DE4317782C2 - Hydraulische Hubvorrichtung für batteriegetriebene Flurförderzeuge oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Hubvor­ richtung für batteriegetriebene Flurförderzeuge oder der­ gleichen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Für elektrisch betriebene Flurförderzeuge ist bekannt, hydraulische Hubvorrichtungen einzusetzen und den Förder­ druck von einer über einen Elektromotor angetriebenen Kon­ stantpumpe zu erzeugen. Die Drehzahl des Motors wird in Abhängigkeit von einem Ventilhebel gesteuert. Dadurch wird beim Heben der Last eine Änderung der Hubgeschwindigkeit ohne wesentliche Drosselverluste erreicht. Es ist in die­ sem Zusammenhang auch bekannt, die Senkgeschwindigkeit entsprechend über einen Ventilhebel einzustellen und über ein Wegeventil im Senkzweig zu realisieren. Dabei wird die potentielle Energie der Last einer Drosselstelle des Wege­ ventils in Wärme umgesetzt und mit dem Fluid in den Tank abgeführt. Es ist jedoch auch bekannt, die potentielle Energie der Last über den generatorisch arbeitenden Elek­ tromotor in die Batterie zurückzuspeisen.

Aus der DE 20 14 605 ist bekanntgeworden, als Gleichstrom­ maschine einen Gleichstromnebenschlußmotor zu verwenden und als Pumpe eine Drehkolbenpumpe mit regelbarer Förder­ menge. Durch Verstellung der Regelmittel der Pumpe wird die Fördermenge entsprechend der Auslenkung aus einer Mit­ telstellung heraus von Null unabhängig von der Bewegungs­ richtung der Regelmittel auf einen Höchstwert gebracht, wobei die Pumpe unter Beibehaltung ihrer Drehrichtung in der einen Bewegungsrichtung der Regelmittel als Pumpe und in der anderen Bewegungsrichtung als Motor arbeitet.

Aus der DE 26 18 046 ist bekanntgeworden, für das Heben und das Senken getrennte Hydraulikzweige vorzusehen, denen jeweils ein Gleichstrommotor und eine Pumpe sowie ein Hy­ dromotor und ein Generator zugeordnet sind. Beim Senken erzeugt ein Konstantstromventil eine feste Absenkgeschwin­ digkeit. Die Umschaltung zwischen Heben und Senken erfolgt durch ein Handsteuerventil.

Aus der DE 30 18 156 ist bekanntgeworden, zum Heben und Senken regelbare Magnetventile vorzusehen zur Realisierung von Anfahr- und Bremsrampen. Zur Regelung des Motors bzw. Generators erfolgt eine Volumenstrommessung. Als Antriebs­ maschine wird ein Käfig-Induktionsmotor verwendet. Aus SE 84 04 088 ist bekanntgeworden, als Antriebsmaschine bzw. Generator eine Doppelschlußmaschine zu verwenden, wobei ein Teil der Reihenschlußwicklung herausgenommen wird, wenn sie als Generator im Senkbetrieb der Hubvorrichtung arbeitet. Die Steuerung des Hubzylinders erfolgt über ein hebelbetätigtes Ventil in der Druckmittelleitung.

Aus der US 3 947 744 ist bekannt, zur Energierückgewinnung beim Senken eines Hubwerks eine separate Drehstrommaschine zu verwenden. Durch eine Steuerung des Feldes des Genera­ tors läßt sich die Bremskraft beim Absenken einstellen.

Schließlich ist aus der DE 36 02 510 bekanntgeworden, eine Reihenschlußmaschine mit einem Hydraulikaggregat zu kop­ peln. Im Druckmittelpfad ist eine Steuerventilanordnung vorgesehen, die ein Proportionalventil aufweist, wobei die Hubwerksteuerung im Lastsenkbetrieb das Proportionalventil entsprechend einer Rampenfunktion öffnet und abhängig vom Ausgangsstrom der als Generator arbeitenden Gleichstrom­ maschine die Nutzbremsschaltung wirksam schaltet, wenn der Generatorausgangsstrom hierbei einen vorbestimmten Wert übersteigt. Über einen eingeschränkten Bereich arbeitet mithin die beschriebene Vorrichtung ebenfalls über eine hydraulische Drosselstelle, so daß die potentielle Energie der Last nicht rückgewonnen werden kann. Ferner entstehen bei dem Wechsel von der hydraulischen Steuerung der Senk­ geschwindigkeit über die Drosselstelle auf eine elektrische über den Elektromotor mit der Pumpe Übergänge, die sich in einer ruckartigen Änderung der Senkgeschwindigkeit bemerk­ bar machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Hubvorrichtung für batteriegetriebene Flurförderzeuge zu schaffen, die auch ein feinfühliges Heben und Senken auch um den Nullpunkt ermöglicht ohne wesentliche Hydraulik­ druckverluste sowie eine optimale Energierückgewinnung im Senkbetrieb.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merk­ male des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 6.

Bei der Erfindung ist lediglich ein Lasthalteventil im Druckmittelweg vorgesehen, das entweder geöffnet oder ge­ schlossen ist und in der geöffneten Stellung keine Drossel­ verluste erzeugt.

Erfindungswesentlich ist ferner, daß eine fremderregte Gleichstrommaschine vorgesehen ist, die sowohl im motori­ schen als auch im generatorischen Betrieb ermöglicht, die Erreger- und die Ankerspannung unabhängig voneinander ein­ zustellen. Zu diesem Zweck sieht die erfindungsgemäße Hub­ vorrichtung eine separate Feldstromregeleinrichtung vor, mit einem Sollwertgeber, der aus vorgegebenen Beziehungen von Drehzahl und Ankerstrom den Sollwert für den Feldstrom ermittelt. Aus "Microprocessor-Based High-Efficiency Drive of a DC Motor" aus IEEE Transactions on Industrial Elec­ tronics Vol. IE 34 No. 4 November 1987, Seiten 433 bis 440, ist bekanntgeworden, Anker und Feld dadurch zu steuern bzw. regeln, daß der Sollwert für den Feldstrom aus vorge­ gebenen Beziehungen von Drehzahl und Ankerstrom, hier des Ankerstrom-Istwerts, ermittelt wird. Hierzu ist ein ent­ sprechender Algorithmus bzw. eine entsprechende Tabelle vorzusehen.

Mit der beschriebenen Schaltung ist es möglich, die Gleich­ strommaschine über den gesamten Arbeitsbereich, den die hydraulische Anlage beim Heben und Senken der Last erfor­ dert, zu betreiben. Zusätzliche hydraulische Bauelemente sind nicht erforderlich. In der Senkphase wird ein Maximum rückgewinnbarer potentieller Energie erhalten. Außerdem entsteht während des Senkvorgangs kein Übergang von hy­ draulischer zu elektrischer Lasthaltung mehr, was die Senkfunktion für den Betreiber leichter beherrschbar macht.

Die Steuerung bzw. die Sollwertvorgabe für die Hubvorrich­ tung erfolgt durch ein elektrisches Signal, beispielsweise über ein handbetätigtes Potentiometer, wobei zusätzlich ein Richtungsgeber vorzusehen ist, dessen Signale den Be­ triebsvorgang Heben bzw. Senken anzeigen und die auch das Lasthalteventil steuern. In dem Augenblick, in dem das Lasthalteventil bei angehobener Last geöffnet wird, beginnt ein Hydraulikstrom zu fließen und treibt über das Hydrau­ likaggregat die als Generator wirkende Gleichstrommaschine an. Da jedoch der Sollwert noch Null ist, versucht die Regelung diesen Wert zu erreichen, wodurch der zugehörige Leistungsschalter für den Anker komplett durchgeschaltet wird. Die Leistungsschalter für die Feldwicklung werden so betrieben, daß der Strom maximal ist. Dadurch wird ein maximales Bremsmoment erzeugt, das ausreichend ist, die Last mit minimaler Geschwindigkeit abzusenken, falls dies gewünscht wird. Durch entsprechende Sollwertvorgabe für die Drehzahl läßt sich andererseits die Hebe- und Senkge­ schwindigkeit auf den gewünschten Wert einstellen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß der Feldstrom-Sollwertgeber den Sollwert für den Feldstrom aus dem Ankerstromsollwert und der Istdreh­ zahl ermittelt. Dies hat den Vorteil, daß die Drehzahl­ regeleinrichtung auch in dem Betriebsbereich arbeiten kann, in dem eine höhere Ankerspannung als die Batterie­ spannung notwendig ist, um mit optimalem Wirkungsgrad generatorisch zu senken.

Anstelle einer fremderregten Gleichstrommaschine kann auch eine Drehstromasynchronmaschine verwendet werden, die über Umrichter entsprechend gespeist ist. Eine Drehzahlregel­ einrichtung ermittelt mit Hilfe eines Drehzahlmessers die Istläuferfrequenz der Maschine und bildet eine Regelab­ weichung mit einem Drehzahlsollwert bzw. Frequenzsollwert, um sowohl für das Heben als auch das Senken die gewünschte Drehzahl zu erreichen. Je nachdem, ob die Differenz aus Ist- und Sollfrequenz einen positiven oder einen negativen Schlupf anzeigt, arbeitet die Asynchronmaschine als Motor oder Generator. Die Rückspeisung von elektrischer Energie in die Batterie erfolgt automatisch, ohne daß besondere Vorkehrungen zu treffen sind.

Bei einem Hubmast für Förderzeuge mit mindestens einem ausfahrbaren Mastteil, an dem das Lastaufnahmemittel höhen­ beweglich angeordnet ist, unterscheidet man zwischen dem Masthub und dem sogenannten Freihub. Unter Freihub wird die Verstellung des Lastaufnahmemittels am beweglichen Mastteil verstanden und unter Masthub die Verstellung des beweglichen Mastteils. Es versteht sich, daß die Hubzylin­ der für die genannten Teile unterschiedliche Querschnitte aufweisen können und mithin auch unterschiedliche Volumina verdrängen. Falls daher für diesen Fall keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden, kommt es im Senkbetrieb zu unterschiedlichen Senkgeschwindigkeiten. Daher sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß ein Sensor am Hubmast vorgesehen ist, der feststellt, ob ein Senkvorgang des verfahrbaren Mastteils oder des Lastaufnahmemittels erfolgt und dessen Signale auf den Drehzahlsollwertgeber gegeben werden zur Modifizierung des Drehzahlsollwerts.

Vom Hydraulikkreis der Hubvorrichtung werden bei bekannten Förderzeugen auch Nebenfunktionen wahrgenommen. Bei der er­ findungsgemäßen Vorrichtung ist indessen ein separates aus Pumpe und Gleichstrommotor bestehendes Aggregat vorgesehen zur Versorgung der Nebenfunktionen. Andernfalls könnte keine Energierückgewinnung beim Senkvorgang stattfinden, wenn das hydraulische Aggregat gleichzeitig als Pumpe zur Versorgung der Nebenfunktionen dienen müßte. Der Zusatz­ aufwand für das zusätzliche Pumpenaggregat ist jedoch im Hinblick auf die optimale Energierückgewinnung während des Senkbetriebes gerechtfertigt.

In manchen Fällen erfordern die Nebenfunktionen einen re­ lativ großen Volumenstrom bzw. einen hohen Druck. Da dies sehr selten auftritt, würde eine entsprechende Auslegung des zusätzlichen Pumpenaggregats für die meisten Anwen­ dungsfälle nutzlos sein. Es kann daher daran gedacht wer­ den, für diesen Fall das Hydraulikaggregat als Pumpe ein­ zusetzen und bei Abruf dieser Nebenfunktion vorübergehend auf die Rückgewinnung beim Senkvorgang zu verzichten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine hydraulische Hubvorrichtung nach der Er­ findung.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild zur Regelung der Hubvor­ richtung nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild des Leistungsteils der Gleichstrommaschine nach Fig. 1 bzw. Fig. 2.

Fig. 4 bis 6 zeigen Diagramme von verschiedenen Steuersig­ nalen der erfindungsgemäßen Hubvorrichtung.

Fig. 7 zeigt eine Handbetätigung für die Hubvorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild zur Regelung einer Hubvor­ richtung ähnlich der nach Fig. 1 mit einer Dreh­ stromasynchronmaschine.

Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild des Leistungsteils der Asynchronmaschine nach Fig. 8.

Eine Gleichstrommaschine 10 treibt ein Hydraulikaggregat 12, das wahlweise als Motor bzw. Pumpe arbeitet. Im Pum­ penbetrieb fördert die Pumpe 12 über ein Lasthalteventil 14 und einen Ventilblock 16 auf einen Hubzylinder 18. Der Hubzylinder 18 kann ein einziger Zylinder sein oder eine Mehrzahl von Hubzylindern repräsentieren, mit denen die beweglichen Mastschüsse und/oder das Lastaufnahmemittel angehoben und abgesenkt werden können (letzteres ist nicht dargestellt). Das Lasthalteventil 14 weist ein Rückschlag­ ventil 20 auf. Ein Bypass zu dem Hydraulikaggregat 12 und einem Filter 22 enthält ein Rückschlagventil 24. Hydrauli­ sches Medium befindet sich im Tank 26. Über ein Überdruck­ ventil 28 ist ein weiterer Bypass zum Tank 26 gebildet, der ein weiteres Filter 30 enthält. Er ist außerdem mit einem Ventilblock 32 verbunden, der von einer Hydraulik­ pumpe 34 gespeist ist, die ihrerseits von einem Gleich­ strommotor 36 angetrieben ist. Über den Ventilblock 32 wird eine Reihe von Nebenfunktionen 38 versorgt. Das Lei­ stungsvermögen des Aggregats 34, 36 ist relativ klein im Verhältnis zu dem des Hydraulikaggregats 12 bzw. der Gleich­ strommaschine 10. Ein Überdruckventil 38 ist mit dem be­ schriebenen Bypass verbunden.

Der Ventilblock 16 ist so ausgebildet, daß er wahlweise das Lasthalteventil 14 mit dem Hubzylinder 18 oder mit einem Nebenverbraucher 40 verbindet.

Im Hebebetrieb des Hubzylinders 18 treibt der fremder­ regte Gleichstrommotor 10 die Pumpe 12 an und fördert Fluid aus dem Tank 26 über das Filter 22 und das Kugelven­ til 20 und den Ventilblock 16 in den Hubzylinder 18. Nach Beendigung des Hubvorgangs stützt sich die Last auf dem Kugelventil 20 des Lasthalteventils 14 ab, so daß ein Durchsacken der Last verhindert wird.

Der über ein Schütz an Batteriespannung geschaltete Rei­ henschlußmotor 36 treibt die Pumpe 34 an, die das Fluid aus dem Tank 26 über den handgesteuerten Ventilblock 32 zu den Nebenfunktionen 38 fördert. Der Rückfluß erfolgt über den Filter 30 in den Tank 26. Die Funktion Heben und die Nebenfunktionen beeinflussen sich gegenseitig nicht.

Im Senkbetrieb wird das Lasthalteventil 14 elektrisch ge­ schaltet und leitet den im Hubzylinder gespeicherten Last­ druck auf das Hydraulikaggregat 12, das als Motor in zur Hubfunktion entgegengesetzter Drehrichtung betrieben wird. Die fremderregte Gleichstrommaschine 10 arbeitet im Gene­ ratorbetrieb, wobei die Drehzahl direkt proportional zur Senkgeschwindigkeit ist, die Leckverluste im Hydraulik­ aggregat 12 einmal vernachlässigt. Im Senkzweig liegen außer dem Lasthalteventil 14, dem Umschaltventil 16 und den zu- und abführenden Schläuchen keine weiteren hydrau­ lischen Bauelemente, die zu zusätzlichen Druckverlusten und damit zur Herabsetzung des Wirkungsgrades führen kön­ nen. Weist das Hubgerüst einen Freihubzylinder und zwei Masthubzylinder auf, wird das Ölvolumen des Lasthubzylin­ ders beim Senkvorgang zuerst entleert. Dem Hubzylinder bzw. dem Mast ist ein Sensor 42 zugeordnet, durch den angezeigt ist, wenn beim Senkvorgang vom Masthub in den Freihub um­ geschaltet wird.

Im Nebenbetrieb kann zum Beispiel ein Anbaugerät über 40 mit dem Druckmittelstrom der Pumpe 12 parallel zum Hubzy­ linder 18 versorgt werden. Die Aufteilung des Volumen­ stroms erfolgt über Ventil 16, das als Load-Sensing-Ventil ausgeführt werden kann.

Wird während des Senkbetriebs die Zusatzfunktion 40 ange­ fordert, muß die Senkfunktion unterbrochen werden. Das Ventil 16 sperrt den Volumenstrom vom Hubzylinder 18. Die fremderregte Gleichstrommaschine 10, die während der Senkfunktion als Generator betrieben wurde, reversiert und treibt nun das Hydraulikaggregat 12 an, etwa mit kon­ stanter Drehzahl. Das Hydraulikaggregat 12 liefert den für die Versorgung der Zusatzfunktion 40 notwendigen Volumenstrom.

Die Drehzahlregelung der fremderregten Gleichstrommaschine 10 der Vorrichtung nach Fig. 1 wird anhand der Fig. 2 bis 7 näher erläutert.

Fig. 7 zeigt einen Handhebel 44, der nach links und rechts verschwenkbar ist, wobei das Ausmaß der Verschwenkung mit -X bzw. +X angegeben ist. Er betätigt ein bei 46 angedeute­ tes Potentiometer, das in Abhängigkeit von der Auslenkung ein Signal P erzeugt. Das Signal P ist in Fig. 4 angege­ ben. Die auslenkungsabhängigen Signale in Fig. 4 unter­ scheiden sich nicht durch das Vorzeichen, daher ist dem Hebel 44 ein Paar Mikroschalter (nicht gezeigt) zugeordnet, welche das Vorzeichen für das Signal P vorgeben. Dies ist durch die Signale S1 und S2 in Fig. 5 bzw. Fig. 6 angedeu­ tet. Ein Drehzahlsollwertgeber 44 errechnet aus den Signa­ len P, S1 und S2 einen Drehzahlsollwert n_Soll, wobei der Absolutwert von P den Absolutwert von n_Soll bestimmt und die Signale S1 bzw. S2 das entsprechende Vorzeichen. Falls der Geber 44 ein Signal 4 erhält, wird der Drehzahl­ sollwert entsprechend modifiziert, um eine konstante Senk­ geschwindigkeit beizubehalten. (Hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen). Ein mit der Gleichstrommaschine 10 verbundener Drehzahlsensor 46a liefert einen Drehzahl­ istwert n_Ist auf einen Sollistwertvergleich 48, und die Regelabweichung wird auf einen Drehzahlregler 50 gegeben. Er bildet einen Sollwert für den Ankerstrom I_ASoll, der in einem Sollistwertvergleich 52 mit dem Ankerstromistwert I_AIst verglichen wird. Die Regelabweichung gelangt auf einen Ankerstromregler 56 und von dort auf einen mit 58 angedeuteten Stellwertgeber (Leistungsteil der Maschine).

In einer Wertetabelle 60 sind Beziehungen zwischen Dreh­ zahl und Ankerstrom gespeichert. In einer entsprechenden Rechenstufe 62 wird aus den Daten der Tabelle 60 der Soll­ wert für die Feldwicklung I_FSoll errechnet. Wesentlich ist dabei, daß zur Berechnung der Ankerstromsollwert I_ASoll herangezogen wird. Der Sollwert I_FSoll wird in einem Ist­ sollwert-Vergleich 64 mit dem Feldstromistwert verglichen, wobei die Regelabweichung auf einen Feldstromregler 66 gegeben wird, der ein entsprechendes Stellsignal im Stell­ wertgeber 68 (Leistungsteil) erzeugt. Die Regler 56, 66 sind als digitale Regler ausgebildet und erzeugen über die nachgeschalteten Leistungsteile 58, 68 pulsweitenmodulierte Spannungen, über die die vorgegebenen Stromwerte I_ASoll und I_FSoll eingeregelt werden. Dadurch, daß als Eingangsgröße zur Errechnung des Feldstromsollwerts I_ASoll neben dem Dreh­ zahlistwert n_Ist der Ankerstromsollwert I_ASoll herange­ zogen wird, kann auch in einem Betriebsbereich gearbeitet werden, in dem eine höhere Ankerspannung als die Batterie­ spannung U_Batt notwendig wäre, um mit optimalem Wirkungs­ grad generatorisch zu senken, wie noch beschrieben wird.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, liegt der Anker der fremderreg­ ten Gleichstrommaschine 10 über eine aus den Mosfets T1 und T2 bestehende Halbbrücke 50a an einer Batterie 52a. Dio­ den 54, 56 liegen antiparallel zu den Mosfets T1 und T2. Die Feldwicklung 58a liegt im Diagonalzweig der Brücken­ schaltung 60a an den Klemmen der Batterie 52a, wobei die Brückenschaltung aus den Mosfets T3 bis T6 besteht, zu denen Dioden 62a bis 68a antiparallel liegen.

Die Mosfets T1 und T2 werden zyklisch angesteuert, d. h. Mosfet T1 ist ausgeschaltet, wenn T2 eingeschaltet ist und umgekehrt. Die Größe des Stromflusses ergibt sich aus dem Tastverhältnis der Impulse für die Mosfets T1 und T2. Gleiches gilt für die Mosfets T3 bis T6, die über Kreuz geöffnet bzw. geschlossen werden. Mosfet T1 arbeitet im motorischen Hubbetrieb als sogenannter Tiefsetzsteller und Mosfet T2 im generatorischen Senkbetrieb als Hochsetz­ steller.

Wird der Hebel 44 aus der Ruhelage in Richtung Senken so weit ausgelenkt, daß die Anforderung der Senkfunktion über das Signal S2 erzeugt wird, andererseits das Signal P noch einen Drehzahlsollwert von n_Soll = 0 meldet, bewirkt das Signal S2 ein Öffnen des Lasthalteventils 14, wodurch Hydraulikvolumen durch das Hydraulikaggregat 12 strömt und die Gleichstrommaschine 10 antreibt. Durch die auf diese Weise auftretende ständige Regelabweichung wird ein I_ASoll auf den Sollistwertvergleich 52 gegeben, und der Anker­ stromregler 56 sorgt dafür, daß der Anker über Mosfet T2 kurzgeschlossen ist. Außerdem wird die Feldwicklung 58 mit maximalem Feldstrom versorgt. Der sich nun einstellende Drehzahlwert ist so klein, daß die sich einstellende kleinstmögliche Senkgeschwindigkeit ausreicht, um ein feinfühliges Fahren des Hubzylinders 18 zu gewährleisten.

In diesem Betriebspunkt der Gleichstrommaschine 10 wird indessen keine Energie in die Batterie 52 zurückgespeist.

Wird indessen durch eine weitere Auslenkung des Ventilhe­ bels ein Drehzahlsollwert n_Soll < 0 eingestellt, nimmt der Regler 56 die Pulsweite des Mosfets T2 von der 100%igen Ansteuerung zurück, bis sich die gewünschte Drehzahl n_Soll einstellt. Der Mosfet T2 arbeitet nun bei jeder Pulsweite < 100% im Hochsetzstellerbetrieb, und es wird Energie in die Batterie 52a zurückgespeist.

In Fig. 8 erzeugt ein Drehzahlsollwertgeber 44′a aus den Signalen P, S1 und S2 einen Läuferfrequenzsollwert f_2soll für eine Drehstromasynchronmaschine 10a, die anstelle der fremderregten Gleichstrommaschine nach Fig. 1 in die dort gezeigte Schaltung eingesetzt werden kann. Das in den Sollwertgeber 44′a eingespeiste Signal P entspricht dem Ausmaß der Auslenkung z. B. des Handhebels nach Fig. 7. Das Vorzeichen des Signals wird durch Mikroschalter (nicht ge­ zeigt) angegeben, die dem Handhebel 44 zugeordnet sind. Das Vorzeichen wird mithin durch die Signale S1 und S2 be­ stimmt. Ein mit der Maschine 10a verbundener Drehzahlsen­ sor 46′a liefert einen Drehzahlistwert n_ist, der auf eine Rechenstufe 84 gegeben wird, die entsprechend der Polpaar­ zahl p der Maschine 10a den Istwert f_2ist der Läuferfre­ quenz errechnet. Der Frequenzistwert wird auf den Sollist­ wertvergleich 48′a gegeben, und die Regeldifferenz gelangt auf einen Drehzahlregler 70.

Der Drehzahlregler 70 erzeugt einen Sollwert für den Wirk­ anteil I_qsoll des komplexen Stromraumzeigers i. Der Wirk­ anteil i_qsoll ist proportional zum Drehmoment der Asynch­ ronmaschine 10a. Der Wert i_dsoll ist der Sollwert des Blindanteils des Stromraumzeigers i, der dem Magnetisie­ rungsstrom der Asynchronmaschine proportional ist. Aus dem Sollwert des Wirkanteils i_qsoll des Stromraumzeigers i wird der Sollwert für die Schlupffrequenz f_ssoll bei 86 ermittelt. In 86 kann eine Tabelle abgelegt sein, welche die Beziehung herstellt zwischen dem Wirkstrom und der Schlupffrequenz. Es ist auch denkbar, in 86 ein Ersatz­ schaltbild der Asynchronmaschine abzulegen und mit dessen Hilfe relativ genau die jeweilige Schlupffrequenz zu er­ mitteln.

Die ermittelte Schlupffrequenz f_ssoll wird bei 85 dem Läu­ ferfrequenzistwert f_2ist hinzuaddiert. Daraus ergibt sich der Ständerfrequenzsollwert f_1soll, der einer Drehtrans­ formation 74 zugeführt wird. Der sich aus i_qsoll, i_dsoll und f_1soll ergebende Stromraumzeiger i wird auf die Strang­ größen transformiert, und es ergeben sich die Sollwerte für die Strangströme i_usoll und i_vsoll. Die jeweiligen Regeldifferenzen, die sich durch Subtraktion der jeweili­ gen Stromistwerte i_uist und i_vist an den Additionsstellen 75 und 77 ergeben, werden auf die Stromregler 76 und 78 gegeben, die die Stellgrößen für die Strangspannungen U_usoll und U_vsoll ausgeben. Der Sollwert der dritten Strangspannung U_wsoll kann aus der Bedingung, daß die Summe aller drei Spannungen zu Null ergeben muß, an der Additionsstelle 79 errechnet werden.

Die drei Spannungsstellwerte werden nun in Pulsweiten­ modulationssignale umgesetzt im Block 82, welche einen Leistungsteil 81 so ansteuern, daß sich die gewünschten Stromwerte in der Asynchronmaschine 10a ergeben.

Einzelheiten des Leistungsteils 81 gehen aus dem Block­ schaltbild nach Fig. 9 hervor.

In Fig. 9 ist zu erkennen, daß jeweils ein Strang der Asynchronmaschine 10a an einem Verbindungspunkt eines Paars von in Serie geschalteten und an Batteriespannung U_Batt liegenden Mosfets liegt, die mit T1 bis T6 bezeich­ net sind. Die Transistoren T1 bis T6 werden mit einer sinusbewerteten Pulsweite betrieben und paarweise anti­ zyklisch angesteuert. Die Ansteuerung der drei Transistor­ paare ist so gestaltet, daß die sinusbewerteten Puls­ breiten, mit denen die Transistorpaare gesteuert werden, in der Frequenz der Sinusbewertung um je 12° phasenver­ schoben auf die Transistorpaare gegeben werden. Bei dieser Ansteuerung wird in der Asynchronmaschine 10a ein umlau­ fendes Drehfeld erzeugt, das frequenz- und spannungs­ variabel ist.

Aus dem Vergleich der Frequenzen f_ssoll und f_2ist ergibt sich aus dem Vorzeichen der Sollfrequenz f_ssoll, ob die Asynchronmaschine 10a im Motor- oder Generatorbetrieb ar­ beitet. Mithin erfolgt automatisch ohne weitere Vorkehrun­ gen eine Rückspeisung in die Batterie nach Fig. 9, wenn die Asynchronmaschine 10a generatorisch betrieben wird.

Wird der Hebel 44 in Fig. 7 aus der Ruhelage in Richtung Senken so weit ausgelenkt, daß die Anforderung der Senk­ funktion über das Signal S₂ erzeugt wird, andererseits das Signal P noch einen Läuferfrequenzsollwert f₂ = Null mel­ det, bewirkt das Signal S₂ ein Öffnen des Lasthalteventils 14 (Fig. 1), wodurch Hydraulikmedium durch das Hydraulik­ aggregat strömt und dieses die Asynchronmaschine 10a an­ treibt. Der Regler regelt nun auf die untere Regelgrenze, die kleinste mögliche Ständerfeldfrequenz, die ungefähr bei 0,2 Hz liegt, ein. Durch den Schlupf in der Asynchron­ maschine 10a ergibt sich eine ständige Regelabweichung. Der sich einstellende Drehzahlwert ist so klein, daß die sich einstellende kleinstmögliche Senkgeschwindigkeit aus­ reicht, um ein feinfühliges Fahren des Hubzylinders 18 (Fig. 1) zu gewährleisten.

Claims (7)

1. Hydraulische Hubvorrichtung für batteriegetriebene Flur­ förderzeuge, mit mindestens einem hydraulischen Hubzy­ linder, mit einem im Lasthebebetrieb als Pumpe arbei­ tenden, den Hubzylinder mit Druckmittel beschickenden und im Lastsenkbetrieb als Motor arbeitenden, von dem vom Hubzylinder verdrängten Druckmittel angetriebenen Hydraulikaggregat, einer mit dem Hydraulikaggregat ge­ kuppelten, im Lasthebebetrieb als Elektromotor und im Lastsenkbetrieb als Generator arbeitenden Gleichstrom­ maschine, einer im Lastsenkbetrieb von der Gleichstrom­ maschine gespeisten Nutzbremsschaltung, einer ein Last­ halteventil enthaltenden Ventilanordnung im Druckmit­ telweg zwischen dem Hubzylinder und dem Hydraulikaggre­ gat, einer die Ventilanordnung steuernden, einen Rich­ tungsgeber enthaltenden Steuervorrichtung, die eine die Drehzahl der Gleichstrommaschine beeinflussenden Dreh­ zahlregeleinrichtung umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung ausschließlich ein einziges in geöffneter Stellung verlustlos arbeitendes Lasthalte­ ventil (14) aufweist, die Gleichstrommaschine (10) fremderregt ist und eine separate Feldstromregelein­ richtung (66, 68) aufweist mit einem Sollwertgeber (62), der aus vorgegebenen Beziehungen von Drehzahl (n_Ist) und Ankerstrom (I_ASoll) in Abhängigkeit von der Steuer­ vorrichtung den Sollwert für den Feldstrom (I_FSoll) ermittelt, wobei der Feldwicklung (58a) und dem Anker von der Regeleinrichtung steuerbare Leistungsschalter (Mos-Fets T1 bis T6) zugeordnet sind, deren Anordnung und Ansteuerung die Größe und die Richtung des Stroms durch Anker und Feldwicklung vorgeben, und daß die Drehzahlregeleinrichtung im Hub- und Senkbetrieb über den gesamten Arbeitsbereich die Lasthaltung übernimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsollwertgeber für die Drehzahlregeleinrich­ tung ein Potentiometer ist, dessen Stellglied (44) Richtungssignale (S1, S2) erzeugende Mikroschalter zu­ geordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Feldstromsollwertgeber (62) den Sollwert für den Feldstrom (I_FSoll) aus dem Ankerstromsollwert (I_ASoll) und der Istdrehzahl n_Ist ermittelt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker über eine Halbbrücke (50) aus Mosfets (T1, T2) an die Batterie (52) angeschlossen ist, wobei den Mosfets (T1, T2) Dioden (54, 56) anti­ parallel geschaltet sind und die Mosfets (T1, T2) zyk­ lisch angesteuert werden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldwicklung im Diagonalzweig einer aus vier Mosfets (T3 bis T6) bestehenden Brücken­ schaltung geschaltet ist, wobei den Mosfets (T3 bis T6) Dioden (62 bis 68) antiparallel liegen und paarweise zyklisch angesteuert werden.

6. Hydraulische Hubvorrichtung für batteriegetriebene Flur­ förderzeuge, mit mindestens einem hydraulischen Hubzy­ linder, mit einem im Lasthebebetrieb als Pumpe arbei­ tenden, den Hubzylinder mit Druckmittel beschickenden und im Lastsenkbetrieb als Motor arbeitenden, von dem vom Hubzylinder verdrängten Druckmittel angetriebenen Hydraulikaggregat, einer mit dem Hydraulikaggregat gekuppelten, im Lasthebebetrieb als Elektromotor und im Lastsenkbetrieb als Generator arbeitenden, über einen Frequenzumrichter betriebenen Drehstrom- Asynchronmaschine mit einer Drehzahlregelung zur Rege­ lung der Ständerfrequenz in Abhängigkeit von der aus dem Drehzahlistwert und dem vorgegebenen Drehzahlsoll­ wert ermittelten Regelabweichung, einer im Lastsenkbe­ trieb von der Drehstrom-Asynchronmaschine gespeisten Nutzbremsschaltung, einer ein Lasthalteventil enthal­ tenden Ventilanordnung im Druckmittelweg zwischen dem Hubzylinder und dem Hydraulikaggregat, einer die Ven­ tilanordnung steuernden, einen Richtungsgeber enthal­ tenden Steuervorrichtung, die eine die Drehzahl der Drehstrom-Asynchronmaschine beeinflussende Drehzahl­ regeleinrichtung umfaßt, wobei die Ventilanordnung aus­ schließlich ein einziges in geöffneter Stellung ver­ lustlos arbeitendes Lasthalteventil aufweist und die Drehzahlregeleinrichtung im Hub- und Senkbetrieb über den gesamten Arbeitsbereich die Lasthaltung übernimmt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, für einen Hubmast, mit mindestens einem verfahrbaren Mastteil, dessen Lastaufnahmemittel am verfahrbaren Mastteil höhenverstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (42) am Hubmast vorgesehen ist, der feststellt, ob ein Senkvorgang des verfahrbaren Mastteils (Masthub) oder des Lastaufnahmemittels (Freihub) erfolgt und des­ sen Signale auf den Drehzahlsollwertgeber (44) gegeben wird zur Modifizierung des Drehzahlsollwertsignals (n_Soll).