DE3720437C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerverfahren für einen hydraulischen Aufzug der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art. Ein solches ist aus der US-PS 45 34 452 bekannt.

Das Geschwindigkeitsverhalten der Kabinen der üblichen hydraulischen Aufzüge neigt dazu, sich grundsätzlich zu ändern, wenn die Kabinenlast und/oder die Temperatur des hydraulischen Fluids variiert und sich dadurch der durch ein Mengenregelventil gesteuerte Durchfluß oder der von einer hydraulischen Pumpe aufgenommene oder abgegebene Fluß ändert. Im Ergebnis verlängert sich die für das Anfahren der Haltepunkte erforderliche Zeit, und diese Verlängerung ist für die Benutzer des Aufzugs unangenehm, erhöht den Energieverbrauch und die Betriebszeit usw.

Zur Überwindung dieser Probleme wird in der genannten US-PS 45 34 452 vorgeschlagen, den Beginn des Bremseinsatzes beim Anfahren eines Haltepunktes auf der Basis einer Abschätzung der tatsächlichen Geschwindigkeit der Kabine hinauszuschieben.

Im einzelnen beschreibt diese Druckschrift einen hydraulischen Aufzug, bei dem der die Verzögerung auslösende Befehl um eine Zeit hinausgeschoben wird, die von der Last und der Öltemperatur abhängt, um das Zeitintervall zu verkürzen, mit dem ein Haltepunkt mit Schleichfahrt angefahren wird.

Entsprechend einer Anzahl von Werten für die Öltemperatur und die Last sind dazu in einem Speicher in der Form einer Tabelle Werte für die Verzögerungs-Hinausschiebezeit gespeichert. In Reaktion auf ein Startsignal werden die laufenden Werte für die Öltemperatur und die Last durch Detektoren aufgenommen und aus dem Speicher die entsprechenden Werte für die Hinausschiebezeit ausgelesen. Beim Anfahren wird dann die Kabine auf die volle Betriebsgeschwindigkeit beschleunigt, bis ein Schalter passiert wird, der ein Verzögerungs- Auslösesignal erzeugt, das dann nach der beschriebenen Hinausschiebezeit weitergeleitet wird. Dadurch wird die Geschwindigkeit bis zu einer Schleichgeschwindigkeit herabgesetzt, mit der die Kabine den Haltepunkt anfährt, bis ein weiterer Schalter betätigt wird, der den endgültigen Halt der Kabine veranlaßt.

Bei dem bekannten Aufzug wird somit der tatsächliche Einsatz der Verzögerung auf einen Zeitpunkt hinausgeschoben, der später liegt als die durch das Passieren eines Schalters bewirkte Ausgabe des Verzögerungs-Auslösesignals, um die Zeit zu verkürzen, die zum Anfahren des Haltepunktes mit Schleichgeschwindigkeit erforderlich ist.

Dabei wird jedoch die tatsächliche Höchstgeschwindigkeit der Kabine, tatsächliche Schleichgeschwindigkeit und die Zeit, die erforderlich ist, um die Kabine von ihrer vollen Geschwindigkeit auf die Schleichgeschwindigkeit zu bringen, nur abgeschätzt, wobei lediglich die Last und die Öltemperatur feststehen und die tatsächliche Position der Kabine indirekt beim Betätigen der beiden genannten Schalter erfaßt wird. Eine solche Abschätzung ist jedoch mit erheblichen Fehlern behaftet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Aufzug mit einer höheren Genauigkeit und einer höheren Leistungsfähigkeit bezüglich der Steuerung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik, erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst.

Erfindungsgemäß läßt sich somit der Bremseinsatz durch die zusätzliche, iterative Erfassung und Auswertung der Kabinengeschwindigkeit mit sehr großer Genauigkeit festlegen, wodurch die Anhaltezeit und damit die gesamte Fahrzeit des Aufzuges immer auf dem optimalen Wert ist. Damit wird nicht nur der Komfort bei der Benutzung des Aufzuges erhöht, sondern es wird auch der Energieverbrauch minimal und der Temperaturanstieg des hydraulischen Fluids verringert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform der Steuerung des erfindungsgemäßen hydraulischen Aufzuges;

Fig. 2 ein erwünschtes Geschwindigkeitsverhalten;

Fig. 3 ein tatsächliches Geschwindigkeitsverhalten;

Fig. 4 eine erläuternde Ansicht des Bereichs, der die zu speichernden Betriebsbedingungen aufteilt;

Fig. 5 die durch die bewirkte Kompensation erreichte Verbesserung im Geschwindigkeitsverhalten; und

Fig. 6 einen Vergleich zwischen der üblichen Form der Kompensation und der bei dem Ausführungseispiel bewirkten Kompensation.

Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des hydraulischen Aufzuges. Die wesentlichen Elemente des Aufzuges sind eine Steuervorrichtung 19 mit einem Rechen- und Verarbeitungsblock 20, einem Speicher 21, einem Signalkonverter 22 und einer Steuerung 23; des weiteren sind ein Mengenregelventil 25, ein Steuerabschnitt 24, der das Signal von der Steuervorrichtung 19 zur Steuerung des Mengenregelventils 25 verstärkt, eine Druckfluidquelle 26, ein Hydraulikyzlinder 2, eine Kabine 1 und ein Kabinengeschwindigkeits- und Kabinenpositionsdetektor 3 vorhanden.

Die Zeichnung zeigt einen hydraulischen Aufzug der Art, bei der die Kabine 1 indirekt mittels des Hydraulikzylinders 2, der den eigentlichen Zylinder 5 und einen Kolben 4 aufweist, über eine Rolle 6, die an der Oberseite des Kolbens 4 vorgesehen ist, und einem Seil 7 bewegt wird. Ein hydraulischer Aufzug der Art, bei der die Kabine 1 an der Oberseite des Hydraulikzylinders 2 vorgesehen ist, so daß die Kabine 1 direkt bewegt wird, kann jedoch genauso ausgeführt werden.

Des weiteren kann, obwohl in der Fig. 1 dargestellt ist, daß die Kabinengeschwindigkeit durch das Mengenregelventil 25 gesteuert wird, auch die Abgabemenge der hydraulischen Pumpe gesteuert werden oder die Drehzahl des Motors. In einem solchen Fall würde der Steuerabschnitt 24 zur Steuerung des Mengenregelventils 25 als Pumpen-Abgabemengensteuerung oder als Motor-Drehzahlsteuerung dienen.

Es wird nun der Betrieb des hydraulischen Aufzuges beschrieben.

Der Rechen- und Verarbeitungsblock 20 verarbeitet die Information und führt sie der Steuerung 23 zu, wobei die den Antrieb der Kabine 1 bewirkende Information nach einem vorbereiteten Algorithmus verarbeitet wird, wobei Befehle und Signale von der Steuerung 23, Signale vom Signalkonverter 22 und gespeicherten Informationen vom Speicher 21 verwendet werden.

Die Steuerung 23 erhält verschiedene Befehle und Signale von den Haltepunkten, der Kabine 1 und dem äußeren Aufbau oder einem Rahmen und führt die erforderlichen Informationen dem Rechen- und Verarbeitungsblock 20 zu. Die Steuerung 23 führt den Betrieb und die Unterbrechung der Druckfluidquelle 26 aus und steuert des weiteren das Mengenregelventil 25 über den Steuerabschnitt 24 unter Verwendung der Information aus dem Rechen- und Verarbeitungsblock 20.

Der Steuerabschnitt 24 zur Steuerung des Mengenregelventils 25 verstärkt das ihm zugeführte Signal und betätigt das Mengenregelventil 25. Das Mengenregelventil 25 führt das Druckfluid von der Druckfluidquelle 26 in Übereinstimmung mit dem von dem Steuerabschnitt 24 erhaltenen Signal dem Hydraulikzylinder 2 zu oder führt das vom Hydraulikzylinder 2 abgegebene Druckfluid zu einem Behälter der Druckfluidquelle 26.

Ein Detektor 27 stellt, falls erforderlich, die Last, die Fluidtemperatur usw. fest, das heißt die Faktoren zur Bestimmung des Betriebszustandes des hydraulischen Aufzuges. Der Hydraulikzylinder 2 hebt die Kabine 1 mittels der Rolle 6 und des Seiles 7 an, wenn ihm ein Druckfluid zugeführt wird, und senkt die Kabine 1 ab, wenn das Druckfluid auf Grund des Eigengewichts der Kabine abgegeben wird. Zum Absorbieren von Stößen beim Anfahren und Anhalten der Kabine 1 sind Federn 8a und 8b vorgesehen.

Der Kabinengeschwindigkeits- und Kabinenpositionsdetektor 3 weist ein Seil oder Band 12, das zwischen Rollen 11a, 11b angeordnet ist, die am äußeren Aufbau oder einem Rahmen vorgesehen sind, wobei das Band 12 an der Kabine 1 befestigt ist, und einen sich drehenden Kodierer 13 auf, der mit der Rolle 11a verbunden ist. Der Geschwindigkeits- und Positionsdetektor 3 stellt die Geschwindigkeit und die Position der Kabine 1 fest und gibt entsprechende Impulszüge als Signale ab.

Statt dieses gezeigten Aufbaues können auch andere verwendet werden, beispielsweise mit einer am sich drehenden Kodierer 13 befestigten Rolle, die die Relativbewegung zwischen der Kabine 1 und einer Führungsschiene feststellt, so lange nur der Betriebszustand der Kabine 1 festgestellt werden kann.

Die Steuervorrichtung 19 stellt durch den Detektor 27 entweder die Last an der Kabine 1 oder die Fluidtemperatur oder beides fest, beides sind Faktoren, die den Betriebszustand der Kabine bestimmen, und führt entweder einen oder beiden der Faktoren dem Rechen- und Verarbeitungsblock 20 über den Signalkonverter 22 zu. Der Rechen- und Verarbeitungsblock 20 erhält Befehle wie die Fahrrichtung und Bestimmungs-Haltepunkt der Kabine usw. von der Steuerung 23 und berechnet das Steuersignal, das für den laufenden Betiebszustand am geeignetsten ist, wobei in dem Speicher 21 gespeicherte Information und die Information vom Signalkonverter 22 verwendet wird, und gibt dann das Ergebnis an die Steuerung 23. Der Algorithmus zur Verarbeitung des Steuersignales wird später noch beschrieben.

Die Steuerung 23 verarbeitet einen Impulszug von Signalen, der geeignet ist, das Mengenregelventil 25 anzusteuern, führt diesen dem Steuerabschnitt 24 zu und startet erforderlichenfalls die Druckfluidquelle 26. Der Kolben 4 hebt oder senkt die Kabine 1 über die Rolle 6 und das Seil 7 mittels des Druckfluids, das, wie beschrieben, dem Hydraulikzylinder 2 zu- oder davon abgeführt wird, wenn der Steuerabschnitt 24 zur Steuerung des Mengenregelventils 25 die entsprechenden Signale zur Ansteuerung des Mengenregelventils 25 verstärkt.

Die Bewegung der Kabine 1 in diesem Zustand wird durch den Kabinengeschwindigkeits- und Positionsdetektor 3 festgestellt und durch den Signalkonverter 22 dem Rechen- und Verarbeitungsblock 20 zugeführt, der die entsprechende Information verarbeitet, wenn die Kabine 1 den Verzögerungseinsatzpunkt oder den Haltepunkt erreicht, um das Mengenregelventil 25 über die Steuerung 23 und den Steuerabschnitt 24 zum Zwecke des Verzögerns oder Anhaltens der Kabine 1 zu betätigen.

Das Geschwindigkeitsverhalten der Kabine 1 wird wie in der Fig. 2 gezeigt gesteuert, worin (a) die Beschleunigung, (b) die Bewegung mit Nenngeschwindigkeit, (c) die Verzögerung, (d) die Haltepunkt-Anfahr-Schleichgeschwindigkeit und (e) das Anhalten darstellt. Das erwünschte Geschwindigkeitsverhalten ist im Speicher 21 gespeichert. Das Geschwindigkeitsverhalten umfaßt die Beschleunigungszeit, die Verzögerungszeit, die Höchstgeschwindigkeit, die Schleichgeschwindigkeit, den Verzögerungseinsetzpunkt, den Verzögerungsendpunkt usw.

Im folgenden wird der Algorithmus für die Steuerung beschrieben. Das erwünschte Geschwindigkeitsverhalten umfaßt, wie in der Fig. 2 gezeigt, den Verzögerungseinsetzpunkt, den Punkt für das Ende der Verzögerung und den Haltepunkt, die durch A(0), B(0) bzw. C(0) dargestellt werden. Die erwünschte Strecke A(0) → B(0) ist durch x_c(0) angezeigt, die erwünschte Strecke B(0) → C(0) bei x_l, und die erwünschte Zeit durch t_l(0).

Der Rechen- und Verarbeitungsblock 20 verarbeitet das Geschwindigkeitssignal für die Verzögerung, und das Mengenregelventil 25 wird durch dieses Geschwindigkeitssignal so gesteuert, daß die Kabinengeschwindigkeit gesteuert wird, wie in der Fig. 2 gezeigt, wenn die Kabine 1 einen Punkt nahe dem Haltepunkt x_d(0)=x_c(0)+x_l(0) erreicht.

Das Geschwindigkeitsverhalten der Kabine 1 ist jedoch nicht immer wie in der Fig. 2 gezeigt, und wenn sich der Betriebszustand ändert, verläuft sie wie in der Fig. 3 dargestellt, worin die Beschleunigung langsam und die Verzögerung schnell ausgeführt wird und die volle Geschwindigkeit v_t und die Schleichgeschwindigkeit v_l kleiner werden.

Der Verfahrweg x_c(1) der Kabine zwischen dem Beginn A(1) der Verzögerung und dem Ende B(1) der Verzögerung wird daher kürzer als x_c(0). Der in Schleichfahrt zurückgelegte Weg x_l(1) wird damit größer als x_l(0) und die Haltepunkt-Anfahrzeit t_l(1) größer als t_l(0). Das heißt, daß die Betriebszeit des hydraulischen Aufzuges länger wird.

Es wird deshalb das Geschwindigkeitsverhalten der Kabine 1, das von dem rotierenden Kodierer 13 des Kabinengeschwindigkeits- und Positionsdetektors 3 festgestellt wird, verwendet, um v_l(1) und x_c(1) zu erhalten und den Anhalteweg nach der Kompensation x_d(1)=x_c(1)+ v_l(1) · t_l(0) zu berechnen. Gleichzeitig wird x_d(1) im Speicher 21 zusammen mit der Last und der Fluidtemperatur, die Faktoren des Betriebszustandes der Kabine 1 sind, gespeichert.

Das Speicherverfahren ist so aufgebaut, daß ein Verwendungsbereich Σ für die Last und die Fluidtemperatur, wie in der Fig. 4 gezeigt, in eine Anzahl von kleinen Bereichen Σ_ÿ aufgeteilt wird, um in den entsprechenden kleinen Bereichen abgespeichert zu werden. Dann wird x_d(1), das in diesem Σ_ÿ gespeichert ist, dazu verwendet, um die Verzögerung zu starten, wenn die Kabine 1 die Position x_d(1) nahe der Halteposition erreicht und wenn der hydraulische Aufzug unter Betriebsbedingungen arbeitet, die in Übereinstimmung mit diesem Σ_ÿ sind. Die Beziehung ist in der Fig. 5 gezeigt.

Im Ergebnis beginnt die Kabine 1 nach einem Lauf mit voller Geschwindigkeit über einen Hinausschiebeweg für die Verzögerung mit dem Bremsvorgang, wobei der Hinausschiebeweg um folgendes größer ist als bei dem ersten Lauf:

Δx=(x_c ⁽⁰⁾+x_l ⁽⁰⁾)-(x_c ⁽¹⁾+v_l ⁽¹⁾ · t_l ⁽⁰⁾)
=(x_c ⁽¹⁾+x_l ⁽¹⁾)-(x_c ⁽¹⁾+v_l ⁽¹⁾ · t_l ⁽⁰⁾).

Als Ergebnis wird A(2)+B(2)→C(2) erhalten, die Anhaltezeit ist von t_l(1) auf t_l(2) erheblich verkürzt, und es wird ein t_l(2)→t_l(0) erhalten, das im wesentlichen gleich der erwünschten Zeit ist.

Es ist daher möglich, in jedem Betriebsbereich des hydraulischen Aufzuges die Anhaltezeit l_l(0) auf den gewünschten Wert zu bringen.

Die obige Gleichung wurde mit der gewünschten Anhaltezeit l_l(0) berechnet. Statt dessen kann aber auch genausogut der gewünschte Anhalteweg x_l(0) zur Berechnung von x_d(1)=x_c(1)+x_l(0) verwendet werden:

Δx=(x_c ⁽⁰⁾+x_l ⁽⁰⁾)-(x_c ⁽¹⁾+x_l ⁽⁰⁾)
=(x_c ⁽¹⁾+x_l ⁽¹⁾)-(x_c ⁽¹⁾+x_l ⁽⁰⁾).

Die Verfahrcharakteristik des hydraulischen Aufzuges kann somit der erwünschten Charakteristik durch Ausführen dieses Steuerverfahrens weitgehend angenähert werden, wenn immer der Aufzug läuft. Wenn das Kompensationsergebnis nach einer einzigen Kompensation nicht ausreicht, wird eine Anzahl von Kompensationen wiederholt, bis eine Übereinstimmung mit dem gewünschten Verfahrverhalten erreicht ist.

Die Kompensation der Haltepunkt-Verzögerungszeit nach dem beschriebenen Steuerverfahren (in der Fig. 6 durch eine durchgehende Linie gezeigt) ist gegenüber den bisherigen Steuerverfahren (durch eine gestrichelte Linie gezeigt) in der Anhaltegenauigkeit verbessert, und ebenso ist die Konvergenzzeit erheblich herabgesetzt, wie ebenfalls aus der Fig. 6 hervorgeht.

Die strichpunktierte Linie zeigt den gewünschten Wert. Die Anhaltezeit tx_l wird somit zum gewünschten Wert t_l(0), und die Betriebszeit des hydraulischen Aufzuges ist immer gleich der kürzestmöglichen Zeit.

Claims (1)

1. Steuerverfahren für einen hydraulischen Aufzug, bei dem der einem Hydraulikzylinder (2) zu- bzw. davon abgeführte Fluidfluß so gesteuert wird, daß eine Kabine (1) angehoben und abgesenkt wird, mit einer Verzögerungssteuerung (19), die ab einem Verzögerungseinsetzpunkt (A) eine Verzögerung derart bewirkt, daß die Kabine beim Anfahren eines Haltepunktes (C) eine niedrige, gleichförmige Schleichgeschwindigkeit (v_l) hat, wobei die Verzögerungssteuerung (19) eine Einrichtung (3) zum Erfassen des Betriebszustandes (Beschleunigung, Geschwindigkeit usw.) der Kabine (1) sowie einen Speicher (21) zum Speichern von Werten für den Betriebszustand in Abhängigkeit von der Last und der Fluidtemperatur aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungssteuerung (19) den Verzögerungseinsetzpunkt (A) iterativ nach der Formel x_d(1)=x_c(1)+x_l(0)berechnet, wobei gegebenenfalls x_l(0)=v_l(1) · t_l(0) gesetzt wird und x_d(1) ein aktueller Wert für den Gesamt-Anhalteweg, x_c(1) ein aktueller Wert für den während der Verzögerung zurückgelegten Weg sowie v_l(1) ein aktueller Wert für die Schleichgeschwindigkeit ist und x_l(0) und t_l(0) einen vorher bestimmten Wert für den mit Schleichgeschwindigkeit zurückgelegten Weg bzw. die Zeit für die Bewegung mit Schleichgeschwindigkeit darstellt.