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Dokumentenidentifikation DE3638247C2 08.05.1991
Titel Hydraulischer Aufzug
Anmelder Hitachi, Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Nakamura, Ichiro, Katsuta, Ibaraki, JP;
Kobayashi, Satoshi, Yokohama, Kanagawa, JP;
Sasaki, Eiichi, Katsuta, Ibaraki, JP
Vertreter Beetz sen., R., Dipl.-Ing.; Beetz jun., R., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Timpe, W., Dr.-Ing.; Siegfried, J., Dipl.-Ing.; Schmitt-Fumian, W., Prof. Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 10.11.1986
DE-Aktenzeichen 3638247
Offenlegungstag 27.05.1987
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 08.05.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.05.1991
IPC-Hauptklasse B66B 1/26

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Aufzug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Aufzug ist aus der DE-AS 25 09 228 bekannt.

In der US-PS 39 55 649 ist zum Beispiel ein hydraulischer Aufzug beschrieben, bei dem der Durchfluß von Drucköl, das einem Hydraulikzylinder zugeführt oder aus diesem abgelassen werden soll, mittels eines Flußregelventils geregelt wird. Bei dieser Regelung werden die Befehle zum Verzögern bzw. Start- und Stopbefehle erlassen, nachdem erfaßt worden ist, daß der Förderkorb vorbestimmte Positionen passiert hat, woraufhin das Flußregelventil, das diese Befehle empfangen hat, die Flußregelung sequentiell durchführt. Diese Flußregelung erfolgt durch eine Drossel und die Änderung des Öffnungsquerschnitts der Drossel. Die Leistung des hydraulischen Aufzugs wird dementsprechend durch die Flußregelcharakteristik des Flußregelventils und das Regelverfahren für das Flußregelventil bestimmt. In diesem Fall einer Flußregelung mit der Drossel wird ein geregelter Fluß Q durch folgende Gleichung (1) ausgedrückt:



wobei A die Öffnungsfläche der Drossel, ρ die Öldichte, ΔP die Differenz des Drucks vor und hinter der Drossel und C einen Flußkoeffizienten bedeuten.

Der Fluß Q verändert sich nicht nur in Abhängigkeit von der Druckdifferenz ΔP vor und hinter der Drossel, sondern auch in Abhängigkeit von der Öltemperatur, da der Flußkoeffizient C eine funktionale Abhängigkeit von der Öltemperatur aufweist. Das heißt, der Fluß durch das Durchflußregelventil und somit die Geschwindigkeit des Förderkorbs verändern sich in Abhängigkeit von der Last, die am hydraulischen Aufzug anliegt und der Öltemperatur. Dies bedeutet, wie in Fig. 4 dargestellt ist, daß selbst wenn der Förderkorb so eingestellt ist, daß er entlang einer Kennlinie I unter bestimmten Randbedingungen läuft, diese Kennlinie I sich verändert in eine Kennlinie II oder III, wenn die Betriebsbedingungen sich ändern. Die Kennlinie II entspricht dem Fall, in dem die Geschwindigkeit im Ganzen abnimmt und in dem die Zeit ts&min;, die der Aufzug benötigt, um in einer Etage anzukommen und während der der Förderkorb mit einer festgehaltenen niedrigen Geschwindigkeit fährt, länger wird als ein angemessener Wert ts. Die Kennlinie III entspricht dem umgekehrten Fall, in dem unter extremen Bedingungen die Zeit, um eine Etage zu erreichen, Null wird und eine Haltemaßnahme während des Verzögerns beginnt. Beide Kennlinien sind für einen hydraulischen Aufzug unerwünscht. Genauer gesagt, in dem Fall, in dem die Zeitspanne, während der der Förderkorb mit geringer Geschwindigkeit läuft, lang ist, wird die Betätigungszeit des Aufzugs verlängert. Andererseits steigt beim Hochfahren des Förderkorbs der Energieverlust durch Hitzeentwicklung, wodurch die Öltemperatur noch weiter erhöht wird. Folglich ändert sich die Geschwindigkeitskennlinie des Aufzugs weiter in Richtung auf eine Verlängerung des oben erwähnten Betätigungsintervalls, wodurch eine komfortable Aufzugfahrt verhindert und der Energiebedarf gesteigert werden. Darüberhinaus wird eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der Öltemperatur erforderlich, um den Energieverlust zu reduzieren, was wiederum die Kosten des Aufzugs erhöht.

Die DE-OS 28 12 763 beschreibt einen hydraulischen Aufzug mit einem Regelsystem, dessen Genauigkeit dadurch beeinträchtigt wird, daß das Hydraulikfluid in den Druckleitungen eine gewisse Kompressibilität aufweist und die Regelung durch die dadurch verlängerte Responsezeit den aktuellen Regelgrößen nicht schnell genug Rechnung tragen kann.

Die DE-AS 25 09 228 zeigt einen elektro-hydraulischen Antrieb für Hebezeuge, dessen Regelung ebenfalls durch die Kompressibilität des Druckfluids beeinträchtigt ist. Eine genaue Regelung ist auch hier nicht möglich, da sich die Eigenschaften des Druckfluids je nach Temperatur und Belastung ändern.

Die DE 31 00 793 A1 beschreibt allgemein eine Ventilsteuerung, die in hydraulischen Fahrstühlen Anwendung findet. Dabei wird lichtelektrisch ein entlang der Fahrstrecke geführtes perforiertes Band abgetastet, um die zurückgelegte Fahrstrecke und Geschwindigkeit zu bestimmen. Dabei wird sich von den Eigenschaften des Druckfluids abgekoppelt, was der Steuerungsgenauigkeit und Lastunabhängigkeit zugute kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Aufzug anzugeben, der ohne Regelkreis eine genaue und schnelle Ansteuerung der Zielorte ermöglicht, unabhängig von Last- und Temperatureinflüssen, um so die Fahrt angenehmer zu gestalten und um ferner Energie und Kosten einzusparen.

Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 Im Diagramm eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzugs;

Fig. 2 und 3 Ansichten jeweils verschiedener Ausführungsformen eines Fühlers für den erfindungsgemäßen hydraulischen Aufzug; und

Fig. 4 Ein Diagramm zur Erläuterung der Geschwindigkeitskennlinien von hydraulischen Aufzügen.

Gemäß Fig. 1 wird ein Förderkorb 1 von einer hydraulischen Hebevorrichtung 2 über ein Tragseil 7, Federn 8a, 8b und einer Seilrolle 6 getragen. Der Förderkorb 1 wird angehoben oder abgesenkt mittels Ölzufuhr bzw. dem Ablassen von Öl zu und von der hydraulischen Hebevorrichtung 2, die als Kolben- Zylinder-Einheit (4 bzw. 5) ausgebildet ist. Der Fluß des Drucköls von einer hydraulischen Druckquelle 18, das der hydraulischen Hebevorrichtung 2 zugeführt werden soll, wird mittels eines Durchflußregelventils 17 geregelt, während der Fluß des sich in der hydraulischen Hebevorrichtung 2 befindlichen Drucköls, das abgelassen werden soll, ebenfalls durch das Flußregelventil 17 geregelt wird. Die Bezugsziffer 3 bezeichnet einen Meßfühler zum Erfassen der Lage oder der Geschwindigkeit des Förderkorbes 1. Dieser Meßfühler 3 besteht aus Seilrollen 9a und 9b, die in Fahrtrichtung des Förderkorbs 1 innerhalb eines Fördertrums angeordnet sind. Ferner weist der Fühler ein Seil 10 auf, das über die beiden Seilrollen 9a, 9b geführt ist und das am Förderkorb 1 befestigt ist. Schließlich weist der Fühler eine Erfassungseinheit, zum Beispiel einen Codierer auf. Der Meßfühler 3 arbeitet so, daß die Seilrolle 9a durch das Verfahren des Förderkorbs 1 angetrieben wird und die Drehgeschwindigkeit bzw. der Drehwinkel der Seilrolle durch den Detektor 11, z. B. einem Codierer, erfaßt wird.

Eine Speichereinheit 12 speichert zuvor Bezugsfahrgeschwindigkeiten ab, mit denen der Förderkorb 1 fahren sollte und Werte von Konstanten und Variablen, die für verschiedene Berechnungen erforderlich sind. Eine Wandlereinheit 13 wandelt das Analog- oder Pulszugsignal, das die Geschwindigkeit oder Lage des Förderkorbs 1 wiedergibt und vom Meßfühler 3 herrührt, in ein Digitalsignal um und liefert letzteres an eine Recheneinheit 14. Auf der Grundlage der in der Speichereinheit 12 gespeicherten Informationen, der Daten von der Wandlereinheit 13 und der Steuerung von einer Steuereinheit 15 berechnet die Recheneinheit 14 die Lastbedingung und die Betriebsbedingungen des Aufzugs werden ständig verarbeitet und es wird ein Steuersignal zum weiteren Betätigen des Aufzugs geliefert. Die Steuereinheit 15 liefert die notwendigen Daten und steuert somit die hydraulische Druckquelle 18 und eine Steuereinheit 16 für das Regelventil 17 auf der Basis von Steuerbefehlen von den Druckschaltern 20 im Förderkorb 1, von einem Rufschalter in der Eingangshalle, Schalter 19 im Fördertrum und von der Recheneinheit 14, wodurch der gesamte Betrieb des Aufzugs überwacht wird. Die Ventilsteuereinheit 16 steuert das Flußregelventil 17 auf der Basis der Befehle von der Steuereinheit 15.

Im folgenden wird der Betrieb des erfindungsgemäßen hydraulischen Aufzugs erläutert.

Beim Anheben des Förderkorbs 1 wird die hydraulische Pumpe mit konstantem Volumen der hydraulischen Druckquelle 18 mit einer konstanten Drehzahl betrieben, um so einen bestimmten Durchfluß von Drucköl durch das Flußregelventil 17 zu gewährleisten. Das Durchflußregelventil 17 zapft den Überschuß an Drucköl ab, der sich entwickelt derart, daß der zur Speisung der hydraulischen Hebevorrichtung 2 erforderliche Fluß von dem gelieferten Fluß abgezogen wird. Dementsprechend steigt der Abzapffluß gemäß der oben aufgeführten Gleichung (1), wenn die Last des hydraulischen Aufzugs steigt und die Druckdifferenz ΔP vor und hinter der Drossel größer wird oder die Öltemperatur steigt, wodurch der Flußkoeffizient C vergrößert wird, wodurch der zur hydraulischen Hebevorrichtung 2 anzuliefernde Fluß abnimmt. Das heißt, der Zustand wechselt von Kennlinie I in die Kennlinie II in Fig. 4.

Andererseits wird beim Absenken des Förderkorbs 1 das aus der hydraulischen Hebevorrichtung 2 abzulassende Drucköl durch das Flußregelventil 17 geregelt. Daher steigt der Ablaßfluß von der hydraulischen Hebevorrichtung 2, wenn der Differenzdruck ΔP oder der Flußkoeffizient C größer werden und die Geschwindigkeit des Förderkorbs 1 wechselt sich von einem auf der Kennlinie I gelegenen Zustand nach Fig. 4 in einen Zustand, der auf der Kennlinie III liegt.

Wie sich aus Gleichung (1) ergibt, kann die Änderungsrate der Geschwindigkeitskennlinie des Förderkorbs 1 über die Druckdifferenz ΔP und die Öltemperatur T vorherbestimmt werden. Umgekehrt, wenn die Geschwindigkeit des Förderkorbs 1 ermittelt worden ist, kann der kombinierte Einfluß des Differenzdrucks ΔP und der Öltemperatur T vorher bestimmt werden, obwohl diese Einflüsse schwer getrennnt voneinander vorhersagbar sind. Bei dem erfindungsgemäßen hydraulischen Aufzug wird daher die Geschwindigkeitssteuerung des Förderkorbs wie folgt durchgeführt.

Der hydraulische Aufzug wird nach einem Bezugsschema Vs betrieben, das in der Speichereinheit 12 abgespeichert ist. Unter einer bestimmten Randbedingung I entspricht dann die Ist-Geschwindigkeit des Förderkorbs der in Fig. 4 gezeigten Kennlinie I. Die Ist-Geschwindigkeit wird dann mit VI bezeichnet. Die Ist-Geschwindigkeit während des Betriebs des Aufzugs unter einer anderen Bedingung II wird als die Kennlinie II in Fig. 4 angenommen und mit VII bezeichnet. Erfindungsgemäß wird die Differenz der Geschwindigkeiten VI und VII in der Beschleunigungsphase (A) des hydraulischen Aufzugs dazu verwendet, die Betriebsgeschwindigkeitssteuerung in einer Phase (B) vom Beginn der Verzögerung des Förderkorbes und dessen Anhalten zu steuern. Genauer gesagt, einer Steuergeschwindigkeit Vs&min; zum Betreiben des hydraulischen Aufzugs wird berechnet und ist gegeben durch:

Vs&min; = Vs + (VI - VII) (2)

Bei dieser Gelegenheit wird während der Periode (A) das vom Meßfühler 3 erfaßte Signal über die Wandlereinheit 13 zur Recheneinheit 14 geschickt. Während das Bezugsbetriebsschema Vs, das in der Speichereinheit 12 zuvor abgespeichert worden ist und die Differenz der Betriebsgeschwindigkeiten (VI-VII) miteinander verglichen werden, speichert die Recheneinheit 14 die Beziehung zwischen Vs und (VI-VII) in der Speichereinheit 12 ab.

Während der Phase (B) rechnet die Recheneinheit 14 die Steuergeschwindigkeit Vs&min; aus den abgespeicherten Daten Vs und (VI-VII) ab und sendet an die Steuereinheit 15 ein Signal ab, das dieser Steuergeschwindigkeit Vs&min; entspricht. Die Steuereinheit 15 sendet den Befehl von der Recheneinheit 14 an die Ventilsteuereinheit 16 ab, die das Flußregelventil 17 steuert.

Wie oben erläutert, wird erfindungsgemäß die Geschwindigkeitssteuerung Vs&min; für die Verzögerungsphase (B) vom Beginn der Verzögerung an bis zum Anhalten als eine Geschwindigkeit VII&min; der Kennlinie VII&min; nach Fig. 4 durch die Recheneinheit 14 berechnet, wenn die Ist-Geschwindigkeit VI&min;, z. B., VII in der Beschleunigungsphase (A) erfaßt wird, woraufhin die Ist- Geschwindigkeit von VII zu VI geändert wird.

Es versteht sich von selbst, daß in dem Fall, in dem die Ist-Geschwindigkeit in der Beschleunigungsphase (A) die Geschwindigkeit VIII gemäß der Kennlinie III ist, das Geschwindigkeitssteuersignal Vs&min; für die Verzögerungsphase (B) berechnet wird zu der Geschwindigkeit VIII&min; der Kennlinie III&min; und daß die Ist-Geschwindigkeit von der Geschwindigkeit VIII zu VI geändert wird.

Das Flußregelventil 17 muß ein Regelventil sein, das den Fluß regeln kann, während es der Größe eines Steuersignals folgt.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Meßfühlers in dem erfindungsgemäßen hydraulischen Aufzug. Obwohl die Seilrollen 9a und 9b auf die gleiche Art angeordnet sind, wie im vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, besteht ein Unterschied darin, daß ein perforiertes Band 10&min; über beide Seilrollen gespannt ist und eine Lichtquelle 21&min;, wie z. B. eine lichtemittierende Diode und ein Fotosensor 21, wie z. B. ein Fototransistor, sind sich gegenüberliegend angeordnet, wobei das Band 10&min; zwischen ihnen verläuft. Wenn der Förderkorb 1 verfahren wird, wird der Lichtstrahl von der Lichtquelle 21&min; durch das Band 10&min; abwechselnd transmittiert und unterbrochen, so daß die Transmission und die Unterbrechung als Pulszugsignal des Fotosensors 21 abgeleitet werden. Damit wird die Position oder Geschwindigkeit des Förderkorbs 1 erfaßt.

Fig. 3 zeigt noch eine weitere Ausführungsform des Meßfühlers in dem erfindungsgemäßen hydraulischen Aufzug. Eine Rolle 22 ist an dem Förderkorb 1 montiert und wird gegen eine Führungsschiene 24 des Förderkorbs 1 mittels einer Feder 23 gedrückt. Dabei wird die Bewegung des Förderkorbs 1 in eine Drehbewegung der Rolle 22 umgewandelt und die Drehung wird durch den Detektor 25, z. B. einem Tachogenerator erfaßt.

Selbst wenn die Lastbedingung oder die Öltemperatur sich während des Aufzugsbetriebs geändert haben, wird die Betriebszeit des Aufzugs verkürzt. Die Aufzugfahrt verläuft daher für die Passagiere angenehm. Darüberhinaus können Energie und Kosten gespart werden, indem Energieverluste reduziert werden.


Anspruch[de]
  1. Hydraulischer Aufzug mit einem Förderkorb (1), einer hydraulischen Hebevorrichtung (2), einer hydraulischen Druckquelle (18), einem Druckregelventil (17) und einer Steuervorrichtung (16), wobei der Durchfluß eines Druckfluids, das zu der hydraulischen Hebevorrichtung (2) gefördert oder von dieser abgelassen werden soll, gesteuert wird, um den Förderkorb (1) direkt oder indirekt anzuheben oder abzulassen, mit
    1. - einem Meßfühler (3) zum Erfassen der Ist-Geschwindigkeit des Förderkorbes (1),
    2. - einem Speicher (12) zum Abspeichern vorbestimmter Bezugs-Geschwindigkeitswerte,
    3. - einer Recheneinheit (14)

      und
    4. - Antriebsorganen,
  2. dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - der Meßfühler (3) die Ist-Geschwindigkeitskurve des Förderkorbs (1) während dessen Beschleunigung erfaßt,
    2. - die Recheneinheit (14) die Steuergeschwindigkeitskurve für die Verzögerungsphase auf der Grundlage der Differenz zwischen den vorbestimmten Bezugsgeschwindigkeiten und der Ist-Geschwindigkeitskurve bestimmt, um die Ist- Geschwindigkeitskurve während der Verzögerung des Förderkorbs (1) auf den Wert der vorgegebenen Bezugsgeschwindigkeitskurve zu korrigieren, und dadurch daß
    3. - der Speicher (12) die Steuergeschwindigkeitskurve für die Bremsphase abspeichert.






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