WO2013045184A1 - Method for diagnosing the state of a hydrostatic, or positive displacement, machine and hydraulic arrangement comprising a hydrostatic, or positive displacement, machine - Google Patents

Method for diagnosing the state of a hydrostatic, or positive displacement, machine and hydraulic arrangement comprising a hydrostatic, or positive displacement, machine Download PDF

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WO2013045184A1
WO2013045184A1 PCT/EP2012/066597 EP2012066597W WO2013045184A1 WO 2013045184 A1 WO2013045184 A1 WO 2013045184A1 EP 2012066597 W EP2012066597 W EP 2012066597W WO 2013045184 A1 WO2013045184 A1 WO 2013045184A1
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displacement machine
hydrostatic
pressure
diagnosis
machine
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PCT/EP2012/066597
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Daniel HAST
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Robert Bosch Gmbh
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B51/00—Testing machines, pumps, or pumping installations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • G01M3/32—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators
    • G01M3/3236—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators by monitoring the interior space of the containers
    • G01M3/3263—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators by monitoring the interior space of the containers using a differential pressure detector

Definitions

  • the invention relates to a method for diagnosing the state of a hydraulic displacement machine according to the preamble of patent claim 1 with respect to errors and wear processes and a hydraulic arrangement with a
  • a hydrostatic displacement machine such as a positive displacement pump or a positive displacement motor over which a consumer is supplied with hydraulic or mechanical power in normal operation
  • a fault or even a failure of the consumer or an entire system is accompanied.
  • the consequence can be a production interruption or the interruption of work processes. Costs associated with this interruption are usually many times higher than costs incurred to repair the actual damage to the positive displacement machine. It is therefore important to be able to diagnose the condition, in particular the wear or fault condition of displacement machines, so that maintenance or replacement of the displacement machine is possible in good time before its failure.
  • a disadvantage of this efficiency-based method is that prior to a possible diagnosis to secure the mathematical model for a plurality of operating points of the positive displacement machine field measurements must be performed.
  • the diagnostic device must be laboriously mounted on the positive displacement machine to determine the said flow rates and pressures and to make a statement about the performance or efficiency can. This can lead to production or business interruptions with the associated cost of personnel and material or it must be kept ready to avoid redundant displacement machines.
  • Detection Method for Axial-Piston Variable Displacement Pumps is a diagnostic technique that detects a waveform of measurement signals related to periodic deviations that can detect damage or assembly failure of individual pistons but not diagnose wear on the entire positive displacement machine.
  • the object of the present inventive method for diagnosis and the present hydraulic arrangement according to the invention is therefore to provide a method or a hydraulic arrangement in which or in which an effort for the diagnosis of a hydraulic Verdrangernnaschine is reduced.
  • a method for diagnosis, in particular for state and / or fault diagnosis, of a hydrostatic displacement machine via which a consumer can be supplied with hydraulic or mechanical energy depending on the operating mode of the machine, and which has a housing and at least one hydrostatic working space arranged therein
  • the invention has the following steps: “adjustment, in particular increase, a load of the hydrostatic displacement machine according to a jump function” and “diagnosis or” condition monitoring "of the hydrostatic displacement machine in dependence a step response of a casing pressure of the hydrostatic Verdrängermaschine ".
  • the method according to the invention has the advantage that only the step response of the housing pressure is to be measured both for adaptation of the model and for the diagnosis.
  • the number of measured variables, and thus a procedural and a device technical effort of the invention Procedure, is thus significantly reduced before and during the diagnosis.
  • the measured variable casing pressure also offers the great advantage that it is low compared to the high pressure of the positive displacement machine to be determined in the conventional method, and therefore inexpensive pressure determination units or pressure sensors can be used. This represents an important possibility for reducing a device complexity.
  • the inventive method has the advantage that a state of wear of the entire displacement machine and not only individual components of the machine can be diagnosed. Thus, a steady wear or change hydrostatically relieved or volume flow leading contact points of the machine can be easily detected or diagnosed.
  • the housing pressure is in particular a housing internal pressure or a leakage pressure.
  • the jump function is to be understood as a temporally at least partially rapid adjustment of the load.
  • the adjustment of the load may be via an adjustment of an operating parameter of a consumer of the positive displacement machine or via an adjustment of an operating parameter of the hydrostatic
  • the step “adjustment of the load of the hydrostatic displacement machine according to the jump function” by a step “adjustment of a geometric volume of at least one or at least one hydrostatic working space” according to the jump function is particularly advantageous embodiment of the method, which requires an adjustable hydrostatic displacement machine.
  • the geometric volume of the working space is preferably increased during its adjustment.
  • This higher pressure leads to increased leakage from the work area into the housing of the pump. If the leakage is not dissipated directly in the same way, there is an increase in the housing pressure in the form of the step response. This is evaluated for diagnosis as a measure of the leakage or for the wear of the pump.
  • the adjustable hydrostatic displacement machine is operated as a motor or if it is designed as a motor
  • the geometric volume of the working space is preferably reduced during its adjustment.
  • a constant input pressure fluid flow rate of the motor and constant load resulting from an increase in the pressure in the working chamber and the increased leakage of the pressure medium from the working space in the housing of the engine. Also in this case results in the step response of the housing pressure, which is evaluated for diagnosis.
  • the step "adjustment of the geometric volume of the working space” can be carried out in a particularly simple manner by a step “adjustment of a swivel angle" according to the step function.
  • Displacement machine according to the jump function "preferred by a step” throttling of a high-pressure medium volume flow of the constant pump according to the jump function ".
  • the method according to the invention can thus also be carried out independently of an adjustability of the hydrostatic displacement machine.
  • the step "adjustment of the load of the hydrostatic displacement machine according to the jump function" is preferably carried out by a step “deceleration of the constant motor".
  • the deceleration takes place, in particular, by an increase in an output resistance of the motor and its diagnosis is therefore equally independent of the adjustability of the hydrostatic displacement machine feasible.
  • a step "determination of a deviation of the step response from a desired step response” is performed before the step "Diagnosis as a function of the step response of the housing pressure".
  • the method according to the invention advantageously has a step "model-based calculation of the desired step response as a function of the step function" before the step "determining a deviation of the step response from a desired step response”.
  • a determination or measurement of the housing pressure provides an analog signal.
  • the latter has the step "model-based calculation of the desired step response as a function of the
  • the inventive method in an advantageous development after the step “digitizing the step response” a step “filtering the step response” on.
  • the method has, in a particularly advantageous development prior to the step "adjustment of the load of the hydrostatic displacement machine according to the jump function", a step “decoupling of the hydrostatic displacement machine from the consumer”
  • the diagnostic consumer is preferably a hydraulic consumer and, in the case of the hydrostatic displacement machine designed as a motor, preferably a consumer of mechanical energy with a consumption power controllable according to the step function. or load behavior. In this way, it is possible to interrupt a consumption or use cycle in which the displacement machine supplies the consumer as intended.
  • This interruption can then be used to carry out a diagnosis cycle of the method which is not affected by the consumer, which renders the diagnostic method or the diagnosis result robust to consumer influences.
  • This is a major advantage over conventional prior art methods utilized in combined sensor units with media flow throughout the system. In these methods, no decoupling of the consumer from the displacement machine is provided, so that the diagnostic capability and the diagnostic result always depend on the influence of the consumer or can be computationally compensated with considerable effort.
  • at least one diagnosis with a decoupled and coupled consumer makes it possible to isolate errors of the hydrostatic displacement machine from errors in a hydraulic arrangement comprising the hydrostatic displacement machine and the consumer. In this way, the diagnostic method can also be used to diagnose the hydraulic arrangement.
  • the interruption of the consumption or use cycle can also be used in an initialization or adaptation of the mathematical model required for the method step "Model-based calculation of the desired step response as a function of the step function.”
  • the method particularly preferably has this decoupling step if the operation of the consumer has a short interruption, in particular a repeated or even periodically occurring interruption, allowed to carry out the diagnosis.
  • a hydraulic arrangement comprises a hydrostatic displacement machine, which can be coupled to supply a consumer with this in particular mechanically or hydraulically.
  • the hydraulic arrangement further has a control unit, via which a load of the hydrostatic displacement machine, in particular via a controllable by the control unit actuator is adjustable.
  • a pressure determination unit in particular a pressure sensor, via which or a housing pressure of the hydrostatic displacement machine can be determined.
  • This housing pressure can be reported to the control unit in particular via a signal connection of the hydraulic arrangement.
  • the control unit is such configured such that the load according to a jump function is adjustable, in particular enlarged, and a diagnosis of the hydrostatic positive displacement machine, in particular a state or fault diagnosis, depending on a step response of the housing pressure is feasible.
  • control unit of the hydraulic arrangement allows a significant device simplification for the diagnosis of Verdrängermaschine: Instead of according to the above-described prior art to make a diagnosis of Verdrängermaschine via a determination of their efficiency and a necessary measurement of a variety of process variables, according to the invention now only two measured variables - the time course of the load and the housing pressure - are detected.
  • This advantage comes into play both in the formation of a mathematical model of the step response to be implemented in the control unit as a function of the step function and in the actual diagnosis. It is of great advantage here that drawing on the step response of the housing pressure is particularly easy to implement in terms of device technology.
  • a determination unit or a pressure sensor of the low pressure segment can be selected for determining the housing pressure.
  • inexpensive pressure sensors with a measuring range of for example 5 to 30 bar can be used.
  • a great advantage is that they are already preinstalled frequently in the displacement machine, so that some of the necessary devices for diagnosing the displacement machine are already present "on board.” In this case, the device complexity for the diagnosis of the displacement machine is further reduced.
  • the hydrostatic displacement machine is adjustable.
  • the adjustment of the load according to the jump function device technology is particularly simple about an adjustment or change of a geometric volume of a hydrostatic working space of the hydrostatic displacement machine possible.
  • This preferably takes place via an adjusting device of the hydrostatic displacement machine designed, for example, as an actuating cylinder or as a linear drive.
  • the displacement machine is preferably one Adjustable axial piston machine in swash plates or oblique axes or in tilt cup design or an adjustable radial piston machine. Since a device for receiving the adjustment angle or for measuring the adjustment of the geometric volume of the working space is often already provided in the said machines, there is also the advantage here that part of the devices necessary for the diagnosis are often already present "on board". In this case, the expenditure on device technology for diagnosing the displacement machine is further reduced, and if this is not the case, the displacement machine can be retrofitted with little effort.
  • the hydrostatic displacement machine device is simpler designed as a constant machine, so that the adjustment of the load is not via an adjustment of the geometric volume of the positive displacement machine, but preferably via an adjustment of the consumption load.
  • the hydrostatic displacement machine is a pump.
  • the hydraulic arrangement has a directional control valve, in particular a 3/2-way valve, with a consumer switching position and a diagnosis switching position. Via the consumer switching position of the directional control valve, a high-pressure connection of the pump can then be connected to a pressure medium connection of the consumer.
  • the high-pressure connection of the pump - with simultaneous decoupling from the consumer - can be connected to a pressure medium connection of a diagnostic consumer via the diagnostic switching position of the directional control valve. This allows device-simple manner a robustness of the diagnosis of the positive displacement machine against influences of the consumer.
  • the diagnosis can also be used to diagnose the hydraulic arrangement.
  • the diagnostic consumer is designed to act on the pump with a defined load according to the step function preferably as a throttle, aperture or nozzle or has such. If the displacement machine is a variable displacement pump, the throttle, orifice or Nozzle prefers device technology simply fixed. On the other hand, if the hydrostatic displacement machine is a fixed displacement pump, the throttle, orifice or nozzle of the diagnostic consumer is preferably adjustable, so that the load can be adjusted according to the step function via the adjustment of the throttle, orifice or nozzle.
  • the hydrostatic displacement machine is a motor.
  • the hydraulic arrangement has a controllable via the control unit brake, via which the engine, in particular an output shaft of the motor or coupled to this shaft, with a braking torque according to the jump function can be acted upon.
  • the hydraulic arrangement comprises this brake, when the motor is designed as a constant motor.
  • the hydraulic arrangement also has, in an advantageous development, a coupling unit with an operating switching position and a diagnosis switching position. About the operating switching position while the output shaft of the engine with a shaft of the consumer can be coupled. By contrast, the output shaft of the motor can be decoupled from this shaft via the diagnostic switch position. In this way, a braking of the output shaft can be independent of the load of the consumer.
  • the brake thus acts as a diagnostic consumer.
  • the variants of the hydraulic arrangement of the pump with directional control valve and the motor with coupling unit are particularly preferred when the operation of the hydraulic arrangement allows a brief stoppage, in particular a repetitive or even periodically occurring interruptions, to carry out the diagnosis.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the hydraulic arrangement according to the invention together with a first embodiment of a method according to the invention in a schematic representation; and Figure 2 shows a second embodiment of the hydraulic according to the invention
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a hydraulic arrangement 1 together with a first exemplary embodiment of a method 2 according to the invention for the diagnosis of a hydrostatic displacement machine 4 designed as an adjustable hydrostatic axial piston pump of a swashplate design.
  • the hydraulic arrangement 1 has the axial piston pump 4, a consumer 6 and a control unit 8.
  • the inventive method 2 is implemented.
  • the consumer 6 or a pressure medium input 10 of the consumer 6 is connected via a high pressure line 12 to a high pressure port 14 of the axial piston pump 4.
  • a low pressure port 16 of the axial piston pump 4 is connected via a low pressure line 18 to a tank 20.
  • a housing 22 of the axial piston pump 4 has for the removal of a leakage current
  • a determination unit 30 designed as a pressure sensor is connected to the leakage line 26 via a sensor line 28.
  • the method 2 implemented in the control unit 8 has the steps of conditioning or digitizing a step response 32, filtering the step response 34, model-based calculation of a desired step response as a function of the step function 36, determining a deviation of the step response from the desired step response 38, a step diagnosis depending on the step response or the deviation 40 and a step output the diagnosis 42. Furthermore, the method comprises the steps of iterative model optimization 44 and initialization of error limits 46.
  • the method 2 comprises a step of adjusting a load of the hydrostatic axial piston pump 4 (FIG. or the displacement machine) according to a jump function 48.
  • the step 48 of the method (adjustment of the load of the axial piston pump 4 according to the jump function) is executed.
  • the control unit 8 transmits the jump function of the swivel angle ⁇ to a setting cylinder, not shown in FIG. 1, of the axial piston pump 4 via a signal connection 49.
  • This performs the adjustment of the swivel angle ⁇ of the swash plate axial piston pump 4 according to the step function.
  • the adjustment of the swivel angle ⁇ takes place in the direction of increasing a geometric displacement of the working chambers of the axial piston pump 4.
  • At constant speed of the axial piston pump 4 and load of the consumer 6 results in the short term, an increase in pressure in the work spaces with a time course.
  • step 32 conditioning or digitization of the step response
  • the analog Measuring signal digitized.
  • step 34 of the method 2 the step response is filtered or freed from noise.
  • step 36 After passing on the thus processed step response in step 36, the model-based calculation of a desired jump response, which represents the time course of the leakage pressure in a state of the axial piston pump 4, in which this has no wear, that is error-free.
  • method step 36 receives from method step 48 via signal connection 47
  • the desired jump response is transferred to method step 38 (determination of the deviation of the step response from the desired step response).
  • method step 46 initialization of error limits
  • the error limits necessary for the diagnosis of a guaranteed error or wear and determined in a preceding initialization method are entered (description below).
  • the error limits and the determined deviation of the step response are processed in step 40 (diagnosis) and an output of the step S4 is performed
  • the method requires 2 or the
  • Control unit 8 thus as input the step response of the leakage pressure and the jump function of the pivot angle ⁇ of the axial piston pump 4.
  • These two variables or their temporal courses are particularly simple to determine device technology. It is particularly advantageous that not the pressure applied to the high pressure port 14 of the axial piston 4 high pressure but the significantly lower leakage pressure, which is approximately in the range of the housing pressure, must be detected.
  • the pressure sensor 30 must be designed only for a measuring interval of about 5 to 30 bar and is therefore relatively inexpensive.
  • the jump function can either enter directly from method step 48 as a desired jump function into method step 36 as shown in FIG. 1 or via an angle sensor or displacement transducer (not shown) of axial piston pump 4 to method step 36
  • this has the advantage that the sensor necessary for the diagnosis is present on the positive displacement machine to be diagnosed once it is installed. Furthermore, the method 2 according to the invention or the hydraulic arrangement 1 according to the invention as described above has the advantage that the diagnosis can be made independently of a determination of the efficiency of the displacement machine or axial piston pump 4. The four to six process variables to be extensively determined in field measurements in efficiency-based methods are compared with only two process variables of the leakage pressure and the swivel angle of the method according to the invention or the hydraulic arrangement according to the invention.
  • the reason for the reduction of the process variables of the displacement machine or of the axial piston pump 4 to be determined is made possible by the mathematical model implemented in step 36.
  • a model of the leakage behavior of volume flow contact points of the displacement machine or of the axial piston pump 4 takes place in the model according to the invention Model whose parameters are optimized by method step 44 (Iterative Model Optimization) over a suitable number of experimental measurements. For this purpose, a number of ten measurements is preferred.
  • the optimization of the model parameters is carried out in a state of the displacement machine or axial piston pump 4, in which this still has no wear.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a hydraulic arrangement 101 according to the invention with a second exemplary embodiment of a method 102 according to the invention for diagnosing the state of the hydrostatic displacement machine or of the axial piston pump 4 with respect to faults and wear processes.
  • the hydraulic arrangement 101 according to FIG. 2 additionally has one
  • the 3/2-way valve 152 is connected by a signal connection 154 to a control unit 108. Due to the said additional components of the hydraulic arrangement 101 and a control of the 3/2-way valve 152 by the control unit 108, the second exemplary embodiment of the method 102 shown in FIG. 2 also deviates from the first one
  • FIG. 2 Embodiment of Figure 1 from.
  • the description of FIG. 2 will deal primarily with the device and process engineering differences from the exemplary embodiments according to FIG.
  • the high-pressure connection 14 of the axial piston pump 4 is connected via the high-pressure line 12 to the pressure medium input 10 of the consumer 6.
  • the 3/2-way valve 152 is arranged. This has two switching positions: a consumer switching position 151, via which the high-pressure port 14 of the axial piston pump 4 can be connected to the consumer 6, and a diagnostic switching position 153, via which the consumer 6 from the high-pressure port 14 of the axial piston pump 4 is separable. About the latter switching position of the high-pressure port 14 is also connectable to the diagnostic consumer 150.
  • a control of the 3/2-way valve 152 takes place via the control unit 108 and the signal connection 154, via which the control unit 108 acts on an electromagnet of the 3/2-way valve 152.
  • the following is a description of the features of the second embodiment of the method 102 according to the invention and the hydraulic arrangement 101.
  • variable demand of pressure medium by the consumer 6 adversely affect.
  • Axial piston pump 4 can be done completely free of influences of the consumer 6.
  • a necessary for the diagnosis of the axial piston 4 load of the axial piston pump is impressed on the diagnostic consumer 150.
  • This 150 is designed as a fixed throttle constant cross-section.
  • the method step 148 adjustment of the load according to the step function
  • the pivot angle ⁇ of the adjustable axial piston pump 4 is adjusted in the form of a temporal jump function. The adjustment takes place quickly and in the direction of a larger displacement.
  • the pressure in the latter increases as a result Work areas resulting in increased leakage from work spaces in the
  • Pressure sensor 30 is detected. 1, method step 32 (digitizing the step response), method step 34 (filtering of the digitized step response), the calculation of the desired step response in method step 36. It is assumed that the model parameters of method implemented in step 36 mathematical model of the step response has already been carried out in method step 44 (Iterative Model Optimization) as described previously in Embodiment 1 according to FIG. Analogously to the first exemplary embodiment, the determination of the deviation of the step response from the calculated desired step response and then the diagnosis of the axial piston pump 4 in method step 40 are carried out in method step 38. The output of the diagnostic result then takes place in method step 42. After performing the diagnostic method, the third method is automatically adjusted / 2-way valve in the consumer switch position 151, so that on the one hand the diagnostic consumer 150 is disconnected from the axial piston pump 4 or decoupled and on the other hand, the intended consumer 6 again on the
  • Axial piston pump 4 and the high-pressure line 12 is supplied with pressure medium.
  • the step adjustment of the load according to a jump function may be a designated control signal for supplying the load 6 by the axial piston 4, so that no interruption of the pressure medium supply of the consumer 6 must be made.
  • a periodic, fast adjustment of the pressure medium volume flow required for the production operation can be used directly as a jump function for the diagnosis of the axial piston pump 4. In this way, a diagnostic cycle is elegant in the consumption or use respectively
  • the diagnosis is carried out according to the invention in response to a step response of a housing pressure resulting from an adjustment of a load of the hydrostatic displacement machine according to a jump function.
  • Displacement machine for supplying a consumer and with a control unit, according to the invention via the control unit, a load of the displacement machine according to a jump function adjustable and a diagnosis of the hydrostatic
  • Displacement machine in response to a step response of a housing pressure is feasible.

Abstract

The invention relates to a method for the diagnosis, in particular for the condition diagnosis and error diagnosis of a hydrostatic, or positive displacement, machine. According to the invention the diagnosis is carried out as a function of the step response of a housing pressure, which step response results from the displacement of a load of the hydrostatic, or positive displacement, machine according to a step function. The invention further relates to a hydraulic arrangement comprising a hydrostatic, or positive displacement, machine for supplying a load and comprising a control unit, wherein according to the invention a load of the positive displacement machine is displaceable according to a step function and a diagnosis of the hydrostatic, or positive displacement, machine can be carried out as a function of a step response of a housing pressure.

Description

Verfahren zur Diagnose des Zustandes einer hydrostatischen  Method for diagnosing the state of a hydrostatic
Verdrängermaschine und hydraulische Anordnung mit hydrostatischer Positive displacement machine and hydraulic arrangement with hydrostatic
Verdrängermaschine displacement
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose des Zustandes einer hydraulischen Verdrängermaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 im Bezug auf Fehler und Verschleißvorgänge und eine hydraulische Anordnung mit einer The invention relates to a method for diagnosing the state of a hydraulic displacement machine according to the preamble of patent claim 1 with respect to errors and wear processes and a hydraulic arrangement with a
hydraulischen Verdrängermaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10. Hydraulic displacement machine according to the preamble of claim 10.
Mit dem Ausfall einer hydrostatischen Verdrängermaschine, beispielsweise einer Verdrängerpumpe oder eines Verdrängermotors, über die in einem bestimmungsgemäßen Betrieb ein Verbraucher mit hydraulischer oder mechanischer Leistung versorgt wird, geht häufig eine Störung oder sogar ein Ausfall des Verbrauchers oder eines gesamten Systems einher. Die Folge kann eine Produktionsunterbrechung oder die Unterbrechung von Arbeitsprozessen sein. Kosten die mit dieser Unterbrechung verbunden sind, sind meist um ein vielfaches höher als Kosten, die zur Behebung des eigentlichen Schadens an der Verdrängermaschine anfallen. Es ist daher von Bedeutung, den Zustand, insbesondere den Verschleiß- beziehungsweise Fehlerzustand von Verdrängermaschinen diagnostizieren zu können, so dass eine Wartung oder ein Austausch der Verdrängermaschine rechtzeitig vor deren Ausfall möglich ist. With the failure of a hydrostatic displacement machine, such as a positive displacement pump or a positive displacement motor over which a consumer is supplied with hydraulic or mechanical power in normal operation, often a fault or even a failure of the consumer or an entire system is accompanied. The consequence can be a production interruption or the interruption of work processes. Costs associated with this interruption are usually many times higher than costs incurred to repair the actual damage to the positive displacement machine. It is therefore important to be able to diagnose the condition, in particular the wear or fault condition of displacement machines, so that maintenance or replacement of the displacement machine is possible in good time before its failure.
Neben der Verhinderung des Ausfalls ist eine frühzeitige Erkennung eines verschleißbedingten Wirkungsgradverlustes von Vorteil. Ohne die Diagnose der Verdrängermaschine bleibt dieser Wirkungsgradverlust in der Regel unerkannt. So wird der fortschreitend abnehmende Wirkungsgrad, beispielsweise einer Verdrängerpumpe, von der Pumpenregelung einfach über eine Erhöhung der Drehzahl kompensiert. Ein derart schleichend zunehmender Verschleiß bleibt ohne Diagnose unentdeckt und führt zu einem kontinuierlich steigenden Energiebedarf. Gelingt es dagegen, die Verdrängermaschine beziehungsweise deren Verschleißzustand geeignet und mit wenig Aufwand zu diagnostizieren, können beträchtliche Energiekosten eingespart werden. Aus dem Stand der Technik sind hierfür mobile Diagnosegeräte mit implementierten Diagnoseverfahren - sogenannte Werkstatt-Tester - bekannt. Ein derartiges Gerät ist beispielsweise der Hydraulik-Tester SCLV-PTQ des Herstellers Parker Hannifin gemäß dessen Katalog 4054-2 des Jahres 2010. Dessen Diagnoseverfahren führt eine modellgestützte Bestimmung des Wirkungsgrades der Verdrängermaschine auf Basis einer Vermessung einer Vielzahl von Prozessgrößen der Verdrängermaschine aus. In addition to preventing the failure, early detection of a wear-related loss of efficiency is advantageous. Without the diagnosis of the displacement machine this loss of efficiency usually remains unrecognized. Thus, the progressively decreasing efficiency, for example a positive displacement pump, is compensated by the pump control simply by increasing the speed. Such creeping increasing wear remains undetected without diagnosis and leads to a continuously increasing energy requirement. On the other hand, if it is possible to diagnose the displacement machine or its state of wear appropriately and with little effort, considerable energy costs can be saved. For this purpose, mobile diagnostic devices with implemented diagnostic methods - so-called workshop testers - are known from the prior art. Such a device, for example, the hydraulic tester SCLV-PTQ the manufacturer Parker Hannifin according to its catalog 4054-2 of 2010. Its diagnostic method performs a model-based determination of the efficiency of the positive displacement machine based on a survey of a variety of process variables of the positive displacement machine.
Nachteilig an diesem wirkungsgradbasierten Verfahren ist, dass vor einer möglichen Diagnose zur Absicherung des mathematischen Modells für eine Vielzahl von Arbeitspunkten der Verdrängermaschine Feldmessungen durchgeführt werden müssen. Dabei sind die Prozessgrößen Druckmittelvolumeneingangsstrom, Druckmittelvolumenaus- gangsstrom, Eingangsdruck, Ausgangsdruck, Drehzahl und Drehmoment der Antriebswelle (bei einer Pumpe) beziehungsweise Drehmoment der Abtriebswelle (bei einem Motor) der Verdrängermaschine zu ermitteln. Bereits dies stellt einen erheblichen Aufwand dar. Zum diesem Aufwand für die Modellbildung beziehungsweise A disadvantage of this efficiency-based method is that prior to a possible diagnosis to secure the mathematical model for a plurality of operating points of the positive displacement machine field measurements must be performed. The process variables pressure medium volume input flow, pressure medium volume output flow, inlet pressure, outlet pressure, speed and torque of the drive shaft (in the case of a pump) or torque of the output shaft (in the case of an engine) of the positive displacement machine must be determined. Already this represents a considerable effort. For this effort for modeling or
Absicherung kommt hinzu, dass für jede Diagnose beziehungsweise Vermessung der Verdrängermaschine das Diagnosegerät aufwändig an der Verdrängermaschine montiert werden muss, um die genannten Volumenströme und Drücke zu bestimmen und eine Aussage über die Leistung beziehungsweise den Wirkungsgrad machen zu können. Dabei kann es zu Produktions- beziehungsweise Betriebsunterbrechungen mit dem damit verbundenen Aufwand für Personal und Material kommen oder es müssen zu dessen Vermeidung redundante Verdrängermaschinen bereitgehalten werden. Hedging is added that for each diagnosis or measurement of the positive displacement machine, the diagnostic device must be laboriously mounted on the positive displacement machine to determine the said flow rates and pressures and to make a statement about the performance or efficiency can. This can lead to production or business interruptions with the associated cost of personnel and material or it must be kept ready to avoid redundant displacement machines.
Jerome J. Palazzolo et al. beschreiben in Ihrer Veröffentlichung„Leakage Fault Jerome J. Palazzolo et al. describe in your publication "Leakage Fault
Detection Method for Axial-Piston Variable Displacement Pumps" ein Diagnoseverfahren, dass eine Signalform von Messsignalen bezogen auf periodische Abweichungen ermittelt. Dadurch können zwar Schäden oder Montagefehler einzelner Kolben detektiert werden, nicht aber ein auf die gesamte Verdrängermaschine bezogener Verschleiß diagnostiziert werden. Detection Method for Axial-Piston Variable Displacement Pumps "is a diagnostic technique that detects a waveform of measurement signals related to periodic deviations that can detect damage or assembly failure of individual pistons but not diagnose wear on the entire positive displacement machine.
Die Aufgabe des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens zur Diagnose und der vorliegenden erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung ist es daher, ein Verfahren beziehungsweise eine hydraulische Anordnung bereitzustellen, bei dem beziehungsweise bei der ein Aufwand zur Diagnose einer hydraulischen Verdrangernnaschine verringert ist. The object of the present inventive method for diagnosis and the present hydraulic arrangement according to the invention is therefore to provide a method or a hydraulic arrangement in which or in which an effort for the diagnosis of a hydraulic Verdrangernnaschine is reduced.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine hydraulische Anordnung mit den Merkmalen des This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a hydraulic arrangement having the features of
Patentanspruchs 10. Patent claim 10.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent
Patentansprüche. Claims.
Ein Verfahren zur Diagnose, insbesondere zur Zustands- und / oder zur Fehlerdiagnose, einer hydrostatischen Verdrängermaschine, über die ein Verbraucher je nach Betriebsart der Maschine mit hydraulischer oder mechanischer Energie versorgbar ist, und die ein Gehäuse und zumindest einen darin angeordneten hydrostatischen Arbeitsraum hat, der insbesondere in einem bestimmungsgemäßen Betrieb der hydrostatischen Verdrängermaschine eine Leckage in das Gehäuse aufweist, weist erfindungsgemäß folgende Schritte auf:„Verstellung, insbesondere Erhöhung, einer Last der hydrostatischen Verdrängermaschine gemäß einer Sprungfunktion"; und „Diagnose beziehungsweise„Condition Monitoring" der hydrostatischen Verdrängermaschine in Abhängigkeit einer Sprungantwort eines Gehäusedrucks der hydrostatischen Verdrängermaschine". A method for diagnosis, in particular for state and / or fault diagnosis, of a hydrostatic displacement machine, via which a consumer can be supplied with hydraulic or mechanical energy depending on the operating mode of the machine, and which has a housing and at least one hydrostatic working space arranged therein According to the invention has the following steps: "adjustment, in particular increase, a load of the hydrostatic displacement machine according to a jump function" and "diagnosis or" condition monitoring "of the hydrostatic displacement machine in dependence a step response of a casing pressure of the hydrostatic Verdrängermaschine ".
Gegenüber dem herkömmlichen wirkungsgradbasierten Verfahren aus dem Stand der Technik, bei dem zur Vermessung von Kenngrößen des Wirkungsgrades für eine Vielzahl von Arbeits- oder Betriebspunkten der Verdrängermaschine eine Vermessung der Prozessgrößen Druckmittelvolumenausgangsstrom, Druckmittelvolumeneingangs- strom, Eingangsdruck, Ausgangsdruck, Drehzahl und Drehmoment der Antriebswelle (bei einer als Pumpe ausgebildeten Verdrängermaschine) beziehungsweise Drehmoment der Abtriebswelle (bei einer als Motor ausgebildeten Verdrängermaschine) erfolgen muss, hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass sowohl zur Anpassung des Modells als auch für die Diagnose lediglich die Sprungantwort des Gehäusedrucks zu messen ist. Die Anzahl der Messgrößen, und damit ein verfahrenstechnischer und ein vorrichtungstechnischer Aufwand des erfindungsgemäßen Verfahrens, ist somit vor und während der Diagnose deutlich verringert. Die Messgröße Gehäusedruck bietet zudem den großen Vorteil, dass sie verglichen mit dem beim herkömmlichen Verfahren zu bestimmenden Hochdruck der Verdrängermaschine niedrig ist und dadurch günstige Druckbestimmungseinheiten beziehungsweise Drucksensoren Verwendung finden können. Dies stellt eine bedeutende Möglichkeit zur Verringerung eines vorrichtungstechnischen Aufwandes dar. Gegenüber dem leckagebasierten Verfahren des Standes der Technik (Palazzolo et al.) weist das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil auf, dass ein Verschleißzustand der gesamten Verdrängermaschine und nicht nur einzelner Bauteile der Maschine diagnostizierbar ist. So kann eine stetige Abnutzung beziehungsweise Veränderung hydrostatisch entlasteter oder volumenstromführender Kontaktstellen der Maschine auf einfache Weise erkannt beziehungsweise diagnostiziert werden. Compared to the conventional efficiency-based method of the prior art, in which for measuring characteristic quantities of the efficiency for a variety of working or operating points of the positive displacement machine, a measurement of the process variables Druckmittelvolumenausgangsstrom, Druckmittelvolumeneingangs- stream, input pressure, output pressure, speed and torque of the drive shaft (at a displacement machine designed as a pump) or torque of the output shaft (in a positive displacement machine designed as a motor), the method according to the invention has the advantage that only the step response of the housing pressure is to be measured both for adaptation of the model and for the diagnosis. The number of measured variables, and thus a procedural and a device technical effort of the invention Procedure, is thus significantly reduced before and during the diagnosis. The measured variable casing pressure also offers the great advantage that it is low compared to the high pressure of the positive displacement machine to be determined in the conventional method, and therefore inexpensive pressure determination units or pressure sensors can be used. This represents an important possibility for reducing a device complexity. Compared to the leakage-based method of the prior art (Palazzolo et al.), The inventive method has the advantage that a state of wear of the entire displacement machine and not only individual components of the machine can be diagnosed. Thus, a steady wear or change hydrostatically relieved or volume flow leading contact points of the machine can be easily detected or diagnosed.
Der Gehäusedruck ist dabei insbesondere ein Gehäuseinnendruck beziehungsweise ein Leckagedruck. Unter der Sprungfunktion ist eine zeitlich zumindest abschnittsweise schnelle Verstellung der Last zu verstehen. Die Verstellung der Last kann dabei über eine Verstellung eines Betriebsparameters eines Verbrauchers der Verdrängermaschine oder über eine Verstellung eines Betriebsparameters der hydrostatischen The housing pressure is in particular a housing internal pressure or a leakage pressure. The jump function is to be understood as a temporally at least partially rapid adjustment of the load. The adjustment of the load may be via an adjustment of an operating parameter of a consumer of the positive displacement machine or via an adjustment of an operating parameter of the hydrostatic
Verdrängermaschine selbst erfolgen. Displacement machine itself done.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens, die eine verstellbare hydrostatische Verdrängermaschine voraussetzt, erfolgt der Schritt„Verstellung der Last der hydrostatischen Verdrängermaschine gemäß der Sprungfunktion" durch einen Schritt„Verstellung eines geometrischen Volumens des zumindest einen oder zumindest eines hydrostatischen Arbeitsraums" gemäß der Sprungfunktion. In a particularly advantageous embodiment of the method, which requires an adjustable hydrostatic displacement machine, the step "adjustment of the load of the hydrostatic displacement machine according to the jump function" by a step "adjustment of a geometric volume of at least one or at least one hydrostatic working space" according to the jump function.
Für den Fall, dass die verstellbare hydrostatische Verdrängermaschine als Pumpe arbeitet beziehungsweise als Pumpe ausgebildet ist, wird das geometrische Volumen des Arbeitsraums bei dessen Verstellung bevorzugt vergrößert. Insbesondere bei konstanter Drehzahl der Pumpe und konstantem Verbraucher führt dies gemäß der Sprungfunktion zu einer entsprechenden Vergrößerung eines Druckmittelvolumenstroms der Pumpe, worauf hin sich ein höherer Druck im Arbeitsraum der Pumpe ergibt. Dieser höhere Druck führt in Folge zu einer verstärkten Leckage aus dem Arbeitsraum in das Gehäuse der Pumpe. Wird die Leckage nicht in gleicher Weise direkt abgeführt, kommt es zu einer Erhöhung des Gehäusedrucks in Form der Sprungantwort. Diese wird zur Diagnose als Maß für die Leckage beziehungsweise für den Verschleiß der Pumpe ausgewertet. Wird die verstellbare hydrostatische Verdrängermaschine als Motor betrieben beziehungsweise ist sie als Motor ausgebildet, wird das geometrische Volumen des Arbeitsraums bei dessen Verstellung bevorzugt verkleinert. Insbesondere bei einem konstanten Eingangs-Druckmittelvolumenstrom des Motors und konstantem Verbraucher resultieren daraus ebenso eine Erhöhung des Druckes im Arbeitsraum und die verstärkte Leckage des Druckmittels aus dem Arbeitsraum in das Gehäuse des Motors. Auch in diesem Fall ergibt sich die Sprungantwort des Gehäusedruckes, die zur Diagnose ausgewertet wird. In the event that the adjustable hydrostatic displacement machine operates as a pump or is designed as a pump, the geometric volume of the working space is preferably increased during its adjustment. In particular, at constant speed of the pump and constant load this leads according to the jump function to a corresponding increase in a pressure medium volume flow of the pump, which results in a higher pressure in the working space of the pump. This higher pressure leads to increased leakage from the work area into the housing of the pump. If the leakage is not dissipated directly in the same way, there is an increase in the housing pressure in the form of the step response. This is evaluated for diagnosis as a measure of the leakage or for the wear of the pump. If the adjustable hydrostatic displacement machine is operated as a motor or if it is designed as a motor, the geometric volume of the working space is preferably reduced during its adjustment. In particular, with a constant input pressure fluid flow rate of the motor and constant load resulting from an increase in the pressure in the working chamber and the increased leakage of the pressure medium from the working space in the housing of the engine. Also in this case results in the step response of the housing pressure, which is evaluated for diagnosis.
Ist die verstellbare hydrostatische Verdrängermaschine beispielsweise als Axialkolbenmaschine in Schrägscheiben- oder Schrägachsenbauweise oder in Tilting-Cup- Bauweise ausgeführt, kann der Schritt„Verstellung des geometrischen Volumens des Arbeitsraums" vorrichtungstechnisch besonders einfach durch einen Schritt„Verstellung eines Schwenkwinkels" gemäß der Sprungfunktion erfolgen. If the adjustable hydrostatic displacement machine is designed, for example, as an axial piston machine in a swashplate or oblique-axis design or in a tilting cup design, the step "adjustment of the geometric volume of the working space" can be carried out in a particularly simple manner by a step "adjustment of a swivel angle" according to the step function.
Für den Fall, dass die hydrostatische Verdrängermaschine als Konstantpumpe ausgebildet ist, so dass ihr Arbeitsraum beziehungsweise dessen geometrisches Volumen nicht verstellbar ist, erfolgt der Schritt„Verstellung der Last der hydrostatischen In the event that the hydrostatic displacement machine is designed as a fixed displacement pump, so that their working space or its geometric volume is not adjustable, the step takes place "adjustment of the load of the hydrostatic
Verdrängermaschine gemäß der Sprungfunktion" bevorzugt durch einen Schritt „Drosselung eines Hochdruckmittelvolumenstroms der Konstantpumpe gemäß der Sprungfunktion". Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit auch unabhängig von einer Verstellbarkeit der hydrostatischen Verdrängermaschine durchführbar. Displacement machine according to the jump function "preferred by a step" throttling of a high-pressure medium volume flow of the constant pump according to the jump function ". The method according to the invention can thus also be carried out independently of an adjustability of the hydrostatic displacement machine.
Für den Fall, dass die hydrostatische Verdrängermaschine als Konstantmotor ausgebildet ist erfolgt der Schritt„Verstellung der Last der hydrostatischen Verdrängermaschine gemäß der Sprungfunktion" bevorzugt durch einen Schritt„Abbremsung des Konstantmotors". Dabei erfolgt die Abbremsung insbesondere durch eine Erhöhung eines Abtriebswiderstands des Motors und dessen Diagnose ist somit ebenso unabhängig von der Verstellbarkeit der hydrostatischen Verdrängermaschine durchführbar. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens erfolgt vor dem Schritt „Diagnose in Abhängigkeit der Sprungantwort des Gehäusedrucks" ein Schritt „Ermittlung einer Abweichung der Sprungantwort von einer Sollsprungantwort". In the event that the hydrostatic displacement machine is designed as a constant motor, the step "adjustment of the load of the hydrostatic displacement machine according to the jump function" is preferably carried out by a step "deceleration of the constant motor". In this case, the deceleration takes place, in particular, by an increase in an output resistance of the motor and its diagnosis is therefore equally independent of the adjustability of the hydrostatic displacement machine feasible. In a particularly preferred development of the method, a step "determination of a deviation of the step response from a desired step response" is performed before the step "Diagnosis as a function of the step response of the housing pressure".
Zur Bereitstellung der Sollsprungantwort weist das erfindungsgemäße Verfahren vor dem Schritt„Ermittlung einer Abweichung der Sprungantwort von einer Sollsprungantwort" vorteilhafterweise einen Schritt„Modellbasierte Berechnung der Sollsprungantwort in Abhängigkeit der Sprungfunktion" auf. In order to provide the desired jump response, the method according to the invention advantageously has a step "model-based calculation of the desired step response as a function of the step function" before the step "determining a deviation of the step response from a desired step response".
Eine Bestimmung beziehungsweise Messung des Gehäusedrucks liefert ein analoges Signal. Um die Verarbeitung dieses Signals durch das erfindungsgemäße Diagnoseverfahren zu ermöglichen, weist dieses in einer bevorzugten Weiterbildung vor dem Schritt„Modellbasierte Berechnung der Sollsprungantwort in Abhängigkeit der A determination or measurement of the housing pressure provides an analog signal. In order to enable the processing of this signal by means of the diagnostic method according to the invention, in a preferred refinement, the latter has the step "model-based calculation of the desired step response as a function of the
Sprungfunktion" einen Schritt„Digitalisierung der Sprungantwort" auf. Jump function "a step" Digitization of the step response "on.
Um eine Qualität des Signals der erfassten Sprungantwort und damit die Diagnose der hydrostatischen Verdrängermaschine zu verbessern, weist das erfindungsgemäße Verfahren in einer vorteilhaften Weiterbildung nach dem Schritt„Digitalisierung der Sprungantwort" einen Schritt„Filterung der Sprungantwort" auf. In order to improve a quality of the signal of the detected step response and thus the diagnosis of the hydrostatic displacement machine, the inventive method in an advantageous development after the step "digitizing the step response" a step "filtering the step response" on.
Um eine Robustheit des erfindungsgemäßen Diagnoseverfahrens gegen Einflüsse des von der hydrostatischen Verdrängermaschine versorgten Verbrauchers zu erhöhen, weist das Verfahren in einer besonders vorteilhaften Weiterbildung vor dem Schritt „Verstellung der Last der hydrostatischen Verdrängermaschine gemäß der Sprungfunktion" einen Schritt„Entkopplung der hydrostatischen Verdrängermaschine vom Verbraucher" und„Kopplung der hydrostatischen Verdrängermaschine mit einem Diagnoseverbraucher" auf. Der Diagnoseverbraucher ist dabei im Falle der als Pumpe ausgebildeten hydrostatischen Verdrängermaschine bevorzugt ein hydraulischer Verbraucher und im Falle der als Motor ausgebildeten hydrostatischen Verdrängermaschine bevorzugt ein Verbraucher mechanischer Energie mit einem gemäß der Sprungfunktion steuerbaren Verbrauchs- beziehungsweise Lastverhalten. Auf diese Weise ist es möglich, einen Verbrauchs- beziehungsweise Nutzungszyklus, in dem die Verdrängermaschine den Verbraucher bestimmungsgemäß versorgt, zu unterbrechen. Diese Unterbrechung ist dann für die Durchführung eines vom Verbraucher unbeeinflussten Diagnosezyklus des Verfahrens nutzbar, wodurch eine Robustheit des Diagnoseverfahrens beziehungsweise des Diagnoseergebnisses gegenüber Einflüssen des Verbrauchers gegeben ist. Dies ist ein großer Vorteil gegenüber herkömmlichen Verfahren gemäß dem Stand der Technik, wie sie in kombinierten Sensoreinheiten mit Mediendurchfluss durch das gesamte System genutzt werden. In diesen Verfahren ist keine Entkopplung des Verbrauchers von der Verdrängermaschine vorgesehen, so dass die Diagnosefähigkeit und das Diagnoseergebnis immer auch vom Ein- fluss des Verbrauchers abhängen oder mit erheblichem Aufwand rechnerisch zu kompensieren sind. Durch zumindest je eine Diagnose mit entkoppeltem und gekoppeltem Verbraucher ist zudem eine Isolierung von Fehlern der hydrostatischen Verdrängermaschine von Fehlern einer die hydrostatische Verdrängermaschine und den Verbraucher umfassenden hydraulischen Anordnung ermöglicht. Auf diese Weise kann das Diagnoseverfahren auch zur Diagnose der hydraulischen Anordnung eingesetzt werden. Die Unterbrechung des Verbrauchs- beziehungsweise Nutzungszyklus kann zudem bei einer Initialisierung oder einer Anpassung des für den Verfahrensschritt „Modellbasierte Berechnung der Sollsprungantwort in Abhängigkeit der Sprungfunktion" benötigten mathematischen Modells genutzt werden. Besonders bevorzugt weist das Verfahren diesen Entkopplungsschritt auf, wenn der Betrieb des Verbrauchers eine kurze Unterbrechung, insbesondere eine wiederholt oder sogar periodisch eintretende Unterbrechung, zur Durchführung der Diagnose erlaubt. In order to increase the robustness of the diagnostic method according to the invention against influences of the consumer supplied by the hydrostatic displacement machine, the method has, in a particularly advantageous development prior to the step "adjustment of the load of the hydrostatic displacement machine according to the jump function", a step "decoupling of the hydrostatic displacement machine from the consumer" In the case of the hydrostatic displacement machine designed as a pump, the diagnostic consumer is preferably a hydraulic consumer and, in the case of the hydrostatic displacement machine designed as a motor, preferably a consumer of mechanical energy with a consumption power controllable according to the step function. or load behavior. In this way, it is possible to interrupt a consumption or use cycle in which the displacement machine supplies the consumer as intended. This interruption can then be used to carry out a diagnosis cycle of the method which is not affected by the consumer, which renders the diagnostic method or the diagnosis result robust to consumer influences. This is a major advantage over conventional prior art methods utilized in combined sensor units with media flow throughout the system. In these methods, no decoupling of the consumer from the displacement machine is provided, so that the diagnostic capability and the diagnostic result always depend on the influence of the consumer or can be computationally compensated with considerable effort. In addition, at least one diagnosis with a decoupled and coupled consumer makes it possible to isolate errors of the hydrostatic displacement machine from errors in a hydraulic arrangement comprising the hydrostatic displacement machine and the consumer. In this way, the diagnostic method can also be used to diagnose the hydraulic arrangement. The interruption of the consumption or use cycle can also be used in an initialization or adaptation of the mathematical model required for the method step "Model-based calculation of the desired step response as a function of the step function." The method particularly preferably has this decoupling step if the operation of the consumer has a short interruption, in particular a repeated or even periodically occurring interruption, allowed to carry out the diagnosis.
Eine hydraulische Anordnung umfasst eine hydrostatische Verdrängermaschine, die zur Versorgung eines Verbrauchers mit diesem insbesondere mechanisch oder hydraulisch koppelbar ist. Die hydraulische Anordnung hat weiterhin eine Steuereinheit, über die eine Last der hydrostatischen Verdrängermaschine, insbesondere über ein von der Steuereinheit ansteuerbares Stellelement, verstellbar ist. Des Weiteren hat sie eine Druckbestimmungseinheit, insbesondere einen Drucksensor, über die beziehungsweise den ein Gehäusedruck der hydrostatischen Verdrängermaschine bestimmbar ist. Dieser Gehäusedruck ist insbesondere über eine Signalverbindung der hydraulischen Anordnung an die Steuereinheit meldbar. Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit dabei derart ausgestaltet, dass die Last gemäß einer Sprungfunktion verstellbar, insbesondere vergrößerbar ist, und eine Diagnose der hydrostatischen Verdrängermaschine, insbesondere eine Zustands- oder Fehlerdiagnose, in Abhängigkeit einer Sprungantwort des Gehäusedrucks durchführbar ist. A hydraulic arrangement comprises a hydrostatic displacement machine, which can be coupled to supply a consumer with this in particular mechanically or hydraulically. The hydraulic arrangement further has a control unit, via which a load of the hydrostatic displacement machine, in particular via a controllable by the control unit actuator is adjustable. Furthermore, it has a pressure determination unit, in particular a pressure sensor, via which or a housing pressure of the hydrostatic displacement machine can be determined. This housing pressure can be reported to the control unit in particular via a signal connection of the hydraulic arrangement. According to the invention, the control unit is such configured such that the load according to a jump function is adjustable, in particular enlarged, and a diagnosis of the hydrostatic positive displacement machine, in particular a state or fault diagnosis, depending on a step response of the housing pressure is feasible.
Die derart ausgestaltete Steuereinheit der erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung ermöglicht eine bedeutende vorrichtungstechnische Vereinfachung zur Diagnose der Verdrängermaschine: Anstatt gemäß dem vorbeschriebenen Stand der Technik eine Diagnose der Verdrängermaschine über eine Bestimmung ihres Wirkungsgrades und einer dafür nötigen Vermessung einer Vielzahl von Prozessgrößen vorzunehmen, müssen erfindungsgemäß nun nur noch zwei Messgrößen - der zeitliche Verlauf der Last und des Gehäusedruck - erfasst werden. Dieser Vorteil kommt sowohl bei der Bildung eines in der Steuereinheit zu implementierenden mathematischen Modells der Sprungantwort als Funktion der Sprungfunktion, als auch bei der eigentlichen Diagnose zum Tragen. Von großem Vorteil ist dabei, dass ein Heranziehen der Sprungantwort des Gehäusedrucks vorrichtungstechnisch besonders einfach umsetzbar ist. Im The thus configured control unit of the hydraulic arrangement according to the invention allows a significant device simplification for the diagnosis of Verdrängermaschine: Instead of according to the above-described prior art to make a diagnosis of Verdrängermaschine via a determination of their efficiency and a necessary measurement of a variety of process variables, according to the invention now only two measured variables - the time course of the load and the housing pressure - are detected. This advantage comes into play both in the formation of a mathematical model of the step response to be implemented in the control unit as a function of the step function and in the actual diagnosis. It is of great advantage here that drawing on the step response of the housing pressure is particularly easy to implement in terms of device technology. in the
Gegensatz zur gemäß dem Stand der Technik notwendigen Messung des Hochdrucks der Verdrängermaschine kann zur Bestimmung des Gehäusedrucks eine Bestimmungseinheit beziehungsweise ein Drucksensor des Niederdrucksegments gewählt werden. Somit sind günstige Drucksensoren mit einem Messbereich von beispielsweise 5 bis 30 bar einsetzbar. Ein großer Vorteil ist, dass diese bereits häufig in der Verdrängermaschine vorinstalliert sind, so dass ein Teil der notwendigen Vorrichtungen zur Diagnose der Verdrängermaschine bereits„on board" vorhanden sind. In diesem Fall ist der vorrichtungstechnische Aufwand zur Diagnose der Verdrängermaschine weiter verringert. Contrary to the measurement of the high pressure of the displacement machine required according to the prior art, a determination unit or a pressure sensor of the low pressure segment can be selected for determining the housing pressure. Thus, inexpensive pressure sensors with a measuring range of for example 5 to 30 bar can be used. A great advantage is that they are already preinstalled frequently in the displacement machine, so that some of the necessary devices for diagnosing the displacement machine are already present "on board." In this case, the device complexity for the diagnosis of the displacement machine is further reduced.
In einer bevorzugten Weiterbildung der hydraulischen Anordnung ist die hydrostatische Verdrängermaschine verstellbar. In diesem Fall ist die Verstellung der Last gemäß der Sprungfunktion vorrichtungstechnisch besonders einfach über eine Verstellung beziehungsweise Änderung eines geometrischen Volumens eines hydrostatischen Arbeitsraums der hydrostatischen Verdrängermaschine möglich. Die erfolgt bevorzugt über eine beispielsweise als Stellzylinder oder als Linearantrieb ausgebildete Stellvorrichtung der hydrostatischen Verdrängermaschine. Die Verdrängermaschine ist bevorzugt eine verstellbare Axialkolbenmaschine in Schrägscheiben oder Schrägachsen oder in Tilting Cup Bauweise oder eine verstellbare Radialkolbenmaschine. Da in den genannten Maschinen häufig bereits eine Vorrichtung zur Aufnahme des Verstellwinkels oder zur Messung der Verstellung des geometrischen Volumens des Arbeitsraum vorgesehen ist, ergibt sich auch hier der Vorteil, dass ein Teil der zur Diagnose notwendigen Vorrichtungen häufig bereits„on board" vorhanden sind. In diesem Fall ist der vorrichtungstechnische Aufwand zur Diagnose der Verdrängermaschine weiter verringert. Sollte dies nicht der Fall sein, ist die Verdrängermaschine mit wenig Aufwand entsprechend nachrüstbar. In a preferred development of the hydraulic arrangement, the hydrostatic displacement machine is adjustable. In this case, the adjustment of the load according to the jump function device technology is particularly simple about an adjustment or change of a geometric volume of a hydrostatic working space of the hydrostatic displacement machine possible. This preferably takes place via an adjusting device of the hydrostatic displacement machine designed, for example, as an actuating cylinder or as a linear drive. The displacement machine is preferably one Adjustable axial piston machine in swash plates or oblique axes or in tilt cup design or an adjustable radial piston machine. Since a device for receiving the adjustment angle or for measuring the adjustment of the geometric volume of the working space is often already provided in the said machines, there is also the advantage here that part of the devices necessary for the diagnosis are often already present "on board". In this case, the expenditure on device technology for diagnosing the displacement machine is further reduced, and if this is not the case, the displacement machine can be retrofitted with little effort.
In einer dazu alternativen Weiterbildung der hydraulischen Anordnung ist die hydrostatische Verdrängermaschine vorrichtungstechnisch einfacher als Konstantmaschine ausgebildet, so dass die Verstellung der Last nicht über eine Verstellung des geometrischen Volumens der Verdrängermaschine, sondern bevorzugt über eine Verstellung der Verbrauchslast erfolgt. In an alternative development of the hydraulic arrangement, the hydrostatic displacement machine device is simpler designed as a constant machine, so that the adjustment of the load is not via an adjustment of the geometric volume of the positive displacement machine, but preferably via an adjustment of the consumption load.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der hydraulischen Anordnung ist die hydrostatische Verdrängermaschine eine Pumpe. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn die hydraulische Anordnung ein Wegeventil, insbesondere ein 3/2- Wegeventil, mit einer Verbraucherschaltstellung und einer Diagnoseschaltstellung aufweist. Über die Verbraucherschaltstellung des Wegeventils ist dann ein Hochdruckanschluss der Pumpe mit einem Druckmittelanschluss des Verbrauchers verbindbar. Über die Diagnoseschaltstellung des Wegeventils hingegen ist der Hochdruckanschluss der Pumpe - bei gleichzeitiger Entkopplung vom Verbraucher - mit einem Druckmittelanschluss eines Diagnoseverbrauchers verbindbar. Dies ermöglicht auf vorrichtungstechnisch einfache Weise eine Robustheit der Diagnose der Verdrängermaschine gegen Einflüsse des Verbrauchers. Zusätzlich kann eine Isolierung von Fehlern der gesamten hydraulischen Anordnung von den Fehlern der hydrostatischen Verdrängermaschine beziehungsweise der Pumpe erfolgen. Somit kann die Diagnose auch zur Diagnose der hydraulischen Anordnung eingesetzt werden. Der Diagnoseverbraucher ist dabei zur Beaufschlagung der Pumpe mit einer definierten Last gemäß der Sprungfunktion bevorzugt als Drossel, Blende oder Düse ausgebildet oder weist eine solche auf. Ist die Verdrängermaschine eine Verstellpumpe, so ist die Drossel, Blende oder Düse bevorzugt vorrichtungstechnisch einfach fest ausgebildet. Ist die hydrostatische Verdrängermaschine hingegen eine Konstantpumpe, so ist die Drossel, Blende oder Düse des Diagnoseverbrauchers bevorzugt verstellbar, so dass die Last gemäß der Sprungfunktion über die Verstellung der Drossel, Blende oder Düse verstellbar ist. In a particularly preferred development of the hydraulic arrangement, the hydrostatic displacement machine is a pump. In this case, it is particularly advantageous if the hydraulic arrangement has a directional control valve, in particular a 3/2-way valve, with a consumer switching position and a diagnosis switching position. Via the consumer switching position of the directional control valve, a high-pressure connection of the pump can then be connected to a pressure medium connection of the consumer. By contrast, the high-pressure connection of the pump - with simultaneous decoupling from the consumer - can be connected to a pressure medium connection of a diagnostic consumer via the diagnostic switching position of the directional control valve. This allows device-simple manner a robustness of the diagnosis of the positive displacement machine against influences of the consumer. In addition, insulation of faults of the entire hydraulic arrangement can take place from the faults of the hydrostatic displacement machine or of the pump. Thus, the diagnosis can also be used to diagnose the hydraulic arrangement. The diagnostic consumer is designed to act on the pump with a defined load according to the step function preferably as a throttle, aperture or nozzle or has such. If the displacement machine is a variable displacement pump, the throttle, orifice or Nozzle prefers device technology simply fixed. On the other hand, if the hydrostatic displacement machine is a fixed displacement pump, the throttle, orifice or nozzle of the diagnostic consumer is preferably adjustable, so that the load can be adjusted according to the step function via the adjustment of the throttle, orifice or nozzle.
In einer alternativen bevorzugten Weiterbildung der hydraulischen Anordnung ist die hydrostatische Verdrängermaschine ein Motor. Zudem verfügt die hydraulische Anordnung eine über die Steuereinheit steuerbare Bremse, über die der Motor, insbesondere eine Abtriebswelle des Motors oder eine mit dieser gekoppelte Welle, mit einem Bremsmoment gemäß der Sprungfunktion beaufschlagbar ist. Besonders bevorzugt umfasst die hydraulische Anordnung diese Bremse, wenn der Motor als Konstantmotor ausgebildet ist. Um den Motor, ähnlich wie bereits vorbeschrieben die Pumpe, von seinem Verbraucher entkoppeln zu können, weist die hydraulische Anordnung in einer vorteilhaften Weiterbildung zudem eine Kupplungseinheit mit einer Betriebsschaltstellung und einer Diagnoseschaltstellung auf. Über die Betriebsschaltstellung ist dabei die Abtriebswelle des Motors mit einer Welle des Verbrauchers koppelbar. Über die Diagnoseschaltstellung hingegen ist die Abtriebswelle des Motors von dieser Welle entkoppelbar. Auf diese Weise kann eine Bremsung der Abtriebswelle unabhängig von der Last des Verbrauchers erfolgen. Die Bremse fungiert somit als Diagnoseverbraucher. In an alternative preferred development of the hydraulic arrangement, the hydrostatic displacement machine is a motor. In addition, the hydraulic arrangement has a controllable via the control unit brake, via which the engine, in particular an output shaft of the motor or coupled to this shaft, with a braking torque according to the jump function can be acted upon. Particularly preferably, the hydraulic arrangement comprises this brake, when the motor is designed as a constant motor. In order to decouple the engine from its consumer, as already described above, the hydraulic arrangement also has, in an advantageous development, a coupling unit with an operating switching position and a diagnosis switching position. About the operating switching position while the output shaft of the engine with a shaft of the consumer can be coupled. By contrast, the output shaft of the motor can be decoupled from this shaft via the diagnostic switch position. In this way, a braking of the output shaft can be independent of the load of the consumer. The brake thus acts as a diagnostic consumer.
Die Varianten der hydraulischen Anordnung der Pumpe mit Wegeventil und des Motors mit Kupplungseinheit sind besonders bevorzugt, wenn der Betrieb der hydraulischen Anordnung eine kurze Betriebsunterbrechung, insbesondere eine wiederholt oder sogar periodisch eintretende Unterbrechungen, zur Durchführung der Diagnose erlaubt. The variants of the hydraulic arrangement of the pump with directional control valve and the motor with coupling unit are particularly preferred when the operation of the hydraulic arrangement allows a brief stoppage, in particular a repetitive or even periodically occurring interruptions, to carry out the diagnosis.
Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung und zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von zwei schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: In the following, two embodiments of a hydraulic arrangement according to the invention and two embodiments of a method according to the invention will be explained in more detail with reference to two schematic drawings. Show it:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung zusammen mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung; und Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen hydraulischen Figure 1 shows a first embodiment of the hydraulic arrangement according to the invention together with a first embodiment of a method according to the invention in a schematic representation; and Figure 2 shows a second embodiment of the hydraulic according to the invention
Anordnung zusammen mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung. Arrangement together with a second embodiment of a method according to the invention in a schematic representation.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Anordnung 1 zusammen mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens 2 zur Diagnose einer als verstellbare hydrostatische Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise ausgeführten hydrostatischen Verdrängermaschine 4. FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a hydraulic arrangement 1 together with a first exemplary embodiment of a method 2 according to the invention for the diagnosis of a hydrostatic displacement machine 4 designed as an adjustable hydrostatic axial piston pump of a swashplate design.
Die hydraulische Anordnung 1 hat die Axialkolbenpumpe 4, einen Verbraucher 6 und eine Steuereinheit 8. In der Steuereinheit 8 ist das erfindungsgemäße Verfahren 2 implementiert. Der Verbraucher 6 beziehungsweise ein Druckmitteleingang 10 des Verbrauchers 6 ist über eine Hochdruckleitung 12 mit einem Hochdruckanschluss 14 der Axialkolbenpumpe 4 verbunden. Ein Niederdruckanschluss 16 der Axialkolbenpumpe 4 ist über eine Niederdruckleitung 18 mit einem Tank 20 verbunden. Ein Gehäuse 22 der Axialkolbenpumpe 4 weist zur Abfuhr eines Leckagestroms einen The hydraulic arrangement 1 has the axial piston pump 4, a consumer 6 and a control unit 8. In the control unit 8, the inventive method 2 is implemented. The consumer 6 or a pressure medium input 10 of the consumer 6 is connected via a high pressure line 12 to a high pressure port 14 of the axial piston pump 4. A low pressure port 16 of the axial piston pump 4 is connected via a low pressure line 18 to a tank 20. A housing 22 of the axial piston pump 4 has for the removal of a leakage current
Leckageanschluss 24 auf. Dieser ist über eine Leckageleitung 26 mit dem Tank 20 verbunden. Über eine Sensorleitung 28 ist eine als Drucksensor ausgebildete Bestimmungseinheit 30 an die Leckageleitung 26 angeschlossen. Das in der Steuereinheit 8 implementierte Verfahren 2 hat die Schritte Konditionierung beziehungsweise Digitalisierung einer Sprungantwort 32, Filterung der Sprungantwort 34, modellbasierte Berechnung einer Sollsprungantwort in Abhängigkeit der Sprungfunktion 36, Ermittlung einer Abweichung der Sprungantwort von der Sollsprungantwort 38, einen Schritt Diagnose in Abhängigkeit der Sprungantwort beziehungsweise der Abweichung 40 und einen Schritt Ausgabe der Diagnose 42. Weiterhin umfasst das Verfahren die Schritte iterative Modelloptimierung 44 und Initialisierung von Fehlergrenzen 46. Als einen zentralen Schritt zur Diagnose der Axialkolbenpumpe 4 weist das Verfahren 2 einen Schritt Verstellung einer Last der hydrostatischen Axialkolbenpumpe 4 (beziehungsweise der Verdrängermaschine) gemäß einer Sprungfunktion 48 auf. Leak connection 24 on. This is connected via a leakage line 26 to the tank 20. A determination unit 30 designed as a pressure sensor is connected to the leakage line 26 via a sensor line 28. The method 2 implemented in the control unit 8 has the steps of conditioning or digitizing a step response 32, filtering the step response 34, model-based calculation of a desired step response as a function of the step function 36, determining a deviation of the step response from the desired step response 38, a step diagnosis depending on the step response or the deviation 40 and a step output the diagnosis 42. Furthermore, the method comprises the steps of iterative model optimization 44 and initialization of error limits 46. As a central step for the diagnosis of the axial piston pump 4, the method 2 comprises a step of adjusting a load of the hydrostatic axial piston pump 4 (FIG. or the displacement machine) according to a jump function 48.
Es folgt eine Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens 2 zur Diagnose der Axialkolbenpumpe 4: In einem bestimmungsgemäßen Betriebszustand der hydraulischen Anordnung 1 saugt die Axialkolbenpumpe 4 gemäß ihrer Drehzahl und ihres Schwenkwinkels α über die Niederdruckleitung 18 aus dem Tank 20 Druckmittel an und fördert es über den Hochdruckanschluss 14 und die Hochdruckleitung 12 zu einem Druckmitteleingang 10 des Verbrauchers 6. Die Förderung des Druckmittels erfolgt dabei in einem offenen Kreislauf, so dass der Druckmittelvolumenstrom den Verbraucher 6 wieder zum Tank 20 hin verlässt. Die Axialkolbenpumpe 4 läuft dabei mit der konstanten Drehzahl n und mit dem über die Steuereinheit 8 konstant eingestellten Schwenkwinkel a, der in Figur 1 durch einen diagonalen Pfeil des Symbols der Axialkolbenpumpe 4 symbolisiert ist. Es soll nun eine Diagnose der Axialkolbenpumpe 4 auf Verschleiß erfolgen. Zu diesem Zweck wird der Schritt 48 des Verfahrens (Verstellung der Last der Axialkolbenpumpe 4 gemäß der Sprungfunktion) ausgeführt. Die Steuereinheit 8 übermittelt über eine Signalverbindung 49 die Sprungfunktion des Schwenkwinkels α an einen in Figur 1 nicht dargestellten Stellzylinder der Axialkolbenpumpe 4. Dieser führt die Verstellung des Schwenkwinkels α der Schrägscheibe Axialkolbenpumpe 4 gemäß der Sprungfunktion durch. Die Verstellung des Schwenkwinkels α erfolgt dabei in Richtung einer Vergrößerung eines geometrischen Hubvolumens der Arbeitsräume der Axialkolbenpumpe 4. Bei gleichbleibender Drehzahl der Axialkolbenpumpe 4 und Last des Verbrauchers 6 ergibt sich kurzfristig eine Erhöhung des Drucks in den Arbeitsräumen mit einem zeitlichen Verlauf. In Folge kommt es zu einer verstärkten Leckage aus den Arbeitsräumen in einen Innenraum des Gehäuses 22 der Axialkolbenpumpe 4. Versuche ergeben, dass mit der verstärkten Leckage eine The following is an explanation of the method 2 according to the invention for the diagnosis of the axial piston pump 4: In a normal operating state of the hydraulic arrangement 1, the axial piston pump 4 sucks according to their speed and their Swivel angle α on the low pressure line 18 from the tank 20 pressure medium and promotes it via the high pressure port 14 and the high pressure line 12 to a pressure medium input 10 of the consumer 6. The promotion of the pressure medium takes place in an open circuit, so that the pressure medium flow to the consumer 6 again to the tank 20 leaves. The axial piston pump 4 runs at the constant speed n and with the control unit 8 constantly set pivot angle a, which is symbolized in Figure 1 by a diagonal arrow of the symbol of the axial piston pump 4. It should now be a diagnosis of the axial piston pump 4 to wear. For this purpose, the step 48 of the method (adjustment of the load of the axial piston pump 4 according to the jump function) is executed. The control unit 8 transmits the jump function of the swivel angle α to a setting cylinder, not shown in FIG. 1, of the axial piston pump 4 via a signal connection 49. This performs the adjustment of the swivel angle α of the swash plate axial piston pump 4 according to the step function. The adjustment of the swivel angle α takes place in the direction of increasing a geometric displacement of the working chambers of the axial piston pump 4. At constant speed of the axial piston pump 4 and load of the consumer 6 results in the short term, an increase in pressure in the work spaces with a time course. As a result, there is an increased leakage from the work spaces in an interior of the housing 22 of the axial piston pump 4. Experiments show that with the increased leakage
Druckerhöhung im Gehäuse 22 und damit in der Leckageleitung 26 einhergeht. Der Druck in der Leckageleitung 26 beziehungsweise im Gehäuse 22 wird durch den Drucksensor 30 aufgenommen. Da eine„Störung" des Betriebszustandes der Axialkolbenpumpe 4 gemäß der Sprungfunktion erfolgte, zeigt der Druck im Gehäuse 22 beziehungsweise in der Leckageleitung 26 ein Verhalten in Form einer Sprungantwort. Auf die Sprungfunktion beziehungsweise die spezifische zeitliche Änderung des Schwenkwinkels der Axialkolbenpumpe 4 reagiert somit der Leckagedruck mit einem spezifischen zeitlichen Verlauf. Dieser vom Drucksensor 30 aufgenommene Verlauf der Sprungantwort einerseits und die aufgeprägte Sprungfunktion des Schrittes 48 andererseits gehen über Signalverbindungen 31 und 47 zur Diagnose in das Verfahren 2 ein. Zunächst wird die Sprungantwort des Leckagedrucks vom Drucksensor 30 an die Steuereinheit 8 über die Signalverbindung 31 übergeben. Im Verfahrensschritt 32 (Konditionierung beziehungsweise Digitalisierung der Sprungantwort) wird das analoge Messsignal digitalisiert. Es erfolgt eine Weitergabe des digitalen Messsignals beziehungsweise der digitalisierten Sprungantwort an den Schritt 34 des Verfahrens 2, in dem die Sprungantwort gefiltert beziehungsweise von Rauschen befreit wird. Nach der Weitergabe der so aufbereiteten Sprungantwort erfolgt in Schritt 36 die modellbasierte Berechnung einer Sollsprungantwort, die den zeitlichen Verlauf des Leckagedruckes in einem Zustand der Axialkolbenpumpe 4 darstellt, in dem diese keinerlei Verschleiß aufweist, also fehlerfrei ist. Als Input zur Berechnung der Sollsprungantwort erhält der Verfahrensschritt 36 vom Verfahrensschritt 48 über die Signalverbindung 47 die Pressure increase in the housing 22 and thus in the leakage line 26 is accompanied. The pressure in the leakage line 26 or in the housing 22 is received by the pressure sensor 30. Since there was a "malfunction" in the operating state of the axial piston pump 4 in accordance with the step function, the pressure in the housing 22 or in the leakage line 26 shows a response in the form of a step response The leakage pressure thus reacts to the step function or the specific time change of the swivel angle of the axial piston pump 4 This course of the step response recorded by the pressure sensor 30 on the one hand and the impressed step function of the step 48 on the other hand enter the method 2 via signal connections 31 and 47. First, the step response of the leakage pressure from the pressure sensor 30 to the control unit 8 via the signal connection 31. In method step 32 (conditioning or digitization of the step response), the analog Measuring signal digitized. There is a passing of the digital measurement signal or the digitized step response to the step 34 of the method 2, in which the step response is filtered or freed from noise. After passing on the thus processed step response in step 36, the model-based calculation of a desired jump response, which represents the time course of the leakage pressure in a state of the axial piston pump 4, in which this has no wear, that is error-free. As input for calculating the desired jump response, method step 36 receives from method step 48 via signal connection 47
Sprungfunktion. Beide Sprungantworten, also die gemessene, digitalisierte und gefilterte Sprungantwort des Leckagedrucks, und die modellbasiert errechnete Jump function. Both step responses, ie the measured, digitized and filtered step response of the leakage pressure, and the model-based calculated
Sollsprungantwort werden an den Verfahrensschritt 38 (Ermittlung der Abweichung der Sprungantwort von der Sollsprungantwort) übergeben. Vom Verfahrensschritt 46 (Initialisierung von Fehlergrenzen) gehen dabei die für die Diagnose eines garantierten Fehlers beziehungsweise Verschleißes notwendigen und in einem vorausgehenden Initialisierungsverfahren ermittelten Fehlergrenzen ein (Beschreibung weiter unten). Die Fehlergrenzen und die ermittelte Abweichung der Sprungantwort werden in Schritt 40 (Diagnose) verarbeitet und es erfolgt mit dem Schritt 42 eine Ausgabe des The desired jump response is transferred to method step 38 (determination of the deviation of the step response from the desired step response). From method step 46 (initialization of error limits), the error limits necessary for the diagnosis of a guaranteed error or wear and determined in a preceding initialization method are entered (description below). The error limits and the determined deviation of the step response are processed in step 40 (diagnosis) and an output of the step S4 is performed
Diagnoseergebnisses. Diagnostic result.
Zur Durchführung der Diagnose benötigt das Verfahren 2 beziehungsweise die To carry out the diagnosis, the method requires 2 or the
Steuereinheit 8 somit als Input die Sprungantwort des Leckagedrucks und die Sprungfunktion des Schwenkwinkels α der Axialkolbenpumpe 4. Diese beiden Größen beziehungsweise deren zeitlichen Verläufe sind vorrichtungstechnisch besonders einfach zu ermitteln. Besonders vorteilhaft ist dabei dass nicht der am Hochdruckanschluss 14 der Axialkolbenpumpe 4 anliegende Hochdruck sondern der bedeutend niedrigere Leckagedruck, der etwa im Bereich des Gehäusedrucks liegt, erfasst werden muss. Der Drucksensor 30 muss dabei lediglich für ein Messintervall von etwa 5 bis 30 bar ausgelegt sein und ist daher vergleichsweise kostengünstig. Die Sprungfunktion kann entweder wie in Figur 1 dargestellt direkt vom Verfahrensschritt 48 als Sollsprungfunktion in den Verfahrensschritt 36 eingehen oder über einen Winkelaufnehmer oder Wegaufnehmer (nicht dargestellt) der Axialkolbenpumpe 4 an den Verfahrensschritt 36 Control unit 8 thus as input the step response of the leakage pressure and the jump function of the pivot angle α of the axial piston pump 4. These two variables or their temporal courses are particularly simple to determine device technology. It is particularly advantageous that not the pressure applied to the high pressure port 14 of the axial piston 4 high pressure but the significantly lower leakage pressure, which is approximately in the range of the housing pressure, must be detected. The pressure sensor 30 must be designed only for a measuring interval of about 5 to 30 bar and is therefore relatively inexpensive. The jump function can either enter directly from method step 48 as a desired jump function into method step 36 as shown in FIG. 1 or via an angle sensor or displacement transducer (not shown) of axial piston pump 4 to method step 36
(Berechnung Sollsprungantwort) übermittelt werden. Derartige Winkel- oder Wegaufnehmer sind häufig bereits in verstellbaren Verdrängermaschinen vorgesehen. Ebenso ist in derartigen Maschinen häufig bereits der Drucksensor 30 vorgesehen. An dieser Stelle wird ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens 2 beziehungsweise der Steuereinheit 8 offenkundig: Die Diagnose erfolgt mit vorrichtungstechnisch besonders einfachen Mitteln, die häufig bereits in der Verdrängermaschine beziehungsweise in der Axialkolbenpumpe 4 vormontiert beziehungsweise„on-board" verfügbar sind. Sollten sie dies nicht sein, ist es mit vergleichsweise wenig Aufwand möglich, den Drucksensor 30 und den Winkel- beziehungsweise Wegaufnehmer zu installieren. (Calculation of target jump response). Such angle or displacement sensors are often already provided in adjustable displacement machines. As well is often already provided in such machines, the pressure sensor 30. At this point, a great advantage of the method 2 or the control unit 8 according to the invention becomes apparent: The diagnosis is carried out with devices particularly simple means that are often already preassembled in the displacement machine or in the axial piston 4 or "on-board" are available not be, it is possible with relatively little effort to install the pressure sensor 30 and the angle or displacement transducer.
Gegenüber den mobilen Diagnosegeräten des Standes der Technik hat dies den Vorteil, dass die zur Diagnose notwendige Sensorik an der zu diagnostizierenden Verdrängermaschine vorliegt, sobald sie einmal installiert ist. Weiterhin hat das erfindungsgemäße Verfahren 2 beziehungsweise die erfindungsgemäße hydraulische Anordnung 1 wie weiter oben beschrieben den Vorteil, dass die Diagnose unabhängig von einer Ermittlung des Wirkungsgrades der Verdrängermaschine beziehungsweise Axialkolbenpumpe 4 erfolgen kann. Den in wirkungsgradbasierten Verfahren aufwändig in Feldmessungen zu bestimmenden vier bis sechs Prozessgrößen stehen die nur zwei Prozessgrößen des Leckagedrucks und des Schwenkwinkels des erfindungsgemäßen Verfahrens beziehungsweise der erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung gegenüber. Compared to the mobile diagnostic devices of the prior art, this has the advantage that the sensor necessary for the diagnosis is present on the positive displacement machine to be diagnosed once it is installed. Furthermore, the method 2 according to the invention or the hydraulic arrangement 1 according to the invention as described above has the advantage that the diagnosis can be made independently of a determination of the efficiency of the displacement machine or axial piston pump 4. The four to six process variables to be extensively determined in field measurements in efficiency-based methods are compared with only two process variables of the leakage pressure and the swivel angle of the method according to the invention or the hydraulic arrangement according to the invention.
Ursächlich wird die Reduzierung der zu ermittelnden Prozessgrößen der Verdrängermaschine beziehungsweise der Axialkolbenpumpe 4 durch das im Schritt 36 implementierte mathematische Modell ermöglicht. Anstatt einer Modellierung des Wirkungsgrades in Abhängigkeit der sechs oben genannten Prozessgrößen und der Anpassung des Modells mit Hilfe der Vermessung mehrerer Arbeitspunkte erfolgt im erfindungsgemäßen Modell eine Modellierung des Leckageverhaltens von Volumenstrom führenden Kontaktstellen der Verdrängermaschine beziehungsweise der Axialkolbenpumpe 4. Zur Modellierung wird dabei ein geeignet strukturiertes mathematisches Modell ausgewählt, dessen Parameter durch den Verfahrensschritt 44 (Iterative Modelloptimierung) im Zuge einer geeigneten Anzahl von Versuchsmessungen optimiert werden. Hierzu wird eine Anzahl von zehn Messungen bevorzugt. Die Optimierung der Modellparameter erfolgt dabei in einem Zustand der Verdrängermaschine beziehungsweise Axialkolbenpumpe 4, in dem diese noch keinen Verschleiß aufweist. In diesem Zustand kann von einer 100%igen Modellgüte gesprochen werden, wenn im Verfahrensschritt 36 die durch das mathematische Modell errechnete Sollsprungantwort keine Abweichung von der an diesen Verfahrensschritt übermittelten digitalisierten und gefilterten realen Sprungantwort festgestellt werden kann. Die Optimierung der Modellparameter des Verfahrensschrittes 36 (Berechnung der Sollsprungantwort) wird durch die in Figur 1 gestrichelte Signalverbindung zwischen dem Verfahrensschritt 44 (Iterative Modelloptimierung) und dem diagonalen Pfeil des Verfahrensschritts 36 (Berechnung der Sollsprungantwort) symbolisiert. Für eine tatsächliche Beurteilung, ob die im Verfahrensschritt 38 ermittelte Abweichung der realen Sprungantwort von der Sollsprungantwort einem Fehler der diagnostizierten hydraulischen Verdrängermaschine beziehungsweise Axialkolbenpumpe 4 entspricht, gehen über den Verfahrensschritt 46 (Initialisierung der Fehlergrenzen) aus Sprungantworten fehlerhafter Verdrängermaschinen ermittelte Fehlergrenzen ins Verfahren ein. The reason for the reduction of the process variables of the displacement machine or of the axial piston pump 4 to be determined is made possible by the mathematical model implemented in step 36. Instead of modeling the efficiency as a function of the six process variables mentioned above and the adaptation of the model with the aid of the measurement of several operating points, a model of the leakage behavior of volume flow contact points of the displacement machine or of the axial piston pump 4 takes place in the model according to the invention Model whose parameters are optimized by method step 44 (Iterative Model Optimization) over a suitable number of experimental measurements. For this purpose, a number of ten measurements is preferred. The optimization of the model parameters is carried out in a state of the displacement machine or axial piston pump 4, in which this still has no wear. In this state can be spoken of a 100% model quality, if in the method step 36 by the mathematical model calculated desired jump response no deviation from the transmitted to this step digitalized and filtered real step response can be determined. The optimization of the model parameters of method step 36 (calculation of the desired step response) is symbolized by the dashed signal connection between method step 44 (iterative model optimization) and the diagonal arrow of method step 36 (calculation of the desired step response). For an actual assessment as to whether the deviation of the real step response from the desired step response determined in method step 38 corresponds to an error of the diagnosed hydraulic displacement machine or axial piston pump 4, error limits determined from step responses of errored displacement machines enter into the method via method step 46 (initialization of the error limits).
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen Anordnung 101 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens 102 zur Diagnose des Zustandes der hydrostatischen Verdrängermaschine beziehungsweise der Axialkolbenpumpe 4 im Bezug auf Fehler und auf Verschleißvorgänge. FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a hydraulic arrangement 101 according to the invention with a second exemplary embodiment of a method 102 according to the invention for diagnosing the state of the hydrostatic displacement machine or of the axial piston pump 4 with respect to faults and wear processes.
Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel der hydraulischen Anordnung gemäß Figur 1 weist die hydraulische Anordnung 101 gemäß Figur 2 zusätzlich einen Notwithstanding the first exemplary embodiment of the hydraulic arrangement according to FIG. 1, the hydraulic arrangement 101 according to FIG. 2 additionally has one
Diagnoseverbraucher 150 und ein 3/2-Wegeventil 152 auf. Das 3/2-Wegeventil 152 ist durch eine Signalverbindung 154 mit einer Steuereinheit 108 verbunden. Aufgrund der genannten zusätzlichen Komponenten der hydraulischen Anordnung 101 und einer Steuerung des 3/2-Wegeventils 152 durch die Steuereinheit 108 weicht auch das in Figur 2 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel des Verfahrens 102 vom ersten Diagnostic consumer 150 and a 3/2-way valve 152 on. The 3/2-way valve 152 is connected by a signal connection 154 to a control unit 108. Due to the said additional components of the hydraulic arrangement 101 and a control of the 3/2-way valve 152 by the control unit 108, the second exemplary embodiment of the method 102 shown in FIG. 2 also deviates from the first one
Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ab. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird bei der Beschreibung der Figur 2 überwiegend auf die vorrichtungs- und verfahrenstechnischen Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen gemäß Figur 1 eingegangen. Embodiment of Figure 1 from. For reasons of clarity, the description of FIG. 2 will deal primarily with the device and process engineering differences from the exemplary embodiments according to FIG.
Ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel der hydraulischen Anordnung 1 gemäß Figur 1 ist der Hochdruckanschluss 14 der Axialkolbenpumpe 4 über die Hochdruckleitung 12 mit dem Druckmitteleingang 10 des Verbrauchers 6 verbunden. In dieser Hochdruck- leitung 12 ist das 3/2-Wegeventil 152 angeordnet. Dieses hat zwei Schaltstellungen: eine Verbraucherschaltstellung 151 , über die der Hochdruckanschluss 14 der Axialkolbenpumpe 4 mit dem Verbraucher 6 verbindbar ist, und eine Diagnoseschaltstellung 153, über die der Verbraucher 6 vom Hochdruckanschluss 14 der Axialkolbenpumpe 4 trennbar ist. Über die letztgenannte Schaltstellung ist der Hochdruckanschluss 14 zudem mit dem Diagnoseverbraucher 150 verbindbar. Eine Ansteuerung des 3/2-Wege- ventils 152 erfolgt dabei über die Steuereinheit 108 und die Signalverbindung 154, über die die Steuereinheit 108 auf einen Elektromagneten des 3/2-Wegeventils 152 einwirkt. Es folgt eine Beschreibung der Besonderheiten des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens 102 und der hydraulischen Anordnung 101 . Similar to the first exemplary embodiment of the hydraulic arrangement 1 according to FIG. 1, the high-pressure connection 14 of the axial piston pump 4 is connected via the high-pressure line 12 to the pressure medium input 10 of the consumer 6. In this high pressure line 12, the 3/2-way valve 152 is arranged. This has two switching positions: a consumer switching position 151, via which the high-pressure port 14 of the axial piston pump 4 can be connected to the consumer 6, and a diagnostic switching position 153, via which the consumer 6 from the high-pressure port 14 of the axial piston pump 4 is separable. About the latter switching position of the high-pressure port 14 is also connectable to the diagnostic consumer 150. A control of the 3/2-way valve 152 takes place via the control unit 108 and the signal connection 154, via which the control unit 108 acts on an electromagnet of the 3/2-way valve 152. The following is a description of the features of the second embodiment of the method 102 according to the invention and the hydraulic arrangement 101.
Es sei angenommen, dass die hydraulische Anordnung 101 den Verbraucher 6 nach dessen Anforderungen mit einem schwankenden Druckmittelvolumenstrom versorgt. Der Betrieb der Axialkolbenpumpe ist somit instationär. Ein Bediener der Steuereinheit 108 gibt nun über eine nicht dargestellte Benutzerschnittstelle die Anweisung, eine Diagnose durchzuführen. Auf eine Verlässlichkeit beziehungsweise Robustheit der Diagnose beziehungsweise des Diagnoseergebnisses würde sich die zeitlich It is assumed that the hydraulic arrangement 101 supplies the consumer 6 with a fluctuating pressure medium volume flow according to its requirements. The operation of the axial piston pump is thus unsteady. An operator of the control unit 108 now instructs via a user interface, not shown, to carry out a diagnosis. On a reliability or robustness of the diagnosis or the diagnosis result would be the time
veränderliche Anforderung von Druckmittel durch den Verbraucher 6 nachteilig auswirken. Bevor die Diagnose durch den Verfahrensschritts„Verstellung gemäß der Sprungfunktion" 148 angestoßen wird, erfolgt daher ein Verfahrensschritt„Entkopplung beziehungsweise Trennung der Axialkolbenpumpe 4 vom Verbraucher 6" durch die Ansteuerung des 3/2-Wegeventils 152, so dass dieses in seine Diagnoseschaltstellung 153 verstellt wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Diagnose der variable demand of pressure medium by the consumer 6 adversely affect. Before the diagnosis is triggered by the method step "adjustment according to the jump function" 148, therefore, a method step "decoupling or separation of the axial piston 4 from the consumer 6" by the control of the 3/2-way valve 152, so that this is adjusted in its diagnostic position 153 becomes. In this way it is ensured that the diagnosis of the
Axialkolbenpumpe 4 völlig frei von Einflüssen des Verbrauchers 6 erfolgen kann. Eine für die Diagnose der Axialkolbenpumpe 4 notwendige Last der Axialkolbenpumpe wird dabei über den Diagnoseverbraucher 150 aufgeprägt. Dieser 150 ist als eine feste Drossel konstanten Querschnitts ausgebildet. Direkt im Anschluss an die Entkopplung der Axialkolbenpumpe 4 vom Verbraucher 6 und der Verbindung der Axialkolbenpumpe 4 mit dem Diagnoseverbraucher 150 erfolgt der Verfahrensschritt 148 (Verstellung der Last gemäß der Sprungfunktion). Dazu wird der Schwenkwinkel α der verstellbaren Axialkolbenpumpe 4 in Form einer zeitlichen Sprungfunktion verstellt. Die Verstellung erfolgt dabei schnell und in Richtung eines größeren Hubvolumens. Wie bereits beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 erhöht sich dadurch der Druck in den Arbeitsräumen was zu einer erhöhten Leckage aus den Arbeitsräumen in den Axial piston pump 4 can be done completely free of influences of the consumer 6. A necessary for the diagnosis of the axial piston 4 load of the axial piston pump is impressed on the diagnostic consumer 150. This 150 is designed as a fixed throttle constant cross-section. Immediately following the decoupling of the axial piston pump 4 from the consumer 6 and the connection of the axial piston pump 4 with the diagnostic consumer 150, the method step 148 (adjustment of the load according to the step function) takes place. For this purpose, the pivot angle α of the adjustable axial piston pump 4 is adjusted in the form of a temporal jump function. The adjustment takes place quickly and in the direction of a larger displacement. As in the first exemplary embodiment according to FIG. 1, the pressure in the latter increases as a result Work areas resulting in increased leakage from work spaces in the
Innenraum des Gehäuses 22 der Axialkolbenpumpe 4 führt. Mit dieser erhöhten Leckage steigt der Gehäuseinnendruck beziehungsweise der Leckagedruck, der in der Leckageleitung 26 von der Druckbestimmungseinheit beziehungsweise dem Interior of the housing 22 of the axial piston pump 4 leads. With this increased leakage of the housing internal pressure or the leakage pressure increases in the leakage line 26 from the pressure determination unit or the
Drucksensor 30 erfasst wird. Es erfolgt nun analog zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 mit dem Verfahrensschritt 32 (Digitalisierung der Sprungantwort), dem Verfahrensschritt 34 (Filterung der digitalisierten Sprungantwort) die Berechnung der Sollsprungantwort im Verfahrensschritt 36. Es wird dabei angenommen, dass die Modellparameter des im Verfahrensschritt 36 implementierten mathematischen Modells der Sprungantwort bereits wie zuvor im Ausführungsbeispiel 1 gemäß Figur 1 beschrieben im Verfahrensschritt 44 (Iterative Modelloptimierung) durchgeführt wurde. Analog dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt im Verfahrensschritt 38 die Ermittlung der Abweichung der Sprungantwort von der berechneten Sollsprungantwort und daraufhin die Diagnose der Axialkolbenpumpe 4 im Verfahrensschritt 40. Die Ausgabe des Diagnoseergebnisses erfolgt dann im Verfahrensschritt 42. Nach der Durchführung des Diagnoseverfahrens erfolgt automatisch ein Verstellen des 3/2-Wegeventils in dessen Verbraucherschaltstellung 151 , so dass einerseits der Diagnoseverbraucher 150 von der Axialkolbenpumpe 4 getrennt beziehungsweise entkoppelt wird und andererseits der bestimmungsgemäße Verbraucher 6 wieder über die Pressure sensor 30 is detected. 1, method step 32 (digitizing the step response), method step 34 (filtering of the digitized step response), the calculation of the desired step response in method step 36. It is assumed that the model parameters of method implemented in step 36 mathematical model of the step response has already been carried out in method step 44 (Iterative Model Optimization) as described previously in Embodiment 1 according to FIG. Analogously to the first exemplary embodiment, the determination of the deviation of the step response from the calculated desired step response and then the diagnosis of the axial piston pump 4 in method step 40 are carried out in method step 38. The output of the diagnostic result then takes place in method step 42. After performing the diagnostic method, the third method is automatically adjusted / 2-way valve in the consumer switch position 151, so that on the one hand the diagnostic consumer 150 is disconnected from the axial piston pump 4 or decoupled and on the other hand, the intended consumer 6 again on the
Axialkolbenpumpe 4 und die Hochdruckleitung 12 mit Druckmittel versorgt wird. Axial piston pump 4 and the high-pressure line 12 is supplied with pressure medium.
Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen kann der Schritt Verstellung der Last gemäß einer Sprungfunktion ein bestimmungsgemäßes Stellsignal zur Versorgung des Verbrauchers 6 durch die Axialkolbenpumpe 4 sein, so dass keinerlei Unterbrechung der Druckmittelversorgung des Verbrauchers 6 erfolgen muss. Besonders geeignet sind dafür Verbraucher, die beispielsweise periodische Betriebszyklen aufweisen, wie beispielsweise periodisch arbeitende Maschinen, insbesondere Spritzgussmaschinen. Hier kann ein für den Produktionsbetrieb benötigtes periodisches schnelles Verstellen des Druckmittelvolumenstroms unmittelbar als Sprungfunktion zur Diagnose der Axialkolbenpumpe 4 genutzt werden. Auf diese Weise ist ein Diagnosezyklus elegant in den Verbrauchs- beziehungsweise Nutzungs- beziehungsweise Notwithstanding the embodiments shown, the step adjustment of the load according to a jump function may be a designated control signal for supplying the load 6 by the axial piston 4, so that no interruption of the pressure medium supply of the consumer 6 must be made. Consumers who have, for example, periodic operating cycles, such as, for example, periodically operating machines, in particular injection molding machines, are particularly suitable for this purpose. Here, a periodic, fast adjustment of the pressure medium volume flow required for the production operation can be used directly as a jump function for the diagnosis of the axial piston pump 4. In this way, a diagnostic cycle is elegant in the consumption or use respectively
Betriebszyklus integrierbar. Generell kann die Entkopplung des Verbrauchers von der hydrostatischen Verdrangernnaschine zur Onlineadaption fehlertoleranter Regelungskonzepte Operating cycle can be integrated. In general, decoupling of the load from the hydrostatic override machine can be used for the online adaptation of fault-tolerant control concepts
hydraulischer Maschinen und Systeme genutzt werden. hydraulic machines and systems are used.
Alternativ oder ergänzend zu den gezeigten Ausführungsbeispielen kann das Alternatively or in addition to the embodiments shown, the
Diagnoseverfahren auf Feldhardware implementiert sein. Beispielsweise ist eine Diagnostic method to be implemented on field hardware. For example, one is
Einbindung der Diagnose und insbesondere der Diagnoseausgabe in ein Incorporation of the diagnosis and, in particular, the diagnosis output in
Feldbussystem denkbar, was eine zentralisierte Überwachung auch mehrerer Fieldbus system conceivable, allowing centralized monitoring of several
Verdrängermaschinen und eine optimale Wartungsplanung ermöglicht. Displacement machines and optimal maintenance planning allows.
Offenbart ist ein Verfahren zur Diagnose, insbesondere zur Zustands- und / oder Fehlerdiagnose, einer hydrostatischen Verdrängermaschine. Die Diagnose erfolgt dabei erfindungsgemäß in Abhängigkeit einer Sprungantwort eines Gehäusedruckes, die aus einer Verstellung einer Last der hydrostatischen Verdrängermaschine gemäß einer Sprungfunktion resultiert. Disclosed is a method for diagnosis, in particular for condition and / or fault diagnosis, of a hydrostatic displacement machine. The diagnosis is carried out according to the invention in response to a step response of a housing pressure resulting from an adjustment of a load of the hydrostatic displacement machine according to a jump function.
Offenbart ist weiterhin eine hydraulische Anordnung mit einer hydrostatischen Disclosed is still a hydraulic arrangement with a hydrostatic
Verdrängermaschine zur Versorgung eines Verbrauchers und mit einer Steuereinheit, wobei erfindungsgemäß über die Steuereinheit eine Last der Verdrängermaschine gemäß einer Sprungfunktion verstellbar und eine Diagnose der hydrostatischen Displacement machine for supplying a consumer and with a control unit, according to the invention via the control unit, a load of the displacement machine according to a jump function adjustable and a diagnosis of the hydrostatic
Verdrängermaschine in Abhängigkeit einer Sprungantwort eines Gehäusedrucks durchführbar ist. Displacement machine in response to a step response of a housing pressure is feasible.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zur Diagnose des Zustandes einer hydrostatischen Verdrangernnaschine (4), die ein Gehäuse (22) und einen darin angeordneten hydrostatischen Arbeitsraum hat, der eine Leckage in das Gehäuse (22) aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte: 1 . A method of diagnosing the condition of a hydrostatic override machine (4) having a housing (22) and a hydrostatic working space disposed therein having leakage into the housing (22), characterized by the steps of:
Verstellung einer Last der hydrostatischen Verdrängermaschine (4) gemäß einer Sprungfunktion (48; 148); und  Adjusting a load of the hydrostatic displacement machine (4) according to a jump function (48, 148); and
Diagnose der hydrostatischen Verdrängermaschine (4) in Abhängigkeit einer Sprungantwort eines Gehäusedrucks (40).  Diagnosis of the hydrostatic displacement machine (4) in response to a step response of a housing pressure (40).
2. Verfahren nach Patentanspruch 1 , wobei die hydrostatische Verdrängermaschine (4) verstellbar ist, und wobei der Schritt 2. The method according to claim 1, wherein the hydrostatic displacement machine (4) is adjustable, and wherein the step
Verstellung der Last der hydrostatischen Verdrängermaschine (4) gemäß der Sprungfunktion (48; 148) durch einen Schritt  Adjustment of the load of the hydrostatic displacement machine (4) according to the jump function (48; 148) by a step
Verstellung eines geometrischen Volumens des hydrostatischen Arbeitsraums (48; 148) erfolgt.  Adjustment of a geometric volume of the hydrostatic working space (48; 148) takes place.
3. Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei die verstellbare hydrostatische 3. The method according to claim 2, wherein the adjustable hydrostatic
Verdrängermaschine (4) eine Pumpe (4) ist und das geometrische Volumen des Arbeitsraums über dessen Verstellung (48; 148) vergrößert wird, oder wobei die verstellbare hydrostatische Verdrängermaschine ein Motor ist und das geometrische Volumen des Arbeitsraums über dessen Verstellung verkleinert wird. Displacement machine (4) is a pump (4) and the geometric volume of the working space on the adjustment (48; 148) is increased, or wherein the adjustable hydrostatic displacement machine is a motor and the geometric volume of the working space is reduced by the adjustment.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 2 oder 3, wobei die hydrostatische Verdrängermaschine (4) eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheiben- (4) oder Schrägachsenbauweise ist, und wobei der Schritt 4. The method according to any one of claims 2 or 3, wherein the hydrostatic displacement machine (4) is an axial piston machine in a swash plate (4) or Schrägachsenbauweise, and wherein the step
Verstellung des geometrischen Volumens des Arbeitsraums (48; 148) durch einen Schritt  Adjustment of the geometric volume of the working space (48, 148) by one step
Verstellung eines Schwenkwinkels (48; 148) erfolgt.  Adjustment of a swivel angle (48; 148) takes place.
5. Verfahren nach Patentanspruch 1 , wobei die hydrostatische Verdrängermaschine eine Konstantpumpe ist und der Schritt „Verstellung der Last der hydrostatischen Verdrängermaschine gemäß der Sprungfunktion" durch einen Schritt 5. The method of claim 1, wherein the hydrostatic displacement machine is a fixed displacement pump and the step "Adjustment of the load of the hydrostatic displacement machine according to the jump function" by a step
„Drosselung eines Hochdruck-Druckmittelvolumenstroms der Konstantpumpe" erfolgt.  "Throttling a high pressure pressure medium flow rate of the constant pump" takes place.
6. Verfahren nach Patentanspruch 1 , wobei die hydrostatische Verdrängermaschine ein Konstantmotor ist und der Schritt 6. The method of claim 1, wherein the hydrostatic displacement machine is a constant-speed motor and the step
Verstellung der Last der hydrostatischen Verdrängermaschine gemäß der Sprungfunktion durch einen Schritt  Adjustment of the load of the hydrostatic displacement machine according to the step function by a step
Abbremsung des Konstantmotors erfolgt.  Deceleration of the constant motor takes place.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei vor dem Schritt 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein before the step
Diagnose in Abhängigkeit der Sprungantwort (40) ein Schritt  Diagnosis depending on the step response (40) a step
Ermittlung einer Abweichung der Sprungantwort von einer Soll-Sprungantwort (38) erfolgt.  Determining a deviation of the step response from a target step response (38) takes place.
8. Verfahren nach Patentanspruch 7, wobei vor dem Schritt 8. The method according to claim 7, wherein before the step
Ermittlung der Abweichung der Sprungantwort von der Soll-Sprungantwort (38) ein Schritt  Determining the deviation of the step response from the target step response (38) a step
Modellbasierte Berechnung der Soll-Sprungantwort in Abhängigkeit der  Model-based calculation of the nominal step response as a function of the
Sprungfunktion (36) erfolgt. Jump function (36) takes place.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei vor dem Schritt 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein before the step
Verstellung der Last der hydrostatischen Verdrängermaschine gemäß der Sprungfunktion (48; 148) Schritte  Adjustment of the load of the hydrostatic displacement machine according to the jump function (48; 148) steps
Entkopplung der hydrostatischen Verdrängermaschine von einem Verbraucher und  Decoupling of the hydrostatic displacement machine from a consumer and
Kopplung der hydrostatischen Verdrängermaschine mit einem  Coupling of the hydrostatic positive displacement machine with a
Diagnoseverbraucher erfolgen. Diagnostic consumers done.
10. Hydraulische Anordnung mit einer hydrostatischen Verdrängermaschine (4), die zur Versorgung eines Verbrauchers (6) mit diesem koppelbar ist, und mit einer Steuereinheit (8; 108), über die eine Last der hydrostatischen Verdrängermaschine (4) verstellbar ist, und mit einer Druckbestimmungseinheit (30), über die ein Gehäusedruck oder ein von diesem abhängiger Druck der hydrostatischen Verdrängermaschine (4) bestimmbar und an die Steuereinheit (8; 108) meldbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8; 108) derart ausgestaltet ist, dass über sie die Last gemäß einer Sprungfunktion verstellbar ist, und eine Diagnose der hydrostatischen Verdrängermaschine (4) in Abhängigkeit einer Sprungantwort des Gehäusedrucks oder des von diesem abhängigen Drucks durchführbar ist. 10. Hydraulic arrangement with a hydrostatic displacement machine (4), which is for supplying a consumer (6) coupled with this, and with a control unit (8; 108) via which a load of the hydrostatic displacement machine (4) is adjustable, and with a pressure determination unit (30), via which a housing pressure or a pressure of the hydrostatic displacement machine (4) dependent thereon can be determined and reported to the control unit (8; 108), characterized in that the control unit (8; in that the load can be adjusted according to a jump function, and a diagnosis of the hydrostatic displacement machine (4) can be carried out as a function of a step response of the casing pressure or of the pressure dependent thereon.
1 1 . Hydraulische Anordnung nach Patentanspruch 10, wobei die hydrostatische Verdrängermaschine (4) konstant oder verstellbar (4) ist. 1 1. Hydraulic arrangement according to claim 10, wherein the hydrostatic displacement machine (4) is constant or adjustable (4).
12. Hydraulische Anordnung nach einem der Patentansprüche 10 oder 1 1 , wobei die hydrostatische Verdrängermaschine eine Pumpe (4) ist, und wobei die hydraulische Anordnung (101 ) ein Wegeventil (152) mit einer Verbraucherschaltstellung (151 ) und einer Diagnoseschaltstellung (153) aufweist, und wobei ein Hochdruckanschluss (14) der Pumpe (4) über die Verbraucherschaltstellung (151 ) mit einem Druckmittelan- schluss (10) des Verbrauchers (6) und über die Diagnoseschaltstellung (153) mit einem Druckmittelanschluss eines Diagnoseverbrauchers (150) verbindbar ist. 12. Hydraulic arrangement according to one of the claims 10 or 1 1, wherein the hydrostatic displacement machine is a pump (4), and wherein the hydraulic arrangement (101) has a directional control valve (152) with a consumer switching position (151) and a diagnosis switching position (153) , and wherein a high-pressure port (14) of the pump (4) via the consumer switching position (151) with a pressure medium connection (10) of the consumer (6) and the diagnosis switch position (153) with a pressure medium connection of a diagnostic consumer (150) is connectable.
13. Hydraulische Anordnung nach einem der Patentansprüche 10 oder 1 1 , wobei die hydrostatische Verdrängermaschine ein Motor ist, und wobei die hydraulische Anordnung eine über die Steuereinheit steuerbare Bremse aufweist, über die der Motor mit einem Bremsmoment beaufschlagbar ist. 13. Hydraulic arrangement according to one of the claims 10 or 1 1, wherein the hydrostatic displacement machine is a motor, and wherein the hydraulic arrangement comprises a controllable via the control unit brake, via which the motor can be acted upon by a braking torque.
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