DE3490306T1

DE3490306T1 - Steuersystem für Gabelstapler

Info

Publication number: DE3490306T1
Application number: DE19843490306
Authority: DE
Inventors: Seiki Hitachi Ibaraki Kikuchi; Kuniaki Katsuta Ibaraki Yamaguchi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-06-27
Filing date: 1984-06-25
Publication date: 1986-06-26
Also published as: KR850000356A; WO1985000147A1; JPS606599A

Description

Steuersystem für Gabelstapler

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für batteriegetriebene Gabelstapler und insbesondere ein Steuersystem für einen batteriegetriebenen Gabelstapler, dessen Gleichspannungs-Antriebsmotor und,Gleichspannungs-Lademotor von einer gemeinsamen Batterie gespeist werden.

Es ist bereits ein Gabelstapler bekannt, der mit einem Gleichspannungs-Antriebsmotor und einem Gleichspannungs-Lademotor ausgerüstet ist, die von einer einzigen Batterie gespeist werden. Beispielsweise offenbart die japanische Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift Nr.54-135474, die am 20. 9. 1979 offengelegt wurde, das zuvor genannte System. Der Gleichspannungs-Antriebsmotor und der Gleichspannungs-Lademotor werden von der Batterie durch eine Schalteinrichtung mit steuerbarer Ein-Ausstellung, wie Transistorzerhackern oder Thyristorzerhackern gespeist. Die Gleichspannungsleistung wird durch das Verhältnis einer Speiseperiode zu einer Einheitsspeiseperiode T der Schalteinrichtung durch Einstellung eines Speisefaktors gesteuert. Wenn die Einschaltperiode und die Ausschaltperiode der Einheitsspeiseperiode jeweils mit Tq_n und Tßpp bezeichnet werden, wird der Speisefaktor D durch

^{D = T}0N^/T - ^T0N^/(T0N ⁺ W
angegeben.

Der Speisefaktor D wird durch Verändern des Verhältnisses der Ein-Ausschaltperioden bei konstanter Ein-Ausschaltfrequenz, durch

^a » 4. s·

Verändern der Ein-Ausschaltfrequenz bei konstantem Ein-Ausschaitverhältnis oder ^^rc|leichzeitige. Steuerung der Ein-AusschaU-frequenz und des Ein-Ausschaltverhältnisses eingestellt.

Falls der Antriebsmotor und der Lademotor von der einen Batterie gespeist werden, nimmt vorteilhafterweise die Speiseeinrichtung des erwähnten Systems wenig Raum ein. Wenn jedoch die Schalter zu beiden Motoren gleichzeitig eingeschaltet werden, sinkt die Batteriespannung abrupt ab. Die Schalteinrichtung zur Steuerung des Lademotors ist normalerweise ein Thyristor mit einem Kondensatorunterbrecher. Der abrupte Abfall der Batteriespannung kann den Ausfall des Thyristorunterbrechers verursachen, weil der Ladestrom des Unterbrecherkondensators so scharf abfällt, daß die Lade·*· spannung nicht ansteigt. Durch den Ausfall des Thyristorunterbrechers gerät der Gleichspannungs-Lademotor außer Kontrolle, was eine gefährliche Situation ist.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein sicheres Steuersystem für einen Gabelstapler, der mit einem aus einer gemeinsamen Batterie gespeisten Gleichspannungs-Antriebsmotor uncPSflichspannüncils-Lade·* motor ausgerüstet ist, durch zwei steuerbare Ein-Ausschalteinrichtungen so zu ermöglichen, daß weder der Lademotor noch der Antriebsmotor bei gleichzeitigem Betrieb außer Kontrolle geraten können.

Zur Lösung der obigen Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Einrichtung vorgesehen, die die mit dem Antriebsmotor verbundene Schalteinrichtung in ihrer Aus-Stellung hält, wenn die mit dem Gleichspannungs-Lademotor verbundene Schalteinrichtung im Aus-Zustand ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels des Gabelstapler-Steuersystem;

ff -

■ L

Fig. 2 ein Schaltbild einer in Fig. 1 dargestellten Zerhackersteuerschal tung im einzelnen; und

Fig. 3 ein Signal-Zeitdiagramm.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert, wobei die Fig. 1 und 2 Schaltbilder des Ausführungsbeispiels zeigen.

Ein Gleichspannungs-Antriebsmotor 12 und ein Gleichspannungs-Lademotor 18 werden von einer gemeinsamen Batterie 10 gespeist. Der Gleichspannungs-Antriebsmotor 12 besteht aus einem Anker 14 und einer einfach gewickelten Erregungsspule 16. Der Gleichspannungs-Lademotor 18 besteht aus einem Anker 20 und einer einfach gewickelten Erregungsspule 22. Mit den Motoren 12 und 18 sind Stromdetektoren 24 und 26 in Reihe geschaltet. Ein Leistungstransistor 28 kann abhängig von einem Ein-Aus-Impulssignal P-., das eine Zerhackersteuerschaltung 30 erzeugt, wiederholt ein- und ausgeschaltet werden.

Ein Thyristorzerhacker 32 besteht aus einem Hauptthyristor 34, einem Hilfsthyristor 36 parallel zum Hauptthyristor 34, einem Hilfsthyristor 36 parallel zum Hauptthyristor 34, einer Diode 40 in Reihe zum Hilfsthyristor 36 und einer Reihenschaltung 46 aus einer Unterbrecherspule 32 und einem Unterbrecherkondensator 44, die parallel zum Hilfsthyristor 36 geschaltet ist.

Der Hauptthyristor 34 und der Hilfsthyristor 36 werden jeweils mit Impulssignalen P₂ und P₃ von einer Zerhackersteuerschaltung so gespeist, daß der Hauptthyristor 34 zur Einstellung des Speisefaktors ein- und ausschaltet.

Die Anodenspannung V_ des Hilfsthyristors 36 ist zur Zerhacker-

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steuerschaltung 30 geführt. Diese Zerhackersteuerschaltung 30 arbeitet gewöhnlich asynchron mit der Zerhackersteuerschaltung 47_s stoppt jedoch das Signal P., das den Transistor 28 einschaltet, wenn der Strom durch den Lademotor 18 fließt. Dieser Vorgang wird bewirkt, indem die Anodenspannung V_fl des Thyristors 36 der Zerhackersteuerschaltung 30 eingegeben wird, die dadurch ihre Ausgangsimpulse T. auf Null verringert, während der Strom durch den Lademotor 18 fließt.

Entsprechend einem von der Bedienperson gegebenen Vortriebsbefehl (einem Beschleunigungsbefehl) schaltet die Zerhackersteuerschaltung 30 den Transistor 28 ein öder aus, wohingegen die Zerhackersteuerschaltung 47 gemäß einem unabhängig vom Antriebsbefehl von der Bedienperson gegebenen Ladebefehl (z. B. einem Hebebefehl oder einem Schaltbefehl) die Thyristoren 34 und 36 ein- oder ausschaltet.

Wenn der Transistor 28 eingeschaltet ist, wird der Antriebsmotor 12 von der Batterie 10 versorgt, um den Antrieb in Gang zu setzen. Wenn der Thyristor 34 (oder 36) eingeschaltet ist, wird der Lademotor 18 von der Batterie 10 versorgt, um die Handhabung der Last zu bewirken.

Wenn der Thyristor 34 (oder 36) ausgeschaltet ist, wird der Kondensator 44 durch die Diode 40 und die Spule 42 aufgeladen und nach dem Laden bei konstanter Spannung gehalten. Der Entladevorgang des Kondensators 44 beginnt sobald der Thyristor 34 (oder 36) einschaltet. Wenn der Kondensator 44 entladen ist, schaltet der Thyristor 34 (oder 36) aus.

Der durch den Antriebsmotor 12 fließende Strom I wird durch den Schaltbetrieb des Transistors 28 gesteuert; der durch den Lade-

motor 18 fließende Strom I- wird durch den Schaltbetrieb des Thyristors 34 (oder 36) gesteuert. Die Ströme L und I- verlaufen asynchron, da Antrieb und Laden asynchron verlaufen. Die Anschlußspannung V des Kondensators 44 ist konstant, wenn der Thyristor ausgeschaltet ist und schaltet, sobald sie die Abreißspannung während des Entladevorgangs erreicht, die Thyristoren 34 und 36 aus.

Die Zerhackersteuerschaltung 30 enthält eine Konstantspannungsschal tung 50, die auf die Batteriespannung, z. B. 48 Volt anspricht und eine vorgegebene konstante Spannung, z. B. 10 Volt erzeugt, die verschiedenen Komponenten als Gleieh-Versorgungsspannung eingespeist wird. Eine Beschleunigungsschaltung 52 gibt ein Beschleunigungssignal S, während des Antriebs entsprechend dem Befehl der Bedienperson ab.

Ein Oszillator 54 spricht auf das Beschleunigungssignal S,,

d. h. das Ausgangssignal der Beschleunigungsschaltung 52 an und erzeugt ein Impulssignal P,, dessen Taktverhältnis dem Be-

schleunigungssignal S₃ entspricht. Der Oszillator kann entsprechend dem Beschleunigungssignal nicht nur das Tastverhältnis sondern auch seine Schwingungsfrequenz ändern.

Eine Tor-Schaltung 56 stellt eine Zeitsteuerschaltung oder eine Schmitt-Triggerschaltung dar. Eine Basisstromsteuerschaltung steuert den dem Transistor 28 eingespeisten Basisstrom.

Die Anodenspannung V, des Hilfsthyristors 36 wird durch eine

Diode 60, einen Widerstand 62, ein Invertierglied 64, einen Widerstand 66 und eine Diode 68 der Torschaltung 56 eingegeben. DerWiderstand 62 und ein Widerstand 70 stellen einen Spannungsteiler dar. Die Diode 60 ist ein Gleichrichter, wohingegen die

- Sr-

Diode 68 einen Rückwärtsstrom blockiert. Ein Kondensator 72 stellt ein Hochfrequenzfilter dar. Eine Diode 74 beseitigt eine Anodenspannung über 10 V vom Hilfsthyristor 36.

Der Betrieb wird nun anhand des in Fig. 3 dargestellten Zeitdiagramms erläutert. Die Beschleunigungsschaltung 52 erzeugt das Beschleunigungssignal S , wenn die Bedienperson ein Beschleunigungs-

glied betätigt. Der Oszillator 54 erzeugt mit dem Pegel des Beschleunigungssignals S, in ihrem Taktverhältnis (oder ihrer

Frequenz) veränderlicher Impulse, die den Transistor 28 über die Torschaltung 56 und die Basisstromsteuerschaltung 58 ein- und ausschalten. Der Strom \. durch den Antriebsmotor fließt entsprechend dem Ein- und Ausschalten des Transistors 28, wie dies Fig. 3 zeigt.

Die Lade-Zerhackersteuerschaltung 47 arbeitet asynchron mit der Antriebs-Zerhackerschaltung 30, so daß der Strom Ip durch den Lademotor gemäß den von der Bedienperson abgegebenen Ladebefehln fließt. Die Anodenspannung V₃ des Hilfsthyristors 36 nimmt ent-

sprechend dem Strom I durch den Lademotor hohen und tiefen Pegel an.

Angenommen, der Strom I« durch den Lademotor würde zum Zeitpunkt P ansteigen, wohingegen der Strom I, durch den Antriebsv motor ■ zum Zeitpunkt Q gemäß der im unteren Zeitdiagramm in Fig. 3 gestrichelt gezeichneten Linie ansteigen würde. Entsprechend

dem Strom I₀ durch den Lademotor fällt die Anodenspannung V, des c. a

Hilfsthyristors, das ist die Unterbrecherspannung V, vom hohen

ei

Pegel auf den tiefen Pegel während der Unterbrecherperiode £_Q des Lademotorstroms I₂ ab. Der Ausgang V. des Inverters 64 ist während dieser Zeitdauer T₀ auf hohem Pegel, in der restlichen Zeit jedoch auf tiefem Pegel.

Es wird nun angenommen, daß die Torschaltung 56 und die Steuerschaltung 58 so aufgebaut sind, daß der Transistor 28 ausschaltet, wenn die zwei Eingänge (das sind der durch die Diode 68 und der durch einen Widerstand 76 eingespeiste Eingang) der Torschaltung 56 hohen Pegel annimmt, jedoch eingeschaltet wird, wenn einer der Eingänge tiefen Pegel annimmt. Bei diesem Aufbau wird der Transistor 28 während der Zeitdauer X, _Q ausgeschaltet. Somit fließt während dieser Zeitdauer X _Q lediglich der Strom L, durch den Lademotor nicht jedoch der Strom I, durch den Antriebsmotor. Deshalb bleibt die Spannung über dem Kondensator 44 erhalten, so daß eine normale Unterbrechersteuerung erreicht werden kann. Nach der Zeitdauer X _Q> d. h. von t~ bei der Position Q. an sinkt der Ausgang V. des Invertierglieds 64 vom hohen Pegel auf den tiefen Pegel, so daß die Torschaltung 56 Impulse für eine Zeitdauer X . vom Zeitpunkt t~ an vom Oszillator 54 empfängt und den Transistor einschaltet. Der Antriebsmotorstrom I. hat deshalb eine kürzere Impulsdauer χ. als der ursprüngliche Impuls in der Zerhackersteuerschal tung 30. Dies hat jedoch keine Folgen, da der Ladebefehl nicht gleichzeitig mit dem Antriebsbefehl erzeugt wird.

Obwohl Fig. 3 ein Beispiel gezeigt hat, bei dem die Positionen P

und Q übereinstimmen, ist es deutlich, daß die vorliegende Erfindung

ebenfalls angewendet werden kann, wenn die Position Q nach der Position P kommt.

Die bis hier beschriebene Ausführungsart ist so aufgebaut, daß das Signal,das der Eingangsstufe der Torschaltung 56 anliegt, gesteuert wird.

Außerdem ist jedoch eine Technik anwendbar, die den Oszillatorausgang und die Basisstromsteuerschaltung steuert.

-YS-

. a·

Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls in einem Gabelstaplersteuersystem verwendet werden, bei dem der Transistor 28 gemäß der in Fig. 2 gezeigten Ausführung durch einen Thyristor ersetzt ist, der durch eine getrennt angeordnete Zerhackerschaltung gesteuert wird.

In der vorliegenden Erfindung erhält die durch den Ladebefehl ausgelöste Steuerung Vorrang auch wenn sie gleichzeitig mit dem Antriebsbefehl erfolgt, so daß verhindert werden kann, daß die

Handhabung der Last durch fehlerhafte Kommutation außer Kontrolle gerät.

Claims

Patentansprüche

1. Steuersystem für einen batteriegespeisten Gabelstapler, gekennzeichnet durch

einen Gabelstaplerantriebs-Gleichspannungsmotor (12), der von der Batterie (10) gespeist wird,

einen Lade-Gleichspannungsmotor (18), der von der Batterie (10) gespeist wird,

eine erste Schalteinrichtung, die zwischen der Batterie (10) und dem Antriebsmotor (12) eingeschaltet ist und den von der Batterie (10) dem Antriebsmotor eingespeisten Gleichstrom zur Änderung eines Speisefaktors ein- und ausschaltet und dadurch die durch den Antriebsmotor (12) fließende Stromstärke (I₁) steuert,

eine erste Zerhackersteuereinrichtung (30), die den Ein- und Ausschaltvorgang der ersten Schalteinrichtung (28) entsprechend einem Antriebsbefehl . steuert,

eine zweite Schalteinrichtung (32, 46), die zwischen der Batterie (10) und dem Gleichspannungs-Lademotor (18) eingeschaltet ist und den von der Batterie durch den Lademotor (18) fließenden Strom zur Änderung eines Speisefaktors ein- und ausschaltet und dadurch die durch den Lademotor (18) fließende Stromstärke (I₂) steuert,

eine zweite Zerhackersteuereinrichtung (47), die den Ein- und Ausschaltvorgang der zweiten Schalteinrichtung auf einen Ladebefehl hin steuert und

680-(118303114DEl) PCT-AtF —

-y-

-AA-

eine Steuervorrichtung, die die erste Schalteinrichtung (28) im Aus-Zustand hält, wenn die zweite Schalteinrichtung (32, 46) im Ein-Zustand ist.

2. Gabelstaplersteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schalteinrichtung (28) ein Transistor ist.

3. Gabelstaplersteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schalteinrichtung (32, 46) einen Thyristor aufweist.

4. Gabelstaplersteuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schalteinrichtung . aus einem Hauptthyristor (34) und einem dazu parallelen Hilfsthyristor (36), einer zwischen die Anodenanschlüsse der zwei Thyristoren (34, 36) eingeschalteten Diode und einer Reihenschaltung (46), die zum Hilfsthyristor (36) parallelgeschaltet ist und eine Spule (42) und einen Kondensator (44) aufweist, besteht.