WO2022189197A1 - Verfahren und vorrichtung zum steuern eines hydraulischen hubantriebs einer mobilen arbeitsmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum steuern eines hydraulischen hubantriebs einer mobilen arbeitsmaschine Download PDF

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WO2022189197A1
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a hydraulic lifting drive of a mobile working machine, in particular an industrial truck, for raising and lowering a load handling device, the lifting drive having a lifting cylinder device and a control valve device which are connected to a consumer line leading to the lifting cylinder device, to a consumer line leading to a container tank line and connected to a delivery line connected to a pump, wherein an operator controls the lifting operation and the lowering operation of the lifting drive by manual operation of a lifting drive operating element which is operatively connected to the control valve device.
  • the invention also relates to a device for carrying out the method.
  • a load handling device For handling loads, industrial trucks are provided with a load handling device, which is generally formed by a lifting carriage that can be raised and lowered on the mast and an attachment attached thereto.
  • the attachment can be designed, for example, as a load fork consisting of forks, by means of which a load, for example a pallet, can be driven under.
  • the deflection of the control valve in lowering mode determines the lowering speed of the load-carrying device.
  • a limit of 0.6 m/s has been set for the maximum lowering speed of the load-carrying device or a load established.
  • a discharge pressure compensator in the tank line leading from the control valve device to the tank Discharge pressure compensator pending pressure is applied in the direction of a flow position and the pressure present in the consumer line in the direction of a blocking pitch. If a lifted load or an empty load-carrying means is to be lowered with such lifting drives, the control valve device is actuated into an open position in which the consumer line is connected to the container line. The discharge pressure compensator is connected in series with the control valve device. When the control valve device opens, a sink volume flow begins to flow from the lifting cylinder device to the container via the control valve device and the discharge pressure compensator, and the load-receiving means is lowered.
  • the maximum flow rate for lowering the load handling attachment is limited by the adjustment of the discharge pressure compensator.
  • the pressure in the consumer line upstream of the control valve device acts on the discharge pressure compensator on one side in the direction of a blocking position, and the spring force of the spring device and the pressure in the tank line between the control valve device and the discharge pressure compensator and thus the pressure downstream on the other side in the direction of a flow position the control valve device.
  • the sink volume flow increases until a maximum pressure drop of 4 bar, for example, occurs at the control valve device, which corresponds to the spring force of the discharge pressure compensator.
  • the outflow pressure compensator goes into the control position and moves in the direction of the blocking pitch so far that this pressure drop of, for example, 4 bar at the control valve device is kept constant.
  • control valve device In such lifting drives, the control valve device would have to open much further for this operating state of lowering with low load pressures, so that higher lowering speeds can be achieved. However, this would mean that with higher load pressures, for example load pressures above 30 bar, impermissibly high lowering speeds of the load handling equipment would occur.
  • the lowering process of the load handling device is usually controlled by a lever position of the lifting drive operating element.
  • the lifting drive operating element is deflected in a specified direction.
  • the deflection of the lift drive control is proportional to the desired lowering speed.
  • the maximum lever deflection of the lift drive control means maximum lowering speed.
  • the position of the lever of the lifting drive operating element gives a target signal to a valve slide of the control valve device.
  • the further opening of the valve slide of the control valve device means that a larger volume flow can pass and can therefore be reduced more quickly.
  • a cross-sectional opening takes place in the piston path of the valve slide of the control valve device.
  • the volume flow over a cross section depends on the pressure difference over the cross section, the so-called “driving pressure”.
  • the motive pressure depends on the load absorbed on the mast side and is maximum at nominal load and decreases with less load.
  • the opening cross section is the pressure depending on the pressure loss due to the structure of the hydraulic system. The higher the pressure loss, the lower the driving pressure.
  • the resulting speed of the load handling device thus results from a combination of the lever position of the lifting drive operating element, the opening cross section of the control valve device, the pressure loss and the driving pressure.
  • the lowering process has to be qualitatively modulated; various components in the valve block are used for this, for example the discharge pressure compensator.
  • the lowering process is controlled in particular by a simple, single lever position of the lifting drive control element.
  • a simple deflection of the lever leads to a movement of the hydraulic section, for example the lowering process of the lifting drive.
  • the control loop results from the operator, who must decide how quickly, ie with which lever position of the lifting drive operating element, the load taken up can be lowered. Maximum lowering speed with nominal load does not lead to dangerous vehicle conditions if the load capacity diagram is observed.
  • load detection which is installed on the mobile working machine and identifies and evaluates the load on the load handling device.
  • a combination of different sensors is often necessary.
  • the present invention is based on the object of designing a method of the type mentioned at the outset and a device for carrying out the method in such a way that higher lowering speeds of the load-carrying means can be achieved in a simple manner when there is no load.
  • this object is achieved according to the invention in that the operator authorizes high-speed lowering operation when there is no load on the load handling device by actuating an authorization actuating element at the same time as operating the lifting drive operating element in the lowering mode of the lifting drive, in which a lowering volume flow flowing out of the lifting drive through Cross-sectional expansion is increased in the hydraulic line path from the lifting drive to the container.
  • the lifting drive operating element is expediently designed as a deflectable lever, for example in the form of a joystick.
  • the lifting process or the lowering process is controlled with a lever deflection.
  • the authorization actuation element can be embodied as a simple button, for example. Simultaneously pressing the button during the lever deflection controlling the lowering operation can authorize high speed lowering operation.
  • the button can be mounted ergonomically, for example, on the side of the lever, so that it can be pressed with the thumb of one hand while the hand deflects the lever.
  • the invention provides that the operator only has to decide whether there is a load (regardless of weight) on the load handling device, for example on the load fork, or whether the load handling device is empty.
  • a load regardless of weight
  • the operator takes over a load detection and decides whether the load handling device is empty. If the load handling device is empty, all components are firmly connected to the mobile working machine and nothing can fall down if the vehicle is undamaged.
  • the operator takes on a decisive role in the control loop and decides whether the load handling device is empty.
  • the operator actuates the authorization actuating element at the same time as operating the lifting drive operating element in lowering mode.
  • the operator can additionally press the button for this purpose, in particular when the lever of the lifting drive operating element is fully deflected into the lowering mode. Pressing the authorization actuator, such as pressing the button, is referred to as "two-factor authorization" because in addition to the Lever deflection of the lifting drive controls in the lowering operation, the authorization actuating element must be deliberately pressed as a second factor and preferably kept pressed.
  • the operator thus confirms and authorizes the empty load handling device by actively pressing the authorization operating element, in particular by holding it down during the lowering process, and a cross-sectional expansion and thus a cross-sectional expansion in the lowering path is enabled, which enables a larger lowering volume flow and thus a higher lowering speed.
  • the two-factor authorization ensures that the cross-section expansion from the lifting drive to the container is not triggered when the load is taken up.
  • the cross-sectional enlargement is not opened and only conventional lowering is possible.
  • the operator thus acts as an additional actuator and authorizes the rapid lowering and bears responsibility for a safe lowering process. This is particularly useful because the operator knows the process, his work process and the load on the load handling device.
  • the one-dimensional lever deflection is multidimensionally expanded as a control input command.
  • the lowering volume flow flowing out of the lifting drive can be increased by expanding the cross-section in the hydraulic lowering path.
  • the flow rate of the hydraulic medium is reduced as a result of the cross-sectional enlargement, which has a quadratic influence on the pressure losses.
  • the pressure losses are reduced, which increases the lowering speed.
  • the invention results in a reduction in pressure losses and thus an improvement in the driving pressure, whereby an increased lowering speed of the load handling device is achieved during lowering operation of the load handling device.
  • the widening of the cross section is achieved by opening a bypass line leading from the consumer line to the container.
  • the bypass line is another, parallel hydraulic path of the sink path.
  • An electrically actuated, hydraulic bypass valve is expediently opened to release the bypass line.
  • the bypass line can be opened with hydraulic switching and/or proportional valves.
  • the bypass line can contain additional hydraulic control elements, for example flow or pressure control valves, for the qualitative and quantitative control of the lowering process.
  • additional hydraulic control elements for example flow or pressure control valves, for the qualitative and quantitative control of the lowering process.
  • the lowering speed can be limited to a maximum permissible lowering speed without a load.
  • the bypass line can be installed in a valve block of the control valve device, or bypass it.
  • the cross-sectional enlargement is achieved by opening an additional valve in the control valve device.
  • the sink section can be designed for a larger volume flow and an artificial narrowing of the cross section can be installed, which is opened by the two-factor authorization.
  • the valve block of the control valve device is not bypassed, but flows through it.
  • the artificial narrowing of the cross-section is achieved by the additional valve.
  • a further embodiment provides that the cross-sectional enlargement is achieved by full energization of a lowering proportional throttle valve that is partially energized during lowering operation of the lifting drive.
  • the lowering proportional throttle valve is formed, for example, by a lowering position of the control valve device. That The lowering proportional throttle valve is designed for a larger volume flow and an artificial narrowing of the cross section is provided, which is opened by the two-factor authorization. This can take place if, in normal lowering operation, the lowering proportional throttle valve is only partially and therefore partially energized and the lowering proportional throttle valve is fully energized for high-speed lowering operation.
  • An advantageous further development of the idea of the invention provides that the load pressure of the lifting drive is measured by means of a load pressure sensor and the widening of the cross section is suppressed if a predetermined load pressure is exceeded.
  • the operator can thus be assisted in recognizing the presence of a load on the load handling device.
  • the load pressure measurement is only used to block the triggering of the high-speed lowering operation if the load pressure is measured too high.
  • the operator can also be assisted by a temperature sensor.
  • the temperature of the hydraulic medium is measured by means of a temperature sensor and if a predetermined temperature is exceeded, the widening of the cross section is prevented.
  • the load pressure measurement and/or temperature measurement can take place electrically, electronically, mechanically or hydraulically.
  • the invention also relates to a device for carrying out the method with a hydraulic lifting drive of a mobile working machine, in particular an industrial truck, for raising and lowering a load handling device, the lifting drive having a lifting cylinder device and a control valve device which are connected to a consumer line leading to the lifting cylinder device, to a to a container and connected to a conveying line connected to a pump, wherein a manually operated lifting drive is used to control the lifting operation and the lowering operation of the lifting drive Operating element is provided, which is in operative connection with the control valve device.
  • the task is solved in that the operator authorizes a high-speed lowering operation when there is no load on the load-carrying device by operating an authorization operating element at the same time as operating the lifting drive operating element in the lowering mode of the lifting drive, in which a lowering volume flow flowing out of the lifting drive through Cross-sectional expansion is increased in the hydraulic line path from the lifting drive to the container.
  • the cross-sectional enlargement device comprises a bypass line leading from the consumer line to the container.
  • an electrically actuated hydraulic bypass valve that is in working connection with the actuating element is expediently arranged in the bypass line.
  • the cross-section widening device includes an additional valve in the control valve device.
  • cross-section expansion device comprises a lowering proportional throttle valve in the control valve device, which can optionally be partially and fully energized.
  • an electronic control device is preferably provided, which is in operative connection with the lifting drive operating element and with the authorization actuating element as well as with the cross-section expansion device.
  • a load pressure sensor for determining the load pressure of the lifting drive can be provided, which is operatively connected to the control device, so that the load pressure values determined can be transmitted to the control device.
  • the control device is set up to block the triggering of the high-speed lowering operation when a load pressure that exceeds a predetermined limit value is transmitted.
  • a temperature sensor for determining the temperature of the hydraulic medium can be provided as a safety device, which is operatively connected to the control device, so that the determined temperature values can be transmitted to the control device.
  • the control device is set up to block the triggering of the high-speed lowering operation when a temperature that exceeds a predetermined limit value is transmitted.
  • the industrial truck can still travel faster to the next work point because it is not permitted to travel with the load handler raised.
  • Figure 1 shows the circuit diagram of a lifting drive according to the invention
  • FIG. 2 shows the lifting drive operating element with authorization operating element.
  • FIG. 1 shows a schematic structure of a hydraulic lifting drive 1 according to the invention of a mobile work machine (not shown in detail), for example an industrial truck.
  • the elevating drive 1 has a mast 2 on which a lifting device 3 is arranged such that it can be raised and lowered.
  • the load handling device 3 consists of a lifting carriage 4 that can be moved vertically on the mast 2 and to which, for example, a load fork 5 formed by forks is attached as an attachment.
  • the mast 2 consists of a fixed mast 2a and an extension mast 2b which can be raised and lowered on the fixed mast 2a and on which the load handling device 3 can be raised and lowered.
  • the mast 2 of FIG. 1 has, for example, two lifting stages.
  • a hydraulic lifting cylinder device 10a is provided for raising and lowering the load handling device 3 relative to the extending mast 2b.
  • the lifting cylinder device 10a forms a first lifting stage (free lift).
  • a flexible traction device 6, for example a lifting chain, is provided for raising and lowering the load handling device 3. In Figure 1, it is attached at a first end to the lifting carriage 4, is guided via a deflection roller 7 on the extendable piston rod of the lifting cylinder device 10a and with a second end is attached to the extension mast 2b.
  • a hydraulic lifting cylinder device 10b is used to raise and lower the extension mast 2b relative to the stationary mast 2a.
  • the lifting cylinder device 10b forms a second lifting stage (mast lift).
  • the Lift cylinder device 10a is connected to the lift cylinder device 10b by means of a pressure medium line 11 .
  • the lifting cylinder device 10a, 10b can be actuated by means of a control valve device 12, with which the lowering operation and the lifting operation of the load handling device 3 can be controlled.
  • the control valve device 12 is designed as a proportional valve 13 which throttles in intermediate positions and has a blocking position 13a designed as a neutral position, a lifting position 13b and a lowering position 13c.
  • the control valve device 12 is connected to a delivery line 14 of a pump 15, which sucks in pressure medium from a container 17 by means of an intake line 16, to a container line 18 leading to a container 17 and to a pressure medium line 19 leading to the lifting cylinder device 10a, 10b.
  • the blocking position 13a of the control valve device 12 the connection between the consumer line 19 and the delivery line 14 and the container line 18 is blocked.
  • the delivery line 14 is connected to the consumer line 19.
  • the consumer line 19 is connected to the container line 18.
  • the lower position 13c of the control valve device 12 thus forms a lower proportional throttle valve.
  • control valve device 12 can have a separate lifting valve (lowering proportional throttle valve) for controlling the lifting operation of the load-carrying device 3 and a separate lowering valve (lowering proportional throttle valve) for controlling the lowering operation of the load-carrying device 3 .
  • the control valve device 12 can, for example, be actuated electrically by means of an electronic control device 20 .
  • a drain pressure compensator In the tank line 18 leading from the control valve device 12 to the tank 17, a drain pressure compensator, not shown in detail, can be arranged.
  • the outflow pressure compensator is preferably designed as a proportional valve that throttles in intermediate positions with a flow position and a blocking position and by a spring device and in the tank line 18 between the control valve device 12 and the discharge pressure compensator and thus the pressure present in the tank line 18 downstream of the control valve device 12 in the direction of the flow position and by the load pressure of the lifting drive 1 present in the consumer line 19 and thus the pressure present in the consumer line 19 upstream of the control valve device 12 actuated towards the locked position.
  • a cross-sectional expansion device 47 is provided according to the invention, with which the lowering volume flow can be increased in order to increase the lowering speed.
  • a bypass line 30 which leads to the container 17 and in which a bypass valve 31 is arranged is connected to the consumer line 19 .
  • the bypass valve 31 is designed as a switching valve 33 which has a blocking position 33a and a flow position 33b.
  • the blocking position 33a is designed to be leak-proof and has a non-return valve blocking in the direction of the container 17 .
  • the switching valve 33 is controlled electrically and is operatively connected to the electronic control device 20 for control purposes.
  • the switching valve 33 can be acted upon by a spring device 37 in the direction of the blocking position 33a and by means of an electrical actuating device 38, for example a switching magnet, in the direction of the flow position 33b.
  • the bypass valve 31 is designed in such a way that when the lifting drive 1 is lowering without a load on the load-carrying means 3, a lowering volume flow flowing out of the lifting drive 1 flows via the control valve device 12 and the bypass valve 31 into the container 17, and when the lifting drive 1 is lowering with a load on the load-carrying means 3 a sink volume flow flowing out of the lifting drive 1 flows out into the container 17 exclusively via the control valve device 12 .
  • a lifting drive operating element 42 which in the present exemplary embodiment comprises a deflectable lever 43, for example a joystick
  • an authorization operating element 44 which in the present exemplary embodiment has a pushable button 45 on the lever 43 includes, in operative connection.
  • the operator recognizes that there is no load on the load-carrying device 3, the operator can authorize high-speed lowering operation of the load-carrying device 3, in which the lowering volume flow flowing out of the lifting drive 1 via the control valve device 12 and the bypass valve 31 flows into the container 17.
  • a two-factor authorization is provided for this. This means that at the same time as operating the lifting drive operating element 42, i.e. at the same time as deflecting the lever 43 in the lowering direction, the operator continuously actuates the authorization operating element 44, i.e. presses the button 45 and keeps it pressed during the lowering process of the load handling device 3. The control commands of the lifting drive operating element 42 and the authorization operating element 44 triggered thereby are transmitted to the control device 20 .
  • the electronic control device 20 is designed in such a way that when the lifting drive operating element 42 is operated and the authorization actuating element 44 is operated simultaneously in lowering operation without load, the control valve device 12 is actuated into the lowering position 13c and the switching valve 33 is actuated into the through-flow position 33b for high-speed lowering operation . In contrast, in lowering operation under load, only the control valve device 12 is actuated into the lowering position 13c, but the switching valve 33 is not actuated and is actuated into the blocking position 33a.
  • control device 20 is operatively connected to a load pressure sensor 40 that detects the load pressure of the lifting drive 1 in the consumer line 19 and/or a temperature sensor 41 that measures the temperature of the hydraulic medium.
  • the control device 20 is set up to trigger the transmission of a load pressure that exceeds a predetermined limit value and / or a temperature that exceeds a predetermined limit value to block high-speed sink operation. This represents an additional security measure.
  • the control valve device 12 is arranged in a directional control valve block 70 in FIG.
  • Further control valves (not shown) of a working hydraulic system of the mobile working machine can also be arranged in the directional control valve block 70, for example a control valve of a tilting drive for tilting the mast 2 and a control valve for controlling an additional consumer, for example a sideshift of the load handling device 3.
  • the bypass valve 31, which includes the switching valve 33 in FIG. 1, is arranged in a separate valve housing 71. This enables the bypass valve 31 and the bypass line 30 to be retrofitted to existing lifting drives 1 in a simple manner.
  • the volume flow in the bypass line 30 during the high-speed lowering operation thus bypasses the directional control valve block 70, as a result of which its flow losses are avoided.
  • the bypass valve 31 is not active.
  • the switching valve 33 is not controlled by the control device 20 and is in the blocking position 33a, so that the lowering operation of the lifting drive 1 takes place exclusively via the control valve device 12 actuated into the lowering position 13c.
  • no sink volume flow flows from the lifting cylinder device 10a, 10b to the container 17 via the bypass valve 31 .
  • the bypass valve 31 is active for the high-speed lowering operation.
  • the switching valve 33 is controlled by the control device 20 in the flow positions 33b.
  • the lowering operation of the lifting drive 1 thus takes place via the control valve device 12 actuated into the lowering position 13c and additionally via the open bypass valve 31.
  • About the switching valve 33 actuated in the through-flow position 33b thus results in an additional sink volume flow, which flows from the lifting cylinder device 10a, 10b to the container 17. This additional lowering volume flow via the bypass valve 30 enables higher lowering speeds without a load.
  • load pressure sensor 40 detects a load pressure above the limit value and/or temperature sensor 41 detects a temperature of the hydraulic medium above the limit value
  • the control device 20 blocks the triggering of the high-speed lowering operation and the switching valve 33 is not driven into the flow position 33b, so that the lowering operation takes place exclusively via the control valve device 12 actuated into the lowering position 13c.
  • FIG. 2 shows the lifting drive operating element 42 with the authorization actuating element 44 from FIG. 1 in detail.
  • the lifting drive operating element 42 is designed as a deflectable lever 43, for example a joystick
  • the authorization operating element 44 is designed as a button 45, which is arranged on the side of the lever 43.
  • the lowering process is controlled by deflecting the lever 43 with the operator's hand in the direction of the arrow 46 . If the operator recognizes that there is no load on the load handling device 3, he can activate the high-speed lowering operation with a two-factor authorization. For this purpose, the operator simultaneously presses the button 45 with the thumb of the hand to deflect the lever 43 in the direction of the arrow 46 and keeps the button 45 pressed during the entire lowering process.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines hydraulischen Hubantriebs (1) einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, zum Anheben und Absenken eines Lastaufnahmemittels (3), wobei der Hubantrieb (1) eine Hubzylindereinrichtung (10a, 10b) und eine Steuerventileinrichtung (12) aufweist, welche an eine zu der Hubzylindereinrichtung (10a, 10b) geführte Verbraucherleitung (19), an eine zu einem Behälter (17) geführte Behälterleitung (18) und an eine mit einer Pumpe (15) in Verbindung stehende Förderleitung (14) angeschlossen ist, wobei eine Bedienperson den Hubenbetrieb und den Senkenbetrieb des Hubantriebs (1) durch manuelle Bedienung eines, mit der Steuerventileinrichtung (12) in Wirkverbindung stehenden, Hubantrieb-Bedienelements (42) steuert. Es wird vorgeschlagen, dass die Bedienperson bei Nichtvorhandenseins einer Last auf dem Lastaufnahmemittel (3) durch Betätigung eines Autorisierungs-Betätigungselements (44) gleichzeitig zur Bedienung des Hubantrieb-Bedienelements (42) im Senkenbetrieb des Hubantriebs (1) einen Hochgeschwindigkeits-Senkenbetrieb autorisiert, bei dem ein aus dem Hubantrieb (1) abströmender Senkenvolumenstrom durch Querschnittserweiterung mittels einer Querschnittserweisterungseinrichtung (47) im hydraulischen Leitungspfad vom Hubantrieb (1) zum Behälter (17) vergrößert wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines hydraulischen Hubantriebs einer mobilen Arbeitsmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines hydraulischen Hubantriebs einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, zum Anheben und Absenken eines Lastaufnahmemittels, wobei der Hubantrieb eine Hubzylindereinrichtung und eine Steuerventileinrichtung autweist, welche an eine zu der Hubzylindereinrichtung geführte Verbraucherleitung, an eine zu einem Behälter geführte Behälterleitung und an eine mit einer Pumpe in Verbindung stehende Förderleitung angeschlossen ist, wobei eine Bedienperson den Hebenbetrieb und den Senkenbetrieb des Hubantriebs durch manuelle Bedienung eines, mit der Steuerventileinrichtung in Wirkverbindung stehenden, Hubantrieb-Bedienelements steuert.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Flurförderzeuge sind zur Handhabung von Lasten mit einem Lastaufnahmemittel versehen, das in der Regel von einem am Hubgerüst anhebbaren und absenkbaren Hubschlitten und einem daran befestigten Anbaugerät gebildet ist. Das Anbaugerät kann beispielsweise als eine von Gabelzinken bestehende Lastgabel ausgebildet werden, mittels der eine Last, beispielsweise eine Palette unterfahren werden kann.
Bei Flurförderzeugen, bei denen das Lastaufnahmemittel mittels einer hydraulischen Hubzylindereinrichtung anhebbar und absenkbar ist, bestimmt die Auslenkung des Steuerventils im Senkenbetrieb die Senkengeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels, Hierbei hat sich in den letzten Jahren ein Grenzwert von 0,6 m/s für eine maximale Senkengeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels bzw. einer Last etabliert.
Um die maximale Senkengeschwindigkeit im Senkenbetrieb zu begrenzen, ist es bereits bekannt, in der von der Steuerventileinrichtung zu dem Behälter geführten Behälterleitung eine Ablaufdruckwaage anzuordnen, die von einer Federeinrichtung und dem in der Behälterleitung zwischen der Steuerventileinrichtung und der Ablaufdruckwaage anstehenden Druck in Richtung einer Durchflussstellung und von dem in der Verbraucherleitung anstehenden Druck in Richtung einer Sperrsteilung beaufschlagt ist. Soll bei derartigen Hubantrieben eine angehobene Last bzw. ein leeres Lastaufnahmemittel abgesenkt werden, wird die Steuerventileinrichtung in eine Öffnungsstellung betätigt, in der die Verbraucherleitung mit der Behälterleitung verbunden ist. Zur Steuerventileinrichtung ist die Ablaufdruckwaage in Reihe geschaltet. Mit dem Öffnen der Steuerventileinrichtung beginnt ein Senkenvolumenstrom über die Steuerventileinrichtung und die Ablaufdruckwaage von der Hubzylindereinrichtung zu dem Behälter zu fließen und das Lastaufnahmemittel wird abgesenkt. Der maximale Volumenstrom zum Senken des Lastaufnahmemittels wird durch das Einregeln der Ablaufdruckwaage begrenzt. Auf die Ablaufdruckwaage wirkt auf der einen Seite in Richtung einer Sperrstellung der Druck in der Verbraucherleitung vor der Steuerventileinrichtung und auf der anderen Seite in Richtung einer Durchflussstellung die Federkraft der Federeinrichtung und der Druck in der Behälterleitung zwischen der Steuerventileinrichtung und der Ablaufdruckwaage und somit der Druck nach der Steuerventileinrichtung. Der Senkenvolumenstrom erhöht sich soweit, bis sich an der Steuerventileinrichtung ein maximaler Druckabfall von beispielsweise 4 bar einstellt, der der Federkraft der Ablaufdruckwaage entspricht. Die Ablaufdruckwaage geht in Regelposition und fährt soweit in Richtung der Sperrsteilung zu, dass dieser Druckabfall von beispielsweise 4bar an der Steuerventileinrichtung konstant gehalten wird.
Bei Hubantrieben mit Hubgerüsten mit mehreren Hubstufen, beispielsweise bei einem Hubgerüst mit einem Freihub als erste Hubstufe und einem Masthub als zweite Hubstufe, stellen sich beim Senken mit geringen Lastdrücken, beispielsweise Lastdrücken unterhalb von ca. 30 bar, in der ersten Hubstufe zu geringe maximale Senkengeschwindigkeiten ein, da die Steuerventileinrichtung für diesen Betriebszustand nicht weit genug öffnet bzw. die Reihenschaltung von Steuerventilventileinrichtung und Ablaufdruckwaage einen zu großen Widerstand darstellt. Somit ist der geringe Lastdruck zum Senken des Lastaufnahmemittels nicht ausreichend, um auf die geforderte maximale Senkengeschwindigkeit zu kommen.
Die Steuerventileinrichtung müsste bei solchen Hubantrieben für diesen Betriebszustand des Senkens mit geringen Lastdrücken viel weiter öffnen, damit höhere Senkengeschwindigkeiten realisiert werden können. Dies würde jedoch bedeuten, dass mit höheren Lastdrücken, beispielsweise Lastdrücken oberhalb von 30 bar, sich unzulässig hohe Senkengeschwindigkeiten des Lastaufnahmemittels einstellen würden.
Insgesamt sind beim Betrieb eines Hubantriebs einer mobilen Arbeitsmaschine die folgenden drei technischen Kernproblemkreise besonders zu beachten:
1 ) Der Senkenvorgang:
Der Senkenvorgang des Lastaufnahmemittels wird üblicherweise durch eine Hebelstellung des Hubantrieb-Bedienelements gesteuert. Dabei wird das Hubantrieb- Bedienelement in eine vorgegebene Richtung ausgelenkt. Die Auslenkung des Hubantrieb-Bedienelements ist proportional zur gewünschten Senkengeschwindigkeit. Die maximale Hebelauslenkung des Hubantrieb-Bedienelements bedeutet maximale Senkengeschwindigkeit. Die Hebelstellung des Hubantrieb-Bedienelements gibt ein Soll-Signal auf einen Ventilschieberder Steuerventileinrichtung. Die weitere Öffnung des Ventilschiebers der Steuerventileinrichtung bedeutet, dass ein größerer Volumenstrom passieren kann und somit schneller gesenkt werden kann.
Durch die Ventilschieberöffnung, d. h. den Kolbenweg, des Ventilschiebers der Steuerventileinrichtung findet eine Querschnittsöffnung statt. Der Volumenstrom über einen Querschnitt ist neben dem Öffnungsquerschnitt abhängig von der Druckdifferenz über den Querschnitt, dem sogenannten „Treibdruck". Der Treibdruck ist hubgerüstseitig abhängig von der aufgenommen Last und ist maximal bei Nennlast und nimmt ab mit weniger Last. Nach dem Öffnungsquerschnitt ist der Druck abhängig von den Druckverlusten durch den Aufbau des hydraulischen Systems. Je höher der Druckverlust, desto geringer wird der Treibdruck.
In einem Ventilblock der Steuerventileinrichtung sind in der Regel weitere regelnde Bauteile / Schaltelemente verbaut, um den Senkenvorgang qualitativ zu modifizieren. Diese Bauteile haben einen negativen Einfluss auf die Leitungsverluste.
Die sich einstellende Geschwindigkeit des Lastaufnahmemittels ergibt sich also aus einer Kombination von Hebelstellung des Hubantrieb-Bedienelements, Öffnungsquerschnitt der Steuerventileinrichtung, Druckverlust und Treibdruck. Der Senkenvorgang muss qualitativ moduliert werden, hierzu dienen verschiedene Bauteile im Ventilblock, zum Beispiel die Ablaufdruckwaage.
Da der Arbeitspunkt mit Nennlast und warmem Hydraulikmedium (aufgrund der geringsten Viskosität ergeben sich hier die geringsten Druckverluste) und volle Ventilschieberöffnung der Steuerventileinrichtung das schnellste Senken erlaubt, muss dieser Fall für die Abstimmung des Systems genutzt werden. Aufgrund der geringsten Viskosität ergeben sich hier die geringsten Druckverluste. Alle anderen Arbeitspunkte werden betrachtet, müssen aber dieser Vorgabe folgen.
Der größte Nachteil entsteht dabei im Senken ohne Last, da hier der Lastdruck am geringsten ist und die Druckverluste nicht im gleichen Maße fallen.
Wünschenswert wäre es, den Nachteil der geringen Senkengeschwindigkeit ohne Last zu beheben und die Senkengeschwindigkeit ohne Last auf ein Niveau deutlich größer als 0,6 m/s zu bringen.
Das Senken ohne Last betrifft ca. 50% aller Senkenvorgänge im Betrieb einer Arbeitsmaschine, beispielsweise eines Flurförderzeugs. Dadurch entstehen insbesondere bei hohen Hubgerüsten, beispielsweise bei Schubmaststaplern, wesentliche Nachteile in der Performance. Man muss im Betriebsablauf immer wieder auf das leere Lastaufnahmemittel warten.
Dabei ist das Senken ohne Last deutlich unkritischer als mit Last. Eine sehr hohe Senkengeschwindigkeit wäre hier denkbar und gewünscht.
2) Die Aktuierung:
Der Senkenvorgang wird wie jede hydraulische Sektionsanforderung insbesondere über eine einfache, singuläre Hebelstellung des Hubantrieb-Bedienelements gesteuert. Eine einfache Hebelauslenkung führt zu einer Bewegung der hydraulischen Sektion, beispielsweise dem Senkenvorgang des Hubantriebs. Der Regelkreis ergibt sich mit der Bedienperson, welche entscheiden muss, wie schnell, also mit welcher Hebelstellung des Hubantriebs-Bedienelements, mit der aufgenommenen Last gesenkt werden kann. Maximale Senkgeschwindigkeit mit Nennlast führt bei Einhaltung des Tragfähigkeitsdiagramms nicht zu gefährlichen Fahrzeugzuständen.
3) Die Lasterkennung:
Als Lasterkennung wird in der Regel ein technisches System verstanden, welches auf der mobilen Arbeitsmaschine installiert ist und die Last auf dem Lastaufnahmemittel identifiziert und bewertet. Oft ist eine Kombination verschiedener Sensoriken nötig.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so auszugestalten, dass in einfacher Weise bei fehlender Last höhere Senkengeschwindigkeiten des Lastaufnahmemittels erzielt werden.
Diese Aufgabe wird verfahrensseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bedienperson bei Nichtvorhandenseins einer Last auf dem Lastaufnahmemittel durch Betätigung eines Autorisierungs-Betätigungselements gleichzeitig zur Bedienung des Hubantrieb-Bedienelements im Senkenbetrieb des Hubantriebs einen Hochgeschwindigkeits-Senkenbetrieb autorisiert, bei dem ein aus dem Hubantrieb abströmender Senkenvolumenstrom durch Querschnittserweiterung im hydraulischen Leitungspfad vom Hubantrieb zum Behälter vergrößert wird.
Dabei ist das Hubantrieb-Bedienelement zweckmäßigerweise als auslenkbarer Hebel, beispielsweise in Form eines Joysticks, ausgeführt. Mit einer Hebelauslenkung wird der Hebenvorgang beziehungsweise der Senkenvorgang gesteuert.
Andererseits kann das Autorisierungs-Betätigungselement beispielsweise als einfacher Knopf ausgeführt sein. Durch gleichzeitiges Drücken des Knopfes während der Hebelauslenkung, mit der der Senkenvorgang gesteuert wird, kann der Hochgeschwindigkeits-Senkenbetrieb autorisiert werden. Hierzu kann der Knopf ergonomisch günstig beispielsweise seitlich am Hebel angebracht sein, so dass er mit dem Daumen einer Hand gedrückt werden kann, während die Hand den Hebel auslenkt.
Mit der Erfindung werden die beschriebenen drei Kernproblemkreise gleichzeitig angegangen, wobei durch eine kombinierte Lösung für alle Kernproblemkreise eine neue Form der Senkenauslenkung mit positiven Folgen für die Perfomance des Hubantriebs geschaffen wird.
Die Bedienperson, die sich aufgrund normativer Anforderungen bei einer Hebelauslenkung auf der mobilen Arbeitsmaschine, beispielsweise auf dem Flurförderzeug, befinden muss, weiß um die Beschaffenheit und das Gewicht der mit dem Lastaufnahmemittel aufgenommenen Last. Dies muss die Bedienperson wissen, um beim Betrieb der mobilen Arbeitsmaschine innerhalb der Vorgaben des Tragfähigkeitsdiagramms zu bleiben.
Bezüglich des beschriebenen Kernproblemkreises (3) (Lasterkennung) ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Bedienperson nur entscheiden muss, ob Last (egal welchen Gewichts) auf dem Lastaufnahmemittel, zum Beispiel auf der Lastgabel, liegt oder ob das Lastaufnahmemittel leer ist. Der Fall eines leeren Lastaufnahmemittels, d.h. ein Nichtvorhandensein einer Last, wird dabei als „ohne Last" bezeichnet.
Die Bedienperson übernimmt also eine Lasterkennung und entscheidet, ob das Lastaufnahmemittel leer ist. Ist das Lastaufnahmemittel leer, sind alle Bauteile fest mit der mobilen Arbeitsmaschine verbunden und es kann, bei unbeschädigtem Fahrzeug, nichts herunterfallen.
Dabei übernimmt die Bedienperson in dem Regelkreis eine entscheidende Rolle, und entscheidet, ob das Lastaufnahmemittel leer ist. Wenn das Lastaufnahmemittel leer ist, betätigt die Bedienperson gleichzeitig zur Bedienung des Hubantrieb-Bedienelements im Senkenbetrieb das Autorisierungs-Betätigungselement. Bei Ausbildung des Hubantrieb-Bedienelements als Hebel und des Autorisierungs-Betätigungselements als Knopf kann die Bedienperson hierzu insbesondere bei voller Hebelauslenkung des Hubantriebs-Bedienelements in den Senkenbetrieb zusätzlich den Knopf drücken. Das Betätigen des Autorisierungs-Betätigungselements, beispielsweise das Drücken des Knopfes, wird als „Zwei-Faktor-Autorisierung" bezeichnet, da neben der Hebelauslenkung des Hubantriebs-Bedienelements in den Senkenbetrieb das Autorisierungs-Betätigungselements als zweiter Faktor bewusst gedrückt und vorzugsweise dauerhaft gedrückt gehalten werden muss.
Die Bedienperson bestätigt und autorisiert somit durch aktives, insbesondere gehaltenes Drücken des Autorisierungs-Betätigungselements während des Senkenvorgangs das leere Lastaufnahmemittel und es wird eine Querschnittserweiterung und somit eine Querschnittserweiterung im Senkenpfad freigeschaltet, die einen größeren Senkenvolumenstrom und damit eine höhere Senkengeschwindigkeit ermöglicht. Durch die Zwei-Faktor-Autorisierung ist somit sichergestellt, dass die Querschnittserweiterung vom Hubantrieb zum Behälter nicht bei aufgenommener Last ausgelöst wird.
Ohne die Bestätigung der Bedienperson durch die Zwei-Faktor-Autorisierung, also insbesondere gleichzeitiges Auslenken des Hubantriebs-Bedienelements in die Senkenstellung und Drücken des zusätzlichen Autorisierungs-Betätigungselements, wird die Querschnittsvergrößerung nicht geöffnet und nur herkömmliches Senken ist möglich. Die Bedienperson agiert somit als zusätzliches Stellglied und autorisiert das schnelle Senken und trägt die Verantwortung für einen sicheren Senkenvorgang. Die ist insbesondere deshalb sinnvoll, weil die Bedienperson den Vorgang, seinen Arbeitsprozess und die Last auf dem Lastaufnahmemittel kennt.
Bezüglich des beschriebenen Kernproblemkreises (2) (Aktuierung) wird somit gemäß der Erfindung die eindimensionale Hebelauslenkung als Steuerungseingangsbefehl mehrdimensional erweitert.
Nachdem das Fehlen der Last erkannt wurde und dies von der Bedienperson durch eine Zwei-Faktor-Autorisierung bestätigt wurde, kann durch eine Querschnittserweiterung im hydraulischen Senkenpfad der aus dem Hubantrieb abströmende Senkenvolumenstrom vergrößert werden. Durch die Querschnittserweiterung reduziert sich die Flußgeschwindigkeit des Hydraulikmediums, welche quadratischen Einfluss auf die Druckverluste hat. Die Druckverluste werden reduziert, die Senkengeschwindigkeit wird dadurch erhöht. Bezüglich des beschriebenen Kernproblemkreises (1) (Senkenvorgang ohne Last) ergibt sich mit der Erfindung eine Reduktion der Druckverluste und somit eine Verbesserung der Treibdrucks, wodurch im Senkenbetrieb des Lastaufnahmemittels eine erhöhte Senkengeschwindigkeit eine erhöhte Senkengeschwindigkeit des Lastaufnahmemittels erzielt wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Querschnittserweiterung durch Freischaltung einer von der Verbraucherleitung zum Behälter führenden Bypassleitung erreicht. Die Bypassleitung ist ein weiterer, paralleler hydraulischer Pfad des Senkenpfades.
Zweckmäßigerweise wird zur Freischaltung der Bypassleitung ein elektrisch betätigtes, hydraulisches Bypassventil geöffnet. Dabei kann die Bypassleitung mit hydraulischen Schalt- und/oder Proportionalventilen geöffnet werden.
Die Bypassleitung kann weitere hydraulische Regelglieder, zum Beispiel Strom- oder Druckregelventile, zur qualitativen und quantitativen Regelung des Senkenvorgangs enthalten. Dadurch kann beispielsweise die Senkengeschwindigkeit auf eine maximal zulässige Senkengeschwindigkeit ohne Last begrenzt werden.
Die Bypassleitung kann in einem Ventilblock der Steuerventileinrichtung installiert sein, oder diesen umgehen.
Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung wird die Querschnittserweiterung durch Öffnung eines Zusatzventils in der Steuerventileinrichtung erreicht. Hierzu kann die Senkensektion auf einen größeren Volumenstrom ausgelegt und eine künstliche Querschnittsverengung eingebaut werden, die durch die Zwei-Faktor-Autorisierung geöffnet wird. Dabei wird nicht der Ventilblock der Steuerventileinrichtung umgangen, sondern durchströmt. Die künstliche Querschnittverengung wird durch das Zusatzventil erreicht.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Querschnittserweiterung durch Vollbestromung eines im Senkenbetrieb des Hubantriebs teilbestromten Senken- Proportional-Drossel-Ventils erreicht wird. Senken-Proportional-Drossel-Ventil ist beispielsweise von einer Senkenstellung der Steuerventileinrichtung gebildet. Das Senken-Proportional-Drossel-Ventil ist hierbei auf einen größeren Volumenstrom ausgelegt und es ist eine künstliche Querschnittsverengung vorgesehen, die durch die Zwei-Faktor-Autorisierung geöffnet wird. Dies kann erfolgen, wenn im normalen Senkenbetrieb das Senken-Proportional-Drossel-Ventil nur anteilig und somit teilbestromt wird und für den Hochgeschwindigkeits-Senkenbetrieb das Senken- Proportional-Drossel-Ventil vollbestromt wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgedankens sieht vor, dass mittels eines Lastdrucksensors der Lastdruck des Hubantriebs gemessen wird und bei Überschreitung eines vorgegebenen Lastdrucks die Querschnittserweiterung unterbunden wird. Somit kann die Bedienperson bei der Erkennung des Vorhandenseins einer Last auf dem Lastaufnahmemittel unterstützt werden. Wesentlich ist dabei allerdings, dass die Lastdruckmessung den Hochgeschwindigkeits-Senkenbetrieb nicht selbstständig auslösen kann. Dies kann ausschließlich durch die Zwei-Faktor-Autorisierung durch die Bedienperson erfolgen. Die Lastdruckmessung dient lediglich dazu, die Auslösung des Hochgeschwindigkeits- Senkenbetriebs zu blockieren, falls ein zu hoher Lastdruck gemessen wird.
Als weitere oder alternative Sicherheitsmaßnahme kann auch eine Unterstützung der Bedienperson durch einen Temperatursensor erfolgen. Hierzu wird mittels eines Temperatursensors die Temperatur des Hydraulikmediums gemessen und bei Überschreitung einer vorgegebenen Temperatur wird die Querschnittserweiterung unterbunden.
Die Lastdruckmessung und/oder Temperaturmessung kann dabei elektrisch, elektronisch, mechanisch oder hydraulisch erfolgen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem hydraulischen Hubantrieb einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, zum Anheben und Absenken eines Lastaufnahmemittels, wobei der Hubantrieb eine Hubzylindereinrichtung und eine Steuerventileinrichtung aufweist, welche an eine zu der Hubzylindereinrichtung geführte Verbraucherleitung, an eine zu einem Behälter geführte Behälterleitung und an eine mit einer Pumpe in Verbindung stehende Förderleitung angeschlossen ist, wobei zur Steuerung des Hebenbetriebs und des Senkenbetriebs des Hubantriebs ein manuell bedienbares Hubantrieb- Bedienelement vorgesehen ist, welches mit der Steuerventileinrichtung in Wirkverbindung steht.
Vorrichtungsseitig wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Bedienperson bei Nichtvorhandenseins einer Last auf dem Lastaufnahmemittel durch Betätigung eines Autorisierungs-Betätigungselements gleichzeitig zur Bedienung des Hubantrieb- Bedienelements im Senkenbetrieb des Hubantriebs einen Hochgeschwindigkeits- Senkenbetrieb autorisiert, bei dem ein aus dem Hubantrieb abströmender Senkenvolumenstrom durch Querschnittserweiterung im hydraulischen Leitungspfad vom Hubantrieb zum Behälter vergrößert wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Querschnittserweiterungseinrichtung eine von der Verbraucherleitung zum Behälter führende Bypassleitung.
Dabei ist zur Freischaltung der Bypassleitung zweckmäßigerweise in der Bypassleitung ein, mit dem Betätigungselement in Wrkverbindung stehendes, elektrisch betätigtes, hydraulisches Bypassventil angeordnet.
Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung umfasst die Querschnittserweiterungseinrichtung ein Zusatzventil in der Steuerventileinrichtung.
Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit sieht vor, dass die Querschnittserweiterungseinrichtung ein wahlweise teilbestrombares und vollbestrombares Senken-Proportional-Drossel-Ventil in der Steuerventileinrichtung umfasst.
Zur Steuerung der Querschnittserweiterungseinrichtung ist vorzugsweise eine elektronische Steuerungseinrichtung vorgesehen, die mit dem Hubantrieb- Bedienelement und mit dem Autorisierungs-Betätigungselement sowie mit der Querschnittserweiterungseinrichtung in Wrkverbindung steht.
Um ein Auslösen des Hochgeschwindigkeits-Senkenbetriebs bei Vorhandensein einer Last auf dem Lastaufnahmemittel zu verhindern, können gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgedankens Sicherheitseinrichtungen zur Unterstützung der Bedienperson vorgesehen sein.
Hierzu kann ein Lastdrucksensor zur Ermittlung des Lastdrucks des Hubantriebs vorgesehen ist, der mit der Steuerungseinrichtung in Wirkverbindung steht, so dass die ermittelten Lastdruckwerte an die Steuerungseinrichtung übermittelt werden können. Die Steuerungseinrichtung ist dazu eingerichtet, bei Übermittlung eines Lastdrucks, der einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt, die Auslösung des Hochgeschwindigkeits- Senkenbetriebs zu blockieren.
Zusätzlich oder alternativ kann als Sicherheitseinrichtung ein Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur des Hydraulikmediums vorgesehen sein, der mit der Steuerungseinrichtung in Wirkverbindung steht, so dass die ermittelten Temperatunwerte an die Steuerungseinrichtung übermittelt werden können. Die Steuerungseinrichtung ist in diesem Fall dazu eingerichtet, bei Übermittlung einer Temperatur, der einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt, die Auslösung des Hochgeschwindigkeits-Senkenbetriebs zu blockieren.
Die Erfindung bietet eine ganze Reihe von Vorteilen:
Mit der Erfindung wird ein schnelleres Ein- und Auslagern durch Leistungserhöhung in 50% aller Senkenvorgänge erreicht.
Die Umschlagsleistung bei logistischen Prozessen wird erhöht. Außerdem ergibt sich eine bessere Fahrzeugverfügbarkeit.
Das Flurförderzeug kann weiterhin schneller zum nächsten Arbeitspunkt fahren, da mit angehobener Lastaufnahmeeinrichtung nicht gefahren werden darf.
Schließlich wird auch eine Verbesserung der Benutzererfahrung (User Experience) für die Bedienperson erwartet, da dieser mehr Autonomie und
Entscheidungsmöglichkeiten hat. Die Bedienperson wird besser in den Prozess und die Benutzung des Flurförderzeugs eingebunden. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen
Figur 1 den Schaltplan eines erfindungsgemäßen Hubantriebs und
Figur 2 das Hubantrieb-Bedienelement mit Autorisierungs-Betätigungselement.
In der Figur 1 ist ein schematischer Aufbau eines erfindungsgemäßen hydraulischen Hubantriebs 1 einer nicht näher dargestellten mobilen Arbeitsmaschine, beispielsweise eines Flurförderzeugs, dargestellt.
Der Hubantrieb 1 weist ein Hubgerüst 2 auf, an dem ein Lastaufnahmemittel 3 anhebbar und absenkbar angeordnet ist. Das Lastaufnahmemittel 3 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem am Hubgerüst 2 vertikal bewegbaren Hubschlitten 4, an dem beispielsweise eine von Gabelzinken gebildete Lastgabel 5 als Anbaugerät befestigt ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Hubgerüst 2 aus einem Standmast 2a und einem an dem Standmast 2a anhebbar und absenkbar angeordneten Ausfahrmast 2b, an dem das Lastaufnahmemittel 3 anhebbar und absenkbar angeordnet ist.
Das Hubgerüst 2 der Figur 1 weist beispielsweise zwei Hubstufen auf. Zum Anheben und Absenken des Lastaufnahmemittels 3 relativ zu dem Ausfahrmast 2b ist eine hydraulische Hubzylindereinrichtung 10a vorgesehen. Die Hubzylindereinrichtung 10a bildet eine erste Hubstufe (Freihub). Zum Anheben und Absenken des Lastaufnahmemittels 3 ist ein flexibles Zugmittel 6, beispielsweise einer Hubkette, vorgesehen, das in der Figur 1 mit einem ersten Ende an dem Hubschlitten 4 befestigt ist, über eine Umlenkrolle 7 an der ausfahrbaren Kolbenstange der Hubzylindereinrichtung 10a geführt ist und mit einem zweiten Ende an dem Ausfahrmast 2b befestigt ist. Eine hydraulische Hubzylindereinrichtung 10b dient zum Anheben und Absenken des Ausfahrmastes 2b relativ zum Standmast 2a. Die Hubzylindereinrichtung 10b bildet eine zweite Hubstufe (Masthub). Die Hubzylindereinrichtung 10a ist mit der Hubzylindereinrichtung 10b mittels einer Druckmittelleitung 11 verbunden.
Die Hubzylindereinrichtung 10a, 10b ist mittels einer Steuerventileinrichtung 12 betätigbar, mit der der Senkenbetrieb und der Hebenbetrieb des Lastaufnahmemittels 3 steuerbar ist.
Die Steuerventileinrichtung 12 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als in Zwischenstellungen drosselndes Proportionalventil 13 mit einer als Neutralstellung ausgebildeten Sperrsteilung 13a, einer Hebenstellung 13b und einer Senkenstellung 13c ausgebildet. Die Steuerventileinrichtung 12 ist hierzu an eine Förderleitung 14 einer Pumpe 15, die mittels einer Ansaugleitung 16 Druckmittel aus einem Behälter 17 ansaugt, an eine zu einem Behälter 17 geführte Behälterleitung 18 und an eine zu der Hubzylindereinrichtung 10a, 10b geführte Druckmittelleitung 19 angeschlossen. In der Sperrstellung 13a der Steuerventileinrichtung 12 ist die Verbindung der Verbraucherleitung 19 mit der Förderleitung 14 und der Behälterleitung 18 abgesperrt. In der Hebenstellung 13b der Steuerventileinrichtung 12 ist die Förderleitung 14 mit der Verbraucherleitung 19 verbunden. In der Senkenstellung 13c der Steuerventileinrichtung 12 steht die Verbraucherleitung 19 mit der Behälterleitung 18 in Verbindung. Die Senkenstellung 13c der Steuerventileinrichtung 12 bildet somit ein Senken-Proportional-Drossel-Ventil.
Alternativ kann die Steuerventileinrichtung 12 ein separates Hebenventil (Senken- Proportional-Drossel-Ventil) zur Steuerung des Hebenbetriebs des Lastaufnahmemittels 3 und ein separates Senkenventil (Senken-Proportional-Drossel- Ventil) zur Steuerung des Senkenbetriebs des Lastaufnahmemittels 3 aufweisen.
Die Steuerventileinrichtung 12 kann beispielsweise elektrisch mittels einer elektronischen Steuereinrichtung 20 betätigt werden.
In der von der Steuerventileinrichtung 12 zu dem Behälter 17 geführten Behälterleitung 18 kann eine nicht näher dargestellte Ablaudruckwaage angeordnet sein. Die Ablaufdruckwaage ist bevorzugt als in Zwischenstellungen drosselndes Proportionalventil mit einer Durchflussstellung und einer Sperrstellung ausgebildet und von einer Federeinrichtung und dem in der Behälterleitung 18 zwischen der Steuerventileinrichtung 12 und der Ablaufdruckwaage anstehenden Druck und somit dem in der Behälterleitung 18 stromab der Steuerventileinrichtung 12 anstehenden Druck in Richtung der Durchflussstellung betätigt und von dem in der Verbraucherleitung 19 anstehenden Lastdruck des Hubantriebs 1 und somit dem in der Verbraucherleitung 19 stromauf der Steuerventileinrichtung 12 anstehenden Druck in Richtung der Sperrstellung betätigt.
Um im Senkenbetrieb des Hubantriebs 1 ohne Last eine erhöhte Senkengeschwindigkeit zu erzielen, ist erfindungsgemäß eine Querschnittserweiterungseinrichtung 47 vorgesehen, mit der der Senkenvolumenstrom zur Erhöhung der Senkengeschwindigkeit vergrößert werden kann. Hierzu ist im dargestellten Ausführungsbeispiel an die Verbraucherleitung 19 eine zu dem Behälter 17 geführte Bypassleitung 30 angeschlossen, in der ein Bypassventil 31 angeordnet ist.
Das Bypassventil 31 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Schaltventil 33 ausgebildet, das eine Sperrsteilung 33a und eine Durchflussstellung 33b aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Sperrstellung 33a leckagedicht ausgeführt und weist ein in Richtung zum Behälter 17 sperrendes Rückschlagventil auf.
Das Schaltventil 33 ist elektrisch angesteuert und steht zur Ansteuerung mit der elektronischen Steuereinrichtung 20 in Wirkverbindung.
Das Schaltventil 33 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mittels einer Federeinrichtung 37 in Richtung der Sperrstellung 33a und mittels einer elektrischen Betätigungseinrichtung 38, beispielsweise eines Schaltmagneten, in Richtung der Durchflussstellung 33b beaufschlagbar.
Das Bypassventil 31 ist derart ausgeführt, dass im Senkenbetrieb des Hubantriebs 1 ohne Last auf dem Lastaufnahmemittel 3 ein aus dem Hubantrieb 1 abströmender Senkenvolumenstrom über die Steuerventileinrichtung 12 und das Bypassventil 31 in den Behälter 17 abströmt und im Senkenbetrieb des Hubantriebs 1 mit Last auf dem Lastaufnahmemittel 3 ein aus dem Hubantrieb 1 abströmender Senkenvolumenstrom ausschließlich über die Steuerventileinrichtung 12 in den Behälter 17 abströmt. Hierzu steht gemäß der Figur 1 die elektronische Steuereinrichtung 20 mit einem Hubantrieb-Bedienelement 42, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen auslenkbaren Hebel 43, beispielsweise einen Joystick umfasst, und mit einem Autorisierungs-Betätigungselement 44, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen drückbaren Knopf 45 am Hebel 43 umfasst, in Wirkverbindung.
Falls die in der Figur 1 nicht dargestellte Bedienperson erkennt, dass sich auf dem Lastaufnahmemittel 3 keine Last befindet, kann die Bedienperson einen Hochgeschwindigkeits-Senkenbetrieb des Lastaufnahmemittels 3 autorisieren, in dem der aus dem Hubantrieb 1 abströmende Senkenvolumenstrom über die Steuerventileinrichtung 12 und das Bypassventil 31 in den Behälter 17 abströmt.
Hierzu ist eine Zwei-Faktor-Autorisierung vorgesehen. Dies bedeutet, dass die Bedienperson gleichzeitig zur Bedienung des Hubantrieb-Bedienelements 42, also gleichzeitig zum Auslenken des Hebels 43 in Senkenrichtung, dauerhaft das Autorisierungs-Betätigungselement 44 betätigt, also den Knopf 45 drückt und während des Senkenvorgangs des Lastaufnahmemittels 3 gedrückt hält. Die dadurch ausgelösten Steuerbefehle des Hubantrieb-Bedienelements 42 und des Autorisierungs-Betätigungselements 44 werden an die Steuereinrichtung 20 übermittelt.
Die elektronische Steuereinrichtung 20 ist derart ausgebildet, dass bei gleichzeitiger Bedienung des Hubantrieb-Bedienelements 42 und Betätigung des Autorisierungs- Betätigungselements 44 im Senkenbetrieb ohne Last die Steuerventileinrichtung 12 in die Senkenstellung 13c und das Schaltventil 33 in die Durchflussstellung 33b für den Hochgeschwindigkeits-Senkenbetrieb betätigt werden. Dagegen wird im Senkenbetrieb mit Last nur die Steuerventileinrichtung 12 in die Senkenstellung 13c betätigt, das Schaltventil 33 wird jedoch nicht angesteuert und ist in die Sperrstellung 33a betätigt.
Außerdem steht die Steuereinrichtung 20 mit einem, den in der Verbraucherleitung 19 anstehenden Lastdruck des Hubantriebs 1 erfassenden, Lastdrucksensor 40 und/oder einem, die Temperatur des Hydraulikmediums messenden, Temperatursensor 41 in Wirkverbindung. Die Steuerungseinrichtung 20 ist dazu eingerichtet, bei Übermittlung eines Lastdrucks, der einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt, und/odereiner Temperatur, die einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt, die Auslösung des Hochgeschwindigkeits-Senkenbetriebs zu blockieren. Dies stellt eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme dar.
In der Figur 1 ist die Steuerventileinrichtung 12 in einem Wegeventilblock 70 angeordnet. In dem Wegeventilblock 70 können noch weitere nicht näher dargestellte Steuerventile einer Arbeitshydraulik der mobilen Arbeitsmaschine angeordnet sein, beispielsweise ein Steuerventil eines Neigeantriebs zum Neigen des Hubgerüstes 2 und ein Steuerventil zur Steuerung eines Zusatzverbrauchers, beispielsweise eines Seitenschiebers des Lastaufnahmemittels 3.
Das Bypassventil 31, das in der Figur 1 das Schaltventil 33 umfasst, ist in einem separaten Ventilgehäuse 71 angeordnet. Dies ermöglicht es in einfacher Weise, das Bypassventil 31 und die Bypassleitung 30 an bestehenden Hubantrieben 1 nachzurüsten. Der Volumenstrom in der Bypassleitung 30 während des Hochgeschwindigkeits-Senkenbetriebs umgeht somit den Wegeventilblock 70, wodurch dessen Durchströmungsverluste vermieden werden.
Der Hubantrieb der Figur 1 arbeitet wie folgt:
Erfolgt ein Senkenbetrieb des Hubantriebs 1 mit Last, wobei das Hubantrieb- Bedienelement 42 ohne zusätzliche Betätigung des Autorisierungs- Betätigungselements 44 in die Senkenstellung betätigt ist, ist das Bypassventil 31 nicht aktiv. Das Schaltventil 33 wird von der Steuereinrichtung 20 nicht angesteuert und befindet sich in der Sperrsteilungen 33a, so dass der Senkenbetrieb des Hubantriebs 1 ausschließlich über die in die Senkenstellung 13c betätigte Steuerventileinrichtung 12 erfolgt. Über das Bypassventil 31 fließt somit kein Senkenvolumenstrom von der Hubzylindereinrichtung 10a, 10b zum Behälter 17 ab.
Erfolgt ein Senkenbetrieb des Hubantriebs 1 ohne Last, wobei das Hubantrieb- Bedienelement 42 in die Senkenstellung betätigt ist und gleichzeitig das Autorisierungs-Betätigungselement 44 betätigt ist, ist für den Hochgeschwindigkeits- Senkenbetrieb das Bypassventil 31 aktiv. Das Schaltventil 33 wird von der Steuereinrichtung 20 in die Durchflussstellungen 33b angesteuert. Der Senkenbetrieb des Hubantriebs 1 erfolgt somit über die in die Senkenstellung 13c betätigte Steuerventileinrichtung 12 und zusätzlich über das geöffnete Bypassventil 31. Über das in die Durchflussstellung 33b betätigte Schaltventil 33 stellt sich somit ein zusätzlicher Senkenvolumenstrom ein, der von der Hubzylindereinrichtung 10a, 10b zum Behälter 17 abströmt. Dieser zusätzliche Senkenvolumenstrom über das Bypassventil 30 ermöglicht eine höhere Senkgeschwindigkeiten ohne Last.
Wird bei einer Betätigung des Hubantrieb-Bedienelement 42 in die Senkenstellung und gleichzeitig Betätigung des Autorisierungs-Betätigungselements 44 von dem Lastdrucksensor 40 ein Lastdruck oberhalb des Grenzwertes erfasst und/oder von dem Temperatursensor 41 eine Temperatur des Hydraulikmediums oberhalb des Grenzwert erfasst, wird von der Steuereinrichtung 20 die Auslösung des Hochgeschwindigkeits- Senkenbetriebs blockiert und das Schaltventil 33 nicht in die Durchflussstellung 33b angesteuert, so dass der Senkenbetrieb ausschließlich über das in die Senkenstellung 13c betätigte Steuervehtileinrichtung 12 erfolgt.
Die Figur 2 zeigt das Hubantrieb-Bedienelement 42 mit Autorisierungs- Betätigungselement44 aus der Figur 1 im Detail. Das Hubantrieb-Bedienelement 42 ist im vorliegenden Fall als auslenkbarer Hebel 43, beispielsweise Joystick, ausgebildet, während das Autorisierungs-Betätigungselement 44 als Knopf 45 ausgebildet ist, der seitlich am Hebel 43 angeordnet ist.
Durch Auslenkung des Hebels 43 mit der Hand der Bedienperson in Pfeilrichtung 46 wird der Senkenvorgang gesteuert. Sofern die Bedienperson erkennt, dass sich keine Last auf dem Lastaufnahmemittel 3 befindet, kann sie durch eine Zwei-Faktor- Autorisierung den Hochgeschwindigkeits-Senkenbetrieb freischalten. Hierzu drückt die Bedienperson gleichzeitig zur Auslenkung des Hebels 43 in Pfeilrichtung 46 mit dem Daumen der Hand den Knopf 45 und hält den Knopf 45 während des gesamten Senkenvorgangs gedrückt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern eines hydraulischen Hubantriebs (1) einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, zum Anheben und Absenken eines Lastaufnahmemittels (3), wobei der Hubantrieb (1) eine Hubzylindereinrichtung (10a, 10b) und eine Steuerventileinrichtung (12) aufweist, welche an eine zu der Hubzylindereinrichtung (10a, 10b) geführte Verbraucherleitung (19), an eine zu einem Behälter (17) geführte Behälterleitung
(18) und an eine mit einer Pumpe (15) in Verbindung stehende Förderleitung (14) angeschlossen ist, wobei eine Bedienperson den Hebenbetrieb und den Senkenbetrieb des Hubantriebs (1) durch manuelle Bedienung eines, mit der Steuerventileinrichtung (12) in Wirkverbindung stehenden, Hubantrieb- Bedienelements (42) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienperson bei Nichtvorhandenseins einer Last auf dem Lastaufnahmemittel (3) durch Betätigung eines Autorisierungs-Betätigungselements (44) gleichzeitig zur Bedienung des Hubantrieb-Bedienelements (42) im Senkenbetrieb des Hubantriebs (1) einen Hochgeschwindigkeits-Senkenbetrieb autorisiert, bei dem ein aus dem Hubantrieb (1) abströmender Senkenvolumenstrom durch Querschnittserweiterung im hydraulischen Leitungspfad vom Hubantrieb (1) zum Behälter (17) vergrößert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittserweiterung durch Freischaltung einer von der Verbraucherleitung
(19) zum Behälter (17) führenden Bypassleitung (30) erreicht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Freischaltung der Bypassleitung (30) ein elektrisch betätigtes, hydraulisches Bypassventil (31) geöffnet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittserweiterung durch Öffnung eines Zusatzventils in der Steuerventileinrichtung (12) erreicht wird. 5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittserweiterung durch Vollbestromung eines im Senkenbetrieb des Hubantriebs (1 ) teilbestromten Senken-Proportional-Drossel- Ventils erreicht wird,
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Lastdrucksensors (40) der Lastdruck des Hubantriebs (1) gemessen wird und bei Überschreitung eines vorgegebenen Lastdrucks die Querschnittserweiterung unterbunden wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Temperatursensors (41) die Temperatur des Hydraulikmediums gemessen wird und bei Überschreitung einer vorgegebenen Temperatur die Querschnittserweiterung unterbunden wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem hydraulischen Hubantrieb (1) einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, zum Anheben und Absenken eines Lastaufnahmemittels (3), wobei der Hubantrieb (1) eine Hubzylindereinrichtung (10a, 10b) und eine Steuerventileinrichtung (12) aufweist, welche an eine zu der Hubzylindereinrichtung (10a, 10b) geführte Verbraucherleitung (19), an eine zu einem Behälter (17) geführte Behälterleitung (18) und an eine mit einer Pumpe (15) in Verbindung stehende Förderleitung (14) angeschlossen ist, wobei zur Steuerung des Hebenbetriebs und des Senkenbetriebs des Hubantriebs ein manuell bedienbares Hubantrieb-Bedienelement (42) vorgesehen ist, welches mit der Steuerventileinrichtung (12) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass ein gleichzeitig zum Hubantrieb-Bedienelement (42) manuell betätigbares Autorisierungs-Betätigungselement (44) vorgesehen ist, welches mit einer Querschnittserweiterungseinrichtung (47) zur Volumenstromvergrößerung im hydraulischen Leitungspfad vom Hubantrieb (1) zum Behälter (17) in Wrkverbindung steht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittserweiterungseinrichtung (47) eine von der Verbraucherleitung (19) zum Behälter (17) führende Bypassleitung (30) umfasst. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bypassleitung (30) ein, mit dem Autorisierungs-Betätigungselement (44) in Wirkverbindung stehendes, elektrisch betätigtes, hydraulisches Bypassventil (31) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittserweiterungseinrichtung (47) ein Zusatzventil in der Steuerventileinrichtung (12) umfasst.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittserweiterungseinrichtung (47) ein wahlweise teilbestrombares und vollbestrombares Senken-Proportional-Drossel-Ventil in der Steuerventileinrichtung (12) umfasst.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Querschnittserweiterungseinrichtung (47) eine elektronische Steuerungseinrichtung (20) vorgesehen ist, die mit dem Hubantrieb- Bedienelement (42) und mit dem Autorisierungs-Betätigungselement (44) sowie mit der Querschnittserweiterungseinrichtung (47) in Wirkverbindung steht.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lastdrucksensor (40) zur Ermittlung des Lastdrucks des Hubantriebs (1) vorgesehen ist, der mit der Steuerungseinrichtung (20) in Wrkverbindung steht.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor (41) zur Ermittlung der Temperatur des Hydraulikmediums vorgesehen ist, der mit der Steuerungseinrichtung (20) in Wrkverbindung steht.
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