DE112018001592T5

DE112018001592T5 - Driftkompensationssystem für eine drift in bezug auf die dämpfung von masse-induzierten schwingungen in maschinen

Info

Publication number: DE112018001592T5
Application number: DE112018001592.0T
Authority: DE
Inventors: Qinghui Yuan; Meng Wang; Michael Rannow; Chad Larish
Original assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2020-01-02
Also published as: US20200124061A1; CN111587324A; US11035389B2; WO2018200696A1; CN111587324B

Abstract

Ein System zum Kompensieren einer Drift oder Bewegung eines hydraulischen Stellglieds, das mit einem Ausleger eines Geräts oder einem ähnlichen langgestreckten Element verbunden ist, die mindestens teilweise durch eine Dämpfung einer masseinduzierten Schwingung verursacht wird. Das System umfasst eine Verarbeitungseinheit und eine Vielzahl von Sensoren, die betreibbar sind, um Daten von einem Steuerventil zu sammeln, das mit einer Lastaufnahmekammer eines Stellglieds verbunden ist, und um zusätzliches Volumen zu berechnen, das darin aufgrund von Schwingungsdämpfung vorhanden ist. Unter Verwendung des berechneten zusätzlichen Volumens bestimmt die Verarbeitungseinheit eine Durchflussrate der Hydraulikflüssigkeit, die geeignet ist, um das zusätzliche Volumen wesentlich zu reduzieren oder zu eliminieren. Die Verarbeitungseinheit kombiniert diese Durchflussrate mit der Durchflussrate der Hydraulikflüssigkeit, die notwendig ist, um den Betrieb des Stellglieds als Reaktion auf die Bedienereingabe der Maschine zu bewirken, und liefert Signale an das Steuerventil, so dass die Betätigung des Ventils bewirkt wird, um Hydraulikflüssigkeit an das Stellglied mit einer Rate abzugeben, die gleich der kombinierten Durchflussraten ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anwendung wird am 25. April 2018 als PCT Internationale Patentanmeldung eingereicht und beansprucht den Vorteil der U.S. Patentanmeldung Seriennr. 62/491.889 , eingereicht am 28. April 2017, und beansprucht den Vorteil der U.S. Patentanmeldung Seriennr. 62/535.524 , eingereicht am 21. Juli 2017, deren Offenbarungen hiermit unter Bezugnahme auf ihre Gesamtheit eingeschlossen sind.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der hydraulischen Systeme und insbesondere auf Systeme zur Dämpfung masseinduzierter Schwingungen in Maschinen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Viele der heutigen mobilen und stationären Maschinen schließen lange Ausleger oder langgestreckte Elemente ein, die durch den Betrieb hydraulischer Systeme ausgefahren, zusammengeschoben, angehoben, abgesenkt, gedreht oder auf andere Weise bewegt werden können. Beispiele solcher Maschinen umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf: Betonpumpenwagen mit gelenkigen Mehrsegmentauslegern; Feuerwehrfahrzeuge mit ausfahrbaren oder zusammenschiebbaren mehrteiligen Leitern; Feuerwehrfahrzeuge mit Hubbühnen, die an den Enden von gelenkigen Mehrsegmentauslegern befestigt sind; Fahrzeuge von Versorgungsunternehmen mit Hubarbeitsbühnen, die mit ausfahrbaren und/oder gelenkigen Mehrsegmentauslegern verbunden sind; und Kräne mit langgestreckten Auslegern oder ausfahrbaren Mehrsegmentauslegern. Die Hydrauliksysteme umfassen im Allgemeinen eine Hydraulikpumpe, einen oder mehrere hydraulische Linear- oder Rotationsstellglieder und ein hydraulisches Steuersystem einschließlich hydraulischer Steuerventile, um den Durchfluss der Hydraulikflüssigkeit zu und von den hydraulischen Stellgliedern zu steuern.
Die langen Ausleger und langgestreckten Elemente solcher Maschinen sind in der Regel aus hochfesten Materialien wie Stahl, biegen sich aber oft mindestens teilweise aufgrund ihrer Länge etwas durch und weil sie freitragend angebracht sind. Zusätzlich haben die langen Ausleger und langgestreckten Elemente eine Masse und können in eine unerwünschte, masseinduzierte Schwingung als Reaktion auf die Bewegung während der Verwendung oder durch externe Störungen wie Wind oder aufgebrachte Lasten eintreten. Verschiedene Systeme wurden entwickelt, um die masseinduzierte Schwingung zu reduzieren oder zu eliminieren. Während die masseinduzierte Schwingung reduziert oder eliminiert wird, können solche Systeme jedoch eine geringe unerwünschte Bewegung eines hydraulischen Stellglieds (hierin bezeichnet als „Drift“ oder „Driften“) verursachen, das mit einem Ausleger oder länglichen Element verbunden ist, wodurch sich der Ausleger oder das längliche Element entsprechend bewegt und nicht mehr nach Bedarf positioniert wird. Solch ein Driften kann in einigen Fällen wesentlich genug sein, um eine Neupositionierung des Auslegers oder des länglichen Elements durch einen Maschinenbediener zu erfordern. Daher besteht in der Industrie ein Bedarf für ein System, einschließlich Vorrichtungen und Verfahren, zum Kompensieren einer Drift in der Position des hydraulischen Stellglieds einer Maschine mit der die Dämpfung von masseinduzierten Schwingung verwendet wird, und dass dieses und anderer Probleme, Nachteile, oder Mängel behandelt.
KURZDARSTELLUNG
Allgemein beschrieben, umfasst die vorliegende Erfindung ein System, einschließlich Vorrichtungen und Verfahren, zur Kompensation von Bewegung oder Verschiebung des Kolbens einen hydraulischen Stellglieds einer Maschine (und eine entsprechende Bewegung oder Verschiebung eines Maschinenteils, dessen Position durch ein solches hydraulischen Stellglied gesteuert wird), das mindestens teilweise aus der Dämpfung der masseinduzierten Schwingung resultiert. Unter einem Gesichtspunkt der Erfindung kompensiert das System die Drift durch Dämpfung der masseinduzierten Schwingung, indem es durch diese Dämpfung das zusätzliche Volumen in einer Lastaufnahmekammer des hydraulischen Stellglieds reduziert oder eliminiert. Unter einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung bestimmt das System eine Durchflussmenge von Hydraulikflüssigkeit zum Ausgleich der Drift, basierend auf dem weiteren Volumen einer Kammer des hydraulischen Stellglieds, aufgrund der Dämpfung der masseinduzierten Schwingung. Unter noch einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung bestimmt das System eine Durchflussrate der Hydraulikflüssigkeit zu einem hydraulischen Stellglied, um die gewünschte Bewegung des hydraulischen Stellglieds und die Kompensation der Drift durch Dämpfung der masseinduzierten Schwingung zu bewirken. Unter einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung bestimmt das System eine Durchflussmenge von Hydraulikflüssigkeit zur Kompensation der Drift durch Dämpfung der masseinduzierten Schwingung basierend auf der Differenz zwischen einer gemessenen Position eines Teils der Maschine im Vergleich zu einer gewünschten Position des Abschnitts der Maschine. Unter einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung bestimmt das System eine Durchflussmenge von Hydraulikflüssigkeit zur Kompensation der Drift durch Dämpfung der masseinduzierten Schwingung basierend auf der Differenz zwischen einem gemessenen Druck von einer Kammer des hydraulischen Stellglieds im Vergleich zu einem gewünschten Druck von der Kammer des hydraulischen Stellglieds.
Andere erfinderische Gesichtspunkte, Vorteile und Nutzen der vorliegenden Erfindung können beim Lesen und Verstehen der vorliegenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen offensichtlich werden, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
Figurenliste

1 zeigt eine bildliche Ansicht einer mobilen Maschine in Form eines Betonpumpenwagens, der mit einem Driftkompensationssystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und mit einem Dämpfungssystem zum Reduzieren masseinduzierter Schwingung konfiguriert ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen den Steuerventilen der Driftkompensationssystems, einen Steuerverteiler des Dämpfungssystems zur Verringerung der masseinduzierten Schwingung, und ein hydraulisches Stellglied der mobilen Maschine von 1.
3 zeigt eine Blockdiagrammdarstellung des Driftkompensationssystems gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine Steuerdiagrammdarstellung der Steuermethodik, die von dem Driftkompensationssystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
5 zeigt eine Flußdiagrammdarstellung eines Verfahrens zur Kompensation der Drift gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine Steuerdiagrammdarstellung der Steuermethodik, die von einem anderen Driftkompensationssystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
7 zeigt eine Flußdiagrammdarstellung eines weiteren Verfahrens zur Kompensation der Drift gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Elemente durch gleiche Ziffern in den mehreren Ansichten identifiziert werden, zeigt 1 eine Maschine 100, die mit einem Driftkompensationssystem 200, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist, zur Kompensation von Bewegung oder Drift in der Position des Kolbens 114 eines hydraulischen Stellglieds, die sich aus der Dämpfung ergibt, um masseinduzierte Schwingung zu reduzieren oder eliminieren. Genauer gesagt umfasst in 1 die Maschine 100 einen Betonpumpenwagen mit einem beweglichen Mehrsegmentausleger 102, der mit dem Rest des Betonpumpenwagens durch eine Schwenkvorrichtung 104 verbunden ist, die eine Drehung des Auslegers 102 um eine vertikale Achse relativ zu dem Rest des Betonpumpenwagens ermöglicht. Der Ausleger 102 umfasst eine Vielzahl von langgestreckten Auslegersegmenten 106, die durch Schwenkzapfen 108 durchgehend schwenkbar verbunden sind. Die Maschine 100 umfasst auch eine Vielzahl von hydraulischen Stellgliedern 110, die an und zwischen jedem Paar von schwenkbar verbundenen Auslegersegmenten 106 angebracht sind. Die hydraulischen Stellglieder 110 umfassen im Allgemeinen lineare hydraulische Stellglieder, die zum Ausfahren und Zusammenziehen geeignet sind, wodurch sich die jeweiligen Paare von schwenkbar verbundenen Auslegersegmenten 106 relativ zueinander um den Schwenkzapfen 108 drehen, der die Auslegersegmente 106 koppelt. In einigen Beispielen können die Sensoren 105 (z. B. Neigungsmesser, Positionssensoren, Winkelpositionssensoren, Kreisel, Drucksensoren usw.) verwendet werden, um die Position des Auslegers 102 zu verfolgen.
Jedes hydraulische Stellglied 110 hat einen Zylinder 112 und einen Kolben 114, die sich innerhalb des Zylinders 112 befinden (siehe 1 und 2). Der Kolben 114 gleitet innerhalb des Zylinders 112 und definiert mit dem Zylinder 112 eine Vielzahl von Kammern 116 zur Aufnahme von unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit. Eine an dem Kolben 114 angebrachte Stange 118 erstreckt sich durch eine der Kammern 116, durch eine Wand des Zylinders 112, und ist mit einem Auslegersegment 106 verbunden, um Kräfte auf das Auslegersegment 106 auszuüben, die eine Bewegung des Auslegersegments 106 bewirken. Eine erste Kammer 116a (hierin manchmal auch als „Nicht-Lastaufnahmekammer 116a“ bezeichnet) der Vielzahl von Kammern 116 befindet sich auf der Stangenseite des Kolbens 114 und eine zweite Kammer 116b (hierin manchmal auch als „Lastaufnahmekammer 116b“ bezeichnet) der Vielzahl von Kammern 116 befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 114 des Stellglieds.
Bevor weiter fortgefahren wird, sollte beachtet werden, dass während das Driftkompensationssystem 200 (hierin manchmal als das „System 200“ bezeichnet) hierin mit Bezug auf eine Maschine 100 veranschaulicht und beschrieben wird, die einen Betonpumpenwagen mit einem beweglichen, Mehrsegmentausleger 102 umfasst, das Driftkompensationssystem 200 kann in Verbindung mit einer beliebigen Maschine 100 mit langen Auslegern, langgestreckten Elementen oder anderen Komponenten angewendet und verwendet werden, deren Bewegung eine Schwingung darin hervorrufen kann. Es sollte auch beachtet werden, dass das Driftkompensationssystem 200 in Verbindung mit mobilen oder stationären Maschinen mit langen Auslegern, langgestreckten Elementen oder anderen Komponenten angewendet und verwendet werden kann, in die masseinduzierte Schwingung durch ihre Bewegung eingeleitet werden kann. Zusätzlich bedeutet und umfasst der Ausdruck „Hydrauliksystem“, wie hierin verwendet, jedes System, das üblicherweise als hydraulisches oder pneumatisches System bezeichnet wird, während der Begriff „Hydraulikflüssigkeit“ jede inkompressible oder kompressible Flüssigkeit bedeutet und umfasst, die als Arbeitsfluid in einem solchen hydraulischen oder pneumatischen System verwendet werden kann.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst die Maschine 100 zusätzlich eine Vielzahl von Steuerventilen 120, die Hydraulikflüssigkeit an die hydraulischen Stellglieder 110 liefern. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform umfassen die Steuerventile 120 elektromagnetisch betätigte Dosierventile mit unabhängig betätigbaren Steuerventilspulen 122a, 122b (hierin auch manchmal als „Ventilspulen 122a, 122b“ oder „Spulen 122a, 122b“ bezeichnet), die in vollständig geöffnete, vollständig geschlossene, und Zwischenstellungen zwischen der vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Position beweglich sind. Es sollte jedoch erkannt und verstanden werden, dass in anderen beispielhaften Ausführungsformen die Steuerventile 120 andere Typen von Ventilen mit ähnlichen Fähigkeiten und Funktionen umfassen können.
Die Steuerventile 120 sind im Allgemeinen so angeordnet, dass jedes Steuerventil 120 einem bestimmten hydraulischen Stellglied 110 zugeordnet und mit diesem betreibbar ist. Bei einer solchen Anordnung liefert die erste Steuerventilspule 122a des Steuerventils 120 Hydraulikflüssigkeit an die Nicht-Lastaufnahmekammer 116a des Stellglieds und die zweite Steuerventilspule 122b des Steuerventils 120 liefert Hydraulikflüssigkeit an die Lastaufnahmekammer 116b des Stellglieds. Die Steuerventilspulen 122a, 122b sind betreibbar, um Hydraulikflüssigkeit zu jeder der Stellgliedkammern 116a, 116b bei einer Flussrate, Q_cmd, zu liefern, die benötigt wird, um einen Betrieb des hydraulischen Stellglieds 110 und die Bewegung eines zugehörigen Auslegersegments 106 oder eines länglichen Elements als Reaktion auf das Empfangen eines Befehls zu bewirken, der auf der bestimmten Bewegung des Trägersegments 106 oder des länglichen Elements basiert, die vom Maschinenbediener gewünscht wird. Die Steuerventilspulen 122a, 122b sind ferner betreibbar, um den Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit zu jeder Kammer 116a, 116b des hydraulischen Stellglieds 110 unabhängig voneinander gemäß Befehlen, Signalen, oder einer anderen Richtung einzustellen, die von einem Dämpfungssystem 124 (weiter unten beschrieben) empfangen werden, das die masseinduzierte Schwingung dämpft.
Wenn der Ausleger 102 der Maschine durch die Schwenkvorrichtung 104 gedreht wird oder wenn verbundene Auslegersegmente 106 relativ zueinander um einen jeweiligen Drehzapfen 108 gedreht werden, wird der Ausleger 102 und die Auslegersegmente 106 in Schwingung versetzt, da die Ausleger 102 und dessen Auslegersegmente 106 Masse aufweisen und relativ zu dem Rest des Betonpumpenwagens oder relativ zueinander bewegt werden. Um solche masseinduzierten Schwingungen zu dämpfen, schließt die Maschine 100 ferner ein Dämpfungssystem 124 mit einer Vielzahl von Steuerverteilern 126, die zur Dämpfung masseinduzierter Schwingungen betrieben werden können. Das Dämpfungssystem 124 kann ein System umfassen, das die masseinduzierte Schwingung reduziert oder eliminiert, die durch Bewegungssensoren am Ausleger 102 der Maschine oder am länglichen Element angebracht sind, durch Drucksensoren, die den Druck der Hydraulikflüssigkeit in den Kammern 116a, 116b eines hydraulischen Stellglieds messen oder unter Verwendung von anderen Vorrichtungen und Verfahren.
Wie in 2 veranschaulicht, ist jeder Steuerverteiler 126 strömungstechnisch zwischen einem Steuerventil 120 und einem hydraulischen Stellglied 110 angeordnet und mit ihnen verbunden. Im Allgemeinen sind ein Steuerverteiler 126 und ein hydraulisches Stellglied 110 in einer Eins-zu-Eins-Korrespondenz so zugeordnet, dass der Steuerverteiler 126 zu der Steuerung des Durchflusses von unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit beiträgt, die von einer Spule 122a, 122b eines Steuerventils 120 in eine Kammer 116a, 116b des hydraulischen Stellglieds 110 abgegeben wird. Der Steuerverteiler 126, der einem bestimmten hydraulischen Stellglied 110 zugeordnet ist, ist in der Regel in der Nähe des hydraulischen Stellglieds 110 angebracht (siehe 1).
Genauer gesagt ist jeder Steuerverteiler 126 mit der Nicht-Lastaufnahmekammer 116a des Hydraulikzylinders 110 für den Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit dazwischen durch den Schlauch 128a, und mit der Lastaufnahmekammer 116b des Hydraulikzylinders 110 für den Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit dazwischen durch einen Schlauch 128b verbunden. Außerdem ist jeder Steuerverteiler 126 mit einer Steuerventilspule 122a für den Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit dazwischen durch den Schlauch 130a, und mit einer Steuerventilspule 122b für den Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit dazwischen durch den Schlauch 130b verbunden. Zusätzlich ist der Steuerverteiler 126 strömungstechnisch mit einem Hydraulikflüssigkeitstank oder Behälter (nicht gezeigt) durch einen Schlauch 132 für den Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit vom Steuerverteiler 126 zum Hydraulikflüssigkeitstank verbunden. Es sollte erkannt und verstanden werden, dass, obwohl die Schläuche 128, 130, 132 verwendet werden, um den Steuerverteiler 126 jeweils mit dem Hydraulikzylinder 110, den Steuerventilen 120 und einem Hydraulikflüssigkeitstank oder -behälter in der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsform zu verbinden, die Schläuche 128, 130, 132 in anderen beispielhaften Ausführungsformen durch Rohre, Leitungen oder andere Vorrichtungen ersetzt werden können, die zum Befördern oder Verteilen von Hydraulikflüssigkeit geeignet sind.
Ein Beispiel des Driftkompensationssystems 200 ist in Form eines Blockdiagramms in 3 veranschaulicht. Kurz vorstehend beschrieben dient das System 200 zur Kompensation der Drift in der Position des Kolbens 114 des hydraulischen Stellglieds (und daher in der Position eines Auslegers 102, eines Auslegersegments 106, oder des langgestreckten Elements, das durch das hydraulische Stellglied 110 gesteuert wird) aufgrund der Einstellung der Durchflussrate von Hydraulikflüssigkeit, die dem hydraulischen Stellglied 110 zugeführt wird, die von einem vorliegenden Dämpfungssystem 124 vorgenommen werden, um die masseinduzierte Schwingung zu dämpfen. Bei einem hohen Pegel stellt das System 200 eine solche Kompensation durch Bestimmen eines Vorspannungsvolumens innerhalb des Zylinders 112 des hydraulischen Stellglieds bereit, das sich aus der Drift des Kolbens 114 des Stellglieds aufgrund der Dämpfung der masseinduzierten Schwingung durch das Dämpfungssystem 124 ergibt, das Berechnen einer Durchflussrate der Hydraulikflüssigkeit, die erforderlich ist, um das Vorspannungsvolumen zu eliminieren, und das Addieren der berechneten Durchflussrate zu der Durchflussrate von Hydraulikflüssigkeit, die zum Betrieb des hydraulischen Stellglieds 110 erforderlich ist, wie vom Maschinenbediener vorgegeben. In einigen Beispielen stellt das System 200 eine solche Kompensation der Drift in der Position des Kolbens 114 des hydraulischen Stellglieds ohne die Verwendung oder die Notwendigkeit von Zylinderpositionssensoren bereit. In anderen Beispielen stellt das Driftkompensationssystem eine solche Kompensation für die Drift in der Position des Kolbens 114 eines hydraulischen Stellglieds unter Verwendung von Positionssensoren 105 bereit, wie unten beschrieben.
Das System 200 umfasst eine Verarbeitungseinheit 202 zum Ausführen einer Vielzahl von Softwareanweisungen, die, wenn sie durch die Verarbeitungseinheit 202 ausgeführt werden, dazu führen, dass das System 200 die Verfahren implementiert und anderweitig arbeitet und die Funktionalität wie hierin beschrieben aufweist. Die Verarbeitungseinheit 202 kann eine allgemein als Mikroprozessor, zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), Digitalsignalprozessor (DSP) oder eine andere ähnliche Einrichtung bezeichnete Vorrichtung umfassen und kann als eigenständige Einheit oder als eine mit Komponenten des Hydrauliksystems gemeinsam genutzte Vorrichtung ausgeführt sein, mit der das System 200 eingesetzt wird. Die Verarbeitungseinheit 202 kann einen Speicher zum Speichern der Softwareanweisungen einschließen, oder das System 200 kann ferner eine separate Speichervorrichtung zum Speichern der Softwareanweisungen umfassen, die elektrisch mit der Verarbeitungseinheit 202 für die bidirektionale Kommunikation der Befehle, Daten und Signale dazwischen verbunden ist.
Zudem umfasst das Driftkompensationssystem 200 eine Vielzahl von Steuerventilen 204, die betreibbar sind, um den Durchfluss von unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit zum Steuern der Verteiler 126 und daher ihrer jeweiligen angeschlossenen hydraulischen Stellglieder 110 zu steuern, um zu bewirken, dass sich die hydraulischen Stellglieder 110 ausdehnen oder zusammenziehen. Nach der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsform umfassen die Steuerventile 204 des Systems die gleichen Steuerventile 120 wie oben beschrieben, so dass die Steuerventile 120 und ein Teil des herkömmlichen Steuersystems der Maschine zum Bewegen des Auslegers 102 oder länglichen Elements, des Dämpfungssystems 124 zur Dämpfung von masseinduzierter Schwingung, und des Driftkompensationssystems 200, das die Drift reduziert oder eliminiert, die durch den Betrieb des Dämpfungssystems 124 verursacht wird, in gewissem Sinne geteilt werden. Somit schließt jedes Steuerventil 204 des Systems 200 die Steuerventilspulen 206a, 206b, entsprechend den Steuerventilspulen 122a, 122b, wie oben beschrieben, ein.
Die Steuerventile 204 sind elektrisch mit der Verarbeitungseinheit 202 durch entsprechende Kommunikationsverbindungen 208 zum Empfangen von Steuersignalen von der Verarbeitungseinheit 202 verbunden, wodurch die Magnete der Ventile aktiviert oder deaktiviert werden, wodurch entsprechend die Spulen der Ventile 206a, 206b bewegt werden, um den vollen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit durch die Steuerventile 204, keinen Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit durch die Steuerventile 204, oder einen Teildurchfluss von Hydraulikflüssigkeit durch die Steuerventile 204 zu ermöglichen. Anders ausgedrückt wird der Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit von einem Steuerventil 204 mindestens zum Teil durch die Signale, Daten, oder empfangenen Befehle von der Verarbeitungseinheit 202 über Kommunikationsverbindungen 208 bestimmt.
Das Driftkompensationssystem 200 umfasst zusätzlich eine Vielzahl von Steuerventilsensoren 210, die verschiedene Parameter messen, die sich auf den Betrieb der jeweiligen Steuerventile 204 beziehen oder diese angeben. Solche Parameter schließen, sind aber nicht begrenzt auf, den Versorgungsdruck der Hydraulikflüssigkeit (P_s), den Tankdruck der Hydraulikflüssigkeit (P_t), den Förderdruck der Hydraulikflüssigkeit (P_a, P_b), die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit (T), und die Verschiebung der Steuerventilspule (x_a, x_b) ein, wobei die tiefgestellten Indizes „a“ und „b“ den Stellgliedkammern 116a, 116b und den ersten und zweiten Steuerventilspulen 206a, 206b eines Steuerventils 204 entsprechen. Die Steuerventilsensoren 210 sind im Allgemeinen an oder an Stellen in der Nähe jeweiliger Steuerventile 204 angebracht, wie es geeignet ist, um Messungen der oben identifizierten Parameter zu erhalten. Die Steuerventilsensoren 210 sind betreibbar, um solche Messungen zu erhalten und Signale zu erzeugen und auszugeben, die für solche Messungen repräsentativ sind. Kommunikationsverbindungen 212 verbinden die Steuerventilsensoren 210 mit der Verarbeitungseinheit 202 für die Übertragung dieser Ausgangssignale an die Verarbeitungseinheit 202, und können verdrahtete und/oder drahtlose Kommunikationsvorrichtungen und -verfahren zur Kommunikation verwenden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform sind die Steuerventile 204, die Steuerventilsensoren 210, und die Verarbeitungseinheit 202 gemeinsam in einer einzigen, integralen Einheit zusammengefasst. Jedoch sollte erkannt und verstanden werden, dass in anderen beispielhaften Ausführungsformen die Steuerventile 204, die Steuerventilsensoren 210, und die Verarbeitungseinheit 202 sich an verschiedenen Einheiten oder Stellen befinden können. Es sollte auch erkannt und verstanden werden, dass in anderen beispielhaften Ausführungsformen die Steuerventile 204 unabhängige Dosierventile, die kein Teil des Systems 200 sind, umfassen können.
Während des Betriebs des Driftkompensationssystems 200, und wie in dem Diagramm von 4 veranschaulicht, erzeugen die Steuerventilsensoren 210 elektrische Signale oder Daten, die den Versorgungsdruck der Hydraulikflüssigkeit (P_s ) zum Steuern der Ventilspulen 206a, 206b, des Tankdrucks der Hydraulikflüssigkeit (Pt), des Förderdrucks der Hydraulikflüssigkeit (P_a , P_b ) an den Arbeitsanschlüssen der Steuerventilspulen 206a, 206b, die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit (T), und die Spulenverlagerung (x_a , x_b ) der Steuerventilspulen 206a, 206b darstellen. Die Verarbeitungseinheit 202 empfängt die Signale oder Daten von den Steuerventilsensoren 210 über Kommunikationsverbindungen 212. Unter der Kontrolle gespeicherter Softwareanweisungen und basierend auf den empfangenen Eingangssignalen oder Daten erzeugt die Verarbeitungseinheit 202 eine Ausgabe von Signalen oder Daten zur Lieferung an die Steuerventile 204 über die Kommunikationsverbindungen 208. Genauer gesagt erzeugt die Verarbeitungseinheit 202 getrennte Ansteuerungssignale oder Daten, um den Betrieb der Steuerventile 204 und Spulen 206a, 206b gemäß dem im Folgenden beschriebenen Verfahren zu bewirken.
Das System 200 arbeitet gemäß einem in 5 veranschaulichten Verfahren 300, um eine Drift aufgrund einer Dämpfung einer masseinduzierten Schwingung zu kompensieren. Der Betrieb nach dem Verfahren 300 beginnt bei Schritt 302 und schreitet zu Schritt 304 weiter, wobei die Verarbeitungseinheit 202 Signale, Daten, oder Informationen verwendet (einschließlich, aber nicht begrenzt auf, Temperatur der Hydraulikflüssigkeit (T), Versorgungsdruck der Hydraulikflüssigkeit (P_s ) zur Steuerung der Ventilspulen 206a, 206b, Förderdruck der Hydraulikflüssigkeit (P_b ) am Arbeitsanschluss der Steuerventilspule 206b, und die Spulenverlagerung (x_b ) der Steuerventilspule 206b), die von den Ventilsensoren 210 zur Bestimmung der Durchflussmenge (Q_b ) der Hydraulikflüssigkeit durch die Steuerventilspule 206b erhalten werden, die nur der Dämpfung der masseinduzierten Schwingung zugeordnet ist. Es sollte beachtet werden, dass die Flussrate (Q_b ) der Hydraulikflüssigkeit keinen Abschnitt einschließt, der einem anderen Zweck als der Dämpfung zugeordnet ist, und zum Beispiel, und ohne Einschränkung, keinen Abschnitt beinhaltet, der dem Befehl eines Bedieners zum Bewegen des Auslegers 102, des Auslegersegments 106, oder des langgestreckten Elements, das durch das angeschlossene hydraulische Stellglied 110 gesteuert wird, zugeordnet ist oder sich daraus ergibt.
Als Nächstes berechnet die Verarbeitungseinheit 202 in Schritt 306 das Vorspannungsvolumen (V_drift) der Lastaufnahmekammer 116b des angeschlossenen hydraulischen Stellglieds 110, das aus der Dämpfung der masseinduzierten Schwingung resultiert. Das Vorspannungsvolumen (V_drift) bezieht sich auf die Durchflussmenge (Q_b ) der Hydraulikflüssigkeit durch die Steuerventilspule 206b, die nur der Dämpfung zugeordnet ist durch: $V_{drift} = \int_{t_o n}^{t_o f f} Q_{b} dt .$
Mit Schritt 308 des Verfahrens 300 fortfahrend, bestimmt die Verarbeitungseinheit 202 die Driftkompensationsdurchflussrate (Q_driftComp) zum Aufheben des Vorspannungsvolumens.
Die Driftkompensationsdurchflussrate (Q_driftComp) ist gegeben durch: $Q_{driftComp} = - k_{drift} \cdot V_{drift}$
wobei: k_drift eine Konstante ist; und
V_drift das Vorspannungsvolumen.
Es sollte erkannt und verstanden werden, dass in anderen beispielhaften Ausführungsformen die Driftkompensationsdurchflussrate (Q_driftComp) zum Aufheben des Vorspannungsvolumens unter Verwendung von anderen Verfahren bestimmt werden kann, wie etwa, aber nicht begrenzt auf, eine proportional-integrale (PI) Steuerung.
Anschließend wird bei Schritt 310 die Driftkompensationsdurchflussrate (Q_driftComp) zu der Flussrate (Q_cmd) addiert, die erforderlich ist, um eine Bewegung des hydraulischen Stellglieds 110 als Reaktion auf eine Eingabe, die von dem Bediener der Maschine über einen Joystick oder eine andere Eingabevorrichtung empfangen wird, zu bewirken. Die sich ergebende Durchflussrate (Q_Total) umfasst die Flussrate, welche die Steuerventilspule 206b dem hydraulischen Stellglied 110 zuführen muss, um eine Bewegung des Auslegers 102 oder eines Auslegersegmentes 106 zu veranlassen und eine Drift zu reduzieren oder zu eliminieren. Dann werden bei Schritt 312 Signale oder Daten, die für die resultierende Strömungsrate (Q_Total) repräsentativ sind, an die Steuerventilspule 206b übermittelt, was bewirkt, dass die Spule 206b die Hydraulikflüssigkeit einstellt und dem hydraulischen Stellglied 110 mit einer Durchflussrate liefert, die geeignet ist, um eine gewünschte Bewegung des Auslegers der Maschine 102 oder des Auslegersegments 106 zu bewirken, während auch eine Drift verringert oder eliminiert wird. Nach Mitteilung der resultierenden Durchflussrate und der Einstellung der Steuerventilspule 206b, so dass eine Drift im Wesentlichen reduziert oder eliminiert wird, endet das Verfahren 300 bei Schritt 314.
Ein weiteres Beispiel eines Driftkompensationssystems 400 ist schematisch in 6 veranschaulicht. Ähnlich wie bei dem oben beschrieben System 200 dient das System 400 zur Kompensation von Drift in der Position des Kolbens des hydraulischen Stellglieds 114 (und daher in der Position eines Auslegers 102, Auslegersegments 106, oder des langgestreckten Elements, das durch das hydraulische Stellglied 110 gesteuert wird) aufgrund der Einstellung der Durchflussrate der Hydraulikflüssigkeit an das hydraulische Stellglied 110 durch ein vorliegendes Dämpfungssystem 124, um masseinduzierte Schwingungen zu dämpfen. Bei einem hohen Niveau, in einigen Beispielen, stellt das System 400 eine solche Kompensation durch Bestimmung der Position von einem oder mehreren Segmenten 106 des Auslegers 102 unter Verwendung eines oder mehrerer externen Sensoren 105, Berechnen einer Durchflussrate der Hydraulikflüssigkeit, die erforderlich ist, um das Stellglied 110 zu bewegen, um die versetzte Anordnung von einer vorbestimmten Position zu eliminieren, und Addieren der berechneten Durchflussrate zu der Durchflussrate der Hydraulikflüssigkeit, die zum Betrieb des hydraulischen Stellglieds 110 gemäß den Anweisungen des Maschinenbedieners erforderlich ist, bereit. In anderen Beispielen stellt das System 400 eine derartige Kompensation durch Bestimmung der Differenz (Fehler) des gemessenen Drucks der Hydraulikflüssigkeit (P_a oder P_b entsprechend den Stellgliedkammern 116a, 116b) und eines vorbestimmten Solldrucks, Berechnen einer Durchflussrate der Hydraulikflüssigkeit, die erforderlich ist, um das Stellglied 110 zu bewegen, um den Fehler der Druckwerte im Vergleich zu dem vorbestimmten Wert zu beseitigen, und Addieren der berechneten Durchflussrate zu der Durchflussrate der Hydraulikflüssigkeit, der zum Betreiben des hydraulischen Stellglieds 110 gemäß den Anweisungen des Maschinenbedieners erforderlich ist, bereit.
In einigen Beispielen ist das System 400 konfiguriert, um Daten von den Sensoren 105 zu verwenden, die auf nachgeschalteten Auslegersegmenten 106 (d. h. in Richtung auf das freie Ende des Auslegers 102) positioniert sind, um die Bewegung des stromaufwärts liegenden Segments 106 zu korrigieren. In anderen Beispielen ist das System 400 konfiguriert, um Daten von Sensoren 105 zu verwenden, die sich auf dem Segment 106 befinden, an dem das Stellglied 110 angebracht ist (z. B. Winkelpositionssensor, Kreisel, Stellgliedzylinderpositionssensor, etc.). In anderen Beispielen ist das System 400 konfiguriert, um Daten von Sensoren zu verwenden, die auf dem Stellglied 110 angeordnet sind und mit den Stellgliedkammern 116a, 116b (z. B. Drucksensoren) in Verbindung stehen. Alternativ können die Drucksensoren 105 in den Steuerventilen 120 eingebettet sein.
7 zeigt ein Verfahren 402 des Betriebs des Systems 400. Das Verfahren 402 beginnt bei Schritt 404 und schreitet zu Schritt 406 weiter, wobei die Verarbeitungseinheit 202 Signale, Daten, oder Informationen empfängt (einschließlich, aber nicht begrenzt auf, lineare Positionsdaten, Winkel-Positionsdaten, Neigungsmesser-Positionsdaten, und Daten zum Druck der Hydraulikflüssigkeit (Pa, Pb)), die repräsentativ für den Drift des Stellglieds sind. Als nächstes bestimmt die Verarbeitungseinheit 202 in Schritt 306 die Driftkompensationsdurchflussrate (Q_driftComp), die erforderlich ist, um die Positionsdrift des Stellglieds 110 aufzuheben.
In einigen Beispielen ist die Driftkompensationsdurchflussrate (Q_driftComp) gegeben durch: $Q_{driftComp} = P_{PropGAIN} (x_{desired} - x_{measured})$
wobei: P_PropGAIN eine Konstante ist;
x_measured eine durch einen Sensor 105 gemessene Position ist; und
x_desired ein vorbestimmter gewünschter Positionswert ist, der innerhalb der Prozessoreinheit 202 eingestellt ist.
P_PropGAIN kann ein voreingestellter konstanter Wert sein, der zugewiesen ist, um die Drift zu kompensieren. In einigen Beispielen kann P_PropGAIN über die Zeit geändert werden. In anderen Beispielen kann P_PropGAIN auf der Basis von bestimmten Bedingungen oder der Betrieb der Maschine 100 verändert werden. In einigen Beispielen ist x_desired ein Messwert und kann erhalten werden, indem eine Position aufgezeichnet wird, wenn das Dämpfungssystem 124 aktiviert ist. In einigen Beispielen kann x_desired basierend auf der Präferenz des Bedieners verändert werden.
In einigen Beispielen ist die Driftkompensationsdurchflussrate (Q_driftComp) gegeben durch: $Q_{driftComp} = P_{PropGAIN} (P_{desired} - P_{measured})$
wobei: P_PropGAIN eine Konstante ist;
P_measured ein gemessener Druck in mindestens einer Stellgliedkammer 116a, 116b ist; und
P_desired ein vorbestimmter Solldruckwert ist, der innerhalb der gewählten Druckkammer 116a, 116b eingestellt ist, die innerhalb der Prozessoreinheit 202 eingestellt ist.
Wie x_desired oben, kann P_desired ein gemessener Wert sein und kann durch Erfassung eines Drucks in einer Kammer 116a, 116b erhalten werden, wenn das Dämpfungssystem 124 aktiviert wird. In einigen Beispielen, kann P_desired basierend auf der Präferenzen des Bedieners verändert werden.
In anderen Beispielen kann noch ein Proportional-Integral-Differenzial (PID)-Regler als Austausch zu oder in Verbindung mit der Verarbeitungseinheit 202 zur Berechnung der Driftkompensationsdurchflussrate (Q_driftComp) verwendet werden. In solchen Beispielen kann der PID-Regler einen Fehlerwert als Differenz zwischen einer gemessenen Position oder einem gemessenen Druck und einer eingestellten gewünschten Position oder einem Druckwert berechnen. Sobald der Fehlerwert berechnet ist, kann der PID-Regler eine Driftkompensationsdurchflussrate (Q_driftComp) basierend auf proportionalen, integralen und abgeleiteten Bedingungen bereitstellen. Unter Verwendung eines PID-Reglers kann die (Q_driftComp) dann angegeben werden als: $(Q_{driftComp}) = P + I + D$
Der proportionale Anteil (P), der aktuelle Messfehler ausmachen kann (d. h. aktuelle Driftwerte), kann angegeben werden als: $P = P_{PropGAIN} (x_{desired} - x_{measured});$
oder $P = P_{PropGAIN} (P_{desired} - P_{measured})$
Der Integralanteil (I), der vergangene Fehler (d. h. vergangene Driftwerte) über die Zeit berücksichtigen kann, kann angegeben werden als: $I = I_{IntGAIN} \int_{t_o n}^{t_o f f} (x_{desired} - x_{measured}) dt;$
oder $I = I_{IntGAIN} \int_{t_o n}^{t_o f f} (P_{desired} - P_{measured}) dt$
wobei: I_IntGAIN eine Konstante ist.
Der Ableitungsanteil (D), der zukünftige Fehler (d. h. zukünftige Driftwerte) in Bezug auf die Zeit berücksichtigen kann, kann angegeben werden als: $D = D_{derivGAIN} (x_{desired} - x_{measured}) d (t) /dt;$
oder $D = D_{derivGAIN} (P_{desired} - P_{measured}) d (t) /dt$
wobei: D_derivGAIN eine Konstante ist.
In einigen Beispielen sind P_PropGAIN, I_IntGAIN, und D_derivGAIN alle verschiedene vorbestimmte Werte. In anderen Beispielen kann mindestens eine Konstante gleich einer anderen Konstante sein.
In einigen Beispielen kann bei Verwendung einer Druckdifferenz ein Filter auf die P_measured Werte angewendet werden, bevor die Werte zur Berechnung des Fehlers verwendet werden. In einigen Beispielen kann der Filter hochfrequente Rückkopplungen herausfiltern.
Anschließend wird bei Schritt 412 die Driftkompensationsflussrate (Q_driftComp) zu der Durchflussrate (Q_cmd) addiert, die erforderlich ist, um eine Bewegung des hydraulischen Stellglieds 110 als Reaktion auf eine Eingabe zu bewirken, die von dem Bediener der Maschine über einen Joystick oder eine andere Eingabevorrichtung (ebenfalls in 6 gezeigt) empfangen wird. Die resultierende Flussrate (Q_Total) umfasst die Durchflussrate, welche die Steuerventilspule 206b dem hydraulischen Stellglied 110 zuführen muss, um eine Bewegung des Auslegers 102 der Maschine oder eines Auslegersegments 106 zu bewirken, während auch eine Drift verringert oder eliminiert wird. Dann werden in Schritt 412 Signale oder Daten, die für die resultierende Strömungsrate (Q_Total) repräsentativ sind, an die Steuerventilspule 206b übermittelt, was bewirkt, dass die Spule 206b die Hydraulikflüssigkeit einstellt und dem hydraulischen Stellglied 110 mit einer Durchflussrate liefert, die geeignet ist, um eine gewünschte Bewegung des Auslegers der Maschine 102 oder des Auslegersegments 106 zu bewirken, während auch eine Drift verringert oder eliminiert wird. Nach Mitteilung der resultierenden Durchflussrate und Einstellung der Steuerventilspule 206b, so dass die Drift im Wesentlichen reduziert oder eliminiert wird, endet das Verfahren 402 bei Schritt 414.
In einigen Beispielen können die Systeme 200 und 400 deaktiviert werden, wenn der Absolutwert des Driftfehlers unter einem bestimmten vordefinierten Schwellenwert liegt, um einen Konflikt mit dem Dämpfungssystem 124 zu verhindern.
Während die vorliegende Erfindung oben im Detail beschrieben wurde mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen davon, ist zu beachten, dass Variationen und Modifikationen im Sinne und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können.
Beispiele
Veranschaulichende Beispiele des hierin offenbarten Systems werden unten bereitgestellt. Ein Beispiel des Systems kann eines oder mehrere, und jede Kombination der unten beschriebenen Beispiele einschließen.
Beispiel 1. In Kombination mit, oder unabhängig von einem beliebigen hierin offenbarten Beispiel, ein System zum Kompensieren einer Drift eines hydraulischen Stellglieds, das mit einem länglichen Element einer Maschine verbunden ist, wobei die Drift aus einer Dämpfung einer durch eine Bewegung des länglichen Elements erzeugten masseinduzierten Schwingung resultiert, wobei das System ein Steuerventil einschließt, das betätigt werden kann, um die Abgabe von Hydraulikflüssigkeit an das hydraulische Stellglied zu steuern. Das System schließt eine Vielzahl von Sensoren zum Messen einer oder mehrerer Eigenschaften in Bezug auf den Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit durch das Steuerventil und die Ausgangssignale der entsprechenden Messungen der einen oder mehreren Eigenschaften ein. Das System schließt eine Verarbeitungseinheit ein, die betreibbar ist, um die Ausgangssignale zu empfangen und zu bewirken, dass das Steuerventil die Durchflussmenge von Hydraulikflüssigkeit von dem Steuerventil zum hydraulischen Stellglied auf einen Betrag einstellt, um eine Drift des hydraulischen Stellglieds zu kompensieren.
Beispiel 2. In Kombination mit oder unabhängig von einem beliebigen hierin offenbarten Beispiel ist die Verarbeitungseinheit ferner betreibbar, um die Menge an zusätzlichem Volumen in einer Kammer des hydraulischen Stellglieds aufgrund einer Drift des hydraulischen Stellglieds zu berechnen.
Beispiel 3. In Kombination mit oder unabhängig von einem beliebigen hierin offenbarten Beispiel ist die Verarbeitungseinheit ferner betreibbar, um eine Durchflussrate von Hydraulikflüssigkeit zu berechnen, die das zusätzliche Volumen reduziert.
Beispiel 4. In Kombination mit oder unabhängig von einem beliebigen hierin offenbarten Beispiel ist die Verarbeitungseinheit ferner betreibbar, um eine Strömungsrate von Hydraulikflüssigkeit zu berechnen, die das zusätzliche Volumen reduziert und eine Menge an Hydraulikflüssigkeit an das hydraulischen Stellglied liefert, die ausreicht, um zu bewirken, dass das hydraulische Stellglied als Reaktion auf eine Eingabe des Maschinenbetriebs arbeitet.
Beispiel 5. In Kombination mit oder unabhängig von einem hierin offenbarten Beispiel ist mindestens ein Sensor der Vielzahl von Sensoren in das Steuerventil eingebettet.
Beispiel 6. In Kombination mit oder unabhängig von einem hierin offenbarten Beispiel umfasst die Vielzahl von Sensoren mindestens einen Drucksensor, der dazu dient, den Druck der Hydraulikflüssigkeit zu messen.
Beispiel 7. In Kombination mit oder unabhängig von einem hierin offenbarten Beispiel umfasst die Vielzahl von Sensoren mindestens einen Durchflusssensor zum Messen der Durchflussrate der Hydraulikflüssigkeit.
Beispiel 8. In Kombination mit oder unabhängig von einem hierin offenbarten Beispiel umfasst die Vielzahl von Sensoren mindestens einen Spulenverschiebungssensor, der betreibbar ist, um eine Verschiebung einer Spule des Steuerventils zu messen.
Beispiel 9. In Kombination mit oder unabhängig von einem hierin offenbarten Beispiel umfasst das Steuerventil ein Dosierventil.
Beispiel 10. In Kombination mit oder unabhängig von einem hierin offenbarten Beispiel, ein Verfahren zum Kompensieren der Drift eines hydraulischen Stellglieds, das dazu dient, ein längliches Element einer Maschine zu bewegen, wobei die Drift aus einer Dämpfung von masseinduzierten Schwingungen resultiert, die durch die Bewegung des länglichen Elements erzeugte werden, wobei das Verfahren das Sammeln von Daten einschließt, die für die Eigenschaften der von einem Steuerventil an das hydraulische Stellglied gelieferten Hydraulikflüssigkeit repräsentativ sind. Das Verfahren schließt das Berechnen einer Durchflussrate von Hydraulikflüssigkeit von dem Steuerventil ein, um eine Drift des hydraulischen Stellglieds zu verringern. Das Verfahren schließt das Einstellen des Steuerventils ein, um die berechnete Durchflussrate der Hydraulikflüssigkeit an das hydraulische Stellglied zu liefern.
Beispiel 11. In Kombination mit oder unabhängig von einem hierin offenbarten Beispiel schließt der Schritt des Berechnens einen Schritt zum Bestimmen des Volumens in einer Lastaufnahmekammer des hydraulischen Stellglieds ein, das sich aus der Drift ergibt, die mindestens teilweise auf die Dämpfung der masseinduzierten Schwingung zurückzuführen ist.
Beispiel 12. In Kombination mit, oder unabhängig von einem hierin offenbarten Beispiel schließt der Schritt des Bestimmens einen Schritt zum Berechnen der Durchflussrate der Hydraulikflüssigkeit von der Steuereinrichtung ein, der mindestens teilweise auf Daten basiert, die für eine Eigenschaft der Hydraulikflüssigkeit repräsentativ sind.
Beispiel 13. In Kombination mit oder unabhängig von einem hierin offenbarten Beispiel umfasst die Eigenschaft den Druck der Hydraulikflüssigkeit, die dem hydraulischen Stellglied zugeführt wird.
Beispiel 14. In Kombination mit oder unabhängig von einem hierin offenbarten Beispiel umfasst die Eigenschaft den Druck der Hydraulikflüssigkeit, die dem Steuerventil zugeführt wird.
Beispiel 15. In Kombination mit oder unabhängig von einem hierin offenbarten Beispiel umfasst die Eigenschaft die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit, die dem Steuerventil zugeführt wird.
Beispiel 16. In Kombination mit oder unabhängig von einem hierin offenbarten Beispiel umfasst die Eigenschaft die Verschiebung einer Spule des Steuerventils.
Beispiel 17. In Kombination mit, oder unabhängig von einem hierin offenbarten Beispiel, schließt das Verfahren ferner einen Schritt zum Kombinieren der berechneten Durchflussrate mit einer Durchflussrate an Hydraulikflüssigkeit ein, die ausreicht, um die Bewegung des hydraulischen Stellglieds in Reaktion auf eine Eingabe eines Bedieners der Maschine zu bewirken.
Beispiel 18. In Kombination mit, oder unabhängig von einem hierin offenbarten Beispiel, ein System zum Kompensieren einer Drift einer Maschine, wobei die Drift aus einer Dämpfung masseinduzierter Schwingungen resultiert, die durch die Bewegung eines länglichen Elements erzeugt werden, wobei das System ein hydraulisches Stellglied einschließt, das mit einem länglichen Element verbunden ist, und ein Steuerventil, das betreibbar ist, um die Abgabe von Hydraulikflüssigkeit an das hydraulische Stellglied zu steuern. Das System schließt mindestens einen Sensor zum Messen einer oder mehrerer Eigenschaften in Bezug auf die Position von mindestens einem hydraulischen Stellglied und des langgestreckten Elements ein. Der Sensor ist betreibbar, um Signale auszugeben, die Messungen der einen oder mehreren Eigenschaften entsprechen. Das System schließt eine Verarbeitungseinheit ein, die betreibbar ist, um die Ausgangssignale zu empfangen und zu bewirken, dass das Steuerventil die Durchflussrate von Hydraulikflüssigkeit von dem Steuerventil zum hydraulischen Stellglied um einen Betrag einstellt, um eine Drift des hydraulischen Stellglieds zu kompensieren.
Beispiel 19. In Kombination mit oder unabhängig von einem hierin offenbarten Beispiel ist die Verarbeitungseinheit eine Proportional-Integral-Differenzial-Verarbeitungseinheit.
Beispiel 20. In Kombination mit oder unabhängig von einem hierin offenbarten Beispiel ist der Sensor mindestens einer von einem Neigungsmesser, linearen Positionssensor, Winkelpositionssensors, und Kreisel.
Beispiel 21. In Kombination mit oder unabhängig von einem hierin offenbarten Beispiel ist der Sensor ein Drucksensor in Verbindung mit dem hydraulischen Stellglied.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62/491889 [0001]
US 62/535524 [0001]

Claims

System zum Kompensieren einer Drift eines hydraulischen Stellglieds, das mit einem länglichen Element einer Maschine verbunden ist, wobei die Drift aus der Dämpfung masseinduzierter Schwingungen resultiert, die durch die Bewegung des langgestreckten Elements erzeugt werden, das System umfassend: ein Steuerventil, das betreibbar ist, um die Abgabe von Hydraulikflüssigkeit an das hydraulische Stellglied zu steuern; eine Vielzahl von Sensoren, die betreibbar sind, um eine oder mehrere Eigenschaften in Bezug auf den Durchfluss von Hydraulikflüssigkeit durch das Steuerventil zu messen und Signale auszugeben, die Messungen der einen oder mehreren Eigenschaften entsprechen; und eine Verarbeitungseinheit, die betreibbar ist, um die Ausgangssignale zu empfangen und zu veranlassen, dass das Steuerventil die Durchflussmenge von Hydraulikflüssigkeit von dem Steuerventil zum hydraulischen Stellglied auf einen Betrag einstellt, um eine Drift des hydraulischen Stellglieds zu kompensieren.
System nach Anspruch 1, wobei die Verarbeitungseinheit ferner betreibbar ist, um die Menge an zusätzlichem Volumen in einer Kammer des hydraulischen Stellglieds aufgrund der Drift des hydraulischen Stellglieds zu berechnen.
System nach Anspruch 2, wobei die Verarbeitungseinheit ferner betreibbar ist, um eine Durchflussrate von Hydraulikflüssigkeit zu berechnen, die das zusätzliche Volumen reduziert.
System nach Anspruch 3, wobei die Verarbeitungseinheit ferner betreibbar ist, um eine Durchflussrate der Hydraulikflüssigkeit zu berechnen, die das zusätzliche Volumen reduziert und eine Menge von Hydraulikflüssigkeit zu dem hydraulischen Stellglied liefert, die ausreichend ist, um zu bewirken, dass das hydraulischen Stellglied als Reaktion auf die Eingabe des Bedieners der Maschine arbeitet.
System nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Sensor der Vielzahl von Sensoren in das Steuerventil eingebettet ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Sensoren mindestens einen Drucksensor umfasst, der betreibbar ist, um den Druck der Hydraulikflüssigkeit zu messen.
System nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Sensoren mindestens einen Durchflusssensor umfasst, der betreibbar ist, um die Durchflussmenge der Hydraulikflüssigkeit zu messen.
System nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Sensoren mindestens einen Spulenverschiebungssensor umfasst, der betreibbar ist, um eine Verschiebung einer Spule des Steuerventils zu messen.
System nach Anspruch 1, wobei das Steuerventil ein Dosierventil umfasst.
Verfahren zum Kompensieren einer Drift eines hydraulischen Stellglieds zum Bewegen eines langgestreckten Elements einer Maschine, wobei die Drift aus der Dämpfung masseinduzierter Schwingungen resultiert, die durch die Bewegung des langgestreckten Elements erzeugt werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Sammeln von Daten, welche die Eigenschaften der Hydraulikflüssigkeit repräsentieren, die von einem Steuerventil an das hydraulische Stellglied abgegeben wird; Berechnen einer Durchflussrate der Hydraulikflüssigkeit aus dem Steuerventil, um eine Drift des hydraulischen Stellglieds zu verringern; und Anpassen des Steuerventils, um die berechnete Durchflussrate der Hydraulikflüssigkeit an das hydraulische Stellglied zu liefern.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Berechnens einen Schritt des Bestimmens eines Volumens in einer Lastaufnahmekammer des hydraulischen Stellglieds umfasst, das sich aus der Drift mindestens teilweise durch Dämpfung der masseinduzierten Schwingung ergibt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Bestimmens einen Schritt des Berechnens der Durchflussrate der Hydraulikflüssigkeit von dem Steuerventil, mindestens teilweise basierend auf der Grundlage von Daten, die eine Eigenschaft der Hydraulikflüssigkeit repräsentieren, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Eigenschaft den Druck der Hydraulikflüssigkeit umfasst, das dem hydraulischen Stellglied zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Eigenschaft den Druck der Hydraulikflüssigkeit umfasst, die dem Steuerventil zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Eigenschaft die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit umfasst, die dem Steuerventil zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Eigenschaft die Verschiebung einer Spule des Steuerventils umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Kombinierens der berechneten Durchflussrate mit einer Durchflussrate der Hydraulikflüssigkeit umfasst, die ausreicht, um die Bewegung des hydraulischen Stellglieds als Reaktion auf eine Eingabe eines Bedieners der Maschine zu bewirken.
System zum Kompensieren einer Drift einer Maschine, wobei die Drift aus der Dämpfung masseinduzierter Schwingungen resultiert, die durch die Bewegung eines langgestreckten Elements erzeugt werden, wobei das System umfasst: ein hydraulisches Stellglied, das mit dem langgestreckten Element verbunden ist; ein Steuerventil, das betreibbar ist, um die Abgabe von Hydraulikflüssigkeit an das hydraulische Stellglied zu steuern; mindestens ein Sensor, der betreibbar ist, um eine oder mehrere Eigenschaften zu messen, die sich auf eine Position des hydraulischen Stellglieds und/oder des langgestreckten Elements beziehen, wobei der Sensor betreibbar ist, um Signale auszugeben, die Messungen der einen oder mehreren Eigenschaften entsprechen; und eine Verarbeitungseinheit, die betreibbar ist, um die Ausgangssignale zu empfangen und zu veranlassen, dass das Steuerventil die Durchflussmenge von Hydraulikflüssigkeit von dem Steuerventil zum hydraulischen Stellglied auf einen Betrag einstellt, um eine Drift des hydraulischen Stellglieds zu kompensieren.
System nach Anspruch 18, wobei die Verarbeitungseinheit eine Proportional-Integral-Differenzial-Verarbeitungseinheit ist.
Das System nach Anspruch 18, wobei der Sensor mindestens einer von einem Neigungsmesser, linearen Positionssensor, Winkelpositionssensor und einem Kreisel ist.
Das System nach Anspruch 18, wobei der Sensor ein Drucksensor in Verbindung mit dem hydraulischen Stellglied ist.