EP1431225A1 - Aufzug mit einem hydraulischen Antrieb - Google Patents

Aufzug mit einem hydraulischen Antrieb Download PDF

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EP1431225A1
EP1431225A1 EP03028882A EP03028882A EP1431225A1 EP 1431225 A1 EP1431225 A1 EP 1431225A1 EP 03028882 A EP03028882 A EP 03028882A EP 03028882 A EP03028882 A EP 03028882A EP 1431225 A1 EP1431225 A1 EP 1431225A1
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EP
European Patent Office
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valve
elevator
hydraulic
drive
elevator according
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EP03028882A
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English (en)
French (fr)
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EP1431225B1 (de
Inventor
Sebode Georg
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Hydro Space GmbH
Original Assignee
Individual
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Publication of EP1431225A1 publication Critical patent/EP1431225A1/de
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Publication of EP1431225B1 publication Critical patent/EP1431225B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to an elevator with a hydraulic Drive, measuring signal sensors for the detection of System states and at least one electronically controllable Valve with a regulator, which is a device for Feedback of at least the measurement signals of the hydraulic pressure and the valve piston position.
  • Hydraulic lifts are in different configurations known.
  • a flexible drive means that extends from the suspension cable of the elevator differentiates, drives and thus to move the elevator.
  • a hydraulic drive both linear cylinders and hydraulic rotary motors to use.
  • Hydraulic control valves are sometimes used in hydraulic elevators used. This is usually a system size measured and fed to a controller, which thereby possible disturbance variables are calculated and the hydraulic flow by changing the hydraulic valve position to compensate the disturbances compensated. In addition to the Regulation of the oil flow also regulation depending realized from the elevator position.
  • DE 696 02 923 T2 describes an electrohydraulic control valve known that the flow rate and / or pressure to a hydraulic consumer depending on the recorded valve part position, the recorded pressures and further measured states and a control signal controls. Through an integrated control circuit quick and accurate control of the fluid reached.
  • the invention is based on the task, to improve a hydraulic elevator of this type.
  • This task is accomplished with an elevator of the type mentioned at the beginning Art solved according to the invention in that at least a 3/3-way valve is provided to control the drive is.
  • the drive as a hydraulic rotary motor or designed as a hydraulic linear drive is.
  • the drive may be advantageous. So are Rotary motors at high head and high driving speed of the elevator makes sense.
  • a hydraulic one Linear drive is able to handle particularly high loads move, both the maximum head and the maximum driving speed is limited.
  • each a 3/3-way valve for the Inlet and outlet of the hydraulic rotary motor provided is.
  • the use of a separate valve offers for both connections of the drive in comparison to the conventional construction with a combined valve
  • a number of advantages for the inlet and outlet That's the way it is possible to separate the pressure in both lines adjust from each other, for example for jerk-free It is necessary to start the elevator from a standstill is.
  • possible leakage losses in the drive fully compensate.
  • what with a four-quadrant operation of the elevator causes the engine to depend on the direction of travel and loading condition once as a drive and once is used as a brake, can be particularly fast and be reacted gently.
  • the drive is preferably provided with a mechanical holding device, in particular a brake or a holding valve, fitted.
  • the at least one control valve spatially provided directly on the drive possibly in a flange design is.
  • Such an attachment to the drive if possible with particularly rigid connections ensures that no vibrations in this part of the hydraulic circuit may occur.
  • the set by the control valve Pressure medium flows go directly to the drive without that vibrations form in long supply lines can affect the stability of the overall system. Overall, the control properties are hereby clearly improved.
  • a further embodiment of the invention is characterized in that that the drive in the shaft head or Shaft floor is arranged.
  • the elevator drive can be moved to an extra machine room to be dispensed with.
  • Such in many conventional elevators necessary machine rooms increase the cost of the overall system considerably, so a waiver of this is definitely desirable.
  • By using a electronically controlled hydraulic drive drives of this type can be realized.
  • An embodiment of the invention is characterized by this from that the counterweight is the same mass as the elevator plus half its maximum load.
  • a counterweight is a four-quadrant operation of the elevator possible.
  • the engine is both as a drive as well as a brake depending on the load the elevator car used. Overall, such offers Design of the elevator system has the advantage that the drive can be built very small and the system is a good one Owns energy utilization.
  • One embodiment of the invention provides that Measuring signal sensor for the detection of hydraulic fluid temperature and / or elevator position and / or possibly further System states are provided. So a constant one Driving speed and accurate positioning of the elevator at the stops. Besides, will the system security increases because of fluid leaks or others Exceptional conditions recognized and compensated for if possible can be.
  • the controller has a cascade structure, in which the control of valve piston position and hydraulic pressure in the inner control loop and occurring control errors based on the other measured system states be compensated in an outer slow control loop for example, an exact entrance at the stops to ensure.
  • an outer slow control loop for example, an exact entrance at the stops to ensure.
  • valve is a device for Has compensation of the hydraulic fluid temperature.
  • At least one electronic Processor unit with the regulator and / or for control of the valve and / or the holding device is provided.
  • the use of electronic processor units, for example in the form of plug-in cards or other such components enables precise control of the elevator in all operating areas.
  • the connection to higher-level system controls is easily possible. By adapting the operating programs, it can be expanded Cover areas of systems and plant configurations and quickly adapt to changing circumstances.
  • the invention also relates to a Method for controlling a hydraulically driven Elevator.
  • An elevator generally designated 1, according to the invention consists of an elevator car 2, which has a flexible suspension cable 3 connected to a counterweight 4 is. Weight 4 is in the elevator shaft Rails 5 guided vertically.
  • the elevator car 2 is slidably mounted in guide rails 6.
  • a flat belt can also be used Steel wire inserts are used.
  • the flexible suspension cable 3 is over several deflecting rollers 7 guided and fastened with its two ends in the shaft head. It runs between the elevator car and the counterweight via the traction sheave 8 by a hydraulic rotary motor 9 is driven.
  • a hydraulic rotary motor 9 Located on drive 9 an electronic valve 10, which is rigid via two Lines 11 is connected to the drive motor 9.
  • FIG. 2 An alternative embodiment with a hydraulic Linear drive is shown in more detail in Fig. 2. Doing so the elevator car 2 can be displaced again in guide rails 6 stored and by a plunger hydraulic cylinder 9a vertically shifted.
  • the hydraulic valve 10 is arranged in close proximity to the pressure medium supply 12 and via a single pressure medium line 11a with the Hydraulic cylinder 9a connected.
  • valve 10 is controlled by a valve processor 26, which gets its control signals from a system processor 27 receives.
  • a higher-level system control 28 coordinates the overall control of the system.
  • a hydraulic linear drive 9a becomes the drive of the elevator.
  • the hydraulic supply 12 consists of a hydraulic reservoir 14 and one driven by a motor 15 load-sensing pump 16, the 17 at the high pressure port Operating pressure of the system provides.
  • a working pressure relief valve 18 ensures that the on Connection 17 available operating pressure of the Plant is kept constant. To hedge is still a maximum pressure relief valve 19 is present, the Protects the system from dangerous overpressure conditions.
  • the Returning oil is from the low pressure port 20 in the Hydraulic reservoir 14 returned.
  • the electronically controllable valve 10 consists in its simple design for a linear drive from one 3/3-way valve 21, which has an electronically controllable 4/3-way pilot valve 22 is adjusted.
  • On the control valve 21 is a displacement sensor 23 for measuring the Spool position.
  • a pressure sensor 24 is used Measurement of the pressure on the drive side and a temperature measuring element 25 for determining the hydraulic fluid temperature available.
  • the measurement signals from the sensors are stored in a valve processor 26 passed, which includes the controller and on whose control output is the electrical control input 27 of the Pilot valve 22 is connected.
  • the setpoint sizes for the piston position and the various system pressures are specified by the system processor 27, which in Dependency on user preferences and by the here System controller 28, not shown, predefined further external system states calculate the necessary control variables and passes to the valve processor 26.
  • a releasable check valve 29 is provided, by an electrically operated control valve 30 can be operated. There is also a shut-off valve 31 provided for maintenance work and the like.
  • the hydraulic control for operation with one Hydraulic motor 9 is shown in more detail in FIG. 4. It is to stop the elevator at a certain position the drive roller 8 a hydraulically operated brake 32 provided by an electrically operated control valve 33 is operated. The brake is used to protect the Lift before crashes in the event of malfunctions in the drive also used to hold the elevator at a standstill.
  • the construction of the hydraulic circuit is similar to that in FIG. 3 shown. However, here are two main control valves 21a and 21b are provided, each with its own electronically operated pilot valve 22a and 22b controlled become.
  • the displacement sensors 23a and 23b, the pressure sensors 24a and 24b and the temperature measuring elements 25a and 25b are also for each of the two control valves 21a and 21b available.
  • the valves are on the inlet side each with the high pressure connection 20 and with the low pressure connection 17 of the hydraulic supply 12 connected.
  • the control valves 21a and 21b are over two stopcocks 31a and 31b by two short rigid Lines 11 coupled to the hydraulic motor 9. There is one Valve 21a to the inlet and a valve to the outlet of the Hydromotor 9 connected.
  • the measurement signals from the sensors in the hydraulic circuit are fed back to the valve processor 26, which the Control variables for the control inputs 27a and 27b of the pilot valves 22a and 22b depending on the measured Sizes calculated.
  • the system processor 27 calculates analogously the necessary depending on other system sizes Hydraulic flows to and from the engine 9. For more details Control of the elevator speed and position of the Hydraulic motor 9 also has a sensor 34, whose signal also from the system computer 27 for control the elevator position and speed is used.
  • the invention is not based on the foregoing Embodiments limited, but in many Modifiable in terms, without leaving the basic idea. So are in addition to the types of drives described further hydraulic drives possible. Also the pressure supply can take on different designs in order to to achieve optimal results for the existing system. There is also a version for the linear drive two control valves possible, one with a cascade Building a favorable driving behavior for Slow and fast driving is achieved.

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Abstract

Bei einem Aufzug mit einem hydraulischen Antrieb, Messsignalaufnehmern zur Erfassung von Systemzuständen und wenigstens einem elektronisch steuerbaren Ventil mit einem Regler, der eine Einrichtung zur Rückführung wenigstens der Messsignale des Hydraulikdruckes und der Ventilkolbenstellung aufweist, ist wenigstens ein 3/3-Wege Ventil (21,21a) zur Ansteuerung des Antriebes vorgesehen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Aufzug mit einem hydraulischen Antrieb, Messsignalaufnehmern zur Erfassung von Systemzuständen und wenigstens einem elekronisch steuerbaren Ventil mit einem Regler, der eine Einrichtung zur Rückführung wenigstens der Messsignale des Hydraulikdruckes und der Ventilkolbenstellung aufweist.
Hydraulikaufzüge sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. In DE 36 29 023 A1 ist beispielsweise ein Hebezeug beschrieben, das einen Hydraulikmotor benutzt, um ein flexibles Antriebsmittel, das sich von dem Tragseil des Aufzuges unterscheidet, anzutreiben und damit den Aufzug zu bewegen. Als hydraulischer Antrieb kommen dabei sowohl Linearzylinder als auch hydraulische Rotationsmotoren zur Anwendung.
Bei Hydraulikaufzügen werden zum Teil hydraulische Regelventile benutzt. Dabei wird üblicherweise eine Systemgröße gemessen und einem Regler zugeführt, der dadurch eventuelle Störgrößen errechnet und den Hydraulikfluss durch Änderungen der Hydraulikventilstellung zum Ausgleich der Störungen kompensiert. Dabei ist neben der Regelung des Ölflusses auch eine Regelung in Abhängigkeit von der Aufzugposition realisiert.
Nachteilig bei solchen Aufzügen ist die schlechte Regelgenauigkeit und -geschwindigkeit sowie der oft unbefriedigende Fahrkomfort. Dies ist insbesondere durch Schwingungen im hydraulischen System bedingt, die aufgrund der geringen Dämpfung und durch die niedrigen Eigenfrequenzen eines solchen Systems entstehen können. Bei solchen Aufzugssystemen wird üblicherweise eine genaue Regelung des Aufzuges unter wechselnden Betriebszuständen nicht erreicht.
Aus DE 696 02 923 T2 ist ein elektrohydraulisches Steuerventil bekannt, das den Strömungsdurchsatz und/oder Druck an einen hydraulischen Verbraucher in Abhängigkeit von der erfassten Ventilteillage, den erfassten Drücken sowie weiterer gemessener Zustände und einem Stellsignal steuert. Durch eine integrierte Steuerschaltung wird eine schnelle und genaue Steuerung des Strömungsmittels erreicht.
Aus der Veröffentlichung MATSUDO, Takashi: "Hydraulikaufzug mit Ventilhub-Rückkopplungssteuerung", LIFT-REPORT, Juli/August 1998 (Heft 4), S. 113-117, ist ein Hydraulikaufzug mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 bekannt, welcher zwei 2/2-Wege Ventile verwendet. Die Funktionsweise ist dabei folgende: Beim Stillstand des Aufzuges fördert die Hydraulikpumpe bei völlig geöffnetem Auf-Ventil kontinuierlich in einen Hydrauliktank. Für die Aufwärtsfahrt wird das Auf-Ventil geschlossen, so dass eine Druckerhöhung in der Zuleitung zum Hydraulikzylinder stattfindet, wodurch sich ein Hydraulikfluss einstellt und der Zylinder aufwärts bewegt wird. Für die Abwärtsfahrt wird das zweite 2/2-Wege Ventil, das Ab-Ventil, voll geöffnet und Hydraulikflüssigkeit aus dem Zylinder abgelassen, wodurch sich die Abwärtsbewegung ergibt. Diese Anordnung ist jedoch nachteilig. Beispielsweise stellen sich abhängig von der Kabinenlast unterschiedliche Drücke und damit unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten ein. Auch die Öltemperatur und weitere Systemparameter haben einen Einfluss auf das Systemverhalten. In der Folge lassen sich beispielsweise Haltepunkte nicht genau anfahren. Durch die lange Totzeit des Systems und die generell schlechte Regelbarkeit treten Schwingungen in der Ölsäule auf, die durch sehr aufwendige Steuerungs- und Regelungstechniken bedämpft werden müssen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabenstellung zugrunde, einen Hydraulikaufzug dieser Art zu verbessern.
Diese Aufgabe wird mit einem Aufzug der eingangs'bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens ein 3/3-Wege Ventil zur Ansteuerung des Antriebes vorgesehen ist.
Alle vorgeschilderten Probleme beim gattungsgemäßen Stand der Technik lassen sich grundsätzlich vermeiden, indem ein 3/3-Wege Ventil zur Ansteuerung des Antriebes vorgesehen wird. Mit einem solchen elektronisch gesteuerten 3/3-Wege Ventil läßt sich ein genau definierter Volumenstrom am Ventil einstellen. Hierdurch spielen die wechselnden Belastungszustände der Kabine keine Rolle mehr, da diese automatisch im Ventil kompensiert werden können. Dabei ist es gerade nicht nötig, die Geschwindigkeit der Aufzugskabine zu messen und bei der Regelung zu berücksichtigen, wodurch die Hydrauliksäule zwischen Ventil und dem hydraulischen Antrieb einerseits sowie die Mechanik zwischen dem Antrieb und der Aufzugskabine andererseits keine Verschlechterung der Regeleigenschaften bewirken und so insbesondere hierdurch keine Schwingungen und dergl. entstehen können. Die Aufzugsposition wird lediglich in einem übergeordneten Regelkreis zur Feineinstellung der Systemeigenschaften herangezogen.
Durch die Berücksichtigung von Hydraulikdruck und Ventilkolbenstellung im Regelkreis läßt sich eine deutliche Verbesserung des Fahrverhaltens des Aufzuges gegenüber den im Stand der Technik benutzten Regelsystem erreichen. So wird vom Ventil genau der Hydraulikstrom abgegeben, der zum Erreichen eines bestimmten Soll-Fahr-Verhaltens nötig ist. Ein Wechsel des Druckes in der Druckversorgung kann so automatisch ausgeglichen werden. Analoges gilt für ein Wechseln des Belastungszustandes, der so direkt am Ventil kompensiert werden kann und nicht durch eine lange Totzeit behaftete Rückführung, beispielsweise eines Positionssignales, der Aufzugskabine im Regler berücksichtigt werden muss. Es ist so eine schnelle präzise Regelung des Hydraulikvolumenstromes direkt am Ventil möglich, was zu einer deutlichen Verbesserung des Gesamtsystemverhaltens führt. Anlagendaten und etwaige Betriebsparameter können so bereits im Regler des Ventils berücksichtigt werden und sind leicht abänderbar, um beispielsweise Alterungserscheinungen der Komponenten zu berücksichtigen. Durch die flexible Parametrierung des Systems und die Möglichkeit Änderungen am Regelalgorithmus und dergl. allein in den Steuerungsprogrammen des Reglers und der Ventile vornehmen zu können, führt zu einer erheblichen Kostenreduzierung des Gesamtsystems.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb als hydraulischer Rotationsmotor oder als hydraulischer Linearantrieb ausgebildet ist. Je nach Anwendungszweck kann einer der beiden Ausgestaltungen des Antriebes vorteilhaft sein. So sind Rotationsmotoren bei hoher Förderhöhe und hoher Fahrgeschwindigkeit des Aufzuges sinnvoll. Ein hydraulischer Linearantrieb ist in der Lage, besonders hohe Lasten zu bewegen, wobei sowohl die maximale Förderhöhe als auch die maximale Fahrgeschwindigkeit begrenzt sind.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein 3/3-Wege Ventil für den Zu- und den Ablauf des hydraulischen Rotationsmotors vorgesehen ist. Die Verwendung jeweils eines eigenen Ventils für beide Anschlüsse des Antriebes bietet im Vergleich zum herkömmlichen Aufbau mit einem kombinierten Ventil für Zu- und Ablauf eine Reihe von Vorteilen. So ist es möglich, den Druck in beiden Leitungen jeweils getrennt voneinander einzustellen, was beispielsweise zum ruckfreien Anfahren des Aufzuges aus dem Stillstand nötig ist. Außerdem lassen sich eventuelle Leckverluste im Antrieb voll ausgleichen. Auf einen Wechsel des Belastungszustandes, was bei einem Vier-Quadranten-Betrieb des Aufzuges dazu führt, dass der Motor abhängig von Fahrtrichtung und Beladungszustand einmal als Antrieb und einmal als Bremse eingesetzt wird, kann so besonders schnell und schonend reagiert werden.
Vorzugsweise ist der Antrieb mit einer mechanischen Haltevorrichtung, insbesondere einer Bremse oder einem Halteventil, ausgestattet.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Aufzuges ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Regelventil räumlich unmittelbar am Antrieb, ggf. in Flanschbauweise, vorgesehen ist. Eine solche Anbringung am Antrieb möglichst mit besonders starren Verbindungen sorgt dafür, dass keine Schwingungen in diesem Teil des Hydraulikkreises auftreten können. Die vom Regelventil eingestellten Druckmittelflüsse gelangen unmittelbar zum Antrieb, ohne dass sich in langen Zuleitungen Schwingungen ausbilden können, die die Stabilität des Gesamtsystems beeinträchtigen. Insgesamt werden die Regeleigenschaften hierdurch deutlich verbessert.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb im Schachtkopf oder Schachtboden angeordnet ist. Durch eine solche Anordnung des Aufzugantriebes kann auf einen Extra-Maschinenraum verzichtet werden. Solche, bei vielen herkömmlichen Aufzügen nötigen Maschinenräume, erhöhen die Kosten des Gesamtsystems erheblich, so dass ein Verzicht hierauf auf jeden Fall wünschenswert ist. Durch die Verwendung eines elektronisch geregelten hydraulischen Antriebes lassen sich Antriebe dieser Bauart realisieren.
Eine Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Gegengewicht die gleiche Masse wie der Aufzug plus seiner halben Maximalzuladung aufweist. Durch ein so bemessenes Gegengewicht ist ein Vier-Quadranten-Betrieb des Aufzuges möglich. Dabei wird der Motor sowohl als Antrieb als auch als Bremse abhängig von der Beladung der Aufzugskabine benutzt. Insgesamt bietet eine solche Auslegung der Aufzugsanlage den Vorteil, dass der Antrieb sehr klein gebaut werden kann und die Anlage eine gute Energieausnutzung besitzt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass Messsignalaufnehmer zur Erfassung von Hydraulikfluidtemperatur und/oder Aufzugsposition und/oder ggf. weiterer Systemzustände vorgesehen sind. So läßt sich eine gleichbleibende Fahrgeschwindigkeit und genaue Positionierung des Aufzuges an den Haltepunkten erreichen. Außerdem wird die Systemsicherheit erhöht, da Druckmittellecks oder andere Ausnahmezustände erkannt und nach Möglichkeit kompensiert werden können.
Der Regler weist in diesem Fall Kaskadenstruktur auf, in dem die Regelung von Ventilkolbenstellung und Hydraulikdruck im inneren Regelkreis erfolgt und auftretende Regelfehler anhand der weiteren gemessenen Systemzustände in einem äußeren langsamen Regelkreis kompensiert werden, um beispielsweise eine genaue Einfahrt an den Haltestellen zu gewährleisten. Durch diese kaskadenartige Regelstruktur lassen sich Schwingungen aufgrund der geringen Dämpfung und großen Totzeit eines solchen hydraulischen Aufzugssystems wirksam verhindern und trotzdem eine hohe dynamische und stationäre Regelgenauigkeit erreichen.
Vorteilhaft ist es, dass das Ventil eine Einrichtung zur Kompensation der Hydraulikfluidtemperatur aufweist. Die Integration einer automatischen Temperaturkompensation in das Ventil vereinfacht den Systemaufbau und verbessert das Verhalten des Systems, da die durch Temperaturänderungen bedingten unterschiedlichen Viskositäten des Hydraulikfluids sofort berücksichtigt werden und keine negativen Einflüsse auf das Systemverhalten mehr haben. So ist ein störungsfreier Betrieb des Aufzuges bei geringer wie großer Beanspruchung gewährleistet.
Es ist vorteilhaft, dass wenigstens eine elektronische Prozessoreinheit mit dem Regeler und/oder zur Steuerung des Ventils und/oder der Haltevorrichtung vorgesehen ist. Die Verwendung elektronischer Prozessoreinheiten, beispielsweise in Form von Einschubkarten oder sonstigen derartigen Komponenten, ermöglicht eine präzise Steuerung des Aufzuges in allen Betriebsbereichen. Die Verbindung zu übergeordneten Systemsteuerungen ist einfach möglich. Durch Anpassungen der Betriebsprogramme lassen sich weite Bereiche von Systemen und Anlagenkonfigurationen abdecken und schnell geänderten Gegebenheiten anpassen.
Um die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik, also insbesondere die schlechte Positioniergenauigkeit sowie das ungenügende Fahrverhalten von konventionellen hydraulischen Aufzügen zu vermeiden und eine automatische Anpassung an diverse sich ändernde Systemparameter zu ermöglichen, betrifft die Erfindung außerdem ein Verfahren zur Steuerung eines hydraulisch angetriebenen Aufzuges.
Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass die Messsignale des Hydraulikdruckes und der Ventilkolbenstellung im und/oder am Ventil aufgenommen werden und damit der Regler das Ventil so steuert, dass sich ein zur Erreichung eines Soll-System-Zustandes des Aufzugs nötiger Hydraulikfluss einstellt. Bei diesem Verfahren wird dafür gesorgt, dass direkt am Ventil ein Hydraulikfluidstrom abgegeben wird, der zum Erreichen des gewünschten Systemzustandes zu jedem Zeitpunkt geeignet ist. Dies ist durch die Berücksichtigung sowohl des Hydraulikdruckes als auch der tatsächlichen Ventil-Kolbenstellung sehr präzise möglich. Dadurch, dass hier nur Größen berücksichtigt werden, die am oder im Ventil gemessen werden können, ist ein sehr schnelles Reglerverhalten realisierbar. Ein Aufschaukeln des Systems, Schwingungen oder ein Instabilwerden des geregelten Systems kann so verhindert werden. So kann weder die geringe Eigenfrequenz eines solchen hydraulischen Aufzuges noch die Tatsache, dass es sich um ein sehr weiches System handelt, das Reglerergebnis und damit das Fahrverhalten des Aufzuges beeinträchtigen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Messsignale von weiteren Systemzuständen, insbesondere der Aufzugposition aufgenommen werden, der Regler damit einen Regelfehler durch den Vergleich des Ist-Zustandes mit dem Soll-Zustand des Aufzuges bestimmt und mit dem Ventil dieser Regelfehler durch Anpassung des Hydraulikflusses zur Erreichung des Soll-Zustandes kompensiert.
Die Berücksichtigung weiterer Systemzustände in einem weiteren, überlagerten Regelkreis ermöglicht eventuell auftretende Regelfehler zu kompensieren. Dadurch lassen sich u.a. langsam veränderliche Systemparameter, wie beispielsweise Alterungserscheinungen, berücksichtigen. Das Systemverhalten läßt sich auf positive Weise dadurch beeinflussen und es wird beispielsweise eine direkte Einfahrt in die Aufzugshaltepunkte ermöglicht.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in:
Fig. 1
eine schematische, dreidimensionale Ansicht eines Aufzuges nach der Erfindung mit hydraulischem Rotationsmotor,
Fig. 2
eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Aufzuges nach der Erfindung mit hydraulischem Linearantrieb,
Fig. 3
eine Darstellung der erfindungsgemäßen Hydraulikschaltung für einen hydraulischen Linearantrieb sowie in
Fig. 4
eine erfindungsgemäße Hydraulikschaltung für einen hydraulischen Rotationsmotor.
Ein allgemein mit 1 bezeichneter Aufzug nach der Erfindung besteht aus einer Aufzugskabine 2, die über ein flexibles Tragseil 3 mit einem Gegengewicht 4 verbunden ist. Das Gewicht 4 ist in im Aufzugschacht vorhandenen Schienen 5 vertikal verschiebbar geführt. Die Aufzugskabine 2 ist in Führungsschienen 6 verschiebbar gelagert. Anstelle des Tragseils 3 kann auch ein Flachriemen mit Stahldrahteinlagen verwendet werden.
Das flexible Tragseil 3 ist über mehrere Umlenkrollen 7 geführt und mit seinen beiden Enden im Schachtkopf befestigt. Zwischen Aufzugkabine und Gegengewicht läuft es über die Treibscheibe 8, die von einem hydraulischen Rotationsmotor 9 angetrieben ist. Am Antrieb 9 befindet sich ein elektronisches Ventil 10, das über zwei starre Leitungen 11 mit dem Antriebsmotor 9 verbunden ist. Eine Druckmittelversorgung 12, die sowohl den Hoch- als auch den Niederdruck für den Betrieb des Motors bereitstellt, ist über Zuleitungen 13 mit dem Regelventil verbunden.
Eine alternative Ausgestaltung mit einem hydraulischen Linearantrieb ist in Fig. 2 näher dargestellt. Dabei wird die Aufzugskabine 2 wieder in Führungsschienen 6 verschiebbar gelagert und durch einen Plunger-Hydraulikzylinder 9a vertikal verschoben. Das Hydraulikventil 10 ist in räumlicher Nähe zur Druckmittelversorgung 12 angeordnet und über eine einzelne Druckmittelleitung 11a mit dem Hydraulikzylinder 9a verbunden.
Das Ventil 10 wird über einen Ventilprozessor 26 angesteuert, der seine Steuersignale von einem Systemprozessor 27 erhält. Eine übergeordnete Anlagensteuerung 28 koordiniert dabei die Gesamtsteuerung der Anlage.
Die hydraulische Schaltung für den Betrieb des Aufzuges mit einem Kolbenmotor ist in Fig. 3 näher dargestellt. Dabei wird ein hydraulischer Linearantrieb 9a zum Antrieb des Aufzuges benutzt.
Die Hydraulikversorgung 12 besteht aus einem Hydraulikreservoir 14 und einer von einem Motor 15 angetriebenen load-sensing-Pumpe 16, die am Hochdruckanschluss 17 den Betriebsdruck der Anlage zur Verfügung stellt. Ein Arbeitsdruckbegrenzungsventil 18 sorgt dafür, dass der am Anschluss 17 zur Verfügung stehende Betriebsdruck der Anlage konstant gehalten wird. Zur Absicherung ist noch ein Maximaldruckbegrenzungsventil 19 vorhanden, das die Anlage vor gefährlichen Überdruckzuständen schützt. Das rücklaufende Öl wird vom Niederdruckanschluss 20 in den Hydraulikvorratsbehälter 14 zurückgeleitet.
Das elektronisch steuerbare Ventil 10 besteht in seiner einfachen Ausführung für einen Linearantrieb aus einem 3/3-Wege Ventil 21, das über ein elektronisch steuerbares 4/3-Wege Pilotventil 22 verstellt wird. Am Steuerventil 21 befindet sich ein Wegmesssensor 23 zur Messung der Steuerkolbenstellung. Außerdem ist ein Drucksensor 24 zur Messung des antriebsseitigen Druckes sowie ein Temperaturmessorgan 25 zur Bestimmung der Hydraulikflüssigkeitstemperatur vorhanden.
Die Messsignale der Sensoren werden in einen Ventilprozessor 26 geleitet, der den Regler beinhaltet und an dessen Steuerausgang der elektrische Steuereingang 27 des Pilotventils 22 angeschlossen ist. Die Sollwert-Größen für die Kolben-Stellung und die verschiedenen Systemdrücke werden vom Systemprozessor 27 vorgegeben, der in Abhängigkeit von Benutzervorgaben und durch die hier nicht dargestellte Anlagensteuerung 28 vorgegebene weitere externe Systemzustände die nötigen Steuergrößen berechnet und an den Ventilprozessor 26 übergibt.
Abhängig von diesen Anforderungsgrößen und den durch die Sensoren gemessenen Systemgrößen errechnet der Ventilprozessor 26 eine Stellgröße für das Pilotventil 22, die durch den elektrischen Ventilprozessor 27 eingestellt wird. Dadurch wird der Steuerkolben im Hauptventil 21 bewegt und dessen Stellung durch den Wegmesssensor 23 gemessen. So läßt sich eine geschlossene Regelung des Steuerkolbens erreichen. Durch den gemessenen Abgabedruck an den Linearantrieb 9a kann außerdem der Hydraulikdruck ebenfalls auf den gewünschten Soll-Wert geregelt werden.
Neben der Regelung des abgegebenen Hydraulikdruckes in dem inneren Regelkreis werden die vielfältig auftretenden Störungen durch eine überlagerte Positionsregelung des Aufzuges kompensiert. Dazu befindet sich am Aufzug ein Wegmesssensor 34a, der dessen Position im Schaft aufnimmt. Durch die Berücksichtigung dieser Messsignale wird die Ist-Position mit der Soll-Position verglichen und entsprechende Regelfehler durch Änderung der Soll-Größen am Ventilprozessor 26 ausgeglichen. Damit läßt sich eine genaue Positionierung des Linearantriebes und damit der Aufzugskabine erreichen.
Zum leckfreien Halten des Aufzuges an einer bestimmten Stelle ist ein entsperrbares Rückschlagventil 29 vorgesehen, das durch ein elektrisch betätigtes Steuerventil 30 betätigt werden kann. Des weiteren ist noch ein Absperrhahn 31 für Wartungsarbeiten und dergl. vorgesehen.
Die hydraulische Steuerung für den Betrieb mit einem Hydromotor 9 ist in Fig. 4 näher dargestellt. Dabei ist zum Halten des Aufzuges an einer bestimmten Position an der Antriebsrolle 8 eine hydraulisch betätigte Bremse 32 vorgesehen, die von einem elektrisch betätigten Steuerventil 33 betrieben wird. Die Bremse dient dem Schutz des Aufzuges vor Abstürzen bei Störungen im Antrieb und wird auch zum Halten des Aufzuges im Stillstand verwandt.
Der Aufbau des Hydraulikkreises ist ähnlich dem in Fig. 3 dargestellten. Hier sind allerdings zwei Hauptsteuerventile 21a und 21b vorgesehen, die jeweils über ein eigenes elektronisch betätigtes Pilotventil 22a und 22b gesteuert werden. Die Wegmesssensoren 23a und 23b, die Druckmesssensoren 24a und 24b sowie die Temperaturmessorgane 25a und 25b sind ebenfalls für jedes der beiden Steuerventile 21a und 21b vorhanden. Die Ventile sind eingangsseitig jeweils mit dem Hochdruckanschluss 20 und mit dem Niederdruckanschluss 17 der Hydraulikversorgung 12 verbunden. Ausgangsseitig sind die Steuerventile 21a und 21b über zwei Absperrhähne 31a und 31b durch zwei kurze starre Leitungen 11 an dem Hydromotor 9 gekoppelt. Dabei ist ein Ventil 21a an den Zulauf und ein Ventil an den Ablauf des Hydromotors 9 angeschlossen.
Die Messsignale der Sensoren im Hydraulikkreis werden wieder dem Ventilprozessor 26 zugeführt, der daraus die Steuergrößen für die Stelleingänge 27a und 27b der Pilotventile 22a und 22b in Abhängigkeit von den gemessenen Größen berechnet. Der Systemprozessor 27 errechnet analog zu oben in Abhängigkeit von weiteren Systemgrößen die nötigen Hydraulikflüsse zum und vom Motor 9. Zur genaueren Regelung der Aufzuggeschwindigkeit und Lage weist der Hydromotor 9 zusätzlich noch einen Messaufnehmer 34 auf, dessen Signal ebenfalls vom Systemrechner 27 zur Regelung der Aufzugposition und Geschwindigkeit benutzt wird.
Durch die Verwendung von zwei getrennten Steuerventilen 21a und 21b für Zu- und Ablauf des Hydromotors 9 lassen sich besonders günstige Fahreigenschaften des Aufzuges realisieren. Zum Anfahren des Aufzuges kann der Druck im Zu- und Ablauf zum Antrieb 9 bei gehaltener Bremse 32 so vorgespannt werden, dass ein ruckfreies Anfahren ermöglicht wird. Auch ein Wechsel des Belastungszustandes der Aufzugskabine 2, beispielsweise durch Zu- oder Entladen, kann durch Einstellen der entsprechenden Drücke im Zuund Ablauf zum Antrieb kompensiert werden.
Neben der bereits beschriebenen Temperaturkompensation im Ventil selber werden Verschleißerscheinungen im Motor oder den Ventilen durch die Regelung ausgeglichen. Durch die in den Ventil- und Systemprozessoren 26 und 27 vorhandenen Kennlinienfelder läßt sich ein konstantes Verhalten des Aufzuges über einen langen Zeitraum gewährleisten.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern in vielfältiger Hinsicht abänderbar, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So sind neben den beschriebenen Antriebsarten auch noch weitere Hydraulikantriebe möglich. Auch die Druckversorgung kann unterschiedliche Gestaltungen annehmen, um ein für die bestehende Anlage optimales Ergebnis zu erzielen. Außerdem ist für den Linearantrieb eine Ausführung mit zwei Steuerventilen möglich, bei der durch einen kaskadenförmigen Aufbau ein günstiges Fahrverhalten für Langsam- und Schnellfahren erreicht wird.

Claims (12)

  1. Aufzug mit einem hydraulischen Antrieb, Messsignalaufnehmern zur Erfassung von Systemzuständen und wenigstens einem elektronisch steuerbaren Ventil mit einem Regler, der eine Einrichtung zur Rückführung wenigstens der Messsignale des Hydraulikdruckes und der Ventilkolbenstellung aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein 3/3-Wege Ventil (21,21a) zur Ansteuerung des Antriebes vorgesehen ist.
  2. Aufzug nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb als hydraulischer Rotationsmotor (9) oder als hydraulischer Linearantrieb (9a) ausgebildet ist.
  3. Aufzug nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein 3/3-Wege Ventil (21a,21b) für den Zu- und den Ablauf des hydraulischen Rotationsmotors (9) vorgesehen ist.
  4. Aufzug nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb mit einer mechanischen Haltevorrichtung, insbesondere einer Bremse (8) oder einem Halteventil (29), ausgestattet ist.
  5. Aufzug nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ventil (10) räumlich unmittelbar am Antrieb (9,9a) ggf. in Flanschbauweise vorgesehen ist.
  6. Aufzug nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (9,9a) im Schachtkopf oder Schachtboden angeordnet ist.
  7. Aufzug nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewicht (4) die gleiche Masse wie der Aufzug (2) plus seiner halben Maximalzuladung aufweist.
  8. Aufzug nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass Messsignalaufnehmer (23,24,25,34,34a) zur Erfassung von Hydraulikfluidtemperatur und/oder Aufzugposition und/oder ggf. weiterer Systemzustände vorgesehen sind.
  9. Aufzug nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (10) eine Einrichtung zur Kompensation der Hydraulikfluidtemperatur aufweist.
  10. Aufzug nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine elektronische Prozessoreinheit mit dem Regler und/oder zur Steuerung des Ventils und/oder der Haltevorrichtung (26,27,28) vorgesehen ist.
  11. Verfahren zur Steuerung eines hydraulisch angetriebenen Aufzuges nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Messsignale des Hydraulikdruckes und der Ventilkolbenstellung im und/oder am Ventil (10) aufgenommen werden und damit der Regler das Ventil so steuert, dass sich ein zur Erreichung eines Soll-Systemzustandes des Aufzuges (2) nötiger Hydraulikfluss einstellt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Messsignale von weiteren Systemzuständen, insbesondere der Aufzugsposition, aufgenommen werden, der Regler damit einen Regelfehler durch den Vergleich des Ist-Zustandes mit dem Soll-Zustand des Aufzuges bestimmt und mit dem Ventil (10) diesen Regelfehler durch Anpassung des Hydraulikflusses zur Erreichung des Sollzustandes kompensiert.
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