WO2022268254A1 - VERFAHREN ZUM ANPASSEN EINER ANSTEUERUNG EINES PROPORTIONALVENTILS AN SEINEN FUNKTIONSGEMÄßEN BETRIEB ALS TEIL EINES FLUIDSYSTEMS - Google Patents

VERFAHREN ZUM ANPASSEN EINER ANSTEUERUNG EINES PROPORTIONALVENTILS AN SEINEN FUNKTIONSGEMÄßEN BETRIEB ALS TEIL EINES FLUIDSYSTEMS Download PDF

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WO2022268254A1
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fluid system
fluid
control
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Inventor
Patrick Hans
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Hydac Fluidtechnik Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B19/00—Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for
    • F15B19/002—Calibrating

Definitions

  • the invention relates to a method for adapting a control of a proportional valve to its functional operation as part of a fluid system.
  • DE 10 2019 000 212 A1 discloses a method for operating a circuit arrangement for load-optimized lowering of loads by means of a fluidically drivable working device.
  • a proportional pressure-limiting valve is arranged, which is used to regulate a lowering speed of a respective load.
  • a control device of the circuit arrangement in which a family of characteristics for the proportional pressure-limiting valve is stored, calculates a setpoint specification for the actuation of the proportional pressure-limiting valve as a function of a setpoint specification from an operator, the current speed of the working device and one from the load the pressure resulting from the work equipment.
  • the object of the invention is to provide a method by which a proportional valve can be integrated into a fluid system precisely, easily and inexpensively. A pertinent task is solved by a method according to the invention with the features of patent claim 1 in its entirety.
  • a manufacturer of a fluid system who connects a proportional valve to a fluid system in a fluid-conducting manner must adapt the actuation of the proportional valve to the fluid system in the sense of a teach-in before the first commissioning of the fluid system. This is done by an active parameterization of the control device of the fluid system by an operator and, if necessary, by a test run, which is costly and time-consuming.
  • the method according to the invention for adapting a control of a proportional valve to its functional operation as part of a fluid system has the following method steps: determining measured values of the proportional valve during its operation outside of the fluid system; Creating a family of characteristics based on the measured values; Integrating the proportional valve into the fluid system; and adapting the actuation of the proportional valve to the fluid system based on the family of characteristics by means of a control device.
  • integrating the proportional valve into the fluid system is synonymous with the fluid-carrying and/or electrical connection of the proportional valve to the fluid system for its functional operation in the fluid system, whereas operating the proportional valve outside of this fluid system is synonymous with being connected to the fluid system hydraulically and electrically unconnected, i.e. separate proportional valve.
  • the associated, individual family of characteristics can be called up by the manufacturer of the fluid system for use in the control device of his fluid system for adapted control of the proportional valve to the fluid system.
  • at least one characteristic curve in the required operating range of the proportional valve is automatically selected for adaptation by the control device , which is part of the total possible operating range of the proportional valve.
  • An adjustment to this effect is not only carried out when the fluid system is started up, but can also be carried out when the pressure range at the input connection of the proportional valve changes during operation of the fluid system. This can be viewed as an independent, valve-specific parameterization of the control device without the active involvement of an operator, which saves time and money.
  • control signal of the proportional valve emitted by the control device can be tuned to it with a particularly high resolution, as a result of which controlled and precise regulation of the movement sequence of the at least one piston rod of the working device can be achieved.
  • the measured values of a flow through the proportional valve are determined outside the fluid system as a function of a varied activation current of an actuating device of the proportional valve in at least one predetermined pressure range at the input connection of the proportional valve.
  • the family of characteristics for each pressure range at the input connection of the proportional valve has a characteristic curve of the flow through the proportional valve as a function of the control current of the actuating device of the proportional valve. This configuration is based on the fact that the flow, ie the volumetric flow, through the proportional valve is essentially dependent on the fluid pressure at the input connection of the proportional valve and the opening cross-section of the proportional valve, which in turn depends on its control current.
  • the proportional valve is controlled by the control device as a function of a setpoint specification by an operator of the fluid system using a characteristic curve of the family of characteristics that is suitable for the operation of the proportional valve in the fluid system. It is preferably provided that a working device is connected, in particular directly, to the proportional valve integrated in the fluid system and that the control is adapted in such a way that the characteristic curve of the family of characteristics that is most suitable for the operation of the proportional valve in the fluid system is based on the measured load pressure at the input port of the proportional valve is selected.
  • the association between the respective proportional valve and its family of characteristic curves is particularly preferably established by means of a one-to-one identification, which is preferably permanently connected to the proportional valve.
  • the pertinent features further support the cost-effective and time-saving adaptation of the actuation of the proportional valve to the fluid system, which requires only a few activities by an operator.
  • measured values of the displacement path and/or the displacement speed of a piston rod of the working device are determined and that these measured values also flow into the actuation of the proportional valve. This improves the functional safety of the fluid system, in particular the desired change in movement of the at least one piston rod of the working device, and increases the accuracy of the control of the proportional valve. This makes it possible to create a closed control loop.
  • a movement of a piston rod of at least one working cylinder of the working device is controlled within setting limits (expected values) after the proportional valve has been integrated into the fluid system, in particular after the adjustment of the control. According to the invention, the training and/or test operation of the proportional valve that may take place after this check in the prior art can be omitted.
  • the fluid used is a hydraulic fluid, such as hydraulic oil, and accordingly all the components of the hydraulic fluid system, in particular the proportional valve, are hydraulic components.
  • the subject matter of the invention is a fluid system for fluidically controlling a working device, which can be supplied with a fluid at a predefinable pressure via an inlet for lifting a load from a motor-pump unit, with a return for removing fluid from the working device Lowering this load, in which a proportional valve, in particular for adjusting the lowering speed, is connected.
  • a control of the proportional valve is adapted to its functional operation as part of the fluid system by means of the method according to the invention mentioned above.
  • the return flow is otherwise free of, in particular variably adjustable, flow cross-section constriction devices.
  • at least one valve can be saved in the return line, as a result of which the fluid system, in particular in a block design, can be implemented in a more space-saving manner and the load can be lowered in a dynamic pressure-optimized manner is.
  • the proportional valve can be better used within its technical limits.
  • the invention also relates to an industrial truck with a fork, a working device that has at least one working cylinder, by means of which the fork can be moved, and an aforementioned hydraulic fluid system for controlling the respective working cylinder.
  • FIG. 1 shows, in the manner of a hydraulic circuit diagram, the fluid system according to the invention, which has the proportional valve
  • a manufacturer of a proportional valve 10 regularly carries out a final test on all of the proportional valves 10 manufactured by him. In it, the manufacturer checks the functionality of each proportional valve 10 in its entire possible operating range. According to the invention, measured values are collected by its manufacturer during the final production test of the respective proportional valve 10 . Using the measured values, a characteristic curve field 12 is created for each proportional valve 10, from which the operating behavior of the proportional valve 10 can be seen in its entire possible operating range.
  • the characteristic fields 12 of all proportional valves 10 are stored centrally by the manufacturer of the proportional valve 10, for example on a server.
  • a respective proportional valve 10 is integrated into the fluid system 14 by a manufacturer of a fluid system 14 after it has been delivered, the manufacturer of the fluid system 14 can call up the family of characteristics 12 belonging to this proportional valve 10 from the server of the proportional valve manufacturer and transfer it to a control device 18 of the fluid system 14 implemente ren. This is where the manufacturer of the fluid system 14 differs from the manufacturer of the proportional valve 10.
  • the association between the proportional valve 10 and its family of characteristics 12 is made by means of a unique identifier that is attached to the valve 10, such as a QR (Quick Response) code or a character string, and by means of which the manufacturer of the fluid system 14 gets access to the characteristics field 12 of the proportional valve 10 used by him.
  • the proportional valve 10 can now be controlled according to the operating range required in this fluid system 14 using at least one characteristic curve 16 of the family of characteristics 12, without an operator having to parameterize the control device 18 of the fluid system 14 in this regard and/or test operation of the proportional valve 10 has to take place.
  • the respective fluid system 14 in which the proportional valve 10 is used can be designed like the fluid system 14 shown in FIG. 1.
  • This fluid system 14 is preferably used in industrial trucks to control working cylinders 20 in the form of lifting cylinders 22 for lifting gear such as lifting forks , used for lifting and lowering loads. That Lowering of raised loads caused by gravity takes place via a lowering valve 10, in the present case in the form of the proportional valve 10.
  • the fluid system 14 has a motor-pump unit 24, the pump 26 of which has a fluid-carrying connection with its suction side via a first fluid line 28 to a fluid storage tank T and with its high-pressure side via a second fluid line 30 to a pressure supply connection P of the fluid system 14.
  • a first branching point 34 is provided, to which a return line 38 leading to the tank T is connected, in which the electromagnetically controllable proportional valve 10 is connected.
  • An inlet 40 of the fluid system 14 is formed by the fluid path starting from the tank T via the first fluid line 28, the pump 26 and the second fluid line 30 to the pressure supply port P.
  • a return 42 of the fluid system 14 is formed by the fluid path starting from the pressure supply port P via part of the second fluid line 30 and the return line 38, in which the proportional valve 10 is connected, to the tank T.
  • the return 42 thus differs at least partially from the inlet 40.
  • the entire fluid path of the return 42 is with the exception of the proportional valve 10 free of devices for flow cross-section constriction, which can be variably adjustable and/or designed to be controllable from the outside.
  • a solenoid actuator 44 of the proportional valve 10 can be controlled by the electronic control unit 18 of the fluid system 14 .
  • the control device 18 is supplied with measured values from a pressure sensor 46, which picks up the fluid pressure in the second fluid line 30, and setpoint values from an input device 48, such as a joystick, for an operator to enter lifting and lowering commands.
  • the proportional valve 10 is designed as a 2/2-way proportional valve 10 det.
  • the valve piston 50 of the proportional valve 10 can be brought from a first end position shown in the figure into a second end position by means of the actuating device 44 against the force of a compression spring 52 .
  • valve piston 50 of the valve 10 separates its input 54 and output port 56 from one another, which the valve piston 50 connects to one another in a fluid-carrying manner in the second end position via a fluid path.
  • the input port 54 of the proportional valve 10 is connected to the first branching point 34 and the output port 56 is connected to the tank T, preferably in each case directly.
  • the branching point 34 particularly preferably corresponds to the pressure supply connection P.
  • a check valve 58 is connected in the second fluid line 30 between the first junction point 34 and the pump 26 and opens in the direction of the pressure supply connection P against the force of a compression spring.
  • the check valve 58 prevents a reverse flow of fluid from the pressure supply port P to the tank T via the pump 26 .
  • a second branching point 36 is provided in the second fluid line 30 between the check valve 58 and the pump 26 .
  • an input port 60 of a pressure relief valve 62 is connected in a fluid-carrying manner, whose outlet port 64 is connected to the return line 38 between the proportional valve 10 and the tank T in a fluid-carrying manner.
  • the pressure-limiting valve 62 protects the second fluid line 30 against impermissible excess pressure towards the tank T.
  • a suction filter 66 is connected into the first fluid line 28 .
  • the working cylinder 20 of a fluidically drivable working device 68 is connected to the fluid system 14 .
  • a piston-side working chamber 70 of the working cylinder 20 is connected to the pressure supply port P in a fluid-carrying manner, in particular permanently, preferably free of intermediate flow cross-section constriction devices, be particularly preferably directly connected.
  • the piston-side working chamber 70 of the working cylinder 20 is supplied with fluid at a predefinable pressure via the inlet 40 of the fluid system 14 to lift a load and to lower the load by draining fluid from the piston-side working chamber 70 via the return 42 of the fluid system 14 to the tank T relieved.
  • the proportional valve 10, which can be designed as a spool or seat, acts as a lowering valve 10.
  • the check valve 58 prevents a raised load from being lowered via the pump 26, and the pressure-limiting valve 62 protects against lifting that is too heavy loads.
  • control device 18 can be supplied with measured values from a travel sensor 72, which detects the travel distance and/or the travel speed of a piston rod unit 74 of the working cylinder 20. These measured values are included in the control of the proportional valve 10 .
  • the fluid system 14 and the working device 68, the two sensors 46, 72, the control device 18 and the input device 48 are part of a fluid conveyor not shown in the figures, such as a forklift truck, which has a fork for lifting the load, which is activated by the working cylinder 20 in the form of a lifting cylinder 22 can be moved up and down.
  • a fluid conveyor not shown in the figures, such as a forklift truck, which has a fork for lifting the load, which is activated by the working cylinder 20 in the form of a lifting cylinder 22 can be moved up and down.
  • the manufacturer of the proportional valve 10 collects measured values of the flow rate Q through the proportional valve 10 as part of the final production test as a function of a varied control signal in the form of the control current I of the actuating device. 44 of the proportional valve 10 in several pressure ranges at the input connection 54 of the proportional valve 10.
  • application limits of the proportional valve 10 such as a control current value I for a minimum flow Q through the proportional valve 10, a control value I for a maximum flow Q and the Resolution of the Publ cross-sectional adjustment of the proportional valve 10 can be determined.
  • the family of characteristics 12 shown in FIG. 2 has a characteristic curve 16 of the flow rate Q [litres/minute] and a further characteristic curve 17 of the fluid pressure p [bar] for each pressure range, each as a function of the control current I [milliampere].
  • the pressure ranges, as shown in Fig. 2 can be, for example, approximately 10 bar (reference number 78), 20 bar (reference number 80), 50 bar (reference number 82), 100 bar (reference number 84), 150 bar (reference number 86) and 200 bar (reference character 88) may be provided.
  • the manufacturer of the fluid system 14 calls up the characteristic field 12 associated with the proportional valve 10 from the manufacturer of the proportional valve 10 by means of the unique identification and transfers it to the control device 18 of the fluid system 14.
  • the control device 18 selects then independently, based on the measured fast pressure p ei ner respective fast, the most suitable characteristic curve 16 of the characteristic field 12 in this fast pressure range, whereby the adaptation of the control of the proportional valve 10 to the fluid system 14 takes place valve-specifically and automatically.
  • a particularly well-coordinated resolution of the control current I on the proportional valve 10 is made possible.
  • valve-specific control flow I required to execute this command is determined via the selected characteristic curve 16 and transmitted by the control device 18 to the Actuating device 44 of the proportional valve 10 is released, in particular for adjusting the lowering speed of the load.
  • the control current I can be a pulse width modulated current signal (PWM signal). As in the prior art, the load is lifted by operating the pump 26.

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Abstract

Es ist offenbart ein Verfahren zum Anpassen einer Ansteuerung eines Proportionalventils (10) an seinen funktionsgemäßen Betrieb als Teil eines Fluidsystems (14), das folgende Verfahrensschritte aufweist: Ermitteln von Messwerten des Proportionalventils (10) während seines Betriebes außerhalb des Fluidsystems (14); Erstellen eines Kennlinienfeldes (12) basierend auf den Messwerten; Integrieren des Proportionalventils (10) in das Fluidsystem (14); und Anpassen der Ansteuerung des Proportionalventiles (10) an das Fluidsystem (14) basierend auf dem Kennlinienfeld (12) mittels einer Steuereinrichtung (18). Zudem ist ein entsprechendes Fluidsystem (14) und ein Flurförderzeug mit einem solchen Fluidsystem (14) offenbart.

Description

Verfahren zum Anpassen einer Ansteuerung eines Proportionalventils an seinen funktionsgemäßen Betrieb als Teil eines Fluidsystems
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen einer Ansteuerung eines Proportionalventils an seinen funktionsgemäßen Betrieb als Teil eines Fluid systems.
Aus der DE 10 2019 000 212 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer Schal- tungsanordnung zum lastoptimierten Absenken von Lasten mittels einer flui- disch antreibbaren Arbeitseinrichtung bekannt. Im Rücklauf der als Fluidsys tem ausgebildeten Schaltungsanordnung ist ein Proportional-Druckbegren- zungsventil angeordnet, das zum Einregeln einer Senkgeschwindigkeit einer jeweiligen Last dient. Eine Steuereinrichtung der Schaltungsanordnung, in der ein Kennlinienfeld für das Proportional-Druckbegrenzungsventil hinter legt ist, berechnet eine Sollwertvorgabe für die Ansteuerung des Proportio- nal-Druckbegrenzungsventils in Abhängigkeit von einer Sollwertvorgabe ei ner Bedienperson, der aktuellen Geschwindigkeit der Arbeitseinrichtung und einem aus der Last an der Arbeitseinrichtung resultierenden Druck. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren bereitzustellen, durch das eine Integration eines Proportionalventils in ein Fluidsystem ge nau, einfach und kostengünstig durchführbar ist. Eine dahingehende Aufgabe löst ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit.
In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass ein Herstel ler eines Fluidsystems, der ein Proportionalventil fluidführend mit einem Fluidsystem verbindet, eine Anpassung der Ansteuerung des Proportional ventils an das Fluidsystem im Sinne eines Einlernens vor der ersten Inbe triebnahme des Fluidsystems durchzuführen hat. Dies erfolgt durch eine ak tive Parametrierung der Steuereinrichtung des Fluidsystems durch eine Be dienperson und gegebenenfalls durch einen Testbetrieb, was kosten- und zeitaufwändig ist.
In erfindungsgemäßer Weise ist des Weiteren erkannt worden, dass sich die Betriebseigenschaften von baugleichen Proportionalventilen desselben Typs eines Herstellers aufgrund von, insbesondere hydraulischen und/oder elektrischen, Fertigungstoleranzen voneinander zumindest geringfügig un terscheiden. So kann sich beispielsweise bei einer Ansteuerung zweier Pro portionalventile mit demselben Stromwert bei demselben Druck am Ein gangsanschluss jedes Proportionalventils der Durchfluss durch das eine Pro portionalventil von dem Durchfluss durch das andere Proportionalventil un terscheiden. Genauso kann eine Änderung des Drucks am Eingangsan schluss jedes Proportionalventils bei demselben Stromwert zur Ansteuerung eine Durchflussänderung des einen Proportionalventils zur Folge haben, die sich von der des anderen Proportionalventils unterscheidet. Im Ergebnis sind zum Erhalt desselben Durchflusses sämtliche Proportionalventile des selben Typs eines Herstellers mittels eines einzigen Kennlinienverlaufs nicht ansteuerbar oder umgekehrt dargestellt sind bei Ansteuerung sämtli cher Proportionalventile desselben Typs eines Herstellers mit demselben Stromwert sich voneinander zumindest geringfügig unterscheidende Durch flüsse zweier Proportionalventile zu erwarten. Diesen Bedingungen tragen die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit Rechnung, gemäß dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Anpassen einer Ansteuerung eines Proportionalventils an seinen funktions gemäßen Betrieb als Teil eines Fluidsystems folgende Verfahrensschritte aufweist: Ermitteln von Messwerten des Proportionalventils während seines Betriebes außerhalb des Fluidsystems; Erstellen eines Kennlinienfeldes ba sierend auf den Messwerten; Integrieren des Proportionalventils in das Flu idsystem; und Anpassen der Ansteuerung des Proportionalventiles an das Fluidsystem basierend auf dem Kennlinienfeld mittels einer Steuereinrich tung.
Vorliegend ist ein Integrieren des Proportionalventils in das Fluidsystem gleichbedeutend mit dem fluidführenden und/oder elektrischen Verbinden des Proportionalventils mit dem Fluidsystem für seinen funktionsgemäßen Betrieb in dem Fluidsystem, wohingegen ein Betreiben des Proportional ventils außerhalb dieses Fluidsystems gleichbedeutend ist mit einem mit dem Fluidsystem hydraulisch und elektrisch unverbundenen, also dahinge hend getrennten, Proportionalventil.
Durch die genannten Verfahrensschritte ist eine kosten- und zeitaufwändige aktive Anpassung der Ansteuerung des Proportionalventils an das Fluidsys tem, in das das Proportionalventil integriert ist, im Sinne eines Einlernens durch den Hersteller des Fluidsystems hinfällig. So werden sämtliche Pro portionalventile von ihrem Hersteller regelmäßig einem Herstellungsab schlusstest (EndOfFine Test) unterzogen, in dem jedes Proportionalventil zumindest in Abschnitten über seinen gesamten möglichen Betriebsbereich auf Funktionsfähigkeit überprüft wird, der einen im Einsatz des Proportio nalventils in einem jeweiligen Fluidsystem erforderlichen Betriebsbereich übersteigen kann. Im Rahmen des Herstellungsabschlusstests werden erfin dungsgemäß über den gesamtmöglichen Betriebsbereich des Proportional ventils Messwerte gesammelt, die für ein jeweiliges Proportionalventil als Kennlinienfeld abgespeichert werden. Ein jeweils dem Proportionalventil zugehöriges, individuelles Kennlinienfeld ist von dem Hersteller des Fluid systems abrufbar zwecks Verwendung in der Steuereinrichtung seines Fluid systems zum angepassten Ansteuern des Proportionalventils an das Fluid system. Dabei wird zur Anpassung durch die Steuereinrichtung automatisch zumindest ein Kennlinienverlauf in dem dazu erforderlichen Betriebsbe reich des Proportionalventils ausgewählt, der Teil des gesamtmöglichen Be triebsbereichs des Proportionalventils ist. Eine dahingehende Anpassung wird nicht nur bei Inbetriebnahme des Fluidsystems durchgeführt, sondern kann auch bei einer Änderung des Druckbereichs am Eingangsanschluss des Proportionalventils während des Betriebes des Fluidsystems durchge führt werden. Dies kann als selbstständige, ventilspezifische Parametrierung der Steuereinrichtung angesehen werden, ohne aktives Zutun von einer Be dienperson, wodurch Zeit und Kosten eingespart werden.
Des Weiteren ist das von der Steuereinrichtung abgegebene Ansteuersignal des Proportionalventils besonders hoch aufgelöst auf dieses abstimmbar, wodurch eine kontrollierte und genaue Regelung des Bewegungsablaufs der zumindest einen Kolbenstange der Arbeitseinrichtung erzielbar ist.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass außerhalb des Fluidsystems die Messwerte eines Durchflusses durch das Proportionalventil ermittelt werden in Abhängigkeit eines variierten Ansteu erstroms einer Betätigungseinrichtung des Proportionalventils in mindestens einem vorgegebenen Druckbereich am Eingangsanschluss des Proportional ventils. Abgeleitet daraus ist bevorzugt vorgesehen, dass das Kennlinienfeld für jeden Druckbereich am Eingangsanschluss des Proportionalventils einen Kennlinienverlauf des Durchflusses durch das Proportionalventil in Abhän gigkeit des Ansteuerstroms der Betätigungseinrichtung des Proportionalven tils aufweist. Dieser Ausgestaltung liegt zugrunde, dass der Durchfluss, d. h. der Volumenstrom, durch das Proportionalventil im Wesentlichen abhängig ist von dem Fluiddruck am Eingangsanschluss des Proportionalventils und dem Öffnungsquerschnitt des Proportionalventils, der wiederum von sei nem Ansteuerstrom abhängt.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Proportionalventil von der Steuereinrichtung in Abhängigkeit einer Soll wertvorgabe einer Bedienperson des Fluidsystems anhand eines jeweiligen für den Betrieb des Proportionalventils in dem Fluidsystem geeigneten Kennlinienverlaufs des Kennlinienfeldes angesteuert wird. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass, insbesondere unmittelbar, an das in das Fluidsys tem integrierte Proportionalventil eine Arbeitseinrichtung angeschlossen ist und dass das Anpassen der Ansteuerung dahingehend erfolgt, dass der für den Betrieb des Proportionalventils in dem Fluidsystem geeignetste Kennli nienverlauf des Kennlinienfeldes basierend auf dem gemessenen Lastdruck am Eingangsanschluss des Proportionalventils ausgewählt wird. Besonders bevorzugt wird die Zuordnung zwischen dem jeweiligen Proportionalventil und seinem Kennlinienfeld mittels einer eineindeutigen Kennzeichnung hergestellt, die vorzugsweise unverlierbar mit dem Proportionalventil ver bunden ist. Die dahingehenden Merkmale unterstützen weiterhin die kos ten- und zeitsparende Anpassung der Ansteuerung des Proportionalventils an das Fluidsystem, die nur wenige Aktivitäten einer Bedienperson verlangt.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass Messwerte des Verfahrweges und/oder der Verfahrgeschwindigkeit einer Kolbenstange der Arbeitseinrichtung ermittelt werden und dass diese Mess werte in die Ansteuerung des Proportionalventils mit einfließen. Dadurch wird die funktionale Sicherheit des Fluidsystems, insbesondere der ge wünschten Bewegungsänderung der zumindest einen Kolbenstange der Ar beitseinrichtung, verbessert sowie die Genauigkeit der Ansteuerung des Proportionalventils erhöht. Damit ergibt sich die Möglichkeit einen ge schlossenen Regelkreis zu erstellen. Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass eine Verfahrbewegung einer Kolbenstange zumindest eines Arbeitszylinders der Arbeitseinrichtung nach dem Integrieren des Proportionalventils in das Fluidsystem, insbesondere im Anschluss zur Anpassung der Ansteuerung, innerhalb von Einstellgrenzen kontrolliert wird (Erwartungswerte). Das im Stand der Technik gegebenenfalls nach dieser Kontrolle stattfindende Einler nen und/oder der Testbetrieb des Proportionalventils kann erfindungsgemäß entfallen.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das eingesetzte Fluid eine Hydraulikflüssigkeit, wie beispielsweise Hydrau liköl, ist und entsprechend sämtliche Komponenten des hydraulischen Flu idsystems, insbesondere das Proportionalventil, Hydraulikkomponenten sind.
Des Weiteren ist Gegenstand der Erfindung ein Fluidsystem zum fluidi- schen Ansteuern einer Arbeitseinrichtung, die zum Heben einer Last von ei ner Motor-Pumpeneinheit über einen Zulauf mit einem Fluid vorgebbaren Drucks versorgbar ist, mit einem Rücklauf zur Abfuhr von Fluid aus der Ar beitseinrichtung beim Senken dieser Last, in den ein Proportionalventil, ins besondere zum Einregeln der Senkgeschwindigkeit, geschaltet ist. Eine An steuerung des Proportionalventils ist an seinen funktionsgemäßen Betrieb als Teil des Fluidsystems mittels des voranstehend genannten erfindungsge mäßen Verfahrens angepasst.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Rücklauf ansonsten frei von, insbesondere variabel einstellbaren, Strö mungsquerschnittsverengungseinrichtungen ist. Im Vergleich zum Stand der Technik kann dadurch zumindest ein Ventil im Rücklauf eingespart werden, wodurch das Fluidsystem, insbesondere in Blockbauweise, raumsparender ausführbar ist und das Absenken der Last staudruckoptimiert durchführbar ist. Des Weiteren kann das Proportionalventil in seinen technischen Gren zen besser genutzt werden.
Auch ist Gegenstand der Erfindung ein Flurförderzeug mit einer Gabel, ei ner Arbeitseinrichtung, die zumindest einen Arbeitszylinder aufweist, mit- tels dem die Gabel verfahrbar ist, und einem voranstehend genannten hyd raulischen Fluidsystem zum Ansteuern des jeweiligen Arbeitszylinders.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Anpassen einer Ansteuerung eines Proportionalventils an seinen funktionsgemäßen Betrieb als Teil eines Fluidsystems anhand des erfindungsgemäßen Fluidsystems mittels der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
Fig. 1 in der Art eines hydraulischen Schaltplans das erfindungsgemäße Fluidsystem, das das Proportionalventil aufweist; und
Fig. 2 in einem kartesischen Koordinatensystem ein in einer Steuerein richtung des Fluidsystems aus Fig. 1 abgelegtes Kennlinienfeld zur Ansteuerung des Proportionalventils, in dem ein Druck am Eingangsanschluss des Proportionalventils und ein Durchfluss durch das Proportionalventil über einem Ansteuerstrom des Pro portionalventils aufgetragen sind.
Ein Hersteller eines Proportionalventils 10 führt mit sämtlichen von ihm hergestellten Proportionalventilen 10 regelmäßig einen Herstellungsab schlusstest durch. Darin überprüft der Hersteller die Funktionstüchtigkeit je des Proportionalventils 10 in seinem gesamtmöglichen Betriebsbereich. Während des Herstellungsabschlusstests des jeweiligen Proportionalventils 10 werden von seinem Hersteller erfindungsgemäß Messwerte gesammelt. Mittels der Messwerte wird für jedes Proportionalventil 10 ein Kennlinien feld 12 erstellt, dem das Betriebsverhalten des Proportionalventils 10 in sei nem gesamtmöglichen Betriebsbereich zu entnehmen ist. Die Kennlinien felder 12 sämtlicher Proportionalventile 10 werden bei dem Hersteller des Proportionalventils 10 zentral abgespeichert, beispielsweise auf einem Ser ver.
Wird ein jeweiliges Proportionalventil 10 nach dessen Auslieferung von ei nem Hersteller eines Fluidsystems 14 in das Fluidsystem 14 integriert, kann der Hersteller des Fluidsystems 14 das zu diesem Proportionalventil 10 ge hörige Kennlinienfeld 12 von dem Server des Proportionalventilherstellers abrufen und in eine Steuereinrichtung 18 des Fluidsystems 14 implementie ren. Hier unterscheidet sich der Hersteller des Fluidsystems 14 von dem Hersteller des Proportionalventils 10. Die Zuordnung zwischen dem Pro portionalventil 10 und seinem Kennlinienfeld 12 erfolgt mittels einer ein eindeutigen Kennzeichnung, die an dem Ventil 10 angebracht ist, wie bei spielsweise durch einen QR(Quick Response)-Code oder eine Zeichenkette, und mittels der der Hersteller des Fluidsystems 14 Zugang zu dem Kennlini enfeld 12 des bei ihm eingesetzten Proportionalventils 10 bekommt. Das Proportionalventil 10 kann nun entsprechend dem in diesem Fluidsystem 14 geforderten Betriebsbereich anhand zumindest eines Kennlinienverlaufs 16 des Kennlinienfeldes 12 angesteuert werden, ohne dass eine Bedienper son eine Parametrierung der Steuereinrichtung 18 des Fluidsystems 14 dies bezüglich vornehmen muss und/oder ein Testbetrieb des Proportionalven tils 10 zu erfolgen hat.
Das jeweilige Fluidsystem 14, in dem das Proportionalventil 10 verwendet wird, kann ausgebildet sein wie das in der Fig. 1 gezeigte Fluidsystem 14. Dieses Fluidsystem 14 kommt bevorzugt bei Flurförderzeugen zur Steue rung von Arbeitszylindern 20 in Form von Hubzylindern 22 für Hebezeuge, wie Hubgabeln, zum Heben und Senken von Lasten zum Einsatz. Das durch Schwerkraft bewirkte Absenken angehobener Lasten erfolgt über ein Senkventil 10, vorliegend in Form des Proportionalventils 10.
Das erfindungsgemäße Fluidsystem 14 weist eine Motor-Pumpeneinheit 24 auf, deren Pumpe 26 mit ihrer Saugseite über eine erste Fluidleitung 28 mit einem Fluid-Vorratstank T und mit ihrer Hochdruckseite über eine zweite Fluidleitung 30 mit einem Druckversorgungsanschluss P des Fluidsystems 14 fluidführend verbunden ist. In der zweiten Fluidleitung 30 ist ein erster Verzweigungspunkt 34 vorgesehen, an den eine zum Tank T führende Rücklaufleitung 38 angeschlossen ist, in die das elektromagnetisch ansteu erbare Proportionalventil 10 geschaltet ist.
Ein Zulauf 40 des Fluidsystems 14 ist gebildet durch den Fluidweg ausge hend von dem Tank T über die erste Fluidleitung 28, die Pumpe 26 und die zweite Fluidleitung 30 bis zu dem Druckversorgungsanschluss P. Ein Rück lauf 42 des Fluidsystems 14 ist gebildet durch den Fluidweg ausgehend von dem Druckversorgungsanschluss P über einen Teil der zweiten Fluidleitung 30 und die Rücklaufleitung 38, in die das Proportionalventil 10 geschaltet ist, bis zu dem Tank T. So unterscheidet sich der Rücklauf 42 zumindest teilweise von dem Zulauf 40. Der gesamte Fluidweg des Rücklaufs 42 ist mit Ausnahme des Proportionalventils 10 frei von Einrichtungen zur Strö mungsquerschnittsverengung, die variabel einstellbar und/oder von außen ansteuerbar ausgebildet sein können.
Eine Magnetbetätigungseinrichtung 44 des Proportionalventils 10 ist von der elektronischen Steuereinrichtung 18 des Fluidsystems 14 ansteuerbar. Der Steuereinrichtung 18 werden Messwerte eines Drucksensors 46, der den Fluiddruck in der zweiten Fluidleitung 30 abgreift, und Sollwerte einer Eingabeeinrichtung 48, wie beispielsweise eines Joysticks, zum Eingeben von Hub- und Senkbefehlen durch einen Bediener zugeführt. Das Proportionalventil 10 ist als 2/2-Proportional-Wegeventil 10 ausgebil det. Der Ventilkolben 50 des Proportionalventils 10 ist mittels der Betäti gungseinrichtung 44 entgegen der Kraft einer Druckfeder 52 von einer in der Figur gezeigten ersten Endstellung in eine zweite Endstellung bringbar. In der in der Figur gezeigten ersten Endstellung trennt der Ventilkolben 50 des Ventils 10 seinen Eingangs- 54 und Ausgangsanschluss 56 voneinander, die der Ventilkolben 50 in der zweiten Endstellung über einen Fluidweg miteinander fluidführend verbindet. Der Eingangsanschluss 54 des Proporti onalventils 10 ist an den ersten Verzweigungspunkt 34 und der Ausgangs anschluss 56 an den Tank T angeschlossen, vorzugsweise jeweils unmittel bar. Besonders bevorzugt entspricht der Verzweigungspunkt 34 dem Druck versorgungsanschluss P.
In die zweite Fluidleitung 30 ist zwischen den ersten Verzeigungspunkt 34 und die Pumpe 26 ein Rückschlagventil 58 geschaltet, das entgegen der Kraft einer Druckfeder in Richtung des Druckversorgungsanschlusses P hin öffnet. Das Rückschlagventil 58 verhindert einen Rückstrom von Fluid aus gehend von dem Druckversorgungsanschluss P über die Pumpe 26 zum Tank T hin. Zwischen dem Rückschlagventil 58 und der Pumpe 26 ist in der zweiten Fluidleitung 30 ein zweiter Verzweigungspunkt 36 vorgesehen. Mit dem zweiten Verzweigungspunkt 36 ist ein Eingangsanschluss 60 eines Druckbegrenzungsventils 62 fluidführend verbunden, dessen Ausgangsan schluss 64 mit der Rücklaufleitung 38 zwischen dem Proportionalventil 10 und dem Tank T fluidführend verbunden ist. Das Druckbegrenzungsventil 62 sichert die zweite Fluidleitung 30 gegen unzulässigen Überdruck zum Tank T hin ab. In die erste Fluidleitung 28 ist ein Saugfilter 66 geschaltet.
An das Fluidsystem 14 ist der Arbeitszylinder 20 einer fluidisch antreibba- ren Arbeitseinrichtung 68 angeschlossen. Dazu ist ein kolbenseitiger Ar beitsraum 70 des Arbeitszylinders 20 mit dem Druckversorgungsanschluss P fluidführend verbunden, insbesondere permanent, vorzugsweise frei von zwischengeschalteten Strömungsquerschnittsverengungseinrichtungen, be sonders bevorzugt unmittelbar verbunden. Der kolbenseitige Arbeitsraum 70 des Arbeitszylinders 20 wird zum Heben einer Last über den Zulauf 40 des Fluidsystems 14 mit Fluid vorgebbaren Drucks versorgt und zum Ab senken der Last durch Ablassen von Fluid aus dem kolbenseitigen Arbeits raum 70 über den Rücklauf 42 des Fluidsystems 14 zum Tank T hin entlas tet. Das Proportionalventil 10, das in Schieber- oder Sitzausführung ausge bildet sein kann, fungiert dabei als Senkventil 10. Mittels des Rückschlag ventils 58 wird ein Absenken einer angehobenen Last über die Pumpe 26 verhindert und das Druckbegrenzungsventil 62 bewirkt eine Sicherung ge gen das Anheben zu schwerer Lasten.
Zusätzlich zu den Messwerten des Drucksensors 46, die dem Lastdruck p einer jeweiligen Last entsprechen, können der Steuereinrichtung 18 Mess werte eines Wegsensors 72 zugeführt werden, der den Verfahrweg und/oder die Verfahrgeschwindigkeit einer Kolbenstangeneinheit 74 des Ar beitszylinders 20 erfasst. Diese Messwerte fließen in die Ansteuerung des Proportionalventils 10 mit ein.
Das Fluidsystem 14 sowie die Arbeitseinrichtung 68, die beiden Sensoren 46, 72, die Steuereinrichtung 18 und die Eingabeeinrichtung 48 sind Teil ei nes in den Figuren nicht gezeigten Fluidförderzeuges, wie beispielsweise ei nes Gabelstaplers, das eine Gabel zur Lastaufnahme aufweist, die mittels des Arbeitszylinders 20 in Form eines Hubzylinders 22 auf- und abfahrbar ist.
Im Hinblick auf den Einsatz des Proportionalventils 10 in dem voranste hend beschriebenen Fluidsystem 14 sammelt der Hersteller des Proportio nalventils 10 im Rahmen des Herstellungsabschlusstests Messwerte des Durchflusses Q durch das Proportionalventil 10 in Abhängigkeit eines vari ierten Ansteuersignals in Form des Ansteuerstroms I der Betätigungseinrich- tung 44 des Proportionalventils 10 in mehreren Druckbereichen am Ein gangsanschluss 54 des Proportionalventils 10. Hierbei können Einsatzgren zen des Proportionalventils 10, wie beispielsweise ein Ansteuerstromwert I für einen minimalen Durchfluss Q durch das Proportionalventil 10, ein An steuerwert I für einen maximalen Durchfluss Q und die Auflösung der Öff nungsquerschnittsverstellung des Proportionalventils 10, ermittelt werden.
Entsprechend weist das in Fig. 2 dargestellte Kennlinienfeld 12 für jeden Druckbereich einen Kennlinienverlauf 16 des Durchflusses Q [Liter/Minute] und einen weiteren Kennlinienverlauf 17 des Fluiddrucks p [bar], jeweils in Abhängigkeit des Ansteuerstroms I [Milliampere] auf. Die Druckbereiche, wie in Fig. 2 dargestellt, können beispielsweise in etwa bei 10 bar (Bezugs zeichen 78), 20 bar (Bezugszeichen 80), 50 bar (Bezugszeichen 82), 100 bar (Bezugszeichen 84), 150 bar (Bezugszeichen 86) und 200 bar (Bezugs zeichen 88) vorgesehen sein.
Nach dem fluidführenden Verbinden des Proportionalventils 10 mit dem Fluidsystem 14 ruft der Hersteller des Fluidsystems 14 von dem Hersteller des Proportionalventils 10 mittels der eineindeutigen Kennzeichnung das dem Proportionalventil 10 zugehörige Kennlinienfeld 12 ab und übernimmt es in die Steuereinrichtung 18 des Fluidsystems 14. Die Steuereinrichtung 18 wählt dann selbstständig basierend auf dem gemessenen Fastdruck p ei ner jeweiligen Fast den geeignetsten Kennlinienverlauf 16 des Kennlinien feldes 12 in diesem Fastdruckbereich aus, wodurch die Anpassung der An steuerung des Proportionalventils 10 an das Fluidsystem 14 ventilspezifisch und automatisch erfolgt. Dadurch ist eine besonders gut abgestimmte Auflö sung des Ansteuerstroms I auf das Proportionalventil 10 ermöglicht.
Gibt ein Bediener des Fluidsystems 14 über die Eingabeeinrichtung 48 ei nen Befehl zum Absenken der Fast ab, der einem bestimmten Verfahrweg und/oder einer bestimmten Verfahrgeschwindigkeit der Kolbenstangenein- heit 74 des Arbeitszylinders 20 und damit einem bestimmten Öffnungsquer schnitt des Proportionalventils 10 bzw. Durchfluss Q durch das Proportio nalventil 10 entspricht, wird über den ausgewählten Kennlinienverlauf 16 der zum Ausführen dieses Befehls erforderliche ventilspezifische Ansteuer- ström I ermittelt und von der Steuereinrichtung 18 an die Betätigungsein richtung 44 des Proportionalventils 10 abgegeben, insbesondere zum Einre geln der Senkgeschwindigkeit der Last. Dadurch ist eine besonders genaue und kontrollierte Regelung des Bewegungsablaufes der Kolbenstangenein heit 74 der Arbeitseinrichtung 68 ermöglicht. Der Ansteuerstrom I kann ein pulsweitenmoduliertes Stromsignal (PWM-Signal) sein. Das Anheben der Last erfolgt wie im Stand der Technik durch Betreiben der Pumpe 26.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Verfahren zum Anpassen einer Ansteuerung eines Proportionalventils (10) an seinen funktionsgemäßen Betrieb als Teil eines Fluidsystems (14), mit folgenden Schritten:
- Ermitteln von Messwerten des Proportionalventils (10) während seines Betriebes außerhalb des Fluidsystems (14);
- Erstellen eines Kennlinienfeldes (12) basierend auf den Messwerten;
- Integrieren des Proportionalventils (10) in das Fluidsystem (14); und
- Anpassen der Ansteuerung des Proportionalventiles (10) an das Fluidsystem (14) basierend auf dem Kennlinienfeld (12) mittels einer Steuereinrichtung (18).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln von Messwerten und das Erstellen des Kennlinienfeldes (12) bei einem Hersteller des Proportionalventils (10) und das Anpassen der Ansteuerung bei einem Hersteller des Fluidsystems (14) durchgeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinienfelder (12) sämtlicher hergestellter Proportionalventile (10) bei ihrem Hersteller abgespeichert werden und dass fluidsystem herstellerseitig das Kennlinienfeld (12) eines jeweiligen in dem Fluid system integrierten Proportionalventils (10) von dem Hersteller dieses Proportionalventils (10) abgerufen und in eine Steuereinrichtung (18) des Fluidsystems (14) übernommen wird.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Fluidsystems (14) die Messwerte eines Durchflusses (Q) durch das Proportionalventil (10) ermittelt werden in Abhängigkeit eines Ansteuersignals (I) einer Betätigungs einrichtung (44) des Proportionalventils (10) in mindestens einem vorgegebenen Druckbereich am Eingangsanschluss (54) des Proportionalventils (10).
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennlinienfeld (12) für jeden Druckbereich am Eingangsanschluss (54) des Proportionalventils (10) zumindest einen Kennlinienverlauf (16) des Durchflusses (Q) durch das Proportionalventil (10) in Abhängigkeit des Ansteuersignals (I) der Betätigungseinrichtung (44) des Proportionalventils (10) aufweist.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (10) von der Steuer einrichtung (18) in Abhängigkeit einer Sollwertvorgabe einer Bedienperson des Fluidsystems (14) anhand eines jeweiligen für den Betrieb des Proportionalventils (10) in dem Fluidsystem (14) geeigneten Kennlinienverlaufs (16) des Kennlinienfeldes (12) angesteuert wird.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an das in das Fluidsystem (14) integrierte Proportionalventil (10) eine Arbeitseinrichtung (68) angeschlossen ist und dass das Anpassen der Ansteuerung dahingehend erfolgt, dass der für den Betrieb des Proportionalventils (10) in dem Fluidsystem (14) geeignete Kennlinienverlauf (16) des Kennlinienfeldes (12) basierend auf dem gemessenen Fastdruck (p) am Eingangsanschluss (54) des Proportionalventils (10) ausgewählt wird.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Messwerte des Verfahrweges und/oder der Verfahrgeschwindigkeit zumindest einer Kolbenstange (74) der Arbeitseinrichtung (68) ermittelt werden und dass diese Messwerte in die Ansteuerung des Proportionalventils (10) mit einfließen.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung zwischen dem jeweiligen Proportionalventil (10) und seinem Kennlinienfeld (12) mittels einer eineindeutigen Kennzeichnung hergestellt wird, die vorzugsweise unverlierbar mit dem Proportionalventil (10) verbunden ist.
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verfahrbewegung der Arbeitseinrichtung (68) innerhalb von Einstellgrenzen kontrolliert wird.
11 . Fluidsystem (14) zum fluidischen Ansteuern einer Arbeitseinrichtung (68), die zum Heben einer Last von einer Motor-Pumpeneinheit (24) über einen Zulauf (40) mit einem Fluid vorgebbaren Drucks ver sorgbar ist, mit einem Rücklauf (42) zur Abfuhr von Fluid aus der Arbeitseinrichtung (68) beim Senken dieser Last, in den ein
Proportionalventil (10) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansteuerung des Proportionalventils (10) an seinen funktions gemäßen Betrieb als Teil des Fluidsystems (14) mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 angepasst ist.
12. Fluidsystem nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Rücklauf (42) ansonsten frei von, insbesondere variabel einstellbaren, Strömungsquerschnittsverengungseinrichtungen ist.
13. Fluidsystem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (10) als elektromagnetisch ansteuerbares 2/2-Proportional-Wegeventil (10) ausgebildet ist.
14. Flurförderzeug mit einer Gabel und einer Arbeitseinrichtung (68), die zumindest einen Arbeitszylinder (20) aufweist, mittels dem die Gabel verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidsystem (14) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13 zum Ansteuern des jeweiligen Arbeitszylinders (20) vorgesehen ist.
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