DE102016111109A1

DE102016111109A1 - Method for operating a hydraulic damping device for a lift mast of a truck

Info

Publication number: DE102016111109A1
Application number: DE102016111109.0A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Stolten Thomas; Christian Puke
Original assignee: Jungheinrich AG
Current assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2017-12-21
Also published as: EP3257806B1; EP3257806A1

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Dämpfungsvorrichtung für einen Hubmast eines Flurförderzeugs, bei dem Auslenkungen des Hubmastes gemessen und die Messwerte in eine Steuervorrichtung für die Dämpfungsvorrichtung gegeben werden und die Steuervorrichtung nach Maßgabe der Messwerte Stellsignale für einen eine Hydraulikpumpe antreibenden Elektromotor erzeugt, bei dem ferner in der Steuervorrichtung verschiedene Parameter des Betriebs des Hubmastes gespeichert werden, aus welchen ein zeitnah oder unmittelbar bevorstehender Betrieb der Dämpfungsvorrichtung ableitbar ist und die Steuervorrichtung nach Maßgabe der Betriebsparameter ein Voraussignal erzeugt zur Erzeugung eines Stellsignals für den Elektromotor derart, dass der Elektromotor vor dem Start des Dämpfungsbetriebs mit einer minimalen Drehzahl in Betrieb gesetzt wird.Method for operating a hydraulic damping device for a lift mast of an industrial truck, in which displacements of the lifting mast are measured and the measured values are transferred to a control device for the damping device and the control device generates control signals for a hydraulic pump driving electric motor in accordance with the measured values, in which Control device various parameters of the operation of the mast are stored from which a timely or imminent operation of the damping device is derived and the control device generates a forward signal according to the operating parameters for generating a control signal for the electric motor such that the electric motor before the start of the damping operation a minimum speed is put into operation.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Dämpfungsvorrichtung für einen Hubmast eines Flurförderzeugs nach Anspruch 1 und auf einen hydraulischen Antrieb für eine Dämpfungsvorrichtung für einen Hubmast eines Hochhubflurförderzeugs nach Anspruch 2. The invention relates to a method for operating a hydraulic damping device for a lift mast of a truck according to claim 1 and to a hydraulic drive for a damping device for a lift mast of a high-lift truck according to claim 2.

Der Hubmast eines Hochhubfahrzeugs ist je nach Ausfahrhöhe und Belastung mehr oder weniger starken Durchbiegungen ausgesetzt. Diese Durchbiegungen sind nicht nur statisch, sondern können auch Schwingungen unterliegen. Sie beeinträchtigen naturgemäß den Betrieb des Flurförderzeugs, insbesondere beim Ein- und Ausstapeln bei Hochregalen. The mast of a high-lift truck is subject to more or less strong deflections depending on the extension height and load. These deflections are not only static, but may also be subject to vibration. They naturally affect the operation of the truck, especially when loading and unloading in high shelves.

Es sind Mittel bekannt, die Auslenkung eines Mastes zu messen und entsprechende Kompensations- oder Dämpfungsmaßnahmen vorzusehen. Die statische Auslenkung kann durch entsprechende Mittel kompensiert werden. Ein Schwingen des Mastes kann nur gedämpft und selten zu Null gemacht werden. Means are known to measure the deflection of a mast and provide appropriate compensation or damping measures. The static deflection can be compensated by appropriate means. A swing of the mast can only be muted and rarely made to zero.

Die Erfindung bezieht sich auf den Betrieb einer Dämpfungsvorrichtung, insbesondere einer solchen, die hydraulisch betrieben wird. Zu diesem Zweck ist mindestens ein Hydraulikzylinder vorgesehen, der einerseits am Masthalter angelenkt und andererseits gelenkig mit dem Hubmast verbunden ist. Durch eine Betätigung des Hydraulikzylinders, der dem Schwingungsverhalten des Mastes entgegengesetzt arbeitet, ist es möglich, die Schwingung des Mastes zu dämpfen. The invention relates to the operation of a damping device, in particular one which is hydraulically operated. For this purpose, at least one hydraulic cylinder is provided, which is articulated on the one hand on the mast holder and on the other hand articulated to the mast. By operating the hydraulic cylinder, which operates opposite to the vibration behavior of the mast, it is possible to dampen the vibration of the mast.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Dämpfungsvorrichtung für einen Hubmast eines Flurförderzeugs zu schaffen bzw. einen hydraulischen Antrieb für eine derartige Dämpfungseinrichtung. The invention is therefore based on the object to provide a method for operating a hydraulic damping device for a lift mast of a truck or a hydraulic drive for such a damping device.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 2 gelöst. This object is solved by the features of claim 1 or claim 2.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Auslenkung des Hubmastes gemessen und die Messwerte werden in einer Steuervorrichtung für die Dämpfungsvorrichtung gegeben. Die Steuervorrichtung ermittelt nach Maßgabe der Merkmale ein Stellsignal für einen eine Hydraulikpumpe antreibenden Elektromotor der Dämpfungsvorrichtung. In die Steuervorrichtung werden auch verschiedene Parameter des Betriebs des Hubmastes eingegeben, aus welchen ein zeitnah oder unmittelbar bevorstehender Betrieb der Dämpfungsvorrichtung ableitbar ist. Die Steuervorrichtung erzeugt nach Maßgabe der Betriebsparameter ein Voraussignal, und dieses Voraussignal führt zur Erzeugung eines Stellsignals für den Elektromotor derart, dass der Elektromotor vor dem Start des Dämpfungsbetriebs mit einer minimalen Drehzahl in Betrieb gesetzt wird. In the method according to the invention, the deflection of the lifting mast is measured and the measured values are given in a control device for the damping device. The control device determines according to the characteristics of a control signal for a hydraulic pump driving electric motor of the damping device. In the control device, various parameters of the operation of the mast are entered, from which a timely or imminent operation of the damping device can be derived. The controller generates an advance signal in accordance with the operating parameters, and this advance signal results in the generation of an electric motor actuating signal such that the electric motor is operated at a minimum speed prior to the start of the damping operation.

Bei der Erfindung wird von folgenden Überlegungen ausgegangen. Bei der Bedienung eines hydraulischen Antriebs wird durch eine Bedieneingabe, zum Beispiel mittels Pedalen, Steuerknüppeln, Hebeln usw. eine Geschwindigkeit für einen hydraulischen Zylinder vorgegeben. Dieser soll mit einer zur Auslenkung des Bedienelements proportionalen Geschwindigkeit bewegt werden. Diese Vorgabe wird in einer Steuervorrichtung (elektronische Steuerung) mit Kenntnis der Kolben- oder Ringfläche des Zylinders in einen entsprechenden Volumenstrom umgerechnet. Um diesen Volumenstrom zu erreichen, wird die Menge des von einer Pumpe geförderten Hydraulikmediums über die Vorgabe einer Drehzahl für einen antreibenden Elektromotor eingestellt. Ein von der Steuervorrichtung gesteuertes Ventil bestimmt über die Stellung eines Schiebers, wann der Hydraulikzylinder beaufschlagt wird und wie groß der in den Hydraulikzylinder fließende Volumenstrom ist, um Auslenkungen des Hubmastes zu dämpfen. The invention is based on the following considerations. When operating a hydraulic drive, a speed for a hydraulic cylinder is set by an operator input, for example by means of pedals, joysticks, levers, etc. This should be moved with a speed proportional to the deflection of the operating element. This specification is converted in a control device (electronic control) with knowledge of the piston or annular surface of the cylinder in a corresponding volume flow. In order to achieve this volume flow, the amount of hydraulic fluid delivered by a pump is set via the specification of a speed for a driving electric motor. A valve controlled by the control device determines, via the position of a spool, when the hydraulic cylinder is pressurized and how large the volumetric flow flowing into the hydraulic cylinder is to dampen displacements of the lifting mast.

Die Umsetzung der Geschwindigkeitsvorgabe zu der sich einstellenden Geschwindigkeit erfolgt naturgemäß zeitlich verzögert. Verantwortlich hierfür sind die Haftreibung des Systems, die Rechenzeit und die Signalübertragung der elektronischen Steuerung sowie auch die Massenträgheit der Bewegungselemente. Diese Verzögerung, die auch als Totzeit bezeichnet wird, führt insbesondere bei sprunghaften Bedieneingaben aus dem Ruhezustand zu einem relativ großen Wert. Das gleiche gilt natürlich auch, wenn die Geschwindigkeitsvorgabe nicht durch Bedienelemente, sondern innerhalb einer elektronischen Steuervorrichtung erzeugt wird. The implementation of the speed specification to the self-adjusting speed is naturally delayed in time. Responsible for this are the static friction of the system, the computing time and the signal transmission of the electronic control as well as the inertia of the movement elements. This delay, which is also referred to as dead time, leads to a relatively large value, especially in the case of erratic operator inputs from the idle state. Of course, the same applies if the speed default is not generated by controls, but within an electronic control device.

Ist der Motor, der die Hydraulikpumpe antreibt, ein Elektromotor, ist dieser im Ruhezustand entmagnetisiert und verbraucht keine Energie. Wird der Motor aus der Ruhe in Bewegung gesetzt, muss erst eine Magnetisierung erfolgen, und es müssen Haftreibungskräfte überwunden werden. Ebenso kommt es beim Umkehren der Geschwindigkeit von einer positiven zu einer negativen Geschwindigkeit oder umgekehrt zu einem Nulldurchgang der Geschwindigkeit, bei dem der Elektromotor entmagnetisiert wird und für kurze Zeit stillsteht. If the motor that drives the hydraulic pump is an electric motor, it is demagnetized at rest and consumes no energy. If the motor is set in motion from rest, it must first be magnetized and static friction forces have to be overcome. Similarly, reversing the speed from a positive to a negative speed, or conversely, a zero crossing of the speed at which the electric motor is demagnetized and stopped for a short time.

Deshalb ist bei der Erfindung vorgesehen, vor dem Eintreten des Dämpfungsbetriebes den Elektromotor mit einer minimalen Drehzahl zu betreiben, unabhängig von der im Dämpfungsbetrieb vorgegebenen Geschwindigkeit durch die Steuervorrichtung oder einen Bediener. Therefore, it is provided in the invention to operate before the occurrence of the damping operation, the electric motor with a minimum speed, regardless of the predetermined speed in the damping operation by the control device or an operator.

Bei der Erfindung wird davon Gebrauch gemacht, dass für den Betrieb eines Hubmastes eines Hochhubfahrzeugs eine Reihe von Betriebsparametern vorliegen bzw. gemessen werden können, die einzeln oder in Kombination andeuten, dass eine Auslenkung bzw. Schwingung des Hubmastes zu erwarten steht. Als Beispiel sei genannt, dass die Hubvorrichtung im Hubmast ein Signal bekommt, eine Last auf eine bestimmte Höhe anzuheben. Es liegt auf der Hand, dass das Anheben aus einer bodennahen Position zunächst noch nicht zu einer merklichen Auslenkung oder Schwingung des Mastes führt, sondern diese erst eintritt, wenn die Last eine bestimmte Höhe erreicht hat. Bei Vorliegen eines derartigen Betriebszustands wird erfindungsgemäß das Voraussignal erzeugt, nach Maßgabe dessen der Elektromotor für den Antrieb der Dämpfungsvorrichtung bereits mit einer minimalen Drehzahl in Gang gesetzt wird. Dieses vorzeitige Ingangsetzen des Elektromotors hat den großen Vorteil, dass eine schnellere Reaktion auf den bevorstehenden Dämpfungsbetrieb ermöglicht ist. Durch den vorzeitigen Antrieb des Elektromotors ist dieser bereits magnetisiert und es sind die Haftreibungskräfte überwunden. Ebenfalls kann mit Hilfe des Vorausbetriebs des Elektromotors in den hydraulischen Elementen ein Druck vorgehalten werden, der sonst erst nach Anlauf der Pumpe beim Start des Dämpfungsbetriebs aufgebaut werden müsste. Außerdem ist auch ein Nachlauf des Motors nach einem Verfahren des Hydraulikzylinders möglich, da nach einer Bedieneingabe eine weitere Vorgabe wahrscheinlich ist. In the invention, use is made of the fact that for the operation of a lifting mast of a high-lift truck a number of operating parameters are present or can be measured, which indicate individually or in combination that a deflection or oscillation of the mast is to be expected. As an example may be mentioned that the lifting device gets a signal in the mast to raise a load to a certain height. It is obvious that lifting from a ground-level position initially does not lead to a noticeable deflection or oscillation of the mast, but only occurs when the load has reached a certain height. In the presence of such an operating state, the advance signal is generated according to the invention, according to which the electric motor for the drive of the damping device is already set at a minimum speed in motion. This premature starting of the electric motor has the great advantage that a faster response to the upcoming damping operation is possible. Due to the premature drive of the electric motor this is already magnetized and it is the static friction forces overcome. Also can be maintained with the help of the advance operation of the electric motor in the hydraulic elements, a pressure that would otherwise have to be established only after the start of the pump at the start of the damping operation. In addition, a caster of the motor after a process of the hydraulic cylinder is possible because after an operator input another default is likely.

Die Drehzahl des Elektromotors im Vorausbetrieb kann sehr klein sein, da – wie gesagt – Haftreibungskräfte und Druckaufbau auch bei dieser Geschwindigkeit überwunden bzw. erfolgen können, um die Reaktionszeit möglichst klein zu halten. The speed of the electric motor in advance operation can be very small, since - as I said - static friction and pressure build-up can be overcome or done even at this speed to keep the reaction time as small as possible.

Der Betrieb des Elektromotors mit der minimalen Drehzahl findet nur über einen begrenzten Zeitraum statt. Entweder wird am Anschluss ein weiterer Betrieb des Elektromotors bzw. des hydraulischen Antriebs nicht gefordert oder aber bereits während des Zeitraums erfolgt das Hochfahren des Elektromotors mit Betriebsdrehzahl zum entsprechenden Antrieb der Pumpe und zur entsprechenden Versorgung des Hydraulikzylinders für die Dämpfungsvorrichtung. The operation of the electric motor with the minimum speed takes place only for a limited period. Either the connection further operation of the electric motor or the hydraulic drive is not required or already during the period, the startup of the electric motor at operating speed to the corresponding drive of the pump and the corresponding supply of the hydraulic cylinder for the damping device.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Diagrammen näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to two diagrams.

Das erste Diagramm zeigt das Geschwindigkeitsprofil eines Hydraulikzylinders über der Zeit für den Verlauf einer Soll-Geschwindigkeit, einer Ist-Geschwindigkeit und einer Bereitschaftsgeschwindigkeit. The first diagram shows the velocity profile of a hydraulic cylinder over time for the course of a target speed, an actual speed and a standby speed.

Das zweite Diagramm zeigt den Verlauf der Drehzahl eines Elektromotors für eine Soll-Drehzahl, eine Ist-Drehzahl und eine Bereitschaftsdrehzahl. The second diagram shows the course of the speed of an electric motor for a target speed, an actual speed and a standby speed.

In dem Geschwindigkeitsprofil mit dem zugehörigen Profil für die Motordrehzahl ist das unterschiedliche Verhalten eines Hydrauliksystems mit und ohne einsatzbereitem Betrieb gezeigt. Zum Zeitpunkt T_start wird ein Betriebszustand erreicht, zu dem der Motor in Bereitschaft versetzt wird und die Mindestdrehzahl N_min vorgegeben wird. In der Situation A steigt die Sollwert-Vorgabe V_soll der Geschwindigkeit sprunghaft an. Die Geschwindigkeit des betriebsbereiten Systems Vist, bereit folgt diesem Signal schneller als die Geschwindigkeit V_ist, da die Totzeit t_Tot,Ruhe für diesen Fall geringer ist. In Situation b ist das Verhalten beider Systeme gleich, da die Veränderung nur Auswirkungen auf das Verhalten um die Ruhelage hat, wodurch die Totzeit t_Tot gleich ist. Die Umkehr der Bewegungsrichtung ist in Situation c dargestellt. Trotz Nulldurchgang des Sollwerts hält das betriebsbereite System die Mindestdrehzahl n_min, sodass der folgende Sprung schneller umgesetzt werden kann. Der Hydraulikzylinder befindet sich weniger lange in Ruhe und t_Tot,Umkehr ist kleiner. Zum Zeitpunkt t_Ende wird der einsatzbereite Betrieb beendet, da eine definierte Zeit nach Beendigung der Sollwertvorgabe vergangen ist und eine Betriebssituation erreicht ist, in der ein schnelles Reaktionsverhalten nicht für nötig befunden wird. In the speed profile with the associated profile for the engine speed, the different behavior of a hydraulic system is shown with and without operational operation. At the time T _start , an operating state is reached at which the engine is placed in standby and the minimum speed N _{min is} specified. In situation A, the setpoint input V increases _to the speed leaps and bounds. _The speed of the operational system Vist, prepared following this signal faster than the speed V, as the dead time t _{dead, rest} in this case is lower. In situation b, the behavior of both systems is the same, since the change has only effects on the behavior about the rest position, whereby the dead time t _{Tot is} equal. The reversal of the direction of movement is shown in situation c. Despite zero crossing of the setpoint, the operational system keeps the minimum speed n _min , so that the following jump can be implemented faster. The hydraulic cylinder is at rest for less time and t _{tot, reversal} is smaller. At the time t the _{end of} the ready operation is terminated because a defined time has passed after completion of the setpoint specification and an operating situation is reached in which a fast response is not found to be necessary.

Wie aus dem Drehzahldiagramm hervorgeht, ist nur eine geringe Drehzahl erforderlich, um eine kürzere Reaktionszeit zu erhalten. As can be seen from the speed diagram, only a low speed is required to obtain a shorter response time.

Claims

Method for operating a hydraulic damping device for a lift mast of an industrial truck, in which displacements of the lifting mast are measured and the measured values are transferred to a control device for the damping device and the control device generates control signals for a hydraulic pump driving electric motor in accordance with the measured values, in which Control device various parameters of the operation of the mast are stored from which a timely or imminent operation of the damping device is derived and the control device generates a forward signal according to the operating parameters for generating a control signal for the electric motor such that the electric motor before the start of the damping operation a minimum speed is put into operation.

Hydraulic drive for a damping device for a lift mast of a high-lift truck, wherein the drive comprises an electric motor, driven by the electric motor pump and at least one driven by the pump hydraulic cylinder and a control device, the hydraulic cylinder in accordance with the deflection of the mast with respect to the vertical activated to damp the deflection, characterized in that the control device derives from a combination of operating parameters for the mast, that a deflection of the mast is imminent or imminent and generates a forward signal and the control device generates a control signal for the electric motor in accordance with the advance signal, in such in that it is started at a minimum speed and the pump supplies the hydraulic cylinder with hydraulic medium via a control valve.

Hydraulic drive according to claim 1, characterized in that the minimum speed is smaller than the speed of the electric motor in the damping operation.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the operation of the electric motor is terminated at the minimum speed after a limited period.