not correspond to the Auslenkwert that is to be controlled. As a result of the calibration, it is also possible to avoid a jerky startup or readjustment, since the exact current value required for controlling the deflection is known. This also reduces the component load of the components involved in the adjustment of a hydraulic machine.
In
Das Joch
Die Verschwenkung des Jochs
Das Gehäuse
In
Der andere Teil des Messkreises
Ist der elektrische Kontakt zwischen den Kontaktbereichen des Jochs
Bei der Dimensionierung der Widerstände
In Ausführung der Erfindung ist es auch möglich, die Widerstände
In
Der Anschlag
Die Betriebsweise dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung ist wie folgt: Bei einer Position des Verstellkolbens
In einer Abwandlung der Erfindung kann auch eine Änderung der Verhältnisse im Messkreis
Da der Verstellkolben
In Ausführung der Erfindung ist es ohne weiteres möglich, beide zuvor beschriebene Ausführungsbeispiele in einer Hydraulikmaschine
Durch die Erfindung ist somit ein einfaches und zuverlässiges Verfahren zur Kalibrierung einer verstellbaren Hydraulikmaschine in Axialkolbenbauweise gegeben sowie die Konstruktion einer Hydraulikmaschine angegeben, die zur Durchführung des Verfahrens in besonderer Weise ausgebildet ist, wobei eine erfindungsgemäße Nachrüstung bereits bestehender Hydraulikmaschinen durch einen Fachmann ohne große Aufwand durchgeführt werden kann und vom Erfindungsgedanken ebenfalls umfasst ist. Zugleich ist eine verstellbare Hydraulikmaschine angegeben, die über Mittel zur Feststellung des Erreichens zumindest einer Endlage der Verschwenkung eines Zylinderblocks verfügt. Da die zu Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten zusätzlichen Bauteile einfacher Bauart und zudem kostengünstig sind, ist das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren insgesamt zu geringen Kosten umsetzbar.The invention thus provides a simple and reliable method for calibrating an adjustable hydraulic machine in axial piston design and the construction of a hydraulic machine specified, which is designed to carry out the method in a special way, wherein a retrofit invention already existing hydraulic machines performed by a professional without much effort can be and is also included in the inventive concept. At the same time an adjustable hydraulic machine is provided which has means for detecting the achievement of at least one end position of the pivoting of a cylinder block. Since the additional components used to implement the method according to the invention are simple in construction and, moreover, inexpensive, the calibration method according to the invention can be implemented overall at low cost.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Hydraulikmaschinehydraulic machine
- 22
- Gehäusecasing
- 33
- Zylinderblockcylinder block
- 44
- Joch/VerstellelementYoke / adjustment
- 55
- Einstellschraubeadjustment
- 66
- Anschlagattack
- 77
- Verstelleinrichtungadjustment
- 88th
- Gehäusecasing
- 99
- Verstellkolbenadjusting piston
- 1010
- SpuleKitchen sink
- 1111
- Federfeather
- 1212
- Zapfenspigot
- 13 13
- Endkappeendcap
- 1414
- Anschlagattack
- 1515
- erster Endbereichfirst end area
- 1616
- zweiter Endbereichsecond end area
- 1717
- Kontaktbereich EinstellschraubeContact area adjusting screw
- 1818
- Kontaktbereich EndkappeContact area End cap
- 1919
- Kontaktbereich VerstellkolbenContact area adjusting piston
- 2020
- Messkreismeasuring circuit
- 2222
- Strom- oder SpannungsquelleCurrent or voltage source
- 23a, 23b, 23c23a, 23b, 23c
- Leitungmanagement
- 2626
- MasseDimensions
- 27a, 27b27a, 27b
- Widerstandresistance
- 28a, 28b28a, 28b
- Widerstandresistance
- 2929
- Teil der LeitungPart of the line
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102005060960 A1 [0002] DE 102005060960 A1 [0002]
- DE 10119236 C1 [0003, 0007] DE 10119236 C1 [0003, 0007]
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-
2015
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