DE2658928C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Aufzug­ steuerung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige hydraulische Aufzugsteuerung ist aus Ölhy­ draulik und Pneumatik, 1958, Heft 6, Seiten 206 und 207 sowie aus DE-AS 12 04 792 bekannt.

Die Absenk-Schleich-Fahrt des Fahrkorbes wird bei der bekannten Steuerung dadurch erzielt, daß zu einem Hauptventil ein Schnellschaltventil mit wesentlich kleinerem Durchgang parallelgeschaltet ist, das noch nach Abschalten des Haupt­ ventils bis zum Erreichen der Endstellung des Fahrkorbes geöffnet bleibt. Nachteilig bei dieser Steuerung ist, daß sie als Schwarz-Weiß-Steuerung ausgeführt ist und beliebige Verfahrgeschwindigkeiten des Aufzugkorbes nicht verwirklicht werden können.

Daraus ergibt sich als Aufgabe der Erfindung, die Hilfsein­ richtungen zur Erzielung der Absenk-Schleich-Fahrt der be­ kannten hydraulischen Steuerung derart umzugestalten, daß bei geringerem gerätetechnischen Aufwand das unmittelbar vom Aufzug gesteuerte Schnellschaltventil ersetzt wird und beliebige Verfahrgeschwindigkeiten des Aufzugkorbes bei der Abwärts- und Aufwärtsfahrt ausführbar sind.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Nach dieser Erfin­ dung wird für beide Verfahrrichtungen ein einziger, in beiden Stromrichtungen durchströmbarer Strömungsmesser benötigt. Er erfaßt den zum Verbraucher bzw. den vom Verbraucher zum Tank fließenden Ölstrom über ein Wegmeßsystem und berück­ sichtigt dabei sämtliche Veränderungen von Störgrößen der hydraulischen Steuerung. Die von dem Wegmeßsystem festge­ stellte Auslenkung des Meßfühlers des Strömungsmessers wird von einem Meßwertwandler in ein der Strömung proportionales, positives oder negatives elektrisches Istwert-Signal umge­ formt und in einer Vergleichseinrichtung mit einem für jede Verfahrrichtung unabhängig und individuell programmierbaren Sollwert verglichen und zu Befehlen für die Stelleinrich­ tungen der Ventile weiterverarbeitet. Durch Vorgabe ent­ sprechender Sollwerte oder eines Sollwertprogramms für beide Fahrtrichtungen an dem programmierbaren Sollwertgeber lassen sich dabei beliebige Verfahrgeschwindigkeiten des Aufzugkorbes für beide Fahrtrichtungen verwirklichen. Bei der Ausführung dieser Fahrbewegungen wird ein stetiger Betrieb ohne Anfahrruck erreicht, weil die Änderungen der hydrau­ lischen Parameter als Ist-Wert-Veränderungen am Strömungs­ messer stetig erfaßt und durch eine unmittelbare Anpassung des Steuersignals am Ausgang der Vergleichseinrichtung berücksichtigt werden. Hierdurch wird der Fahrkomfort eines hydraulischen Aufzugs, insbesondere eines Personenaufzugs für den Benutzer der Anlage spürbar verbessert.

Ein hydraulisches Ventil mit einem in beiden Stromrichtungen durchströmbaren Strömungsmesser, der in der für Vor- und Rücklauf gemeinsamen Leitung einer beidseitig angetriebenen Zylinder-Kolben-Einheit liegt und ein positives oder nega­ tives elektrisches Istwert-Signal zur Steuerung des Ventils liefert, ist zwar aus der DE-OS 24 47 858 bekannt.

Für eine hydraulische Aufzugsteuerung mit nur einseitig wirkender Last ist das bekannte Ventil jedoch nicht anwend­ bar, da insbesondere eine für den Aufzugbetrieb brauchbare, schnell wirkende Signalauswertung fehlt.

Die Erfindung nach Anspruch 1, wird durch die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 fortgebildet. Dabei ist nach Anspruch 2 der als Stelleinrichtung ausgebildete Elektromagnet mit einem Kolben verbunden, der in einer Vorsteuerleitung für einen Differentialkolben der beide 2/2-Wegeventile untergebracht ist. Dieser Kolben ist bei steigendem elektrischen Strom von dem Elektromagneten im Sinn einer Betätigung des Tankab­ flusses bewegbar. Durch die Ausbildung der 2/2-Wegeventile nach Anspruch 2 wird insbesondere der Vorteil erreicht, daß durch die Verwendung baugleicher Teile die Herstellung und Wartung der Ventile wesentlich vereinfacht wird.

Der Strömungsmesser nach Anspruch 3, der für beide Durch­ flußrichtungen einsetzbar ist und einen analogen elektri­ schen Meßwert liefert, hat den Vorteil, daß er besonders verzögerungsarm ist und ohne Totzeit auf alle Änderungen des Systems reagiert, die sich in Änderungen der Strömung bemerkbar machen. Außerdem läßt sich durch die Vorspannung der Federn zur Abstützung des Strömungsfühlers der Arbeits­ bereich des Meßsystems in den Bereich turbulenter Strömung verlegen, so daß beim Umspringen der Strömung von laminar auf turbulent an der Meßkante keine Verfälschung des Anzeigeer­ gebnisses auftritt. Dadurch ist ein lineares Ausgangssignal des Wegmeßsystems gesichert.

Die Anordnung des Wegmeßsystems in dem Druckmittelraum des Strömungsmessers besitzt den Vorteil, daß er absolut druck­ fest und dicht ausgelegt werden kann, da außer elektrischen Meßleitungen keine Anschlüsse aus dem Gehäuse herausgeführt werden müssen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1a, 1b einen für die in Fig. 2 aufgezeigte hydraulische Aufzugsteuerung geeigneten Strömungsmesser;

Fig. 2 eine hydraulische Aufzugsteuerung mit zwei 2/2-Wegeventilen und einem 2-Wege- Strömungsmesser;

Fig. 3a, 3b Ausführungsbeispiele der 2/2-Wegeventile für die Pumpen- und Tankleitung in der hydraulischen Aufzugsteuerung nach Fig. 2.

Die in Fig. 2 aufgezeigte hydraulische Aufzugsteuerung ist rein schematisch dargestellt und zeigt nur die zum Verständ­ nis der Erfindung notwendigen Bauelemente. Dabei wurden als Ventile stetig verstellbare 2/2-Wegeventile benutzt. Als Verbraucher wurde eine einseitig belastete Zylinder-Kol­ ben-Einheit dargestellt.

Fig. 1a und 1b zeigt jeweils einen in beiden Durchflußrich­ tungen durchströmbaren Strömungsmesser 2.1 bzw. 2.2, der für den Einsatz in der Steuerschaltung nach Fig. 2 geeignet ist.

Der Strömungsmesser nach Fig. 1 besteht aus dem Gehäuse 10, das in axialem Abstand radial angeordnete Zu- und Abflußan­ schlüsse aufweist. Das Gehäuseinnere selbst ist in zwei miteinander in Verbindung stehende Kammern 11 und 14 unter­ teilt, wobei in der Kammer 11 ein Meßkörper 12 beweglich ist und in der in axialer Richtung abgetrennten Meßkammer 14 ein Weggeber 8.1 mit Meßwertumwandler angeordnet ist. In der Druckmittelkammer 11 befindet sich der Meßkörper 12, der fest mit einer beidseitig im Gehäuse 10 bzw. in der Trennwand zur Meßkammer 14 gelagerten Führungsstange 13 verbunden ist. Der Meßkörper ist tellerförmig ausgebildet und weist eine ausgeprägte umlaufende Steuerkante auf. Er ist mit der Führungsstange 13 axial in beiden Richtungen bewegbar. Daraus resultierend, erweitert sich der Strömungsquerschnitt zwischen dem Meßkörper 12 und der Gehäuseinnenwand von der Ruhelage des Meßkörpers 12 aus in beiden Richtungen. Um ein in beiden Durchflußrichtungen proportionales Meßsignal zu erreichen, ist der Meßkörper 12 in seiner Ruhelage zwischen zwei vorgespannten Federn 17.1 und 17.2 eingespannt. Dabei stützen sich die Federn 17.1 und 17.2 auf Stützscheiben 18.1 und 18.2 derart ab, daß der Meßkörper 12 bei Auslenkung aus seiner Ruhelage gegen jeweils eine vorgespannte Feder bewegt wird. Die andere Feder verharrt aufgrund der axialen Ab­ stützung ihrer Stützscheibe in ihrer Ausgangsstellung.

Die Vorspannung besitzt den Vorteil, daß dadurch der lineare Kennlinienbereich der Feder während der Messung nicht verlassen wird, so daß von dieser Seite her keine Verfäl­ schung des Meßergebnisses zu erwarten ist.

In der Meßkammer 14 befindet sich ein Weggeber 8.1 in Form eines Linearpotentiometers 15, dessen Spannung durch einen Schleifer 15.1, der mit der Führungsstange 13 fest verbunden ist, abgegriffen wird ein Istwertsignal liefert, das der herrschenden Strömung proportional ist und je nach Größe und Richtung der Strömung zwischen -max. und +max. liegen kann.

Aufgrund des breiten Meßbereiches des Strömungsmessers 2.1 ist der Schleifer 15.1 des Linearpotentiometers 15 so angeordnet, daß er aus seiner Ruhestellung heraus in beide Richtungen verschoben werden kann. Den gleichen Meßbereich wie der Weg-Istwertgeber 8.1 weist auch der Sollwertgeber 9.1 auf. In der Steuerschaltung nach Fig. 2 sind der Weg-Istwertgeber 8.1 und der Sollwertgeber 9.1 mit dem Eingang eines Ver­ gleichers 5 elektrisch verbunden, dessen Ausgang alternativ einen der Betätigungsmagneten 6 der Wegeventile 1 bzw. 1.1 ansteuert. Die beiden Ventile 1 bzw. 1.1 erfordern hierzu in der Steuerschaltung nach Fig. 2 eine elektrische Sicherung der Stellglieder 6 untereinander. Diese wird durch Dioden 49, 49.1 erreicht, die jeweils eine Stromrichtung sperren.

Der Strömungsmesser nach Fig. 1b unterscheidet sich von dem beschriebenen Strömungsmesser nach Fig. 1a durch den kürzeren axialen Abstand der Zu- und Abflußanschlüsse 30 und 31. Dieser Abstand ist nach Fig. 1b so gewählt, daß die Er­ zeugenden der beiden Innenflächen der Anschlüsse 30, 31 gerade miteinander fluchten, so daß die Steuerkante des Meß­ fühlers in ihrer Ruhestellung in der zwischen den Anschlüssen 30, 31 liegenden, gemeinsamen Tangentialfläche angeordnet ist. Ferner ist die innere Kontur des Gehäuses 10 des Strömungsmessers 2.2 im vorgesehenen axialen Meßbereich des Meßkörpers 12 ohne Durchmesserveränderung ausgebildet und somit einfach herstellbar.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Steuerschaltungen für einen elektro-hydraulisch arbeitenden Lift ist in einem Knotenpunkt einer Verbraucherleitung 45 von der Druckquelle oder Pumpe 3 zum Verbraucher 4 eine Pumpenleitung 44 und eine Tankleitung 46 angeschlossen. Hierbei ist die Pumpenleitung 44 durch ein Rückschlagventil 43 gegenüber dem Knotenpunkt in Abhängigkeit von der Stromrichtung absperrbar und über eine Bypaßleitung mit einem ersten, elektromagnetisch schaltbaren (Stellmagnet 6) 2/2-Wegeventil 1.1 mit dem Tank verbindbar. Ein zweites, durch einen weiteren Stellmagneten 6 schaltbares 2/2-Wege­ ventil 1 verbindet bzw. sperrt (dargestellte Schaltstellung) den Rückfluß vom Verbraucher 4 zum Tank. In die Verbraucher­ leitung 45 ist zwischen dem Knotenpunkt und dem Verbraucher 4 ein Strömungsmesser 2.1 nach Fig. 1a oder 1b einge­ schlossen, der in beiden Strömungsrichtungen wirksam ist und am Weg-Istwertgeber 8.1 ein der Strömung analoges elektrisches Istwert-Signal liefert, welches im Vergleicher 5 mit dem Sollwert-Signal des Sollwertgebers 9.1 verglichen und als verstärktes Differenzsignal auf die Dioden 49 bzw. 49.1 gegeben wird, um eines der beiden Stellglieder 6 im ge­ wünschten Korrektursinn zu betätigen.

Geeignete Wegeventile, mit denen auch die Funktion der Steuerschaltung nach Fig. 2 erklärt werden soll, werden im folgenden näher erläutert:

Fig. 3a zeigt ein 2/2-Wegeventil, wie es im Bypaß der Pumpenleitung 44 in Fig. 2 verwendet wird. Das Ventilgehäuse 40 des Ventiles 1.1 beherbergt den Hauptsteuerkolben 41, der als Differentialkolben ausgebildet ist, und den Vorsteuer­ kolben 42, der von dem Elektromagneten betätigt wird und den Durchfluß zum Tank in Ruhestellung offenhält. Angeflanscht an dem Ventilgehäuse 40 ist das Rückschlagventil 43. Der Pumpenanschluß ist hier mit 44, der Verbraucheranschluß mit 45 und der Tankanschluß mit 46 bezeichnet. Der Hauptsteuer­ kolben 41 wird durch den Druck der Feder 47 in seiner Öffnungsstellung gehalten. Um einen nahezu drucklosen Umlauf zu erhalten, sind im unteren Führungsteil des Kolbens 41 torförmige Öffnungen eingelassen.

In Fig. 3b wird ein 2/2-Wegeventil für die Serienschaltung zwischen Verbraucher 4 und Tank in Fig. 2 gezeigt. Dieses Ventil 1 besteht ebenfalls aus einem Kolben 51, der identisch ist mit dem Kolben 41. Der Kolben 51 wird von der Feder 57 in Schließstellung gehalten. Der Verbraucheranschluß 45 wird dadurch vom Tankanschluß 46 getrennt. Auch hier ist ein Vorsteuerkolben 52 angeordnet, der von dem Elektromagneten 6 betätigt wird und in seiner Ruhestellung die Umgehungsleitung 58.2 zum Tank sperrt.

Die hydraulische Aufzugsteuerung nach Fig. 2 mit den Bau­ elementen nach Fig. 3a, b und Fig. 1a arbeitet folgender­ maßen:
In Ruhestellung des Systems wird bei eingeschalteter Pumpe 3 der Ölstrom in dem Ventil 1.1 durch die Anschlußleitung 44 über den Hauptkolben 41 zur Tankanschlußleitung 46 gefördert. Die Förderung ist nahezu drucklos, weshalb auch noch das Rückschlagventil 43 geschlossen bleibt. Gleichzeitig wird durch die Vorsteuerbohrung 48 der Zylinderraum 41.1 ebenfalls mit Öl beaufschlagt.

Der Differentialkolben 41 und die Feder 47 sind so ausgelegt, daß der Kolben sich aufgrund der Ölzufuhr zu dem Zylinderraum 41.1 langsam senkt. Dadurch wird der Tankabfluß 46 behindert, so daß der Druck in der Pumpenleitung 44 steigt. Im Laufe der Drucksteigerung wird der Schließdruck des Rückschlagventils 43 überwunden, so daß das Öl durch den Strömungsmesser 2.1 zu demVerbraucher 4 strömen kann. Dadurch ist bei dieser Vorrichtung sichergestellt, daß der Verbraucher 4 nicht absinkt, da die Schließkraft des Rückschlagventils 43 sowohl von der Federkraft als auch von dem Verbraucherdruck abhängt.

Es ist andererseits auch möglich, die Vorsteuerleitung 48 in Ruhestellung des Systems über den geöffneten Vorsteuerkolben 42 mit dem Tank zu verbinden. Dadurch kann bei laufender Pumpe 3 in dem Zylinderraum 41.1 kein Druck aufgebaut werden.

Zum Verfahren der Last wird das Vorsteuerventil durch den Kolben 42 ge­ schlossen, so daß sich im Zylinderraum 41.1 ein Druck aufbauen kann, der den Differentialkolben 41 gegen die Kraft der Feder 47 senkt, so daß der Tankabfluß 46 geschlossen wird. Durch die Auslenkung des Differentialkolbens 41 steigt der Öldruck so lange, bis der Kolben 41 vollkommen den Tankabfluß geschlossen hat. Dies wird von dem Strömungsmesser 2.1 erfaßt, d. h. der Meßkörper 12 des Strömungsmessers 2.1 wird ausgelenkt, so daß von dem Weg-Istwertgeber 8.1 ein Signal geliefert wird. Ist die zu dem Verbraucher 4 strömende Ölmenge größer als verlangt, so wird in dem Verstärker 5 ein Differenzsignal erzeugt, das bewirkt, daß der Magnet 6 des Ventiles 1.1 die Vorsteuerleitung 48 mit der Umgehungsleitung zum Tank verbindet. Dadurch wird der Zylinderraum 41.1 entlastet, so daß der Kolben 41 abhebt und ein Abfluß zum Tank geöffnet wird.

Je nach vorgegebenem Sollwert oder Sollwertprogramm läßt sich jede Verfahrgeschwindigkeit des Verbrauchers 4 realisieren.

Der Sollwertgeber kann hierbei nur einen einzigen Wert aufweisen. Er kann aber auch ständig verändert werden durch manuelle Eingriffe oder aufgrund einer Zeitsteuerung, die ein festes Programm abtastet. Es ist auch möglich, daß der Sollwert durch einen Führungsstift oder ähnliches gebildet wird, der an einer Schablone entlanggleitet und dadurch elektrische Schalter betätigt.

Während der gesamten Aufwärtsbewegung liefert der Strömungs­ messer ein positives Signal, so daß über die Diode 49 nur das Ventil 1.1 im Bypaß angesteuert werden kann. Das Ventil 1 bleibt also immer in seiner in Fig. 2 gezeigten Sperrstel­ lung.

Soll die Last in ihrer Aufwärtsbewegung stehenbleiben, so wird die Pumpe 3 abgeschaltet und der Magnet 6 des Ventiles 1.1 geöffnet. Dadurch kann die Feder 47 den Kolben 41 wieder in seine obere Endstellung schieben, das Rückschlagventil 43 schließen und über den Tankabfluß 46 den in dem Ventil herrschenden Öldruck abbauen.

Eine andere Möglichkeit des Anhaltens der Last bei einer Aufwärtsbewegung besteht darin, daß über die Programmsteue­ rung ein Sollwert von "0" vorgegeben wird. Dadurch wird bei einem Istwert von "0" der Magnet 6 des Ventiles 1.1 derart gesteuert, daß der Vorsteuerkolben 42 vollständig die Vorsteuerleitung 48 öffnet, so daß der Zylinderraum 41.1 druckentlastet wird. Hierdurch wird der Abfluß 46 zum Tank geöffnet und das Rückschlagventil 43 geschlossen. Infolge­ dessen bleibt der Verbraucher 4 stehen.

Bei der Abwärtsbewegung des Verbrauchers unter dem Einfluß einer äußeren Last wird der Vorsteuerkolben 52 des Ventils 1 derart betätigt, daß der Zylinderraum 51.1 druckentlastet wird. Dadurch kann der Öldruck den Differentialkolben 51 gegen die Kraft der Feder 57 anheben, so daß die Verbraucher­ leitung 45 mit dem Tankanschluß 46 verbunden wird. Hierbei läßt sich ebenfalls die Bewegung des Vorsteuerkolbens 52 manuell oder über ein Programm steuern, wodurch die Bewegung des Hauptsteuerkolbens 51 beeinflußt wird. Diese Lösung besitzt den Vorteil, daß bei einer Abwärtsbewegung die Pumpe 3 des Hydraulikschaltkreises überhaupt nicht benötigt wird.

Claims (3)

1. Hydraulische Aufzugsteuerung,
bei der in einem Knotenpunkt einer Verbraucherleitung eine Pumpenleitung und eine Tankleitung angeschlossen sind und
bei der die Pumpenleitung durch ein Rückschlagventil gegenüber dem Knotenpunkt in Abhängigkeit von der Stromrichtung absperrbar und über eine Bypaß-Leitung mit einem elektromagnetisch schaltbaren 2/2-Wegeventil mit dem Tank und
bei der die Tankleitung über ein weiteres elektro­ magnetisch schaltbares 2/2-Wegeventil mit dem Tank verbindbar ist,
sowie mit Hilfseinrichtungen zur Erzielung der Ab­ senk-Schleich-Fahrt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfseinrichtungen aus folgenden Elementen bestehen:

• - einem Strömungsmesser (2.1, 2.2), der in beiden Stromrichtungen durchströmbar ist und der mit einem Linearpotentiometer (15) verbunden ist, durch das - abhängig von der Durchflußrichtung des Strömungsmessers (2.1, 2.2) - ein positives oder negatives Istwert-Signal erzeugbar ist;
• - einem mit einem Sollwert-Programm programmierbaren Sollwert-Geber (9.1), durch den - abhängig von der vorprogrammierten Fahrtrichtung des Aufzugs - positive oder negative Sollwert-Signale erzeugbar sind;
• - einer Vergleichseinrichtung (5) zum Vergleichen der Istwert- mit den Sollwertsignalen und zur Erzeugung eines positiven oder negativen elektrischen Differenz­ signals;
• - zwei Dioden (49, 49.1), die mit entgegengesetzter Strom-Durchflußrichtung in jeweils einer der Steuer­ leitungen angeordnet sind, die die Vergleichseinrich­ tung (5) mit den Elektromagneten (6) der 2/2-Wege­ ventile (1, 1.1) verbinden.

2. Hydraulische Aufzugsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Elekromagnet (6) mit einem Kolben (42, 52) verbunden ist, welcher in einer Vorsteuerleitung (48, 58) eines Differentialkolbens (41, 51) des ersten (1.1) bzw. zweiten 2/2-Wegeventils (1) untergebracht ist,
wobei die Vorsteuerleitung (48, 58) mit der flächen­ größeren Seite (Zylinderraum 41.1, 51.1) des Differentialkolbens (41, 51) in Verbindung steht und der Kolben (42, 52) in der Vorsteuerleitung (48, 58) bei steigendem elektri­ schen Strom von dem Elektromagneten im Sinn einer Betätigung des Tankabflusses (46) bewegbar ist.

3. Hydraulische Aufzugsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Strömungsfühler (Meßkörper 12) des Strömungsmessers (2.1; 2.2) mit einer Führungsstange (13) fest verbunden und gemeinsam mit der Führungsstange (13) gegen vorgespannte Federn abgestützt und in entgegengesetzten Durchflußrichtungen geradgeführt bewegbar ist,
daß der Schleifer (15.1) des Linearpotentiometers (15) am Ende der Führungsstange (13) und innerhalb des Druckmittelraumes des Strömungsmessers (2.1, 2.2) befestigt ist, und
daß die elektrischen Anschlüsse des Linearpotentio­ meters (15) druckdicht aus dem Gehäuse des Strömungs­ messers (2.1, 2.2) herausgeführt sind.