EP1156977B1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines hydraulischen aufzugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines hydraulischen aufzugs Download PDF

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EP1156977B1
EP1156977B1 EP00901018A EP00901018A EP1156977B1 EP 1156977 B1 EP1156977 B1 EP 1156977B1 EP 00901018 A EP00901018 A EP 00901018A EP 00901018 A EP00901018 A EP 00901018A EP 1156977 B1 EP1156977 B1 EP 1156977B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
control valve
valve unit
pump
control
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP00901018A
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English (en)
French (fr)
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EP1156977A1 (de
Inventor
Sead Veletovac
Luigi Del Re
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wittur AG
Original Assignee
Wittur AG
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Publication date
Application filed by Wittur AG filed Critical Wittur AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B1/00—Control systems of elevators in general
    • B66B1/24—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B1/00—Control systems of elevators in general
    • B66B1/24—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration
    • B66B1/28—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical
    • B66B1/285—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical with the use of a speed pattern generator

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a hydraulic elevator of the type mentioned in the preamble of claim 1 and on a device according to Preamble of claim 11.
  • Hydraulic lifts are used advantageously in residential and commercial buildings. she can serve the vertical transport of people and / or goods.
  • a control unit for a hydraulic elevator is known from US Pat. No. 5,522,479 of the two pressure sensors are present, one of which is on top of the pump facing side of a check valve is arranged while the other on the installed the hydraulic drive cylinder side of the check valve is.
  • the signals from the two pressure sensors are fed to a controller which controls the Speed of the electric motor driving the pump is determined. This way, over the amount of hydraulic oil delivered per unit of time the speed of opening and closing regulated downward elevator.
  • a valve unit for an elevator which is a pressure sensor is assigned, with which the pressure leading to the hydraulic drive of the elevator Line is detectable. With the help of this pressure sensor, a compensation of the pressure in the pre-launch phase.
  • the main valve is a stroke sensor assigned, which is required in the start phase of an upward movement of the elevator Gain information about the flow of hydraulic oil.
  • WO-A-98/34868 describes a method and an apparatus for controlling a known hydraulic elevator, in which the speed of the elevator car by means of of a flow meter is detectable. Depending on the operating situation, the Signals this flow meter either the speed of the pump driving Electric motor controlled or regulated or the opening position of a valve varies. The control variable is therefore switched over during the cabin movement. Careful operation is therefore a prerequisite for smooth operation Coordination of the control and regulation parameters, which requires considerable effort.
  • Such a flow meter only then delivers a signal about the movement of the Elevator car if the elevator car has already started to move. Therefore the actual starting process, which is very important for the comfort of driving is not adjustable.
  • the invention has for its object to provide a method and an apparatus where the entire operation from standstill to maximum speed and can be reliably controlled or regulated again until standstill, the control and technical control effort should be minimal at the same time, namely without additional resources for Determination of the flow rate of the hydraulic oil.
  • 1 means an elevator car of a hydraulic elevator that is operated by a Reciprocating piston 2 is movable.
  • the lifting piston 2 forms together with a lifting cylinder 3 a known hydraulic drive.
  • Cylinder line 4 connected through which hydraulic oil can be pumped.
  • the cylinder line 4 is on the other hand connected to a first control valve unit 5, which at least the Functions of a proportional valve and a check valve combined so that it either behaves like a proportional valve or like a check valve what depends on how the control valve unit 5 is controlled, which will be discussed.
  • the proportional valve function can in a known manner with a main valve and a pilot valve can be achieved, the pilot valve by an electrical Drive, for example a proportional magnet, is actuated.
  • the closed Check valve holds the elevator car 1 in the respective position.
  • the control valve unit 5 is advantageously connected via a pump line 8
  • Pressure pulsation damper 9 can be arranged, connected to a pump 10, by means of the hydraulic oil can be conveyed from a tank 11 to the hydraulic drive.
  • Pump 10 is driven by an electric motor 12 to which a power supply part 13 is assigned.
  • a pressure P P prevails in the pump line 8.
  • this control valve unit 15 allows the hydraulic oil to flow back almost without resistance from the pump 10 into the tank 11 when the pressure P P has exceeded a certain threshold value. As a result, the pressure P P cannot significantly exceed the said threshold value. It is now the case that this threshold value can be changed by an electrical signal, so that this control valve unit 15 can perform a pressure control function in a manner similar to a known proportional valve. To achieve this function, as in the case of a proportional valve, a main valve and a pilot valve can be used in a known manner, which is actuated by a proportional magnet which can be controlled electrically.
  • a load pressure sensor 18 in the cylinder line 4 preferably directly at the corresponding connection of the control valve unit 5, which is connected to a control unit 20 via a first measuring line 19.
  • the control device 20 serving to operate the hydraulic elevator is thus able to recognize the pressure P Z prevailing in the cylinder line 4.
  • this pressure P Z reflects the load on the elevator car 1. It will be described later on how this pressure P Z influences control and regulating processes and how operating states can be determined.
  • the control unit 20 can also consist of several control and regulator units.
  • a temperature sensor 21 is arranged, which is connected to the control unit 20 via a second measuring line 22. Because Hydraulic oil has a viscosity that varies significantly with its temperature Control and regulation of the hydraulic elevator can be significantly improved if the Temperature of the hydraulic oil is included as a parameter in control and regulation processes becomes. This will be described in more detail.
  • a further pressure sensor namely a pump pressure sensor 23, is advantageously present, which detects the pressure P P in the pump line 8 and is advantageously arranged directly at the corresponding connection of the pump line 8 on the control valve unit 5.
  • the pump pressure sensor 23 also transmits its measured value to the control unit 20 via a further measuring line 24.
  • a first control line 25 leads from the control unit 20 to the control valve unit 5 this control valve unit 5 is electrically controllable from the control unit 20.
  • a second control line 26 leads to the control valve unit 15, so that this also from Control unit 20 is controllable here.
  • a third control line 27 leads from Control unit 20 to the power supply part 13, whereby the motor 12 on and can be switched off, but possibly also the speed of the motor 12 and so that the delivery rate of the pump 10 can be influenced by the control unit 20.
  • control valve units 5 and 15 By controlling the control valve units 5 and 15 from the control unit 20 determines how the control valve units 5 and 15 behave functionally. Will the Control valve units 5 and 15 are not controlled by control unit 20, both behave Control valve units 5 and 15 basically like a different preload Check valve. Are the control valve units 5 and 15 by the control unit 20 through controlled by a control signal, they act as proportional valves.
  • the electrically uncontrolled control valve unit 5 closes automatically due to the effect of the pressure PZ which the elevator car 1 generates when this pressure PZ is greater than the pressure P P. It has already been mentioned that in this state the load pressure sensor 18 indicates the load caused by the elevator car 1. According to the invention, the effective load of the elevator car 1 is determined and transmitted to the control unit 20. The control device 20 can thus recognize whether the elevator car 1 is empty or loaded and the size of the load is thus also known.
  • the control unit 20 first activates the power supply part 13 via the control line 27 and thus sets the electric motor 12 in rotation, as a result of which the pump 10 starts to run and delivers hydraulic oil.
  • the pressure P P in the pump line 8 rises.
  • this pressure P P exceeds a value correlated with the tension of the check valve of the control valve unit 15, the check valve of the control valve unit 15 opens, so that the pressure P P cannot initially exceed this value. If this pressure value, which will usually be the case, is lower than the pressure p Z in the cylinder line 4, the control valve unit 5 remains closed and no hydraulic oil flows into the cylinder line 4.
  • control unit 20 can now control the proportional valve function of the control valve unit 15 via the signal line 26, so that a greater hydraulic resistance is set on the control valve unit 15.
  • the above-mentioned pressure difference ⁇ p v can be approximately replaced by the difference between the current measured values for the pressure P Z and the pressure P Z0 before the beginning of the cabin movement for certain sections of the movement, corresponding correction factors being used. If the pump pressure sensor 23 is present, it is calculated exactly by the difference between the pressures P Z and P P. The determination of the flow rate is thus considerably more precise than in the introductory US Pat. No. 5,040,639 and is not restricted to the beginning of the movement, that is to say very low speeds of the elevator car 1.
  • the pressure P Z measured by the load pressure sensor 18 increases.
  • the pressure increase detected by the load pressure sensor 18 thus indicates the opening of the check valve of the control valve unit 5 even before the elevator car 1 has started to move, since the pressure build-up is first used up in compression work and to overcome the friction when the vehicle is at a standstill. It is now possible according to the invention to control or regulate the start-up phase for the elevator car 1 solely by means of this pressure increase.
  • control valve 20 actuates the proportional valve of the control valve unit 15 more or less because, as already mentioned, the control valve unit 15 is designed such that it acts like the control valve unit 5 as a check valve, if there is no control signal and that it acts as a proportional valve if it is controlled by control unit 20 via control line 26.
  • the amount of the control signal determines the degree of opening of the proportional valve.
  • the control of the speed of the elevator car 1 during upward travel can thus according to the invention with the signal of the load pressure sensor 18 by varying the Degree of opening of the proportional valve of the control valve unit 15 take place. It will be are shown that according to the invention, the entire upward journey and also the Downward travel with the help of the load pressure sensor 18 and a setpoint generator for the Load pressure can be controlled or regulated. By time and / or path dependent Variation of a target value for the pressure and comparison with that of the load pressure sensor 18 a determined value is therefore possible.
  • the load pressure sensor 18 only the signal of the load pressure sensor 18 is evaluated in order to control the start of the movement of the elevator car 1. This can be done by evaluating the time profile of the pressure P Z. If the elevator car 1 is at a standstill, the load pressure sensor 18 delivers the current load, as already mentioned.
  • the control valve unit 5 is opened using its proportional valve function using a characteristic curve dependent on the measured load signal, the pressure P Z.
  • the pressure P P in the pump line 8 thereby opens the check valve of the control valve unit 5
  • the value of the pressure P Z measured by the load pressure sensor 18 drops. This is an indication that the elevator car 1 can move so that the corresponding control procedure can be started by the control device 20.
  • the actual movement begins as soon as the pressure drop exceeds a certain minimum value, the size of which is determined by friction losses and the compressibility of the hydraulic oil.
  • the size and the gradient of the drop advantageously allow a statement to be made about the acceleration with which the elevator car 1 is acted on.
  • the speed can also be advantageously determined by integration and the distance covered by the elevator car 1 can also be determined by means of repeated integration.
  • Data determined in this way are advantageously subjected to a plausibility check and, with regard to the required security, are also compared with other data sources, for example with position detectors which, in connection with the elevator control, serve to initiate creep speed and to stop the elevator car 1.
  • the load on the elevator car 1 is determined when it is at a standstill, it can be predicted when this pressure will be exceeded by the starting of the pump 10 and the control of the control valve unit 15, so that the control valve unit 5 opens. It is therefore possible for the increase in the pressure P P in the pump line 8 to be reduced in stages or continuously by changing the control of the control valve unit 15. The object according to the invention is thus achieved in that the starting process can be controlled very sensitively. It is therefore also possible within the scope of the invention that the control device 20 adjusts itself adaptively. According to empirical values, the control unit 20 can contain preprogrammed values that adapt automatically during operation.
  • the pump pressure sensor 23 is advantageously present. It is thus possible for the pressure P P in the pump line 8 generated by the pump 10 and influenced by the second control valve unit 15 to be determined by means of this pump pressure sensor 23, so that the pressure in the pump line 8 can be measured and thus the step-wise or continuous change in the Reduction of the pressure rise can also be regulated if necessary.
  • the control device 23 therefore does not have to make do with the predictable data for the pressure increase. Because it can generate additional data, it can effectively regulate the pressure P P. At the same time, the automatic adaptation of the control unit 20 is even easier and more comprehensible.
  • the pump pressure sensor 23 is designed as a differential pressure sensor which determines a differential pressure P D which is the difference between the pressure P Z prevailing in the cylinder line 4 and the pressure prevailing in the pump line 8 Pressure P P corresponds. This achieves higher accuracy.
  • the inclusion of the measured value of the temperature sensor 21 is advantageous because with the temperature of the hydraulic oil, its properties, in particular the viscosity, to change.
  • the control unit 20 can measure the temperature sensor 21 during control the accuracy of the control can be improved because in particular the calculation of the flow of hydraulic oil under Taking into account the pressure difference becomes more accurate.
  • the uppermost diagram referred to as the P Z diagram, shows the course of the setpoints for the pressure P Z for two different states of the elevator car 1 (FIG. 1), namely the curve P ZSollL for the empty elevator car 1 and the curve P ZSollB for a loaded elevator car 1.
  • the respective load is determined by the load pressure sensor 18 (FIG. 1).
  • the corresponding values, namely P Z0L for the empty elevator car 1 and P Z0B for the loaded elevator car 1, are shown on the P Z axis.
  • the second diagram shows the setpoints for Acceleration and speed for the movement of the elevator car 1 at Upward movement.
  • Curve a shows the acceleration, curve v the speed.
  • the third diagram shows the curve of the time derivative of the setpoint of the pressure P Z , that is to say the required change in the setpoint of the pressure P Z in the individual phases of the upward travel.
  • the solid line curve is an example of a particular load. An example of another load is shown as a broken line.
  • the stroke is the Valve spindle of the control valve unit 15 (Fig. 1) shown. As mentioned earlier, is done at the upward movement the motion control by controlling this Control valve unit 15.
  • time axis t Common to all four diagrams is the time axis t. Individual times t u0 to t u9 are shown on this time axis, which represent characteristic times in the context of the control and regulation. The references to the individual partial diagrams are shown with dashed lines.
  • the start command for the upward movement is issued at time t u0 .
  • the control unit 20 determines the current value of the load pressure sensor 18 at this point in time. Two values are shown in the P Z diagram. In one case the elevator car 1 is empty and the current value of the pressure P Z is P Z0L . In the second case, the elevator car 1 is loaded and the current value of the pressure P Z is P Z0B .
  • the pump 10 (FIG. 1) is switched on by the start command mentioned. It starts up and starts pumping hydraulic oil. It initially builds up only a very low pressure because the hydraulic oil delivered by the pump 10 flows back to the tank 11 via the control valve unit 15 acting as a check valve.
  • the control unit 20 calculates, as in the subsequent phase, the period from t u1 to t u2 , the pressure in the pump line 8 is to be built up so that the movement of the elevator car 1 begins at the time t u2 can.
  • a lower pressure is required when the elevator car 1 is empty, and a higher pressure when the elevator car 1 is loaded.
  • the pressure is to be built up at different speeds so that the elevator car 1 begins to move after the same time.
  • the control unit 20 has the information about the load of the elevator car 1 available. The control unit 20 knows the load of the empty elevator car 1 as a constant, characterized by a pressure P Z0L.
  • the control unit 20 calculates, for example, the load ratio P Z0B / P Z0L , which therefore represents the current load as a multiple or as a percentage of the load of the empty elevator car 1.
  • the load ratio P Z0B / P Z0L is now used to calculate how the pump pressure must rise so that the pressure required to move the elevator car 1 is built up in the pump line 8 at the time t u2 . This advantageously ensures that the time from the start command to the start of the movement of the elevator car 1 is always the same regardless of the load.
  • the increase in pressure in the pump line 8 is achieved in that the control unit 20 acts on the control valve unit 15 in such a way that the control valve unit 15 is actuated in the closing direction.
  • the return flow of the hydraulic oil to the tank 11 is thus made increasingly difficult, which results in the desired pressure build-up. How this pressure build-up takes place is shown in the Pz diagram by the dashed lines P PB for the loaded elevator car 1 and P PL for the empty elevator car 1. If only the load pressure sensor 18 is present within the scope of the general inventive idea, the pressure build-up is controlled.
  • this pressure build-up can be regulated by the pressure build-up acting as a setpoint according to the curves P PB or P PL and by means of the actual pressure P P measured by the pump pressure sensor 23 determining the control deviation and using it the control valve unit 15 is controlled.
  • the differential pressure ⁇ P dyn represents a value that is necessary to overcome hydraulic resistances from standstill to the start of movement. The resistances are composed of the force of the spring of the check valve of the control valve unit 5 (FIG. 1) and the cylinder friction in the lifting cylinder 3.
  • the differential pressure ⁇ P dyn also includes a term that takes the compressibility of the hydraulic oil into account.
  • the differential pressure .DELTA.P dyn is also dependent on the pressure actually prevailing, so that it is advantageous to correct the value in accordance with the actual load, which is done, for example, by multiplying by the load ratio mentioned.
  • the H diagram shows that the valve control unit 15 is not yet activated during the period from t u0 to t u1 , but that the control valve unit 15 is then actuated in the closing direction in the period from t u1 to t u2 .
  • two curves are shown, namely a curve H L , which shows the activation in the case of the empty elevator car 1, and a curve H B , which shows the activation when the elevator car 1 is loaded.
  • the pump pressure is just so high that the load of the elevator car 1 and the resistance to the movement are just being overcome.
  • the pump pressure is then just so high that the load of the elevator car 1 and the resistance to the movement are just being overcome.
  • the acceleration is increased from zero to a certain value.
  • the temporal increase in cylinder pressure P Z must be approximately constant, which can be seen from the dP Z / dt diagram on the one hand and the P Z diagram on the other.
  • the regulation is again carried out by changing the actuation of the control valve unit 15. Since the acceleration of from time t u2 to time t u3 If the speed rises from zero to the final value, the vehicle starts up smoothly because the speed increases automatically. The maximum acceleration is reached at time t u3 .
  • M Z means the effective mass of the reciprocating piston 2 including the elevator car 1 and A Z the area of the reciprocating piston 2.
  • P ZSollB for the loaded elevator car 1 or P ZSollL for the empty elevator car 1 continues to rise. The reason for this measure is that because of the increasing flow rate of the hydraulic oil through the control valve unit 5 (FIG. 1) and through the cylinder line 4, there is an increasing pressure loss.
  • the speed of the elevator car 1 remains constant from the time t u5 to the time t u6 , the acceleration is therefore zero. Accordingly, the hydraulic resistance no longer changes, which means that the setpoint P ZSollL or P ZSollB remains constant, which is also evident from the dP Z / dt diagram.
  • the control valve unit 15 can be regulated with a constant setpoint value, so that the stroke of the valve spindle of the control valve unit 15 only changes if a control deviation occurs.
  • control valve unit 15 is not activated on the basis of a regulation, but is controlled directly. Any rule deviations are therefore ignored. This means that the speed is not adjusted. This manifests itself in increased driving comfort because control oscillations of the speed are safely avoided.
  • the control valve unit 15 is accordingly activated with a constant setpoint.
  • the specifications for the acceleration a, the speed v and the individual time segments from the point in time t u2 to the point in time t u9 are selected such that the destination is reached exactly from the starting point of the elevator car 1. Nevertheless, it is advantageous to use the usual shaft switching means such as magnetic or touch contacts when controlling the elevator car 1.
  • the control unit 20 can recognize, the predefined parameters are correct. However, if the response does not coincide, there is a need to correct the specified parameters. In this way it is possible to adjust the parameters automatically. When the elevator system is in operation, it is then not necessary to switch on a phase with so-called creep speed shortly before reaching the desired destination.
  • control device 20 is designed to be self-adapting accordingly, this is simplified Definition of parameters as part of the planning and commissioning of the elevator system considerably.
  • control valve unit 15 automatically runs again in the closed position as soon as the pump 10 is switched off and the pressure in the pump line 8 decreases again. This results from the reduction in pressure in the pump line 8 according to the curves P PB and P PL after the time t u9 , as shown in the P Z diagram.
  • the analog idealized diagrams for a downward journey are shown in FIG. 3.
  • the type and structure of the four sub-diagrams correspond to those of FIG. 2, but here no values are shown in the P Z diagram that relate to the pump pressure because the pump 10 does not run when driving downwards and the pump pressure is therefore not relevant is.
  • the respective load is determined by the load pressure sensor 18 (FIG. 1).
  • the curves are mirrored horizontally compared to FIG. 2 because of the reversed direction of travel, which means for FIGS. 2 and 3 that the vector of acceleration and speed can also be seen from the a, v diagrams.
  • the dP Z / dt diagram in turn shows the curve of the time derivative of the setpoint of the pressure P Z.
  • the time axis t is again common to all four diagrams. Individual times t d0 to t d9 are shown on this time axis, which in turn represent characteristic times in the context of the control and regulation. The references to the individual partial diagrams are shown with dashed lines.
  • the start command for the upward movement is issued at time t d0 .
  • the control unit 20 determines the current value of the load pressure sensor 18 at this time.
  • the control unit 20 calculates the load ratio P Z0B / P Z0L or another corresponding reference value for the effective load which is required during the downward travel in order to control the proportional valve of the valve control unit 5 in such a way that the desired ones Values for acceleration a and speed v can be achieved.
  • This takes into account that, when the elevator car 1 is empty, a comparatively lower braking effect must be achieved by the control valve unit 5 than when the elevator car 1 is loaded.
  • control valve unit 5 is now activated in such a way that the differential pressure ⁇ P dyn mentioned during the upward travel is compensated. This creates the prerequisites that the movement of the elevator car 1 can begin at the time t d2 .
  • the drop in the pressure in the cylinder line 4 is now achieved in that the control device 20 acts on the control valve unit 5 in such a way that the control valve unit 5 is actuated in the opening direction. Hydraulic oil can thus flow from the lifting cylinder 3 through the control valve unit 5 in the direction of the tank 11.
  • the now not controlled proportional valve of the second valve control unit 15 is closed, so that only the check valve of the second valve control unit 15 is effective.
  • the hydraulic oil flows to the tank 11 via this check valve.
  • the value of the differential pressure ⁇ P dyn does not contain a term of the force of the spring of the check valve of the control valve unit 5, but a term that corresponds to the force of the spring of the check valve of the second Control valve unit 15 corresponds.
  • the two control valve units 5 and 15 advantageously have the same structure and the spring constants of the springs of the check valves are the same. Then the values for the differential pressure ⁇ P dyn are the same for upward and downward travel and are advantageously corrected in the same way with regard to the effective load.
  • the acceleration is increased from zero to a certain value.
  • the drop in cylinder pressure P Z over time must be constant, which can be seen from the dP Z / dt diagrams on the one hand and the P Z diagram on the other hand.
  • the regulation is now carried out by changing the control of the control valve unit 5. Since during the period from the time t d2 to the time t d3 the acceleration a of If the speed rises from zero to the final value, the vehicle starts up smoothly because the speed increases automatically. The maximum acceleration is reached at time t d3 .
  • the speed of the elevator car 1 remains constant from the time t d5 to the time t d6 , ie the acceleration is zero. Accordingly, the resistance no longer changes, which means that the setpoint P ZSollL or P ZSollB remains constant, which is also evident from the dP Z / dt diagram. Control of the control valve unit 5 with a constant setpoint takes place in this area, so that the stroke of the valve spindle of the control valve unit 5 only changes if a control deviation occurs.
  • control valve unit 5 is not controlled on the basis of a regulation, but is controlled directly. Any rule deviations are therefore ignored. This means that the speed is not adjusted. This manifests itself in increased driving comfort because control oscillations of the speed are safely avoided.
  • the control valve unit 5 is controlled accordingly with a constant setpoint.
  • the specifications for the acceleration a, the speed v and the individual time segments from the time t d2 to the time t d9 are in turn chosen such that the destination is reached exactly from the starting point of the elevator car 1. Nevertheless, it is advantageous to use the usual shaft switching means such as magnetic or touch contacts when controlling the elevator car 1.
  • the control unit 20 can recognize, the predefined parameters are correct. However, if the response does not coincide, there is a need to correct the specified parameters. This in turn makes it possible to automatically adjust the parameters. It is therefore not necessary, even when driving downhill, to switch on a phase with so-called slow travel shortly before reaching the desired destination.
  • control unit 20 is designed to be self-adapting accordingly, one can Adaptation also take place during the descent.
  • the required time course of the pressure P Z is determined from the setpoint values for the acceleration and the speed and is stored as a setpoint value-time series in a setpoint generator of the control unit 20 as the setpoint travel curve.
  • the current actual value of the pressure P Z is determined with the aid of the load pressure sensor 18 and compared with the target value.
  • the control command is generated from the difference between the actual value and the setpoint. This actuating command causes the control valve unit 15 to travel upward and the control valve unit 5 to travel downward.
  • the load on the elevator car 1 is determined by the load pressure sensor 18, which detects the pressure P Z in the cylinder line 4, so that the upward travel of the elevator car 1 is regulated by changing the actuation of the second control valve unit 15 that a target travel curve that is dependent on the load on the elevator car 1 and that represents a time course of the pressure in the cylinder line 4 is compared with the continuous changes in the pressure in the cylinder line 4, the control command for the second control valve unit 15 being derived from the control deviation is generated, and that the downward travel of the elevator car 1 is regulated by changing the control of the first control valve unit 5 in such a way that a target travel curve which is dependent on the load on the elevator car 1 and which represents a time course of the pressure in the cylinder line 4 also the cont changes in the pressure in the cylinder line 4 are compared, the control command for the first control valve unit 15 being generated from the control deviation.
  • the Load pressure sensor 18 can, for example, be placed directly in the control valve unit 5 be, also in their pre-tax chamber.
  • Creep speed can be turned on before stopping the elevator car if due special circumstances the target position is not reached directly.
  • the introduction and that The end of the creep speed is in a known manner through in the cabin shaft arranged switching elements triggered.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
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  • Types And Forms Of Lifts (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Forklifts And Lifting Vehicles (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Aufzugs der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art sowie auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
Hydraulische Aufzüge werden vorteilhaft in Wohn- und Gewerbebauten verwendet. Sie können dem vertikalen Transport von Personen und/oder Waren dienen.
Aus US-PS 5,522,479 ist eine Steuereinheit für einen hydraulischen Aufzug bekannt, bei der zwei Drucksensoren vorhanden sind, von denen der eine auf der der Pumpe zugewandten Seite eines Rückschlagventils angeordnet ist, während der andere auf der dem hydraulischen Antriebszylinder zugewandten Seite des Rückschlagventils eingebaut ist. Die Signale der beiden Drucksensoren werden einem Regler zugeführt, der die Drehzahl des die Pumpe antreibenden Elektromotors bestimmt. Auf diese Weise wird über die pro Zeiteinheit geförderte Menge des Hydrauliköls die Geschwindigkeit des auf- und abwärts fahrenden Aufzugs geregelt.
Aus US-PS 5,040,639 ist eine Ventileinheit für einen Aufzug bekannt, der ein Drucksensor zugeordnet ist, mit der der Druck in der zum hydraulischen Antrieb des Aufzugs führenden Leitung erfassbar ist. Mit Hilfe dieses Drucksensors wird eine Kompensation des Druckes in der vor dem Startphase ermöglicht. Zudem ist dem Hauptventil ein Hubsensor zugeordnet, der benötigt wird, um in der Startphase einer Aufwärtsfahrt des Aufzugs eine Information über den Fluss des Hydrauliköls zu gewinnen.
Aus WO-A-98/34868 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Aufzugs bekannt, bei denen die Geschwindigkeit der Aufzugskabine mittels eines Durchflussmessers erfassbar ist. Je nach Betriebssituation wird dabei mit Hilfe des Signals dieses Durchflussmessers entweder die Drehzahl des die Pumpe antreibenden Elektromotors gesteuert bzw. geregelt oder die Öffnungsstellung eines Ventils variiert. Während der Kabinenbewegung erfolgt deshalb eine Umschaltung der Regelgrösse. Voraussetzung für einen möglichst ruckfreien Betrieb ist deshalb eine sorgfältige Abstimmung der Steuer- und Regelparameter, was einen erheblichen Aufwand erfordert.
Ein solcher Durchflussmesser liefert zudem erst dann ein Signal über die Bewegung der Aufzugskabine, wenn sich die Aufzugskabine bereits in Bewegung gesetzt hat. Deshalb ist der eigentliche Anfahrvorgang, der aber für den Komfort des Fahrbetriebs sehr wesentlich ist, nicht regelbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, bei dem bzw. der der gesamte Betrieb vom Stillstand bis zur Höchstgeschwindigkeit und wieder bis zum Stillstand zuverlässig steuer- bzw. regelbar ist, wobei der steuer- und regeltechnische Aufwand gleichzeitig minimal sein soll, nämlich ohne zusätzliche Mittel zur Bestimmung der Durchflussmenge des Hydrauliköls auskommen.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss bei einem Verfahren der gattungsgemässen Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale und bei einer Vorrichtung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 9 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
ein Schema des hydraulischen Aufzugs samt der Einrichtung zu dessen Steuerung,
Fig. 2
Diagramme für eine Aufwärtsfahrt und
Fig. 3
Diagramme für eine Abwärtsfahrt.
In der Figur bedeutet 1 eine Aufzugskabine eines hydraulischen Aufzugs, die von einem Hubkolben 2 bewegbar ist. Der Hubkolben 2 bildet zusammen mit einem Hubzylinder 3 einen bekannten hydraulischen Antrieb. An diesen hydraulischen Antrieb ist eine Zylinderleitung 4 angeschlossen, durch die Hydrauliköl förderbar ist. Die Zylinderleitung 4 ist andererseits an eine erste Steuerventileinheit 5 angeschlossen, die wenigstens die Funktionen eines Proportionalventils und eines Rückschlagventils in sich vereinigt, so dass sie sich entweder wie ein Proportionalventil oder wie ein Rückschlagventil verhält, was davon abhängt, wie die Steuerventileinheit 5 angesteuert wird, was noch besprochen wird. Die Proportionalventilfunktion kann dabei in bekannter Weise mit einem Hauptventil und einem Vorsteuerventil erzielt werden, wobei das Vorsteuerventil von einem elektrischen Antrieb, beispielsweise einem Proportionalmagneten, betätigt wird. Das geschlossene Rückschlagventil hält die Aufzugskabine 1 in der jeweiligen Position.
Die Steuerventileinheit 5 ist über eine Pumpenleitung 8, in der vorteilhaft ein Druckpulsationsdämpfer 9 angeordnet sein kann, mit einer Pumpe 10 verbunden, mittels der Hydrauliköl aus einem Tank 11 zum hydraulischen Antrieb förderbar ist. Die
Pumpe 10 wird von einem Elektromotor 12 angetrieben, dem ein Stromversorgungsteil 13 zugeordnet ist. In der Pumpenleitung 8 herrscht ein Druck PP.
Zwischen der Steuerventileinheit 5 und dem Tank 11 besteht eine weitere Hydrauliköl führende Leitung, nämlich eine Rücklaufleitung 14, in der eine zweite Steuerventileinheit 15 angeordnet ist. Diese Steuerventileinheit 15 erlaubt erfindungsgemäss den fast widerstandslosen Rücklauf des Hydrauliköls von der Pumpe 10 in den Tank 11, wenn der Druck PP einen gewissen Schwellenwert überschritten hat. Dadurch kann der Druck PP den besagten Schwellenwert nicht wesentlich übersteigen. Es ist nun so, dass dieser Schwellenwert durch ein elektrisches Signal veränderbar ist, so dass diese Steuerventileinheit 15 eine Druckregelfunktion in ähnlicher Weise wie ein bekanntes Proportionalventil übernehmen kann. Auch zur Erzielung dieser Funktion kann man, wie bei einem Proportionalventil, in bekannter Weise auf ein Hauptventil und ein Vorsteuerventil zurückgreifen, welches von einem Proportionalmagneten betätigt wird, der elektrisch ansteuerbar ist.
Erfindungsgemäss befindet sich in der Zylinderleitung 4, vorzugsweise unmittelbar am entsprechenden Anschluss der Steuerventileinheit 5, ein Lastdrucksensor 18, der über eine erste Messleitung 19 mit einem Steuergerät 20 verbunden ist. Das dem Betrieb des hydraulischen Aufzugs dienende Steuergerät 20 ist damit in der Lage zu erkennen, welcher Druck PZ in der Zylinderleitung 4 herrscht. Dieser Druck PZ gibt bei stillstehender Aufzugskabine 1 die Belastung der Aufzugskabine 1 wieder. Später wird noch beschrieben werden, wie mit Hilfe dieses Drucks PZ Steuer- und Regelvorgänge beeinflusst und Betriebszustände ermittelt werden können. Das Steuergerät 20 kann auch aus mehreren Steuer- und Reglereinheiten bestehen.
Vorteilhaft ist an der Zylinderleitung 4, wiederum vorzugsweise unmittelbar am entsprechenden Anschluss der Steuerventileinheit 5, ein Temperatursensor 21 angeordnet, der über eine zweite Messleitung 22 mit dem Steuergerät 20 verbunden ist. Weil Hydrauliköl eine mit seiner Temperatur deutlich variierende Viskosität aufweist, kann die Steuerung und Regelung des hydraulischen Aufzugs deutlich verbessert werden, wenn die Temperatur des Hydrauliköls als Parameter in Steuer- und Regelvorgänge einbezogen wird. Das wird noch im einzelnen beschrieben.
Vorteilhaft ist ein weiterer Drucksensor, nämlich ein Pumpendrucksensor 23, vorhanden, der den Druck PP in der Pumpenleitung 8 erfasst und vorteilhaft unmittelbar am entsprechenden Anschluss der Pumpenleitung 8 an der Steuerventileinheit 5 angeordnet ist. Der Pumpendrucksensor 23 übermittelt seinen Messwert über eine weitere Messleitung 24 ebenfalls an das Steuergerät 20.
Vom Steuergerät 20 führt eine erste Steuerleitung 25 zur Steuerventileinheit 5. Dadurch ist diese Steuerventileinheit 5 vom Steuergerät 20 aus elektrisch steuerbar. Daneben führt eine zweite Steuerleitung 26 zur Steuerventileinheit 15, so dass auch diese vom Steuergerät 20 her steuerbar ist. Ausserdem führt eine dritte Steuerleitung 27 vom Steuergerät 20 zum Stromversorgungsteil 13, wodurch der Motor 12 ein- und ausgeschaltet werden kann, gegebenenfalls aber auch die Drehzahl des Motors 12 und damit die Fördermenge der Pumpe 10 vom Steuergerät 20 her beeinflussbar ist.
Durch die Ansteuerung der Steuerventileinheiten 5 und 15 vom Steuergerät 20 her wird bestimmt, wie sich die Steuerventileinheiten 5 und 15 funktionell verhalten. Werden die Steuerventileinheiten 5 und 15 vom Steuergerät 20 nicht angesteuert, verhalten sich beide Steuerventileinheiten 5 und 15 grundsätzlich wie ein unterschiedlich vorspannbares Rückschlagventil. Werden die Steuerventileinheiten 5 und 15 vom Steuergerät 20 durch ein Steuersignal angesteuert, wirken sie als Proportionalventile.
Erwähnt sei hier noch, dass in vorteilhafter Weise die beiden Steuerventileinheiten 5 und 15 in einem Ventilblock 28 vereinigt sind, was in der Figur durch eine diese beiden Einheiten umfassende gestrichelte Linie angedeutet ist. Das hat den Vorteil, dass der Montageaufwand auf der Baustelle des hydraulischen Aufzugs vermindert wird.
Bevor auf das Wesen der Erfindung im einzelnen eingegangen wird, sei zunächst die prinzipielle Funktionsweise erläutert: Bei Stillstand der Aufzugskabine 1 ist wesentlich, dass die Steuerventileinheit 5 jetzt geschlossen ist, was wie schon erwähnt dadurch erreicht wird, dass sie vom Steuergerät 20 kein Steuersignal über die Signalleitung 25 erhält, also als Rückschlagventil wirkt. Auch die Steuerventileinheit 15 kann geschlossen sein, jedoch ist dies nicht notwendigerweise immer der Fall. So ist es möglich, dass auch bei Stillstand der Aufzugskabine 1 die Pumpe 10 läuft, also Hydrauliköl fördert, dass aber das geförderte Hydrauliköl über die Steuerventileinheit 15 zurück in den Tank 11 fliesst. In der Regel erhalten aber bei Stillstand beide Steuerventileinheiten 5 und 15 keine Steuersignale vom Steuergerät 20, so dass in beiden Fällen nur die Rückschlagventilfunktion möglich ist.
Die elektrisch nicht angesteuerte Steuerventileinheit 5 schliesst automatisch durch die Wirkung des Druckes PZ, den die Aufzugskabine 1 erzeugt, wenn dieser Druck PZ grösser ist als der Druck PP. Erwähnt wurde schon, dass in diesem Zustand der Lastdrucksensor 18 die durch die Aufzugskabine 1 verursachte Last anzeigt. Dabei wird erfindungsgemäss die effektive Last der Aufzugskabine 1 ermittelt und dem Steuergerät 20 übermittelt. Das Steuergerät 20 kann damit erkennen, ob die Aufzugskabine 1 leer oder beladen ist und auch die Grösse der Beladung ist somit bekannt.
Wenn sich die Aufzugskabine 1 in Aufwärtsrichtung bewegen soll, wird zunächst vom Steuergerät 20 über die Steuerleitung 27 das Stromversorgungsteil 13 aktiviert und damit der Elektromotor 12 in Drehung versetzt, wodurch die Pumpe 10 zu laufen beginnt und Hydrauliköl fördert. Dadurch steigt der Druck PP in der Pumpenleitung 8. Sobald dieser Druck PP einen mit der Verspannung des Rückschlagventils der Steuerventileinheit 15 korrelierten Wert übersteigt, öffnet das Rückschlagventil der Steuerventileinheit 15, so dass der Druck PP diesen Wert zunächst nicht übersteigen kann. Ist dieser Druckwert, was üblicherweise der Fall sein wird, kleiner als der Druck pZ in der Zylinderleitung 4, so bleibt die Steuerventileinheit 5 geschlossen, und es fliesst kein Hydrauliköl in die Zylinderleitung 4 hinein. Dadurch bewirkt das Einschalten der Pumpe noch keine Bewegung des Lifts, weil die gesamte von der Pumpe 10 geförderte Menge des Hydrauliköls in diesem Fall über die Steuerventileinheit 15 in den Tank 11 zurückgefördert wird. Um eine Bewegung der Aufzugskabine 1 zu erreichen, kann nun erfindungsgemäss das Steuergerät 20 die Proportionalventilfunktion der Steuerventileinheit 15 über die Signalleitung 26 steuern, so dass ein grösserer hydraulischer Widerstand auf der Steuerventileinheit 15 eingestellt wird.
Dies erlaubt nun, den Druck PP so weit zu erhöhen, bis die notwendige Menge des Hydrauliköls durch die Steuerventileinheit 5 in die Zylinderleitung 4 hineinfliessen kann. Dabei fliesst ein Teil des von der Pumpe 10 geförderten Stroms von Hydrauliköl über die Steuerventileinheit 15 in den Tank 11 zurück. Jener Teil des von der Pumpe 10 geförderten Stroms von Hydrauliköl, der nicht über die Steuerventileinheit 15 in den Tank 11 zurückgeleitet wird, fliesst durch die als Rückschlagventil wirkende Steuerventileinheit 5 aufgrund der herrschenden Druckdifferenz über die Steuerventileinheit 5 in die Zylinderleitung 4, hebt also die Aufzugskabine 1 an. Auf diese Weise ist eine stufenlose Steuerung des zum Hubzylinder 3 strömenden Hydrauliköls möglich, ohne dass die Drehzahl der Pumpe 10 geregelt werden muss. Die Pumpe 10 muss nur so ausgelegt werden, dass sie eine für die maximale Geschwindigkeit der Aufzugskabine 1 ausreichende Fördermenge von Hydrauliköl beim maximalen erwarteten Gegendruck bei der Nenndrehzahl liefern kann, wobei die üblichen Reservefaktoren und sonstigen Margen zu berücksichtigen sind.
Es sei hier noch vermerkt, dass der Durchfluss durch die Steuerventileinheit 5 aus der Druckdifferenz zum Beispiel gemäss folgender Formel bei einer gegebenen Temperatur ermittelt werden kann: Q = kq Av Cf (Δpv )3/2 wobei Av die Ventilfläche, cf eine ebenfalls bekannte Federsteifigkeit, kq ein empirisch bestimmter Koeffizient, und Δpv der gemessene Druckunterschied über der Steuerventileinheit 5 ist. Ist die Ventilfläche Av bekannt, so lässt sich der Durchfluss und dadurch die Kabinengeschwindigkeit schätzen, was die Regelbarkeit der Kabinengeschwindigkeit deutlich verbessert. Wird vom Regelgerät 20 eine solche fortlaufende Berechnung durchgeführt, so sind auf diese Weise auch redundante Daten über die Bewegung der Aufzugskabine 1 zu gewinnen. Das gilt auch für die fortlaufende Integration der Messwerte des Durchflusses. Durch Vergleich der durch solche Berechnungen ermittelten Werte und der auf diesen Berechnungen basierenden Daten für Zeitspannen, in denen bestimmte Wege zurückgelegt werden, mit Daten über zurückgelegte Wege, die durch im Kabinenschacht angeordnete Schaltelemente geliefert werden, lässt sich die Genauigkeit der Bestimmung der Geschwindigkeit erheblich verbessern.
Die vorgenannte Druckdifferenz Δpv kann näherungsweise durch die Differenz der laufenden Messwerte für den Druck PZ und des Druckes PZ0 vor dem Beginn der Kabinenbewegung für gewisse Abschnitte der Bewegung ersetzt werden, wobei entsprechende Korrekurfaktoren zu verwenden sind. Bei Vorhandensein des Pumpendrucksensors 23 wird er genau durch die Differenz der Drücke PZ und PP berechnet. Die Bestimmung der Durchflussmenge ist damit erheblich genauer als bei der einleitend genannten US-PS 5,040,639 und nicht auf den Bewegungsbeginn, also sehr kleine Geschwindigkeiten der Aufzugskabine 1, beschränkt. Zumindest während des Anfahrvorgangs ist die Bestimmung der Durchflussmenge unter Berücksichtigung der Druckdifferenz Δpv = PZ - PZ0 hinreichend genau, so dass der Anfahrvorgang ohne einen eigentlichen Durchlussmesser auch bei Fehlen des Pumpendrucksensors 23 zuverlässig geregelt werden kann.
Durch das Öffnen des Rückschlagventils der Steuerventileinheit 5 steigt der vom Lastdrucksensor 18 gemessene Druck PZ. Der vom Lastdrucksensor 18 detektierte Druckanstieg zeigt also das Öffnen des Rückschlagventils der Steuerventileinheit 5 an, noch bevor sich die Aufzugskabine 1 in Bewegung gesetzt hat, da der Druckaufbau zunächst in Kompressionsarbeit und zur Überwindung der Reibungen bei Stillstand aufgebraucht wird. Es ist nun erfindungsgemäss möglich, allein durch diesen Druckanstieg die Anfahrphase für die Aufzugskabine 1 zu steuern oder zu regeln. Es ist gleichzeitig möglich, dass je nach vom Lastdrucksensor 18 gemessenem Druck PZ vom Steuergerät 20 das Proportionalventil der Steuerventileinheit 15 mehr oder weniger angesteuert wird, weil die Steuerventileinheit 15 wie schon erwähnt so beschaffen ist, dass sie wie die Steuerventileinheit 5 als Rückschlagventil wirkt, wenn kein Steuersignal anliegt und dass sie als Proportionalventil wirkt, wenn sie vom Steuergerät 20 über die Steuerleitung 26 angesteuert wird. Der Betrag des Steuersignals bestimmt dabei den Öffnungsgrad des Proportionalventils.
Die Steuerung der Geschwindigkeit der Aufzugskabine 1 bei Aufwärtsfahrt kann also erfindungsgemäss mit dem Signal des Lastdrucksensors 18 durch Variation des Öffnungsgrades des Proportionalventils der Steuerventileinheit 15 erfolgen. Es wird noch gezeigt werden, dass nach der Erfindung die gesamte Aufwärtsfahrt und auch die Abwärtsfahrt mit Hilfe des Lastdrucksensors 18 und eines Sollwertgebers für den Lastdruck gesteuert bzw. geregelt werden kann. Durch zeit- und/oder wegabhängige Variation eines Sollwertes für den Druck und Vergleich mit dem vom Lastdrucksensor 18 ermittelten Wert ist also eine Regelung möglich.
Bei Abwärtsfahrt bleibt die Pumpe 10 üblicherweise ausgeschaltet. Die Steuerung des aus dem Hubzylinder 3 durch die Zylinderleitung 4 zum Tank 11 zurückfliessenden Hydrauliköls erfolgt nun allein durch Ansteuerung des Proportionalventils der Steuerventileinheit 5. Vom pumpenseitigen Anschluss der Steuerventileinheit 5 strömt das Hydrauliköl durch die Rücklaufleitung 14. Dabei passiert es die Steuerventileinheit 15.
Erfindungsgemäss wird allein das Signal des Lastdrucksensors 18 ausgewertet, um den Beginn der Bewegung der Aufzugskabine 1 zu steuern. Dies kann dadurch geschehen, dass der zeitliche Verlauf des Druckes PZ ausgewertet wird. Steht die Aufzugskabine 1 still, so liefert der Lastdrucksensor 18 wie schon erwähnt die aktuelle Last.
Bei einer Abwärtsfahrt wird mit einer vom gemessenen Lastsignal, dem Druck PZ, abhängigen Kennlinie die Steuerventileinheit 5 unter Verwendung ihrer Proportionalventilfunktion geöffnet. Sobald dadurch der Druck PP in der Pumpenleitung 8 das Rückschlagventil der Steuerventileinheit 5 öffnet, sinkt der vom Lastdrucksensor 18 gemessene Wert des Druckes PZ. Dies ist ein Indiz dafür, dass sich die Aufzugskabine 1 bewegen kann, so dass die entsprechende Steuerprozedur vom Steuergerät 20 gestartet werden kann. Die tatsächliche Bewegung beginnt dann, sobald der Druckabfall einen bestimmten Minimalwert überschreitet, dessen Grösse durch Reibungsverluste und die Kompressibilität des Hydrauliköls bestimmt ist. Die Grösse und der Gradient des Abfalls lassen vorteilhaft eine Aussage darüber zu, mit welcher Beschleunigung auf die Aufzugskabine 1 eingewirkt wird. Aus der Beschleunigung ist vorteilhaft durch Integration auch die Geschwindigkeit und durch nochmalige Integration darüber hinaus der von der Aufzugskabine 1 zurückgelegte Weg ermittelbar. Vorteilhaft werden solchermassen ermittelte Daten einer Plausibilitätsprüfung unterzogen und im Hinblick auf die geforderte Sicherheit auch mit anderen Datenquellen verglichen, so etwa mit Positionsmeldern, die im Zusammenhang mit der Aufzugssteuerung der Einleitung der Schleichfahrt und dem Halt der Aufzugskabine 1 dienen.
Dadurch, dass beim Stillstand der Aufzugskabine 1 deren Belastung ermittelt wird, ist prognostizierbar, wann durch den Anlauf der Pumpe 10 und die Ansteuerung der Steuerventileinheit 15 dieser Druck überschritten werden wird, so dass die Steuerventileinheit 5 öffnet. Es ist somit möglich, dass durch Veränderung der Ansteuerung der Steuerventileinheit 15 der Anstieg des Druckes PP in der Pumpenleitung 8 stufig oder stetig vermindert wird. Somit wird die erfindungsgemässe Aufgabe gelöst, dass der Anfahrvorgang sehr feinfühlig steuerbar ist. Es ist im Rahmen der Erfindung somit auch möglich, dass sich das Steuergerät 20 adaptiv selbst einstellt. Gemäss Erfahrungswerten kann das Steuergerät 20 vorprogrammierte Werte enthalten, die sich im Betrieb selbsttätig anpassen.
Es wurde schon erwähnt, dass vorteilhaft der Pumpendrucksensor 23 vorhanden ist. Damit ist es möglich, dass der von der Pumpe 10 erzeugte und von der zweiten Steuerventileinheit 15 beeinflusste Druck PP in der Pumpenleitung 8 mittels dieses Pumpendrucksensors 23 ermittelt wird, so dass der Druck in der Pumpenleitung 8 messbar und somit die stufige oder stetige Änderung der Verminderung des Druckanstiegs gegebenenfalls auch regelbar ist. Das Steuergerät 23 muss deshalb nicht mit den prognostizierbaren Daten für den Druckanstieg auskommen. Weil es zusätzliche Daten generieren kann, kann es den Druck PP effektiv regeln. Gleichzeitig ist die selbsttätige Anpassung des Steuergeräts 20 noch leichter und besser vollziehbar.
Daraus ergibt sich vorteilhaft eine weitere Möglichkeit, nämlich dass im Steuergerät 20 die Differenz des vom Lastdrucksensor 18 ermittelten Druckes PZ und des vom Pumpendrucksensor 23 ermittelten Druckes PP gebildet werden kann und dass diese Differenz zur Ermittlung des Flusses des Hydrauliköls in der Zylinderleitung 4 verwendet werden kann. Damit ist eine Durchflussmessung möglich, so dass ein Durchflussmesser wie beim vorbekannten Stand der Technik entbehrlich ist, was Kostenvorteile bringt. Auch ist eine schon erwähnte Plausibilitätsprüfung möglich.
Zur Realisierung der Funktion der Ermittlung des Flusses des Hydrauliköls ist es vorteilhaft, wenn der Pumpendrucksensor 23 als Differenzdrucksensor ausgebildet ist, der einen Differenzdruck PD ermittelt, der die Differenz zwischen dem in der Zylinderleitung 4 herrschenden Druck PZ und dem in der Pumpenleitung 8 herrschenden Druck PP entspricht. Damit wird eine höhere Genauigkeit erreicht.
Die Einbeziehung des Messwertes des Temperatursensors 21 ist vorteilhaft, weil sich mit der Temperatur des Hydrauliköls dessen Eigenschaften, insbesondere die Viskosität, ändern. Kann das Steuergerät 20 Messwerte des Temperatursensors 21 bei der Steuerung berücksichtigen, so lässt sich wiederum die Genauigkeit der Steuerung verbessern, weil insbesondere auch die Berechnung des Durchflusses des Hydrauliköls unter Berücksichtigung der Druckdifferenz genauer wird.
In der Fig. 2 sind idealisierte Diagramme für eine Aufwärtsfahrt gezeigt. Das oberste Diagramm, als PZ-Diagramm bezeichnet, zeigt den Verlauf der Sollwerte für den Druck PZ für zwei verschiedene Zustände der Aufzugskabine 1 (Fig. 1), nämlich den Kurvenzug PZSollL für die leere Aufzugskabine 1 und den Kurvenzug PZSollB für eine belastete Aufzugskabine 1. Vor Beginn einer Aufwärtsfahrt wird durch den Lastdrucksensor 18 (Fig. 1) die jeweilige Last ermittelt. Die entsprechenden Werte, nämlich PZ0L für die leere Aufzugskabine 1 und PZ0B für die belastete Aufzugskabine 1, sind an der PZ-Achse eingezeichnet.
Das zweite Diagramm, als a,v-Diagramm bezeichnet, zeigt die Sollwerte für Beschleunigung und Geschwindigkeit für die Bewegung der Aufzugskabine 1 bei der Aufwärtsfahrt. Die Kurve a zeigt die Beschleunigung, die Kurve v die Geschwindigkeit.
Das dritte Diagramm, als dPZ/dt-Diagramm bezeichnet, zeigt den Kurvenverlauf der zeitlichen Ableitung des Sollwertes des Druckes PZ, also die erforderliche Änderung des Sollwertes des Druckes PZ in den einzelnen Phasen der Aufwärtsfahrt. Die mit durchgezogener Linie dargestellte Kurve ist ein Beispiel für eine bestimmte Last. Als gestrichelte Linie ist ein Beispiel für eine andere Last gezeigt.
Im vierten, zuunterst dargestellten Diagramm, als H-Diagramm bezeichnet, ist der Hub der Ventilspindel der Steuerventileinheit 15 (Fig. 1) dargestellt. Wie zuvor erwähnt, erfolgt bei der Aufwärtsfahrt die Bewegungssteuerung durch Ansteuerung dieser Steuerventileinheit 15.
Allen vier Diagrammen gemeinsam ist die Zeitachse t. Auf dieser Zeitachse sind einzelne Zeitpunkte tu0 bis tu9 dargestellt, die charakteristische Zeitpunkte im Rahmen der Steuerung und Regelung darstellen. Mit gestrichelten Linien sind die Bezüge zu den einzelnen Teildiagrammen dargestellt.
Nachstehend wird nun eine Aufwärtsfahrt der Aufzugskabine 1 anhand dieses Diagramms beschrieben. Zum Zeitpunkt tu0 erfolgt der Startbefehl für die Aufwärtsfahrt. Das Steuergerät 20 (Fig. 1) ermittelt zu diesem Zeitpunkt den aktuellen Wert des Lastdrucksensors 18. Im PZ-Diagramm sind zwei Werte eingezeichnet. Im einen Fall ist die Aufzugskabine 1 leer und der aktuelle Wert des Druckes PZ beträgt PZ0L. Im zweiten Fall ist die Aufzugskabine 1 belastet und der aktuelle Wert des Druckes PZ beträgt PZ0B. Durch den erwähnten Startbefehl wird die Pumpe 10 (Fig. 1) eingeschaltet. Sie läuft hoch und beginnt Hydrauliköl zu fördern. Damit baut sie zunächst einen nur sehr kleinen Druck auf, weil das von der Pumpe 10 geförderte Hydrauliköl über die als Rückschlagventil wirkende Steuerventileinheit 15 zum Tank 11 zurückfliesst. Der sich aufbauende kleine Druck korreliert mit der Kraft der Feder des Rückschlagventils 15. Zum Zeitpunkt tu1 ist diese Phase abgeschlossen. Aus dem H-Diagramm ist erkennbar, dass die Steuerventileinheit 15 durch den Aufbau des Druckes in der Pumpenleitung 8 voll öffnet, da sie nicht angesteuert wird.
Dabei ist zu erwähnen, dass dieser Druck nur dann messbar ist, wenn nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Pumpendrucksensor 23 vorhanden ist.
Wahrend des Zeitraums von tu0 bis tu1 berechnet das Steuergerät 20, wie in der anschliessenden Phase, dem Zeitraum von tu1 bis tu2, der Druck in der Pumpenleitung 8 aufgebaut werden soll, damit zum Zeitpunkt tu2 die Bewegung der Aufzugskabine 1 beginnen kann. Bei leerer Aufzugskabine 1 ist ein geringerer Druck erforderlich, bei belasteter Aufzugskabine 1 ein höherer Druck. Der Druck soll erfindungsgemäss unterschiedlich schnell aufgebaut werden, damit nach stets gleicher Zeit die Bewegung der Aufzugskabine 1 beginnt. Dem Steuergerät 20 steht, wie zuvor erwähnt, die Informationen uber die Last der Aufzugskabine 1 zur Verfügung. Das Steuergerät 20 kennt als Konstante die Last der leeren Aufzugskabine 1, charakterisiert durch einen Druck PZ0L Aus diesem Wert und dem gemessen Anfangswert PZ0, also beispielsweise bei beladener Aufzugskabine 1 dem Wert PZ0B, berechnet das Steuergerät 20 beispielsweise das Lastverhältnis PZ0B/PZ0L, das also die aktuelle Last als Vielfaches oder in Prozent der Last der leeren Aufzugskabine 1 wiedergibt. Aus dem Lastverhältnis PZ0B/PZ0L wird nun berechnet, wie der Pumpendruck ansteigen muss, damit zum Zeitpunkt tu2 der zur Bewegung der Aufzugskabine 1 nötige Druck in der Pumpenleitung 8 aufgebaut ist. Damit wird vorteilhaft erreicht, dass die Zeit vom Startbefehl bis zum Beginn der Bewegung der Aufzugskabine 1 unabhängig von der Last immer gleich ist.
Das Ansteigen des Druckes in der Pumpenleitung 8 wird dadurch erreicht, dass das Steuergerät 20 auf die Steuerventileinheit 15 einwirkt und zwar derart, dass die Steuerventileinheit 15 in Schliessrichtung betätigt wird. Damit wird der Rückfluss des Hydrauliköls zum Tank 11 zunehmend erschwert, was den gewünschten Druckaufbau ergibt. Wie dieser Druckaufbau erfolgt, ist im Pz-Diagramm durch die gestrichelten Linien PPB für die beladene Aufzugskabine 1 und PPL für die leere Aufzugskabine 1 dargestellt. Ist im Rahmen der allgemeinen Erfindungsidee nur der Lastdrucksensor 18 vorhanden, wird der Druckaufbau gesteuert. Ist jedoch in vorteilhafter Weise der zusätzliche Pumpendrucksensor 23 vorhanden, kann dieser Druckaufbau geregelt werden, indem der Druckaufbau gemäss den Kurven PPB bzw. PPL als Sollwert fungiert und mit Hilfe des vom Pumpendrucksensor 23 gemessenen tatsächlichen Druckes PP die Regelabweichung ermittelt und mit dieser die Steuerventileinheit 15 angesteuert wird.
Im PZ-Diagramm sind ausserdem für die beiden Lastfälle - leere und beladene Aufzugskabine 1 - horizontale Bezugslinien eingezeichnet. Die unterste Bezugslinie stellt den Druck PZ0L dar. Um einen Differenzdruck ΔPdyn höher ist eine weitere Bezugslinie gezeichnet. Der Differenzdruck ΔPdyn stellt einen Wert dar, der nötig ist, um hydraulische Widerstände vom Stillstand zum Bewegungsbeginn zu überwinden. Die Widerstände setzen sich zusammen aus der Kraft der Feder des Rückschlagventils der Steuerventileinheit 5 (Fig. 1) und der Zylinderreibung im Hubzylinder 3. Der Differenzdruck ΔPdyn beinhaltet auch einen Term, der die Kompressibilität des Hydrauliköls berücksichtigt. Ausserdem ist der Differenzdruck ΔPdyn auch vom tatsächlich herrschenden Druck abhängig, so dass es vorteilhaft ist, den Wert entsprechend der tatsächlichen Last zu korrigieren, was beispielsweise durch Multiplikation mit dem erwähnten Lastverhältnis erfolgt.
Im H-Diagramm ist gezeigt, dass während des Zeitraums von tu0 bis tu1 eine Ansteuerung der Ventilsteuereinheit 15 noch nicht erfolgt, dass aber dann im Zeitraum von tu1 bis tu2 die Steuerventileinheit 15 in Schliessrichtung betätigt wird. In diesem H-Diagramm sind zwei Kurven gezeigt, nämlich eine Kurve HL, die die Ansteuerung im Falle der leeren Aufzugskabine 1 zeigt, und eine Kurve HB, die die Ansteuerung bei belasteter Aufzugskabine 1 zeigt. Zum Zeitpunkt tu2 ist der Pumpendruck dann gerade so gross, dass die Last der Aufzugskabine 1 und die Widerstände gegen die Bewegung gerade überwunden werden.
Die beiden Kurven HL und HB sind der Einfachheit halber als Gerade gezeichnet. Es ist aber vorteilhaft, wenn der Druckaufbau anfangs schnell und anschliessend langsamer erfolgt. Unmittelbar vor dem Zeitpunkt tu2 soll der Druckaufbau so langsam erfolgen, dass es nicht zu einem schlagartigen Öffnen des Rückschlagventils der Steuerventileinheit 5 kommen kann.
Zum Zeitpunkt tu2 ist, wie zuvor schon erwähnt, der Pumpendruck dann gerade so gross, dass die Last der Aufzugskabine 1 und die Widerstände gegen die Bewegung gerade überwunden werden. Für den nun anschliessenden Zeitraum vom Zeitpunkt tu2 bis zum Zeitpunkt tu3 gilt, dass die Beschleunigung von Null auf einen bestimmten Wert erhöht wird. Um diesen linearen Anstieg der Beschleunigung zu erreichen, muss der zeitliche Anstieg des Zylinderdruckes PZ näherungsweise konstant sein, was aus dem dPZ/dt-Diagramm einerseits und dem PZ-Diagramm andererseits erkennbar ist. Gemäss dem linear steigenden Sollwert PZSollB für die belastete Aufzugskabine 1 bzw. PZSollL für die leere Aufzugskabine 1 erfolgt nun die Regelung wiederum durch Veränderung der Ansteuerung der Steuerventileinheit 15. Da während des Zeitraums vom Zeitpunkt tu2 bis zum Zeitpunkt tu3 die Beschleunigung von Null auf den Endwert steigt, erfolgt automatisch eine sanfte Anfahrt, denn es ergibt sich automatisch ein parabolischer Anstieg der Geschwindigkeit. Zum Zeitpunkt tu3 ist die Maximalbeschleunigung erreicht.
Speziell erwähnt sei hier noch, dass vor dem Zeitpunkt tu2 ein Sollwert für den Zylinderdruck PZ nicht benötigt wird. Die beiden im PZ-Diagramm gezeichneten Sollwertkurven PZSollL und PZSollB beginnen also erst beim Zeitpunkt tu2.
Während des anschliessenden Zeitraums vom Zeitpunkt tu3 bis zum Zeitpunkt tu4 wird diese Beschleunigung beibehalten, so dass während dieses Zeitraums die Geschwindigkeit linear ansteigt.
Da erkannt wurde, dass zwischen der Beschleunigung a und dem Zylinderdruck PZ die Beziehung PZSoll = ( MZ AZ )aSoll -PZ0 besteht, wäre anzunehmen, dass bei konstanter Beschleunigung a der Druck PZ nicht weiter steigt. In der vorgenannten Formel bedeutet MZ die wirksame Masse des Hubkolbens 2 samt Aufszugskabine 1 und AZ die Fläche des Hubkolbens 2. Wie aus dem PZ-Diagramm erkennbar ist, ist aber nach der Erfindung vorgesehen, dass auch während dieses Zeitraums der Sollwert PZSollB für die belastete Aufzugskabine 1 bzw. PZSollL für die leere Aufzugskabine 1 weiter steigt. Der Grund für diese Massnahme ist, dass wegen der zunehmenden Durchflussgeschwindigkeit des Hydrauliköls durch die Steuerventileinheit 5 (Fig. 1) und durch die Zylinderleitung 4 ein zunehmender Druckverlust entsteht. Durch den Anstieg des Sollwertes wird dieser Druckverlust kompensiert. Aus dem dPZ/dt - Diagramm ist ersichtlich, dass entsprechend eine geringer Druckanstieg erfolgen soll. Eine analoge Massnahme ist schon für den Zeitraum tu1 bis tu2 erforderlich, hier aber aus dem Kurvenverlauf nicht unmittelbar ersichtlich. Bei allen Phasen der Bewegung der Aufzugskabine 1 sind entsprechende Korrekturen zu berücksichtigen.
Vom Zeitpunkt tu4 bis zum Zeitpunkt tu5 wird, wie aus dem a,v-Diagramm ersichtlich ist, die Beschleunigung a wieder auf Null reduziert. Das wird dadurch erreicht, dass nun vom Steuergerät 20 entsprechend den Sollwertkurven PZSollB bzw. PZSollL der Druck PZ etwas reduziert wird. Um dies zu erreichen, wird die Ansteuerung der Steuerventileinheit 15 nun so verändert, dass es nur noch ganz langsam weiter in Schliessrichtung betätigt wird. Entsprechend ist aus dem dPZ/dt-Diagramm eine Umkehrung der Druckänderung zu erkennen. Aus der linearen Abnahme der Beschleunigung erfolgt dann automatisch eine parabolische Änderung der Geschwindigkeit, also wiederum ein sanfter Übergang zu einer anderen Geschwindigkeit.
Vom Zeitpunkt tu5 bis zum Zeitpunkt tu6 bleibt gemäss a,v-Diagramm die Geschwindigkeit der Aufzugskabine 1 konstant, die Beschleunigung ist also Null. Entsprechend ändert sich auch der hydraulische Widerstand nicht mehr, woraus folgt, dass der Sollwert PZSollL bzw. PZSollB konstant bleibt, was auch aus dem dPZ/dt-Diagramm ersichtlich ist. In diesem Bereich kann also eine Regelung der Steuerventileinheit 15 mit konstantem Sollwert stattfinden, so dass sich der Hub der Ventilsspindel der Steuerventileinheit 15 nur im Falle des Auftretens einer Regelabweichung ändert.
Es ist vorteilhaft, wenn im Zeitraum vom Zeitpunkt tu5 bis zum Zeitpunkt tu6 die Ansteuerung der Steuerventileinheit 15 nicht aufgrund einer Regelung erfolgt, sondern unmittelbar gesteuert wird. Allfällige Regelabweichungen werden also ignoriert. Dadurch wird die Geschwindigkeit nicht nachgeregelt. Dies äussert sich in gesteigertem Fahrkomfort, weil Regelschwingungen der Geschwindigkeit sicher vermieden werden. Die Ansteuerung der Steuerventileinheit 15 erfolgt entsprechend mit einem konstanten Sollwert.
Ab dem Zeitpunkt tu6 soll nun gemäss dem a,v-Diagramm die Aufzugskabine 1 abgebremst werden. Dieser Bremsvorgang beginnt zum Zeitpunkt tu6 mit dem linearen Aufbau der Bremsverzögerung, so dass die Beschleunigung a vom Wert Null auf einen Endwert -a erhöht wird. Diese lineare Zunahme der Bremsverzögerung endet am Zeitpunkt tu7. Wie bei der Beschleunigungsänderung zwischen den Zeitpunkten tu2 und tu3 sowie tu4 und tu5 erwähnt, ergibt sich aus dieser Beschleunigungsänderung ein parabolischer Verlauf der Geschwindigkeit, so dass jetzt also auch der Bremsvorgang sehr sanft einsetzt. Diese Wirkung wird dadurch hervorgerufen, dass die Sollwerte PZSollL bzw. PZSollB reduziert werden, was aus dem PZ-Diagramm und aus dem dPZ/dt-Diagramm ersichtlich ist. Entsprechend diesen sich ändernden Sollwerten wird also die Steuerventileinheit 15 in Öffnungsrichtung betätigt.
Ab dem Zeitpunkt tu7 wird die Bremsverzögerung nicht mehr verändert. Die Geschwindigkeit wird nun linear reduziert. Das ist wiederum aus dem a,v-Diagramm ersichtlich. Hier gilt nun wiederum, dass wegen der sich ändernden, hier nun sinkenden Durchflussgeschwindigkeit die Strömungswiderstände ändern, also jetzt sinken. Demzufolge wird der Sollwert für den Druck PZ, nämlich PZSollL bzw. PZSollB vom Zeitpunkt tu7 bis zum Zeitpunkt tu8 leicht reduziert, um diese Änderung des Strömungswiderstandes zu kompensieren.
Im Zeitraum vom Zeitpunkt tu8 bis zum Zeitpunkt tu9 wird nun die Bremsverzögerung linear gegen Null verändert. Entsprechend reduziert sich der Sollwert für den Druck PZ, also PZSollL bzw. PZSollB, weiter, nun mit geringerer Geschwindigkeit, was aus dem dPZ/dt-Diagramm ersichtlich ist. Auch hier ergibt sich automatisch ein parabolischer Verlauf der Geschwindigkeit, also eine sanfte Abbremsung bis zum Stillstand der Aufzugskabine 1.
Die Vorgaben für die Beschleunigung a, die Geschwindigkeit v und die einzelnen Zeitabschnitte vom Zeitpunkt tu2 bis zum Zeitpunkt tu9 sind so gewählt, dass ausgehend vom Startort der Aufzugskabine 1 der Zielort genau erreicht wird. Gleichwohl ist es vorteilhaft, die üblichen Schacht-Schaltmittel wie Magnet- oder Berührungskontakte bei der Steuerung der Aufzugskabine 1 mit heranzuziehen.
So ist im Sinne eines Beispiels in der Fig. 2 gezeigt, wie gesteuert durch solche Schacht-Schaltmittel der Beginn der Verzögerung nicht zum Zeitpunkt tu6 ausgelöst wird, sondern erst zum Zeitpunkt t'u6. Entsprechend verschiebt sich das Ende des linearen Anstiegs der Verzögerung vom Zeitpunkt tu7 zum Zeitpunkt t'u7. In diesem Beispiel wird also auf das Ansprechen des Schacht-Schaltmittels gewartet. Dadurch erfolgt das Abbremsen etwas später, was aus dem a,v-Diagramm in gleicher Weise erkennbar ist wie aus dem H-Diagramm. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf die entsprechende Darstellung der Vorgänge im PZ-Diagramm und im dpZ/dt-Diagramm verzichtet.
Fällt das Ansprechen der entsprechenden Schacht-Schaltmittel mit den zugehörigen vorausberechneten Zeitpunkten tux, also beispielsweise tu6, zusammen, was das Steuergerät 20 erkennen kann, so sind die vorgegebenen Parameter korrekt. Fällt das Ansprechen hingegen nicht zusammen, so besteht ein Bedarf nach Korrektur der vorgegebenen Parameter. Auf diese Weise ist es möglich, die Parameter automatisch anzupassen. Es ist dann beim Betrieb der Aufzugsanlage gar nicht nötig, kurz vor dem Erreichen des gewünschten Zielortes eine Phase mit sogenannten Schleichfahrt einzuschalten.
Ist das Steuergerät 20 entsprechend selbstadaptierend ausgestaltet, vereinfacht sich die Parameter-Festlegung im Rahmen der Planung und Inbetriebnahme der Aufzugsanlage erheblich.
Festzustellen ist noch, dass, wie aus dem H-Diagramm nach dem Zeitpunkt tu9 ersichtlich ist, die Steuerventileinheit 15 selbsttätig wieder in Schliessstellung läuft, sobald die Pumpe 10 abgeschaltet ist und sich der Druck in der Pumpenleitung 8 wieder abbaut. Dies ergibt sich aus dem Abbau des Druckes in der Pumpenleitung 8 gemäss den Kurven PPB und PPL nach dem Zeitpunkt tu9, wie er im PZ-Diagramm dargestellt ist.
In der Fig. 3 sind die analogen idealisierten Diagramme für eine Abwärtsfahrt gezeigt. In ihrer Art und ihrem Aufbau entsprechen die vier Teildiagramme jenen der Fig. 2, wobei aber hier im PZ-Diagramm keine Werte dargestellt sind, die sich auf den Pumpendruck beziehen, weil bei Abwärtsfahrt die Pumpe 10 nicht läuft und somit der Pumpendruck nicht relevant ist. Vor Beginn einer Abwärtsfahrt wird durch den Lastdrucksensor 18 (Fig. 1) die jeweilige Last ermittelt. Im a,v-Diagramm sind wegen der umgekehrten Fahrtrichtung die Kurven gegenüber der Fig. 2 horizontal gespiegelt, was für die Fig. 2 und 3 bedeutet, dass aus den a,v-Diagrammen auch der Vektor von Beschleunigung und Geschwindigkeit erkennbar ist. Das dPZ/dt-Diagramm zeigt wiederum den Kurvenverlauf der zeitlichen Ableitung des Sollwertes des Druckes PZ.
Im vierten, zuunterst dargestellten Diagramm, wieder als H-Diagramm bezeichnet, ist im Gegensatz zur Fig. 2 nun nicht der Hub der Ventilspindel der Steuerventileinheit 15 (Fig. 1) dargestellt, sondern der Hub der Ventilspindel der Steuerventileinheit 5, die, wie früher schon erwähnt, die Abwärtsfahrt steuert.
Allen vier Diagrammen ist wiederum die Zeitachse t gemeinsam. Auf dieser Zeitachse sind einzelne Zeitpunkte td0 bis td9 dargestellt, die wiederum charakteristische Zeitpunkte im Rahmen der Steuerung und Regelung darstellen. Mit gestrichelten Linien sind die Bezüge zu den einzelnen Teildiagrammen dargestellt.
Nachstehend wird nun eine Abwärtsfahrt der Aufzugskabine 1 anhand dieser Diagramme beschrieben. Zum Zeitpunkt td0 erfolgt der Startbefehl für die Aufwärtsfahrt. Das Steuergerät 20 (Fig. 1) ermittelt zu diesem Zeitpunkt den aktuellen Wert des Lastdrucksensors 18.
Bei Abwärtsfahrt wird die Pumpe 10 (Fig. 1) nicht eingeschaltet. Deren Lauf ist nicht nötig, weil bei der Abwärtsfahrt der Antrieb allein durch das Eigengewicht der Aufzugskabine 1 bewirkt wird. Das Proportionalventil der Steuerventileinheit 5 ist noch geschlossen.
Während des Zeitraums von td0 bis td1 berechnet das Steuergerät 20 wiederum das Lastverhältnis PZ0B/PZ0L oder eine andere entsprechende Bezugsgrösse für die effektive Last, das bei der Abwärtsfahrt benötigt wird, um das Proportionalventil der Ventilsteuereinheit 5 so anzusteuern, dass die gewünschten Werte für Beschleunigung a und Geschwindigkeit v erreicht werden. Dadurch wird berücksichtigt, dass bei leerer Aufzugskabine 1 eine vergleichsweise niedrigere Bremswirkung durch die Steuerventileinheit 5 erzielt werden muss als bei belasteter Aufzugskabine 1.
Im Zeitraum vom Zeitpunkt td1 bis zum Zeitpunkt td2 wird nun die Steuerventileinheit 5 gerade so angesteuert, dass der bei der Aufwärtsfahrt erwähnte Differenzdruck ΔPdyn ausgeglichen wird. Damit sind die Voraussetzungen geschaffen, dass zum Zeitpunkt td2 die Bewegung der Aufzugskabine 1 beginnen kann.
Das Abfallen des Druckes in der Zylinderleitung 4 wird nun dadurch erreicht, dass das Steuergerät 20 auf die Steuerventileinheit 5 einwirkt und zwar derart, dass die Steuerventileinheit 5 in Öffnungsrichtung betätigt wird. Damit kann Hydrauliköl vom Hubzylinder 3 durch die Steuerventileinheit 5 in Richtung Tank 11 fliessen. Das nun nicht angesteuerte Proportionalventil der zweiten Ventilsteuereinheit 15 ist geschlossen, so dass nur das Rückschlagventil der zweiten Ventilsteuereinheit 15 wirksam ist. Über dieses Ruckschlagventil fliesst das Hydrauliköl zum Tank 11, Erwähnt sei noch, dass im Wert des Differenzdrucks ΔPdyn nun nicht ein Term der Kraft der Feder des Rückschlagventils der Steuerventileinheit 5 enthalten ist, sondern ein Term, der der Kraft der Feder des Ruckschlagventils der zweiten Steuerventileinheit 15 entspricht. Vorteilhaft haben die beiden Steuerventileinheiten 5 und 15 den gleichen Aufbau und die Federkonstanten der Federn der Rückschlagventile sind gleich. Dann sind die Werte für den Differenzdruck ΔPdyn bei Aufwärts- und bei Abwärtsfahrt gleich und werden vorteilhaft in gleicher Weise hinsichtlich der effektiven Last korrigiert.
Erwähnt sei noch, dass bei sich öffnendem Proportionalventil der Steuerventileinheit 5 ein kleiner Teil des Hydrauliköls auch durch die Pumpenleitung 8 und die still stehende Pumpe 10 in den Tank 11 zurückfliessen kann, weil solche Pumpen regelmässig einen Leckverlust aufweisen.
Für den nun anschliessenden Zeitraum vom Zeitpunkt td2 bis zum Zeitpunkt td3 gilt, dass die Beschleunigung von Null auf einen bestimmten Wert erhöht wird. Um diesen linearen Anstieg der Beschleunigung zu erreichen, muss der zeitliche Abfall des Zylinderdruckes PZ konstant sein, was aus dem dPZ/dt-Diagramrn einerseits und dem PZ-Diagramm andererseits erkennbar ist. Gemäss dem linear fallenden Sollwert PZSollB für die belastete Aufzugskabine 1 bzw. PZSollL für die leere Aufzugskabine 1 erfolgt nun die Regelung durch Veränderung der Ansteuerung der Steuerventileinheit 5. Da während des Zeitraums vom Zeitpunkt td2 bis zum Zeitpunkt td3 die Beschleunigung a von Null auf den Endwert steigt, erfolgt automatisch eine sanfte Anfahrt, denn es ergibt sich automatisch ein parabolischer Anstieg der Geschwindigkeit. Zum Zeitpunkt td3 ist die Maximalbeschleunigung erreicht.
Während des anschliessenden Zeitraums vom Zeitpunkt td3 bis zum Zeitpunkt td4 wird diese Beschleunigung beibehalten, so dass während dieses Zeitraums die Geschwindigkeit linear ansteigt.
Hier gilt nun wiederum, dass sich wegen der steigenden Durchflussgeschwindigkeit die Druckverluste ändern. Da mit steigender Durchflussgeschwindigkeit die Druckverluste zunehmen, muss der Sollwert für den Zylinderdruck PZ während dieser Phase leicht reduziert werden, was sich in einer entsprechenden Änderung der Ansteuerung der Ventilsteuereinheit 5 äussert. Bei allen Phasen der Bewegung der Aufzugskabine 1 sind, wie schon bei der Aufwärtsfahrt erwähnt, entsprechende Korrekturen zu berücksichtigen.
Vom Zeitpunkt td4 bis zum Zeitpunkt td5 wird, wie aus dem a,v-Diagramm ersichtlich ist, die Beschleunigung a wieder auf Null reduziert. Das wird dadurch erreicht, dass nun vom Steuergerät 20 entsprechend den Sollwertkurven PZSollB bzw. PZSollL der Druck PZ etwas erhöht wird. Um dies zu erreichen, wird die Ansteuerung der Steuerventileinheit 5 nun so verändert, dass es nur noch ganz langsam weiter in Öffnungsrichtung betätigt wird. Entsprechend ist aus dem dPZ/dt-Diagramm eine Umkehrung der Druckänderung zu erkennen. Aus der linearen Abnahme der Beschleunigung erfolgt dann automatisch eine parabolische Änderung der Geschwindigkeit, also wiederum ein sanfter Übergang zu einer anderen Geschwindigkeit.
Vom Zeitpunkt td5 bis zum Zeitpunkt td6 bleibt gemäss a,v-Diagramm die Geschwindigkeit der Aufzugskabine 1 konstant, die Beschleunigung ist also Null. Entsprechend ändert sich auch der Widerstand nicht mehr, woraus folgt, dass der Sollwert PZSollL bzw. PZSollB konstant bleibt, was auch aus dem dPZ/dt-Diagramm ersichtlich ist. In diesem Bereich findet also eine Regelung der Steuerventileinheit 5 mit konstantem Sollwert statt, so dass sich der Hub der Ventilspindel der Steuerventileinheit 5 nur im Falle des Auftretens einer Regelabweichung ändert.
Es ist vorteilhaft, wenn im Zeitraum vom Zeitpunkt td5 bis zum Zeitpunkt td6 die Ansteuerung der Steuerventileinheit 5 nicht aufgrund einer Regelung erfolgt, sondern unmittelbar gesteuert wird. Allfällige Regelabweichungen werden also ignoriert. Dadurch wird die Geschwindigkeit nicht nachgeregelt. Dies äussert sich in gesteigertem Fahrkomfort, weil Regelschwingungen der Geschwindigkeit sicher vermieden werden. Die Ansteuerung der Steuerventileinheit 5 erfolgt entsprechend mit einem konstanten Sollwert.
Ab dem Zeitpunkt td6 soll nun gemäss dem a,v-Diagramm die Aufzugskabine 1 abgebremst werden. Dieser Bremsvorgang beginnt zum Zeitpunkt td6 mit dem linearen Aufbau der Bremsverzögerung, so dass die Beschleunigung a vom Wert Null auf einen Endwert -a erhöht wird. Diese lineare Zunahme der Bremsverzögerung endet am Zeitpunkt td7. Wie bei der Beschleunigungsänderung zwischen den Zeitpunkten td2 und td3 sowie td4 und td5 erwähnt, ergibt sich aus dieser Beschleunigungsänderung ein parabolischer Verlauf der Geschwindigkeit, so dass jetzt also auch der Bremsvorgang sehr sanft einsetzt. Diese Wirkung wird dadurch hervorgerufen, dass die Sollwerte PZSollL, bzw. PZSollB erhöht werden, was aus dem PZ-Diagramm und aus dem dPZ/dt-Diagramm ersichtlich ist. Entsprechend diesen sich ändernden Sollwerten wird also die Steuerventileinheit 5 in Schliessrichtung betätigt.
Ab dem Zeitpunkt td7 wird die Bremsverzögerung nicht mehr verändert. Die Geschwindigkeit wird nun linear reduziert. Das ist wiederum aus dem a,v-Diagramm ersichtlich. Hier gilt nun ebenfalls, dass wegen der sich ändernden, hier nun sinkenden Durchflussgeschwindigkeit die Strömungswiderstände ändern, also jetzt sinken. Demzufolge wird der Sollwert für den Druck PZ, nämlich PZSollL bzw. PZSollB vom Zeitpunkt td7 bis zum Zeitpunkt td8 leicht erhöht, um diese Änderung des Strömungswiderstandes zu kompensieren.
Im Zeitraum vom Zeitpunkt td8 bis zum Zeitpunkt td9 wird nun die Bremsverzögerung linear gegen Null verändert. Entsprechend erhöht sich der Sollwert für den Druck PZ, also PZSollL bzw. PZSollB, weiter, nun mit grösserer Geschwindigkeit, was aus dem dPZ/dt-Diagramm ersichtlich ist. Auch hier ergibt sich automatisch ein parabolischer Verlauf der Geschwindigkeit, also eine sanfte Abbremsung.
Die Vorgaben für die Beschleunigung a, die Geschwindigkeit v und die einzelnen Zeitabschnitte vom Zeitpunkt td2 bis zum Zeitpunkt td9 sind wiederum so gewählt, dass ausgehend vom Startort der Aufgzugskabine 1 der Zielort genau erreicht wird. Gleichwohl ist es vorteilhaft, die üblichen Schacht-Schaltmittel wie Magnet- oder Berührungskontakte bei der Steuerung der Aufzugskabine 1 mit heranzuziehen.
So ist im Sinne eines Beispiels auch in der Fig. 3 gezeigt, wie gesteuert durch solche Schacht-Schaltmittel der Beginn der Verzögerung nicht zum Zeitpunkt td6 ausgelöst wird, sondern erst zum Zeitpunkt t'd6. Entsprechend verschiebt sich das Ende des linearen Anstiegs der Verzögerung vom Zeitpunkt td7 zum Zeitpunkt t'd7. In diesem Beispiel wird also auf das Ansprechen des Schacht-Schaltmittels gewartet. Dadurch erfolgt das Abbremsen etwas später, was aus dem a,v-Diagramm in gleicher Weise erkennbar ist wie aus dem H-Diagramm. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf die entsprechende Darstellung der Vorgänge im PZ-Diagramm und im dpZ/dt-Diagramm verzichtet.
Fällt das Ansprechen der entsprechenden Schacht-Schaltmittel mit den zugehörigen Zeitpunkten tdx, also beispielsweise td6, zusammen, was das Steuergerät 20 erkennen kann, so sind die vorgegebenen Parameter korrekt. Fällt das Ansprechen hingegen nicht zusammen, so besteht ein Bedarf nach Korrektur der vorgegebenen Parameter. Auf diese Weise ist es wiederum möglich, die Parameter automatisch anzupassen. Es ist also auch bei der Abwärtsfahrt nicht nötig, kurz vor dem Erreichen des gewünschten Zielortes eine Phase mit sogenannter Schleichfahrt einzuschalten.
Ist das Steuergerät 20 entsprechend selbstadaptierend ausgestaltet, kann also eine Adaption auch während der Abwärtsfahrt stattfinden.
Um die Soll-Fahrkurven zu ermitteln, wird aus den Sollwerten für die Beschleunigung und die Geschwindigkeit der nötige zeitliche Verlauf des Druckes PZ bestimmt und als eine Sollwert-Zeit-Reihe in einem Sollwertgeber des Steuergeräts 20 als Soll-Fahrkurve gespeichert. Der jeweils aktuelle Istwert des Druckes PZ wird mit Hilfe des Lastdrucksensors 18 ermittelt und mit dem Sollwert verglichen. Mit den üblichen Methoden der Regelungstechnik wird aus der Differenz zwischen Istwert und Sollwert der Stellbefehl generiert. Dieser Stellbefehl bewirkt bei Aufwärtsfahrt auf die Steuerventileinheit 15, bei Abwärtsfahrt auf die Steuerventileinheit 5.
Erfindungsgemäss ist also vorgesehen, dass bei stillstehender Aufzugskabine 1 durch den den Druck PZ in der Zylinderleitung 4 erfassenden Lastdrucksensor 18 die Belastung der Aufzugskabine 1 ermittelt wird, dass die Aufwärtsfahrt der Aufzugskabine 1 durch Veränderung der Ansteuerung der zweiten Steuerventileinheit 15 in der Weise geregelt wird, dass eine von der Belastung der Aufzugskabine 1 abhängige Soll-Fahrkurve, die einen zeitlichen Verlauf des Druckes in der Zylinderleitung 4 darstellt, mit den fortlaufenden Änderungen des Druckes in der Zylinderleitung 4 verglichen wird, wobei aus der Regelabweichung der Stellbefehl für die zweite Steuerventileinheit 15 generiert wird, und dass die Abwärtsfahrt der Aufzugskabine 1 durch Veränderung der Ansteuerung der ersten Steuerventileinheit 5 in der Weise geregelt wird, dass eine von der Belastung der Aufzugskabine 1 abhängige Soll-Fahrkurve, die einen zeitlichen Verlauf des Druckes in der Zylinderleitung 4 darstellt, mit den fortlaufenden Änderungen des Druckes in der Zylinderleitung 4 verglichen wird, wobei aus der Regelabweichung der Stellbefehl für die erste Steuerventileinheit 15 generiert wird.
Damit ist sowohl für die gesamte Aufwärtsfahrt als auch für die gesamte Abwärtsfahrt nur der Lastdrucksensor 18 nötig, um die Bewegung der Aufzugskabine 1 zuverlässig zu regeln.
Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene alternative Ausgestaltungen möglich. Der Lastdrucksensor 18 kann beispielsweise unmittelbar in der Steuerventileinheit 5 platziert sein, so auch in deren Vorsteuerkammer.
Es kann auch vorteilhaft sein, wenn bei Aufwärts- und bei Abwärtsfahrt im Bereich der Soll-Fahrkurve mit abnehmender Geschwindigkeit keine Regelung erfolgt, sondern dass bei Aufwärtsfahrt die zweite Steuerventileinheit (15) und bei Abwärtsfahrt die erste Steuerventileinheit (5) unmittelbar mit einem zeitvariablen Sollwert angesteuert wird. Im Rahmen der Adaption ist dabei unter Mitwirkung der im Kabinenschacht angeordneten Schaltelemente eine Anpassung der Sollwerte und ihrer zeitlichen Änderung möglich.
Falls erforderlich, kann im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine Schleichfahrt vor dem Anhalten der Aufzugskabine eingeschaltet werden, wenn aufgrund besonderer Umstände die Zielposition nicht direkt erreicht wird. Die Einleitung und das Ende der Schleichfahrt wird dabei in bekannter Weise durch im Kabinenschacht angeordnete Schaltelemente ausgelöst.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Aufzugs, mit einer Aufzugskabine, die (1) durch einen aus Hubkolben (2) und Hubzylinder (3) bestehenden hydraulischen Antrieb dadurch bewegbar ist, dass mittels einer Pumpe (10) und unter Mitwirkung mindestens einer Steuerventileinheit (5, 15), nämlich einer ersten Steuerventileinheit (5) und gegebenenfalls einer zweiten Steuerventileinheit ( 15), Hydrauliköl durch eine Zylinderleitung (4) in den hydraulischen Antrieb (2, 3) bzw. aus dem hydraulischen Antrieb (2, 3) heraus förderbar ist, wobei der Fluss des Hydrauliköls durch Messmittel kontrollierbar, der Druck in der Zylinderleitung (4) mittels eines Lastdrucksensors ( 18) erfassbar und die Funktion des Aufzugs durch ein das Verfahren ausführendes Steuergerät (20) steuer- und regelbar ist, dadurch gekennzeichnet,
    dass bei stillstehender Aufzugskabine (1) durch den den Druck PZ in der Zylinderleitung (4) erfassenden Lastdrucksensor (18) die Belastung der Aufzugskabine (1) ermittelt wird,
    dass die Aufwärtsfahrt der Aufzugskabine (1) durch Veränderung der Ansteuerung der zweiten Steuerventileinheit (15) in der Weise geregelt wird, dass eine von der Belastung der Aufzugskabine (1) abhängige Soll-Fahrkurve, die einen zeitlichen Verlauf des Druckes in der Zylinderleitung (4) darstellt, mit den fortlaufenden Änderungen des Druckes in der Zylinderleitung (4) verglichen wird, wobei aus der Regelabweichung der Stellbefehl für die zweite Steuerventileinheit (15) generiert wird,
    dass die Abwärtsfahrt der Aufzugskabine (1) durch Veränderung der Ansteuerung der ersten Steuerventileinheit (5) in der Weise geregelt wird, dass eine von der Belastung der Aufzugskabine (1) abhängige Soll-Fahrkurve, die einen zeitlichen Verlauf des Druckes in der Zylinderleitung (4) darstellt, mit den fortlaufenden Änderungen des Druckes in der Zylinderleitung (4) verglichen wird, wobei aus der Regelabweichung der Stellbefehl für die erste Steuerventileinheit (5) generiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Aufwärts- und bei Abwärtsfahrt im Bereich der Soll-Fahrkurve mit konstanter Geschwindigkeit keine Regelung erfolgt, sondern dass bei Aufwärtsfahrt die zweite Steuerventileinheit (15) und bei Abwärtsfahrt die erste Steuerventileinheit (5) unmittelbar mit einem konstanten Sollwert angesteuert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Aufwärts- und bei Abwärtsfahrt im Bereich der Soll-Fahrkurve mit abnehmender Geschwindigkeit keine Regelung erfolgt, sondern dass bei Aufwärtsfahrt die zweite Steuerventileinheit ( 15) und bei Abwärtsfahrt die erste Steuerventileinheit (5) unmittelbar mit einem zeitvariablen Sollwert angesteuert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Änderung des Druckes PZ vom Steuergerät (20) ausgewertet wird, indem aus Grösse und Gradient dieser zeitlichen Änderung die auf die Aufzugskabine (1) wirkende Beschleunigung ermittelt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch Integration der Beschleunigung die Geschwindigkeit der Aufzugskabine (1) ermittelt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Integration der Geschwindigkeit der von der Aufzugskabine (1) zurückgelegte Weg ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Pumpe (10) erzeugte und von der zweiten Steuerventileinheit (15) beeinflusste Druck PP in der Pumpenleitung (8) mittels eines Pumpendrucksensors (23) ermittelt wird, so dass der Druck in der Pumpenleitung (8) messbar und somit die stufige oder stetige Änderung des Druckanstiegs gegebenenfalls auch regelbar ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuergerät (20) die Differenz des vom Lastdrucksensor (18) ermittelten Druckes PZ und des vom Pumpendrucksensor (23) ermittelten Druckes PP gebildet wird und dass diese Differenz zur Ermittlung des Flusses des Hydrauliköls in der Zylinderleitung (4) verwendet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpendrucksensor (23) als Differenzdrucksensor ausgebildet ist, der einen Differenzdruck PD ermittelt, der die Differenz zwischen dem in der Zylinderleitung (4) herrschenden Druck PZ und dem in der Pumpenleitung (8) herrschenden Druck PP entspricht.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines an der ersten Steuerventileinheit (5) angeordneten Temperatursensors (21) die Temperatur des Hydrauliköls ermittelt wird und vom Steuergerät (20) bei der Steuerung des Aufzugs berücksichtigt wird.
  11. Vorrichtung zur Steuerung eines hydraulischen Aufzugs mit einer Aufzugskabine, (1) die durch einen aus Hubkolben (2) und Hubzylinder (3) bestehenden hydraulischen Antrieb dadurch bewegbar ist, dass mittels einer Pumpe (10) Hydrauliköl von einem Tank (11) durch eine Pumpenleitung (8) zu mindestens einer Steuerventileinheit (5, 15) und von dieser durch eine Zylinderleitung (4), in der mittels eines Lastdrucksensors ( 18) der Druck messbar ist, zum hydraulischen Antrieb förderbar ist, wobei unter Mitwirkung mindestens einer der Steuerventileinheiten (5, 15) der Mengenstrom des Hydrauliköls steuerbar und durch Messmittel kontrollierbar ist, und bei der die Pumpe (10) und mindestens eine der Steuerventileinheiten (5, 15) von einem Steuergerät (20) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet,
    dass vom Steuergerät (20) eine erste Steuerventileinheit (5) und eine zweite Steuerventileinheit (15) ansteuerbar sind bzw. ist,
    dass das Steuergerät (20) für die Aufwärts- und für die Abwärtsfahrt Soll-Fahrkurven in einem Sollwertgeber enthält, wobei jede Soll-Fahrkurve einen zeitlichen Verlauf des Druckes PZ in der Zylinderleitung (4) darstellt,
    dass das Steuergerät (20) bei der Aufwärts- und bei der Abwärtsfahrt die jeweiligen Istwerte des Druckes PZ mit den Sollwerten vergleicht und entsprechend der Regelabweichung bei Aufwärtsfahrt die zweite Steuerventileinheit (5) und bei Abwärtsfahrt die erste Steuerventileinheit (15) ansteuert, und
    dass das Steuergerät (20) die Pumpe (10) dann nicht ansteuert, wenn die Aufzugskabine (1) eine Bewegung in Abwärtsrichtung ausführen soll.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
    dass als Messmittel ein Pumpendrucksensor (23) vorhanden ist, der den Druck PP in der Pumpenleitung (8) erfasst,
    dass das Signal des Lastdrucksensors ( 18) dem Steuergerät (20) zuführbar ist,
    und dass das Steuergerät (20) derart beschaffen ist, dass es aus dem Signal des Lastdrucksensors (18) zusätzliche Daten generieren kann, durch die unter Ansteuerung der zweiten Steuerventileinheit (15) vom Steuergerät (20) der Druck PP regelbar ist.
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