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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft allgemein ein Verfahren zum Kalibrieren
von Ventilen und insbesondere ein Verfahren zum Kalibrieren unabhängiger
Dosierventile.
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Hintergrund
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Maschinen
wie beispielsweise Bulldozer, Lader, Bagger, Motor-Grader und andere
Schwermaschinen benutzen ein oder mehrere hydraulische Aktoren zur
Durchführung verschiedener Tätigkeiten. Diese
Aktoren sind strömungstechnisch mit einer Pumpe der Maschine
verbunden, die ein unter Druck stehendes Druckmittel zu Kammern
innerhalb des Aktors zuführt. Eine Ventilanordnung ist
normalerweise strömungstechnisch zwischen die Pumpe und
zumindest einen der Aktoren geschaltet, um die Durchflussrate und
Richtung des unter Druck stehenden Druckmittels zu und von den Kammern
des Aktors zu steuern.
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Die
Ventilanordnung kann unabhängige Dosierventile (IMV) beinhalten,
die unabhängig zu betätigen sind, um zuzulassen,
dass unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit von der
Pumpe zu den Aktorkammern strömt. Die Menge an Hydraulikflüssigkeit in
jede Aktorkammer kann durch Verschieben einer Ventilspule in jedem
IMV gesteuert werden. Jede Ventilspule weist eine Reihe von Dosierschlitzen
auf, die Hydraulikflüssigkeitsströme in der Ventilanordnung
steuern, insbesondere ein Flüssigkeitsstrom von der Pumpe
zu dem Aktor und ein Flüssigkeitsstrom von dem Aktor zu
einem Tank. Wenn es sich bei dem Aktor um einen Hydraulikzylinder
handelt, werden diese Ströme gemeinhin als Pumpe-Zylinder-Strom
bzw. Zylinder-Tank-Strom bezeichnet.
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Die
Herstellung und der Zusammenbau von IMVs kann die Leistungsfähigkeit
der Ventilkomponenten beeinflussen, wie beispielsweise, dass sich jedes
IMV unterschiedlich verhält. Infolgedessen mag es passieren,
dass Ventilkomponenten nicht vorhersagbar funktionieren und möglicherweise
die Leistung des hydraulischen Aktors abnimmt.
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Ein
Verfahren zur Steuerung von Mediumströmen durch eine Ventilanordnung,
die zwischen einer Pumpe und einem Aktor strömungstechnisch eingebunden
ist, ist in dem für Stephenson erteilten
US-Patent Nr. 6,397,655 („das
'655 Patent"), beschrieben. Das '655 Patent beschreibt ein Verfahren zum
Kalibrieren eines mit einer Aktorkammer verbundenen Einlass- oder
Auslassventils. Das Einlassventil steuert die der Aktorkammer zugeführte
Strommenge und das Auslassventil steuert die die Aktorkammer verlassende
Strommenge. Zum Kalibrieren des Einlassventils wird das Auslassventil
geschlossen, während der elektrische Strom zum Betätigen des
Einlassventils zunimmt, wodurch der Druck in der Aktorkammer zunimmt.
Es wird eine Ventilöffnungsstromstärke für
das Einlassventil ermittelt, wenn die Druckanstiegsrate in der Aktorkammer
einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt. Zum Kalibrieren des
Auslassventils wird das Einlassventil geöffnet, so dass
der Druck in der Aktorkammer zunimmt. Dann wird das Einlassventil
geschlossen und der elektrische Strom zum Betätigen des
Auslassventils wird erhöht. Wenn der Wert der Druckabnahmerate
in der Aktorkammer einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt,
wird eine Ventilöffnungsstromstärke für das
Auslassventil ermittelt. Die Kalibrierung stellt sicher, dass die
Differenz zwischen der Ventilöffnungsstromstärke
für das Einlass- oder Auslassventil und einer Anfangsstromstärke
für die jeweiligen Ventile sich um wenigstens einen gewünschte
Differenzbetrag unterscheiden.
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Das
Kalibrierverfahren des '655 Patents bestimmt eine vorbestimmte Anfangsstromstärke,
die dem Ventil anfänglich zugeführt wird. Diese
Anfangsstromstärke hat einen Sollbetrag, der kleiner ist
als die Stromstärke, bei der das Ventil beginnt sich zu öffnen.
Die Anfangsstromstärke, die dem Einlass- oder Auslassventil
zugeführt wird, wird nur dann eingestellt, wenn ein Unterschied
zwischen der gemessenen Ventilöffnungsstromstärke
und der Anfangsstromstärke existiert. Das '655 Patent erfordert
auch Drucksensoren an den jeweiligen Zylinderöffnungen, was
mit sich bringt, dass an jeder Zylinderöffnung ein Sensor
vorhanden ist. Dies erhöht die Anzahl von Sensoren, wodurch
die Komplexität des Kalibrierprozesses zunimmt. Des Weiteren
misst das '655 Patent die Ventilöffnungsstromstärke,
wenn die Druckänderungsrate einen vorbestimmten Schwellwert
erreicht, ermittelt aber nicht, ob die Druckänderungsrate
für eine bestimmte Zeitspanne oberhalb des vorbestimmten
Schwellwerts bleibt. Wenn beim Messen der Druckänderungsrate
aufgrund eines Signalgeräusches oder einer Leckage an dem
Ein- oder Auslassventil ein Fehler auftritt, kann deswegen das Kalibrierverfahren
des '655 Patents möglicherweise die Ventilöffnungsstromstärke
verfrüht bestimmen.
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Das
offenbarte System ist darauf gerichtet, eine oder mehrere der zuvor
genannten Probleme zu überwinden.
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Darstellung der Erfindung
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In
einem Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum
Kalibrieren eines Ventils gerichtet, das ein Verschlusselement aufweist,
das zwischen einer Sperrstellung und einer Offenstellung für
einen Durchfluss bewegbar ist. Das Verfahren beinhaltet das Unterdrucksetzen
eines dem Ventil zuzuleitenden Druckmittels, das Erhöhen
eines Ventilbetätigungsstroms zum Steuern der Stellung
des Verschlusselements und das Erfassen eines Drucks des Druckmittels.
Das Verfahren zum Kalibrieren des Ventils beinhaltet auch das Ermitteln,
ob die Ableitung nach der Zeit des erfassten Druck des Druckmittels über
eine vorbestimmte Zeitspanne größer ist als ein
vorbestimmter Schwellwert, und das Bestimmen eines dem Ventil zugeleiteten Öffnungspunktstrombefehls.
Das Öffnungspunktstrombefehl wird dem Ventil dann zugeleitet,
wenn die Ableitung nach der Zeit des erfassten Druck des Druckmittels
größer ist als der vorbestimmte Schwellwert.
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In
einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein System
zum Kalibrieren eines Ventils gerichtet, das ein Verschlusselement
aufweist, das zwischen einer Sperrstellung und einer Offenstellung
für den Durchfluss bewegbar ist. Das System beinhaltet
eine Quelle, die dazu ausgebildet ist, ein Druckmittel unter Druck
zu setzen, einen Druckfühler, der dazu ausgebildet ist,
einen Druck des Druckmittels an einem Auslass der Quelle zu erfassen,
und eine Steuerung, die mit dem Drucksensor verbunden ist. Die Steuerung
ist dazu ausgebildet, einen Ventilbetätigungsstrom zu erhöhen,
um eine Stellung des Verschlusselements zu steuern, und den erfassten
Druck des Druckmittel von dem Drucksensor zu empfangen. Die Steuerung
ist auch dazu ausgebildet, zu erfassen, ob das Ventil sich in der
Offenstellung für den Durchfluss befindet, basierend auf
dem gemessenen Druck des Druckmittel am Auslass der Quelle, und
es ist dazu ausgebildet, einen Öffnungspunktstrombefehl
zu bestimmen, der dem Ventil dann zuzuleiten ist, wenn das Ventil
sich in der Offenstellung für den Durchfluss befindet.
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In
einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren
zum Bestimmen eines Iststrombefehls zur Steuerung eines Ventils
gerichtet. Das Ventil beinhaltet ein Verschlusselement, das zwischen
einer Sperrstellung und einer Offenstellung für den Durchfluss
bewegbar ist. Das Verfahren beinhaltet das Bestimmen eines Nennstrombefehls
basierend auf einer gewünschten Stellung des Verschlusselements,
das Bestimmen eines Kalibrieroffsetstrombefehls basierend auf einer
Kalibrierung des Ventils und das Bestimmen des Iststrombefehls durch
Summieren des Nennstrombefehls und des Kalibrieroffsetstrombefehls.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Seitenansicht einer Maschine gemäß einer
beispielhaft offenbarten Ausführungsform,
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2 ist
eine schematische Darstellung eines beispielhaft offenbarten Hydrauliksystems
gemäß einer beispielhaft offenbarten Ausführungsform,
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3 ist
eine schematische Darstellung eines beispielhaften Stromsteuersystems
zum Steuern der Ventile des Hydrauliksystems der 2,
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4 ist
ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen einer Verschiebung
einer Ventilspule und Nennstrombefehlen und Iststrombefehlen unter
Verwendung des Stromsteuersystems der 3 veranschaulicht,
und
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5A und 5B zeigen
ein Flussdiagramm eines beispielhaft offenbarten Verfahrens zum
Kalibrieren der Ventile des Hydrauliksystems der 2.
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Detaillierte Beschreibung
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Die 1 zeigt
eine beispielhafte Maschine 10. Die Maschine 10 kann
eine ortsfeste oder fahrbare Maschine sein, die irgendeine Art von
Tätigkeit ausführt, die mit Industriezweigen wie
dem Bergbau, dem Baugewerbe, der Landwirtschaft oder irgendeiner
anderen im Stand der Technik bekannten Industrie verbunden ist.
Beispielsweise kann die Maschine 10 eine Erdbewegungsmaschine
sein, wie beispielsweise ein Bulldozer, ein Lader, ein Löffelbagger,
ein Bagger, ein Motor-Grader, ein Lastkraftwagen mit Kippmulde oder
irgendeine andere Erdbewegungsmaschine. Die Maschine 10 kann
auch ein Generatorset, eine Pumpe, ein Schiff oder irgendeine andere geeignete
eine Tätigkeit durchführende Maschine umfassen.
Die Maschine 10 kann ein Rahmen 12, wenigstens
ein Arbeitsgerät 14 und einen Hydraulikzylinder 16 oder
irgendeinen anderen Druckmittelaktor, der das Arbeitsgerät 14 mit
dem Rahmen 12 verbindet, beinhalten. Es ist auch denkbar,
dass der Hydraulikzylinder 16 weggelassen wird, wenn dies
gewünscht wird, und ein Hydraulikmotor enthalten ist.
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Der
Rahmen 12 kann irgendeine Struktureinheit sein, die die
Bewegung der Maschine 10 unterstützt. Beispielsweise
kann der Rahmen ein eine Energiequelle (nicht gezeigt) mit einer
Traktionseinrichtung 18 verbindenden stationären
Grundrahmen, ein bewegbarer Rahmen eines Gelenksystems oder irgendeinen
anderen Rahmen, wie im Stand der Technik bekannt ist, sein.
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Das
Arbeitsgerät 14 kann irgendeine Einrichtung sein,
die zur Durchführung einer Arbeitstätigkeit einzusetzen
ist. Beispielsweise kann das Arbeitsgerät 14 eine
Schaufel, ein Behälter, ein Baggerlöffel, eine
Aufreißeinrichtung, eine Lagerung für eine Kippmulde,
eine Antriebseinrichtung oder irgendeine andere eine Tätigkeit
durchführende Einrichtung sein, wie sie im Stand der Technik
bekannt ist. Das Arbeitsgerät 14 kann über
eine Direktanlenkung 20, einem Gelenkmechanismus mit Hydraulikzylinder 16,
der ein Bauteil in dem Gelenksystem bildet, oder auf irgendeine
andere geeignete Weise mit dem Rahmen 12 verbunden sein.
Das Arbeitsgerät 14 kann schwenkbar, drehbar,
verschiebbar, hin- und her schwingbar oder irgendwie anders, wie
es im Stand der Technik bekannt ist, relativ zum Rahmen 12 bewegbar
sein.
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Wie
in der 2 gezeigt, kann der Hydraulikzylinder 16 eine
von mehreren Komponenten innerhalb eines Hydrauliksystems 22 sein,
die zusammenwirken, um das Arbeitsgerät 14 zu
bewegen. Das Hydrauliksystem 22 kann eine Quelle 24 für
unter Druck stehendes Druckmittel, ein kolbenseitiges Zuführventil 26,
ein kolbenseitiges Ablassventil 28, ein stangenseitiges
Zuführventil 30, ein stangenseitiges Ablassventil 32,
ein Tank 34 und ein oder mehrere Drucksensoren 36, 37, 38 beinhalten.
Das Hydrauliksystem 22 kann ferner eine Steuerung 70 beinhalten,
die mit den Druckmittelkomponenten des Hydrauliksystems 22 in
Verbindung steht. Es ist denkbar, dass das Hydrauliksystem 22 zusätzliche
und/oder andere Bauteile enthalten kann, wie beispielsweise ein Drucksensor,
ein Temperatursensor, ein Positionssensor, eine Steuerung, ein Akkumulator
und andere im Stand der Technik bekannte Bauteile. Obwohl das beispielhafte
Hydrauliksystem 22 den Hydraulikzylinder 16 beinhalten
kann, der mit zu kalibrierenden Ventilen 26, 28, 30, 32 strömungstechnisch
in Verbindung steht, sind die zu kalibrierenden Ventile nicht auf
Ventile zur Steuerung des Zu- oder Abstroms zu bzw. von dem Hydraulikzylinder
beschränkt. Es können ein oder mehrere Ventile
wie beispielsweise Ventile 26, 28, 30, 32 zur
Steuerung anderer Arten von Hydraulikströmungen, wie beispielsweise
eine Strömung in einem Motorkreislauf, z. B. ein Schwenkkreislauf
in einem Hydraulikbagger etc, eingesetzt werden.
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Jedes
der kolben- und stangenseitigen Zuführ- und Ablassventile 26, 28, 30, 32 kann
ein eigenständiges Dosierventil (IMV) sein, das mit der
Quelle 24, dem Hydraulikzylinder 16, dem Tank 34 und/oder irgendeiner
anderen Einrichtung, die im Hydrauliksystem 22 vorhanden
ist, strömungstechnisch verbunden unabhängig betreibbar
ist. Jedes der kolben- und stangenseitigen Zuführ- und
Ablassventile 26, 28, 30, 32 kann
unabhängig eingestellt werden, um den Hydraulikstrom in
mehreren Hydraulikpfaden zu steuern. Die Steuerung 70 steuert
jedes der unabhängig betreibbaren Ventile 26, 28, 30, 32.
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Jedes
der kolben- und stangenseitigen Zuführ- und Ablassventile 26, 28, 30, 32 umfasst
eine Ventilspule 26a, 28a, 30a, 32a und
einen Aktor 26b, 28b, 30b, 32b,
um die jeweilige Ventilspule 26a, 28a, 30a, 32a in
eine gewünschte Stellung zu bewegen und hierdurch die Hydraulikströmung
durch das Ventil 26, 28, 30, 32 zu
steuern. Die Verschiebung jeder Ventilspule 26a, 28a, 30a, 32a ändert
die Strömungsrate der Hydraulikflüssigkeit durch
das zugehörige Ventil 26, 28, 30, 32.
Die Aktoren 26b, 28b, 30b, 32b können
Magnetaktoren oder irgendwelche anderen für einen Fachmann
bekannte Aktoren sein.
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Der
Hydraulikzylinder 16 kann ein Zylinderrohr 46 und
eine in dem Zylinderrohr 46 angeordnete Kolbenanordnung 48 umfassen.
Das Zylinderrohr 46 oder die Kolbenanordnung 48 kann
mit dem Rahmen 12 gelenkig verbunden sein, während
das nicht gelenkig verbundene Zylinderrohr 46 oder die
Kolbenanordnung 48 mit dem Arbeitsgerät 14 drehbar
verbunden sein kann. Es ist auch denkbar, dass das Zylinderrohr 46 und/oder
die Kolbenanordnung 48 wechselweise entweder mit dem Rahmen 12 oder dem
Arbeitsgerät 14 fest verbunden sind. Der Hydraulikzylinder 16 kann
eine erste Kammer 50 und eine durch die Kolbenanordnung 48 abgeteilte
zweite Kammer 52 umfassen. In der in der 2 gezeigten beispielhaften
Ausführungsform befindet sich die erste Kammer 50 näher
an einem Kopfende des Hydraulikzylinders 16 und die zweite
Kammer 52 befindet sich näher an einem Stangenende
des Hydraulikzylinders 16. Die erste und zweite Kammer 50, 52 können
wahlweise über die Quelle 24 mit einem unter Druck
stehendem Druckmittel versorgt werden und mit dem Tank 34 strömungstechnisch
verbunden sein, um zu bewirken, dass die Kolbenanordnung 48 sich
in dem Zylinderrohr 46 verschiebt, wodurch die effektive
Länge des Hydraulikzylinders 16 sich ändert.
Das Aus- und Einfahren des Hydraulikzylinders 16 mag beim
Bewegen des Arbeitsgeräts 14 mithelfen.
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Die
Kolbenanordnung 48 kann einen Kolben 54, der in
dem Zylinderrohr 46 axial ausgerichtet und hierin untergebracht
ist, und einen mit dem Rahmen 12 oder dem Arbeitsgerät 14 verbindbare
Kolbenstange 56 umfassen (siehe 1). Der
Kolben 54 kann eine erste hydraulisch wirkende Fläche 58 und eine
der ersten hydraulisch wirkenden Fläche 58 gegenüberliegende
zweite hydraulisch wirkende Fläche 59 umfassen.
Ein durch den Flüssigkeitsdruck auf die erste und zweite
hydraulisch wirkenden Fläche 58, 59 bewirktes
Kräfteungleichgewicht kann zu einer Bewegung der Kolbenanordnung 48 in
dem Zylinderrohr 46 führen. Beispielsweise kann
eine Kraft auf die erste hydraulisch wirkende Fläche 58,
die größer ist als eine Kraft auf die zweite hydraulisch
wirkende Fläche 59, bewirken, dass die Kolbenanordnung 48 sich
unter Zunahme der effektiven Länge des Hydraulikzylinders 16 verschiebt.
In gleicher Weise wird die Kolbenanordnung 48 sich in dem
Zylinderrohr 46 unter Abnahme der effektiven Länge
des Hydraulikzylinders 16 zurückziehen, wenn auf
die zweite hydraulisch wirkende Fläche 59 eine
Kraft wirkt, die größer ist als die auf die erste
hydraulisch wirkende Fläche 58 wirkende Kraft.
Ein Dichtelement (nicht gezeigt), wie beispielsweise ein O-Ring,
kann mit dem Kolben 54 verbunden sein, um die Strömung
des Druckmittels zwischen einer Innenwand des Zylinderrohrs 46 und
einer zylindrischen Außenfläche des Kolbens 54 zu
begrenzen.
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Die
Quelle 24 kann so ausgebildet sein, dass ein Strom von
unter Druck stehendem Druckmittel erzeugt wird, und sie kann eine
Pumpe wie beispielsweise eine variable Verdrängungspumpe,
eine Pumpe mit fester Verdrängung oder irgendeine andere Quelle
für unter Druck stehendes Druckmittel, wie sie im Stand
der Technik bekannt ist, enthalten. Die Quelle 24 kann
mit einer Antriebsquelle (nicht gezeigt) der Maschine 10 über
beispielsweise eine Vorgelegewelle (nicht gezeigt), einen Riemen
(nicht gezeigt), eine elektrische Schaltung (nicht gezeigt) oder in
irgendeiner anderen geeigneten Weise antriebsmäßig
verbunden ist. Die Quelle 24 kann dazu bestimmt sein, das
unter Druck stehende Druckmittel nur dem Hydrauliksystem 22 zuzuführen,
oder alternativ das unter Druck stehende Druckmittel weiteren Hydrauliksystemen
(nicht gezeigt) innerhalb der Maschine zuzuführen.
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Eine
kolbenseitige Ventilgruppe 40 beinhaltet das kolbenseitige
Zuführventil 26 und das kolbenseitige Ablassventil 28.
Das kolbenseitige Zuführventil 26 kann zwischen
der Quelle 24 und der ersten Kammer 50 angeordnet
sein und dazu ausgebildet sein, einen Durchfluss des unter Druck
stehenden Druckmittels zur ersten Kammer 50 einzustellen.
Das kolbenseitige Zuführventil 26 kann einen mittels
Feder vorgespannten Ventilmechanismus, der zwei Stellungen einnehmen
kann, beinhalten, der durch ein Solenoid 26b betätigt wird
und der dazu ausgebildet ist, die Ventilspule 26a zwischen
einer ersten (Offen-)Stellung, in der das Druckmittel in die erste
Kammer 50 strömen kann, und einer zweiten (Sperr-)Stellung,
in der das Druckmittel daran gehindert ist, in die erste Kammer 50 zu
strömen, bewegt wird. Das stangenseitige Ablassventil 28 kann
zwischen der ersten Kammer 50 und dem Tank 34 angeordnet
sein und dazu ausgebildet sein, einen Durchfluss von unter Druck
stehendem Druckmittel von der ersten Kammer 50 in den Tank 34 einzustellen.
Das stangenseitige Ablassventil 28 kann einen durch eine
Feder vorgespannten Ventilmechanismus mit zwei Stellungen beinhalten,
der durch ein Solenoid 28b betätigt wird und dazu
ausgebildet ist, die Ventilspule 28a zwischen einer ersten
(Offen-)Stellung, in der das Druckmittel aus der ersten Kammer 50 ausströmen
kann, und einer zweiten (Sperr-)Stellung, in der das Druckmittel
daran gehindert ist, aus der ersten Kammer 50 auszuströmen,
bewegt wird.
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Eine
stangenseitige Ventilgruppe 42 beinhaltet ein stangenseitiges
Zuführventil 30 und ein stangenseitiges Ablassventil 32.
Das stangenseitige Zuführventil 30 kann zwischen
der Quelle 24 und der zweiten Kammer 52 angeordnet
sein und dazu ausgebildet sein, einen Durchfluss von unter Druck
stehendem Druckmittel in die zweite Kammer 52 einzustellen.
Das stangenseitige Zuführventil 30 kann einen
durch Feder vorgespannten Ventilmechanismus mit zwei Stellungen
beinhalten, der durch ein Solenoid 30b betätigt
wird und dazu ausgebildet ist, die Ventilspule 30a zwischen
einer ersten (Offen-)Stellung, in der das Druckmittel in die zweite
Kammer 52 strömen kann, und einer zweiten (Sperr-)Stellung,
in der das Druckmittel gegenüber der zweiten Kammer 52 abgesperrt
ist, zu bewegen. Das stangenseitige Ablassventil 32 kann
zwischen der zweiten Kammer 52 und dem Tank 34 angeordnet
sein und dazu ausgebildet sein, einen Durchfluss von unter Druck
stehendem Druckmittel von der zweiten Kammer 52 zum Tank 34 einzustellen.
Das stangenseitige Ablassventil 32 kann einen mittels einer
Feder vorgespannten Ventilmechanismus, der zwei Stellungen einnehmen
kann, beinhalten, der durch ein Solenoid 32b betätigt
wird und dazu ausgebildet ist, die Ventilspule 32a zwischen
einer ersten (Offen-)Stellung, in der es dem Druckmittel ermöglicht
ist, von der zweiten Kammer 52 auszuströmen, und
einer zweiten (Sperr-)Stellung, in der das Druckmittel daran gehindert
ist, aus der zweiten Kammer 52 auszuströmen, bewegt
werden.
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Eines
oder mehrere kolben- und stangenseitigen Zuführ- und Ablassventile 26, 28, 30, 32 können auch
zusätzliche oder andere Ventilmechanismen umfassen, wie
beispielsweise ein Proportionalventilelement oder irgendeinen anderen
im Stand der Technik bekannten Ventilmechanismus. Des Weiteren können
ein oder mehrere kolben- und stangenseitige Zuführ- und
Ablassventile 26, 28, 30, 32 alternativ
auch hydraulisch, mechanisch, pneumatisch oder in irgendeiner anderen
geeigneten Weise betätigt werden. Das Hydrauliksystem 22 mag
zusätzliche Komponenten umfassen, um Drücke und/oder Durchflösse
des Druckmittel innerhalb des Hydrauliksystems 22 zu steuern,
wie beispielsweise Druckbegrenzungsventile, Aufmachventile, Zweiwegeventile, Rückschlagventile,
hydraulisch-mechanisch betätigte Proportionalsteuerventile
etc. Beispielsweise kann ein Bypass-Ventil (nicht gezeigt) vorgesehen
sein, um den Druck des Druckmittels einzustellen. Das Bypass-Ventil
kann ermöglichen, dass ein Durchfluss von der Pumpe 24 in
den Tank 34 umgelenkt wird.
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Kolben-
und stangenseitige Zuführ- und Ablassventile 26, 28, 30, 32 können
strömungstechnisch miteinander verbunden sein. Insbesondere können
die kolben- und stangenseitigen Zuführventile 26, 30 mit
einem stromaufwärts befindlichen Druckmittelkanal 60 parallel
geschaltet sein. Der stromaufwärts gelegene gemeinsame
Druckmittelkanal 60 kann so angeschlossen sein, dass unter
Druck stehendes Druckmittel von der Pumpe 24 über
einen Zuführkanal 62 aufgenommen wird. Die kolben-
und stangenseitigen Ablassventile 28, 32 können
mit einem Ablasskanal 64 parallel geschaltet sein. Die
kolbenseitigen Zuführ- und Rückschlagventile 26, 28 können
parallel mit einer zur ersten Kammer führenden Druckmittelleitung 61 verbunden
sein. Die stangenseitigen Zuführ- und Rückschlagventile 30, 32 können
parallel mit einer zur zweiten Kammer führenden Druckmittelleitung 63 verbunden
sein.
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Der
Tank 34 kann als Behälter zum Bevorraten eines
Druckmittels ausgebildet sein. Das Druckmittel kann beispielsweise
ein geeignetes Hydrauliköl, ein Motorschmieröl,
ein Getriebeschmieröl oder irgendein anderes im Stand der
Technik bekanntes Druckmittel sein. Ein oder mehrere Hydrauliksysteme in
der Maschine 10 können das Druckmittel aus dem Tank 34 entnehmen
und das Druckmittel in den Tank 34 zurückführen.
Es ist ebenso denkbar, dass das Hydrauliksystem 22 mit
mehreren separaten Druckmitteltanks verbunden ist.
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Das
Hydrauliksystem 22 kann auch einen oder mehrere Drucksensoren 36, 37, 38 umfassen. Beispielsweise
kann ein Drucksensor 36, der einen Förderdruck
P der Pumpe 24 überwacht, in einer Druckmittelzuführleitung 62 vorhanden
sein. Wenn das Druckmittel von der Pumpe 24 in das Hydrauliksystem 22 strömt, überwacht
der Drucksensor 36 in der Druckmittelzuführleitung 62 den
Förderdruck P, des von der Pumpe 24 geförderten
und in das Hydrauliksystem 22 gelangenden Druckmittels
und überträgt ein den gemessenen Druck repräsentierendes
Ausgangssignal an die Steuerung 70. Der oder die Drucksensoren 36, 37, 38 können
an irgendeiner geeigneten Stelle platziert sein, um einen gewünschten
Drucks des durch die Pumpe 24 geförderten Druckmittels
zu ermitteln. Das nachfolgend beschriebene beispielhafte Kalibrierverfahren
erfasst unter Verwendung des Drucksensors 36 den Förderdruck P
der Pumpe 24. Es ist aber klar, dass das Kalibrierverfahren
den Druck P auch unter Verwendung von einem oder mehreren Drucksensoren
an anderen Stellen im Hydrauliksystem 22 erfassen kann,
wie beispielsweise mittels der Drucksensoren 37, 38. Wie
in 2 gezeigt, überwacht der Drucksensor 37 den
mit der ersten Kammer 50 des Hydraulikzylinders 16 verknüpften
Druck und der Drucksensor 38 überwacht den mit
der zweiten Kammer 52 des Hydraulikzylinders 16 verknüpften
Druck. Einem Fachmann ist klar, dass die Drucksensoren 36, 37, 38 irgendeine
Drucksensoranordnung umfassen können, die dazu in der Lage
ist, einen Druck des durch die Pumpe 24 und/oder in das
Hydrauliksystem 22 eindringenden Druckmittels zu ermitteln.
Des Weiteren sind die eine oder mehreren Anbringungsstellen sowie
die Anzahl der Drucksensoren 36, 37, 38 nicht auf
die in der 2 dargestellte spezifische Ausgestaltung
beschränkt.
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Die
Steuerung 70 kann einen einzigen Mikroprozessor oder mehrere
Mikroprozessoren umfassen, die eine Einrichtung zum Steuern des
Betriebs des Hydrauliksystems 22 beinhaltet. Zur Ausführung der
Funktion der Steuerung 70 können zahllose kommerziell
verfügbare Mikroprozessoren ausgebildet sein. In vorteilhafter
Weise könnte die Steuerung 70 in einem gewöhnlichen
Mikroprozessor der Maschine implementiert sein, der dazu geeignet
ist, zahllose Maschinenfunktionen zu steuern. Die Steuerung 70 könnte
einen Speicher, eine sekundäre Speichereinrichtung, einen
Prozessor und irgendwelche anderen Komponenten zum Betreiben einer
Anwendung beinhalten. Mit der Steuerung 70 können
verschiedene andere Schaltungen verknüpft sein, wie beispielsweise
eine Energiezuführschaltung, eine Signalaufbereitungsschaltung,
eine Solenoid-Antriebsschaltung und irgendwelche anderen Einzelschaltungen.
Die Steuerung 70 kann mit wenigstens einer Bedienereingabeeinrichtung 68 verbunden
sein, die es ermöglicht, dass ein Bediener den Betrieb
von einer oder mehreren Komponenten des Hydrauliksystems 22 steuert,
wobei ein oder mehrere Kontrolleinrichtungen, wie sie im Stand der
Technik bekannt sind, verwendet wird, wie beispielsweise ein oder
mehrere Pedale, Schalter, Einstellscheiben, Paddel, Joysticks etc.
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Die
Steuerung 70 ist mit den Drucksensoren 36 und
Aktoren 26b, 28b, 30b, 32b der
kolben- und stangenseitigen Zuführ- und Ablassventile 26, 28, 30, 32 elektrisch
verbunden. Die Steuerung 70 empfängt von dem Drucksensor 36 erfasste
Drücke und kann dazu ausgebildet sein, eine Eingabe von
der Bedienereingabeeinrichtung 68 zu empfangen. Die Steuerung 70 sendet
ein oder mehrere elektrische Befehlssignale zu den Aktoren 26b, 28b, 30b, 32b.
In Erwiderung auf das oder die elektrischen Steuersignale, üben
ein oder mehrere Aktoren 26b, 28b, 30b, 32b eine
sich verändernde Kraft aus, um ein oder mehrere Ventilspulen 26a, 28a, 30a, 32a in
gewünschter Weise zur Steuerung des Hydraulikstroms durch
das Hydrauliksystem 22 hindurch versetzt werden.
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Der
Hydraulikzylinder 16 kann durch den Druck des Druckmittels
in Antwort auf eine Eingabe eines Bedieners unter Verwendung der
Bedienereingabeeinrichtung 68 bewegt werden. Das Druckmittel kann
durch die Quelle 24 unter Druck gesetzt sein und zu den
kolben- und stangenseitigen Zuführventilen 26 und 30 geleitet
werden. In Antwort auf eine Eingabe eines Bedieners, um die Kolbenanordnung 48 entweder
aus- oder einzufahren, kann eines der kolben- und stangenseitigen
Zuführventile 26 und 30 in die Offenstellung
bewegt werden, um das unter Druck stehende Druckmittel in die geeignete
erste oder zweite Kammer 50, 52 zu leiten. Im
Wesentlichen gleichzeitig, kann eines der kolben- und stangenseitigen
Ablassventile 28, 32 in die Offenstellung bewegt
werden, um das Druckmittel von der zweckmäßigen
ersten oder zweiten Kammer 50, 52 in den Tank 34 zu
leiten, um einen Druckunterschied über den Kolben 54 zu
erzeugen, der bewirkt, dass sich die Kolbenanordnung 48 bewegt.
Wenn beispielsweise das Ausfahren des Hydraulikzylinders 16 gefordert
wird, kann das kolbenseitige Zuführventil 26 sich in
die Offenstellung bewegen, um das unter Druck stehende Druckmittel
von der Quelle 24 in die erste Kammer 50 zu leiten.
Im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Zuleiten des unter Druck stehenden
Druckmittels in die erste Kammer 50 kann sich das stangenseitige
Ablassventil 32 in die Offenstellung bewegen, um zuzulassen,
dass Druckmittel von der zweiten Kammer 52 in den Tank 34 abfließt.
Wenn gewünscht wird, dass sich der Hydraulikzylinder 16 wieder
einzieht, kann sich das stangenseitige Zuführventil 30 in
die Offenstellung bewegen, um unter Druck stehendes Druckmittel
von der Quelle 24 in die zweite Kammer 52 zu leiten.
Im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Zuleiten des unter Druck stehenden Druckmittels
in die zweite Kammer 52 mag das kolbenseitige Ablassventil 28 sich
in die Offenstellung bewegen, um zuzulassen, dass Druckmittel von
der ersten Kammer 50 in den Tank 34 abfließt.
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Die 3 zeigt
ein beispielhaftes Stromsteuersystem 80 der Steuerung 70 zur
Steuerung der Ventile 26, 28, 30, 32.
Das Stromsteuersystem 80 empfängt einen Spulenverschiebebefehl 82,
der eine gewünschte Spulenverschiebung für die
Ventile 26, 28, 30, 32 repräsentiert.
Der Spulenverschiebebefehl 82 kann beispielsweise auf einer
gewünschten Druckmittelmenge basieren, die einer der ersten
und zweiten Kammer 50, 52, wie oben beschrieben,
zuzuleiten oder hieraus abzuführen ist.
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Das
Stromsteuersystem 80 leitet den Spulenverschiebebefehl 82 an
einen Aktorwandler 84 weiter. Der Aktorwandler 84 erzeugt
einen Nenn-(oder gewünschten)Strombefehl 72, basierend auf
dem Spulenverschiebebefehl 82. Das Stromsteuersystem 80 überträgt
dann den Nennstrombefehl 72 zu einem Modifizierer 86,
der, basierend auf dem Nennstrombefehl 72, einen Iststrombefehl 76 ausgibt.
In der in 3 gezeigten beispielhaften Ausführungsform
legt der Modifizierer 86 den Iststrombefehl 76 fest,
indem der Nennstrombefehl 72 und ein Kalibrieroffsetstrombefehl 74 aufsummiert
werden. Der Iststrombefehl 76 wird an die Aktoren 26b, 28b, 30b, 32b der
jeweiligen Ventile 26, 28, 30, 32 weitergeleitet.
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Der
Kalibrieroffsetstrombefehl 74 wird für jedes Ventil 26, 28, 30, 32 durch
das zuvor beschriebene Kalibrierverfahren bestimmt. Das Kalibrieren
der Ventile 26, 28, 30, 32 beinhaltet
das Festlegen des Punkts, bei dem ein Hydraulikstrom beginnt, durch das
zu kalibrierende Ventil zu fließen. Und dieser Punkt wird
gemeinhin als Öffnungspunkt bezeichnet. Das Kalibrieren
eines oder mehrerer der Ventile 26, 28, 30, 32 kann
ein oder mehrmals durchgeführt waren, beispielsweise nach
dem Zusammenbauen des Hydrauliksystems 22, periodisch im
Einsatz, nach bestimmten Situationen etc. In der beispielhaften Ausführungsform
basiert der Kalibrieroffsetstrombefehl 74 auf einem Strombefehl
von der Steuerung 70 beim Öffnungspunkt, der während
des Kalibrierens der Ventile 26, 28, 30, 32 bestimmt
wurde. In der beispielhaften Ausführungsform gleicht der
Kalibrieroffsetstrombefehl 74 den Öffnungspunktstrombefehl aus,
d. h. der Strombefehl beim Öffnungspunkt, der während
des nachfolgend beschriebenen Kalibrierverfahrens bestimmt wurde,
minus den erwarteten (oder gewünschten) Strombefehl beim Öffnungspunkt.
Der erwartete Strombefehl beim Öffnungspunkt ist ein vorbestimmter
Strombefehl, der erwartet wird, um die jeweiligen Ventile 26, 28, 30, 32 zu öffnen.
Es ist aber klar, dass der Kalibrieroffsetstrombefehl 74 auch
von anderen Faktoren, die mit den Ventilen 26, 28, 30, 32 etc.
verknüpft sind, abhängen kann.
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Die 4 veranschaulicht
eine beispielhafte Beziehung zwischen dem Versatz einer der Ventilspulen 26a, 28a, 30a, 32a und
einem Strombefehl von der Steuerung 70 an die zugehörigen
Aktoren 26b, 28b, 30b, 32b,
der unter Verwendung des in der 3 gezeigten
Stromsteuersystems 80 bestimmt wurde. Eine Nominalsteuerkurve 90 zeigt
die Spulenverschiebung gegenüber dem Nennstrombefehl 72. Eine
Iststeuerkurve 92 zeigt die Spulenverschiebung über
dem Iststrombefehl 76. Wie in 4 gezeigt,
ist die Differenz zwischen der Nominalsteuerkurve 90 (entspricht
dem Nennstrombefehl 72) und der Iststeuerkurve 92 (entspricht
dem Iststrombefehl 76) der Kalibrieroffsetstrombefehl 74.
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Die 5A und 5B zeigen
ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Kalibrieren
des Hydrauliksystems 22 durch Bestimmen des Öffnungspunktstromssteuerbefehls
passend zu bestimmten offenbarten Ausführungsformen zeigt. Wie
in 5A gezeigt, kann die Steuerung 70 bestimmen,
welches Ventil 26, 28, 30, 32 zu
kalibrieren ist (Verfahrensschritt 100). Das Ventil 26, 28, 30, 32 kann
durch die Steuerung 70 automatisch ausgewählt
werden oder es kann von einem Bediener oder irgendeiner anderen
Einheit gewählt werden und eine Information betreffend
die Auswahl kann der Steuerung 70 weitergeleitet werden.
Die nachfolgenden Verfahrensschritte beschreiben das Kalibrieren des
kolbenseitigen Zuführventils 26. Es ist aber klar, dass ähnliche
Verfahrensschritte auch ausgeführt werden können,
wenn das kolbenseitige Ablassventil 28, das stangenseitige
Zuführventil 30 oder das kolbenseitige Ablassventil 32 kalibriert
wird.
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Die
Steuerung 70 mag alle Ventile 26, 28, 30, 32 schließen,
indem den Ventilen 26, 28, 30, 32 kein oder
im Wesentlichen kein elektrischer Strom angelegt wird (Verfahrensschritt 102).
Die Steuerung 70 sendet dann einen Steuerbefehl zur Pumpe 24,
um dessen Förderdruck P auf eine vorbestimmte Höhe anzuheben
(Verfahrensschritt 104). Zusätzlich mag die Steuerung 70 einen
Steuerbefehl an ein stromabwärts der Pumpe 24 befindliches
Bypass-Ventil (nicht gezeigt) senden, um den Förderdruck
P der Pumpe 24 zu erhöhen. Das Druckmittel von
der Pumpe 24 wird mit dem vorbestimmten Druck zumindest
zu der Ventilgruppe 40 geleitet (d. h. der Ventilgruppe,
die das zu kalibrierende Ventil beinhaltet). In der beispielhaften
Ausführungsform fördert die Pumpe 24 das Druckmittel
zu beiden Ventilgruppen 40, 42.
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Die
Steuerung 70 erhöht dann den elektrischen Strom
zum Aktor 26b des kolbenseitigen Zuführventils 26 (d.
h. der Aktor des Ventils, das zu kalibrieren ist), und die Steuerung 70 leitet
dann im Wesentliche gleichzeitig auch einen maximalen Strom zum
Aktor 28b des kolbenseitigen Ablassventils 28 (d.
h. der Aktor des gegenüberliegenden Ventils der gleichen
Ventilgruppe, von der das Ventil zu kalibrieren ist) (Verfahrensschritt 106).
Infolgedessen öffnet der maximale elektrische Strom zum
Aktor 28b das kolbenseitige Ablassventil 28 vollständig.
Wenn die Steuerung 70 dem Aktor 26b des kolbenseitigen
Zuführventils 26 elektrischen Strom zuführt,
wird der Förderdruck P der Pumpe 24 durch den
Drucksensor 36 gemessen. Der Drucksensor 36 überträgt
ein Ausgangssignal, das den gemessenen Förderdruck P repräsentiert,
zu der Steuerung 70 (Verfahrensschritt 108).
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Die
Steuerung 70 berechnet auch eine Ableitung über
die Zeit dP/dt des gemessenen Förderdrucks P der Pumpe 24,
d. h. die Druckänderungsrate. Die Ableitung dP/dt des gemessenen
Förderdrucks P der Pumpe 24 beträgt Null,
wenn die Steuerung 70 den Strom zum Aktor 26b des
kolbenseitigen Zuführventils 26 erhöht
und währenddessen das kolbenseitige Zuführventil 26 geschlossen
ist. Wenn das kolbenseitige Zuführventil 26 sich öffnet
und zulässt, dass ein Durchfluss erfolgt, nimmt der Förderdruck
P der Pumpe 24 ab und die Ableitung dP/dt des Förderdrucks
P der Pumpe 24 ändert sich sehr schnell. Die Steuerung 70 überwacht
die Ableitung dP/dt und ermittelt, wann die Ableitung dP/dt größer ist
als ein vorbestimmter Schwellwert und für eine bestimmte
Zeitspanne oberhalb des Schwellwerts bleibt (Verfahrensschritt 110).
Beispielsweise kann die Steuerung 70 ermitteln, wann die
Ableitung dP/dt des gemessenen Förderdrucks P der Pumpe 24 größer ist
als der vorbestimmte Schwellwert und für eine bestimmte
Zeitspanne (beispielsweise 0,5 Sekunden, 1 Sekunde etc.) größer
als der vorbestimmte Schwellwert bleibt. Wenn die Ableitung dP/dt
nicht größer ist als der vorbestimmte Schwellwert
oder, wenn die Ableitung dP/dt nicht größer bleibt
als der vorbestimmte Schwellwert, bevor die vorbestimmte Zeitspanne
verstrichen ist (Verfahrensschritt 110; Nein), dann kehrt das
Verfahren zum Schritt 106 zurück. Die Steuerung 70 erhöht
dann weiter den elektrischen Strom zum Aktor 26b des kolbenseitigen
Zuführventils 26 und macht weiter mit dem Berechnen
der Ableitung dP/dt des Förderdrucks P der Pumpe 24,
bis die Ableitung dP/dt für die vorbestimmte Zeitspanne
größer ist als der vorbestimmte Schwellwert (Verfahrensschritte 106–110).
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Wenn
die Steuerung 70 feststellt, dass die Ableitung dP/dt für
eine vorbestimmte Zeitspanne größer ist als der
vorbestimmte Schwellwert (Verfahrensschritt 110; Ja), dann
ermittelt und speichert die Steuerung 70 den an den Aktor 26b des
kolbenseitigen Zuführventils 26 gesendeten Strombefehls
ab, wenn die Ableitung dP/dt des Förderdrucks P der Pumpe 24 beginnt
größer zu werden als der vorbestimmte Schwellwert,
d. h. der Beginn der vorbestimmten Zeitspanne, in der die Ableitung
dP/dt oberhalb des vorbestimmten Schwellwerts verblieb (Verfahrensschritt 112).
Wie in 5B gezeigt, ermittelt die Steuerung 70 dann
die Anzahl der abgespeicherten Strombefehle und ermittelt, ob eine
vorbestimmte Anzahl (beispielsweise drei) von Strombefehlen abgespeichert
wurde (Verfahrensschritt 114). Wenn die vorbestimmte Anzahl
von Strombefehlen nicht abgespeichert sind (Verfahrensschritt 114;
Nein), dann kehrt das Verfahren zum Schritt 102 zurück,
so dass die Steuerung 70 einen anderen Strombefehl ermittelt
und abspeichert und dann ermittelt, ob die vorbestimmte Anzahl von
Strombefehlen abgespeichert wurden (Verfahrensschritte 102–114).
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Nachdem
die vorbestimmte Anzahl von Strombefehlen abgespeichert sind (Verfahrensschritt 114;
Ja), dann berechnet die Steuerung 70 einen Durchschnitt
der abgespeicherten Strombefehle und eine maximale Abweichung des
errechneten Durchschnitts. Die Maximalabweichung ist die größte
Differenz zwischen der vorbestimmten Anzahl von abgespeicherten
Strombefehlen und dem berechneten Durchschnitt. Die Steuerung 70 ermittelt
dann, ob die maximale Abweichung kleiner ist als ein vorbestimmter
Schwellwert (Verfahrensschritt 116).
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Wenn
die maximale Abweichung kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellwert
(Verfahrensschritt 116; Ja), dann berechnet die Steuerung 70 den
Kalibrieroffsetstromstrombefehl 74 für das kolbenseitige Zuführventil 26,
indem von dem berechneten Durchschnitt der abgespeicherten Strombefehle
der erwartete Öffnungspunktstromstrombefehl subtrahiert
wird (Verfahrensschritt 118). Die Steuerung 70 speichert den
berechneten Kalibrieroffsetstrombefehl 74 ab (Verfahrensschritt 120)
und damit ist das Kalibrieren des kolbenseitigen Zuführventils 26 beendet.
Der in den Spulen 5A und 5B gezeigte Vorgang kann
dann mittels der Steuerung 70 wiederholt werden, die dann festlegt,
dass das kolbenseitige Ablassventil 28, das stangenseitige
Zuführventil 30 oder das stangenseitige Ablassventil 32 das
zu kalibrierende Ventil ist (Verfahrensschritt 100).
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Wenn
in Verfahrensschritt 116 die maximale Abweichung nicht
kleiner ist als der vorbestimmte Schwellwert (Verfahrensschritt 116;
Nein), dann ermittelt die Steuerung 70, ob eine vorbestimmte
maximale Anzahl von Versuchen (beispielsweise acht) zum Ermitteln
des Öffnungspunktstrombefehls erreicht wurde (Verfahrensschritt 122).
Wenn die vorbestimmte maximale Anzahl von Versuchen nicht erreicht
ist (Verfahrensschritt 122; Nein), dann kehrt das Verfahren
zum Schritt 102 zurück, so dass die Steuerung 70 einen
anderen Öffnungspunktstromsteuerbefehl ermitteln kann,
indem die Schritte 102 bis 116 wiederholt werden,
wobei der älteste Öffnungspunktstrombefehl entfernt
wird und eine andere maximale Abweichung mit dem neuesten Öffnungspunktstrombefehl
errechnet wird. Wenn aber die vorbestimmte maximale Anzahl von Versuchen erreicht
ist (Verfahrensschritt 122; Ja), dann ist das Kalibrieren
des kolbenseitigen Zuführventils 26 unvollständig
und der Kalibrieroffsetstrombefehl 74 kann beispielsweise
Null oder ein zuvor bestimmter Kalibrieroffsetstrombefehl sein.
Das Verfahren mag dann zu einem späteren Zeitpunkt zum
Verfahrensschritt 102 zurückkehren, um den Öffnungspunktstrombefehl
zu bestimmen und den Kalibrieroffsetstrombefehl 74 zu berechnen.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Das
offenbarte Kalibrierverfahren kann an irgendeiner Ventilanordnung,
beispielsweise an einer Anordnung eines IMVs, zur Steuerung eines
Druckmittelaktor angewandt werden, bei dem ein Ausgleich der dem
Aktor zugeführten Drücke eines Druckmittels und/oder
Druckmittelflüsse gewünscht ist. Das offenbarte
Kalibrierverfahren kann zu einer gleichbleibenden Aktorleistung
bei einer kostengünstigen und einfachen Ausgestaltung führen
und kann ein präzises Positionieren der Ventile der Ventilanordnung
zum Ergebnis haben.
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Das
Verfahren zum Kalibrieren eines der kolben- und stangenseitigen
Zuführ- und Ablassventile 26, 28, 30, 32 beinhaltet
das Bestimmen des Öffnungspunktstrombefehls, d. h. des
Strombefehls, bei dem das zu kalibrierende Ventil anfangt, Druckmittel durchzulassen.
In der beispielhaften Ausführungsform ist der Kalibrieroffsetstrombefehl 74 der Öffnungspunktstrombefehl
minus dem erwarteten Strombefehl am Öffnungspunkt. Der
Kalibrieroffsetstrombefehl 74 wird dem Nominalstrombefehl 72 hinzugefügt,
um den Iststrombefehl 76 zu bestimmen. Folglich kann das
tatsächliche Ventilverhalten auf der Grundlage des festgelegten Öffnungspunktstrombefehls
unter Anwendung des beispielhaft offenbarten Kalibrierverfahrens
vorhergesagt werden. Der Iststrombefehl 76 wird von der
Steuerung 70 an den Aktor 26b, 28b, 30b, 32b des
Ventils 26, 28, 30, 32 übermittelt,
um das jeweilige Ventil 26, 28, 30, 32 zu steuern
und wird durch Aufsummieren des Nominalstrombefehls 72 und
des Kalibrieroffsetstrombefehls 74 festgelegt.
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Der
Kalibrieroffsetstrombefehl 74 wird dazu verwendet, die
Nominalsteuerkurve 90 so zu verschieben, dass der Durchsatz
des Ventils 26, 28, 30, 32 die
Iststeuerurve 92 wird. Diese Verschiebung kompensiert Schwankungen
des tatsächlichen Ventilverhaltens verglichen mit der Nominal-(oder
gewünschten)Ventilstellung aufgrund von beispielsweise
Veränderungen der Ausgestaltung einzelner Komponenten und/oder
der Baugruppe.
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Während
des Kalibrierens des kolbenseitigen Zuführventils 26 wird
zuerst kein Strom den Aktoren 26b, 28b, 30b, 32b der
Ventile 26, 28, 30, 32 zugeleitet,
wenn der Pumpenförderdruck P auf eine vorbestimmte Höhe
erhöht wird. Infolgedessen beginnt das Druckmittel zu den
Ventilen 26, 28, 30, 32 zu strömen.
Dem Aktor 26b des kolbenseitigen Zuführventils 26 wird
Strom zugeführt und der dem Aktor 26b zugeführte
Strom wird gemäß einer Stromrampe beginnend bei
Null zugeleitet, während ein Maximalstrom mit vorbestimmter
Höhe dem Aktor 28b des kolbenseitigen Ablassventils 28 zugeführt wird.
Währenddessen wird der Pumpenförderdruck P überwacht.
Da der Pumpenförderdruck P während des Kalibrierens
der Ventile 26, 28, 30, 32 überwacht wird,
kann der Kalibriervorgang für jedes der Ventile 26, 28, 30, 32 mit
einem einzigen Drucksensor 36, der nahe dem Auslass der
Pumpe 24 angeordnet ist, durchgeführt werden.
Augrund dessen sind weniger Drucksensoren notwendig, wodurch das
Ventilkalibrierverfahren vereinfacht wird und irgendwelche Abweichungen
verringert werden, die auftreten können, wenn mehrere Drucksensoren
eingesetzt werden.
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Die
Ableitung dP/dt des Pumpenauslassdrucks P wird berechnet und mit
einem vorbestimmten Schwellwert verglichen. Wenn die Ableitung dP/dt über
eine vorbestimmte Zeitspanne größer als der vorbestimmte
Schwellwert bleibt, dann wird der dem Aktor 26b zu Beginn
der Zeitspanne zugeführte Strombefehl bestimmt und abgespeichert.
In dem die Ableitung dP/dt für eine vorbestimmte Zeitspanne größer
sein muss als der vorbestimmte Schwellwert kann möglicherweise
eine genauere Beurteilung erfolgen, wann das Ventil 26, 28, 30, 32 sich öffnet.
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Das
Kalibrieren eines vorgegebenen Ventils 26, 28, 30, 32 kann
mehrmals durchgeführt werden und die Maximalabweichung
wird jedes Mal berechnet. Wenn die Maximalabweichung unterhalb eines vorbestimmten
Schwellwerts liegt, wird der Kalibriervorgang des vorgegebenen Ventils 26, 28, 30, 32 als gültig
erachtet, und der entsprechende Kalibrieroffsetstrombefehl 74 wird
abgespeichert. Infolgedessen kann möglicherweise verhindert
werden, dass Druckausgleichsvorgänge und Drucksensorgeräusche,
wie beispielsweise Druckspitzen, eine ungültige Kalibrierung
bewirken. Somit kann eine auf einer Druckmessung basierende Kalibrierung
konsistenter und für eine Kalibrierung im Feld, bei der
die Bedingungen nicht immer genau kontrolliert werden können,
ausreichend genau sein Es ist für Fachleute klar, dass verschiedene
Modifikationen und Abänderungen in dem Verfahren zum Kalibrieren
von IMVs vorgenommen werden können. Andere Ausführungsbeispiele werden
für Fachleute auf diesem Gebiet unter Berücksichtigung
der Beschreibung und während der Umsetzung des offenbarten
Verfahrens zum Kalibrieren von IMVs ersichtlich. Es ist beabsichtigt,
dass die Beschreibung und Beispiele nur als beispielhaft anzusehen sind,
wobei der tatsächliche Schutzbereich durch die nachfolgenden
Patentansprüche und deren Äquivalente festgelegt
wird.
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Zusammenfassung
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VERFAHREN ZUM KALIBRIEREN
UNABHÄNGIGER DOSIERVENTILE
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Ein
Verfahren zum Kalibrieren eines Ventils (26, 28, 30, 32),
das ein zwischen einer Sperr- und Offenstellung für den
Durchfluss bewegbares Verschlusselement aufweist, beinhaltet das
Unterdrucksetzen eines dem Ventil zuzuleitenden Druckmittels, Erhöhen
eines Ventilbetätigungsstroms zur Steuerung einer Stellung
des Verschlusselements und Ermitteln eines Drucks des Druckmittels.
Das Verfahren zum Kalibrieren des Ventils beinhaltet auch das Ermitteln,
ob die Ableitung nach der Zeit des erfassten Drucks des Druckmittels über
eine vorbestimmte Zeitspanne größer ist als ein
vorbestimmter Schwellwert und das Festlegen eines dem Ventil zuzuleitenden Öffnungspunktstrombefehls.
Der Öffnungspunktstrombefehl ist dem Ventil dann zuzuleiten,
wenn die Ableitung nach der Zeit des erfassten Druck des Druckmittels
größer ist als der vorbestimmte Schwellwert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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