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WO2003068651A1 - Steuervorrichtung für einen hydraulischen aufzug - Google Patents

Steuervorrichtung für einen hydraulischen aufzug Download PDF

Info

Publication number
WO2003068651A1
WO2003068651A1 PCT/CH2003/000082 CH0300082W WO03068651A1 WO 2003068651 A1 WO2003068651 A1 WO 2003068651A1 CH 0300082 W CH0300082 W CH 0300082W WO 03068651 A1 WO03068651 A1 WO 03068651A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control
pressure
input
speed
controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/CH2003/000082
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Moser
Hugo Birbaumer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bucher Hydraulics AG
Original Assignee
Bucher Hydraulics AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bucher Hydraulics AG filed Critical Bucher Hydraulics AG
Priority to EP03700305A priority Critical patent/EP1474349B1/de
Priority to AU2003201608A priority patent/AU2003201608A1/en
Priority to DE50308683T priority patent/DE50308683D1/de
Publication of WO2003068651A1 publication Critical patent/WO2003068651A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B1/00—Control systems of elevators in general
    • B66B1/24—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration

Definitions

  • the invention relates to a control device for a hydraulic elevator according to the preamble of claim 1.
  • a control device for a hydraulic elevator is known from WO 98/34868 AI and the resulting US-A-6, 142,529.
  • the motor and the valve unit driving the hydraulic pump can be controlled by the control device via a frequency converter.
  • This control device is able to regulate the movement of the cabin.
  • the control device is designed in such a way that either the control valve unit or the power supply part for the motor of the hydraulic pump is controlled. In those phases of operation in which the
  • Control valve unit is not acted regulating, the total energy expenditure is lower, because in the control valve unit no energy previously applied by the pump and motor unit is destroyed again. The total energy expenditure is therefore less. However, it is necessary that the cabin approaches the next stop at a much lower speed, the so-called creep speed, after the trip to Nor.
  • a hydraulic elevator is known from DE-Al-196 01 724, the control device for the working cylinder of which has a position controller, a pressure controller and a speed controller.
  • the position controller acts on the one hand directly on a variable displacement pump and on the other hand on the speed and pressure regulator, which are both also acted upon by other elements of the control device, so that a complex control algorithm results.
  • the pressure regulator or the speed regulator acts on a proportional valve, which is important for controlling the flow of the hydraulic oil. At the moment of switching, discontinuities in the control cannot be ruled out.
  • the flow of the hydraulic oil is also influenced by the variable displacement pump.
  • a control device which enables precise direct entry, that is, does away with creep speed.
  • the control device acts on a valve arrangement. While the vehicle is accelerating and traveling at nominal speed, the cabin is not regulated, but only controlled. When the stopping position is approached, the cabin is in the deceleration phase after a certain algorithm controlled path-dependent.
  • the generated control command acts on the control valve arrangement, which contains two throttle valves. The energy requirement of such a drive is thus higher than in the subject of WO 98/34868 AI, because the hydraulic energy generated by a pump by means of a motor is partially uselessly destroyed in these throttle valves.
  • a hydraulic elevator is known from WO 99/33740, in which a pressure accumulator is present.
  • 4 valves have to be switched to control the up and down travel of the cabin.
  • the control of the pump is not disclosed.
  • the invention has for its object to provide a control device for a hydraulic elevator, which is able to control the travel of the car so that crawl can be dispensed with, but which does not require energy-consuming throttle valves.
  • Fig. 2 is a general scheme of a control device
  • Fig. 3 shows a detailed diagram of the control device.
  • the reference numeral 1 denotes a car of an elevator, which can be moved by a hydraulic drive 2.
  • the power transmission from the hydraulic drive 2 to the cabin 1 takes place in a known manner by means of a rope 3, which is deflected via a roller 5 attached to the hydraulic drive 2.
  • One end of the rope 3 is fastened to a building part 4, but can also be fastened to the guide rails (not shown) for the cabin 1.
  • Known deviating arrangements of rope 3 and rollers 5 are possible, as are hydraulic drives of different design, such as pull and push cylinders.
  • FIG. 1 shows only one example. Also - ⁇ -
  • the direct drive of the cabin 1 by the hydraulic drive, as shown in WO 98/34868, is possible.
  • the hydraulic drive 2 consists of a cylinder 6, in which a piston 8 fastened to a piston rod 7 can be moved.
  • the end of the piston rod 7 opposite the piston 8 carries the roller 5.
  • the interior of the cylinder 6 is divided by the piston 8 into a first pressure chamber 9 and a second pressure chamber 10.
  • the drive 2 of the illustrated embodiment is a so-called plunger cylinder, in which the two pressure chambers 9 and 10 are connected. So there is no seal on the piston 8 against the inner wall of the cylinder 6. At the point where the piston rod 7 emerges from the hydraulic drive 2, there is a seal so that the pressure chamber 10 is sealed.
  • the hydraulically effective cross section corresponds to the cross section of the piston rod 7.
  • a cylinder line 11 is connected to the first pressure chamber 9 and connects this pressure chamber 9 to a cylinder line shut-off valve 12.
  • This cylinder line shut-off valve 12 is an electrically controllable OPEN-CLOSE valve, for example a solenoid valve.
  • the cylinder line shut-off valve 12, is connected to a pump 13, which is driven by an electric motor 14.
  • a storage line shut-off valve 15 is connected, which is also an electrically controllable OPEN-CLOSE valve.
  • This storage line shut-off valve 15 is followed by a storage line 16 which leads to a pressure accumulator 17 which consists of at least one pressure accumulator 17.1.
  • a further pressure accumulator 17.2 is shown, which is connected in parallel to the first pressure accumulator 17.1.
  • the number of pressure accumulators 17.1, 17.2, 17.n contained in the pressure accumulator 17 advantageously depends, for example, on the required storage volume, which is related to the maximum distance to be covered by the cabin 1. The greater the maximum possible path, the more pressure accumulators 17.1, 17.2, 17.n are contained in the pressure accumulator 17. Both bladder accumulators and piston accumulators can be considered as pressure accumulators 17.
  • a branch of the storage line 16 leads to a charge pump 18 which is driven by an electric motor 19.
  • the charge pump 18 is also a
  • Tank line 20 connected to a tank 21. Hydraulic oil is by means of the charge pump 18 can be requested from the tank 21 in the pressure accumulator 17.
  • the electric motor 19 driving the charge pump 18 is advantageously automatically controlled by a pressure switch 22.
  • the pressure switch 22 rests on the storage line 16, thus detects its pressure, which is denoted by P s . If the pressure P s drops below a predetermined lower value, the pressure switch 22 switches the electric motor 19 on, so that the charging pump 18 then pumps hydraulic oil from the tank 21 into the pressure accumulator 17, as a result of which the pressure P s is increased until the pressure P s reaches a predetermined upper value, after which the charge pump 18 is then switched off again.
  • the charge pump 18 must therefore only run when the pressure P ⁇ in the pressure accumulator 17 is too low.
  • the pressure P s can drop on the one hand because of unavoidable leakage losses via the charge pump 18, and on the other hand due to a drop in the temperature of the hydraulic oil due to environmental influences. If the temperature of the hydraulic oil rises as a result of such environmental influences, the pressure P s increases . Since such a temperature increase never happens very quickly, it would not be necessary for this reason to provide a pressure relief valve between the pressure accumulator 17 and the tank 21, through which hydraulic oil increases in the pressure P s in the
  • Tank 20 can be drained.
  • the leakage losses of the charge pump 18 are in themselves sufficient to prevent the pressure P from increasing too much. Nevertheless, such a pressure relief valve can be present for safety reasons.
  • a check valve 23 is advantageously arranged between the charge pump 18 and the pressure accumulator 17. This check valve 23 prevents leakage through the charge pump 18. Then the already mentioned pressure relief valve is definitely necessary.
  • Other safety-relevant system parts such as pipe rupture protection and emergency drain are not drawn and described because such elements are not relevant with regard to the essence of the invention.
  • the pressure accumulator 17 is a bubble or a piston accumulator. Its pressure P $ changes depending on the movement of the cabin 1. However, this does not have a disadvantageous effect on the control or regulation of the path and speed of the cabin 1.
  • the control of the path and speed of the cabin 1 is carried out by the control device according to the invention described later.
  • the predetermined values at which the pressure switch 22 switches the electric motor 19 on or off can advantageously be changeable by a control and regulating device 25.
  • a pressure Pz prevails in the cylinder line 11, which corresponds to the pressure in the first pressure chamber 9 of the hydraulic drive 2. This pressure correlates with the load of the cabin 1.
  • the pressure difference P s - P z or Pz - Ps can be negative, so that the pump 13 is then driven by the pressure difference in turn.
  • the motor 14 can act as a generator, as is already known. So that such energy recovery is advantageously possible, the motor 14 is operated in a known manner by a power divider 24, which is a frequency converter, for example.
  • the power controller 24 is controlled by the control and regulating device 25, which in turn receives commands from an elevator control system, not shown here. Only one control line 26 is shown, via which the commands are transmitted from the control panels of the elevator system to the control and regulating device 25.
  • the cylinder line shutoff valve 12 and the storage line shutoff valve 15, both controllable by the control and regulating device 25, are closed. They are therefore not activated when the cabin 1 is at a standstill.
  • the control device 25 opens the cylinder line shut-off valve 12 and the storage line shut-off valve 15 and the motor 14 operates in its first direction of rotation so that the pump 13 hydraulic oil promotes from the pressure chamber 9 in the pressure accumulator 17.
  • the pressure difference Ps - Pz- acts on the pump 13.
  • the cylinder line shut-off valve 12 and the storage line shut-off valve 15 are also opened by the control device 25 and the motor 14 is operated in its second direction of rotation so that the pump 13 hydraulic oil from the pressure accumulator 17 into the Pressure room 9 promotes.
  • the pressure difference P z - P s acts across the pump 13. At the same time, this means that electrical energy for operating the motor 14 only has to be used as long as the pressure P s is less than the pressure Pz.
  • the electrical connection value for the motor 14 can be much smaller than with conventional hydraulic circuits. Consequently, the motor 14 required to operate the pump 13 must also be designed for a smaller nominal output. This results in cost advantages for the motor 14 itself, with connected load tariffing due to the smaller connected load and with power tariffing due to the smaller consumption of electrical energy. It is also avoided that hydraulic oil which has been brought to high pressure by means of a pump is expanded again in the direction of tank 21 and thereby releases or loses its potential energy uselessly.
  • tank 21 can be small. It actually only serves to absorb a differential amount of hydraulic oil that corresponds to the leakage losses. These leakage losses can flow through a leakage line 30 into the tank 21.
  • the pressure Pz in the cylinder line 11 can be detected with the aid of a load pressure sensor 31. It is transmitted to the control and regulating device 25.
  • the pressure switch 22 already mentioned evaluates the pressure Ps in the storage line 16.
  • Pressure switch 22 also includes the functionality of a pressure sensor.
  • the one from him determined pressure in the storage line 16 is also transmitted to the control and regulating device 25.
  • the control and regulating device 25 thus knows the two pressures Pz and Ps and is thus able to take these pressures into account when controlling or regulating the elevator, which will be explained in more detail with regard to the load pressure sensor 31 because this is relevant to the invention.
  • the hydraulic circuit described has the remarkable advantage that no proportionally pilot-controllable valve is required to operate the hydraulic elevator. Many conventional hydraulic elevator systems have separate pilot-controllable valves for ascending and descending. This effort is avoided by the invention.
  • the control chain is therefore also very simple and clear, because the speed of the cabin 1 is controlled or regulated only by means of a single element, namely by means of the motor 14.
  • Storage line shut-off valve 15 sudden pressure changes occur, which are also noticeably noticeable by noise.
  • the sudden pressure changes also put a considerable load on the pump 13, which can be disadvantageous for its operation and service life.
  • These problems apparently also exist in the subject of WO-A-99/33740, where a total of four valves have to be switched.
  • the control method described below eliminates the problems caused thereby and enables convenient operation.
  • the existing means such as pump 13, motor 14, pressure switch 22, power controller 24 and the control and regulating device 25 are also used to avoid the sudden pressure changes. However, this is not the subject of the present invention and is therefore not described here.
  • the cylinder line shutoff valve 12 and the storage line shutoff valve 15 are closed and the electric motor 14 of the pump 13 is at a standstill. If the cabin 1 is to be set in motion, the electric motor 14 of the pump 13 is controlled in a first process step in such a way that it builds up pressure at the pump-side connection of the storage line shut-off valve 15. This pressure build-up occurs in that the motor 14 and pump 13 rotate slowly in the direction of rotation that hydraulic oil is delivered towards the storage line shut-off valve 15. However, the amount of hydraulic oil delivered is minimal because the cylinder line shutoff valve 12 and the storage line shutoff valve 15 are closed. Nevertheless, the desired pressure build-up takes place.
  • the motor 14 is driven only for a very short time. This time period will be the first compensation time t A t. It has been shown that a running time of approximately 100 to 300 msec at a reduced speed n re d are sufficient to build up a pressure which corresponds approximately to the pressure Ps in the storage line 16. If the storage line shut-off valve 15 is now opened in a second method step, there is no sudden change in pressure, so that the problem described above does not exist when the storage line shut-off valve 15 is opened.
  • the motor 14 and thus the pump 13 are stopped again.
  • the motor 14 remains magnetized, which is achieved by the control device 25 controlling the power controller 24 accordingly.
  • the pump 13 is thereby able to absorb torque without starting to rotate.
  • the pressure Ps in the storage line 16 is present on the side of the pump 13 facing the storage line shut-off valve 15, while a more or less undefined pressure prevails on the side of the pump 13 facing the cylinder line shut-off valve 12, which pressure originally exists Initial state was hardly different from the atmospheric pressure and was then reduced indefinitely by the running of the motors 14 for the duration of the compensation time t A i.
  • the length of time during which the motor 14 remains magnetized without rotating is referred to as the second compensation time t 2 .
  • this compensation time t A2 the pressure difference between the two sides of the pump 13 can now decrease, which is a consequence of the internal leakage losses within the pump 13. It has been shown that this second compensation time t A2 should be approximately 200 msec.
  • the pressure on the side of the cylinder line shutoff valve 12 facing the pump 13 now corresponds approximately to the pressure Ps in the storage line 16, while on the other side of the cylinder line shutoff valve 12 the pressure Pz prevails in the cylinder line 11 , Since the pressures Ps and Pz are of the same order of magnitude, the cylinder line shut-off valve 12 can now be opened without there being an abrupt change in pressure of such a magnitude that problems caused by pressure surges and noises arise.
  • FIG. 1 shows a general diagram of the control device, namely the control and regulating device 25, which is part of the control device and which is designed according to the invention. It should be emphasized here that this embodiment according to the invention is very suitable with regard to the hydraulic circuit of FIG. 1, but is not limited to the application together with this hydraulic circuit. Rather, the control and regulating device 25 according to the invention can be used in all conceivable hydraulic circuits.
  • the previously mentioned elevator control which is now provided with the reference number 40, supplies the control and regulating device 25 with information about the destination via the control line 26.
  • the control and regulating device 25 receives the information about the actual position of the cabin 1 (FIG. 1), specifically from a position encoder 41.
  • This is advantageously an incremental encoder of high resolution, for example an absolute value encoder with a step size of 0.25 mm.
  • the control and regulating device 25 receives information from the load pressure sensor 31.
  • the power controller 24 is connected to the control and regulating device 25 and acts on the pump 13 (FIG. 1) via the electric motor 14 (FIG. 1). As already described, this controls the travel of the cabin 1 (FIG. 1).
  • the control and regulating device 25 also controls the two switching valves, namely the cylinder line shut-off valve 12 and the storage line shut-off valve 15, but this is not explained in detail here, since this is not part of the subject matter of the present invention.
  • the control and regulating device 25 contains three hierarchically arranged regulators, namely a position regulator 42, a speed regulator 43 and a pressure regulator 44.
  • the output of the position regulator 42 acts on the input of the speed regulator 43 and, as has already been stated hierarchically the output of the speed controller 43 to the input of the pressure controller 44.
  • This Controller hierarchy according to the invention is essential for the solution of the task and also offers a number of advantages with regard to the driving comfort of the elevator.
  • the control and regulating device 25 also contains a driving curve generator 45 and a speed sensor 46.
  • the speed sensor 46 calculates the speed of the car 1 in a known manner from the change in the position of the car 1 over time Generator 45, which at the same time contains the control control, generates a target value for the position to be reached from the travel destination supplied by the elevator control 40 and delivers this to the input of the position controller 42.
  • the position controller 42 designed as a PID controller can thus use the control deviation Generate correlating signal and deliver it to the downstream speed controller 43. This makes it possible for the speed controller 43, knowing the deviation between the actual value and the target value of the position of the cabin 1 (FIG. 1), to regulate the speed in such a way that it is possible to reach the target position with pinpoint accuracy without the need for slow travel in a direct entry.
  • the speed controller 43 takes into account in addition to that of
  • Speed sensor supplied actual speed V s also the setpoint for the speed that is given to it by the driving curve generator 45.
  • the line on which the setpoint speed vs 0 u is transmitted is identified accordingly with soii.
  • the output signal of the speed controller 43 does not reach the input of the power controller 24 directly, but is fed to the pressure controller 44 as an input signal.
  • the signal of the load pressure sensor 31 is present at the second input of the pressure regulator 44.
  • This pressure is a measure of the actual value of the acceleration.
  • the value of the setpoint acceleration bs 0 n specified by the driving curve generator 45 is present at a further input of the pressure regulator 44, which is why in FIG. 2 the corresponding line, on which the setpoint acceleration bs 0 n transmits, is marked with bs 0 u.
  • FIG. 3 shows a detailed diagram of the control and regulating device 25, in which the same elements as in FIG. 2 are shown, and in addition a number of advantageous configurations are shown.
  • the basic structure of the position controller 42, speed controller 43 and pressure controller 44 is the same.
  • the position controller 42 actual and target value of the position of the cabin 1 (Fig. 1) are supplied, namely the actual position value Post s t, which comes from the position sensor 41, to the "-" input, and the position target value Possoiu der from the driving curve generator 45 comes to the "- (-" - input.
  • the position controller 42 is a PID controller which can be parameterized, which is indicated in FIG. 3 by an arrow Para.
  • the parameter or parameters originate or originate from the driving curve generator 45 where this value or these values are stored, which is indicated on the driving curve generator 45 by an arrow Para pointing outwards.
  • the output of the position controller 42 which supplies the positioning command of the position controller 42, in contrast to FIG. 2, does not lead directly to an input of the speed controller 43, but to a first input of a speed controller control element 50 3 between the switching element 51 drawn in between the output of the position controller 42 and the first input of a speed controller control element 50 is temporarily not considered here.
  • the speed controller control member 50 is supplied with the target speed vs 0 ⁇ at a second input.
  • the cruise control controller 50 internally includes a multiplier 50M and a summer 50S.
  • the target speed vs 0 n is multiplied by a parameter, which in turn is indicated by an arrow Para.
  • This parameter also comes from the driving curve generator 45.
  • the product of the parameter and the target speed vs 0 u reaches the summer 50M and is added there to the positioning command of the position controller 42.
  • This added signal which represents a corrected command of the position controller 42, reaches the "+" input of the speed controller 43.
  • Setpoint influencing speed controller 43 is influenced by a pilot control.
  • the aim is to design the setpoint formed by the feedforward control in such a way that the speed controller 43 has to cope with a smaller control difference. It then follows that the speed controller 43 can regulate with a larger proportional component and a smaller integral component, as a result of which it responds faster on the one hand and also significantly reduces the tendency to overshoot and undershoot. This improves control stability.
  • This measure is particularly advantageous because it is a control chain of the three controllers position controller 42, speed controller 43 and pressure controller 44. With three controllers connected in series, the risk of instability is much greater.
  • the speed controller 43 has the actual speed v ⁇ st of the cabin 1 (FIG. 1) available at the “-” input.
  • the speed controller 43 can also be parameterized in the same way as the position controller 42, which in turn is indicated by the arrow Para.
  • the speed controller 43 which is also a PID controller, generates a control command from the corrected command from the position controller 42 and the value of the actual speed Vr st .
  • this control command in turn does not arrive directly at the first input of the downstream pressure regulator 44, but quite analogously again at a pilot control stage, namely at a pressure regulator control element 52.
  • This pressure regulator control element 52 becomes analogous to the speed regulator control element 50
  • Multiplier 52M and a summer 52S are formed.
  • the multiplier 52M is supplied with the target acceleration bs 0 ⁇ , which is supplied by the driving curve generator 45.
  • the target acceleration bs 0 ⁇ is multiplied by a parameter in the multiplier 52M.
  • the target acceleration bsoii corrected in this way is then added in the summer 52S to the actuating command originating from the speed controller 43.
  • the pressure controller 44 is also a parameterizable PID controller.
  • the corrected positioning command mentioned reaches its "+" input and the actual load pressure value pist, which comes from the load pressure sensor 31, reaches its "-" input.
  • the pressure regulator 44 From the control deviation between the Actual load pressure value p ls t and the corrected control command, the pressure regulator 44 generates a control signal for the power controller 24 connected to the output of the control and regulating device 25, which regulates the speed of the motor 14 (FIG. 1).
  • a speed controller control element 53 is connected to the output of the pressure regulator 44, which in turn consists of a multiplier 53M and a summer 53 S.
  • the multiplier 53M can also be parameterized here. In this case too, the pilot control has the advantageous effect described above.
  • This load correction element 54 contains a memory 55 and a summing element 56.
  • the signal from the load pressure sensor 31, the actual load pressure value p ⁇ st reaches an input of the memory 55 and also a first input of the summing element 56.
  • the value stored in the memory 55 of a reference load pressure p lst0 reaches a second input of the summing element 56.
  • This second input is an inverting input, which has the consequence that the difference pist - pisto is formed in the summing element 56. This the difference p ⁇ st - p ls to reaches the "-" input of the pressure regulator 44.
  • This load correction element 54 enables a very significant improvement in the
  • Last pressure p ⁇ s t the difference p ⁇ s t - pistö-
  • the pressure regulator 44 does not have to regulate to the large pressure p ⁇ s t, but to the much smaller difference p ⁇ st - p ⁇ st0 . This is extremely important because modern hydraulic elevators are operated at pressures in the range of 80 to 200 bar.
  • the pressure regulator 44 does not have to compensate for small differences of a high value, but always only the much smaller ones
  • the controller concept described in its advantageous variants also makes it possible through the parameterization of position controller 42, speed controller 43, pressure controller 44 and multipliers 50M, 52M and 53M that the parameterization can be varied in many ways. It is thus advantageously possible to fundamentally carry out the parameterization of the lifting and lowering of the cabin 1 differently.
  • the parameterization can also be made dependent on the current position of the cabin 1.
  • the dynamic behavior of the elevator also depends on the position of the piston 8 (FIG. 1) within the cylinder 6. According to this position, the effective height of the hydraulic column is of different heights with corresponding different properties, for example because of the compressibility of the hydraulic oil.
  • certain parameters can be varied in a sliding manner while the cabin 1 is traveling. So they can
  • Control and driving characteristics are kept constant over the entire driving range of the cabin 1 from the top floor to the bottom floor.
  • This switching element 51 can switch the forwarding of the control command generated by the position controller 42 on and off.
  • the switching element 51 is controlled by a comparator 58.
  • the current actual position value Pos ⁇ st and a target position for starting the position control, which is denoted by Poss 0 nsta r t are on the input side.
  • the output signal of the comparator 58 is either "high” or "low”, which means that the switching element 51 driven with this output signal is switched on or off.
  • the target position Possoiista r t for the start of the position control is a position value that describes the position of the cabin 1 at which the deceleration phase is to begin.
  • the comparator 58 switches on the switching element 51. From this moment on, the control command of the position controller 42 is taken into account when regulating the travel of the cabin 1. The task according to the invention of reaching the stopping position without creep speed is thus achieved.
  • switching element 51 and the comparator 58 are not present, because then the command from the position controller 42 is continuously taken into account in the cruise control of the cabin 1.
  • the advantage achieved by switching element 51 and comparator 58 is that when position control is not really required, position controller 42 is not effective. Then only the other controllers in the control chain, namely the speed controller 43 and the pressure controller 44, are effective. Instead of three controllers, only two controllers are involved in the control process. This measure advantageously increases the stability of the control.
  • the parameters contained in the driving curve generator 45 which are supplied to the position controller 42, the speed controller 43, the pressure controller 44, the speed controller control member 50, pressure controller control member 52 and the speed controller control member 53, can be structured in the form of parameter sets. This can also be multi-dimensional tables that contain different parameter sets for different temperatures of the hydraulic oil.
  • the invention has been described here on the basis of the hydraulic scheme according to FIG. 1. However, the invention is not restricted to this, since it can also be used in the same way for other hydraulic circuits.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Elevator Control (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen hydraulischen Aufzug. Die Bewegung einer Kabine (1) wird durch den Fluss von Hydrauliköl durch eine Zylinderleitung (11) von und zu einem hydraulischen Antrieb (2) gesteuert. Die erfolgt durch die Steuerung des Flusses von Hydrauliköl mittels einer Pumpe (13). Erfindungsgemäss weist die Steuervorrichtung ein Steuer- und Regelgerät (25) auf, das drei hierarchisch angeordnete Regler (42, 43, 44), nämlich einen Positionsregler (42), einen Geschwindigkeitsregler (43) und einen Druckregler (44) enthält. Damit wird erreicht, dass die Bewegung der Kabine (1) allein durch Ansteuerung eines Leistungstellers (24) des die Pumpe (13) antreibenden Motors (14) gesteuert werden kann, wobei die Erreichung des Fahrtziels der Kabine (1) ohne Schleichfahrt vor dem Anhalten an der gewünschten Position möglich ist.Durch die Erfindung sind Steuerventile verzichtbar und es wird der Leistungsbedarf vermindert.

Description

Steuervorrichtung für einen hydraulischen Aufzug
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für einen hydraulischen Aufzug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Steuervorrichtung für einen hydraulischen Aufzug ist aus der WO 98/34868 AI und dem daraus hervorgegangenen US-A-6, 142,529 bekannt. Von der Steuervorrichtung sind über einen Frequenzumrichter der die Hydraulikpumpe antreibende Motor und eine Ventileinheit ansteuerbar. Diese Steuervorrichtung ist in der Lage, die Bewegung der Kabine zu regeln. Die Steuervorrichtung ist so beschaffen, daß entweder auf die Steuerventileinheit oder auf das Stromversorgungsteil für den Motor der Hydraulikpumpe regelnd eingewirkt wird. In jenen Phasen des Betriebs, in denen auf die
Steuerventileinheit nicht regelnd eingewirkt wird, wird der Gesamtenergieaufwand niedriger, weil in der Steuerventileinheit keine zuvor von der Einheit aus Pumpe und Motor aufgebrachte Energie wieder vernichtet wird. Der Gesamtenergieaufwand ist also geringer. Dabei ist es aber erforderlich, daß sich die Kabine im Anschluß an die Nor alfahrt der nächsten Haltestation mit wesentlich geringerer Geschwindigkeit, der sogenannten Schleichfahrt, nähert.
Aus DE-Al-196 01 724 ist ein hydraulischer Aufzug bekannt, dessen Steuereinrichtung für den Arbeitszylinder einen Positionsregler, einen Druckregler und einen Geschwindigkeitsregler aufweist. Der Positionsregler wirkt einerseits direkt auf eine Verstellpumpe und andererseits auf den Geschwindigkeits- und den Druckregler, die aber beide auch von anderen Elementen der Steuereinrichtung beaufschlagt werden, so daß sich ein komplexer Steueralgorithmus ergibt. Je nach Betriebszustand wirkt der Druckregler oder der Geschwindigkeitsregler auf ein Proportionalventil, das für die Steuerung des Flusses des Hydrauliköls bedeutsam ist. Im Moment des Umschaltens sind Unstetigkeiten der Regelung nicht auszuschließen. Der Fluß des Hydrauliköls wird außerdem durch die Verstellpumpe beeinflußt.
Aus EP 0 643 006 AI ist eine Steuervorrichtung bekannt, die eine genaue Direkteinfahrt ermöglicht, also auf die Schleichfahrt verzichtet. Die Steuervorrichtung wirkt auf eine Ventilanordnung. Während der Beschleunigung und der Fahrt mit Nenngeschwindigkeit wird die Fahrt der Kabine nicht geregelt, sondern lediglich gesteuert. Bei Annäherung an die vorgesehene Halteposition wird die Kabine in der Verzögerungsphase nach einem bestimmten Algorithmus wegabhängig gesteuert. Auch hierbei wird wirkt der erzeugte Stellbefehl auf die Regelventilanordnung, die zwei Drosselventile enthält. Der Energiebedarf einen solchen Antrieb ist somit höher als beim Gegenstand der WO 98/34868 AI, weil die von einer Pumpe mittels eines Motors erzeugte hydraulische Energie in diesen Drosselventilen teilweise wieder nutzlos vernichtet wird.
Aus WO 99/33740 ist ein hydraulischer Aufzug bekannt, bei dem ein Druckspeicher vorhanden ist. Hier sind 4 Ventile zu schalten, um Aufwärts- und Abwärtsfahrt der Kabine zu steuern. Die Steuerung der Pumpe ist nicht offenbart.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung für einen hydraulischen Aufzug zu schaffen, der in der Lage ist, die Fahrt der Kabine so zu steuern, daß auf die Schleichfahrt verzichtet werden kann, die aber ohne energieverzehrende Drosselventile auskommt.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein hydraulisches Schema,
Fig. 2 ein allgemeines Schema einer Steuervorrichtung und
Fig. 3 ein detailliertes Schema der Steuervorrichtung.
In der Fig. 1 ist mit der Bezugszahl 1 eine Kabine eines Aufzugs bezeichnet, die von einem hydraulischen Antrieb 2 bewegbar ist. Die Kraftübertragung vom hydraulischen Antrieb 2 auf die Kabine 1 erfolgt in bekannter Weise mittels eines Seiles 3, das über eine am hydraulischen Antrieb 2 befestigte Rolle 5 umgelenkt wird. Das eine Ende des Seiles 3 ist an einem Gebäudeteil 4 befestigt, kann aber auch an den nicht dargestellten Führungsschienen für die Kabine 1 befestigt sein. Bekannte abweichende Anordnungen von Seil 3 und Rollen 5 sind möglich, ebenso anders gestalte hydraulische Antriebe, so etwa Zug- und Druckzylinder. Diesbezüglich zeigt die Fig. 1 lediglich ein Beispiel. Auch - ό - der direkte Antrieb der Kabine 1 durch den hydraulischen Antrieb, wie in WO 98/34868 gezeigt, ist möglich.
Der hydraulische Antrieb 2 besteht aus einem Zylinder 6, in dem ein an einer Kolbenstange 7 befestigter Kolben 8 bewegbar ist. Das dem Kolben 8 gegenüber liegende Ende der Kolbenstange 7 trägt die Rolle 5. Der Innenraum des Zylinders 6 wird durch den Kolben 8 unterteilt in einen ersten Druckraum 9 und einen zweiten Druckraum 10. Der Antrieb 2 des dargestellten Ausführungsbeispiels ist ein sogenannter Plungerzylinder, bei dem die beiden Druckräume 9 und 10 verbunden sind. Am Kolben 8 ist also keine Dichtung gegen die Innenwand des Zylinders 6 vorhanden. An der Stelle, wo die Kolbenstange 7 aus dem hydraulischen Antrieb 2 heraustritt, befindet sich eine Dichtung, so daß der Druckraum 10 abgedichtet ist. Bei dieser Zylinderbauart entspricht der hydraulisch wirksame Querschnitt dem Querschnitt der Kolbenstange 7.
An den ersten Druckraum 9 ist eine Zylinderleitung 11 angeschlossen, die diesen Druckraum 9 mit einem Zylinderleitungs-Absperrventil 12 verbindet. Dieses Zylinderleitungs-Absperrventil 12 ist ein elektrisch ansteuerbares AUF-ZU- Ventil, also beispielsweise ein Magnetventil. Das Zylinderleitungs-Absperrventil 12 ist andererseits mit einer Pumpe 13 verbunden, die von einem elektrischen Motor 14 angetrieben wird. Am anderen Anschluß der Pumpe 13 ist ein Speicherleitungs- Absperrventil 15 angeschlossen, das ebenfalls ein elektrisch ansteuerbares AUF-ZU-Ventil ist. An dieses Speicherleitungs- Absperrventil 15 schließt sich eine Speicherleitung 16 an, die zu einem Druckspeicher 17 führt, der aus mindestens einem Druckspeicher 17.1 besteht. Dargestellt ist ein weiterer Druckspeicher 17.2, der parallel zum ersten Druckspeicher 17.1 angeschlossen ist. Die Zahl der im Druckspeicher 17 enthaltenen Druckspeicher 17.1, 17.2, 17.n richtet sich in vorteilhafter Weise beispielsweise nach dem benötigten Speichervolumen, das mit dem von der Kabine 1 zurückzulegenden maximalen Weg zusammenhängt. Je größer der maximal mögliche Weg ist, desto mehr Druckspeicher 17.1, 17.2, 17.n sind im Druckspeicher 17 enthalten. Als Druckspeicher 17 kommen sowohl Blasenspeicher als auch Kolbenspeicher in Betracht.
Ein Zweig der Speicherleitung 16 fuhrt zu einer Ladepumpe 18, die vom einem Elektromotor 19 angetrieben wird. Die Ladepumpe 18 ist außerdem über eine
Tankleitung 20 mit einem Tank 21 verbunden. Mittels der Ladepumpe 18 ist Hydrauliköl vom Tank 21 in den Druckspeicher 17 forderbar. Vorteilhaft wird der die Ladepumpe 18 antreibende Elektromotor 19 durch einen Druckschalter 22 automatisch gesteuert. Der Druckschalter 22 liegt an der Speicherleitung 16 an, erfaßt also deren Druck, der mit Ps bezeichnet ist. Sinkt der Druck Ps unter einen vorgegebenen unteren Wert, so schaltet der Druckschalter 22 den Elektromotor 19 ein, so daß dann die Ladepumpe 18 Hydrauliköl vom Tank 21 in den Druckspeicher 17 fördert, wodurch der Druck Ps so lange erhöht wird, bis der Druck Ps einen vorgegebenen oberen Wert erreicht, wonach dann die Ladepumpe 18 wieder ausgeschaltet wird. Die Ladepumpe 18 muß also nur dann laufen, wenn der Druck P§ im Druckspeicher 17 zu klein ist. Der Druck Ps kann einerseits wegen unvermeidlicher Leckverluste über die Ladepumpe 18 absinken, andererseits durch Absinken der Temperatur des Hydrauliköls durch Umgebungseinflüsse. Steigt durch solche Umgebungseinflüsse die Temperatur des Hydrauliköls an, so steigt der Druck Ps an. Da ein solcher Temperaturanstieg nie sehr schnell geschieht, wäre es aus diesem Grund nicht zwingend, zwischen dem Druckspeicher 17 und dem Tank 21 ein Überdruckventil vorzusehen, durch das Hydrauliköl bei steigendem Druck Ps in den
Tank 20 abgelassen werden kann. Die Leckageverluste der Ladepumpe 18 reichen an sich aus, um den Druck P nicht zu stark ansteigen zu lassen. Gleichwohl kann aus Sicherheitsgründen ein solches Überdruckventil vorhanden sein. Vorteilhaft ist zwischen Ladepumpe 18 und Druckspeicher 17 ein Rückschlagventil 23 angeordnet. Durch dieses Rückschlagventil 23 wird ein Leckageverlust durch die Ladepumpe 18 verhindert. Dann ist das schon erwähnte Überdruckventil auf jeden Fall nötig. Nicht gezeichnet und beschrieben sind weitere sicherheitsrelevante Anlagenteile wie Rohrbruchsicherung und Notablaß, weil solche Elemente nicht relevant im Hinblick auf das Wesen der Erfindung sind.
Der Druckspeicher 17 ist, wie schon zuvor erwähnt, ein Blasen- oder ein Kolbenspeicher. Dessen Druck P$ ändert sich in Abhängigkeit von der Bewegung der Kabine 1. Für die Steuerung bzw. Regelung von Weg und Geschwindigkeit der Kabine 1 wirkt sich dies aber nicht nachteilig aus. Die Regelung von Weg und Geschwindigkeit der Kabine 1 erfolgt durch die später beschriebene erfindungsgemäße Steuervorrichtung.
Die vorgegebenen Werte, bei denen der Druckschalter 22 den Elektromotor 19 ein- bzw. ausschaltet, können vorteilhaft durch ein Steuer- und Regelgerät 25 veränderbar sein. In der Zylinderleitung 11 herrscht ein Druck Pz, der dem Druck im ersten Druckraum 9 des hydraulischen Antriebs 2 entspricht. Dieser Druck korreliert mit der Last der Kabine 1.
Weil die Pumpe 13 zwischen der Zylinderleitung 11 und der Speicherleitung 16 angeordnet ist, wirkt dann, wenn sich beim Betrieb des Aufzugs das Zylinderleitungs- Absperrventil 12 in der Stellung "AUF" befindet, auf die Pumpe 13 einerseits unmittelbar der Druck Pz in der Zylinderleitung 11 und somit im hydraulischen Antrieb 2 und, wenn sich beim Betrieb des Aufzugs auch das Speicherleitungs-Absperrventil 15 in der Stellung "AUF" befindet, andererseits unmittelbar der Druck Ps in der Speicherleitung 16 und somit im Druckspeicher 17. Gegenüber dem vorbekannten Stand der Technik sind also Regelventile zur Regelung der Geschwindigkeit nicht erforderlich. Die hydraulische Schaltung ist also gegenüber diesem Stand der Technik vereinfacht. Die zum Betrieb der Pumpe 13 nötige elektrische Antriebsenergie für den die Pumpe 13 antreibenden Motor 14 korreliert demgemäß mit der Druckdifferenz Pz - Ps> wenn die Pumpe 13 Hydrauliköl vom Druckspeicher 17 in den hydraulischen Antrieb 2 fördert, bzw. mit der Druckdifferenz Ps - Pz, wenn die Pumpe 13 Hydrauliköl vom hydraulischen Antrieb 2 zum Druckspeicher 17 fördert. Die Druckdifferenz Ps - Pz bzw. Pz - Ps kann durchaus negativ sein, so daß dann die Pumpe 13 durch die Druckdifferenz ihrerseits angetrieben wird. Dadurch kann der Motor 14 als Generator wirken, wie dies schon bekannt ist. Damit eine solche Energierückgewinnung vorteilhaft möglich ist, wird der Motor 14 in bekannter Weise durch einen Leistungssteiler 24 betrieben, der beispielsweise ein Frequenzumrichter ist. Der Leistungssteller 24 wird vom Steuer- und Regelgerät 25 angesteuert, welches seinerseits von einer hier nicht dargestellten Aufzugssteuerung Befehle erhält. Dargestellt ist lediglich eine Steuerleitung 26, über die die Befehle von den Bedientableaus der Aufzugsanlage an das Steuer- und Regelgerät 25 übermittelt werden.
Steht die Kabine 1 des Aufzugs still, so sind das Zylinderleitungs-Absperrventil 12 und das Speicherleitungs-Absperrventil 15, beide ansteuerbar vom Steuer- und Regelgerät 25, geschlossen. Sie sind also beim Stillstand der Kabine 1 nicht angesteuert.
Soll sich die Kabine 1 abwärts bewegen, so werden durch das Steuer- und Regelgerät 25 das Zylinderleitungs-Absperrventil 12 und das Speicherleitungs-Absperrventil 15 geöffnet und der Motor 14 in seiner ersten Drehrichtung betrieben, daß die Pumpe 13 Hydrauliköl vom Druckraum 9 in den Druckspeicher 17 fördert. Dabei wirkt über der Pumpe 13 die Druckdifferenz Ps - Pz- Das bedeutet gleichzeitig, daß elektrische Energie für den Betrieb des Motors 14 nur so lange aufgewendet werden muß, solange der Druck Pz kleiner ist als der Druck Ps- Weil ein Regelventil verzichtbar ist, entsteht auch ein entsprechender Druckverlust nicht. Dies wirkt sich positiv auf den Gesamtwirkungsgrad aus, ermöglicht also einen energiesparenden Betrieb des Aufzugs.
Soll sich die Kabine 1 aufwärts bewegen, so werden durch das Steuer- und Regelgerät 25 das Zylinderleitungs-Absperrventil 12 und das Speicherleitungs-Absperrventil 15 ebenfalls geöffnet und der Motor 14 in seiner zweiten Drehrichtung betrieben, daß die Pumpe 13 Hydrauliköl vom Druckspeicher 17 in den Druckraum 9 fördert. Dabei wirkt über der Pumpe 13 die Druckdifferenz Pz - Ps. Das bedeutet gleichzeitig, daß elektrische Energie für den Betrieb des Motors 14 nur so lange aufgewendet werden muß, solange der Druck Ps kleiner ist als der Druck Pz.
Da grundsätzlich nur eine der jeweiligen Druckdifferenz Ps - Pz bzw. Pz - Ps entsprechende elektrische Antriebsleistung aufgewendet werden muß, kann der elektrische Anschlußwert für den Motor 14 sehr viel kleiner sein als bei herkömmlichen hydraulischen Schaltungen. Folglich ist auch der zum Betrieb der Pumpe 13 nötige Motor 14 auf eine kleinere Nennleistung auszulegen. Damit entstehen Kostenvorteile für den Motor 14 selbst, bei Anschlußwert-Tarifierung durch den kleineren Anschlußwert und bei Leistungs-Tarifierung durch den kleineren Verbrauch an elektrischer Energie. Es wird auch vermieden, daß einmal mittels einer Pumpe auf hohen Druck gebrachtes Hydrauliköl wieder in Richtung Tank 21 entspannt wird und dabei seine potentielle Energie nutzlos abgibt bzw. verliert.
Vorteilhaft ist weiter, daß der Tank 21 klein bemessen sein kann. Er dient eigentlich nur dazu, eine Differenzmenge an Hydrauliköl aufzunehmen, die den Leckageverlusten entspricht. Diese Leckageverluste können durch eine Leckageleitung 30 in den Tank 21 abfließen.
Der Druck Pz in der Zylinderleitung 11 ist mit Hilfe eines Lastdrucksensors 31 erfaßbar. Er wird an das Steuer- und Regelgerät 25 übermittelt. Der schon erwähnte Druckschalter 22 wertet den Druck Ps in der Speicherleitung 16 aus. Der
Druckschalter 22 enthält auch die Funktionalität eines Drucksensors. Der so von ihm ermittelte Druck in der Speicherleitung 16 wird ebenfalls an das Steuer- und Regelgerät 25 übermittelt. Somit kennt das Steuer- und Regelgerät 25 die beiden Drücke Pz und Ps und ist so in der Lage, diese Drücke bei der Steuerung bzw. Regelung des Aufzugs zu berücksichtigen, was hinsichtlich des Lastdrucksensors 31 noch näher ausgeführt werden wird, weil dies erfindungsrelevant ist.
Die beschriebene hydraulische Schaltung hat den bemerkenswerten Vorteil, daß zum Betrieb des hydraulischen Aufzugs kein proportional vorsteuerbares Ventil erforderlich ist. Bei vielen herkömmlichen hydraulischen Aufzugsanlagen sind getrennte vorsteuerbare Ventile für die Aufwärts- und die Abwärtsfahrt vorhanden. Dieser Aufwand wird durch die Erfindung vermieden. Die Steuer- bzw. Regelkette ist damit auch sehr einfach und übersichtlich, weil nur mittels eines einzigen Elements, nämlich mittels des Motors 14, die Geschwindigkeit der Kabine 1 gesteuert bzw. geregelt wird.
Es wurde erwähnt, daß beim Betrieb des Aufzugs, nämlich bei der Fahrt der Kabine 1, das Zylinderleitungs-Absperrventil 12 und das Speicherleitungs-Absperrventil 15 geöffnet sein müssen. Soll also die Kabine 1 aus dem Stillstand bewegt werden, müssen das Zylinderleitungs-Absperrventil 12 und das Speicherleitungs-Absperrventil 15 geöffnet werden. Diese Betriebssituation, also das Öffnen des Zylinderleitungs- Absperrventils 12 und des Speicherleitungs- Absperrventils 15, ist hinsichtlich der Druckverhältnisse kritisch und verlangt nach besonderen Maßnahmen zur Steuerung. Die Gründe dafür werden nachfolgend erläutert.
Beim Stillstand der Kabine 1 sind zunächst das Zylinderleitungs-Absperrventil 12 und das Speicherleitungs-Absperrventil 15 geschlossen. Am Zylinderleitungs-Absperrventil 12 liegt auf der dem Antrieb 2 zugewandten Seite der Druck Pz an, am Speicherleitungs- Absperrventil 15 auf der dem Druckspeicher 17 zugewandten Seite der Druck Ps. Der Druck an den jeweils anderen Anschlüssen, also an jenen, die der Pumpe 13 zugewandt sind, ist nicht eindeutig festgelegt. Nach einem längeren Stillstand der Kabine 1 hat sich der Druck wegen der Leckverluste der Pumpe 13 abgebaut. Einerseits hat sich eine zuvor vorhandene Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten der Pumpe 13 abgebaut, so daß an den der Pumpe 13 zugewandten Anschlüssen des Zylinderleitungs- Absperrventils 12 und des Speicherleitungs-Absperrventils 15 der gleiche Druck herrscht. Andererseits hat sich der Druck wegen des über die Leckageleitung 30 in den Tank 21 abfließenden Hydrauliköls vermindert, im Extremfall annähernd vollständig, so daß innerhalb der Pumpe 13 und an deren beiden Anschlüssen zum Zylinderleitungs-Absperrventil 12 und zum Speicherleitungs-Absperrventil 15 nur ein Druck herrscht, der kaum verschieden ist vom atmosphärischen Druck.
Daraus folgt nun, daß beim Öffnen des Zylinderleitungs- Absperrventils 12 und des
Speicherleitungs-Absperrventils 15 schlagartige Druckänderungen auftreten, die sich auch durch Geräusche unangenehm bemerkbar machen. Die schlagartigen Druckänderungen belasten außerdem die Pumpe 13 ganz erheblich, was nachteilig für deren Betrieb und Lebensdauer sein kann. Diese Probleme sind offenbar auch beim Gegenstand der WO-A-99/33740 vorhanden, wo insgesamt vier Ventil zu schalten sind. Durch das nachfolgend geschilderte Steuerungsverfahren werden die dadurch hervorgerufenen Probleme beseitigt und ein komfortabler Betrieb ermöglicht.
Die vorhandenen Mittel wie Pumpe 13, Motor 14, Druckschalter 22, Leistungssteller 24 und das Steuer- und Regelgerät 25 werden auch dazu benutzt, die schlagartigen Druckänderungen zu vermeiden. Das ist jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und wird deshalb hier nicht beschrieben.
Im Ausgangszustand bei Stillstand der Kabine 1 sind, wie schon erwähnt, das Zylinderleitungs-Absperrventil 12 und das Speicherleitungs-Absperrventil 15 geschlossen und der elektrische Motor 14 der Pumpe 13 steht still. Soll sich die Kabine 1 in Bewegung setzen, so wird in einem ersten Verfahrensschritt der elektrische Motor 14 der Pumpe 13 so angesteuert, daß er am pumpenseitigen Anschluß des Speicherleitungs- Absperrventils 15 einen Druck aufbaut. Dieser Druckaufbau geschieht dadurch, daß Motor 14 und Pumpe 13 langsam in jener Drehrichtung drehen, daß Hydrauliköl in Richtung zum Speicherleitungs-Absperrventil 15 gefördert wird. Die geförderte Menge an Hydrauliköl ist allerdings minimal, weil das Zylinderleitungs-Absperrventil 12 und das Speicherleitungs-Absperrventil 15 geschlossen sind. Gleichwohl erfolgt der gewünschte Druckaufbau. Der Antrieb des Motors 14 erfolgt dabei nur sehr kurze Zeit. Diese Zeitdauer wird als erste Ausgleichszeit tAt bezeichnet. Es hat sich gezeigt, daß etwa 100 bis 300 msec Laufzeit bei einer reduzierten Drehzahl nred ausreichen, um einen Druck aufzubauen, der etwa dem Druck Ps in der Speicherleitung 16 entspricht. Wenn nun in einem zweiten Verfahrensschritt das Speicherleitungs-Absperrventil 15 geöffnet wird, entsteht keine schlagartige Druckänderung, so daß das zuvor geschilderte Problem beim Öffnen des Speicherleitungs- Absperrventils 15 nicht existiert.
Nach dem Ablauf der Ausgleichszeit IAI steht der Motor 14 und damit auch die Pumpe 13 wieder still. In einem dritten Verfahrensschritt, der mit dem Ablauf der Ausgleichszeit tAι beginnt, bleibt der Motor 14 magnetisiert, was durch entsprechende Ansteuerung des Leistungsstellers 24 durch das Steuer- und Regelgerät 25 erreicht wird. Die Pumpe 13 ist dadurch in der Lage, Drehmoment aufzunehmen, ohne daß sie sich zu drehen beginnt. In dem Moment steht nämlich auf der dem Speicherleitungs-Absperrventil 15 zugewandten Seite der Pumpe 13 der Druck Ps in der Speicherleitung 16 an, während auf der dem Zylinderleitungs-Absperrventil 12 zugewandten Seite der Pumpe 13 ein mehr oder weniger Undefinierte Druck herrscht, der im ursprünglichen Ausgangszustand kaum verschieden war vom atmosphärischen Druck und dann durch den Lauf der Motors 14 für die Dauer der Ausgleichszeit tAi noch in unbestimmter Weise vermindert worden ist.
Die Zeitdauer, während der der Motor 14 magnetisiert bleibt, ohne daß er sich dreht, wird als zweite Ausgleichszeit t 2 bezeichnet. Während dieser Ausgleichszeit tA2 kann sich nun die Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten der Pumpe 13 abbauen, was eine Folge der internen Leckverluste innerhalb der Pumpe 13 ist. Es hat sich gezeigt, daß diese zweite Ausgleichszeit tA2 etwa 200 msec betragen sollte. Am Ende der zweiten Ausgleichszeit tA2 entspricht nun der Druck auf der der Pumpe 13 zugewandten Seite des Zylinderleitungs- Absperrventils 12 etwa dem Druck Ps in der Speicherleitung 16, während auf der anderen Seite des Zylinderleitungs-Absperrventils 12 der Druck Pz in der Zylinderleitung 11 herrscht. Da die Drücke Ps und Pz die gleiche Größenordnung haben, kann nun das Zylinderleitungs-Absperrventil 12 geöffnet werden, ohne daß es zu einer schlagartigen Druckänderung einer solchen Größe kommt, daß Probleme durch Druckschläge und Geräusche entstehen.
Nun sind also das Zylinderleitungs-Absperrventil 12 und das Speicherleitungs- Absperrventil 15 geöffnet. Durch Ansteuerung des Motors 14 der Pumpe 13 über den Leistungssteller 24 kann nun, allenfalls nach einer weiteren Ausgleichszeit tA3, die Fahrt der Kabine 1 beginnen. Die Ausgleichszeit tA3 kann etwa 200 msec betragen, ist aber nicht wirklich erforderlich. In der Fig. 2 ist ein allgemeines Schema der Steuervorrichtung gezeigt, nämlich des Steuer- und Regelgeräts 25 gezeigt, die Teil der Steuervorrichtung ist und die erfindungsgemäß ausgestaltet ist. Es sei schon hier betont, daß diese erfindungsgemäße Ausgestaltung zwar im Hinblick auf die hydraulische Schaltung der Fig. 1 bestens geeignet ist, aber nicht auf die Anwendung zusammen mit dieser hydraulischen Schaltung beschränkt ist. Vielmehr läßt sich das erfindungsgemäße Steuer- und Regelgerät 25 bei allen denkbaren hydraulischen Schaltungen anwenden. Wesentlich ist nur, daß die Bewegungssteuerung der Kabine 1 ohne Mitwirkung eines Regelventils durch den Betrieb der Pumpe 13 erfolgt, welche mittels des elektrischen Motors 14 angetrieben wird, der seinerseits vom Leistungssteller 24 betrieben wird. Das Steuer- und Regelgerät 25 erzeugt also Stellbefehle für diesen Leistungssteller 24, womit dann allein die Steuerung bzw. Regelung der Fahrt der Kabine 1 erfolgt.
An das Steuer- und Regelgerät 25 liefert die zuvor schon erwähnte Aufzugssteuerung, die hier nun mit der Bezugszahl 40 versehen ist, über die Steuerleitung 26 eine Information über das Fahrtziel. Gleichzeitig erhält das Steuer- und Regelgerät 25 die Information über die Ist-Position der Kabine 1 (Fig. 1), und zwar von einem Positionsgeber 41. Dieser ist vorteilhaft ein Inkrementalgeber hoher Auflösung, beispielsweise ein Absolutwertencoder mit 0,25 mm Schrittweite. Darüber hinaus erhält das Steuer- und Regelgerät 25 Informationen vom Lastdrucksensor 31.
Ausgangsseitig ist an das Steuer- und Regelgerät 25 der Leistungsteller 24 angeschlossen, der über den elektrischen Motor 14 (Fig. 1) auf die Pumpe 13 (Fig. 1) wirkt. Damit wird, wie schon beschrieben wurde, die Fahrt der Kabine 1 (Fig. 1) gesteuert. Daneben steuert das Steuer- und Regelgerät 25 auch die beiden Schaltventile an, nämlich das Zylinderleitungs-Absperrventil 12 und das Speicherleitungs-Absperrventil 15, was hier aber nicht näher ausgeführt ist, da dies nicht zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehört.
Erfindungsgemäß enthält das Steuer- und Regelgerät 25 drei hierarchisch angeordnete Regler, nämlich einen Positionsregler 42, einen Geschwindigkeitsregler 43 und einen Druckregler 44. Dabei wirkt, was mit dem Begriff hierarchisch schon ausgesagt ist, der Ausgang des Positionsreglers 42 auf den Eingang des Geschwindigkeitreglers 43 und der Ausgang des Geschwindigkeitsreglers 43 auf den Eingang des Druckreglers 44. Diese erfmdungsgemäße Reglerhierarchie ist essentiell für die Lösung der gestellten Aufgabe und bietet darüber hinaus etliche Vorteile hinsichtlich des Fahrkomforts des Aufzugs.
Wie aus dem Stand der Technik bekannt enthält das Steuer- und Regelgerät 25 darüber hinaus einen Fahrkurven-Generator 45 sowie einen Geschwindigkeitsgeber 46. Der Geschwindigkeitsgeber 46 berechnet in bekannter Weise aus der zeitlichen Änderung der Position der Kabine 1 die Geschwindigkeit der Kabine 1. Der Fahrkurven-Generator 45, der gleichzeitig die Regelungskontrolle beinhaltet, generiert aus dem von der Aufzugssteuerung 40 gelieferten Fahrtziel einen Sollwert für die zu erreichende Position und liefert diese an den Eingang des Positionsreglers 42. Damit kann der als PID-Regler gestaltete Positionsregler 42 ein mit der Regelabweichung korrelierendes Signal erzeugen und an den nachgeschalteten Geschwindigkeitregler 43 liefern. Das ermöglicht es, daß der Geschwindigkeitregler 43 in Kenntnis der Abweichung zwischen Ist- und Sollwert der Position der Kabine 1 (Fig. 1) die Geschwindigkeit so regelt, daß ohne die Notwendigkeit einer Schleichfahrt in einer Direkteinfahrt das punktgenaue Erreichen der Zielposition möglich ist. Der Geschwindigkeitregler 43 berücksichtigt neben der vom
Geschwindigkeitsgeber gelieferten Istgeschwindigkeit Vιst dabei auch den Sollwert für die Geschwindigkeit, die ihm vom Fahrkurven-Generator 45 vorgegeben wird. In der Fig. 2 ist jene Leitung, auf der die Sollgeschwindigkeit vs0u übermittelt wird, entsprechend mit soii gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß gelangt nun das Ausgangssignal des Geschwindigkeitsreglers 43 nicht unmittelbar auf den Eingang des Leistungsstellers 24, sondern wird dem Druckregler 44 als Eingangssignal zugeführt. Am zweiten Eingang des Druckreglers 44 steht das Signal des Lastdrucksensors 31 an. Dieser Druck ist ein Maß für den Istwert der Beschleunigung. An einem weiteren Eingang des Druckreglers 44 liegt der vom Fahrkurven-Generator 45 vorgegebene Wert der Sollbeschleunigung bs0n an, weshalb in der Fig. 2 die entsprechende Leitung, , auf der die Sollbeschleunigung bs0n übermittelt, mit bs0u gekennzeichnet ist. Damit ist es in sehr vorteilhafter Weise möglich, eine Nachregelung für den Druck in der Zylinderleitung 11 (Fig. 1) vorzunehmen, was dazu fuhrt, daß durch den Anfahr- und den Bremsvorgang entstehende Kräfte hydraulisch ausgeglichen werden. Damit erfolgen Anfahr- und Bremsvorgang völlig ruckfrei, wodurch der Benutzer der Kabine 1 (Fig. 1) Anfahr- und Bremsvorgänge kaum wahrnimmt. In der Fig. 3 ist ein detailliertes Schema des Steuer- und Regelgeräts 25 gezeigt, in dem die gleichen Elemente wie in der Fig. 2 gezeigt sind, und darüber hinaus eine Reihe von vorteilhaften Ausgestaltungen dargestellt sind. Der grundsätzliche Aufbau der mit Positionsregler 42, Geschwindigkeitsregler 43 und Druckregler 44 ist gleich. Dem Positionsregler 42 werden Ist- und Sollwert der Position der Kabine 1 (Fig. 1) zugeführt, nämlich der Positions-Istwert Postst, der vom Positionsgeber 41 stammt, auf den "-"-Eingang, und der Positions-Sollwert Possoiu der vom Fahrkurven-Generator 45 stammt auf den "-(-"-Eingang. Der Positionsregler 42 ist ein PID-Regler, der parametrierbar ist, was in der Fig. 3 durch einen mit einem Pfeil Para angedeutet ist. Der bzw. die Parameter stammt bzw. stammen vom Fahrkurven-Generator 45, wo dieser Wert bzw. diese Werte abgelegt sind. Das ist am Fahrkurven-Generator 45 durch einen nach außen zeigen Pfeil Para angedeutet.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung führt der Ausgang des Positionsreglers 42, der den Stellbefehl des Positionsreglers 42 liefert, im Gegensatz zur Fig. 2 nicht direkt zu einem Eingang des Geschwindigkeitsreglers 43, sondern auf einen ersten Eingang eines Geschwindigkeitsregler-Steuerglieds 50. Ein in der Fig. 3 zwischen dem der Ausgang des Positionsreglers 42 und dem ersten Eingang eines Geschwindigkeitsregler-Steuerglieds 50 eingezeichnetes Schaltelement 51 bleibt hier vorläufig außer Betracht. Dies ist ein optional vorhandenes Element nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, die später beschrieben wird. Dem Geschwindigkeitsregler- Steuerglied 50 wird an einem zweiten Eingang die Sollgeschwindigkeit vs0ιι zugeführt. Das Geschwindigkeitsregler-Steuerglied 50 enthält intern einen Multiplizierer 50M und einen Summierer 50S. Im Multiplizierer 50M wird die Sollgeschwindigkeit vs0n mit einem Parameter multipliziert, was wiederum durch einen Pfeil Para gekennzeichnet ist. Auch dieser Parameter stammt vom Fahrkurven-Generator 45. Das Produkt aus Parameter und Sollgeschwindigkeit vs0u gelangt zum Summierer 50M und wird dort zum Stellbefehl des Positionsreglers 42 addiert. Dieses addierte Signal, das einen korrigierten Stellbefehl des Positionsreglers 42 darstellt, gelangt auf den "+"- Eingang des Geschwindigkeitsreglers 43. Der Vorteil dieser Maßnahme, den Stellbefehl des Positionsreglers 42 zu korrigieren, besteht nun darin, daß der das Verhalten des
Geschwindigkeitsreglers 43 beeinflussende Sollwert durch eine Vorsteuerung beeinflußt ist. Ziel ist es dabei, den durch die Vorsteuerung gebildeten Sollwert so zu gestalten, daß der Geschwindigkeitsregler 43 eine kleinere Regeldifferenz bewältigen muß. Daraus folgt dann, daß der Geschwindigkeitsregler 43 mit einem größeren Proportionalanteil und einem kleineren Integralanteil regeln kann, wodurch er einerseits schneller reagiert und außerdem die Neigung zu Über- und Unterschwingen deutlich reduziert wird. Somit wird die Regelstabilität verbessert. Diese Maßnahme ist deshalb besonders vorteilhaft, weil es sich hier um eine Regelkette der drei Regler Positionsregler 42, Geschwindigkeitsregler 43 und Druckregler 44 handelt. Bei drei hintereinander geschalteten Reglern ist die Gefahr der Instabilität sehr viel größer.
Dem Geschwindigkeitsregler 43 steht am "-"-Eingang die vom Geschwindigkeitsgeber 46 Istgeschwindigkeit vιst der Kabine 1 (Fig. 1) zur Verfügung. Auch der Geschwindigkeitsregler 43 ist in gleicher Weise parametrierbar wie der Positionsregler 42, was wiederum durch den Pfeil Para gekennzeichnet ist. Der Geschwindigkeitsregler 43, der ebenfalls ein PID-Regler ist, generiert aus dem korrigierten Stellbefehl des Positionsreglers 42 und dem Wert der Istgeschwindigkeit Vrst seinerseits einen Stellbefehl.
Dieser Stellbefehl gelangt nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wiederum nicht direkt auf den ersten Eingang des nachgeschalteten Druckreglers 44, sondern ganz analog wiederum auf eine Vorsteuerstufe, nämlich auf ein Druckregler-Steuerglied 52. Dieses Druckregler-Steuerglied 52 wird analog zum Geschwindigkeitsregler- Steuerglied 50 aus einem Multiplizierer 52M und einem Summierer 52S gebildet. Dem Multiplizierer 52M wird die Sollbeschleunigung bs0ιι zugeführt, die vom Fahrkurven- Generator 45 geliefert wird. Im Multiplizierer 52M wird die Sollbeschleunigung bs0ιι mit einem Parameter multipliziert. Die so korrigierte Sollbeschleunigung bsoii wird dann im Summierer 52S zum vom Geschwindigkeitsregler 43 stammenden Stellbefehl addiert.
Auf diese Weise wird ein korrigierter Stellbefehl generiert, der auf den "+"-Eingang des nachgeschalteten Druckreglers 44 gelangt. Durch das Druckregler-Steuerglied 52 erfolgt damit in gleicher Weise und mit den gleichen positiven Wirkungen eine Vorsteuerung, wie dies zuvor beschrieben worden ist.
Der Druckregler 44 ist ebenfalls ein parametrierbarer PID-Regler. An seinen "+" -Eingang gelangt der genannte korrigierte Stellbefehl und an seinen "-"-Eingang der Lastdruck- Istwert pist, der vom Lastdrucksensor 31 stammt. Aus der Regelabweichung zwischen der Lastdruck-Istwert plst und dem korrigierten Stellbefehl generiert der Druckregler 44 ein Stellsignal für den am Ausgang des Steuer- und Regelgeräts 25 angeschlossenen Leistungssteller 24, der die Drehzahl des Motors 14 (Fig. 1) regelt.
Analog zu den beiden vorherigen Regelstufen erfolgt vorteilhaft auch eine Vorsteuerung. Deshalb ist an den Ausgang des Druckreglers 44 ein Drehzahlregler-Steuerglied 53 angeschlossen, der wiederum aus einem Multiplizierer 53M und einem Summierer 53 S besteht. Auch hier ist der Multiplizierer 53M parametrierbar. Auch in diesem Fall hat die Vorsteuerung die zuvor beschriebene vorteilhafte Wirkung.
Zuvor wurde beschrieben, daß das Signal am "-"-Eingang des Druckreglers 44 vom Lastdrucksensor 31 stammt. Das kann unmittelbar so sein. Vorteilhaft ist es aber, zwischen den Lastdrucksensor 31 und den "-"-Eingang des Druckreglers 44 ein Last- Korrekturglied 54 zu schalten. Dieses Last-Korrekturglied 54 enthält einen Speicher 55 und ein Summierglied 56. Das Signal des Lastdrucksensors 31, der Lastdruck-Istwert pιst, gelangt auf einen Eingang des Speichers 55 und außerdem auf einen ersten Eingang des Summierglieds 56. Der im Speicher 55 abgelegte Wert eines Bezugs-Lastdruckes plst0 gelangt auf einen zweiten Eingang des Summierglieds 56. Dieser zweite Eingang ist ein invertierender Eingang, was zur Folge hat, daß im Summierglied 56 die Differenz pist - pisto gebildet wird. Diese die Differenz pτst - plsto gelangt auf den "-"-Eingang des Druckreglers 44.
Dieses Last-Korrekturglied 54 ermöglicht eine ganz bedeutende Verbesserung des
Regel Verhaltens des Druckreglers 44. Dies geschieht dadurch, daß vor Beginn der einer Fahrt der Kabine 1 (Fig. 1), beispielsweise im Moment des Schließens der Türen, der in diesem Moment herrschende Lastdruck plst als Bezugs-Lastdruck pisto im Speicher 55 gespeichert wird. Ändert sich anschließend, also während der Fahrt der Kabine 1 (Fig. 1), der Lastdruck pιst, so gelangt auf den "-"-Eingang des Druckreglers 44 statt des
Lastdruckes pιst die Differenz pιst - pistö- Der Druckregler 44 muß also nicht auf den großen Druck pιst regeln, sondern auf die sehr viel kleinere Differenz pιst - pιst0. Das ist insofern von enormer Bedeutung, weil moderne hydraulische Aufzüge durchaus im Drücken im Bereich von 80 bis 200 bar betrieben werden. Der Druckregler 44 muß also nicht kleine Differenzen eines hohen Wertes ausregeln, sondern immer nur die sehr viel kleinere
Differenz pτst - ιst0. Weil der Bezugs-Lastdruck ιsto vor Beginn einer Fahrt der Kabine 1 (Fig. 1) ermittelt wird und sich nach Beginn der Fahrt die Beladung der Kabine 1 nicht mehr ändert, werden mit dem Regeln der viel kleineren Differenz pιst - pisto allein die während der Fahrt durch dynamische Vorgänge wie Beschleunigung und Verzögerung und Reibungsänderungen hervorgerufenen Druckänderungen ausgeregelt. Deshalb läßt sich auch der Druckregler 44 gänzlich anders, nämlich viel günstiger, parametrieren, indem der Proportionalanteil größer und der Integralanteil kleiner gewählt wird. Das fuhrt nicht nur zu einer schnelleren Ausregelung, sondern bedeutet vor allem eine Steigerung des Fahrkomforts.
Das in seinen vorteilhaften Varianten beschriebene Reglerkonzept ermöglicht durch die Parametrierung von Positionsregler 42, Geschwindigkeitsregler 43, Druckregler 44 sowie von Multiplizierer 50M, 52M und 53M auch, daß die Parametrierung in vielerlei Hinsicht variiert werden kann. So ist es vorteilhaft möglich, die Parametrierung grundsätzlich Hub- und für Senkfahrt der Kabine 1 unterschiedlich vorzunehmen. Auch kann die Parametrierung von der aktuellen Position der Kabine 1 abhängig gemacht werden. Das dynamische Verhalten des Aufzugs hängt nämlich auch davon ab, in welcher Position sich der Kolben 8 (Fig. 1) innerhalb des Zylinders 6 befindet. Dieser Position entsprechend ist die wirksame Höhe der hydraulischen Säule unterschiedlich hoch mit entsprechenden unterschiedlichen Eigenschaften, beispielsweise wegen der Kompressibiliät des Hydrauliköls. So können beim vorstehend geschilderten Regelkonzept bestimmte Parameter während einer Fahrt der Kabine 1 gleitend variiert werden. So können die
Regel- und Fahreigenschaften über den ganzen Fahrbereich der Kabine 1 von der obersten Etage bis zur untersten Etage konstant gehalten werden.
Nachfolgend wird die vorteilhafte Wirkung des zuvor schon erwähnten Schaltelements 51 beschrieben. Dieses Schaltelement 51 kann die Weiterleitung des vom Positionsregler 42 generierten Stellbefehls ein- und ausschalten. Angesteuert wird das Schaltelement 51 von einem Vergleicher 58. An diesem Vergleicher 58 stehen eingangsseitig an der jeweils aktuelle Positions-Istwert Posιst und eine Sollposition für den Start der Positionsregelung, die mit Poss0nstart bezeichnet ist. Das Ausgangssignal des Vergleichers 58 ist entweder "High" oder "Low", was bedeutet, daß das mit diesem Ausgangssignal angesteuerte Schaltelement 51 ein- bzw. ausgeschaltet ist. Der Hintergrund dieser vorteilhaften Lösung ist der folgende. Grundsätzlich kann der Positionsregler 42 in allen Phasen des Betrieb des Aufzugs aktiv sein. Dies ist aber nicht nötig. Wenn sich die Kabine 1 (Fig. 1) nach einem Stillstand in Bewegung setzt, zuerst mit einer Beschleunigungsphase, die dann in eine Konstantfahrt übergeht, so muß die Position der Kabine 1 gar nicht geregelt werden. Es reicht aus, die Fahrt der Kabine 1 allein aufgrund der Sollwerte für Geschwindigkeit und Beschleunigung, nämlich Sollbeschleunigung bs0n und Sollgeschwindigkeit vsoii, zu regeln. Erst dann, wenn sich die Kabine 1 ihrem Fahrtziel nähert, kommt es tatsächlich auf die Berücksichtigung der Position der Kabine 1 an. Also ist es vorteilhaft, den vom Positionsregler 42 generierten Stellbefehl erst dann bei der Fahrtregelung zu berücksichtigen, wenn sich die Kabine 1 ihrem Fahrziel nähert. Die Sollposition Possoiistart für den Start der Positionsregelung ist ein Positionswert, der jene Position der Kabine 1 beschreibt, bei der die Verzögerungsphase beginnen soll. Sobald also der aktuelle Positions-Istwert Poslst den Wert für die Sollposition Possoiistart erreicht, schaltet der Vergleicher 58 das Schaltelement 51 ein. Ab diesem Moment wird der Stellbefehl des Positionsreglers 42 bei der Regelung der Fahrt der Kabine 1 berücksichtigt. Die erfindungsgemäße Aufgabe, die Halteposition ohne Schleichfahrt zu erreichen, wird damit erfüllt.
Es sei hier aber betont, daß diese Aufgabe auch dann vollständig gelöst wird, wenn das Schaltelement 51 und der Vergleicher 58 nicht vorhanden sind, weil dann der Stellbefehl des Positionsreglers 42 dauernd bei der Fahrtregelung der Kabine 1 berücksichtigt wird. Der Vorteil, der durch das Schaltelement 51 und den Vergleicher 58 erreicht wird, ist der, daß dann, wenn die Positionsregelung nicht wirklich erforderlich ist, der Positionsregler 42 nicht wirksam ist. Dann sind also nur die weiteren Regler der Regelkette, nämlich der Geschwindigkeitsregler 43 und der Druckregler 44, wirksam. Statt dreier Regler sind also nur zwei Regler am Regelungsprozeß beteiligt. Diese Maßnahme erhöht in vorteilhafter Weise die Stabilität der Regelung.
Die im Fahrkurven-Generator 45 enthaltenen Parameter, die dem Positionsregler 42, dem Geschwindigkeitsregler 43, dem Druckregler 44, dem Geschwindigkeitsregler- Steuerglied 50, Druckregler-Steuerglied 52 und dem Drehzahlregler-Steuerglied 53 zugeführt werden, können in Form von Parametersätzen strukturiert sein. Das können auch mehrdimendionale Tabellen sein, in denen unterschiedliche Parametersätze für verschiedene Temperaturen des Hydrauliköls enthalten sind. Die Erfindung wurde hier anhand des hydraulischen Schemas nach der Fig. 1 beschrieben. Die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt, denn sie läßt sich in gleicher Weise auch bei anderen hydraulischen Schaltungen anwenden.

Claims

Patentansprüche
1. Steuervorrichtung für einen hydraulischen Aufzug, mit der die Bewegung einer Kabine (1) durch den Fluß von Hydrauliköl durch eine Zylinderleitung (11) von und zu einem hydraulischen Antrieb (2) steuerbar ist, wobei der Fluß von Hydrauliköl mittels einer Pumpe (13) erzeugbar ist, welche von einem Motor (14) antreibbar ist, der aufgrund von Signalen eines Steuer- und Regelgeräts (25) unter Berücksichtigung von in einem Fahrkurven-Generator (45) abgelegten Daten von einem Leistungssteller (24) betrieben wird, und der Fluß von Hydrauliköl durch Ventile (12, 15) absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer- und Regelgerät (25) der Steuervorrichtung drei hierarchisch angeordnete Regler (42, 43, 44) aufweist, nämlich einen Positionsregler (42), einen Geschwindigkeitsregler (43) und einen Druckregler (44), wobei der Ausgang des Positionsreglers (42) auf den Eingang des Geschwindigkeitsreglers (43) und der Ausgang des Geschwindigkeitsreglers (43) auf den Eingang des Druckreglers (44) wirkt.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Positionsreglers (42) und einem Eingang des Geschwindigkeitsreglers (43) ein Geschwindigkeitsregler-Steuerglied (50) angeordnet ist, das den Geschwindigkeitsregler (43) vorsteuert.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeitsregler-Steuerglied (50) aus einem Multiplizierer (50M) und einem Summierer (50S) besteht, wobei der Multiplizierer (50M) eine Sollgeschwindigkeit vs0n mit einem vom Fahrkurven-Generator (45) vorbestimmten Parameter multipliziert und der Summierer (50S) das Produkt aus Sollgeschwindigkeit vs0n und Parameter zum vom Positionsregler (42) generierten Stellbefehl addiert und diese Summe einem "+"-Eingang des Geschwindigkeitreglers (43) zufuhrt.
4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Geschwindigkeitreglers (43) und einem Eingang des Druckreglers (44) ein Druckregler-Steuerglied (52) angeordnet ist, das den Druckregler (44) vorsteuert.
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregler- Steuerglied (52) aus einem Multiplizierer (52M) und einem Summierer (52S) besteht, wobei der Multiplizierer (52M) eine Sollbeschleunigung bs0ιι mit einem vom Fahrkurven- Generator (45) vorbestimmten Parameter multipliziert und der Summierer (52S) das Produkt aus Sollbeschleunigung bs0n und einem Parameter zum vom Geschwindigkeitsregler (43) generierten Stellbefehl addiert und diese Summe einem "+"- Eingang des Druckreglers (44) zufuhrt.
6. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Druckreglers (44) und dem Eingang des Leistungsstellers (24) ein Drehzahlregler-Steuerglied (53) angeordnet ist, das den Leistungssteller (24) vorsteuert.
7. Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehzahlregler- Steuerglied (53) aus einem Multiplizierer (53M) und einem Summierer (53 S) besteht, wobei der Multiplizierer (53M) eine Sollgeschwindigkeit vs0n mit einem vom Fahrkurven-Generator (45) vorbestimmten Parameter multipliziert und der Summierer (53S) das Produkt aus Sollgeschwindigkeit Vs0n und einem Parameter zum vom Druckregler (44) generierten Stellbefehl addiert und diese Summe dem Leistungssteller (24) zuführt.
8. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgang des Positionsreglers (42) ein Schaltelement (51) unmittelbar nachgeschaltet ist, durch das das Ausgangssignal des Positionsreglers (42) abschaltbar ist.
9. Steuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (51) von einem Vergleicher (58) ansteuerbar ist, wobei der Vergleicher (58) einen aktuellen Positions-Istwert Posιst mit einer vom Fahrkurven- Generator (45) vorbestimmten Sollposition Possoiistart vergleicht und das Schaltelement (51) einschaltet, sobald der aktuelle Positions-Istwert Posτst den Wert für die Sollposition Possoiistart erreicht.
10. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer- und Regelgerät (25) ein Last-Korrekturglied (54) aufweist, das zwischen einem Anschluß für den Lastdrucksensor (31) und einem "-"-Eingang des Druckreglers (44) angeordnet ist.
11. Steuervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Last- Korrekturglied (54) aus einem Speicher (55) und einem Summierglied (56) besteht, wobei das Signal des Lastdrucksensors (31), der Lastdruck-Istwert pιst, auf einen Eingang des Speichers (55) und auf einen ersten Eingang des Summierglieds (56) gelangt, ein im Speicher (55) abgelegter Wert eines Bezugs-Lastdruckes pιst0 auf einen zweiten Eingang des Summierglieds (56) gelangt, wobei der zweite zweiten Eingang des Summierglieds (56) ein invertierender Eingang ist, und daß das Ausgangssignal des Summierglieds (56) dem einem "-"-Eingang des Druckreglers (44) zugeführt wird.
12. Steuervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugs- Lastdruckes pιst0 im Speicher (55) jener Lastdruck-Istwert pτst ablegbar ist, der vor Beginn einer Fahrt der Kabine (1) vom Lastdrucksensor (31) ermittelbar ist.
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