DE102008024512B4

DE102008024512B4 - Elektrohydraulische Leck-Kompensation

Info

Publication number: DE102008024512B4
Application number: DE200810024512
Authority: DE
Inventors: Thomas Heidrich; Johannes Schürmann
Original assignee: Manitowoc Crane Group France SAS
Current assignee: Manitowoc Crane Group France SAS
Priority date: 2008-05-21
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2010-08-12
Anticipated expiration: 2028-05-22
Also published as: ES2388367T3; CA2666297A1; KR101184151B1; CA2666297C; EP2123593A1; US20090294746A1; JP2009280402A; CN101585498B; KR20090121233A; EP2123593B1; DE102008024512A1; US8167154B2; CN101585498A

Abstract

Elektrohydraulische Leckkompensationseinrichtung für ein Mobilkran-Senkbremssystem in einem offenen hydraulischen Kreis mit
a) einem an ein Hubwerk (6, 7) gekoppelten Hydraulikmotor (5),
b) einem Senkbremsventil (4),
c) einer mechanischen Bremse (9), und
d) einem Drucksensor (13), wobei
e) der Drucksensor (13) unmittelbar vor dem Schließen der mechanischen Bremse (9) auf der Lastseite des Hydraulikmotors (5) im Hydraulikkreislauf oder auf der Seite der Hebeleitung (3) herrschenden Druck misst und
f) der gemessene Druck vor dem Öffnen der mechanischen Bremse (9) im Hydraulikkreislauf wieder aufgebaut wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Leck-Kompensationsvorrichtung für ein Mobilkran-Senkbremssystem in einem offenen hydraulischen Kreis und ferner ein Verfahren zur elektrohydraulischen Leck-Kompensation bei einem Mobilkran-Senkbremssystem in einem offenen hydraulischen Kreis. Sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung kann in einem Mobilkran mit einer oder mit mehreren Hubwinden im offenen hydraulischen Kreis eingesetzt werden, bei dem die angehängte Last über ein Senkbremsventil und eine mechanische Bremse gegen Lastabsturz gesichert ist.
Im Stand der Technik sind Mobilkrane mit einem oder mehreren Hubwerken bekannt, die im hydraulisch offenen Kreis betrieben werden. Dabei wird die gehobene Last durch ein Senkbremsventil am Hydraulikmotor in Kombination mit einer mechanischen Bremse gehalten.
Moderne Mobilkrane werden zum Heben von immer größeren Lasten eingesetzt, wobei gleichzeitig der Anspruch für feinfühliges Ansteuern der Hubwinden beim Kunden steigt. Das millimetergenaue Heben und Senken der Last wird durch systembedingte innere Leckagen im Hydraulikmotor negativ beeinflusst.
Zwischen dem Senkbremsventil und dem Hubwerksmotor befindet sich nämlich ein Ölvolumen, welches bei geöffneter mechanischer Bremse unter Druck steht und die an der Hubwinde hängende Last hält. Nach dem Schließen der mechanischen Bremse baut sich dieser Lastdruck durch die innere Leckage des Hydraulikmotors ab. Wird die mechanische Bremse wieder geöffnet, fehlt demzufolge eine bestimmte in der Zwischenzeit entwichene Ölmenge. Der Lastdruck baut sich dann erst wieder durch minimales Zurückdrehen der Winde und des Hydraulikmotors wieder auf. Das führt zu einem Anfahrruck der Hubwinde beim Heben und Senken der Last.
Insbesondere bei Winden mit großen Hydraulikmotoren wird der Ruck als störend empfunden.
Ferner unterliegt grundsätzlich jeder Hydraulikmotor alterungsbedingten Verschleißerscheinungen, die sich im Laufe seiner Lebensdauer durch Zunahme der inneren Leckagen zeigen. Dies bewirkt eine weitere negative Beeinflussung des Anlaufverhaltens.
Aus der DE 196 04 428 C2 ist eine Steuervorrichtung für ein Hubwerk eines Krans bekannt, welches ein ruckfreies Halten, Heben oder Absenken einer Last durch Vergleich des Öldrucks im Hydraulikkreis mit dem Moment der Hubwerkstrommel ermöglicht. Dabei ist zwischen einer Hydraulikpumpe und einem Hydraulikmotor in einem geschlossenen Hydraulikkreis ein Drucksensor, und ein Momentensensor an der Hubwerkstrommel angeordnet. Während des Kranbetriebs wird die Feststellbremse erst wieder gelöst, nachdem der Drucksensor einen Druck misst, welcher dem Haltemoment der Hubwerkstrommel gemäß dem aktuellen Lastzustand entspricht.
Die DE 603 08 034 T2 beschreibt eine Bremssteuervorrichtung für eine Winde mit Hydraulikmotor. Im Hydraulikkreis ist eine geschlossene Kammer mit einem elastisch expandierbaren Volumen vorhanden, die dazu bestimmt ist, 01 aufzunehmen und abzugeben. Zum Bremsen des Hydraulik-Motors verfügt die Vorrichtung über eine Bremse, die über eine Feder vorgespannt ist. Beim Heben der Last wird Öl aus der Hebeleitung auch in die Kammer geleitet, so dass diese beim Heben einer Last immer mit Öl gefüllt ist, das im Wesentlichen den gleichen Druck aufweist, wie er in der Hebeleitung anliegt. Wird das Heben der Last gestoppt, so wird die Kammer geschlossen, so dass der in dem Moment anliegende Druck in der Hebeleitung in der Kammer quasi konserviert wird. Soll die Last weiter gehoben werden, so wird die Bremse erst geöffnet, wenn der Druck in der Hebeleitung gleich dem konservierten Druck in der geschlossenen Kammer ist. Eine ähnliche wirkende Vorrichtung zur Steuerung der Bremse eines hydraulisch angetriebenen Hubwerks ist aus der DE 22 03 860 C2 bekannt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leck-Kompensationsvorrichtung für ein Mobilkran-Senkbremssystem in einem offenen hydraulischen Kreis mit einer oder mit mehreren Hubwinden bereitzustellen und somit einen Mobilkran zu schaffen, der gegenüber bekannten Systemen ein besseres Anlaufverhalten der Hubwinden aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrohydraulische Leck-Kompensationsvorrichtung gemäß dem Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren zur elektrohydraulischen Leck-Kompensation gemäß dem Anspruch 8 gelöst. Die Unteransprüche definieren dabei bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Erfindungsgemäß umfasst die elektrohydraulische Leck-Kompensationsvorrichtung einen Drucksensor, der den hydraulischen Druck auf der Lastseite des Hydraulikmotors vor dem Schließen der mechanischen Bremse misst. Somit ist der hydraulische Druck bzw. der Lastdruck unmittelbar vor dem Schließen der mechanischen Bremse bekannt und dieser gemessene Druckwert wird vor dem Öffnen der mechanischen Bremse wieder aufgebaut, um ein ruckfreies Anfahren der Hubwinde zu ermöglichen. Dabei ist die Lastseite des Hydraulikmotors die Seite im Hydraulikkreis, an der sich die Hebeleitung für den Hydraulikmotor befindet.
In einer bevorzugten Ausführungsform speichert eine Steuereinheit den gemessenen Druck als Ist-Druck. Dieser dem Lastfall entsprechende gemessene Ist-Druck dient dann als Referenz für den Druck, der kurz vor dem Öffnen der mechanischen Bremse aufgebaut werden muss, um ein ruckfreies Anfahren des Hubwerks zu ermöglichen. Dazu wird in ein Volumen zwischen dem Hydraulikmotor und dem Senkbremsventil Hydraulikfluid eingebracht, um die während der Schließdauer der mechanischen Bremse durch Leckage entwichene Fluidmenge im Volumen auszugleichen.
Bevorzugterweise entnimmt eine Pumpe des Mobilkrans vor dem Öffnen der mechanischen Bremse Fluid aus der Hebeleitung und verbringt sie in das Volumen zwischen Hydraulikmotor und Senkbremsventil, bis die gewünschte Fluidmenge verbracht, bzw. das gewünschte Druckniveau im Volumen erreicht wurde.
Dabei kann der erreichte aufgebaute Druck den gleichen Wert aufweisen wie der vor dem Schließen der mechanischen Bremse herrschende Druck, jedoch kann er sich auch davon unterscheiden, also höher oder niedriger ausfallen als der gemessene Druck vor dem Schließen der mechanischen Bremse.
Weiterhin kann das Hubwerk ein Getriebe umfassen, so dass der Hydraulikmotor letztendlich über das Getriebe und die mechanische Bremse an die Hubwerkstrommel gekoppelt ist.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform befindet sich das Senkbremsventil im Hydraulikkreis auf der Lastseite des Hydraulikmotors, also an der Seite, an der die Hebeleitung zum Hydraulikmotor führt, welcher durch den darin befindlichen Druck angetrieben wird.
So ist es auch vorstellbar, dass der Drucksensor im Hydraulikkreis auf der Lastseite des Senkbremsventils, also an der Seite der zum Senkbremsventil führenden Hebeleitung angeordnet ist. Mit anderen Worten ist das Senkbremsventil in dieser Ausführungsform zwischen Drucksensor und Hydraulikmotor im Hydraulikkreis angeordnet, jedoch ist es auch vorstellbar, dass sich der Drucksensor zwischen Senkbremsventil und Hydraulikmotor befindet.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur elektrohydraulischen Leck-Kompensation bei einem Mobilkran-Senkbremssystem in einem offenen hydraulischen Kreis.
Erfindungsgemäß wird vor dem Schließen der mechanischen Bremse, d. h. unmittelbar vor dem Schließen der mechanischen Bremse, der Druck in der Hebeleitung, also auf der Lastseite des Hydraulikmotors durch den Drucksensor gemessen. Dieser gemessene Druck kann auch als Ist-Druck bezeichnet werden, da er den aktuellen Lastzustand am Hubwerk des Krans wiedergibt.
Anschließend wird bevorzugt durch eine Steuereinheit ein Soll-Druck festgelegt, der durch Verrechnung des gemessenen Ist-Drucks mit einem vorher festgelegten Wert in Abhängigkeit des Lastzustandes errechnet wird. Dieser errechnete Soll-Druck wird dann unmittelbar vor dem Öffnen der mechanischen Bremse im Volumen zwischen Senkbremsventil und Hydraulikmotor aufgebaut, um ein ruckfreies Anfahren des Hubwerks zu ermöglichen. Mit anderen Worten wird also mit Hilfe eines Drucksensors der Lastdruck der Winde erfasst und ggf. von der Steuerung mit einem Faktor belegt, so dass vor jedem Öffnen der mechanischen Bremse durch Zugabe von Hydrauliköl in den Raum zwischen Senkbremsventil und Hydraulikmotor dieser wiederhergestellt wird. Dies geschieht durch Ansteuern der Winde in Hebenrichtung bei geschlossener mechanischer Bremse. Bevorzugterweise wird vor dem Öffnen der mechanischen Bremse zum Druckaufbau Fluid aus der Hebeleitung entnommen und in das Volumen zwischen Senkbremsventil und Hydraulikmotor gepumpt.
Weiter bevorzugt können dabei alle Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens vor jedem Senken und Heben einer Last vollautomatisch ablaufen, also ohne dass ein Bediener während des Verfahrensablaufs eingreifen muss.
Ferner ist es möglich, dass unmittelbar vor dem Schließen der mechanischen Bremse der herrschende Betriebszustand erfasst wird, also auch zwischen dem Heben und Senken einer Last unterschieden wird. Diese Unterscheidung erlaubt es letztendlich der Steuerung einen in Abhängigkeit des Lastzustandes festgelegten Wert mit dem gemessenen Ist-Druck zu verrechnen. Es ist leicht vorstellbar, dass kurz nach dem Anheben einer Last vor dem Hydraulikmotor ein höherer Druck als beim Halten der gleichen Last vorherrscht, da zum Beschleunigen der Last zusätzlich Druck aufgebaut werden muss. Entsprechendes gilt selbstverständlich beim Senken der Last. Durch Erfassen dieser Lastzustände ist es bei der vorliegenden Erfindung möglich, auf diese beim Druckaufbau kurz vor dem Lösen der mechanischen Bremse einzugehen, so dass selbst in solchen Situationen ein ruckfreies Anfahren des Hubwerks möglich ist.
Werden unterschiedliche Lasten gehoben, kann immer der Lastdruck unmittelbar vor dem Schließen der mechanischen Bremse zugrunde gelegt werden. Hierbei kann von der Steuerung unterschieden werden, ob zuletzt eine Last gehoben oder gesenkt wurde.
Es ist ferner denkbar, dass das erfindungsgemäße Verfahren sowohl beim Heben als auch beim Senken bzw. vor dem Heben als auch vor dem Senken einer Last ausnahmslos Anwendung findet, jedoch kann das erfindungsgemäße Verfahren auch in bestimmten Situationen ausgesetzt werden, insbesondere dann, wenn der Lastdruck bzw. der gemessene Ist-Druck einen vorher festgelegten Wert unterschreitet.
Ferner kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beim Heben der Last lediglich die mechanische Bremse und beim Senken der Last sowohl die mechanischen Bremse als auch das Senkbremsventil geöffnet werden, um eine zusätzliche Sicherung der Last bereitzustellen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert. Sie kann alle hierin beschriebenen Merkmale einzeln sowie in jedweder sinnvollen Kombination umfassen. Dabei zeigt die einzige beiliegende 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Leck-Kompensationsvorrichtung für ein Mobilkran-Senkbremssystem mit einem offenen hydraulischen Kreis.
Die Vorsteuerventile für Heben 1 und Senken 10 betätigen den Steuerschieber 2 und lenken das Hydrauliköl in die Heben- oder Senkenleitung 3 bzw. 11. Das Bremslüftventil 8 öffnet beim Heben die mechanische Bremse 9. Beim Senken werden mechanische Bremse 9 und Senkbremsventil 4 geöffnet. Die Hubwinde ist über das Getriebe 6 und die mechanische Bremse an den Hydraulikmotor 5 gekoppelt, an dessen Lastseite 12 sich das Senkbremsventil 4 befindet. Der Lastdruck wird mit Hilfe des Drucksensors 13 ermittelt, der sich auf der Lastseite des Senkbremsventils 4 befindet, wo eine Bohrung mit einer Rohrbruchsicherung 14 versehen, als Anschluss dient.
Der Hebevorgang läuft erfindungsgemäß automatisch in nachstehend beschriebener Reihenfolge ab:
Das Vorsteuerventil für Heben 1 öffnet den Steuerschieber 2 in Hebenrichtung. Das Hydrauliköl gelangt über die Hebenleitung 3 und das Senkbremsventil 4 zum Hydraulikmotor 5. Zwischen Senkbremsventil 4 und Hydraulikmotor 5 wird im Raum 12 die Leckage des Hydraulikmotors 5 kompensiert, bis sich der Lastdruck des vorherigen Heben- oder Senkenvorgangs einstellt. Mit dem Bremslüftventil 8 wird die mechanische Bremse 9 geöffnet, die zwischen Hydraulikmotor und mechanischem Getriebe angeordnet ist. Der Hydraulikmotor treibt über das mechanische Getriebe 6 die Hubwinde 7 an.
Der Senkenvorgang läuft erfindungsgemäß automatisch in nachstehend geschriebener Reihenfolge ab:
Das Vorsteuerventil für Heben 1 öffnet den Steuerschieber 2 in Hebenrichtung. Das Hydrauliköl gelangt über die Hebenleitung 3 und das Senkbremsventil 4 zum Hydraulikmotor 5. Zwischen Senkbremsventil 4 und Hydraulikmotor 5 wird im Raum 12 die Leckage des Hydraulikmotors 5 kompensiert, bis sich der Lastdruck des vorherigen Heben- oder Senkenvorgangs einstellt. Das Vorsteuerventil für Senken 10 öffnet den Steuerschieber 2 in Senkenrichtung. Das Hydrauliköl gelangt über die Senkenleitung 11 zum Hydraulikmotor 5. Mit dem Bremsluftventil 8 wird die mechanische Bremse 9 geöffnet, die zwischen Hydraulikmotor 5 und mechanischem Getriebe 6 angeordnet ist. Gleichzeitig wird das Senkbremsventil 4 entsprechend der gewünschten Senkgeschwindigkeit geöffnet. Der Hydraulikmotor 5 treibt über das mechanische Getriebe 6 die Hubwinde 7 an.

Claims

Elektrohydraulische Leckkompensationseinrichtung für ein Mobilkran-Senkbremssystem in einem offenen hydraulischen Kreis mit a) einem an ein Hubwerk (6, 7) gekoppelten Hydraulikmotor (5), b) einem Senkbremsventil (4), c) einer mechanischen Bremse (9), und d) einem Drucksensor (13), wobei e) der Drucksensor (13) unmittelbar vor dem Schließen der mechanischen Bremse (9) auf der Lastseite des Hydraulikmotors (5) im Hydraulikkreislauf oder auf der Seite der Hebeleitung (3) herrschenden Druck misst und f) der gemessene Druck vor dem Öffnen der mechanischen Bremse (9) im Hydraulikkreislauf wieder aufgebaut wird.
Leckkompensationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit den gemessenen Druck als Ist-Druck speichert und eine Pumpe des Mobilkrans vor dem Öffnen der mechanischen Bremse (9) dazu veranlasst, Fluid in ein Volumen (12) zwischen Hydraulikmotor (5) und Senkbremsventil (4) zu verbringen, um den während der Schließdauer der mechanischen Bremse (9) im Volumen (12) aufgetretenen Druckverlust, vorzugsweise vollautomatisch auszugleichen.
Leckkompensationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpe des Mobilkrans vor dem Öffnen der mechanischen Bremse (9) zum Druckaufbau Fluid aus der Hebeleitung (3) in das Volumen (12) zwischen Hydraulikmotor (5) und Senkbremsventil (4) verbringt.
Leckkompensationsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der aufgebaute Druck in Abhängigkeit vom Lastzustand vom gemessenen Druck unterscheidet.
Leckkompensationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikmotor (5) über ein Getriebe (6) und die mechanische Bremse (9) an eine Hubwerkstrommel (7) gekoppelt ist.
Leckkompensationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Senkbremsventil (4) im Hydraulikkreis auf der Lastseite des Hydraulikmotors (5) oder an der Seite der Hebeleitung (3) angeordnet ist.
Leckkompensationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (13) im Hydraulikkreis auf der Lastseite des Senkbremsventils (4) oder an der Seite der Hebeleitung (3) angeordnet ist.
Verfahren zur elektrohydraulischen Leckkompensation bei einem Mobilkran-Senkbremssystem in einem offenen hydraulischen Kreis mit einem an ein Hubwerk (6, 7) gekoppelten Hydraulikmotor (5), einem Senkbremsventil (4), einem Drucksensor (8) und einer mechanischen Bremse (9), mit folgenden Verfahrensschritten: – Messen des unmittelbar vor dem Schließen der mechanischen Bremse (9) auf der Lastseite des Hydraulikmotors (5) herrschenden hydraulischen Ist-Drucks mit dem Drucksensor (8); – Festlegen eines Solldrucks durch Verrechnung des gemessenen Ist-Drucks mit einem vorher festgelegten Wert in Abhängigkeit des Lastzustands – Erzeugen des Solldrucks im Volumen (12) vor dem Öffnen der mechanischen Bremse (9).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Öffnen der mechanischen Bremse (9) zum Druckaufbau Fluid aus der Hebeleitung (3) in das Volumen (12) verbracht wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte vor dem Heben oder Senken einer Last vollautomatisch ablaufen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar vor dem Schließen der mechanischen Bremse (9) der herrschende Betriebszustand erfasst wird und zwischen dem Heben und dem Senken einer Last unterschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren sowohl beim/vor dem Heben als auch beim/vor dem Senken einer Last Anwendung findet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nicht Anwendung findet, falls der Lastdruck, insbesondere der gemessene Ist-Druck einen vorher festgelegten Wert unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei Heben der Last die mechanische Bremse (9) und beim Senken der Last die mechanische Bremse (9) und das Senkbremsventil (4) geöffnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Druck auf der Lastseite des Hydraulikmotors (5) oder an der Seite der Hebeleitung (3) gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Druck auf der Lastseite des Senkbremsventils (4) oder an der Seite der Hebeleitung (3) gemessen wird.