SE467408B - SETTING AND DEVICE FOR THE PREVENTION OF PUNCTIONING OF A LOADING AND PRESSURE COMPENSATING CONTROL SYSTEM FOR A HYDRAULIC CRANE - Google Patents

Abstract

In a method for preventing the puncture of a load-sensing and pressure-compensating control system for a hydraulic crane when the hydraulic flow requested to the different functions of the crane exceeds the maximum hydraulic flow available, the values of control signals Q1-QN from a means for controlling the different crane functions are added up, and the resulting sum QP is compared with the maximum hydraulic flow Qmax available from a pump. Should the hydraulic flow requested by the control signals exceed the maximum hydraulic flow available, the control signals are scaled down so as to define a flow which falls below the maximum flow available, thus ensuring that a hydraulic flow is at all times supplied to all the crane functions. A device for implementing the method can take the shape of a program in a computer which receives the control signals from the control means and transmits output signals to a directional-control-valve block in the control system.

Description

467 408 10 15 20 25 30 35 2 till tillhörande kranfunktion oberoende av belastningen på denna och oberoende av flödet till och belastningen på övriga kranfunktioner. 467 408 10 15 20 25 30 35 2 to the associated crane function regardless of the load on this and independent of the flow to and the load on other crane functions.

Detta gäller dock bara så länge som summan av det medelst spakarna på manöverdonet 13 begärda hydraulflödet till kranfunktionerna är mindre än eller lika med det maximala hydraulflöde som pumpen 10 kan ge. När det tota- la, begärda hydraulflödet till kranens olika funktioner överstiger det hydraulflöde som kan fås från pumpen styrs flödet först och främst ut till den eller de kranfunktio- ner som har lägst last. Den eller de funktioner som har högst last får i värsta fall inget hydraulflöde alls och stannar då helt. Om detta händer plötsligt kan väldiga ryck i kranens rörelser uppkomma, vilket är mycket otrev- ligt och i värsta fall kan medföra överbelastning av kra- nen. Detta fenomen att en eller flera kranfunktioner blir utan flöde kallas punktering.However, this only applies as long as the sum of the hydraulic flow requested to the crane functions by the levers on the actuator 13 is less than or equal to the maximum hydraulic flow that the pump 10 can provide. When the total, required hydraulic flow to the crane's various functions exceeds the hydraulic flow that can be obtained from the pump, the flow is first and foremost directed out to the crane function or functions with the lowest load. In the worst case, the function or functions with the highest load do not receive any hydraulic flow at all and then stop completely. If this happens suddenly, huge jerks in the crane's movements can occur, which is very unpleasant and in the worst case can lead to overloading of the crane. This phenomenon that one or more crane functions become without flow is called puncture.

Den enda hitintills kända lösningen på ovan beskrivna problem är att överdimensionera pumpen så att flödet från denna alltid är tillräckligt oberoende av vilka manövrar operatören indikerar på manöverdonet. En sådan överdimen- sionering har emellertid nackdelen att kranstyrsystemet blir dyrare och mera energikrävande. När det gäller mobila system kan det dessutom vara svårt att använda stora pum- par av utrymmesskäl. Ändamålet med föreliggande uppfinning är följaktligen att åstadkomma ett sätt och en anordning som löser ovan- nämnda problem och som gör det möjligt att använda pumpar med lägre maximalt flöde utan risk för punktering av styr- systemet. Ändamålet uppnås med ett sätt som kännetecknas av att a) storleken av varje manöversignal, som representerar ett begärt flöde till en kranfunktion, mäts; b) de mätta storlekarna av manöversignalerna summeras; c) summan av storlekarna av manöversignalerna jämförs med ett maxflödesvärde, som representerar det maximalt tillgängliga hydraulflödet, och om summan är större än maxflödesvärdet multipliceras varje manöversignal med 'N F!! 10 15 20 25 30 35 467 408 3 en skalfaktor ki, där i = 1, .... N och ki <1 innan den matas till respektive organ för styrning av hyd- raulflödet till en kranfunktion och om summan är mind- re än maxflödesvärdet matas varje manöversignal oför- ändrad till respektive organ för styrning av hydraul- flödet till en kranfunktion.The only solution known so far to the problems described above is to oversize the pump so that the flow from it is always sufficiently independent of which maneuvers the operator indicates on the actuator. However, such an oversizing has the disadvantage that the crane control system becomes more expensive and more energy-intensive. In the case of mobile systems, it can also be difficult to use large pumps for space reasons. Accordingly, the object of the present invention is to provide a method and a device which solves the above-mentioned problems and which makes it possible to use pumps with a lower maximum flow without risk of puncturing the control system. The object is achieved in a manner characterized in that a) the magnitude of each control signal, which represents a requested flow to a crane function, is measured; b) the measured quantities of the control signals are summed; c) the sum of the magnitudes of the control signals is compared with a maximum flow value, which represents the maximum available hydraulic flow, and if the sum is greater than the maximum flow value, each control signal is multiplied by 'N F !! 10 15 20 25 30 35 467 408 3 a scale factor ki, where i = 1, .... N and ki <1 before it is fed to the respective means for controlling the hydraulic flow to a crane function and if the sum is less than the maximum flow value, each control signal is fed unchanged to the respective means for controlling the hydraulic flow to a crane function.

På detta sätt säkerställs att alla utstyrda kranfunk- tioner får hydraulflöde, varigenom punktering av styrsys- temet undviks och risken för överbelastning elimineras.In this way, it is ensured that all equipped crane functions receive hydraulic flow, whereby puncture of the control system is avoided and the risk of overload is eliminated.

Enligt krav 2 upprepas företrädesvis steget c efter nedskalningen. Skalfaktorerna kan då väljas så att endast en liten nedskalning sker, eftersom det sker en förnyad kontroll av om summan är mindre än maxflödesvärdet och nedskalningen vid behov upprepas.According to claim 2, step c is preferably repeated after the scaling down. The scaling factors can then be selected so that only a small downscaling takes place, since there is a renewed check of whether the sum is less than the maximum flow value and the downscaling is repeated if necessary.

Skalfunktionerna kan väljas till att vara lika för alla funktioner eller, såsom anges i krav 3, vara olika för olika kranfunktioner, varigenom vissa kranfunktioner kan prioriteras.The scale functions can be selected to be the same for all functions or, as stated in claim 3, to be different for different crane functions, whereby certain crane functions can be prioritized.

Uppfinningen avser också en anordning för genomföran- de av sättet, vilken har de i patentkravet 5 angivna sär- dragen.The invention also relates to a device for carrying out the method, which has the features stated in claim 5.

Uppfinningen är tillämpbar på hydrauliska kranar med lastkännande och tryckkompenserande styrsystem. Kranfunk- tionerna i en sådan kran kan exempelvis innefatta lyft- ning/sänkning av lyftarmen, vippning av vipparmen, ut- skjutning/indragning av förlängningsarmen, 1yftning/sänk- ning av jibbarm, rotation av kranen etc.The invention is applicable to hydraulic cranes with load sensing and pressure compensating control systems. The crane functions in such a crane can include, for example, lifting / lowering of the lifting arm, tilting of the rocker arm, extension / retraction of the extension arm, lifting / lowering of the jib arm, rotation of the crane, etc.

I det följande skall en utföringsform av föreliggande uppfinning beskrivas under hänvisning till bifogade rit- ningar, på vilka fig 1, som redan har beskrivits, visar en konventionell hydraulisk kran med tillhörande styrsystem; och fig 2 är ett flödesschema för genomförande av sättet.In the following, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1, which has already been described, shows a conventional hydraulic crane with associated control system; and Fig. 2 is a flow chart for carrying out the method.

För att undvika att ett lastkännande och tryckkom- penserande kranstyrsystem av den typ som visas i fig 1 punkteras när det av en operatör begärda hydraulflödet till kranens olika funktioner överstiger det maximalt 4-67 408 10 15 20 25 30 35 4 tillgängliga hydraulflödet behandlas manöversignalerna från manöverdonet på följande sätt (se flödesschemat i fig 2). I ett första steg 20 mäts storleken av var och en av de manöversignaler Ql-QN som representerar ett begärt flö- de till en kranfunktion och som skickas från manöverdonet 13 till mikroprocessorn 16. I nästa steg 21 summeras de sålunda bestämda storlekarna av manöversignalerna Ql-QN, varvid erhålles summan Qp. Därefter jämförs i steg 22 sum- man Qp med ett maxflödesvärde Qmax, som representerar det maximalt tillgängliga hydraulflödet från pumpen. Om summan Qp är större än maxflödesvärdet Qmax innebär detta att systemet skulle punkteras om manöversignalerna Ql-QN sän- des oförändrade till riktningsventilblocket 12. För att förhindra detta multipliceras i steg 23 varje manöversig- nal Qi med en skalfaktor ki, där i = 1, skalfaktor kan, men inte behöver, vara lika för alla man- ... N, vilken översignalerna. Därefter ges manöversignalerna Qi i steg 24 de nedskalade värdena qi och summeringen i steg 21 och jämförelsen i steg 22 upprepas. Om summan Qp för det be- gärda hydraulflödet därefter fortfarande är större än max- flödesvärdet Qmax görs en ny nedskalning av manöversigna- lerna. Om summan Qp däremot är mindre än eller lika med maxflödesvärdet Qmax sänds manöversignalerna med de så- lunda erhållna värdena i steget 25 till respektive rikt- ningsventilsektion i riktningsventilblocket 12. Detta pro- gram upprepas med en lämplig frekvens så att punktering hela tiden undviks.In order to avoid that a load-sensing and pressure-compensating crane control system of the type shown in Fig. 1 is punctured when the hydraulic flow requested by an operator for the various functions of the crane exceeds the maximum 4-67 408 10 15 20 25 30 35 4 available hydraulic flow, the control signals from the actuator in the following way (see flow chart in Fig. 2). In a first step 20, the magnitude of each of the control signals Q1-QN representing a requested flow to a crane function and sent from the actuator 13 to the microprocessor 16 is measured. In the next step 21, the quantities thus determined are summed by the control signals Q1-QN. QN, whereby the sum Qp is obtained. Then, in step 22, the sum Qp is compared with a maximum flow value Qmax, which represents the maximum available hydraulic flow from the pump. If the sum Qp is greater than the maximum flow value Qmax, this means that the system would be punctured if the control signals Q1-QN were sent unchanged to the directional valve block 12. To prevent this, in step 23 each control signal Qi is multiplied by a scale factor ki, where i = 1, scale factor can, but does not have to, be the same for all man- ... N, which oversignals. Then the control signals Qi in step 24 are given the scaled-down values qi and the summation in step 21 and the comparison in step 22 is repeated. If the sum Qp for the required hydraulic flow thereafter is still greater than the maximum flow value Qmax, a new downscaling of the control signals is performed. If, on the other hand, the sum Qp is less than or equal to the maximum flow value Qmax, the control signals with the values thus obtained are transmitted in step 25 to the respective directional valve section in the directional valve block 12. This program is repeated at a suitable frequency so that puncturing is avoided at all times.

Det skall också påpekas att man istället för att mäta storleken på manöversignalerna direkt när de kommer från manöverdonet 13 kan mäta deras respektive storlek genom att bestämma den slidförflyttning som de ger upphov till i ventilen 12. De sålunda bestämda storlekarna matas till- baka till mikroprocessorn 16, varefter förfarandet genom- förs på ovan beskrivna sätt. Denna variant kan förutom i fjärrstyrda system även användas vid handspaksstyrda lastkännande och tryckkompenserade ventiler. 10 15 20 25 30 35 467 408 5 Slutligen skall påpekas att fackmannen enkelt kan realisera anordningen för genomförande av sättet som ett program i mikroprocesorn 16 utgående från flödesschemat i fig 2.It should also be noted that instead of measuring the size of the control signals directly when they come from the actuator 13, their respective size can be measured by determining the slide displacement they give rise to in the valve 12. The sizes thus determined are fed back to the microprocessor 16. , after which the procedure is carried out in the manner described above. In addition to remote-controlled systems, this variant can also be used for hand-controlled load sensing and pressure-compensated valves. Finally, it should be pointed out that the person skilled in the art can easily realize the device for implementing the method as a program in the microprocessor 16 based on the flow chart in Fig. 2.

Claims (6)

467 408 10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV467 408 10 15 20 25 30 35 PATENT CLAIMS 1. l. Sätt att förhindra punktering av ett lastkännande och tryckkompenserande styrsystem för en hydraulisk kran när det begärda hydraulflödet till kranens olika funktio- ner överstiger det maximalt tillgängliga hydraulflödet, k ä n n e t e c k n a t av att a) storleken av varje manöversignal Q1-QN som represen- terar ett begärt flöde till en kranfunktion bestäms; b) de bestämda storlekarna av manöversignalerna Ql-Q N Sumlllêras ß c) summan Qp av storlekarna av manöversignalerna jämförs med ett maxflödesvärde Qmax maximalt tillgängliga hydraulflödet och om summan Qp är större än maxflödesvärdet Qmax multipliceras varje manöversignal med en skalfaktor ki, där i = 1, ...N, och ki <1, innan den matas till respektive organ (12) för styrning av flödet till en kranfunktion och om summan är mindre än maxflödesvärdet matas varje man- översignal oförändrad till respektive organ (12) för styrning av flödet till en kranfunktion.1. l. Ways to prevent puncture of a load sensing and pressure compensating control system for a hydraulic crane when the requested hydraulic flow to the crane's various functions exceeds the maximum available hydraulic flow, characterized in that a) the magnitude of each control signal Q1-QN as represented - ter a requested flow to a crane function is determined; b) the determined quantities of the control signals Ql-Q N Sumlllêras ß c) the sum Qp of the sizes of the control signals is compared with a maximum flow value Qmax maximum available hydraulic flow and if the sum Qp is greater than the maximum flow value Qmax each control signal is multiplied by a scale factor 1 , ... N, and ki <1, before being fed to the respective means (12) for controlling the flow to a crane function and if the sum is less than the maximum flow value, each man signal is fed unchanged to the respective means (12) for controlling the flow to a crane function. 2. Sätt enligt krav 1,5 k ä n n e t e c k n a t av att efter multiplikationen med skalfaktorerna ki upprepas steget c).2. A method according to claim 1.5, characterized in that step c) is repeated after the multiplication by the scale factors ki. 3. Sätt enligt krav 1 eller 2, n a t av att skalfaktorerna ki för manöversignalerna till som representerar det k ä n n e t e c k - olika kranfunktioner har olika värden.3. A method according to claim 1 or 2, except that the scale factors ki for the control signals to represent the characteristic - different crane functions have different values. 4. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att storleken av varje manöversignal Ql-QN bestäms genom mätning av den förflyttning som den åstadkommer av ett styrelement i respektive organ (12) för styrning av flödet till en kranfunktion.4. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the magnitude of each control signal Q1-QN is determined by measuring the movement it produces by a control element in the respective means (12) for controlling the flow to a crane function. 5. Anordning för förhindrande av punktering av ett lastkännande och tryckkompenserande styrsystem för en hyd- raulisk kran, vilket styrsystem innefattar lastkännande och tryckkompenserade ventilorgan (12) för styrning av hydraulflödet till de olika kranfunktionerna och manöver- 'år få' 10 15 20 25 30 35 467 408 7 organ (13) för styrning av ventilorganen (12) medelst manöversignaler, k ä n n e t e c k n a d av organ för bestämning av manöversignalernas Q1-QN respek- tive storlek, summeringsorgan för summering av de bestämda storlekarna för manöversignalerna Ql-QN, jämförelseorgan för jämförelse av summan Qp av de mätta storlekarna med ett maxflödesvärde Qmax, som representerar det maximalt tillgängliga hydraulflödet, och multipliceringsorgan för multiplicering av styrsignalerna med en skalfaktor ki, där i = 1, ... N och ki < 1, om summan Qp överstiger maxflödesvärdet Qma . xDevice for preventing puncture of a load-sensing and pressure-compensating control system for a hydraulic crane, which control system comprises load-sensing and pressure-compensated valve means (12) for controlling the hydraulic flow to the various crane functions and operating years. 467 408 7 means (13) for controlling the valve means (12) by means of control signals, characterized by means for determining the respective size of the control signals Q1-QN, summing means for summing the determined sizes of the control signals Q1-QN, comparison means for comparing the sum Qp of the measured quantities with a maximum flow value Qmax, which represents the maximum available hydraulic flow, and multiplying means for multiplying the control signals by a scale factor ki, where i = 1, ... N and ki <1, if the sum Qp exceeds the maximum flow value Qma. x 6. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att organen för bestämning av manöversignalernas res- pektive storlek innefattar organ för bestämning av för- flyttningen av en slid i ventilorganen (12).Device according to claim 5, characterized in that the means for determining the respective size of the operating signals comprise means for determining the movement of a slide in the valve means (12).