CN108217541A - 带有调节活塞杆运动的控制单元的搬运车以及相应的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种搬运车，其包括：提升架，该提升架具有用于承载负载的负重部分；液压***，其包括至少一个液压缸，该液压缸具有活塞杆和缸壳体；以及液压设备，其中，所述至少一个液压缸通过活塞杆作用到提升架上；至少一个传感器单元，所述传感器单元构成为用于，确定所述至少一个液压缸的活塞杆的实际速度和/或实际加速度；控制单元，该控制单元构成为用于，规定用于所述至少一个液压缸的活塞杆的期望速度和/或期望加速度，确定通过至少一个传感器单元确定的实际速度与期望速度的调节偏差和/或通过至少一个传感器单元确定的实际加速度与期望加速度的调节偏差并且基于所确定的调节偏差来调节活塞杆的运动速度和/或加速度。

Description

带有调节活塞杆运动的控制单元的搬运车以及相应的方法
技术领域
本发明涉及一种带有用于调节至少一个液压缸的活塞杆的运动的控制单元的搬运车以及一种用于调节搬运车的至少一个液压缸的活塞杆的运动的方法。
背景技术
已知的搬运车通常具有车辆框架、提升架以及用于使提升架相对于车辆框架运动的驱动装置。通过该驱动装置，例如可以驱控搬运车的提升装置并且因此抬升位于提升架的负重部分上的负载。负重部分或者整个提升架也可以通过推动装置相对于车辆框架在水平的轴线上移动。此外已知倾斜装置，以用于使负重部分或者整个提升架相对于车辆框架倾斜。提升架或者负重部分的抬升、移动以及倾斜通常通过液压缸的缩入或伸出来实现。
位于负重部分上的负载的期望的运动通过驱控相应的液压缸实现。液压缸的伸出速度或缩入速度并且因此负载的运动速度通常通过调节在搬运车的液压***中的体积流量来调节。这例如通过改变液压泵的转速或者通过改变液压***的阀的阀开度而发生。从而例如可以通过提高的泵转速和相应地打开通向提升缸的提升阀来实现负重部分的期望的提升速度。然而液压***的这种速度调节经常是不够精确的。从而由于不同的外部影响可能产生负载的实际运动速度与期望运动速度的偏差。这种干扰量在液压***中例如可以是牵拉的负载、油粘度、温度变化或者由于在液压缸上不同的负载引起的非恒定的流量分布。
发明内容
因此，本发明的目的在于，能实现对通过搬运车运输的负载在运动中比利用已知液压***更精确的调节。
本发明通过一种如权利要求1所述的搬运车以及通过一种如权利要求9所述的方法来实现所述目的。
按照本发明的搬运车包括：提升架，该提升架具有用于承载负载的负重部分；液压***，其包括至少一个液压缸，该液压缸具有活塞杆和缸壳体；以及液压设备，其中，所述至少一个液压缸通过活塞杆作用到提升架上；至少一个传感器单元，所述传感器单元构成为用于，确定所述至少一个液压缸的活塞杆的实际速度和/或实际加速度；以及控制单元，该控制单元构成为用于，规定用于所述至少一个液压缸的活塞杆的期望速度和/或期望加速度，确定通过所述至少一个传感器单元确定的实际速度与期望速度的调节偏差和/或通过所述至少一个传感器单元确定的实际加速度与期望加速度的调节偏差并且基于所确定的调节偏差来调节活塞杆的运动速度和/或加速度。
按照本发明的用于调节至少一个液压缸的作用到搬运车的提升架上的活塞杆的运动的方法包括如下步骤：通过搬运车的控制单元规定用于所述至少一个液压缸的活塞杆的期望速度和/或期望加速度；通过所述搬运车的至少一个传感器单元确定活塞杆的实际速度和/或实际加速度；通过控制单元确定实际速度与期望速度的调节偏差和/或实际加速度与期望加速度的调节偏差；基于所确定的调节偏差，通过控制单元调节活塞杆的运动速度和/或加速度。
就是说，按照本发明，规定用于所述至少一个液压缸的活塞杆的期望速度或期望加速度、或者期望速度和期望加速度。根据位于负重部分上的负载的所期望的运动，控制单元例如通过操作人员收到用于驱控相应的液压缸的规定。根据该规定，控制单元如此驱控搬运车的液压***，使得为所述至少一个液压缸的活塞杆规定期望速度和/或期望加速度。在此，液压缸的活塞杆作用到提升架上和/或作用到提升架的负重部分上。此外，按照本发明设有至少一个传感器单元，该传感器单元测量所述至少一个液压缸的活塞杆的实际速度或实际加速度、或者实际速度和实际加速度。所述至少一个传感器单元例如可以包括速度传感器，该速度传感器直接测量活塞杆的速度。所述至少一个传感器单元还可以包括加速度传感器，该加速度传感器直接测量活塞杆的加速度。所述至少一个传感器单元还可以包括位置传感器，于是，所述传感器单元或者控制单元根据活塞杆的位置变化来确定活塞杆当前的实际速度或实际加速度。所述至少一个传感器单元尤其可以具有多个传感器、例如速度传感器和加速度传感器。所述至少一个传感器单元例如可以设置在液压缸上、尤其是设置在液压缸的活塞杆上。所测得的活塞杆的实际速度和/或实际加速度传递给控制单元，该控制单元于是确定实际速度与期望速度的调节偏差和/或实际加速度与期望加速度的调节偏差。就是说，所述调节偏差可以包括在实际速度和期望速度之间的以及在实际加速度和期望加速度之间的差值。当然，所述差值也可以作为对于速度和加速度的分离的调节偏差而存在。接着，控制单元按照本发明基于所确定的调节偏差来补充调节活塞杆的速度和/或加速度。就是说，控制单元检验：是否实际达到了活塞杆的运动参量“速度和/或加速度”对于运动请求必要的期望值，并且如果液压缸的活塞杆的运动参量的相应的实际值和期望值不一致的话就补充调节速度和/或加速度。在此，通过该液压设备用液压液体对所述至少一个液压缸进行供给。所述液压设备可以包括至少一个液压泵和与该液压泵连接的液压贮箱。
因此，按照本发明，不仅规定用于负载的运动参数、即速度或加速度，而且进行关于所述至少一个液压缸的活塞杆的并且因此负载的实际运动的信息处理以及相应的补充调节。通过按照本发明对液压缸的活塞杆的运动并且因此对负重部分上的负载的运动的调节，期望的负载运动可以显著更精确地并且更可靠地达到并且保持住。如此尤其是可以补偿外部干扰量、例如取决于搬运车的制动过程或者加速度以及取决于油温变化的牵拉的负载。如此还能更可靠地并且更稳定地实现多个液压缸的同时运动、尤其是沿着不同轴线的运动、例如在同时进行提升过程和推动过程时的运动。此外，按照本发明的调节简化了液压******的构造。相对于现有技术，例如可以弃用负载感应***和压力天平。
所述至少一个液压缸例如可以是用于使负重部分抬升和下降的提升缸。因此，可以通过按照本发明的对提升缸的活塞杆的运动的调节来控制负重部分的抬升和下降。在此，提升架也可以与负重部分一起抬升或下降并且因此驶过桅杆行程。如果仅负重部分抬升或下降，则驶过自由行程。所述至少一个液压缸也可以是用于使整个提升架或者负重部分向前倾斜和往回倾斜的倾斜缸。相应地，可以通过调节倾斜缸的活塞杆的运动来控制整个提升架或负重部分的向前倾斜和往回倾斜。所述至少一个液压缸还可以是用于使提升架或负重部分向前运动和往回运动的推动缸，从而通过调节推动缸的活塞杆的运动来控制提升架的向前运动和往回运动。就是说，通过所述至少一个液压缸可以执行提升过程、倾斜过程或者推动过程。搬运车还可以具有多个所述液压缸。搬运车例如可以包括三个液压缸，其中，第一液压缸为用于使负重部分抬升和降低的提升缸，第二液压缸为用于使提升架或负重部分向前倾斜和往回倾斜的倾斜缸，并且第三液压缸为用于使提升架或负重部分向前运动和往回运动的推动缸。因此，位于负重部分上的负载可以在多个运动方向上特别精确地运动。原则上，所述至少一个液压缸可以是单作用液压缸或者双作用液压缸、尤其是差动缸。
按照一种进一步的设计方案，搬运车的控制单元此外构成为用于，根据通过至少一个传感器单元所确定的实际速度来确定活塞杆的实际加速度和/或根据通过所述至少一个传感器单元所确定的实际加速度来确定活塞杆的实际速度。如果所述传感器单元例如包括速度传感器，则活塞杆的实际加速度可以通过控制单元由速度传感器测得的实际速度计算出、尤其是通过对时间的微分计算出。如果所述传感器单元例如包括加速度传感器，则活塞杆的实际速度可以通过控制单元由加速度传感器测得的实际加速度计算出、尤其是通过在时间上的积分计算出。如果活塞杆的速度根据活塞杆的所测得的加速度计算出，则此外还可以规定，确定整个搬运车的加速度或减速度并且在计算时对其予以考虑。
根据一种进一步的设计方案，搬运车可以包括至少一个变形传感器，该变形传感器构成为用于测量提升架的变形，其中，所述控制单元此外构成为用于，基于所测得的提升架的变形来调节所述至少一个液压缸的活塞杆的运动速度和/或加速度。相应地，该方法此外可以包括通过所述至少一个变形传感器测量提升架的变形和基于所测得的提升架的变形来调节活塞杆的运动的步骤。这样的变形传感器例如可以是应变传感器。通过所述变形传感器可以确定提升架、尤其是提升桅杆的弯曲。关于提升桅杆的弯曲的该信息同样可以去流给控制单元，该控制单元驱控所述至少一个液压缸。因此可以平衡桅杆的摆动或振动。
根据一种进一步的设计方案，所述控制单元可以构成为用于，通过改变由液压设备产生的液压液体的体积流量来控制至少一个液压缸的活塞杆的运动速度和/或加速度。根据一种进一步优选的设计方案可以规定，所述液压***包括至少一个控制阀，该控制阀用于控制用来自于液压设备的液压液体供给所述至少一个液压缸。相应地，对至少一个液压缸的活塞杆的运动速度和/或加速度的调节可以通过改变通过液压设备、尤其是通过液压设备的液压泵产生的液压液体的体积流量或者通过改变连接在所述至少一个液压缸上游的控制阀的阀位置来实现。对活塞杆的运动速度或加速度的调节也可以既通过改变由液压设备产生的体积流量又通过改变阀位置来实现。从而控制单元例如可以通过液压液体确定的体积流量和/或控制阀确定的阀位置给液压缸的活塞杆规定一个期望速度。用于匹配于期望规定的对速度的补充调节也可以如此进行。活塞杆的加速例如可以通过改变液压液体的体积流量来实现。所述至少一个控制阀例如可以是比例阀或者离散切换阀。在此，比例阀与离散切换阀的不同在于，所述比例阀还可以占据在各阀位置之间的中间状态。所述控制阀例如可以是两位两通比例阀或者两位两通切换阀或者三位三通比例阀或者三位三通切换阀或者三位四通比例阀或者三位四通切换阀。尤其是可以设置多个控制阀，所述控制阀调节液压液体到多个液压缸的去流和回流。也可以设置分离的控制阀以用于去流和回流。
按照本发明的搬运车适合于执行按照本发明的方法。按照本发明的方法可以利用按照本发明的搬运车来执行。
附图说明
下面根据3个附图阐述本发明。图中示出：
图1以示意性的视图示出按照本发明的搬运车，
图2示出按照本发明的搬运车的液压***的一种设计方案，
图3示出按照本发明的调节回路的流程图。
具体实施方式
图1示出按照本发明的搬运车10的一种设计方案。可见带有负重部分14的提升架12、以及液压***20和控制单元40。在图1中示出的液压***20包括作为液压缸的倾斜缸22b。为了测量倾斜缸22b的活塞杆的速度或加速度，所述倾斜缸22b具有在图2中示出的传感器。通过倾斜缸22b，整个提升架12可以沿着用B标示出的运动方向倾斜。此外，搬运车可以具有一个或多个提升缸以用于使提升架12或负重部分14沿着用A标示出的运动方向升降。搬运车也可以具有一个或多个推动缸以用于使提升架12或负重部分14沿着用C标示出的运动方向运动。此外，在图1中用附图标记50标明用于检测桅杆的弯曲的变形传感器。
在图2中示出液压***20和其与控制单元40的配合作用的一种可能的设计方案。液压***20包括三个液压缸22a、22b、22c，四个控制阀60a、60b、60c、61a以及包括液压贮箱29和液压泵28的液压设备。液压缸22a、22b、22c分别具有一个活塞杆24a、24b、24c以及缸壳体26a、26b、26c和设置于相应缸壳体上的用于测量活塞杆24a、24b、24c的速度或加速度的传感器30a、30b、30c。此外，另外的消耗器70可以连接到该液压***20上。在图2示出的实施例中，液压缸22a为提升缸，液压缸22b为倾斜缸并且液压缸22c为推动缸。在此，所述提升缸22a为单作用缸，该缸具有仅一个管路接头和一个分离的去流阀60a和返回阀61a。两个60a、61a均为两位两通阀，其具有两个可能的阀位置、即流通位置和闭塞位置。倾斜缸22b以及推动缸22c为双作用缸并且因此具有两个管路接头。通过阀60b、60c来调节液压液体到倾斜缸22b或者推动缸22c的去流以及返回。通过所述控制单元40可以电气地操纵阀60a、60b、60c、61a。在此，虚线代表电气连接管路。实线代表液压管路。阀60b、60c为三位三通阀，其具有三个可能的阀位置:用于使相应的活塞杆从相应的缸壳体向外运动的第一流通位置、闭塞位置以及用于使相应的活塞杆运动到相应的缸壳体内的第二流通位置。
接下来根据图2和3来阐述本发明的工作方式。根据通过搬运车运输的负载16的运动请求，控制单元40例如通过操作人员收到用于使位于负重部分14上的负载运动的请求。根据该规定，控制装置40给液压泵28以及去流阀60a、60b、60c规定一个期望速度vS或一个期望加速度aS。这例如可以通过规定相应的控制流量来完成。通过液压泵28产生对于液压缸22a、22b、22c的活塞杆24a、24b、24c的期望的运动速度所必要的体积流量。阀60a、60b、60c根据运动请求将所述体积流量分配到液压缸22a、22b、22c上。因为所有的阀60a、60b、60c、61a都是比例阀，所以可以精确地控制液压液体到缸的去流和返回。如果例如涉及提升请求，则阀60b和60c切换到闭塞位置中，而阀60a切换到流通位置中。因此，仅提升缸22a被供给液压液体。在此，返回阀61a同样在闭塞位置中。因此，通过提升架的上升实现举起负载。如果除了提升过程之外，负载还要向前运动，则此外阀60c切换到第一流通位置中，以便将推动缸22c的活塞杆24c从壳体26c中推出。
对液压泵28以及阀60a、60b、60c的驱控如提到的那样电气地实现。就是说，控制单元40可以将相应的期望速度或期望加速度作为电流传递给液压泵28或作为电流传递给相应的阀60a、60b、60c。由此形成的到液压缸22a、22b、22c的体积流量导致相应的液压缸的活塞杆的相应的速度或加速度，由此又使提升架12或负重部分14运动。在相应的液压缸22a、22b、22b的活塞杆24a、24b、24c运动期间，传感器30a、30b、30c测量活塞杆24a、24b、24c相对于缸壳体26a、26b、26c的速度或加速度。所确定的实际速度或实际加速度返回给控制单元40，该控制单元于是匹配调节参量：规定速度vS或规定加速度aS。通过该连续的调节回路，负载的要求的速度或者加速度可以显著更精确地达到并且保持住。尤其是可以通过该调节回路来补偿外部的干扰量，所述干扰量导致实际速度或实际加速度与期望速度或期望加速度的偏差。
返回阀61a也被电气地驱控，以便即使在通过提升缸22a驱控的提升架12或负重部分14下降时也能实现按照本发明的调节。不同于阀60b、60c，泵28不需要工作来使活塞杆24a返回，这是因为缸22a是单作用缸。这省却了复杂且昂贵的液压调节装置并且提供如下可能性：下降速度在必要时也根据负重量、提升高度或其他参数来调节。
此外，可以在液压缸的端部区域中、即在活塞杆的最大或最小伸出位置附近进行优化的运动。例如可以在端部区域中设置速度和/或加速度值的极限，以便轻柔地到达止挡位置。活塞杆的速度或加速度也可以根据经由活塞杆运动的轴的位置、提升高度，桅杆的弯曲度和/或负载的重量来调节。

Claims (15)

1.搬运车(10)，该搬运车包括：
-提升架(12)，该提升架具有用于承载负载(16)的负重部分(14)，
-液压***(20)，该液压***包括：至少一个液压缸(22a、22b、22c)，所述液压缸具有活塞杆(24a、24b、24c)和缸壳体(26a、26b、26c)；以及液压设备(28、29)，其中，所述至少一个液压缸(22a、22b、22c)通过活塞杆(24a、24b、24c)作用到提升架(12)上，
-至少一个传感器单元(30a、30b、30c)，所述至少一个传感器单元构成为用于，确定所述至少一个液压缸(22a、22b、22c)的活塞杆(24a、24b、24c)的实际速度和/或实际加速度，
-控制单元(40)，该控制单元构成为用于：规定用于所述至少一个液压缸(22a、22b、22c)的活塞杆(24a、24b、24c)的期望速度和/或期望加速度；确定通过所述至少一个传感器单元确定的实际速度与期望速度的调节偏差和/或通过所述至少一个传感器单元确定的实际加速度与期望加速度的调节偏差并且基于所确定的调节偏差来调节活塞杆(24a、24b、24c)的运动速度和/或加速度。
2.如权利要求1所述的搬运车，其特征在于，所述至少一个液压缸为用于使负重部分(14)抬升和降低的至少一个提升缸(22a)，或者所述至少一个液压缸为用于使提升架(12)向前倾斜和往回倾斜的至少一个倾斜缸(22b)，或者所述至少一个液压缸为用于使提升架(12)向前运动和往回运动的至少一个推动缸(22c)。
3.如权利要求1或2所述的搬运车，其特征在于，所述至少一个液压缸(22a、22b、22c)为单作用液压缸或者双作用液压缸、尤其是差动缸。
4.如上述权利要求之一所述的搬运车，其特征在于，所述控制单元(40)此外构成为用于，根据通过所述至少一个传感器单元(30a、30b、30c)确定的活塞杆(24a、24b、24c)的实际速度来确定活塞杆(24a、24b、24c)的实际加速度和/或根据通过所述至少一个传感器单元(30a、30b、30c)确定的实际加速度来确定活塞杆(24a、24b、24c)的实际速度。
5.如上述权利要求之一所述的搬运车，其特征在于，设有至少一个变形传感器(50)，该变形传感器构成为用于测量提升架(12)的变形，其中，所述控制单元(40)此外构成为用于，基于所测得的提升架(12)的变形来调节所述至少一个液压缸(22a、22b、22c)的活塞杆(24a、24b、24c)的运动速度和/或加速度。
6.如上述权利要求之一所述的搬运车，其特征在于，所述控制单元(40)构成为用于，通过改变由液压设备(28、29)、尤其是通过液压设备(28、29)的液压泵(28)产生的液压液体的体积流量来控制所述至少一个液压缸(22a、22b、22c)的活塞杆(24a、24b、24c)的运动速度和/或加速度。
7.如上述权利要求之一所述的搬运车，其特征在于，所述液压***(20)包括至少一个控制阀(60a、60b、60c)、尤其是比例阀和/或离散切换阀，以用于控制用来自液压设备(28、29)的液压液体对所述至少一个液压缸(22a、22b、22c)的供给。
8.如权利要求7所述的搬运车，其特征在于，所述控制单元(40)构成为用于，通过改变所述至少一个控制阀(60a、60b、60c)的阀位置来调节所述至少一个液压缸(22a、22b、22c)的活塞杆(24a、24b、24c)的运动速度和/或加速度。
9.用于调节搬运车(10)的至少一个液压缸(22a、22b、22c)的作用到搬运车(10)的提升架(12)上的活塞杆(24a、24b、24c)的运动的方法，其中，该方法包括如下步骤：
-通过搬运车(10)的控制单元(40)规定用于所述至少一个液压缸(22a、22b、22c)的活塞杆(24a、24b、24c)的期望速度和/或期望加速度，
-通过搬运车的至少一个传感器单元(30a、30b、30c)确定活塞杆(24a、24b、24c)的实际速度和/或实际加速度，
-通过所述控制单元(40)确定实际速度与期望速度的调节偏差和/或实际加速度与期望加速度的调节偏差，
-基于所确定的调节偏差，通过控制单元(40)调节活塞杆(24a、24b、24c)的运动速度和/或加速度。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一个液压缸为至少一个提升缸(22a)，从而通过对提升缸(22a)的活塞杆(24a)的运动进行调节来控制负重部分(14)的抬升和降低。
11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述至少一个液压缸为至少一个倾斜缸(22b)，从而通过对倾斜缸(22b)的活塞杆(24b)的运动进行调节来控制提升架(12)的向前倾斜和往回倾斜。
12.如权利要求9至11之一所述的方法，其特征在于，所述至少一个液压缸为至少一个推动缸(22c)，从而通过对推动缸(22c)的活塞杆(24c)的运动进行调节来控制提升架(12)的向前运动和往回运动。
13.如权利要求9至12之一所述的方法，其特征在于，该方法此外包括如下步骤:通过所述控制单元(40)，根据通过所述至少一个传感器单元(30a、30b、30c)所确定的活塞杆(24a、24b、24c)的实际速度来确定活塞杆(24a、24b、24c)的实际加速度和/或根据通过所述至少一个传感器单元(30a、30b、30c)所确定的实际加速度来确定活塞杆(24a、24b、24c)的实际速度。
14.如权利要求9至13之一所述的方法，其特征在于，该方法此外包括如下步骤:通过所述至少一个变形传感器(50)来测量提升架(12)的变形，基于所测得的提升架(12)的变形来调节活塞杆(24a、24b、24c)的运动。
15.如权利要求9至14之一所述的方法，其特征在于，对所述至少一个液压缸(22a、22b、22c)的活塞杆(24a、24b、24c)的运动速度和/或加速度的调节通过改变由液压设备(28、29)产生的液压液体的体积流量和/或通过改变连接在所述至少一个液压缸(22a、22b、22c)上游的控制阀(60a、60b、60c)的阀位置来实现。
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