DE19709475A1

DE19709475A1 - Hydraulische Hubvorrichtung

Info

Publication number: DE19709475A1
Application number: DE19709475A
Authority: DE
Inventors: Joerg Dantlgraber; Reiner Pueschel
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 1998-09-10

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hubvorrichtung gemäß dem Ober begriff des Patentanspruch 1.

Aus DE 28 04 720 C2 ist eine derartige Hubeinrichtung bekannt, bei der die den Arbeitszylinder mit Druckmittel beaufschlagende hydraulische Pumpe ein ver stellbares Förder- bzw. Schluckvolumen besitzt und von einem Käfig-Induktions motor angetrieben ist, der beim Absenken des Stempels als Generator arbeitet und elektrische Energie zu einer Energiequelle zurückführt. Zur Rückspeisung von Energie im Generatorbetrieb muß die Asynchronmaschine mit Käfigläufer mit einer Drehzahl angetrieben werden, die dicht oberhalb der Wechselstrom-Netzfrequenz liegt. Bei dieser Drehzahl soll die Sinkgeschwindigkeit der Hubvorrichtung auch bei unterschiedlichem Gewicht der angehobenen Last begrenzt sein.

Ferner ist aus EP 0 588 934 A1 ein Antrieb für einen hydraulischen Aufzug bekannt, bei dem die von einem Elektromotor angetriebene Hydraulikpumpe Druck mittel für einen Arbeitszylinder liefert. Dabei soll die Antriebsleistung bei jeder Be lastung der Aufzugskabine durch Anpassen der Fahrgeschwindigkeit in der Auf wärtsrichtung konstant geregelt werden. Die Belastung der Aufzugskabine wird durch Messen des hydraulischen Drucks ermittelt. Bei Abwärtsfahrt dagegen wird das vom Stempel des Arbeitszylinders verdrängte Druckmittel über ein Drosselven til zum Tank abgespritzt.

Falls beim Absenken der Hubvorrichtung die dann im Generatorbetrieb arbeitende Asynchronmaschine mit einer zu hohen Drehzahl, also einem entspre chend hohen negativen Schlupf angetrieben wird, so führt dies zu einer unzulässigen Erwärmung und ggfs. zur Abschaltung der Asynchronmaschine. Sollte dagegen der Antrieb der Asynchronmaschine mit einer noch höheren Drehzahl erfolgen, so kann die Maschine außer Kontrolle geraten, d. h. das Bremsdrehmoment fällt ab und da mit kann die Last in Absenkrichtung durchgehen.

Diese Überlegungen sind Teil der der Erfindung zugrunde liegenden Auf gabe, die hydraulische Hubeinrichtung der eingangs geschilderten Art so auszubil den, daß eine zu hohe Antriebsdrehzahl der Asynchronmaschine im Absenkbetrieb verhindert wird.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patent anspruchs 1 gelöst.

Hat beispielsweise der Antriebsmotor in vierpoliger Ausführung bei einer Netzfrequenz von 50 Hz eine Drehzahl von 1500 1/Min, so beläuft sich entspre chend der bekannten Asynchronmotor-Kennlinie die Nenndrehzahl auf 1455 1/Min (3% Schlupf) bei einer Nennleistung des Motors von 11 kW. Im Generatorbetrieb wird dagegen eine Leistung von 11 kW erzeugt, wenn die Drehzahl bei 1545 1/Min liegt. Dieses Beispiel zeigt, daß bei dem hier in Rede stehenden Generatorbetrieb der Drehzahlbereich, in dem der Generator Leistung erzeugt, vergleichsweise gering ist, wenn für die Abgabe der Nennleistung die Drehzahl von 1500 1/Min auf etwa 1545 1/Min ansteigt. Mit anderen Worten muß also das Schluckvolumen der von dem verdrängten Druckmittel angetriebenen Hydraulikmaschine so geregelt werden, daß die optimale Drehzahl bzw. Schlupf im Generatorbetrieb erreicht und eingehal ten wird, um insbesondere zu vermeiden, daß bei einer zu hohen Antriebsdrehzahl die Asynchronmaschine unzulässig erwärmt wird oder sogar durchgeht. Erfindungsgemäß erfolgt diese Regelung am einfachsten durch eine Einstellung der Leistung an der hydraulischen Maschine bzw. durch eine Drehzahlbegrenzung des Antriebs. Die Leistung der hydraulischen Pumpe beträgt P = Q.p, also das Produkt aus Schluckvolumen in m³/s und dem Druck p in N/m². So wird am einfachsten der jeweils vorliegende Druck p im hydraulischen System gemessen und das Schluck volumen der hydraulischen Maschine so angepaßt, daß das Produkt konstant bleibt. Diese an der hydraulischen Maschine eingestellte Leistung entspricht dann insbe sondere der Nennleistung der Asynchronmaschine, so daß ein sicherer Generator betrieb ohne Überlastung mit der vorbestimmten Drehzahl gewährleistet ist. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dahingehend, daß es entsprechend der installierten Lei stung der Asynchronmaschine möglich ist, die Hubeinrichtung bei Teillast schneller abzusenken als bei voller Belastung. Die Höhe der Last kann entweder aus dem hy draulischen Druck abgeleitet werden oder kann auch über Sensoren an der Hubein richtung rückgemeldet werden, z. B. wenn die Hubeinrichtung, insbesondere die Kabine eines hydraulischen Aufzugs, über Seile indirekt aufgehängt ist.

Andererseits läßt sich das Stellsystem der hydraulischen Maschine auch so ansteuern, daß eine vorgegebene Drehzahl nicht überschritten wird. Somit wird das Schluckvolumen der hydraulischen Maschine so eingestellt, daß das von der Ma schine gelieferte Drehmoment begrenzt wird, indem eine bestimmte übersynchrone Drehzahl vorbestimmt wird. Erfindungsgemäß läßt sich die geschilderte Leistungs regelung auch mit der vorgenannten Drehzahlbegrenzung kombinieren. Ferner läßt sich die Antriebsleistung der hydraulischen Maschine entsprechend der Temperatur der Asynchronmaschine und/oder der Temperatur des Druckmittels anpassen. Bei niedrigen Temperaturen ist es möglich, die Leistung der Asynchronmaschine auf einen höheren Wert zu verschieben und bei höheren Temperaturen wird die Lei stung verringert. Dies hat den Vorteil, daß trotz vorliegender erhöhter Temperaturen nach längerer Einschaltdauer die Hubeinrichtung mit Rücksicht auf die Asynchron maschine nicht abgeschaltet werden muß, sondern vorerst mit verringerter Leistung weiterfahren kann. So kann also entsprechend der vorliegenden Temperatur der Wert des Leistungsreglers bzw. der Drehzahlbegrenzung verändert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeich nung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Hubvorrichtung mit Leistungsregler und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Hubvorrichtung mit Drehzahlbegrenzung.

Fig. 1 zeigt eine hydraulische Hubeinrichtung 10, nämlich eine Aufzugska bine 11, die mit einem in einem Arbeitszylinder 12 laufenden Stempel 13 gehoben bzw. gesenkt wird. Der Arbeitszylinder 12 ist über ein Wegeventil 15 mit eingebau ten Rückschlagventilen zur Lasthaltung mit einer hydraulischen Maschine 16 ver bunden, deren Schwenkwinkel so einstellbar ist, daß die Maschine als Pumpe oder Motor, mit einstellbarem Förder- bzw. Schluckvolumen arbeiten kann. Die Verstel lung des Schwenkwinkels der Maschine 16 erfolgt durch ein an sich bekanntes Stellsystem 18. Die hydraulische Maschine 16 wird von einer Asynchronmaschine 20 angetrieben.

Die Verstellung des Stellsystems 18 und damit des Schwenkwinkels der Ma schine 16 erfolgt durch einen Leistungsregler 22. Dem Leistungsregler 22 werden zugeführt:

1) Ein Sollwert für den hydraulischen Druck.
2) Der Ist-Wert p des hydraulischen Drucks, der im Drucksensor 23 gemes sen wird.
3) Das dem Schwenkwinkelsensor 24 entsprechende Förder- bzw. Schluck volumen Q der hydraulischen Maschine 16.
4) Die Temperatur T1 vom Temperatursensor 25 am elektrischen Antrieb 20.
5) Die Temperatur T2 vom Temperatursensor 26 des Druckmittels im Re servoir T und
6) ein Stellsignal für die Fahrgeschwindigkeit der Kabine 11 aus einer Ver gleichsstufe 28, die einen Soll-Wert für die Fahrgeschwindigkeit der Kabine 11 sowie den Ist-Wert der Fahrgeschwindigkeit v aus einem Weggeber 29, ggfs. über einen Differenzverstärker 30 erhält. Das Ausgangssignal des Fahrgeschwindigkeits reglers 28 wird der Leistungsregelung überlagert.

Aus dem Leistungsregler 22 wird an ein Einstellventil (nicht dargestellt) für den Betätigungskolben (nicht dargestellt) des Stellsystems 18 ein Stellsignal ausge geben, mit dem der Schwenkwinkel der Maschine 16 und damit deren Förder- bzw. Schluckvolumen Q einstellbar ist. Im Leistungsregler 22 wird aus dem Soll-Wert für den hydraulischen Druck und dem maximalen Schluckvolumen der Maschine 16 das maximale Produkt Q p = Leistung P als Soll-Wert bestimmt. Diese Leistung P bestimmt ihrerseits die Nennleistung für den Antriebsmotor 20 und damit auch die Leistung der Maschine 20 im Generatorbetrieb, wenn sie beim Absenken der Hub vorrichtung von der hydraulischen Maschine 16 angetrieben wird. Der Leistungs regler 22 sorgt somit dafür, daß das Schluckvolumen der Maschine 16 sowie der vom Sensor 23 gemessene hydraulische Druck p im System das vorgegebene maxi male Produkt nicht überschreitet, indem das vom Leistungsregler 22 gelieferte Stellsignal den Schwenkwinkel der Maschine 16 entsprechend einstellt.

Der Vollständigkeit halber ist noch ein Drucksensor 31 zwischen dem Ventil 15 und dem Arbeitszylinder 12 dargestellt. So kann das Ventil 15 zum Verfahren der Hubeinrichtung erst geöffnet werden, wenn von der Pumpe 16 ein am Drucksen sor 23 gemessener Druck aufgebaut ist, der dem vom Sensor 31 gemessenen Last druck entspricht, d. h. beim Öffnen des Ventils 15 wird ein Durchsacken der Kabine 11 vermieden.

Ferner erhält der Leistungsregler 22 ein Stellsignal für das Fahrprogramm, also für die von der Kabine 11 auszuführende Fahrgeschwindigkeit von dem Ge schwindigkeitsregler 28, dessen Ausgangssignal der Leistungsregelung überlagert wird.

Ferner kann im Leistungsregler 22 das maximale Produkt Q p = Leistung P abhängig von der Temperatur T1 und/oder der Temperatur T2 verändert werden, d. h. bei niedrigeren Temperaturen kann das maximale Produkt und damit die Lei stung vergrößert werden und umgekehrt.

Fig. 2 zeigt einen Regler 32 mit Drehzahlbegrenzung. Die anderen Kompo nenten in Fig. 2 entsprechen denen der Fig. 1 und besitzen daher die gleichen Be zugszeichen. Dem Drehzahlregler 32 wird von einem Tachogenerator 33 der Ist-Wert für die Drehzahl und ein einstellbarer Soll-Wert für die Drehzahl n zugeführt sowie die Temperaturen T1 und T2 sowie das vom Aufzug zu fahrende Geschwin digkeitsprofil vom Regler 28. Das vom Regler 22 dem Stellsystem 18 zugeführte Stellsignal stellt den Schwenkwinkel der Maschine 16 derart ein, daß die am Tacho generator 33 gemessene Drehzahl-Istgröße die vorgegebene Soll-Wertgröße für die Drehzahl nicht übersteigt. Damit wird im Senkbetrieb die als Generator arbeitende Asynchronmaschine 20 auf einer bestimmten Drehzahl gehalten, bei der eine be stimmte Leistung in das Wechselstromnetz zurückgespeist wird. Die Drehzahlbe grenzung sorgt also dafür, daß der Soll-Wert der Drehzahl nicht überschritten wer den kann.

Claims

1. Hydraulische Hubvorrichtung mit einem einen Stempel aufnehmenden Arbeitszylinder, der über ein Ventil mit einer Hydraulik-Maschine verbunden ist, deren Förder- bzw. Schluckvolumen von einer Stelleinrichtung einstellbar ist, und mit einer mit der Hydraulikmaschine verbundenen Asynchronmaschine, die beim Absenken der Hubeinrichtung als Generator arbeitend elektrische Energie an eine Energiequelle zurückspeist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung (18) der hydraulischen Maschine (16) abhängig von dem beim Absenken der Hubeinrichtung (10) auftretenden hydraulischen Druck (p) und/oder von der beim Absenken der Hubeinrichtung auftretenden Drehzahl (n) der Asynchronmaschine (20) das Schluckvolumen (Q) der Hydraulikmaschine derart einstellt, daß der Schlupf der Asynchronmaschine kleiner/gleich einem vorbestimmten Wert ist.

2. Hydraulische Hubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Wert für den Schlupf abhängig von der Temperatur der Asyn chronmaschine veränderbar ist.

3. Hydraulische Hubvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der vorbestimmte Wert für den Schlupf abhängig von der Temperatur des Strömungsmittels veränderbar ist.

4. Hydraulische Hubvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leistungsregler (22) ein Soll-Wert und der Ist-Wert des hydraulischen Drucks (p) und der Schwenkwinkel der Hydraulikmaschine als Ein gangsgrößen zugeführt werden.

5. Hydraulische Hubvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leistungsregler ein Soll-Wert und der Ist-Wert der Dreh zahl (n) der Asynchronmaschine zugeführt werden.

6. Hydraulische Hubvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leistungsregler (22) und dem Drehzahlregler (32) die Dif ferenz von Soll-Wert und Ist-Wert der Fahrgeschwindigkeit der Hubvorrichtung aufgeschaltet ist.