DE4324464C2

DE4324464C2 - Hydraulic lifting device for battery-powered industrial trucks

Info

Publication number: DE4324464C2
Application number: DE19934324464
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Dibbern; Thorsten Dipl Ing Schroetke
Original assignee: Jungheinrich AG
Current assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 1993-07-21
Filing date: 1993-07-21
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2013-07-22
Also published as: DE4324464A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Hubvor richtung für batteriebetriebene Flurförderzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a hydraulic lifting device Direction for battery-powered industrial trucks according to the Preamble of claim 1.

Elektrisch betriebene Flurförderzeuge mit Hubvorrichtungen weisen normalerweise mindestens einen Hubzylinder auf, dessen Förderdruck von einem Elektromotor mit angetriebe ner Pumpe erzeugt wird. Die Hubgeschwindigkeit wird durch ein entsprechendes Handventil eingestellt, das gleichzei tig die Drehzahl des Motors vorgibt. Dadurch wird beim Heben der Last eine Änderung der Hubgeschwindigkeit ohne wesentliche Drosselverluste erreicht. Electrically operated industrial trucks with lifting devices usually have at least one lifting cylinder, the delivery pressure of an electric motor with drive ner pump is generated. The lifting speed is determined by a corresponding manual valve set, the same time tig specifies the speed of the engine. As a result, the Lifting the load without changing the lifting speed substantial throttling losses achieved.

Die Senkgeschwindigkeit wird mit Hilfe eines Wegeventils im Senkzweig eingestellt. Dabei wird die potentielle Ener gie der Last an der Drosselstelle des Wegeventils in Wärme umgesetzt und mit dem Fluid in den Tank abgeführt. Es ist jedoch auch bereits bekannt, die beim Senkvorgang frei werdende potentielle Energie in elektrische Energie umzu wandeln und die das Förderzeug versorgende Batterie zu laden.The lowering speed is using a directional valve set in the lowering branch. The potential ener pour the load at the throttle of the directional control valve into heat implemented and discharged into the tank with the fluid. It is however, also known to be free when lowering potential energy into electrical energy convert and the battery supplying the conveyor load.

Aus der US 3 947 744 ist bekannt, dem Steuerventil für das Heben des Hydraulikzylinders einen Bypass zuzuordnen, der im Senkbetrieb geöffnet und über den hydraulischen Motor eines Hydraulikaggregats geführt wird. Der Hydraulikmotor treibt einen Induktionsmotor an, der über eine Gleichrich terschaltung die Batterie auflädt. Das Öffnen des Bypasses geschieht über ein Bypassventil, das von dem Druck eines Speichers angesteuert wird, der von dem den Hubzylinder versorgenden Hydraulikaggregat aufgeladen wird. Bei einer Umschaltung auf Senkbetrieb im Steuerventil gelangt der Speicherdruck auf das Bypassventil und öffnet den Bypass.From US 3 947 744 it is known the control valve for the To assign a bypass to the lifting of the hydraulic cylinder opened in lowering mode and via the hydraulic motor a hydraulic unit is guided. The hydraulic motor drives an induction motor via a rectifier circuit charges the battery. Opening the bypass happens via a bypass valve, which depends on the pressure of a Storage is controlled by which the lifting cylinder supplying hydraulic unit is charged. At a Switchover to lowering mode in the control valve Storage pressure on the bypass valve and opens the bypass.

Bei der bekannten Anordnung ist die maximale Senkgeschwin digkeit durch eine Drossel in der Leitung vor dem Hydrau likmotor vorgegeben. Die in dem Hydraulikaggregat umwan delbare Senkenergie ist daher durch die Größe der Drossel verluste reduziert. Bei einem Senken ohne Last bewirken Drossel und Hydraulikmotor, daß unter Umständen die er wünschte hohe Senkgeschwindigkeit gar nicht erreicht wird. Es kommt daher zu mehr oder weniger geringen Senkgeschwin digkeiten.In the known arrangement, the maximum lowering speed is due to a throttle in the line in front of the hydrau predefined likmotor. The umwan in the hydraulic unit Delable sink energy is therefore due to the size of the choke losses reduced. When lowering without load Throttle and hydraulic motor that under certain circumstances he desired high lowering speed is not achieved at all. There is therefore a more or less low lowering speed skills.

Aus der DE 26 18 046 ist ebenfalls bekannt, ein separates aus Hydraulikmotor und Gleichstrommaschine bestehendes Hydraulikaggregat vorzusehen, das im Senkbetrieb zur Ener gierückgewinnung eingesetzt wird. Zwar ist aufströmseitig im Senkbetrieb eine Drossel vor dem Hydraulikmotor ange ordnet, sie befindet sich indessen zwischen einem handge steuerten Steuerventil und dem Hydraulikmotor, so daß die Senkgeschwindigkeit allein durch die Einstellung des Hand ventils erreicht wird. Es fehlt daher an einer entspre chenden Sicherheitsvorkehrung, die verhindert, daß bei einem Leck oder Platzen einer Leitung der Hubzylinder eine unzulässig hohe Senkgeschwindigkeit erreicht.A separate one is also known from DE 26 18 046 consisting of hydraulic motor and DC machine Hydraulic unit to be provided, the lowering mode to the Ener yaw recovery is used. It is upstream in lowering mode, a throttle is placed in front of the hydraulic motor orders, it is meanwhile between a handge controlled the control valve and the hydraulic motor so that the Lowering speed simply by adjusting the hand valve is reached. There is therefore no correspondence appropriate safety precaution, which prevents a leak or burst line in the lift cylinder inadmissibly high lowering speed reached.

In der DE 72 24 383 ist ebenfalls ein besonderes Hydrau likaggregat für die Energierückgewinnung beschrieben. Bei einer Ausführungsform fließt die Hydraulikflüssigkeit vom Hubzylinder im Senkbetrieb über eine Senkdrossel und einen drosselnd wirkenden Mengenregler auf den Hydraulikmotor, der den elektrischen Generator antreibt. Eine Möglichkeit, eine Mindestsenkgeschwindigkeit einzustellen, besteht nicht. Bei einer zweiten Ausführungsform fließt im Senkbetrieb die abfließende Hydraulikflüssigkeit in einen Speicher oder über ein Druckbegrenzungsventil zum Hydraulikmotor. Auch dadurch wird ein freier Rückfluß der Hydraulikflüssigkeit zum Tank verhindert.DE 72 24 383 also has a special hydrau Likeggregate described for energy recovery. At In one embodiment, the hydraulic fluid flows from Lift cylinder in lowering mode via a lowering throttle and one throttling flow regulator on the hydraulic motor, that drives the electric generator. A possibility, to set a minimum lowering speed Not. In a second embodiment, flows in the lowering mode the flowing hydraulic fluid in one Storage or via a pressure relief valve to the hydraulic motor. This also ensures a free backflow of the hydraulic fluid to the tank prevented.

Aus der US 3 512 072 ist bekanntgeworden, bei einer gattungsgemäßen Hubvorrichtung bei geringem Druck bzw. geringem Volumen den Volumenstrom unter Umgehung eines Regelventils in den Tank zu leiten. Ein Druckabfall über dem Stromregler (Senkbremse) ist jedoch im Generatorbetrieb unvermeidlich, so daß dadurch der Wirkungsgrad beeinträchtigt wird.From US 3,512,072 has become known, in a generic Lifting device at low pressure or low Volume is the volume flow bypassing a control valve into the tank. A pressure drop across the Current regulator (lowering brake) is however in generator operation unavoidable, so that the efficiency is impaired becomes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrauli sche Hubvorrichtung für batteriebetriebene Flurförderzeuge mit einer Wiedergewinnung der potentiellen Energie des Hubzylinders im Senkbetrieb zu schaffen, bei welcher auch bei kleinen Lasten ausreichend hohe Senkgeschwindigkeiten erreichbar sind, die jedoch im Senkbetrieb mit Last zu einer ausreichenden Energierückgewinnung führt.The invention has for its object a hydraulic cal lifting device for battery-powered industrial trucks with a recovery of the potential energy of the To create lifting cylinders in lowering mode, which also Sufficiently high lowering speeds for small loads can be reached, but in the lowering mode with load too leads to sufficient energy recovery.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of Claim 1 solved.

Bei der Erfindung ist ein volumenstromabhängig gesteuertes Umschaltventil zwischen dem Hubzylinder und dem Steuerven til angeordnet. Der hydraulische Motor des zweiten Hydrau likaggregates ist in einem vom Umschaltventil gesteuerten Bypass angeordnet, wobei der Bypass geöffnet wird, wenn der Volumenstrom einen vorgegebenen Wert überschreitet. In the invention is a volume flow controlled Switch valve between the lifting cylinder and the control valve til arranged. The hydraulic motor of the second hydrau likaggregates is in a controlled by the changeover valve Bypass arranged, the bypass being opened when the volume flow exceeds a predetermined value.

Wird beim Senken der Gabeln ohne oder mit sehr geringer Last die Soll-Geschwindigkeit nicht erreicht, so bleibt das Umschaltventil auf den Bypass geschaltet, und der Ge nerator braucht nicht angetrieben zu werden. Dadurch sind die Widerstände minimiert; die maximale Senkgeschwindig keit ohne Last wird erreicht. Ist der Fluidstrom beim Sen ken mit Teil- bis Nennlast ausreichend hoch, so wird der Fluidstrom auf den Hydromotor, der den Generator antreibt, geschaltet und die Senkenergie zurückgewonnen. Der Ar beitsbereich, in dem Energie zurückgewonnen werden kann, ist relativ groß. Wenn gemäß einer Ausgestaltung der Er findung das Umschaltventil selbsttätig volumenabhängig umschaltbar ausgebildet ist, wenn die für die Steuerung notwendige Drossel Bestandteil des Umschaltventils ist, dann kann die Drossel mit einem relativ großen Durchströmquerschnitt versehen werden, so daß die Drosselverluste während der Rückgewin nung minimiert sind. Nach einer Ausgestaltung der Erfin dung kann der zum ersten Hydraulikaggregat gehörende elek trische Motor als Reihenschlußmaschine ausgeführt werden, während nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der elektrische Generator des zweiten Hydraulik aggregats eine fremderregte Gleichstromma schine ist.When lowering the forks with little or no If the target speed is not reached, it remains the switching valve is switched to the bypass, and the Ge nerator does not need to be driven. Thereby the resistances minimized; the maximum lowering speed speed without load is achieved. Is the fluid flow when sen If the load is sufficiently high with partial to nominal load, the Fluid flow to the hydraulic motor that drives the generator switched and the lower energy is recovered. The Ar area in which energy can be recovered is relatively large. If according to an embodiment of the Er the changeover valve automatically depends on the volume is designed to be switchable if the throttle required for the control Is part of the changeover valve, then the throttle provided with a relatively large flow cross-section be so that the throttle losses during the recovery minimized. After an embodiment of the Erfin the electrical part of the first hydraulic unit trical motor can be designed as a series machine, while according to a further embodiment of the invention, the electrical generator of the second hydraulic system aggregates a separately excited DC current Schine is.

Um eine maximale Senkgeschwindigkeit über das zweite Hy draulikaggregat zu realisieren, wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Generator über eine geeignete Drehzahlregelung auf eine konstante Dreh zahl geregelt. Dies geschieht vorzugsweise über die Ver stellung der Erregung der fremderregten Gleichstrommaschi ne in Abhängigkeit von der Drehzahl, die mit Hilfe eines geeigneten Drehzahlsensors ermittelt wird. Senkgeschwin digkeiten unterhalb der vorgegebenen Generatordrehzahl werden dann über die ventilhebelstellungsabhängige Dros selstelle im manuell betätigten Steuerventil erreicht.At a maximum lowering speed over the second Hy Realizing the draulic unit is another Embodiment of the invention of the generator a suitable speed control to a constant speed number regulated. This is preferably done via the Ver position of excitation of the externally excited DC machine ne depending on the speed, using a suitable speed sensor is determined. Lowering speed frequencies below the specified generator speed are then via the valve lever position dependent Dros Sel position in the manually operated control valve reached.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention is described below with reference to drawings explained in more detail.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Schaltungsanordnung der Hub vorrichtung nach der Erfindung. Fig. 1 shows schematically a circuit arrangement of the lifting device according to the invention.

Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Generators der Vorrichtung nach Fig. 1. FIG. 2 shows a circuit arrangement for controlling the generator of the device according to FIG. 1.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Blockschaltbild der Regelung des Generators nach Fig. 2. FIG. 3 schematically shows a block diagram of the control of the generator according to FIG. 2.

Ein Hubzylinder 10 eines nicht näher dargestellten Hub staplers oder dergleichen wird von einer Pumpe 12 über ein Steuerventil 14 mit Hydraulikmedium versorgt, das die Pumpe aus einem Tank 16 ansaugt. Die Pumpe 12 wird von ei ner Gleichstrommaschine 18 angetrieben, die eine Reihen schlußmaschine sein kann. Ein Überdruckventil 20 führt das Medium über ein Filter 22 zum Tank 16 zurück bei Erreichen eines entsprechenden Druckes. Über das Steuerventil 14 wer den auch Nebenfunktionen versorgt, wie bei 24 durch ein zelne Leitungen angedeutet.A lifting cylinder 10 of a lift truck, not shown, or the like is supplied by a pump 12 via a control valve 14 with hydraulic medium, which sucks the pump from a tank 16 . The pump 12 is driven by a DC machine 18 , which may be a series circuit breaker. A pressure relief valve 20 leads the medium back to the tank 16 via a filter 22 when a corresponding pressure is reached. About the control valve 14 who also supplies the secondary functions, as indicated at 24 by a single line.

Im Falle des Hebens gelangt das Medium über das handbetä tigte Steuerventil 14 und ein Kugelrückschlagventil 38 zum Hub zylinder 10. Die Drehzahl des Motors 18 wird von der nicht näher dargestellten Motorsteuerung, die als Tiefsetzsteller arbeitet, ventilhebelstellungsabhängig ge steuert. Außerdem ist im Steuerventil 14 eine ventilhebelstel lungsabhängige Drosselstelle angeordnet, so daß die beiden erwähnten Maßnahmen eine ventilhebelstellungsabhängige Hubgeschwindigkeit ermöglichen. In the case of lifting, the medium passes through the manually operated control valve 14 and a ball check valve 38 to the lifting cylinder 10 . The speed of the engine 18 is controlled by the engine control, not shown, which works as a buck converter, depending on the valve lever position. In addition, a valve lever position-dependent throttle point is arranged in the control valve 14 , so that the two measures mentioned enable a valve lever position-dependent lifting speed.

Der Motor 18 wird mit einer Drehzahl betrieben, die sich aus zwei Drehzahlkomponenten zusammensetzt. Zunächst wird ein konstanter Drehzahlwert für die Versorgung der Neben funktionen 24 eingestellt, zu dem dann eine ventilhebel stellungsabhängige Drehzahlkomponente zur Versorgung der Hubfunktion hinzu addiert wird. Dadurch können Hub- und Nebenfunktionen mit einem Minimum an Drosselverlusten pa rallel versorgt werden. Eine ventilhebelstellungsabhängige Nebenfunktionsgeschwindigkeit wird über nicht gezeigte Drosselstellen im Steuerventil 14 ermöglicht. Der überschüssige Volumenstrom wird über das Filter 22 in den Tank 16 zu rückgeleitet.The motor 18 is operated at a speed which is composed of two speed components. First, a constant speed value is set for the supply of the auxiliary functions 24 , to which a valve lever position-dependent speed component is then added to supply the lifting function. This means that lifting and auxiliary functions can be supplied in parallel with a minimum of throttling losses. A secondary function speed dependent on the valve lever position is made possible via throttle points (not shown) in the control valve 14 . The excess volume flow is returned to the tank 16 via the filter 22 .

Zwischen dem Hubzylinder 10 und dem Steuerventil 14 sind ein vo lumenstromabhängiggesteuertes Umschaltventil 28 und ein zweites Hy draulikaggregat 30 angeordnet, wobei letzteres aus einem Hydraulikmotor 32 und einer Gleichstrommaschine 34 be steht, die fremderregt ist. Der Hydraulikmotor 32 liegt parallel zu einer Leitung 34′, welche das Umschaltventil 28 direkt mit dem Steuerventil 14 verbindet. Eine dritte parallele Leitung 36 enthält ein Rückschlagventil 38.Between the lifting cylinder 10 and the control valve 14 , a changeover valve 28 controlled by volume control and a second hydraulic unit 30 are arranged, the latter consisting of a hydraulic motor 32 and a DC machine 34 , which is externally excited. The hydraulic motor 32 is parallel to a line 34 ', which connects the changeover valve 28 directly to the control valve 14 . A third parallel line 36 contains a check valve 38 .

Beim Senken wird der Volumenstrom vom Hubzylinder 10 über das Umschaltventil 28, das eine einstellbare Drossel enthält, das Steuerventil 14 mit der ventilstellungsabhängigen Drossel stelle und das Filter 22 in den Tank 16 geleitet. Eine va riable Senkgeschwindigkeit wird über die schon erwähnte ventilhebelstellungsabhängige Drosselstelle im handbetä tigten Steuerventil 14 erhalten. Überschreitet der Volumenstrom über das Umschaltventil 28 einen eingestellten Sollwert, schaltet es den Volumenstrom auf den Hydraulikmotor 32, der die fremderregte Gleichstrommaschine 34 als Generator an treibt. Der Generator wird beschleunigt, bis die Anker spannung die Batteriespannung erreicht.When lowering the volume flow from the lifting cylinder 10 via the changeover valve 28 , which contains an adjustable throttle, the control valve 14 with the valve position-dependent throttle and the filter 22 is passed into the tank 16 . A variable lowering speed is obtained via the already mentioned valve lever position-dependent throttle point in the manual control valve 14 . If the volume flow through the changeover valve 28 exceeds a set value, it switches the volume flow to the hydraulic motor 32 , which drives the externally excited DC machine 34 as a generator. The generator is accelerated until the armature voltage reaches the battery voltage.

Anhand der Fig. 2 und 3 soll die elektrische Steuerung beim Senkbetrieb näher erläutert werden.Referring to Figs. 2 and 3, the electrical control will be explained in more detail during lowering.

Der mit einer Diode 40 in Reihe liegende Generator 34 ist pa rallel zur Batterie 41 des nicht gezeigten Förderfahrzeugs geschaltet. Zum Generator 34 gehört ein Drehzahlsensor 42, der hier als Tachogenerator dargestellt ist. Es kann je doch auch ein anderer beliebiger Drehzahlsensor verwendet werden. Über ein Mosfet 44 liegt die Feldwicklung 46 des Generators 34 an den Klemmen der Batterie 41, wobei je weils parallel zur Feldwicklung 46 und parallel zum Mosfet 44 eine Diode 48 bzw. 50 parallel geschaltet ist.The generator 34 lying in series with a diode 40 is connected in parallel to the battery 41 of the conveyor vehicle, not shown. To the generator 34 includes a rotational speed sensor 42, which is shown here as a tachometer generator. However, any other speed sensor can also be used. A MOSFET 44, the field winding of the generator is 34 at the terminals of the battery 41 46, wherein each weils parallel to the field winding 46 and in parallel with the MOSFET 44, a diode is connected in parallel with 48 and 50 respectively.

Die vom Drehzahlsensor 42 gemessene Drehzahl n_ist wird an einer Additionsstelle 52 (Fig. 3) mit dem Drehzahlsollwert n_soll verglichen. Die Regeldifferenz wird einem Drehzahl regler 54 zugeführt, der einen Feldstromsollwert I_fsoll erzeugt. Dieser wird an einer Additionsstelle 56 mit dem Feldstromistwert I_fist verglichen. Die Regeldifferenz wird einem Feldstromregler 58 zugeführt, der daraus ein puls weitenmoduliertes Stellsignal für den Mosfet 44 in der Weise erzeugt, daß sich der gewünschte Feldstrom in der Feldwicklung 46 einstellt. Der Feldstrom fließt während der Phase, in der der Mosfet 44 leitet, von der Batte rie 42 durch die Feldwicklung 46 und den Mosfet 44 zur Batterie 41 zurück. Ist der Mosfet 44 gesperrt, fließt der von der Induktivität der Feldwicklung 48 getriebene Strom über die Freilaufdiode 48.Measured by the rotation speed sensor 42 speed _n _to n with the rotational speed target value 52 (FIG. 3) is compared at a summing point. The control difference is fed to a speed controller 54 , which generates a field current setpoint I _fsoll . This is compared at an addition point 56 with the field current actual value I _fist . The control difference is fed to a field current controller 58 , which generates a pulse-width-modulated control signal for the MOSFET 44 in such a way that the desired field current is set in the field winding 46 . The field current flows during the phase in which the Mosfet 44 conducts from the battery 42 through the field winding 46 and the Mosfet 44 back to the battery 41 . If the MOSFET 44 is blocked, the current driven by the inductance of the field winding 48 flows via the freewheeling diode 48 .

Wie schon erwähnt, ist der Anker des Generators 34 direkt über die Diode 40 an die Batterie 41 angeschlossen, so daß eine generatorische Zurückspeisung nur erfolgt, wenn die Quellenspannung die Batteriespannung übersteigt. Da die Gleichstrommaschine 18 (Fig. 1) während des oben beschrie benen Senkvorgangs nicht aktiv ist, kann das Hydraulik aggregat zur Bedienung der Nebenfunktionen 24 während des Senkvorgangs eingesetzt werden. Die Pumpe fördert das Fluid aus dem Tank 16 zur Versorgung der Nebenfunktionen 24 zum Steuerventil 14, wobei die Geschwindigkeit der Nebenfunk tionen 24 über die ventilhebelstellungsabhängigen Drossel stellen im Ventil 14 variiert wird.As already mentioned, the armature of the generator 34 is connected directly to the battery 41 via the diode 40 , so that regenerative regeneration takes place only if the source voltage exceeds the battery voltage. Since the DC machine 18 ( FIG. 1) is not active during the lowering process described above, the hydraulic unit can be used to operate the auxiliary functions 24 during the lowering process. The pump conveys the fluid from the tank 16 to supply the auxiliary functions 24 to the control valve 14 , the speed of the auxiliary functions 24 via the throttle valve position-dependent throttle in the valve 14 being varied.

Claims

1. Hydraulic lifting device for battery-powered hallway conveyors, with at least one hydraulic lifting cylinder, a first hydraulic unit consisting of an electric motor and hydraulic pump, and a control valve for lifting and lowering movement arranged between the pump and lifting cylinder and containing a controllable throttle, also with one a hydraulic motor and an electric generator existing second hydraulic unit, the hydraulic motor being arranged in a valve-controlled bypass and the generator being connected to the terminals of the battery, characterized in that a change-over valve ( 28 ) controlled as a function of the volume flow between the lifting cylinder ( 10 ) and the Control valve ( 14 ) is provided and the hydraulic motor ( 32 ) of the second hydraulic unit ( 30 ) is arranged in a bypass controlled by the changeover valve ( 28 ), the bypass being opened when the volume flow exceeds a predetermined value rides.

2. Lifting device according to claim 1, characterized in that the switching valve ( 28 ) is designed to be switchable as a function of the volume flow.

3. Lifting device according to claim 2, characterized in that a throttle of the switching valve ( 28 ) serves as a safety device and is arranged directly on the Hubzylin ( 10 ).

4. Lifting device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electric motor of the first hydraulic unit is a series motor ( 18 , 18 a).

5. Lifting device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the electrical generator ( 34 , 34 a) of the second hydraulic unit is a foreign excited DC machine.

6. Lifting device according to claim 5, characterized in that a speed control for the generator ( 34 , 34 a) is provided, which acts on the excitation current.

7. Lifting device according to claim 1 and 6, characterized in that the generator ( 34 , 34 a) is controlled at a constant speed.

8. Lifting device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the generator ( 34 ) is only connected to the battery ( 42 ) via a diode ( 40 ).