DE102020206343A1 - Procedure for calibrating an electro-proportional adjustable proportional valve - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines in einem hydraulischen System angeordneten, proportional zu einem Ansteuersignal eines elektronischen Steuergeräts verstellbaren Stetigventils im Hinblick auf einen Offset des Ansteuersignals in einem Arbeitspunkt mit einer vorgegebenen Druckdifferenz und einem vorgegebenen Volumenstrom über das Stetigventil. Über das Stetigventil ist Druckfluid von dem Druckanschluss einer Hydropumpe, deren in seiner Größe erfassbares Hubvolumen verstellbar ist und deren Pumpendruck regelbar ist, einem hydraulischen Verbraucher zuführbar ist.Das Verfahren weist erfindungsgemäß folgende Verfahrensschritte auf:1) Regelung des Pumpendrucks auf einen Vorgabedruck bei geschlossenem Stetigventil;2) Erfassung eines Wertes zumindest für das Hubvolumen der Hydropumpe;3) Verändern, insbesondere Erhöhung des Ansteuersignals des Stetigventils von einem Anfangsansteuersignal aus, bis eine dem vorgegebenen Volumenstrom entsprechende Differenz zwischen dem aktuellen Pumpenvolumenstrom und dem bei geschlossenem Durchflussquerschnitts des Stetigventils gegebenen Pumpenvolumenstrom erfasst wird;4) Bestimmung des Offset des Ansteuersignals durch Vergleich des beim Erreichen des vorgegebenen Volumenstroms erfassten Ansteuersignals des Stetigventils mit einem theoretischen Ansteuersignal.The invention relates to a method for calibrating a proportional valve arranged in a hydraulic system and adjustable in proportion to a control signal of an electronic control device with regard to an offset of the control signal at an operating point with a predetermined pressure difference and a predetermined volume flow via the proportional valve. Via the continuous valve, pressure fluid can be supplied to a hydraulic consumer from the pressure connection of a hydraulic pump, the size of which can be measured in displacement and whose pump pressure is controllable ; 2) Acquisition of a value at least for the stroke volume of the hydraulic pump; 3) Changing, in particular increasing, the control signal of the continuous valve from an initial control signal until a difference between the current pump volume flow and the pump volume flow given when the flow cross-section of the continuous valve is closed is detected 4) Determination of the offset of the control signal by comparing the control signal of the proportional valve detected when the specified volume flow is reached with a theoretical control signal.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines proportional zu einem Ansteuersignal eines elektronischen Steuergeräts verstellbaren Stetigventils im Hinblick auf einen Offset des Ansteuersignals in einem Arbeitspunkt mit einer vorgegebenen Druckdifferenz und einem vorgegebenen Volumenstrom über das Stetigventil. Üblicherweise ist ein derartiges Stetigventil direkt elektrisch oder elektrohydraulisch mit Hilfe eines Proportionalelektromagneten betätigbar. Nach der Installation zum Beispiel an einer mobilen Arbeitsmaschine wie einem Bagger ist im Betrieb über ein derartiges Stetigventil Druckfluid von dem Druckanschluss einer Hydropumpe, deren in seiner Größe erfassbares Hubvolumen verstellbar ist und deren Pumpendruck regelbar ist, einem hydraulischen Verbraucher zuführbar.The invention relates to a method for calibrating a proportional valve that can be adjusted proportionally to a control signal of an electronic control device with regard to an offset of the control signal at an operating point with a predetermined pressure difference and a predetermined volume flow via the proportional valve. Such a continuous valve can usually be actuated directly electrically or electrohydraulically with the aid of a proportional solenoid. After installation, for example on a mobile work machine such as an excavator, pressure fluid can be fed to a hydraulic consumer via such a proportional valve during operation from the pressure connection of a hydraulic pump, the size of which is adjustable and the pump pressure is adjustable.
Elektroproportional verstellbare Stetigventile weisen fertigungsbedingt eine Streuung in der Kennlinie Durchflussquerschnitt zu dem durch den Proportionalelektromagneten elektrischem Strom auf. Üblicherweise besteht die Serienstreuung der Stetigventile in einem im Wesentlichen konstanten Offset des Ansteuersignals. Das heißt, dass für einen gewünschten Durchflussquerschnitt das Ansteuersignal um einen festen Betrag kleiner oder größer als ein theoretischer Wert ist. Es ist bekannt, zur Kompensation der Fertigungsstreuung die gefertigten Stetigventile zu vermessen und die Kennlinien der von einem elektronischen Steuergerät angesteuerten Stetigventile im Steuergerät zu hinterlegen. Alternativ werden die Stetigventile in der Fertigung eingestellt, um die Streuung zu verringern. Beide Vorgehensweisen bringen einen hohen Aufwand mit sich. Zusätzlich sind das Steuergerät und die von diesem angesteuerten Stetigventile fest einander zugeordnet. Dies erschwert einen späteren Austausch eines Stetigventils.Electro-proportional adjustable proportional valves have a manufacturing-related scatter in the characteristic curve of the flow cross-section to the electrical current through the proportional electromagnet. The series spread of the proportional valves usually consists of an essentially constant offset of the control signal. This means that for a desired flow cross-section, the control signal is smaller or larger than a theoretical value by a fixed amount. It is known to measure the manufactured proportional valves to compensate for the manufacturing variance and to store the characteristics of the proportional valves controlled by an electronic control device in the control device. Alternatively, the continuous valves are set in production in order to reduce the variance. Both approaches involve a lot of effort. In addition, the control unit and the proportional valves controlled by it are permanently assigned to one another. This makes it difficult to replace a proportional valve at a later date.
Der Aufwand für die Berücksichtigung der Streuung oder Einengung der Streuung selbst kann vermieden oder wenigstens verringert und der spätere Austausch eines Stetigventils vereinfacht werden, wenn das Steuergerät selbst erkennt, wie groß der Offset des Ansteuersignals des jeweiligen Stetigventils innerhalb der Streubreite ist und die individuelle Kennlinie des Stetigventils generiert und abspeichert.The effort for taking into account the spread or narrowing of the spread itself can be avoided or at least reduced and the subsequent replacement of a proportional valve can be simplified if the control unit itself detects how large the offset of the control signal of the respective proportional valve is within the spread and the individual characteristic of the Proportional valve generated and saved.
Ein Verfahren dazu ist aus der
Für die Durchführung des aus der
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Stetigventil auf einfache Weise innerhalb des hydraulischen Systems, von dem es eine Komponente ist, durch das elektronische Steuergerät kalibriert werden kann.The invention is therefore based on the object of specifying a method with which a continuous valve can be calibrated in a simple manner within the hydraulic system, of which it is a component, by the electronic control unit.
Diese Aufgabe wird für ein Stetigventil, das innerhalb des eingangs beschriebenen hydraulischen Systems angeordnet ist, durch ein Verfahren mit den erfindungsgemäßen Verfahrensschritten gelöst.This object is achieved for a continuous valve which is arranged within the hydraulic system described at the beginning by a method with the method steps according to the invention.
Demnach wird der Pumpendruck bei geschlossenem Stetigventil auf einen Vorgabedruck geregelt. Es wird ein Wert zumindest für das Hubvolumen der Hydropumpe erfasst. Dies kann auch dadurch geschehen, dass ein Ansteuersignal für eine Verstelleinrichtung der Hydropumpe, aus dem sich das Hubvolumen ergibt, erfasst wird und damit das Hubvolumen an sich nicht oder zumindest nicht genau bekannt ist. Als Hydropumpen werden heute üblicherweise Axialkolbenpumpen in Schrägscheiben- oder Schrägachsenbauweise eingesetzt. Bei diesen ist das Hubvolumen unter Berücksichtigung der Größe und der Anzahl der Axialkolben durch den Schwenkwinkel der Schrägscheibe oder durch den Schwenkwinkel der Zylindertrommel gegeben. Von einem Anfangsansteuersignal aus wird das Ansteuersignal des Stetigventils verändert, bis eine dem vorgegebenen Volumenstrom entsprechende Differenz zwischen dem aktuellen Pumpenvolumenstrom und dem bei einem geschlossenen Durchflussquerschnitt des Stetigventils gegebenen Pumpenvolumenstrom erfasst wird.Accordingly, the pump pressure is regulated to a preset pressure when the proportional valve is closed. A value is recorded at least for the stroke volume of the hydraulic pump. This can also take place in that a control signal for an adjusting device of the hydraulic pump, from which the stroke volume is obtained, is recorded and thus the stroke volume per se is not known, or at least not exactly known. Axial piston pumps are usually used as hydraulic pumps today Swashplate or bent axis construction used. With these, the stroke volume is given by the swivel angle of the swash plate or the swivel angle of the cylinder drum, taking into account the size and number of the axial pistons. The control signal of the continuous valve is changed from an initial control signal until a difference between the current pump volume flow and the pump volume flow given when the continuous valve is closed is detected.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vorteilhafter Weise weiter ausgestaltet werden.The method according to the invention can be developed further in an advantageous manner.
Prinzipiell ist es denkbar, bei einem hohen Anfangsansteuersignal, also einem hohen Startstrom und damit weit offenem Stetigventil zu beginnen und das Ansteuersignal solange zu verringern, bis die Hydropumpe den vorgegebenen Volumenstrom liefert. Besonders bevorzugt wird das Ansteuersignal des Stetigventils von einem Anfangsansteuersignal, bei dem das Stetigventil geschlossen ist, jedoch erhöht. Solange das Stetigventil trotz Erhöhung des Ansteuersignals noch geschlossen ist, ändert sich die Fördermenge der Hydropumpe nicht. Sobald sich das Stetigventil zu öffnen beginnt, kann ein Volumenstrom über das Stetigventil fließen. Die Druckregelung führt dazu, dass das Hubvolumen der Hydropumpe vergrößert wird, damit der Vorgabedruck erhalten bleibt. Das Ansteuersignal für das Stetigventil wird weiter erhöht, bis eine dem vorgegebenen Volumenstrom entsprechende Differenz zwischen dem durch das aktuelle Hubvolumen und die aktuelle Drehzahl der Hydropumpe gegebenen aktuellen Pumpenvolumenstrom und dem durch das Hubvolumen und die Drehzahl der Hydropumpe vor dem Öffnen eines Durchflussquerschnitts des Stetigventils gegebenen Pumpenvolumenstrom erreicht ist. Damit ist der über das Stetigventil fließende Volumenstrom gleich der Änderung des von der Hydropumpe geförderten Volumenstroms. Diese Änderung im Volumenstrom ist im Vergleich zu der absoluten Größe des Volumenstroms recht genau zu ermitteln, selbst wenn der von der Hydropumpe beim Öffnen des Stetigventils geförderte Volumenstrom und der aktuelle Volumenstrom ungenau bestimmt sind. Eine Ungenauigkeit in dieselbe Richtung und um wenigstens annähernd dasselbe Maß wirkt sich in der Differenz nicht aus. Somit ist die Bestimmung des über das Stetigventil fließenden Volumenstroms ohne zusätzlichen mechanischen Aufwand möglich. Schließlich wird der Offset des Ansteuersignals durch Vergleich des beim Erreichen des vorgegebenen Volumenstroms erfassten Ansteuersignals des Stetigventils mit einem theoretischen Ansteuersignal bestimmt. Die einzelnen Verfahrensschritte werden nach einem Startsignal selbsttätig vom elektronischen Steuergerät durchgeführt, wobei zumindest ab dem Öffnungsbeginn des Stetigventils die einzelnen Verfahrensschritte selbsttätig vom elektronischen Steuergerät in sehr kurzer Zeit im Bereich von einer Sekunde durchgeführt werden.In principle, it is conceivable to begin with a high initial control signal, that is to say a high start current and thus a wide open continuous valve, and to reduce the control signal until the hydraulic pump delivers the specified volume flow. Particularly preferably, however, the control signal of the continuous valve is increased by an initial control signal in which the continuous valve is closed. As long as the proportional valve is still closed despite an increase in the control signal, the delivery rate of the hydraulic pump does not change. As soon as the proportional valve begins to open, a volume flow can flow through the proportional valve. The pressure regulation leads to the fact that the stroke volume of the hydraulic pump is increased so that the preset pressure is maintained. The control signal for the proportional valve is increased further until a difference corresponding to the specified volume flow between the current pump volume flow given by the current stroke volume and the current speed of the hydraulic pump and the pump volume flow given by the stroke volume and the speed of the hydraulic pump before the opening of a flow cross section of the proportional valve is reached. The volume flow flowing through the continuous valve is thus equal to the change in the volume flow conveyed by the hydraulic pump. This change in the volume flow can be determined very precisely compared to the absolute size of the volume flow, even if the volume flow conveyed by the hydraulic pump when the continuous valve is opened and the current volume flow are inaccurately determined. An inaccuracy in the same direction and by at least approximately the same amount does not affect the difference. Thus, the determination of the volume flow flowing through the proportional valve is possible without additional mechanical effort. Finally, the offset of the control signal is determined by comparing the control signal of the proportional valve detected when the specified volume flow is reached with a theoretical control signal. The individual process steps are carried out automatically by the electronic control unit after a start signal, with the individual process steps being carried out automatically by the electronic control unit in a very short time in the region of one second, at least from the start of the opening of the continuous valve.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Verstell- und Regeleinrichtung der Hydropumpe einen gegebenenfalls auch verstellbaren Druckregler umfasst, auf den der Pumpendruck zur Druckregelung hydraulisch rückgeführt ist. Einfacher erscheint es jedoch, wenn der Pumpendruck durch einen Drucksensor erfassbar ist, dessen elektrisches Ausgangssignal zur Regelung des Pumpendrucks auf den Vorgabedruck vom elektronischen Steuergerät oder von einer unmittelbar auf die Hydropumpe aufgebaute Elektronik, einer sogenannten On-Board-Elektronik, genutzt wird.In principle, it is conceivable that the adjusting and regulating device of the hydraulic pump comprises an optionally also adjustable pressure regulator, to which the pump pressure is hydraulically fed back for pressure regulation. It seems simpler, however, if the pump pressure can be recorded by a pressure sensor whose electrical output signal is used to regulate the pump pressure to the set pressure by the electronic control unit or by electronics built directly onto the hydraulic pump, so-called on-board electronics.
Es kann vorgesehen sein, dass das Hubvolumen der Hydropumpe durch einen Hubvolumensensor mit einem elektrischen Ausgangssignal erfasst und somit elektrisch rückgeführt wird. Dann kann die Zufuhr und die Abfuhr von Druckfluid zu einer Stellkolbenanordnung der Hydropumpe über ein einfaches elektrisch angesteuertes Wegeventil, zum Beispiel über ein proportional verstellbares Wegeventil mit drei hydraulischen Anschlüssen, geschehen, wobei sich das Ansteuersignal für das Wegeventil aus der Differenz zwischen einem gewünschten Hubvolumen und dem von dem Hubvolumensensor erfassten Hubvolumen ergibt. Liegt das gewünschte Hubvolumen vor, so befindet sich das Wegeventil in einer Regelstellung, in der ein mit einer Stellkammer der Stellkolbenanordnung verbundener Ventilanschluss gegen einen Druckanschluss und gegen einen Tankanschluss mit einer kleinen positiven oder negativen Überdeckung abgesperrt ist. Nach einer Verschiebung aus der Regelstellung fließt Druckfluid der Stellkammer zu oder aus der Stellkammer ab und das Hubvolumen ändert sich.It can be provided that the stroke volume of the hydraulic pump is detected by a stroke volume sensor with an electrical output signal and is thus fed back electrically. Then the supply and discharge of pressure fluid to an adjusting piston arrangement of the hydraulic pump can be done via a simple electrically controlled directional valve, for example via a proportionally adjustable directional valve with three hydraulic connections the stroke volume detected by the stroke volume sensor results. If the desired stroke volume is present, the directional control valve is in a control position in which a valve connection connected to an actuating chamber of the actuating piston arrangement is blocked from a pressure connection and from a tank connection with a small positive or negative overlap. After a shift from the control position, pressure fluid flows to or from the control chamber and the stroke volume changes.
Das Hubvolumen der Hydropumpe kann auch proportional zu einem elektrischen Pumpenansteuersignal verstellbar sein. Man spricht dann von einer elektroproportionalen (EP-)Regelung, Dabei wird die Position eines das Hubvolumen der Hydropumpe bestimmenden Elements, zum Beispiel der Schrägscheibe, über eine Rückkopplungsfeder als Kraft auf den Ventilkolben eines Regelventils zurückgeführt. Entgegen der Kraft der Rückkopplungsfeder wirkt ein Proportionalelektromagnet, dessen Kraft von der Höhe des durch ihn hindurchfließenden Stromes abhängt, auf den Ventilkolben. Ist die Federkraft genauso groß wie die Magnetkraft, so befindet sich das Regelventil in einer Regelstellung, in der, sieht man vom Ersatz von Leckage einmal ab, Druckfluid einer Stellkammer weder zufließt noch aus der Stellkammer abfließt. Das Hubvolumen der Hydropumpe ändert sich nicht. Wird die Magnetkraft durch eine Änderung des durch den Elektromagneten hindurchfließenden Stroms erhöht oder erniedrigt, ist das Kräftegleichgewicht am Ventilkolben gestört und der Ventilkolben wird aus der Regelstellung verschoben. Druckfluid fließt der Stellkammer zu oder aus der Stellkammer ab, die Schrägscheibe ändert ihre Position, bis wieder ein Gleichgewicht zwischen der sich mit der Position der Schrägscheibe ändernden Kraft der Rückkopplungsfeder und der Magnetkraft besteht. Bei einer EP-Regelung kann also das Erreichen der bestimmten Differenz zwischen dem aktuellen Pumpenvolumenstrom und dem Pumpenvolumenstrom vor dem Öffnen des Durchflussquerschnitts anhand eines Wertes des Pumpenansteuersignals festgestellt wird, der unter Heranziehung des Wertes des Pumpenansteuersignals vor Erhöhung des Hubvolumens und der vorgegebenen bestimmten Pumpenvolumenstromdifferenz errechnet ist. Das Pumpenansteuersignal ist dabei der durch den Proportionalelektromagneten fließende elektrische Strom.The stroke volume of the hydraulic pump can also be adjusted proportionally to an electrical pump control signal. One then speaks of an electro-proportional (EP) control, in which the position of an element that determines the stroke volume of the hydraulic pump, for example the swash plate, is fed back via a feedback spring as a force on the valve piston of a control valve. A proportional electromagnet, the force of which depends on the level of the current flowing through it, acts on the valve piston against the force of the feedback spring. If the spring force is just as great as the magnetic force, the control valve is in a control position in which, apart from the replacement of leakage, pressurized fluid neither flows into an actuating chamber nor flows out of the actuating chamber. The stroke volume of the hydraulic pump does not change. The magnetic force is changed by changing the force generated by the electromagnet If the current flowing through is increased or decreased, the equilibrium of forces on the valve piston is disturbed and the valve piston is moved out of the control position. Pressurized fluid flows to or from the actuating chamber, the swash plate changes its position until there is again a balance between the force of the feedback spring, which changes with the position of the swash plate, and the magnetic force. With an EP control, the achievement of the specific difference between the current pump volume flow and the pump volume flow before the opening of the flow cross-section can be determined using a value of the pump control signal, which is calculated using the value of the pump control signal before the increase in the stroke volume and the specified specific pump volume flow difference . The pump control signal is the electric current flowing through the proportional solenoid.
Das Stetigventil ist vorzugsweise ein Ventil mit genau zwei Anschlüssen, von seiner Funktion her also ein verstellbares Drosselventil.The continuous valve is preferably a valve with exactly two connections, so its function is an adjustable throttle valve.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass sich während der Durchführung des Verfahrens die Drehzahl der Hydropumpe ändert. Dann ergibt sich der Pumpenvolumenstrom bei Öffnungsbeginn des Stetigventils aus dem in diesem Moment vorliegenden Hubvolumen und aus der in diesem Moment vorliegenden Drehzahl. Der während der Erhöhung des Ansteuersignals des Stetigventils jeweils aktuelle Pumpenvolumenstrom ergibt sich aus dem aktuellen Hubvolumen und der aktuellen Drehzahl, so dass bei sich ändernder Drehzahl der Pumpenvolumenstrom laufend errechnet werden müsste, bis die vorgegebene Differenz zwischen dem aktuellen Pumpenvolumenstrom und dem beim Öffnungsbeginn des Stetigventils vorgelegenen Pumpenvolumenstrom erreicht ist.In principle, it is conceivable that the speed of the hydraulic pump changes while the method is being carried out. Then the pump volume flow at the beginning of the opening of the proportional valve results from the stroke volume present at this moment and from the speed present at this moment. The current pump volume flow during the increase in the control signal of the proportional valve results from the current stroke volume and the current speed, so that if the speed changes, the pump volume flow would have to be calculated continuously until the specified difference between the current pump volume flow and that at the beginning of the opening of the proportional valve was available Pump volume flow is reached.
Ist dagegen die Drehzahl der Hydropumpe während der Änderung des Ansteuersignals für das Stetigventil wenigstens annähernd konstant, so kann mit dieser Drehzahl ein Wert des Hubvolumens errechnet werden, zu dem die vorgegebene Differenz in den Pumpenvolumenströmen und damit der vorgegebene Wert des über das Stetigventil fließenden Volumenstroms erreicht wird. Es ist nur noch der Wert des Hubvolumens anzuschauen und nicht ein Volumenstrom fortlaufend zu berechnen. Dieser Wert des Hubvolumens kann also aus dem Wert des Hubvolumens und aus dem Wert der Drehzahl während der Verfahrensschritte eins und zwei ermittelt werden.If, on the other hand, the speed of the hydraulic pump is at least approximately constant during the change in the control signal for the proportional valve, a value of the stroke volume can be calculated with this speed, at which the specified difference in the pump volume flows and thus the specified value of the volume flow flowing through the continuous valve reaches will. You only have to look at the value of the stroke volume and not continuously calculate a volume flow. This value of the stroke volume can therefore be determined from the value of the stroke volume and from the value of the speed during method steps one and two.
Das Verfahren ist ohne spezielle Ausgestaltung des hydraulischen Systems möglich, wenn während der Durchführung des Verfahrensschritts drei Druckfluid dem hydraulischen Verbraucher zufließt wobei der Lastdruck des hydraulischen Verbrauchers bekannt oder abschätzbar ist. Dann ist kein zusätzliches Ventil notwendig, über das die über das Stetigventil fließende Druckfluidmenge zum Tank strömen kann. Zum Beispiel können der Stiel und der Löffel der Ausrüstung eines Baggers während der Kalibrierung der zugeordneten Stetigventile frei hängen, so dass der Lastdruck null ist. Damit ist die Druckdifferenz über das Stetigventil gleich dem Vorgabedruck. Dem Stielzylinder und dem Löffelzylinder fließt zwar während des Kalibriervorgangs eine gewisse Druckfluidmenge zu, so dass sich ihre Lage und damit auch der Lastdruck etwas ändert. Allerdings kann das Verfahren sehr schnell ablaufen, so dass die zufließende Druckfluidmenge gering ist. Auch geht die Druckdifferenz nur mit ihrer Wurzel in den Volumenstrom ein. Der Ausleger kann während der Durchführung des Verfahrens über den Stiel und den Löffel auf dem Boden aufliegen,The method is possible without a special design of the hydraulic system if three pressurized fluids flow to the hydraulic consumer while the method step is being carried out, the load pressure of the hydraulic consumer being known or assessable. Then no additional valve is necessary through which the amount of pressure fluid flowing through the continuous valve can flow to the tank. For example, the stick and bucket of the equipment of an excavator can hang freely during calibration of the associated proportional valves so that the load pressure is zero. This means that the pressure difference across the proportional valve is equal to the set pressure. A certain amount of pressurized fluid flows to the arm cylinder and the bucket cylinder during the calibration process, so that their position and thus also the load pressure change somewhat. However, the process can take place very quickly, so that the amount of pressurized fluid flowing in is small. The pressure difference is only included in the volume flow with its root. The boom can rest on the ground via the handle and the bucket while the procedure is being carried out,
Denkbar ist es auch, den Lastdruck zu messen und den Vorgabedruck, auf den die Hydropumpe geregelt wird, jeweils um eine vorgegebene Differenz über den Lastdruck zu setzen.It is also conceivable to measure the load pressure and to set the specified pressure to which the hydraulic pump is regulated by a specified difference above the load pressure.
Üblicherweise sind die hydraulischen Verbraucher an mobilen Arbeitsmaschinen, zu deren Steuerung die zu kalibrierenden Stetigventile vornehmlich vorgesehen sind, doppeltwirkende Hydraulikzylinder. Dann ist neben dem Stetigventil für jeden Hydraulikzylinder noch ein Hauptsteuerventil vorhanden, mit dem die Bewegungsrichtung des hydraulischen Verbrauchers steuerbar ist, aber auch eine Volumenstromdrosselung möglich ist. Das Hauptsteuerventil hat zwei Verbraucheranschlüsse, die fluidisch mit dem hydraulischen Verbraucher verbunden sind, einen Versorgungsanschluss, der fluidisch mit dem Stetigventil verbunden ist, und einen Tankanschluss. Es ist nun besonders vorteilhaft, wenn während der Verfahrensschritte eins bis drei die lastniedrigere Seite des hydraulischen Verbrauchers über das Hauptsteuerventil mit dem Stetigventil fluidisch verbunden ist. Das Verfahren kann dann in einer Situation durchgeführt werden, in der der Druck auf der der Lastseite gegenüberliegenden Seite eines Hydraulikzylinders null oder nahe null ist.The hydraulic consumers on mobile work machines, for whose control the proportional valves to be calibrated are primarily provided, are usually double-acting hydraulic cylinders. Then, in addition to the continuous valve, there is also a main control valve for each hydraulic cylinder, with which the direction of movement of the hydraulic consumer can be controlled, but volume flow throttling is also possible. The main control valve has two consumer connections which are fluidically connected to the hydraulic consumer, a supply connection which is fluidically connected to the continuous valve, and a tank connection. It is now particularly advantageous if, during method steps one to three, the lower-load side of the hydraulic consumer is fluidically connected to the continuous valve via the main control valve. The method can then be performed in a situation in which the pressure on the opposite side of a hydraulic cylinder from the load side is zero or near zero.
Das hydraulische System, innerhalb dessen das zu kalibrierende Stetigventil angeordnet ist, kann auch ein stetig verstellbares Bypassventil umfassen, mit dem ein Durchflussquerschnitt zwischen dem Druckanschluss der Hydropumpe und einem Tank steuerbar ist. Dadurch kann, auch wenn es sich beim Hauptsteuerventil um ein solches mit einer geschlossenen Mittelstellung handelt, eine Lastfühligkeit gemäß einer als positive Steuerung (positive control) bezeichneten Steuerungsart eines hydraulischen Verbrauchers erhalten werden. In einer Neutralstellung fließt eine definierte Druckfluidmenge (z.B. 30 l/min) von der Hydropumpe über das Bypassventil zum Tank. Wird ein hydraulischer Verbraucher betätigt, werden das Hauptsteuerventil, das Stetigventil und das Bypassventil angesteuert und deren Ventilkolben proportional zur Höhe des Ansteuersignals verschoben. Dadurch wird der Durchflussquerschnitt des Bypassventils reduziert und zeitgleich ein Durchflussquerschnitt am Hauptsteuerventil und am Stetigventil geöffnet. Parallel dazu schwenkt die Pumpe proportional aus. Sobald der Pumpendruck größer ist als der Lastdruck fließt Öl zum Verbraucher. Es ist vorteilhaft, wenn das Bypassventil während der Verfahrensschritte eins bis drei offen ist. Es ist dabei auf einen solchen während der Kalibrierung konstanten Durchflussquerschnitt gestellt, dass während der Verfahrensschritte eins bis drei durch die Fördermenge der Hydropumpe der Pumpendruck auf den Vorgabedruck regelbar ist. Ein zu großer Durchflussquerschnitt des Bypassventils würde dazu führen, dass der Vorgabedruck auch beim maximalem Hubvolumen der Hydropumpe nicht erreicht wird.The hydraulic system, within which the continuous valve to be calibrated is arranged, can also comprise a continuously adjustable bypass valve with which a flow cross section between the pressure connection of the hydraulic pump and a tank can be controlled. As a result, even if the main control valve is one with a closed center position, load sensitivity can be obtained in accordance with a type of control of a hydraulic consumer referred to as positive control. In a neutral position, a defined amount of pressurized fluid (eg 30 l / min) flows from the hydraulic pump via the bypass valve to the tank. Becomes a hydraulic When the consumer is actuated, the main control valve, the proportional valve and the bypass valve are actuated and their valve pistons are shifted proportionally to the level of the actuation signal. This reduces the flow cross-section of the bypass valve and at the same time opens a flow cross-section on the main control valve and on the continuous valve. At the same time, the pump swings out proportionally. As soon as the pump pressure is greater than the load pressure, oil flows to the consumer. It is advantageous if the bypass valve is open during method steps one to three. It is set to such a flow cross-section that is constant during the calibration that the pump pressure can be regulated to the preset pressure during method steps one to three by the delivery rate of the hydraulic pump. Too large a flow cross-section of the bypass valve would lead to the default pressure not being reached even at the maximum stroke volume of the hydraulic pump.
Ein hydraulisches System mit einem zu kalibrierenden Stetigventil sowie verschiedene Diagramme mit Zeitverläufen von elektrischen Strömen, Durchflussquerschnitten, Pumpendruck und Fördermenge der Hydropumpe während der Durchführung eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.A hydraulic system with a continuous valve to be calibrated and various diagrams with time profiles of electrical currents, flow cross-sections, pump pressure and delivery rate of the hydraulic pump while an example of a method according to the invention is being carried out are shown in the drawings. The invention will now be explained in more detail with the aid of these drawings.
Es zeigen
-
1 ein Schaltbild des vereinfacht nur mit einem Hydraulikzylinder und entsprechenden Ventilen dargestellten hydraulischen Systems, wobei sich dieses in einem Ausgangszustand befindet, -
2 das Schaltbild einer in dem hydraulischen System gemäß1 einsetzbaren Verstellpumpe mit einer elektroproportionalen Einstellung des Hubvolumens, -
3 drei Graphen mit der Darstellung verschiedener Größen am Stetigventil, nämlich der vorgegebenen Druckdifferenz, des elektrischen Stroms, mit der ein Elektromagnet des zu kalibrierenden Stetigventils angesteuert wird, und des durch das Stetigventil hindurchfließende Volumenstroms über die Zeit, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, -
4 vier Graphen mit der Darstellung zusätzlicher Größen in einem Ausgangszustand und in aufeinanderfolgenden Abschnitten der Zeit, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, -
5 das Schaltbild nach 1 in einem Zustand während eines ersten Zeitabschnitts bei der Durchführung des Verfahrens zur Kalibrierung, -
6 das Schaltbild nach 1 in einem Zustand während eines zweiten Zeitabschnitt bei der Durchführung des Verfahrens zur Kalibrierung, -
7 das Schaltbild nach 1 in einem Zustand während eines dritten Zeitabschnitt bei der Durchführung des Verfahrens zur Kalibrierung und -
8 das Schaltbild einer in dem hydraulischen System gemäß1 einsetzbaren Verstellpumpe, bei der das eingestellte Hubvolumen durch einen Schwenkwinkelsensor erfassbar ist.
-
1 a circuit diagram of the hydraulic system shown in simplified form with only one hydraulic cylinder and corresponding valves, this being in an initial state, -
2 the circuit diagram of one in the hydraulic system according to1 usable variable displacement pump with an electro-proportional setting of the stroke volume, -
3 three graphs showing various variables on the continuous valve, namely the specified pressure difference, the electrical current with which an electromagnet of the continuous valve to be calibrated is controlled, and the volume flow flowing through the continuous valve over the time in which the method according to the invention is carried out, -
4th four graphs showing additional variables in an initial state and in successive sections of the time in which the method according to the invention is carried out, -
5 the circuit diagram according to1 in a state during a first time segment when performing the calibration method, -
6th the circuit diagram according to1 in a state during a second time segment when performing the calibration method, -
7th the circuit diagram according to1 in a state during a third time segment when the method for calibration and -
8th the circuit diagram of one in the hydraulic system according to1 usable variable displacement pump, in which the set stroke volume can be detected by a swivel angle sensor.
Das hydraulische System nach
Das hydraulische System nach
Der Zufluss und der Abfluss von Druckfluid zu dem und von dem Hydraulikzylinder
Zwischen dem Druckanschluss
An die Pumpenleitung
Der Druck in der Pumpenleitung wird von einem Drucksensor
Mit einem elektrischen Eingabegerät
Das Hubvolumen der Hydropumpe
In die Gegenrichtung wirkt auf die Schrägscheibe
Auf eine Flanschfläche des strichpunktiert angedeuteten Pumpengehäuses
Das Regelventil
Der Regelkolben
In der Ruhestellung des Druckreglers
Vom Steueranschluss A des Druckreglers
Bei der in der
Durch die drei Graphen de
In
Im Ausgangszustand a, der in
Im Abschnitt b beginnt der Kalibriervorgang. Das Bypassventil
Im Abschnitt b des Kalibriervorgangs fließt der gesamte von der Hydropumpe
Ausgehend von einer Minimalbestromung wird im Abschnitt c des Kalibriervorgangs der durch den Proportionalelektromagneten
Der Abschnitt d des Kalibriervorgangs beginnt, wenn an dem Proportionalelektromagnet
Aus der Drehzahl der Hydropumpe und dem gespeicherten Stromwert I1Pumpe kann nun berechnet werden, wie groß ein Stromwert I2Pumpe ist, bei dem der Arbeitspunktvolumenstrom über das Stetigventil
Sobald nun bei der weiteren Erhöhung des durch den Proportionalmagneten
Vorteilhaft für das Verfahren ist es, wenn der Lastdruck möglichst gering und deutlich geringer als der Arbeitspunktdruck ist, damit ein Volumenstrom zum hydraulischen Verbraucher fließen kann. Mit Hilfe des Hauptventils kann für den Zufluss von Druckfluid während des Kalibriervorgangs der lastniedrigere Zylinderraum ausgewählt werden. Besonders vorteilhaft ist es, den Lastdruck zu kennen, zum Beispiel durch Messen oder durch Schätzen aus einer bekannten Position der Kinematik. Der geregelte Pumpendruck kann dann um den Lastdruck gegenüber einem Wert bei Lastdruck null erhöht werden, so dass über das Stetigventil eine Druckdifferenz entsprechend dem Arbeitspunktdruck ansteht.It is advantageous for the method if the load pressure is as low as possible and significantly lower than the operating point pressure so that a volume flow can flow to the hydraulic consumer. With the help of the main valve, the cylinder chamber with the lower load can be selected for the influx of pressurized fluid during the calibration process. It is particularly advantageous to know the load pressure, for example by measuring or estimating from a known position of the kinematics. The regulated pump pressure can then be increased by the load pressure compared to a value at zero load pressure, so that a pressure difference corresponding to the operating point pressure is present across the continuous valve.
Es ist denkbar, das Bypassventil
Für eine erfindungsgemäße Kalibrierung eines Ventils ist nicht unbedingt eine Verstellpumpe mit einer EP-Regelung notwendig. Es sind auch andere Verstellvorrichtungen möglich.A variable displacement pump with EP control is not absolutely necessary for calibration of a valve according to the invention. Other adjustment devices are also possible.
So zeigt die
Die in
Der Zufluss und der Abfluss von Hydrauliköl zu und aus einer Stellkammer
Wird der durch den Proportionalelektromagneten
Bei der Verstellpumpe
Auch bei der Verstellpumpe gemäß
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1515th
- HydraulikzylinderHydraulic cylinder
- 1616
- Zylindergehäuse von 15Cylinder housing from 15
- 1717th
- Kolben von 15Piston of 15
- 1818th
- Kolbenstange von 15Piston rod from 15
- 1919th
- kolbenstangenabseitiger Zylinderraum von 15Cylinder space away from the piston rod of 15
- 2020th
- kolbenstangenseitiger Zylinderraum von 15Piston rod side cylinder space of 15
- 2323
- DrehzahlsensorSpeed sensor
- 2424
- VerstellvorrichtungAdjusting device
- 2525th
-
Hydropumpe 25
Hydraulic pump 25 - 2626th
- Tanktank
- 2727
- Druckanschluss von 25Pressure connection from 25
- 2828
- PumpenleitungPump line
- 2929
- VentilscheibeValve disc
- 3030th
- HauptventilMain valve
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- Verbraucheranschluss von 30Consumer connection from 30
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- Verbraucheranschluss von 30Consumer connection from 30
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- RückstellfederReturn spring
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- Arbeitsanschluss von 40Working connection of 40
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- Arbeitsanschluss von 40Working connection of 40
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- RückstellfederReturn spring
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- ProportionalelektromagnetProportional solenoid
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- BypassventilBypass valve
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- Rückstellfeder von 50Return spring from 50
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- Proportionalelektromagnet von 50Proportional solenoid of 50
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- elektrische Leitungelectrical line
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- DrucksensorPressure sensor
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- elektrisches Eingabegerätelectrical input device
- 5656
- elektrische Leitungelectrical line
- 5757
- elektronisches Steuergerätelectronic control unit
- 5858
- elektrische Leitungelectrical line
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- Proportionalelektromagnet an 25Proportional solenoid on 25
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- elektrische Leitungelectrical line
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- elektrische Leitungelectrical line
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- elektrische Leitungelectrical line
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- elektrische Leitungelectrical line
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- elektrische Leitungelectrical line
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- StellkolbenControl piston
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- StellkammerControl chamber
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- Schrägscheibe von 25Swash plate from 25
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- RegelventilControl valve
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- RegelventilControl valve
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- Stellkammeranschluss von 91Actuating chamber connection from 91
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- Druckfeder an 91Compression spring on 91
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- Proportionalelektromagnet von 91Proportional electromagnet of 91
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- SchwenkwinkelsensorSwivel angle sensor
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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