EP1308415A2 - Hydraulische Hubvorrichtung insbesondere für batteriegetriebene Flurförderzeuge und Verfahren zu deren Steuerung - Google Patents

Hydraulische Hubvorrichtung insbesondere für batteriegetriebene Flurförderzeuge und Verfahren zu deren Steuerung Download PDF

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EP1308415A2
EP1308415A2 EP02024330A EP02024330A EP1308415A2 EP 1308415 A2 EP1308415 A2 EP 1308415A2 EP 02024330 A EP02024330 A EP 02024330A EP 02024330 A EP02024330 A EP 02024330A EP 1308415 A2 EP1308415 A2 EP 1308415A2
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EP
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pump
pressure
hydraulic
line
load
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a hydraulic lifting device, in particular for battery-operated Industrial trucks, one of an electric motor has drivable pump, by means of the lifting operation hydraulic oil from at least one hydraulic lifting cylinder fed to a storage container via a feed line is, the hydraulic oil in the load lowering mode from the lifting cylinder via a return flow line flowing through the driving the electric motor working as a generator Pump is returned to the reservoir.
  • This task is related to the control method a hydraulic lifting device solved in that at the start of load-lowering operation both in the upstream of the pump located section of the return line as well as in downstream portion of the return line essentially the hydraulic in the lifting cylinder Pressure is built up, the pump with an actual speed is operated below a speed limit lies, and that a downstream in the return line Pump arranged proportional pressure relief valve only then essentially completely via a ramp function is opened when the actual speed of the pump is above the speed limit, the electric motor then works as a generator.
  • a second check valve RV2 is arranged, that is a flow in the return direction, i.e. from the third Section L1.3 of the feed line L1 to the third section L2.3 allows the return line L2 and a flow prevented in the opposite direction.
  • the hydraulic oil quantity delivered by pump P is exact corresponds to the amount of hydraulic oil generated by the volume flow controller SR1 is drained, the position of the Lift cylinder held.
  • the individual hydraulic oil quantities and correspondingly the difference between the funded and the drained hydraulic oil quantity can over a change in the speed of the pump and / or via the Current supply and thus the degree of opening of the volume flow controller SR1 can be influenced.
  • the third seat valve SV3 is closed and the pressure at the proportional pressure relief valve PDBV on the prevailing load pressure, the is detected by means of the first pressure transducer DA1. Then the first seat valve SV1 and the second seat valve SV2 opened and the speed the pump P until the desired lifting speed the lifting cylinder 12 is reached. From there on can continue the pending process in the above manner to be continued.

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Abstract

Eine hydraulische Hubvorrichtung insbesondere für batteriegetriebene Flurförderzeuge, besitzt eine von einem Elektromotor (M) antreibbare Pumpe (P), mittels der im Lasthebebetrieb zumindest einem hydraulischen Hubzylinder (12) Hydrauliköl aus einem Vorratsbehälter (11) über eine Zuführleitung (L1) zugeführt wird. Das Hydrauliköl wird im Lastsenkbetrieb von dem Hubzylinder (12) über eine Rückströmleitung (L2,L3,L1.2,L6) unter Durchströmen der den als Generator arbeitenden Elektromotor (M) antreibenden Pumpe (P) in den Vorratsbehälter (11) zurückgeführt. Zur Steuerung der hydraulischen Hubvorrichtung ist vorgesehen, daß zu Beginn des Lastsenkbetriebes sowohl im stromauf der Pumpe (P) gelegenen Abschnitt (L2.3) der Rückströmleitung als auch im stromab der Pumpe (P) gelegenen Abschnitt (L1.2) der Rückströmleitung im wesentlichen der im Hubzylinder (12) herrschende hydraulische Druck aufgebaut wird, wobei die Pumpe (P) mit einer IST-Drehzahl betrieben wird, die unterhalb eines Drehzahl-Grenzwertes liegt. Ein in der Rückströmleitung stromab der Pumpe (P) angeordnetes proportionales Druckbegrenzungsventil (PDBV) wird über eine Rampenfunktion erst dann vollständig geöffnet, wenn die IST-Drehzahl der Pumpe (P) oberhalb des Drehzahl-Grenzwertes liegt, wobei der Elektromotor (M) dann als Generator arbeitet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Hubvorrichtung insbesondere für batteriegetriebene Flurförderzeuge, die eine von einem Elektromotor antreibbare Pumpe aufweist, mittels der im Lasthebebetrieb zumindest einem hydraulischen Hubzylinder Hydrauliköl aus einem Vorratsbehälter über eine Zuführleitung zugeführt wird, wobei das Hydrauliköl im Lastsenkbetrieb von dem Hubzylinder über eine Rückströmleitung unter Durchströmen der den als Generator arbeitenden Elektromotor antreibenden Pumpe in den Vorratsbehälter zurückgeführt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine hydraulische Hubvorrichtung insbesondere zur Durchführung des Verfahrens, mit einer von einem Elektromotor antreibbaren Pumpe, mittels der im Lasthebebetrieb zumindest einem hydraulischen Hubzylinder Hydrauliköl aus einem Vorratsbehälter über eine Zuführleitung zuführbar ist, wobei das Hydrauliköl im Lastsenkbetriebs von dem Hubzylinder über eine Rückströmleitung unter Durchströmen der den als Generator arbeitenden Elektromotor antreibenden Pumpe in den Vorratsbehälter zurückführbar ist.
Eine derartige hydraulische Hubvorrichtung findet häufig bei elektrisch angetriebenen Flurförderzeugen oder Gabelstaplern Verwendung, bei denen die Betriebsfähigkeit bzw. -dauer im wesentlichen von der Kapazität der Batterie abhängig ist. Um die Betriebsdauer der Batterie bis zu ihrem nächsten notwendigen Aufladen zu verlängern, ist es bekannt, die bei angehobener Last im System befindliche potentielle Energie über einen auch als Generator arbeitenden Elektromotor in die Batterie teilweise wieder einzuspeisen. Eine hydraulische Hubvorrichtung mit einer entsprechenden Energierückspeisung ist beispielsweise in der DE 199 21 629 A1 gezeigt, die einen Elektromotor aufweist, der eine Pumpe treibt, die im Lasthebebetrieb Hydrauliköl aus einem Vorratsbehälter über ein Nachsaugventil ansaugt und zu dem hydraulischen Hubzylinder fördert. Im Lastsenkbetrieb wird das Hydrauliköl von dem hydraulischen Hubzylinder durch die in diesem Zustand als Hydromotor arbeitende Pumpe geleitet, die einen Generator oder den in diesem Zustand als Generator arbeitenden Elektromotor antreibt, von dem aus mittels einer geeigneten, an sich bekannten elektrischen Schaltung zur Energierückspeisung die zugehörige Batterie aufgeladen wird. Dabei wird die Drehzahl des Elektromotors zur Regelung der Hub- bzw. Senkgeschwindigkeit des hydraulischen Hubzylinders nur dann verwendet, wenn der Hubzylinder ausreichend schnell verstellt wird bzw. die mittels einer Sensorvorrichtung erfaßte Hubgeschwindigkeit einen vorbestimmten ersten Grenzwert bzw. die Senkgeschwindigkeit einen vorbestimmten zweiten Grenzwert überschreiben. Wenn der Hubzylinder mit einer relativ geringen Geschwindigkeit unterhalb der genannten Grenzwerte verstellt wird, wie es beispielsweise beim Anfahren aus der Ruhestellung infolge der Trägheit und auch bei einer gewählten Schleichgeschwindigkeit der Fall ist, wird die Geschwindigkeit des Hubzylinders nicht über die Drehzahl des Elektromotors und somit der Pumpe, sondern über den Volumen- bzw. Massenstrom des in der Zuführ- bzw. Rückführleitung strömenden Hydrauliköls verändert. Zu diesem Zweck weist die Zuführleitung eine Zweigleitung auf, über die im Lasthebebetrieb Hydrauliköl aus der Zuführleitung abzweigbar ist. Die Zweigleitung mündet in dem saugseitigen Abschnitt der Zuführleitung stromab des Nachsaugventils, so daß die abgezweigte Menge an Hydrauliköl der Pumpe wieder zugeführt wird.
Um die Positionierzeiten einer hydraulischen Hubvorrichtung eines batteriegetriebenen Flurförderzeuges zu verkürzen bzw. die Reaktionszeiten innerhalb der Positionssuche zu verringern, ist es sinnvoll, die Pumpe beim Richtungswechsel der Lastbewegung laufen zu lassen und nicht wie üblich auszuschalten. Dabei stellt sich jedoch das Problem, daß die Pumpe bei relativ niedrigen Drehzahlen einem erhöhtem Kavitationsverschleiß unterliegt. Wenn die Pumpe eine Pumpe mit konstantem Verdrängungsvolumen, beispielsweise eine Flügelzellenpumpe, eine Spindelpumpe oder eine Innenzahnradpumpe ist, tritt das weitere Problem einer nicht zu vernachlässigenden inneren Leckage auf. Infolge der inneren Leckage ist eine sichere Lasthaltung bzw. eine geringe Senkgeschwindigkeit nicht zu erreichen. Wenn man darüber hinaus noch berücksichtigt, daß die Pumpe zur Vermeidung von übermäßigen Beschädigungen mit einer Mindestdrehzahl betrieben werden muß, führt dies zusammen mit der inneren Leckage zu einem undefinierten Absinken der Last. Die Betriebsbedingungen ändern sich desweiteren in Abhängigkeit von der Temperatur und dem sich im Laufe der Zeit einstellende Verschleiß der Pumpe.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Hubvorrichtung der genannten Art und ein Verfahren zu deren Steuerung zu schaffen, bei der bzw. dem ein übermäßiger Verschleiß der Pumpe und deren innere Leckage weitestgehend vermieden sind.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens zur Steuerung einer hydraulischen Hubvorrichtung dadurch gelöst, daß zu Beginn des Lastsenkbetriebes sowohl im stromauf der Pumpe gelegenen Abschnitt der Rückströmleitung als auch im stromab der Pumpe gelegenen Abschnitt der Rückströmleitung im wesentlichen der im Hubzylinder herrschende hydraulische Druck aufgebaut wird, wobei die Pumpe mit einer IST-Drehzahl betrieben wird, die unterhalb eines Drehzahl-Grenzwertes liegt, und daß ein in der Rückströmleitung stromab der Pumpe angeordnetes proportionales Druckbegrenzungsventil über eine Rampenfunktion erst dann im wesentlichen vollständig geöffnet wird, wenn die IST-Drehzahl der Pumpe oberhalb des Drehzahl-Grenzwertes liegt, wobei der Elektromotor dann als Generator arbeitet.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, die innere Leckage der Pumpe zu minimieren, indem an beiden Ausgängen der Pumpe der gleiche hydraulische Druck zur Wirkung gebracht wird, wodurch auch bei Stillstand der Pumpe (Null-Drehzahl) die innere Leckage ausgeschlossen und dementsprechend der innere Kavitationsverschleiß vermieden ist. Die Feinsteuerung bzw. Regelung von kleinen Senkgeschwindigkeiten der Last kann dabei durch eine entsprechende geringe Drehzahl der Pumpe erreicht werden, die dann wie eine rein volumetrische Dosieranlage arbeitet. Da die Druckdifferenz Δp an der Pumpe und deren Durchfluß Q in diesem Zustand minimal sind, entsteht auch nur ein sehr geringer Energieverbrauch. Wenn die IST-Drehzahl der Pumpe beim Lastsenkbetrieb den Drehzahl-Grenzwert übersteigt, wird der Energie-Rückgewinnungsbetrieb aktiviert, bei dem das proportionale Druckbegrenzungsventil, das stromab der Pumpe in der Rückströmleitung angeordnet ist, vollständig geöffnet ist und der Elektromotor als Generator arbeitet, der von der als Hydromotor arbeitende Pumpe angetrieben wird.
Um beim Starten des Senkvorganges einen sanften Bewegungsanlauf zu erreichen, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Druck in der Rückströmleitung zu Beginn des Lastsenkbetriebes mittels eines proportionalen Druckregelventils, das stromauf der Pumpe angeordnet ist, über eine Rampenfunktion auf den im Hubzylinder herrschenden hydraulischen Druck gebracht wird.
Um einen übermäßigen Verschleiß der Pumpe zu verhindern, wird diese beim Lasthebebetrieb vorzugsweise nie unter einer vorgegebenen Mindestdrehzahl betrieben. Zusätzlich wird dafür gesorgt, daß die Pumpe im Lasthebebetrieb über einen drucklosen Anlauf startet. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Pumpe zu Beginn des Lasthebebetriebs das Hydrauliköl solange über eine Zweigleitung drucklos in den Vorratsbehälter zurückleitet, wie die IST-Drehzahl der Pumpe unterhalb des Drehzahl-Grenzwertes liegt, und daß die Zweigleitung mittels eines Ventils geschlossen wird, sobald die IST-Drehzahl der Pumpe oberhalb des Drehzahl-Grenzwertes liegt. Bei dem Drehzahl-Grenzwert handelt es sich vorzugsweise um die vorgegebene Mindestdrehzahl der Pumpe.
Hinsichtlich der hydraulischen Hubvorrichtung wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß ein erster Druckaufnehmer vorgesehen ist, der den im Hubzylinder herrschenden hydraulischen Druck erfaßt, daß ein zweiter Druckaufnehmer vorgesehen ist, der den eingangsseitigen Druck der Pumpe erfaßt, daß in der Rückführleitung stromauf der Pumpe ein proportionales Druckregelventil angeordnet ist, daß eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, mittels der der eingangsseitige Druck der Pumpe durch Ansteuerung des Druckregelventils in Abhängigkeit in den von den Druckaufnehmern gemessenen Druckwerten an den im Hubzylinder herrschenden hydraulischen Druck angleichbar ist, und daß stromab der Pumpe in der Rückströmleitung ein proportionales Druckbegrenzungsventil angeordnet ist, wobei über das proportionale Druckregelventil ein Heben, Halten oder Senken der Last bei konstant gehaltener Drehzahl und Drehrichtung der Pumpe möglich ist.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung und insbesondere der hydraulischen Hubvorrichtung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
Figur 1
ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen hydraulischen Hubvorrichtung, und
Figur 2
eine Abwandlung des Schaltbildes gemäß Fig. 1.
Eine in der Figur 1 schematisch dargestellte hydraulische Hubvorrichtung 10 umfaßt einen Vorratsbehälter 11 für Hydrauliköl, der über eine aus mehreren Abschnitten bestehenden Zuführleitung L1 und nachfolgende Verbindungsleitungen L4.1 und L4.2 mit zwei hydraulischen Hubzylindern 12 verbunden ist. Die im folgenden verwendeten Angaben "stromauf" und "stromab" beziehen sich auf eine Ölströmung vom Vorratsbehälter 11 zu den Hubzylindern 12, d.h. in Zuführrichtung für den Lasthebebetrieb.
Die Zuführleitung L1 ist aus mehreren Leitungsabschnitten aufgebaut. Ein erster Abschnitt L1.1 führt vom Vorratsbehälter 11 zu einer Hydropumpe P, die mittels eines Elektromotors M antreibbar ist, der in nicht dargestellter Weise über eine Motor-Steuereinheit Energie von einer Batterie bezieht. Von der Pumpe P kann eine (gestrichelt dargestellte) Leckageleitung L7 zurück in den Vorratsbehälter 11 führen. In dem ersten Abschnitt L1.1 der Zuführleitung L1, der den saugseitigen Abschnitt der Pumpe P darstellt, ist ein als Rückschlagventil ausgebildetes Nachsaugventil NSV angeordnet, das eine Ölströmung in Zuführrichtung, d.h. aus dem Vorratsbehälter 11 zu der Pumpe P zuläßt und eine Rückströmung verhindert.
Stromab der Pumpe P schließt sich ein zweiter Abschnitt L1.2 der Zuführleitung L1 an, der zu einem ersten Sitzventil SV1 führt, das zwischen einer Offenstellung, in der eine Strömung in beide Richtungen möglich ist, und einer Sperrstellung verstellbar ist, in der eine Ölströmung in Zuführrichtung, d.h. zu den Hubzylindern 12 unterbunden ist. Das erste Sitzventil SV1 ist mittels einer Feder in die Sperrstellung vorgespannt, die es bei einem eventuellen Stromausfall selbsttätig einnimmt.
Unmittelbar hinter dem ersten Sitzventil SV1 ist ein erstes Rückschlagventil RV1 angeordnet, das nur eine Ölströmung in Zuführrichtung, d.h. zu den Hubzylindern 12 zuläßt und eine Rückströmung verhindert.
Von dem zweiten Abschnitt L1.2 der Zuführleitung L1 zweigt zwischen der Pumpe P und dem ersten Sitzventil SV1 eine Druckleitung LDA4 ab, die zu einem vierten Druckaufnehmer DA4 führt, mittels dessen der im zweiten Abschnitt L1.2 der Zuführleitung L1 herrschende Druck erfaßt werden kann.
Von dem zweiten Abschnitt L1.2 der Zuführleitung L1 zweigt zwischen der Pumpe P und der Druckleitung LDA4 eine Zweigleitung L6 ab, in der ein proportionales Druckbegrenzungsventil PDBV angeordnet ist und die in dem Vorratsbehälter 11 mündet.
An das erste Sitzventil SV1 schließt sich ein dritter Abschnitt L1.3 der Zuführleitung L1 an, der sich an seinem stromab gelegenen Ende in die zwei Verbindungsleitungen L4.1 und L4.2 verzweigt, die jeweils zu einem der hydraulischen Hubzylinder 12 führen. Von der Verbindungsleitung L4.2 zweigt eine weitere Druckleitung LDA1 ab, die zu einem ersten Druckaufnehmer DA1 führt, mittels dessen der in der Verbindungsleitung L4.2 herrschende Druck und somit der Lastdruck erfaßt werden kann.
Im dritten Abschnitt L1.3 der Zuführleitung L1 zweigt eine Rückführleitung L2 ab, die ebenfalls aus mehreren Abschnitte L2.1, L2.2 und L2.3 besteht. Ein erster Abschnitt L2.1 der Rückführleitung L2 führt von dem dritten Abschnitt L1.3 der Zuführleitung L1 zu einem zweiten Sitzventil SV2, das zwischen einer Offenstellung, in der eine Strömung in beide Richtungen möglich ist, und einer Sperrstellung verstellbar ist, in der eine Ölströmung in beide Richtungen gesperrt ist. Das zweite Sitzventil SV2 ist mittels einer Feder in die Sperrstellung vorgespannt.
Ein zweiter Abschnitt L2.2 der Rückführleitung L2 verläuft von dem zweiten Sitzventil SV2 zu einem proportionalen Druckregelventil PDRV. Von dem zweiten Abschnitt L2.2 der Rückführleitung L2 zweigt stromauf des proportionalen Druckregelventils PDRV eine weitere Druckleitung LDA3 ab, die zu einem dritten Druckaufnehmer DA3 führt, mittels dessen der im zweiten Abschnitt L2.2 der Rückführleitung L2 herrschende Druck erfaßt werden kann. Von dem proportionalen Druckregelventil PDRV führt eine Überbrückungsleitung L5 zu dem zweiten Abschnitt L1.2 der Zuführleitung L1. Die Überbrückungsleitung L5 mündet in den zweiten Abschnitt L1.2 der Zuführleitung L1 zwischen der Druckleitung LDA4 und dem ersten Sitzventil SV1. Darüber hinaus führt ein dritter Abschnitt L2.3 der Rückführleitung L2 von den proportionalen Druckregelventil PDRV zu dem saugseitigen ersten Abschnitt L1.1 der Zuführleitung L1 und mündet in diese zwischen dem Nachsaugventil NSV und der Pumpe P. Nahe der Mündung des dritten Abschnittes L2.3 der Rückführleitung L2 in den ersten Abschnitt L1.1 der Zuführleitung L1 zweigt von dem dritten Abschnitt L2.3 der Rückführleitung L2 eine weitere Druckleitung LDA2 ab, die zu einem zweiten Druckaufnehmer DA2 führt, mittels dessen der in der Nähe des Eingangs der Pumpe P herrschende Druck erfaßt werden kann.
Parallel zu den ersten Abschnitten der Rückführleitung L2 verläuft eine Umgehungsleitung L3, die an ihrem einen Ende zusammen mit dem ersten Abschnitt L2.1 der Rückführleitung L2 in dem dritten Abschnitt L1.3 der Zuführleitung L1 und mit ihren anderen Ende in dem dritten Abschnitt L2.3 der Rückführleitung L2 mündet. In der Umgehungsleitung L3 ist ein drittes Sitzventil SV3 angeordnet, das zwischen einer Offenstellung, in der eine Strömung in beide Richtungen möglich ist, und einer Sperrstellung verstellbar ist, in der eine Ölströmung in Rückführrichtung, d.h. von dem dritten Abschnitt L1.3 der Zuführleitung L1 zu dem dritten Abschnitt L2.3 der Rückführleitung L2 unterbunden ist. Das dritte Sitzventil SV3 ist mittels einer Feder in die Sperrstellung vorgespannt. Unmittelbar hinter dem dritten Sitzventil SV3 ist ein zweites Rückschlagventil RV2 angeordnet, das eine Strömung in Rückführrichtung, d.h. von dem dritten Abschnitt L1.3 der Zuführleitung L1 zu dem dritten Abschnitt L2.3 der Rückführleitung L2 zuläßt und eine Strömung in Gegenrichtung verhindert.
Das Hydrauliköl kann aus den Hubzylindern 12 über einen in seiner Gesamtheit als Rückströmleitung bezeichneten Weg in den Vorratsbehälter 11 zurückströmen. Die Rückströmleitung umfaßt die Verbindungsleitungen L4.1 und L4.2, einen Teil des dritten Abschnitts L1.3 der Zuführleitung L1, die Rückführleitung L2, die Umgehungsleitung L3, Teile des ersten und des zweiten Abschnitts L1.1 und L1.2 der Zuführleitung L1 einschließlich des Durchströmens der Pumpe P sowie die Zweigleitung L6.
Im folgenden werden die unterschiedlichen Betriebsweisen der hydraulischen Hubvorrichtung 10 im einzelnen erläutert.
Im Lasthebebetrieb, d.h. zum Anheben der Hubzylinder 12, muß das Hydrauliköl aus dem Vorratsbehälter 11 durch die Zuführleitung L1 in die entsprechenden Kammern der Hubzylinder 12 gefördert werden. Ausgehend von einem Stillstand der Hubzylinder 12 werden das proportionale Druckbegrenzungsventil PDBV in der Zweigleitung L6 und das erste Sitzventil SV1 in der Zuführleitung L1 geöffnet, während das zweite Sitzventil SV2 und das dritte Sitzventil SV3 geschlossen sind. Der Elektromotor M wird mit der Pumpe P über eine einstellbare Rampenfunktion auf eine Mindestdrehzahl gebracht. Das von der Pumpe P aus dem Vorratsbehälter 11 durch das Nachsaugventil NSV und dem ersten Abschnitt L1.1 der Zuführleitung L1 angesaugte und über den weiterführenden zweiten Abschnitt L1.2 geförderte Hydrauliköl tritt in diesem Zustand, d.h. in der Regel für einige Sekundenbruchteile, aufgrund des vollständig geöffneten proportionalen Druckbegrenzungsventils PDBV vollständig in die Zweigleitung L6 ein und wird drucklos in den Vorratsbehälter 11 abgeleitet.
Gleich nach dem Start der Pumpe P werden das proportionale Druckbegrenzungsventil PDBV und das proportionale Druckregelventil PDRV geschlossen, wodurch der Druck in der Zuführleitung L1 ansteigt. Wenn mittels des Druckaufnehmers DA4 festgestellt wird, daß der Druck in der Zuführleitung L1 den Lastschwebedruck, der mittels des Druckaufnehmers DA1 festgestellt wird, erreicht hat, wird die Drehzahlregelung der Pumpe P freigegeben und das Öl wird durch die Zuführleitung L1 und die Verbindungsleitungen L4.1 und L4.2 zu den Hubzylindern 12 gefördert, so daß diese angehoben werden. Die auf diese Weise ermittelte Drehzahl, bei der die Drehzahlregelung freigegeben wird, wird jedes Mal gespeichert und als minimale Drehzahl Nmin beim Bremsen der Hubbewegung zugelassen.
Beim Bremsen der Hubbewegung werden die Schritte in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt. Die Drehzahl der Pumpe P wird auf den konstanten, minimal zugelassenen Wert Nmin eingestellt, der die Bedingungen p(DA4) = p(DA1) sicherstellen muß, d.h. die Drehzahl muß mindestens so hoch sein, daß sie die Ölverluste abdecken und dabei den Schwebedruck noch erzeugen kann. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Pumpe nicht in einem Drehzahlbereich betrieben wird, in dem die Schmierung der Pumpe nicht gesichert ist.
Falls im automatischen Betrieb der Hubvorrichtung die gewünschte Höhenposition verpaßt wurde oder falls ein Benutzer über eine Auswahltaste das sogenannte Schwebeverfahren (= langsame Verstellung) einleitet, wird die Pumpe P mit einer vorgegebenen Mindestdrehzahl Nv (>Nmin) weiterbetrieben, das Sitzventil SV2 der Rückführleitung L2 geöffnet und die Hub- bzw. Senkbewegung über das proportionale Druckregelventil PDRV bestimmt. Wird über die Bestromung dem proportionalen Druckregelventil PDRV der Befehl gegeben, einen größeren Druck als den Schwebedruck zu erzeugen, so wird die Last angehoben. Die Ölzufuhr von der Pumpe P zu den Hubzylindern 12 über die Überbrückungsleitung L5 und das proportionale Druckregelventil PDRV wird geöffnet und die Ableitung des Öls vom Hubzylinder 12 in den dritten Abschnitt L2.3 der Rückführleitung L2 und somit zur Saugseite der Pumpe P wird an dem proportionalen Druckregelventil PDRV geschlossen.
Wenn dem proportionalen Druckregelventil PDRV der Befehl gegeben wird, einen niedrigeren Druck als den Lastschwebedruck zu erzeugen, wird trotz des anhaltenden Laufs der Pumpe P die Last langsam abgesenkt. Die Ölzufuhr von der Pumpe P zu den Hubzylindern 12 über die Überbrückungsleitung L5 und das proportionale Druckregelventil PDRV wird an diesem geschlossen und die Ableitung des Öls von den Hubzylindern 12 über die Rückführleitung L2 zur Saugseite der Pumpe P wird an dem proportionalen Druckregelventil PDRV geöffnet. Die übrige Ölmenge wird von der Pumpe P über die Zweigleitung L6 und das proportionale Druckbegrenzungsventil PDBV zum Vorratsbehälter 11 geleitet.
Wenn der Druck an dem Druckaufnehmer DA3 und der Druck an dem Druckaufnehmer DA1 gleich ist, wird die Last auf Position gehalten. Da man beim Übergang vom Heben auf das Senken und auch umgekehrt den Zustand der Positionshaltung durchläuft, kann diese Bewegung auch mit einem Schwebeverfahren verglichen werden. Anzumerken ist, daß die Druckbegrenzungs- bzw. Druckregelventile an sich kein Volumen regeln können und die maximale Hub- bzw. Senkgeschwindigkeit der Hubzylinder 12 alleine durch die Pumpendrehzahl begrenzt ist.
Beim Lastsenkbetrieb, d.h. dem Absenken der Hubzylinder 12 muß das Hydrauliköl aus den Hubzylindern 12 in den Vorratsbehälter 11 zurückgefördert werden. Zu diesem Zweck werden das proportionale Druckbegrenzungsventil PDBV und das proportionale Druckregelventil PDRV leicht unter dem von dem Druckaufnehmer DA1 erfaßten Lastschwebedruck angeglichen, d.h. p(DA4) ≤ p(DA1) bzw. p(DA3) ≤ p(DA1). Alternativ ist es auch möglich, daß der am proportionalen Druckbegrenzungsventil PDBV eingestellte Druck leicht oberhalb des Lastschwebedrucks liegt. Der Elektromotor M wird auf Null-Drehzahl geregelt gehalten und das Sitzventil SV2 wird geöffnet. Anschließend wird über eine einstellbare Rampe die Bestromung des proportionalen Druckregelventils PDRV reduziert. Dadurch findet in der Rücklaufleitung L2 und auch auf der Eingangsseite der Pumpe P ein Druckanstieg statt, der durch den Druckaufnehmer DA2 erfaßt wird. Durch die Pumpe P hindurch findet ein Druckausgleich soweit statt, daß auch in der Zweigleitung L6 vor dem proportionalen Druckbegrenzungsventil PDBV der voreingestellte Druck herrscht. Sobald der Druckaufnehmer DA2 den vorprogrammierten Wert des Druckanstiegs festgestellt hat, wird die Drehzahlregelung der Pumpe freigeschaltet und das Sitzventil SV3 geöffnet. Da das Öl nur über das auf den Lastschwebedruck voreingestellte proportionale Druckbegrenzungsventil PDBV zum Vorratsbehälter 11 abfließen kann, herrscht an beiden Pumpenanschlüssen in etwa der gleiche Druck. Die Pumpe wird somit wie eine feine Dosiereinrichtung wirken, wobei die innere Leckage Null ist und kleine Senkgeschwindigkeiten der Hubzylinder nunmehr über eine relativ geringe Drehzahl geregelt werden können, da die Gefahr von Kavitationsverschleiß ausgeschlossen ist.
Sobald die Pumpe die vorgegebene Mindestdrehzahl erreicht hat, wird der Druck an dem proportionalen Druckbegrenzungsventil PDBV über eine einstellbare Rampenfunktion bis auf sein Minimum reduziert und der Elektromotor M fängt an im Generator-Betrieb zu arbeiten, in dem er durch die Pumpe angetrieben wird.
Das Bremsen bzw. das Stoppen der Absenkbewegung findet in entsprechend umgekehrter Reihenfolge statt.
Statt einer Druckregelung über das Druckregelventil PDRV kann für das Schwebeverfahren auch eine Geschwindigkeitsregelung mit Hilfe eines Feinproportionalstromreglers für kleine Ölmengen und große Auflösung in Differenzdurchflußverfahren eingesetzt werden. Der Feinproportionalstromregler kann mit seinem einen Anschluß zwischen dem zweiten Sitzventil SV2 und dem proportionalen Druckregelventil PDRV in dem zweiten Abschnitt L2.2 der Rückführleitung L2 münden und mit dem anderen Anschluß an den hinter dem zweiten Rückschlagventil RV2 liegenden und somit der Pumpe P zugewandten Abschnitt der Umgehungsleitung L3 angeschlossen sein. Das Heben, Senken bzw. Schweben der Last kann über die Differenz zwischen der Pumpenfördermenge QP und der Abflußmenge QPSR über den Feinproportionalstromregler bestimmt werden. Wenn die Pumpenfördermenge QP größer als die Abflußmenge QPSR des Feinproportionalstromreglers ist, wird die Last angehoben. Wenn die Pumpenfördermenge QP kleiner als die Abflußmenge QPSR des Feinproportionalstromreglers ist, wird die Last langsam abgesenkt. Wenn die beiden Mengen QP und QPSR gleich sind, wird die Last auf Position gehalten. Die Ölmenge läßt sich entweder über den Feinproportionalstromregler regeln oder über die Pumpendrehzahl entsprechend variieren.
Figur 2 zeigt eine Abwandlung der hydraulischen Anordnung gemäß Figur 1 und unterscheidet sich von dieser in folgenden Punkten:
  • Die Überbrückungsleitung L5 ist entfallen,
  • statt des proportionalen Druckregelventils PDRV, das ebenfalls entfallen ist, ist eine Düse D1 in dem zweiten Abschnitt L2.2 der Rückführleitung L2 angeordnet. Von dem zweiten Abschnitt L2.2. der Rückführleitung L2 zweigt weiterhin stromauf der Düse D1 die Druckleitung LDA3 ab, die zum dem dritten Druckaufnehmer DA3 führt.
  • Von der zu dem dritten Druckaufnehmer DA3 führenden Druckleitung LDA3 zweigt eine Verbindungsleitung L8 ab, die stromab des proportionalen Druckbegrenzungsventils PDBV in die Zweileitung L6 mündet, die zum Vorratsbehälter 11 führt.
  • In der Verbindungsleitung L8 ist ein Volumenstromregler SR1 angeordnet.
Im Lastsenkbetrieb erlaubt die Düse D1 den Druckaufbau in der Rücklaufleitung L2 beim Start der normalen Senkbewegung. Das Sitzventil SV2 wird bestromt und geöffnet, so daß in der Rücklaufleitung L2 und auch auf der Eingangsseite der Pumpe P ein Druckanstieg stattfindet. Sobald der zweite Druckaufnehmer DA2 den vorgegebenen Wert des Druckanstieges feststellt, wird das Sitzventil SV3 geöffnet und die Drehzahlregelung der Pumpe freigegeben. Der weitere Ablauf des Senkbetriebes entspricht dem der Ausführung gemäß Figur 1.
Wenn beim Heben die gewünschte Soll-Position der Hubzylinder 12 überfahren wurde, wird die Soll-Position im sogenannten Schwebezustand angefahren. Dabei wird die Pumpe P auf der minimalen Drehzahl, die die Leckage abdeckt, in Betrieb gehalten, wobei in dem Leitungsabschnitt L1.2 stromab der Pumpe P ein Druck vorhanden sein muß, was durch den vierten Druckaufnehmer DA4 festgestellt wird. Das erste Sitzventil SV1 und das zweite Sitzventil SV2 bleiben bestromt offen. Der Volumenstromregler SR1 wird geöffnet, so daß Hydraulikflüssigkeit über den ersten Abschnitt L2.1 und den zweiten Abschnitt L2.2 der Rückführleitung L2 sowie die Druckleitung LDA3, die Verbindungsleitung L8 und die Zweigleitung L6 in den Vorratsbehälter 11 zurückströmen kann. Der Volumenstromregler SR1 wird soweit geöffnet, bis die gewünschte Senkgeschwindigkeit erreicht ist. Sollte beim Senken die Soll-Position wiederum verpaßt werden, wird die Drehzahl der Pumpe P erhöht, um das Heben einzuleiten. Die Differenz dQ zwischen der von der Pumpe P geförderten Hydraulikölmenge und der von dem Volumenstromregler SR1 abgelassenen Hydraulikölmenge bestimmt die Bewegungsrichtung der Hubzylinder 12. Wenn die Differenzmenge dQ positiv ist (dQ > 0), d.h. die Pumpe P mehr Hydrauliköl fördert als über den Volumenstromregler SR1 abgelassen wird, werden die Hubzylinder 12 angehoben. Entsprechend werden die Hubzylinder 12 abgesenkt, wenn die Differenzmenge negativ ist, d.h. die Pumpe P weniger Hydrauliköl fördert, als durch den Volumenstromregler SR1 abgelassen wird.
Wenn die von der Pumpe P gefördert Hydraulikölmenge exakt der Hydraulikölmenge entspricht, die durch den Volumenstromregler SR1 abgelassen wird, wird die Position der Hubzylinder gehalten. Die einzelnen Hydraulikölmengen und entsprechend die genannte Differenz zwischen der geförderten und der abgelassenen Hydraulikölmenge kann über eine Änderung der Drehzahl der Pumpe und/oder über die Bestromung und somit den Grad der Öffnung des Volumenstromreglers SR1 beeinflußt werden.
Wenn beim Senken die Soll-Position der Hubzylinder 12 überfahren wurde, wird das dritte Sitzventil SV3 geschlossen und der Druck an dem proportionalen Druckbegrenzungsventil PDBV über den herrschenden Lastdruck, der mittels des ersten Druckaufnehmers DA1 erfaßt wird, eingestellt. Anschließend werden das erste Sitzventil SV1 und das zweite Sitzventil SV2 geöffnet und die Drehzahl der Pumpe P soweit erhöht, bis die gewünschte Hubgeschwindigkeit der Hubzylinder 12 erreicht ist. Von da ab kann das Schwebeverfahren in oben genannter Weise weiter fortgeführt werden.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Hubvorrichtung insbesondere für batteriegetriebene Flurförderzeuge, die eine von einem Elektromotor (M) antreibbare Pumpe (P) aufweist, mittels der im Lasthebebetrieb zumindest einem hydraulischen Hubzylinder (12) Hydrauliköl aus einem Vorratsbehälter (11) über eine Zuführleitung (L1) zugeführt wird, wobei das Hydrauliköl im Lastsenkbetrieb von dem Hubzylinder (12) über eine Rückströmleitung (L2,L3,L1.2,L6) unter Durchströmen der den als Generator arbeitenden Elektromotor (M) antreibenden Pumpe (P) in den Vorratsbehälter (11) zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Lastsenkbetriebs sowohl im stromauf der Pumpe (P) gelegenen Abschnitt (L2.3) der Rückströmleitung als auch im stromab der Pumpe (P) gelegenen Abschnitt (L1.2) der Rückströmleitung im wesentlichen der im Hubzylinder (12) herrschende hydraulische Druck aufgebaut wird, wobei die Pumpe mit einer IST-Drehzahl betrieben wird, die unterhalb eines Drehzahl-Grenzwertes liegt, und daß ein in der Rückströmleitung stromab der Pumpe (P) angeordnetes proportionales Druckbegrenzungsventil (PDBV) über eine Rampenfunktion erst dann im wesentlichen vollständig geöffnet wird, wenn die IST-Drehzahl der Pumpe oberhalb des Drehzahl-Grenzwertes liegt, wobei der Elektromotor (M) dann als Generator arbeitet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Rückströmleitung zu Beginn des Lastsenkbetriebes mittels eines proportionalen Druckregelventils (PDRV), das stromauf der Pumpe (P) angeordnet ist, über eine Rampenfunktion auf dem im Hubzylinder (12) herrschenden hydraulischen Druck gebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (P) zu Beginn des Lasthebebetriebes das Hydrauliköl solange über eine Zweigleitung (L6) drucklos in den Vorratsbehälter (11) zurückleitet, wie die IST-Drehzahl der Pumpe unterhalb des Drehzahl-Grenzwertes liegt, und daß die Zweigleitung (L6) mittels eines Ventils (PDBV) geschlossen wird, sobald die IST-Drehzahl der Pumpe (P) oberhalb des Drehzahl-Grenzwertes liegt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahl-Grenzwert der Mindestdrehzahl der Pumpe (P) entspricht.
  5. Hydraulische Hubvorrichtung insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer von einem Elektromotor (M) antreibbaren Pumpe (P) mittels der im Lasthebebetrieb zumindest einem hydraulischen Hubzylinder (12) Hydrauliköl aus einem Vorratsbehälter (11) über eine Zuführleitung (L1) zuführbar ist, wobei das Hydrauliköl im Lastsenkbetrieb von dem Hubzylinder (12) über eine Rückströmleitung (L2,L3,L1.2,L6) unter Durchströmen der den als Generator arbeitenden Elektromotor (M) antreibenden Pumpe (P) in den Vorratsbehälter (11) zurückführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Druckaufnehmer (DA1) vorgesehen ist, der den im Hubzylinder (12) herrschenden hydraulischen Druck erfaßt, daß in der Rückströmleitung stromauf der Pumpe (P) ein proportionales Druckregelventil (PDRV) angeordnet ist, daß ein zweiter Druckaufnehmer (DA2) vorgesehen ist, der den eingangsseitigen Druck der Pumpe (P) erfaßt, daß eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, mittels der der eingangsseitige Druck der Pumpe durch Ansteuerung des Druckregelventils (PDRV) in Abhängigkeit von den von den Druckaufnehmern (DA1,DA2) gemessenen Druckwerten an den im Hubzylinder (12) herrschenden hydraulischen Druck angleichbar ist, und daß stromab der Pumpe (P) in der Rückströmleitung ein proportionales Druckbegrenzungsventil (PDBV) angeordnet ist.
  6. Hydraulische Hubvorrichtung insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer von einem Elektromotor (M) antreibbaren Pumpe (P) mittels der im Lasthebebetrieb zumindest einem hydraulischen Hubzylinder (12) Hydrauliköl aus einem Vorratsbehälter (11) über eine Zuführleitung (L1) zuführbar ist, wobei das Hydrauliköl im Lastsenkbetrieb von dem Hubzylinder (12) über eine Rückströmleitung (L2,L3,L1.2,L6) unter Durchströmen der den als Generator arbeitenden Elektromotor (M) antreibenden Pumpe (P) in den Vorratsbehälter (11) zurückführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Druckaufnehmer (DA1) vorgesehen ist, der den im Hubzylinder (12) herrschenden hydraulischen Druck erfaßt, daß ein zweiter Druckaufnehmer (DA2) vorgesehen ist, der den eingangsseitigen Druck der Pumpe (P) erfaßt, daß in der Rückströmleitung stromauf der Pumpe (P) eine Düse (D1) angeordnet ist, mittels der der eingangsseitige Druck der Pumpe an den im Hubzylinder (12) herrschenden hydraulischen Druck angleichbar ist, und daß stromab der Pumpe (P) in der Rückströmleitung ein proportionales Druckbegrenzungsventil (PDBV) angeordnet ist.
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