DE3018156A1 - Hydraulische hebevorrichtung - Google Patents

Hydraulische hebevorrichtung

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DE3018156A1
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lifting
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hydraulic
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Description

; pDRIVE-KOGYO
TER MEER · MÜLLER . STEINMEISTER **" '"' " "''
301818-6
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hebevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des .Hauptanspruchs.
Bei hydraulischen Hubzylindern, bei denen ein Kolben in einem Zylinder mit Hilfe eines Elektromotors über eine Hydraulikpumpe veränderlichen Durchsatzes angehoben wird, hat die Anmelderin bereits ein System ausgearbeitet, in dem ein Käfig-Induktionsmotor als Elektromotor verwendet wird und beim Anheben des Kolbens die Pumpe mit veränderlichem Durchsatz in ihrer Fördermenge in Richtung ölzufuhr zu dem Zylinder eingestellt wird/ während der Motor läuft, so daß Arbeitsfluid in den Zylinder gelangt, während, beim Absinken des Kolbens die Pumpe, deren Förderleistung in Richtung eines Abziehens des Arbeitsfluids aus dem Zylinder eingestellt ist, durch die Energie der absinkenden Hebevorrichtung angetrieben wird. Diese Pumpe wird verwendet zum.zwangsweisen Antreiben des Induktionsmotors, so daß dieser als Induktionsgenerator betrieben wird.
Bei diesem System kann ein großer Teil der Energie der absinkenden Hebevorrichtung als, Kraft in dem Induktionsmotor zurückgewonnen werden, der als Induktionsgenerator betrieben wird, und sodann zu einer Stromquelle zurückgeführt werden. Es ergibt sich daher die Möglichkeit einer erheblichen Ein-, sparung von elektrischer Energie. ·
Das System erfordert jedoch eine Hydraulikpumpe mit
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veränderlichem Durchsatz und eine Einrichtung zur Änderung des Durchsatzes der Pumpe, so daß die Anlage teuer im Vergleich zu Anlagen mit einer konstant fördernden Hydraulikpumpe ist und im übrigen Schwierigkeiten bestehen, die Hydraulikpumpe auf große Durchsatzleistungen auszulegen, so daß das System für große Hebeanlagen nicht geeignet ist.
Die Erfindung ist darauf gerichtet, die genannten ο Nachteile zu überwinden und das erwähnte bekannte System zu vereinfachen.
Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein hydraulisches Schaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das das Programm einer elektronischen Steuerung veranschaulicht, die für die erfindungsgemäße Hebevorrichtung verwendet 5 werden kann;
Fig. 3 zeigt ein hydraulisches Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 zeigt ein hydraulisches Schaltbild einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 ist ein Diagramm, das ein Programm zur elektronischen Steuerung der erfindungsgemäßen Hebevorrichtung darstellt;
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Fig.6 veranschaulicht ein hydraulisches Schaltbild einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
Bei der erfindungsgemäßen Hebevorrichtung wird Arbeitsöl von einem Tank zu einem Zylinder und zurück mit Hilfe einer Hydraulikpumpe gefördert, die durch einen Elektromotor angetrieben wird, so daß die Hebevorrichtung angehoben und abgesenkt werden kann. Die Hydraulikpumpe ist eine Pumpe mit konstanter Fördermenge, und es wird ein Induktions-Käfigmotor als Elektromotor verwendet. Dieser Induktionsmotor wird während des Absinkens der Hebevorrichtung als Induktionsgenerator betrieben, so daß elektrische Energie zu einer Stromquelle zurückgeleitet werden kann.
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Im übrigen ist erfindungsgemäß die Hydraulikschaltung der Hebevorrichtung mit elektronisch gesteuerten Magnetventilen veränderlichen. Durchsatzes ausgerüstet, die die Durchsätze des Arbeitsöls entsprechend einem Programm der elektronischen Steuerung einstellen, das den verschiedenen Arbeitsvorgängen, wie Anhalten, langsames Anheben, schnelles Anheben, langsames Absenken und schnelles Absenken der Hebevor- . richtung entspricht. Wenn der Durchsatz des Arbeitsöls von einem vorgegebenen Wert abweicht, ermittelt ein Durchsatzmesser in der Hydraulikschaltung diese Abweichung und liefert ein Rückkopplungssignal, so daß der Öffnungsgrad der elektronisch gesteuerten Magnetventile automatisch eingestellt und der Strömungsdurchsatz auf den gewünschten Wert eingeregelt wird. Ein Käfig-Induktipnsmotor dient als Elektromotor zum Antreiben einer Hydraulikpumpe. Dieser Elektromotor wird beim Absinken der Hebevorrichtung als Induktionsgenerator betrieben, wie bereits erwähnt wurde.
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Im übrigen sind erfindungsgemäß Endschalter in den verschiedenen Stufen der Hebevorrichtung vorgesehen, denen das elektronische Steuerprogramm entspricht, so daß die Hebevorrichtung gleichmäßig und wirksam betrieben werden kann.
Im folgenden soll zunächst die erste Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 erläutert werden. Pig. 1 zeigt einen Tank oder Behälter 3, von dem aus
IQ Hydrauliköl zu einem Zylinder 4 und zurück mit Hilfe einer Hydraulikpumpe 2 mit konstantem Durchsatz gefördert wird, die durch einen Käfig-Induktionsmotor 1 angetrieben wird. Dadurch wird ein Kolben in dem Zylinder 4 angehoben und abgesenkt und die Hebevorrichtung in gleicher Weise betrieben.
In der hydraulischen Schaltung sind elektronisch gesteuerte Magnetventile 6 und 7 mit veränderlichem Öffnungsgrad oder Durchsatz vorgesehen, die den Durchsatz des Hydrauliköle entsprechend den verschiedenen Arbeitsstufen, wie Anhalten, langsames Anheben, schnelles Anheben, langsames Absenken oder schnelles Absenken festlegen.
Wenn der Strömungsdurchsatz des Hydrauliköls von einem vorgegebenen Wert abweicht, liefert ein Durchsatzmesser 8, der in der hydraulischen Schaltung vorgesehen ist, ein entsprechendes Rückkopplungssignal, und dieses Rückkopplungssignal dient zur automatischen Einstellung der Öffnung und Schließung der elektronisch gesteuerten Magnetventile 6 und 7 und damit zur Einstellung des ölstromes auf den gewünschten Wert.
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Anschließend sollen die einzelnen Arbeitsschritte der Hebevorrichtung genauer erläutert werden.
A) Anhalten der. Hebevorrichtung Gemäß Fig. 1 ist die Stromzufuhr zu dem Induktionsmotor 1 offen. Das Magnetventil 6 zur Steuerung des Anhebens und das Magnetventil 7 zur Steuerung des Absenkens der Hebevorrichtung weisen eine Steuerspannung V auf, die in diesem Falle. Null ist, das ^0 Magnetventil 6 ist vollständig offen, während das Magnetventil 7 vollständig geschlossen ist"..
Daher gelangt kein Hydrauliköl von dem Behälter 3 zu dem Zylinder 4. Im übrigen wird eine Rückkehr ^5 des Hydrauliköls von dem Zylinder 4 zu dem Behälter 3 aufgrund der Schwerkraft durch ein Rückschlagventil 9 verhindert. Daher wird diese Vorrichtung festgehalten. :
B) Langsames Anheben (Beschleunigung)
Der Induktionsmotor 1 wird eingeschaltet. Die Hydraulikpumpe 2 wird durch Vorwärts-Drehung des Induktionsmotors 1 angetrieben und überführt Hydrauliköl von dem Behälter 3 über ein Ansaugfilter 10 in die hydraulische Schaltung 11.
Beim Einschalten des Induktionsmotors 1 wird das elektronisch gesteuerte Magnetventil 6, das das Anheben steuert, vollständig geöffnet. Folglich gelangt das Hydrauliköl über das Magnetventil 6 zurück in den Behälter 3, so daß in dem Zylinder 4;ke,in Druck zum Anheben des Kolbens 5 erzeugt wird.
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Das Magnetventil 6 wird entsprechend einem elektronischen Programm gesteuert, das in Fig. 2 veranschaulicht ist. Die Ordinate entspricht der Steuerspannung V oder dem Strom I zur elektronischen Steuerung des Magnetventils 6, und die Abszisse'bezieht sich auf den Bewegungsweg χ oder die Zeit t der Bewegung der Hebevorrichtung.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht,ist beim Einschalten des Induktionsmotors 1, das heißt in einer Position x=0 oder t=0, die Spannung V=O, das Magnetventil 6 ist vollständig offen. Wenn die Spannung V in positiver Richtung steigt, wird das Magnetventil 6 nach und nach geschlossen.
Wenn das Magnetventil 6 in dem Programmabschnitt B der Fig. 2 betrieben wird, der einem langsamen Anheben entspricht, bildet sich der Öldruck zum Anheben des Kolbens 5 in dem Zylinder 4 beim Einschalten des Induktionsmotors 1 nicht, da das Magnetventil 6 vollständig offen ist und alles Hydrauliköl in den Behälter 3 zurückkehrt. Mit zunehmender Steuerspannung V an dem Magnetventil 6 wird dieses Ventil jedoch nach und nach geschlossen,und der Durchsatz des Hydrauliköls, das durch das Rückschlagventil 9 zu dem Zylinder 4 gelangt, nimmt zu, so daß der Öldruck zum Anheben des Kolbens 5 entsteht.
Mit zunehmender Spannung V nimmt die Hubgeschwindigkeit des Kolbens 5 zu, und die Hebevorrichtung wird beschleunigt oder mit geringer Geschwindigkeit angehoben.
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C) Anheben mi:, voller Geschwindigkeit
Wenn das Magnetventil 6 im Programmabschnitt C be
trieben wird, schwindigkeit stant auf der
der einem Anheben mit voller Geentspricht , wird die Spannung V konmaximalen Spannung V gehalten, und
daß Magnetventil 6 bleibt vollständig geschlossen oder nur.geringfügig offen. Die in der Stufe langsamer Hubgeschwindigkeit beschleunigte Hebevorrichtung wird daher mit voller, feststehender Geschwin—
- - - j digkeit angehoben. '
Die Geschwindigkeit der Hebevorrichtung bei dem Anheben mit voller Geschwindigkeit kann auf einen geeigneten Wert durch Festlegung der Maxdlmalspannung V eingestellt werden.
B1) Langsames Ansteigen (Verzögerung)
Wenn die Hebevorrichtung nach dem Aufsteigen mit voller Geschwindigkeit im Punkte x. unmittelbar unterhalb der zu erreichenden Ebene angelangt ist, empfängt das Magnetventil 6 ein Verzögerungssignal. In diesem Falle wird das Magnetventil gemäß dem Abschnitt B1 in Fig. 2 gesteuert.
Spannung V nimmt gegenüber der Maximalspannung
V ab, und folglich wird dks Magnetventil 6 geöffnet.
C \ Γ
Daher nimmt der ölstrom zu dem Zylinder 4 ab, und dementsprechend sinkt die Hubgeschwindigkeit der Hebeeinrichtung.
Wenn die Hebevorrichtung in eine Haltepos it fLon X2. gelangt,wird sie angehalten.
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Zu diesem Zeitpunkt dreht sich der Induktionsmotor 1 um mehrere Sekunden nach Erreichen der Halteposition X2 weiter und wird dann erst abgeschaltet.
Wie oben angegeben wurde, wird die erfindungsgemässe Hebevorrichtung entsprechend dem Programm der Fig. 2 gleichmäßig vom Start über die Beschleunigungsphase, das Ansteigen mit voller Geschwindigkeit und die Verzögerungsphase bis zum Haltepunkt bewegt.
-
D) Absenken mit niedriger Geschwindigkeit (Beschleunigung)
Das elektronisch gesteuerte Magnetventil 7 wird gemäß dem Programmabschnitt D betrieben, der einem Absinken mit langsamer Geschwindigkeit entspricht. Das Magnetventil 7 wird nach und nach geöffnet, wenn die Steuerspannung V in negative Richtung zunimmt.
Gleichzeitig mit der Betätigung des Magnetventils 7 wird ein elektromagnetisches Rückschlagventil 13 eingeschaltet, das sich in einer Steuerschaltung 12 des Magnetventils 6 befindet. Das Rückschlagventil 13 wird geöffnet, so daß Öldruck in die Steuer-5 schaltung 12 eintritt und das Magnetventil 6 geschlossen wird. Wenn daher das Magnetventil 7 entsprechend dem Programmabschnitt D der Fig. 2 betrieben wird und nach und nach mit zunehmender negativer Spannung V geöffnet wird, gelangt das Hydrauliköl unter dem Druck der der Schwerkraft ausgesetzten Hebevorrichtung von dem Zylinder 4 durch das Magnetventil 7 zu dem Behälter 3 und dreht dabei die Hydraulikpumpe 2 und damit den Induktionsmotor 1 in Gegenrichtung zu der Hubrichtung. .
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Die Hebevorrichtung durchläuft die Phase der Beschleunigung und des·langsamen Absinkens mit zunehmender negativer Spannung V, und die Pumpe 2 wird durch die Energie der Hebevorrichtung angetrieben.
Wenn die Hebevorrichtung aus der Position x~ in eine gewünschte Position X3 abgesunken ist, die einem Zeitpunkt entspricht, zu dem der Durchsatz des (31s von dem Zylinder 4 zu dem Behälter 3 unter Drehung des Induktionsmotors 1 einen Maximalwert erreicht hat, das heißt, wenn die Absinkgeschwindigkeit am größten
i ist, wird der .Induktionsmotor 1 eingeschaltet. Dieser Induktionsmotor wird zwangsweise durch diei Hydraulikpumpe 2 angetrieben und dient als Induktioinsgenerator, so daß die Energie der Hebevorrichtung in elektrische Energie in dem Induktionsgenerator umgewandelt werden kann.
E) Absinken mit voller Geschwindigkeit Wenn das Magnetventil im Programmabschnitt E betrieben wird, der dem Absinken mit voller Geschwindigkeit entspricht, wird die Spannung V konstant auf dem Wert -V gehalten, und das Magnetventil Ί verbleibt in der vollständig geöffneten oder nur geringfügig geschlos— senen Stellung. Die Hebevorrichtung, die in der Beschleunigungsphase beschleunigt worden ist,, sj.nkit mit voller Geschwindigkeit konstant ab, und der Induktionsmotor 1, der als Induktionsgenerator betrieben wird, wird konstant durch die Hydraulikpumpe gedreht, so daß elektrische Energie erzeugt wird.
■ . ι > "■ . " =■ i - ■ ι -Die Geschwindigkeit der Hebevorrichtung während des Absinkens kann auf einen Wert durch geeignete Einstellung der Spannung -Ve eingestellt werden. Die Ein-
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-OIL.DRIVE KOGYO •1203" '■
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stellung wird so gewählt, daß der Durchsatz des Öls in dem Magnetventil 7 größer ist als der Durchsatz des durch die Hydraulikpumpe in dem Behälter 3 zurückgeführten Öls.
D1) Langsames Absinken (Verzögerung)
Wenn die Hebevorrichtung auf die beschriebene Weise bis in die Position x, abgesunken ist, empfängt das Magnetventil 7 ein Verzögerungssignal, und das Magnetventil wird entsprechend dem Programmabschnitt D' betrieben.
Da der absolute Wert der Spannung V von der Maximalspannung V abnimmt, wird das Magnetventil 7 geschlossen, und der Durchsatz des Öles, das von dem Zylinder 4 zu dem Behälter 3 gelangt,nimmt ab. Die Sinkgeschwindigkeit der Hebevorrichtung nimmt ab, und diese hält in der Halteposition X1- an.
zu diesem Zeitpunkt wird der Elektromotor 1 in einer Position zwischen x. und X1- abgeschaltet, und zwar an einem Zeitpunkt, an dem die Sinkgeschwindigkeit unter den Wert des Punktes x. absinkt, und die Spannung an dem elektromagnetischen Rückschlagventil 13 5 wird abgeschaltet.
Auch beim Absinken erfolgt die Bewegung außerordentlich gleichmäßig.
Erfindungsgemäß wird der ölstrom durch die Magnetventile 6 und 7 entsprechend den verschiedenen Stufen des Anhaltens, des Ansteigens B und B' mit langsamer Geschwindigkeit, des Ansteigens C mit voller Geschwindigkeit, des Absinkens D und D1 mit langsamer Ge-
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schwindigkeit und des Absinkens E mit voller Geschwindigkeit gesteuert, wie Fig. 2 zeigt. Wenn beim Anhalten, Aufsteigen oder Absinken der Hebevorrichtung diese rasch angehoben oder abgesunken ist und der Durchsatz des Öls von dem vorgegebenen Wert aufgrund irgendeines Fehlers der Hydraulikpumpe, der Rohrleitungen, des Elektromotors, der Ventile etc. abweicht, wird die Abweichung des ölstroms von dem vorgegebenen Wert abgetastet, und ein entsprechendes
TO Rückkopplungssignal wird von dem Durchflußmeßgerät 8 geliefert, durch das die Magnetventile 6 und 7 automatisch eingestellt werden, bis der öldurchsatz auf den vorgegebenen Wert zurückkehrt. Daher ist der Betrieb der.erfindungsgemäßen Hebevorrichtung nicht nur gleichmäßig, sondern auch außerordentlich sicher.
Da die erfindungsgemäße Hebevorrichtung elektronisch gesteuerte Magnetventile mit veränderlichem Durchsatz aufweist, sind Ansprechgeschwindigkeit und Zuverlässigkeit hoch im Vergleich zu mechanischen Sicherheitseinrichtungen, die vielfach bei herkömmlichen Hebevorrichtungen verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtungen arbeiten sehr wirksam in folgenden Fällen:
a) Bei einer Unterbrechung des Stromes während der Bewegung der Hebevorrichtung,
b) bei einer Unterbrechung der Stromzufuhr zu dem Induktionsmotor, jedoch weiterbestehender Strom-
zufuhr zu den anderen Teilen; j
c) bei einer Unterbrechung der Antriebsverbindung zwischen dem Induktionsmotor und der Hydraulikpumpe,
d) bei einer Beschädigung des Rohrleitungssystems,
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e) bei normaler Steuerspannung, jedoch Unterbrechung der antriebsseitigen Stromzufuhr.
Die erfindungsgemäße Hebevorrichtung arbeitet geräuscharm und führt zu einer Verringerung von Druckverlusten in den Magnetventilen 6 und 7.
Durch die erfindungsgemäße Hebevorrichtung wird elektrische Energie eingespart, da während des Ab-Sinkens der Hebevorrichtung deren Energie als Antriebskraft für den als Induktionsgenerator laufenden Induktionsmotor 1 zurückgewonnen wird. Die Wirksamkeit dieser Energierückgewinnung wird erhöht durch die geringen Druckverluste in den Magnetventilen 6 und 7.
Bei herkömmlichen hydraulischen Hebevorrichtungen wird der größte Teil der potentiellen Energie der Hebevorrichtung in Wärme umgewandelt, die auf das öl übertragen wird. Da erfindungsgemäß die Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, ist die Erwärmung des Öls geringer.
Im übrigen arbeitet das erfindungsgemäße System mit einer Hydraulikpumpe 2 mit konstantem Durchsatz, so daß eine Pumpe mit großem Durchsatz gewählt und eine Hebevorrichtung mit entsprechend großen Dimensionen hergestellt werden kann. Im übrigen ist die Verwendung einer Pumpe mit konstanter Fördermenge preisgünstiger.
Die erfindungsgemäße Hebevorrichtung ist mit einem manuell betätigbaren Sicherheitsventil 14 ausgerüstet. Bei routinemäßigen Überwachungen und abgeschalteter
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Stromzufuhr des Induktionsmotors 1 wird ein Absenk-Signal an das Magnetventil 7 abgegeben, und das manuell betätigbare überprüfungs- oder Sicherheitsventil 14 wird geöffnet, so daß die Hebevorrichtung rasch absinkt. Es kann daher überprüft werden, ob die Sicherheitsvorrichtung einwandfrei arbeitet.
Das Sicherheitsventil 14 dient nicht nur zu routinemäßigen Überprüfungen, sondern auch zu einer überprüfung und Einstellung an Ort und Stelle bei der Installation der Hebevorrichtung. Diese Einstellung kann in. einfacher. Weise erfolgen. .-·.""
Bei der Ausführungsform der Fig. 1 ist mit 15 ein Überdruckventil bezeichnet, das den maximalen Druck des Öls bestimmt. Ein Rückschlagventil 16 verhindert die Entstehung eines negativen Druckes. Mit 17 ist ein Filter und mit 18 ein Manometer bezeichnet.
Bei der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform der Erfindung wird der Elektromotor beim Anheben der Hebevorrichtung vorwärts und beim Absinken rückwärts gedreht.
Anschließend soll eine zweite Ausführungsform der.· Erfindung beschrieben werden, bei'der der Induktionsmotor 1 sowohl beim Anheben als auch beim Absenken der Hebevorrichtung vorwärts gedreht wird, wie Fig.3 zeigt.
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Wie bei der ersten Ausführungsform erfolgt die
Steuerung gemäß dem Steuerprogramm, der Fig. 2.' Der Anhebevorgang entspricht demjenigen der ersten
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Ausführungsform, so daß er nicht erneut erläutert werden soll.
Beim Absinken wird das Magnetventil 7 entsprechend den Programmabschnitten D, E und D1 in Fig. 2 betrieben. Wenn die Hebevorrichtung sinkt, gelangt das Öl von dem Zylinder 4 über das Magnetventil 7 zu einer hydraulischen Schaltung 11. Die Rückkehr zu dem Behälter 3 wird durch ein Rückschlagventil 16' verhin-TO dert. Daher gelangt das Öl in Richtung der Hyraulikschaltung 11 und treibt die Hydraulikpumpe 2 an.
In diesem Falle weist das Magnetventil 6 die Steuerspannung Null auf und ist vollständig offen. Das öl kann daher durch das Magnetventil 6 in den Behälter zurückkehren.
Auch in diesem Falle wird die Hydraulikpumpe in Vorwärtsrichtung angetrieben. Daher wird auch der Induktionsmotor 1 im gleichen Sinne wie beim Hebevorgang gedreht.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist weiterhin eine hydraulische Schaltung vorgesehen, die ein Prüfungs- oder Sicherheitsventil 20 und ein federbelastetes Umschaltventil 21 umfaßt, die eine Schaltung zur Verhinderung eines negativen Druckes darstellen. Während des Absinkens der Hebevorrichtung wird das Umschaltventil 21 aus der Ruheposition in die Betriebsposition umgeschaltet und übt damit seine Wirkung aus.
Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, die nach einem elektronischen Steuerprogramm
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gemäß Fig. 5 gesteuert wird. In den Positionen', die aus.Fig. 5 hervorgehen, sind Endschalter vorgesehen, öl wird von einem Behälter 103 zu einem Zylinder 104 und umgekehrt; mit Hilfe einer Hydraulikpumpe 102 mit konstantem Durchsatz befördert. Die Hydraulikpumpe wird durch einen Käfig-Induktionsmotor 101 angetrieben, so; daß ein Kolben 105 in dem Zylinder 104 aufwärts und 'abwärts bewegt werden kann. Damit wird die Hebevorrichtung angehoben oder abgesenkt. Anschließend sqllen die Betriebsfunktionen dieser Hebevorrichtung anhand der Betriebsstufen des Anhaltens, des Aufsteigens mit langsamer Geschwindigkeit, des Aufsteigens mit voller Geschwindigkeit, des Absinkens mit langsamer Geschwindigkeit und des Absinkens mit voller Geschwindigkeit erläutert werden.
A) Anhalten
Die Stromzufuhr zu dem in Fig. 4 gezeigten Induktionsmotor 101 ist offen. Ein elektronisch gesteuertes
* Magnetventil 106 mit veränderlichem Durchsatz sowie ein weiteres Magnetventil 107 dieser Art nehmen eine Steuerspannung V auf, die in diesem Falle Null ist. Das Magnetventil 106 ist vollständig offen, das Magnetventil 107 vollständig geschlossen.
.
Folglich wird das öl nicht von dem Behälter 103 zu dem Zylinder 104 befördert. Ein Rücklauf des Öls von dem Zylinder 104 zu dem Behälter 103 aufgrund der Schwerkraftbelastung der Hebevorrichtung wird durch ein Rückschlagventil 109 verhindert. Damit wird die Hebevorrichtung vollständig angehalten. ■ ι-
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B) Langsames Aufsteigen (Beschleunigung)
Der Induktionsmotor 101 gemäß Fig. 4 wird eingeschaltet. Die Hydraulikpumpe 2 wird in Vorwärtsrichtung angetrieben und überführt öl von dem Behälter über ein Ansaugfilter 110 in Richtung der hydraulischen Schaltung 111.
Beim Einschalten des Induktionsmotors 101 ist das elektronisch gesteuerte Magnetventil 106 vollständig offen. Folglich wird das öl zu dem Behälter 103 durch das Magnetventil 106 zurückgeführt, so daß der Öldruck zum Anheben des Kolbens 105 in dem Zylinder 104 nicht erzeugt wird.
Das Magnetventil 106 wird entsprechend dem elektronischen Steuerprogramm der Fig. 5 gesteuert. Die Ordinate bezieht sich auf die Steuerspannung V oder einen Strom I zur elektronischen Steuerung der Magnetventile, und die Abszisse betrifft den Weg χ oder die Zeit t bei der Bewegung der Hebevorrichtung.
Wie Fig. 5 zeigt, ist beim Einschalten des Induktionsmotors, das heißt in einer Position χ = 0 oder t = 0, die Spannung V ebenfalls = 0, und das Magnetventil 106 ist vollständig offen. Wenn die Spannung V in positiver Richtung zunimmt, wird das Magnetventil 106 nach und nach geschlossen.
Wenn das Magnetventil 106 im Programmabschnitt B betrieben wird, das heißt, wenn die Hebevorrichtung mit langsamer Geschwindigkeit ansteigt, bildet sich beim Einschalten des Induktionsmotors kein Öldruck zum Anheben des Kolbens 105 in dem Zylinder 104, da das Magnetventil 106 vollständig offen ist und das
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öl von der Pumpe 102 zurück in den Behälter 103 gelangt. Mit zunehmender Steuerspannung V wird das Magnetventil 106 jedoch nach und nach geschlossen, und das öl wird zunehmend über das Rückschlagventil 109 zu dem Zylinder 104 gefördert,so daß der Öldruck zum Anheben des Kolbens 105 steigt.
Mit zunehmender Spannung V wird die Hubgeschwindigkeit des Kolbens 105 gesteigert.
: CJ Anheben mit voller Geschwindigkeit
Wenn das Magnetventil 106 im Programmabschnitt C gemäß Fig. 5 gesteuert wird, wird die Hebevorrichtung
i - I ■ mit voller Geschwindigkeit angehoben. Die Spannung V
'* befindet sich konstant auf ihrem Maximalwert V , und das Magnetventil 106 wird in der vollständig geschlossenen oder nur geringfügig offenen Stellung) gehalten *
Die Geschwindigkeit der Hebevorrichtung beim Anheben 2" mit voller Geschwindigkeit kann eingestellt werden durch Auswahl eines geeigneten Wertes der Maximaljspannung v c·
! . ι .-■"■■■
|B') Langsames Anheben (Verzögerung)
I ■ j I -
'Wenn die Hebevorrichtung bist zur Position X- mit maximaler Geschwindigkeit angestiegen ist, wird ein Endschalter ULS-1 betätigt,und das Magnetventil 106 empfängt ein Verzögerungssignal. Das besagt,daß das Magnetventil 106 entsprechend dem Programmabschnitt B'
in Fig. 5 betrieben wird. ' ■
Die Spannung V nimmt gegenüber der Maximalspannurig Vc ab, und das Magnetventil 106 wird folglich geöffnet. Daher nimmt der Durchsatz des Öls, das an den
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Zylinder 104 gelangt,ab, und in gleicher Weise sinkt die Hubgeschwindigkeit der Hebevorrichtung.Ein Endschalter ULS-2, der geringfügig vor der Halteposition x„ liegt, wird geschaltet, so daß die Hebevorrichtung in der Position x„ anhalten kann. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich der Induktionsmotor 101 um einige Sekunden weiter, obgleich die Hebevorrichtung die Position x~ erreicht hat, und wird dann abgeschaltet.
Wie oben angegeben wurde, wird die erfindungsgemäße Hebevorrichtung gleichmäßig anhand des Programms der Fig. 5 und der Endschalter ULS-1 und ULS-2 gesteuert.
D) Langsames Absinken (Beschleunigung)
' ·* Das Magnetventil 107 wird in dem Programmabschnitt D gemäß Fig. 5 gesteuert. Das Magnetventil 107 öffnet sich nach und nach mit zunehmender negativer Spannung V.
Δ Bei Betätigung des Magnetventils 107 gelangt ein Öldruck ebenfalls an das Magnetventil 106,so daß dieses geschlossen wird. Sofern das Magnetventil 107 in dem Programmabschnitt D der Fig. 5 betrieben und nach und nach mit zunehmender negativer Spannung V
geöffnet wird, wird das Öl durch die Schwerkraftbelastung der Hebevorrichtung von dem Zylinder 104 durch das Magnetventil 107 zu dem Behälter 103 geleitet, während die Hydraulikpumpe 102 und der Induktionsmotor 101 in Richtung entgegen der Hubrichtung gedreht wird. Mit 117 ist ein Rückschlagventil bezeichnet, das die Bildung eines Bezugsdruckes für das Magnetventil 106 ermöglicht.
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Bei zunehmender langsamer Geschwindigkeit in Abwärtsrichtung und zunehmender negativer Spannung V wird die Hydraulikpumpe 102 durch die Energie der Hebevorrichtung angetrieben.
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Wenn die Hebevorrichtung von der Halteposition x~ z.u der Position X3 gelangt ist ,an dem die ölrückführung von dem Hydraulikzylinder 104 zu dem Behälter 103 und damit die Drehung des Induktionsmotors 101 sowie die Sinkgeschwindigkeit einen Maximalwert erreicht hat, wird der Induktionsmotor 101 eingeschal- ■ tet und betrieben. Der Induktionsmotor 101 wird zwangsweise durch die Hydraulikpumpe 102 angetrieben und wirkt als: Induktionsgenerator, so daß die Energie der Hebevorrichtung in elektrische Energie umgewandelt werden kann.
E) Absenken mit voller Geschwindigkeit
Wenn das Magnetventil 107 in dem Programmabschnitt E betrieben wird, wird die Spannung V auf einem negativen Maximalwert -V gehalten, das Magnetventil.107 ist vollständig offen oder allenfalls geringfügig geschlossen. In diesem Falle sinkt die Hebevorrichtung mit voller Geschwindigkeit ab. Der Induktionsmotor 101 wird durch die Pumpe 102 angetrieben und erzeugt elektrische Energie.
Die Geschwindigkeit der Hebevorrichtung während des Absinkens kann durch einen geeigneten Wert von ~v e eingestellt werden. Zur Verringerung des Widerstandes . des. Magnetventils 107 wird dieses auf einen Bereich Q_ eingestellt, inmdem der Strömungsdurchsatz des Öls in dem Magnetventil größer als der Strömungsdurchsatz Q1 ist, der durch die HydrauHkpumpe 102
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in den Behälter 103 zurückgelangt. Zu diesem Zweck ist ein Endschalter DLS-1 geringfügig vor der Absinkstufe D1 betätigt, so daß der Betrieb in eine Stufe überführt wird, in der das Magnetventil 107 gesteuert werden kann entsprechend dem Programm der elektronischen Steuerung, das heißt, indem die Sinkgeschwindigkeit durch das Magnetventil 107 gesteuert werden kann. Die Hebevorrichtung wird daher sanft verzögert.
D1) Absenken mit langsamer Geschwindigkeit (Verzögerung)
Wenn die Hebevorrichtung mit voller Geschwindigkeit bis zu einer Position x« abgesunken ist, wird ein Endschalter DLS-2 betätigt, und das Magnetventil wird entsprechend dem Programmabschnitt D1 in Fig.5 gesteuert.
Wenn der absolute Wert der Spannung V von dem Maximalwert V aus absinkt,wird das Magnetventil geschlossen und der Durchsatz des Öls, das von dem Zylinder 104 an den Behälter 103 überführt wird, sinkt ab, so daß auch die Sinkgeschwindigkeit der Hebevorrichtung abnimmt.
Ein Endschalter DLS-3, der sich geringfügig vor der Halteposition X5 befindet, liefert ein Haltesignal an das Magnetventil 107, so daß das Magnetventil geschlossen wird und die Hebevorrichtung in der Position x,- anhält. Die Stromzufuhr zu dem Elektromotor wird unterbrochen, bevor der Endschalter DLS-3 betätigt wird und nachdem der Endschalter DLS-2 betätigt worden ist.
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Wenn die Hebevorrichtung in den Abschnitten B, C und B1 und D, E und D1 betrieben wird und die Hebevorrichtung rasch angehoben oder abgesenkt worden ist und der Strömungsdurchsatz des Öls von dem vorgegebenen Wert aufgrund eines unerwarteten Fehlers der Pumpe, der Rohrleitung, des Elektromotors, der Ventile oder dergleichen abweicht, ermittelt ein elektronisches Durchsatzmeßgerät 108 die Abweichung des -öIStromsvon dem vorgegebenen Wert und liefert ein Rückkopplungssignal, so daß die öffnung und Schließung der Magnetventile 106 oder 107 automatisch korrigiert werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein manuell betätigbares Prüf- oder Sicherheitsventil 112 auf.
Bei einer routinemäßigen überprüfung wird die Stromzufuhr des Elektromotors 101 abgeschaltet, und ein Signal zum Absenken gelangt an das Magnetventil.107. Das manuell betätigbare Sicherheitsventil 112 wird geöffnet, so daß die Hebevorrichtung rasch herabfällt. Es kann daher geprüft werden, ob die Sicherheitseinrichtungen ordnungsgemäß arbeiten.
Der Behälter 103 ist mit einem Schwimmerschalter 118 ausgerüstet, der den Flüssigkeitsstand abtastet. Dies ist eine Sicherheitsmaßnahme zur Überwachung eines ausreichenden ölvorrates.
In Fig. 4 ist im übrigen ein überdruckventil 113 zur Begrenzung des Maximaldrucks'des Öls, ein Rückschlagventil 114, das einen negativen Druck verhindert, ein Filter 115 und ein Manometer 116 gezeigt. '
Bei der zuvor beschriebenen dritten Ausführungsform
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ist das Magnetventil 106 so ausgebildet, daß es beim Ansteigen der Hebevorrichtung geschlossen ist.
Fig. 6 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung. In Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform wird die Hebevorrichtung nach dem elektronischen Steuerprogramm der Fig. 5 gesteuert. Wenn der Induktionsmotor 101 eingeschaltet wird und die Hydraulikpumpe 2 angetrieben wird, wird das Magnetventil 106' durch Abtastung geöffnet, so daß die Hebevorrichtung langsam ansteigt bzw. beschleunigt wird, wie es dem Programmabschnitt B der Fig. 5 entspricht. Wie bei der dritten Ausführungsform wird die Hebevorrichtung sodann schnell angehoben und anschließend wieder verzögert angehoben und angehalten. Das Absenken der Hebevorrichtung erfolgt in gleicher Weise wie bei der dritten Ausführungsform.
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Claims (8)

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter — Professional Representatives before the European Patent Office Mandatalres agrees pres I'OKIce europeen des brevets Dipl.-Chem. Dr. N, ter Meer Dipl.-lng. H. Steinmeister Dipl.-lng, RE. Müller siekerwall 7, Triftstrasse 4, D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1 Case: 1203 St/th ! -12'. Mai 1980 OIL DRIVE KOGYO, LTD. No. 28-18, Kami-Meguro 3-chome, Meguro-ku, Tokyo/Japan Hydraulische Hebevorrichtung Priorität: 26. Februar 1980, Japan, Nr. 23263/80 PATENTANSPRÜCHE
1. Hydraulische Hebevorrichtung, bei der ein Hydrauliköl von einem Behälter zu einem Zylinder und zurück mit Hilfe einer Hydraulikpumpe gefördert wird, die durch einen Elektromotor angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (2) einen konstanten Förderdurchsatz aufweist, daß der Elektromotor
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ein Käfig-Induktionsmotor ist, und daß regelbare Magnetventile (6, 7) in der Hydraulikschaltung vorgesehen sind, die entsprechend den gewünschten Funktionen, wie Anhalten, langsames Anheben, schnelles Anheben, langsames Absenken und schnelles Absenken steuerbar sind, daß Endschalter (ULS, GLS ...) in den verschiedenen Umschaltpunkten der Bewegungsbahn der Hebevorrichtung vorgesehen sind.
2. Hebevorrichtung nach Anspruch 1, d. a d u r c h ge kenn ζ ei chne t, daß der Durchsatz" des Hydrauliköls in dem elektronisch gesteuerten Magnetventil (7) beim Absenken der Hebevorrichtung mit voller Geschwindigkeit größer als der Durchsatz des Öls bei der Rückführung von der Hydraulikpumpe (2) zu dem Behälter (3) ist.
3. Hebevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Endschalter kurz vor der Position des Übergangs zwischen Anheben mit voller Geschwindigkeit und verzögertem Anheben angeordnet ist, und daß der Durchsatz des Öls in dem Magnetventil (7) zum Absenken der Hebevorrichtung, der auf einen Bereich ■25 eingestellt wird, der größer als der Durchsatz des Öls ist, das von der Hydraulikpumpe zu dem Behälter zurückgeführt wird, in denselben Bereich des in dem Behälter zurückgeführten Öls überführt wird.
4. Hebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (3) einen Schwimmerschalter (114) zur Abtastung der ölmenge enthält.
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5. Hebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktionsmotor (1) beim Absenken der Hebevorrichtung als Induktionsgenerator betreibbar ist.
■ 6. Hebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Durchsatzmesser (8, 108) zur Messung des öldurch-Satzes in dem Hydrauliksystem, welcher Durchsatzmesser ein Rückkopplungssignal zur Steuerung der Öffnung und Schließung der Magnetventile (6, 7) zur Einstellung des Öldurchsatzes auf einen gewünschten Wert liefert.
7. Hebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktionsmotor (1) beim Anheben der Hebevorrichtung vorwärts und beim Absenken rückwärts drehbar ist.
8. Hebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktionsmotor (1) beim Anheben der Hebe-5 Vorrichtung vorwärts und beim Absenken der Hebevorrichtung aufgrund geeigneter Verbindungsleitungen ebenfalls vorwärts drehbar ist.
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