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Elektro-hydraulische Proportionalsteuerung, insbesondere
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zur Lenkung induktiv geführter Flurförderfahrzeuge Die Erfindung
betrifft eine elektro-hydraulische Proportionalsteuerung, insbesondere zur Lenkung
induktiv geführter Flurförderfahrzeuge, mit wenigstens einem Ventil zum Antrieb
eines Hydraulik-Lenkmotors.
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Ein Hydraulik-Lenkmotor ist ein ölmotor oder eine Zylinderkolbeneinrichtung,
durch welche die Lenkung eines Fahrzeuges gesteuert wird.
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Eine induktive Führung eines Flurförderfahrzeuges arbeitet mit einer
im Boden verlegten Spurführung, die ein Induktionsfeld erzeugt, welches von einem
auf dem Fahrzeug angeordneten Empfänger bzw. einer Abtasteinrichtung verfolgt wird,
die insbesondere bei Kurvenfahrten oder bei abweichenden Fahrstrecken gegenüber
der Bahnführung durch die Spurführung einen Ausschlag aufweist.
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Induktiv, d.h. fahrerlos operierende Flurförderfahrzeuge werden üblicherweise
mit einem Servoventil ausgerüstet, das das Drehmoment und die Drehgeschwindigkeit
eines Hydraulik-Lenkmotors durch elektrischen Strom steuert, der eine oder mehrere
Spulen des Servoventils durchfließt. Mehrere Spulen können verwendet werden, wenn
ein doppelt beaufschlagter Hydraulikzylinder zum Lenken vorgesehen ist,bzw. wenn
das aus anderen Gründen erforderlich ist. Das Servoventil wird dabei im linearen
Bereich betrieben, wobei sich die Amplitude des elektrischen Stromes proportional
zur Abweichung von einer vorgegebenen Bahn ändert.
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Dadurch wird die öffnung des Servoventils stromabhängig nach Maßgabe
der Abweichung von der vorgeschriebenen Bahn betestigt, wobei nach Erreichen eines
gewünschten Winkels zur Fahrzeuglängsachse aufgrund eines in einer Schaltung vorgesehenen
Rückführpotentiometers dann der Strom unterbrochen wird.
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Insbesondere bei Proportionalsteuerungen mit verschiedenen Stsmamplituden,
die direkt auf das Servoventil einwirken, ergeben sich auch aufgrund von Trägheiten
ruckartige Korrekturen der Fahrzeugsteuerung. Das ist nachteilig, weil dadurch-ruckartige
Fahrtrichtungskorrekturen ausgeführt werden, wobei mit zunehmender Trägheit insbesondere
der Magnetventile die Sprunghaftigkeit der Steuerung zunimmt. Eine feinfühlige Steuerung
ist auf dieser Basis nicht möglich, was gerade für lasttragende Fahrzeuge mit erheblicher
Trägheit für ihre Bewegung nachteilig ist.
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Selbst wenn mit bekannten Servoventilen nur die Schließ- und öffnungsstellung
durch einen Erregungsstrom mit gleicher Amplitude, jedoch in der Dauer in Abhängigkeit
von der Fahrstreckenabweichung gesteuert wird, ergeben sich bei der bekannten Ausführung
die Nachteile einer groben und ruckartigen Steuerung mit der Folge einer übersteuerung,
weil das Servoventil über die gesamte Ansprechzeit voll geöffnet ist.
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Z. B. aus dem Werkzeug-Maschinenbau, im Aufzugbau und dergleichen
sind Proportionalventile oder Servoventile bekannt, die proportional arbeiten, die
nicht nur eine Offnungs- und Schließstellung auSweisen, sondern entsprechend einer
Steuergröße von Diull bis zum Maximum einer öffnung mit feinfühligem Ansprechvermögen
stufenlos einstellbar sind. Solche Ventile sind aber sehr kompliziert und aufuTendig,
so daß ihr Einsatz teuer ist, wobei aufgrund der Ausführung auch eine Fehlerhäufigkeit
einzubeziehen ist. Eine solche Fehlerhäufigkeit ist aber gerade bei Lenkungssteuerungen
nicht hinzunehmen, weil dadurch erhebliche Gefährdungen entstehen.
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Abgesehen von der Trägheit angesprochener Servo- oder Magnetventile
sind nischen Magnetventile bekannt, die eine Aus-und Ein-Funktion steuern, aber
trägheitsarm und mit hoher Ansprechgeschwindigkeit ausgestattet sind. Solche Magnetventile
sind unter der Typenbezeichnung Lt WE 10 10/LG 2-4 einer Firma DL Rexroth GmbH auf
dem Markt. Die Ansprechzeit eines solchen Magnetventils beträgt 60 ms, die Abfallzeit
40 ms, so daß sehr schnelle Arbeitsspiele erreichbar sind, wobei eine schnellere
Signalimpulsfolge auch eine teilweise Überlappung der Ansprech-und Abfallzeit bewirken
kann.
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An sich ergibt sich durch solche Magnetventile mit einer bekannten
Steuerung der oben beschriebenen Art auch nur ein ruckartiger Ausgleich bzw. Lenkeinschlag.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Proportionalsteuerung
der eingangs angegebenen Art mit einem Magnetventil, insbesondere trägheitsarmer
Ausführung und schnellem Ansprechvermögen, dahin gehend zu verbessern, daß bei Proportionalsteuerung
eine Vergleichmäßigung des Lenkeinflusses herbei geführt wird, wodurch eine glattere
Versorgung einer Spurführung erreicht werden soll.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens
einem schnell schaltenden, direktgesteuerten Magnetventil eine elektronische Impulssteuerung
vorgeschaltet ist, die in Abhängigkeit von einer Lenksteuerung, insbesondere in
Abhängigkeit von dem Ausschlag einer Abtasteinrichtung für eine Bahnführung steuerbar
ist. Der Ausdruck "direktgesteuertes Magnetventil" bedeutet eine Wirkung mit Ein-
und Aus-Funktion.
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Der Ausdruck elektronische Impulssteuerung" bezieht alle Arten einer
Impulssteuerung ein, auch wenn im folgenden besonders zweckmäßige Ausführungen hervorgehoben
sind.
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Die Kombination wenigstens eines schnell schaltenden, trägheitsarmen
Magnetventils mit einer Impulssteuerung führt zu dem vorteilhaften Ergebnis, daß
das wenigstens eine Magnetventil zwar mit Ein- und Aus-Funktion betrieben wird,
aber durch den impulsweisen Antrieb in Abhängigkeit vom Ausschlag einer Abtasteinrichtung-
eine ausgeglichenere Steuerung des Hydraulik-Lenkmotors erfolgt. Hierdurch können
verhältnismäßig einfache Mittel eingesetzt werden, ohne daß eine ruckartige Steuerung
gemäß bekannten Ausführungen in Kauf genommen werden muß.
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Hierbei liegt eine vorteilhafte Ausführungsform darin, daß die elektronische
Impulssteuerung Kurzzeitimpulse einer vorgegebenen Amplitude liefert, deren Folge
durch die Bahnabweichung als Größe des Ausschlages der Abtasteinrichtung bemessen
ist.
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Durch die gleichbleibende Impulscharakteristik einer vorgegebenen
Amplitude lassen sich einfacher ausgeführte Magnetventile verwenden, weil die Strombelastung
begrenzt ist.
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Hierbei wird in einer Ausführungsform nur die Dauer einer Impulsserie
gesteuert, wobei aber die Impulscharakteristik der Steuerung jeweils einen vergleichmäßigten
Betrieb des Hydraulik-Lenkmotors bewirkt, weil praktisch ein Strommittelwert zur
Geltung kommt, der auch bei gleichbleibender Impulsamplitude
sich
in Abhängigkeit von der Dauer der Impulsserie -ndert, wenn in bezug zur Impulslänge
Einschaltdauern einbezogen werden, die einen Impuls kürzen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung liefert die I^.pulssteuerung
Hurzzeitimpulse einer vorgegebenen Amplitude, und die Impulsdauer und/oder der Impulsabstand
ist in Abhängigkeit von einer ?röße eines Auschlages der AbtasteinrichtunC, gegenüber
der vorgegebenen Bahnführung veränderbar.
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Dadurch ergibt sich in besonders vorteilhafter Weise ein feinfühliges
Ansprechen, weil bei kleinerem Ausschlag der mittlere, wirksame Stromwert geringer
ist als bei einem größeren Ausschlag.
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3ezuglich der -rlpulssteuerung wird darauf hingewiesen, daß bekannte
Vorrichtungen verwendbar sind, beispielsweise eine elektronische Impuls steuerung
der oben angegebenen Ausführung, die einen Impulstakt von 600 Hz liefert. Hierbei
können jedoch beliebige Impulsformen in Form von Rechteck-, Dreieck- bzw.
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,gezahnimpulsen ausgenutzt werden. Letzteres ist insbesondere vorteilhaft
bei Verwendung einer Impuls steuerung mit einem fest eingestellten Impulstakt, der
ein in Abhängigkeit vom Ausschlag veränderlicher Strom bzw. eine Gleichspannung
überlagerv werden kann, so daß die Amplituden der Impulse über eine Zündgrenze eines
nachgeschalteten Schaltelementes angehoben werden. Dadurch kann sich die wirksame
Impulsdauer proportional wandern. Durch die Überlagerung ergeben sich für den Stromeffektivwert
zur Steuerung des wenigstens einen Magnetventils noch abgestufte Effektivwerte in
Abhängigkeit davon, in welchem Amplitudenbereich die Impulse zur Steuerung des wenigstens
einen Magnetventils eingesetzt werden.
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Die Erfindung schafft eine Steuerung, bei der in einer Ausführungsform
das dem Hydraulik-Lenkmotor vorgeschaltete Ventil ein bidirektionales, schnell ansprechendes,
trägheitsarmes Ilagnetventil ist, das durch die Impulssteuerung betätigbar ist.
Einbezogen wird jedoch dabei auch, daß in den Zuleitungen des Servomotors zwei schnell
ansprechende, trägheitsarme Magnetventile angeordnet sind, die durch die Impulssteuerung
betätigbar sind.
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Wenn schon die Impulssteuerung an sich mit einem festen Impulstakt
Vorteile gegenüber den bekannten Ausführungen mit sich bringt, so liegen die bevorzugten
Ausführungsformen jedoch in einer vom Ausschlag abhängigen Anpassung der Impulsdauer
und/oder des Impulsabstandes bzw. in der Überlagerung eines veränderlichen Stromes
über einen fest eingestellten Impulstakt. Gerade wenn im letzteren Falle beispielseise
dreieckförmige Impulse ausgenutzt werden, ergibt sich bei zunehmendem Ausschlag
der Abtasteinrichtung ein sich verstärkender Steuereinfluß, der aber nur dann durch
die gleichmäßige Impulsform im Rahmen der Steuerung proportional bleibt.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen erläutert,
die vorteilhafte Ausführungsbeispiele oder Funktionsschemata angeben. In der Zeichnung
zeigen: Fig. 1: eine schematische Darstellung aus einem Steuerkreis für eine Ausführungsform
der Erfindung, Fig. 2: eine entsprechende Darstellung für eine andere Ausführungsform
der Erfindung.
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iiach Fig. 1 und 2 ist ein Hydraulik-Lenkmotor 1 vorgesehen, der in
einer an sich bekannten Weise Lenkräder einesFahrzeuges antreibt. Die Lenkeinrichtung
ist jeweils mit 2 bezeichnet. Nach Fig. 1 handelt es sich um einen umlaufenden Hydraulik-Lenkmotor,
nach Fig. 2 um eine zweiseitig beaufschlagbare Zylinderkolben-Einrichtung.
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Der Hydraulik-Lenkmotor 1 besitzt jeweils zwei Anschlüsse 3, 4, durch
die eine Flüssigkeit zu- oder abgeführt werden kann, je nach der beabsiehtigten
Drehrichtung.
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An beide Anschlüsse 3, 4 ist nach Fig. 1 ein bidirektionales Magnetventil
5 angeschlossen, welches wechselweise durch zwei an den Enden angeordnete Magnetspulen
6, 7 betätigt werden kann. Das Magnetventil 5 hat drei Stellungen, von denen die
mittlere Funktionsstellung 8 die Anschlüsse 3, 4 sperrt, und die beiden anderen
Stellungen 9, 10 die Anschlüsse 3> Lt auf Rechts- oder Linkslauf schaltet. Für
die Anschlüsse ist ein Pumpenkreis 11 mit einer Pumpe 12 vorgesehen, deren Saugstutzen
13 im Tank 14 mündet. In diesen Tank ist auch ein Rücklauf 15 geführt. Der Pumpe
12 ist zum Tank 14 ein Überdruckentlsstungsventil 16 parallel geschaltet Den Magnetspulen
6, 7 ist jeweils eine Impulssteuerung 17, 18 vorgeschaltet, die wechselweise durch
eine schematisch mit 19 bezeichnete Lenksteuerung einschalt- und steuerbar ist.
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In derlenksteuerung wird auch das Maß des Ausschlages einer Abtasteinrichtung
für eine Bahnführung berücksichtigt. Dieses wird auch in Abhängigkeit von einer
Abtasteinrichtung am Fahrzeug beeinflußt, die einer beispielsweise ein induktives
Beld erzeugenden Bahnführung folgt.
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mit Abtasteinrichtungen 29, 30 zur Versorgung einer im Boden verlegten
Spur
qach Fig. 2 sind den Anschlüssen 3, Lt zwei Magnetventile
20, 21 mit Betätigungsspulen 22, 23 vorgeschaltet, denen eine I.mpulssteuerung 24
gemeinsam ist. Dabei wird diese Impulssteuerung 24 durch einen Umschalter 25 wahlweise
auf Zuleitungen 26, 27 zu den Magnetspulen geschaltet, je nachdem, welcher Richtungseinfluß
durch ein von der Lenkeinrichtung 19 beeinfluten Betätigungsorgan 28 geliefert wird.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen verschiedene Ausführungsformen für die Möglichkeit
einer Kombination eines oder mehrerer direkt ansprechender, schnell schaltender
Magnetventile 5, 20, 21 mit Impulssteuerungen 17, 18, 24.
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Für die Auslegung der Impulssteuerung gelten die vorn genannten Gesichtspunkte,
wobei die Anwendung bekannter Ausführungen möglich ist. Hierbei wird einbezogen,
daß auch ein Impuls abgeschnitten wird oder daß in Abhängigkeit von der überlagerung
die Taktdauern der Magnetventile beeinflußt werden.
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Durch die Impuls steuerung ergibt sich durch die dosierte Zuführung
des hydraulischen Druckmittels in Überlagerung zu den Arbeitseinflüssen der Hydraulik
eine feinfühligere und angepaßte Steuerung des Lenkvorganges. Dies ist ein wesentlicher
Gesichtspunkt zur Vermeidung einer ruckartigen Steuerung.