用于运行液压泵设备的方法以及液压泵设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于运行特别是可携带的、能量自给自足或与电网相关地工作的液压工具的液压泵设备的方法，其中，所述液压泵设备通过软管连接装置与液压工具可拆卸地连接、被电能源驱动并且进行液压泵设备的与负载相关的控制，其方式为从负载状态转换到无负载状态中并且反之亦然，其中，此外对于负载状态进行较高的第一电能供应并且对于无负载状态进行较低的第二电能供应。为了解决提供一种用于运行液压泵设备的新方法以及提供一种新的液压泵设备的任务，所述方法和液压泵设备一方面保证节省能量另一方面即使在不同的系统压力比时也能实现无问题的运行，提出一种方法，其特征在于，对于与负载相关地控制液压泵设备，确定控制变量(S)，该控制变量作为输入参数与要由液压泵设备的马达处理的工作有关，给控制变量(S)配置第一阈值(W1)，在该第一阈值时进行从无负载状态到负载状态中的转换，并且给控制变量(S)配置第二阈值(W2)，在该第二阈值时进行从负载状态到无负载状态中的转换。
【专利说明】用于运行液压泵设备的方法以及液压泵设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的用于运行液压泵设备的方法以及一种按照权利要求9的前序部分的液压泵设备。
【背景技术】
[0002]前述类型的液压泵设备用于不同的应用。所述液压泵设备通常是可携带的并且因此装备有自给自足的能量源例如蓄电池或类似物。一方面所述液压泵设备用作被液压驱动的救援工具、如例如所谓的扩张器或切割工具的组成部分，所述救援工具被特别工作组用于救援被夹住在车辆残骸中的或被掩埋的人员。另一方面，所述液压泵设备也使用在工具技术中、例如用于破碎废料件等。通常用于运行被液压驱动的工具的切换阀邻近地处于工具处，从而操作人员可以通过切换阀按照需要直接控制工具。对于驱动必需的液压泵设备因此通常与个别的工具通过柔性的液压软管连接。在此，液压软管可以按照使用情况而具有不同的长度并且借此产生不同的压力比。此外，对于不同的使用情况有不同的救援工具，所述救援工具当情况要求时必要时应就地更换。不同的救援工具又产生不同的能量水平、例如不同的空载压力。为了延长工具的使用时间，力求尽可能地延长能量源的使用时间。因此过去转而规定节能模式。只要所述工具不再必须处理工作，这样的节能模式例如通过从负载状态转换到无负载状态中(运行状态的转换)来进行。
[0003]由US 5 678 982已知一种按照权利要求1的前序部分的可携带的液压系统。该液压系统在借助开关的情况下已经具有在负载状态或无负载状态中的运行的控制，所述开关根据在负载状态和无负载状态之间的压力阈值而转换。该压力阈值是绝对压力并且通过压力传感器确定，所述压力传感器获取在泵的输出端上的压力并且操控转换开关。根据由压力传感器确定的在泵的输出端上的绝对压力，操纵转换开关并且系统从无负载状态切换到负载状态或反之亦然。只要该已知的液压系统的组成部分即液压泵设备、软管导管以及工具彼此协调，该已知的液压系统就良好地起作用。然而在替换具有不同的空载压力的工具和/或在使用不同的软管长度时发生故障。
【发明内容】
[0004]本发明的任务在于，提供一种用于运行液压泵设备的新方法以及一种新的液压泵设备，所述液压泵设备一方面保证节省能量另一方面即使在不同的系统压力比时也能实现无问题的运行。
[0005]该任务在同类型的方法中通过权利要求1的特征部分的特征以及在同类型的液压泵设备中通过权利要求9的特征部分的特征来解决。按照本发明的方法以及按照本发明的液压泵设备的符合目的的实施方案在从属权利要求中加以要求。
[0006]通过作为控制变量S确定至少一个用于控制的输入参数，所述输入参数与要由液压泵设备的马达处理的工作有关，有效排除由于在软管长度变化时、在更换工具时、在温度波动时等的压力比变化的故障，因为重要的控制变量直接与要由马达处理的工作有关。第一以及第二阈值Wl或W2不同。特别是第一阈值Wl低于第二阈值W2。即使在负载作用的情况下工具的运动停住时，例如当急救医生还需要给夹住在车辆中的人稍微更多的用于照顾的空间并且因此必须再次转换救援工具(例如扩张器)时，所述控制也能够实现，从负载状态更换到无负载状态中以及在负载作用下工具进一步运动时进行从无负载状态到负载状态中的后来的转换。
[0007]以符合目的的方式，为了液压泵设备的与负载相关的控制，特别是也确定两个控制变量SI和S2、例如马达电流和压力，这两个控制变量作为输入参数与要由液压泵设备的马达处理的工作有关，其中，给第一控制变量SI (马达电流)配置第一阈值W1，在该第一阈值时进行从无负载状态到负载状态中的转换，并且给控制变量S2配置第二阈值W2，在该第二阈值时进行从负载状态到无负载状态的转换。由此可以在其中一个控制变量的信号分辨率有问题时考虑另一个控制变量作为辅助参数并且反之亦然。这能够实现较精确的切换。
[0008]通过第二阈值优选是在液压泵设备运行期间连续更新、亦即在存储器中被覆盖的变化的值，液压泵设备的运行与多重的运行情况相适配。
[0009]根据按照本发明的方法的一种符合目的的实施方案，控制变量S优选也还配置有第三阈值W3，其中，从负载状态到无负载状态中的转换不仅根据第二阈值W2而且根据第三阈值W3进行。由此避免从负载状态到无负载状态中的过于迅速的转换。
[0010]第三阈值W3优选是控制变量S的固定预定的值。
[0011]以符合目的的方式，作为控制变量S考虑马达电流，亦即液压泵的马达的电流消耗，该电流消耗是要由液压泵设备的马达处理的工作的量度。可以案子不同的方式和方法进行马达电流的确定。
[0012]备选地为此也可以考虑压力或马达转矩作为控制变量S。
[0013]在所有情况中优选涉及与时间相关的值，亦即涉及表示控制变量S在预定的时间间隔上的变化的值。
[0014]以符合目的的方式，按照本发明的液压泵设备通过测量在电阻上的电压降来检测马达电流，由此可以推断出马达电流的值。
[0015]备选地，也可以设置电流测量装置、如例如安培计或类似物，以用于测量马达导线中的电流。
[0016]以符合目的的方式，RAM或EEPROM类型的可再写的存储器用作存储器。
[0017]在负载下降时，马达的转速通过马达电压的变化在其转速方面减少。为此在马达上施加电压作为电压脉冲，所述电压脉冲具有优选不变的脉冲高度、即强度，然而具有不同的脉冲宽度。以此调制电压。电流由于外部的负载而出现。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]以下借助附图更详细地阐述本发明符合目的的实施方案。图中:
[0019]图1示出本发明的第一实施方案的示意图；
[0020]图2示出根据按照图1的实施方案的液压泵设备的控制的流程图；
[0021]图3示出按照图1的液压泵设备的马达电流的变化过程的曲线图；
[0022]图4示出包括工作间歇的按照图1的液压泵设备的马达电流的变化过程的另一种曲线图；
[0023]图5示出本发明的另一种实施方案的示意图；
[0024]图6示出在不同的软管长度情况下使用按照本发明的液压泵设备的示意图；以及
[0025]图7示出在不同类型的液压工具情况下使用按照本发明的液压泵设备的示意图。
【具体实施方式】
[0026]附图标记I在整体上标明按照本发明的液压泵设备。所述液压泵设备的可携带的并且通过优选柔性的软管导管15与可替换的液压工具18连接。为了液压泵设备的快速的耦合或解耦，耦联器14或16可以设在液压泵设备I的输出端上以及设在液压工具18的输入端上。
[0027]液压泵设备I包括泵2以及驱动泵2的电马达4。电马达4由蓄电池19或电源件供应电能。泵2具有用于液压液体的箱体3。压力导管由泵2并且箱体导管由箱体3从液压泵设备I通向相应的耦联器14。
[0028]以附图标记10标明用于液压泵设备I的流程控制的控制装置。该控制装置特别是包括微控制器6、存储器7、用于脉冲宽度调制的发生器8以及模拟/数字转换器9。上面提到的构件安放在电路板上。微控制器6优选与总开关5连接。利用所述总开关闭合或断开由电池19至微控制器6的电路。电马达4可以直接与总开关5连接，从而所述电马达在总开关5接通时被供应来自电池19的电能。
[0029]按照本发明，特别是马达电流、即电马达4在液压泵设备运行期间消耗的电流作为用于负载转换(运行状态的转换)的控制变量S被测量。这在图1中示出的实施方案中以符合目的的方式在借助电阻13的情况下进行。电阻13利用信号线23与模拟/数字转换器9连接。模拟/数字转换器将模拟信号转换成数字信号，以用于进一步的信号分析。
[0030]在此，电流的确定优选间接通过电阻13上的电压降进行。该电压降通过连接的放大器21放大并且通过信号线23作为输入进入模拟-数字转换器9。数字的数据被微控制器6处理并且利用存储器7中的数据(控制逻辑的阈值)补偿(abgleichen)。由此在发生器8中为脉冲宽度调制输出相应的脉冲宽度并且功率晶体管11 (例如MOSFET晶体管)相应地被接通。当功率晶体管11断开时，电流流经与马达4并联的空载二极管12。可以说，马达4的负极周期变化(takten)。但同样也可能的是，正极周期变化。
[0031 ] 本发明的上述实施方案具有两个运行状态、即负载运行以及无负载运行。在负载运行时，全部的电功率(例如24V)输送给电马达4，在无负载运行时，降低的电功率(例如2V)输送给电马达。转换通过控制单元10借助用于脉冲宽度调制的发生器8进行，所述发生器与功率晶体管11如所述那样地配合作用。用于脉冲宽度调制的发生器8与功率晶体管11 一起形成优选连续的、周期性的电流信号，所述电流信号根据相应的负载状态仅区别于其脉冲宽度。在负载状态时，脉冲宽度在时间单位方面较大，在无负载状态时脉冲宽度较小。
[0032]相应的液压工具18包括通过切换阀17与软管导管15连接的液压缸20。切换阀17优选是所谓的三位四通阀，利用该三位四通阀可能的是，确定液压缸20的两个运动方向(向前和向后)以及空转位置(切换阀17的中间位置)。切换阀17例如以所谓的星形把手的形式直接设在工具18上。
[0033]以下借助图2更详细地阐述按照本发明的液压泵设备I的功能流程。如果按照本发明的液压泵设备I通过接通总开关5被置于运行中，则电马达4在无负载范围内被供应电能(在该情况中例如2V)。同时以开头所述的方式持久地确定电马达4消耗的电流。在此，确定差动电流、亦即在固定定义的时间区段上的电流差。在控制装置10中存储有第一阈值W1。在微控制器6的逻辑中，电马达4的电流消耗的确定的值与第一阈值Wl比较。只要电流消耗的确定的值小于第一阈值W1，则液压泵设备保持在无负载范围内。只要电流消耗的确定的值大于第一阈值Wl，则液压泵设备切换到负载范围内。在负载范围内，电马达4以例如24V的电压运行。
[0034]直接在换高挡到负载范围内之后，电流被确定并且作为阈值W2存储在存储器7中。在这里，存储器中的上一个与此相关的值被覆盖。因此总是在转换到负载范围内之后，将个别的、根据实际的给定条件(温度；连接的软管长度；救援仪器的类型)的阈值W2存储到存储器7中。
[0035]此外在控制中规定第三阈值W3，该第三阈值是固定值。只要电马达4的持久测量的消耗的电流保持大于第二阈值W2或第三阈值W3，控制就保持在负载运行中。只要电马达4的持久测量的消耗的电流小于第二阈值W2以及也小于第三阈值W3，控制就转换到无负载运行(2V)。
[0036]在图3中，借助在时间轴t上绘出的电流曲线I描述对马达驱动装置的控制。在操纵总开关5时，电马达首先被供应2V的电压。在一定的时间段之后，由操作人员操纵控制阀17，对此工具18的液压缸20在没有外部的负载作用的情况下向前运动。在这里，所测量的电流I超过第一阈值W1，从而控制装置10将运行从2V调整到24V。只要没有外部的负载作用到工具的运动上，电马达4 (在一定的瞬态响应之后)就仅需要基本上恒定的电流。一旦外部的负载作用到工具运动上，被电马达4需要的电流就强烈升高，直到由于物体或构件或类似物变形结束或切开而出现应力消除。在控制阀17被置于中性位置中(空转)之后，被电马达4需要的电流再次强烈下降。一旦电流小于第三阈值W3以及也小于第二阈值W2，控制就切换到无负载运行(2V)。
[0037]按照图4的示图与按照图3的示图的区别在于，在运行期间插入工作间歇。如在图4中的工作间歇例如可以当操作者变得不确定、短时间地将星形把手放开以便接着仍继续进行时出现。在这里，控制阀17被操作人员置于中性的位置(空转位置)中。被电马达4需要的电流迅速下降。只要电流消耗不仅低于第三阈值W3而且低于第二阈值W2，控制就从负载运行转换到无负载状态中。一旦重新纳入工作周期，则操作人员重新操纵控制阀17，从而从电马达4重新引出电流。通过工作间歇决定地，再次从无负载状态切换到负载运行中，由此新的阈值W2被确定并且被存储在存储器7中。因为工作间歇在电流曲线的顶点附近进行，所以存储非常高的阈值W2。为了避免立即转换，设有第三阈值W3。当确定的马达电流也下降到第三阈值W3之下时，控制才从负载运行切换到无负载状态。
[0038]由图5已知本发明的一种备选的实施方案。与按照图1的实施方案的区别在于，本发明的该实施形式代替电阻而具有例如以安培计形式的电流测量装置22。该电流测量装置测量马达导线中的电流。电流测量装置22同样通过信号线23与模拟/数字转换器9连接。在按照图5的实施方案中，还设置有两个另外的端子T以及P。
[0039]附加地在负载控制中，也可以考虑压力和/或温度作为附加的控制变量，例如压力作为主导的参数并且电流作为辅助参数用于确保通过较高的信号分辨率的较精确的切换。温度的检测能够实现使用附加的决定判据，以便评价主要参数。在图5中，这以在模拟/数字转换器9上的输入T(温度)以及P(压力)标明。
[0040]如在图6中示出的那样，液压泵设备I可以按照使用目的通过耦联器14或16以及变化的软管长度15a或15b与相同的工具18连接。通过使用不同的软管长度，在系统中存在的压力比变化。然而压力比的该变化不导致故障，因为按照本发明通过作为控制变量S的马达电流规定液压泵设备I的运行的控制并且该变量直接与要由液压泵设备I的马达处理的工作有关。
[0041]如果压力比由于相对较长的软管导管15而变化，则马达电流也变化。但该马达电流与至少部分变化的电流阈值相比较(自适应的控制)。
[0042]相同的情况也适用于工具18a至18c的替换，如其在图7中示出的那样。在这里，运行压力比也变化。例如以切割器形式的工具18a相比于扩张器(工具Ib)在空载中具有不同的电流消耗。因此该区别也一起进入到液压泵设备I的控制中。
[0043]相同的情况也适用于在工具Ia至Ic的类型变化的同时软管导管长度变化。
[0044]备选地代替马达电流也可以考虑压力和/或转矩作为控制变量S、亦即控制参数。
[0045]附图标记列表
[0046]I液压泵设备
[0047]2 泵
[0048]3 箱体
[0049]4 马达
[0050]5总开关
[0051]6微控制器
[0052]7存储器
[0053]8用于脉冲宽度调制的发生器
[0054]9模拟/数字转换器
[0055]10控制装置
[0056]11功率晶体管
[0057]12空载二极管
[0058]13 电阻
[0059]14耦联器
[0060]15软管导管
[0061]16稱联器
[0062]17切换阀
[0063]18 工具
[0064]19蓄电池或电源件
[0065]20液压缸
[0066]21放大器
[0067]22电流测量装置
[0068]23信号线
【权利要求】
1.用于运行特别是可携带的、能量自给自足地工作的液压工具的液压泵设备的方法，其中，所述液压泵设备通过软管连接装置与液压工具可拆卸地连接、被电能源驱动并且进行液压泵设备的与负载相关的控制，其方式为从负载状态转换到无负载状态中并且反之亦然，其中，此外对于负载状态进行较高的第一电能供应并且对于无负载状态进行较低的第二电能供应， 其特征在于，为了与负载相关地控制液压泵设备，确定至少一个控制变量S，该控制变量作为输入参量与要由液压泵设备的马达处理的工作有关， 给控制变量S配置第一阈值Wl，在该第一阈值时进行从无负载状态到负载状态中的转换，并且 必要时给控制变量S配置第二阈值W2，在该第二阈值时进行从负载状态到无负载状态中的转换。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，为了液压泵设备的与负载相关的控制，确定两个控制变量SI和S2，这两个控制变量作为输入参数与要由液压泵设备的马达处理的工作有关， 给第一控制变量SI配置第一阈值W1，在该第一阈值时进行从无负载状态到负载状态中的转换，并且 给控制变量S2配置第二阈值W2，在该第二阈值时进行从负载状态到无负载状态中的转换。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在接通液压泵设备之后但还没有工具的运动时，控制装置将以电能源的能量对马达的供应保持在较低的第二电能供应上， 在工具的运动开始时在没有外部的负载作用的情况下，所述控制装置将以电能源的能量对马达的供应转换到较高的第一电能供应上。
4.按照至少一个上述权利要求所述的方法，其特征在于，在负载作用的情况下工具的运动停住时，进行从负载状态到无负载状态中的转换；并且在工具的运动继续时，重新进行从无负载状态到负载状态中的转换。
5.按照至少一个上述权利要求所述的方法，其特征在于，第二阈值W2是变化的值并且在运行期间更新。
6.按照至少一个上述权利要求所述的方法，其特征在于，给控制变量S配置第三阈值W3,并且从负载状态到无负载状态中的转换根据第二阈值W2和第三阈值W3进行。
7.按照至少一个上述权利要求所述的方法，其特征在于，控制变量S是马达电流。
8.按照至少一个上述权利要求所述的方法，其特征在于，控制变量S是压力和/或马达转矩。
9.按照至少一个上述权利要求所述的方法，其特征在于，控制变量S是与时间相关的值。
10.用于驱动特别是可携带的液压工具(10)的液压泵设备，所述液压泵设备具有: 壳体⑶， 液压泵⑵， 用于驱动液压泵(2)的电马达(4)， 用于将液压泵设备(I)与柔性的用于为液压工具(10)供应液压液体的连接导管(8)连接的耦联设备(7)， 用于与负载相关地控制马达(4)的转速的控制装置(5)，所述控制装置特别是用于实施按照上述权利要求中至少一个所述的方法， 其特征在于， 用于检测至少一 个控制变量S的器件，所述控制变量作为输入参数与要由液压泵设备(I)的马达(4)处理的工作有关， 用于比较所检测的控制变量S和第一阈值Wl的器件， 必要时用于比较所检测的控制变量S和第二阈值W2的器件， 用于根据所检测的控制变量S对于负载状态或无负载状态转换马达(4)的能量供应的器件。
11.按照权利要求10所述的液压泵设备，其特征在于，控制变量S是马达电流和/或压力和/或马达转矩。
12.按照权利要求11所述的液压泵设备，其特征在于，作为用于检测马达电流的器件而设有在电阻(13)上的电压降的确定装置。
13.按照权利要求11所述的液压泵设备，其特征在于，作为用于检测马达电流的器件而设有电流测量装置(22)。
14.按照权利要求10至13中至少一个所述的液压泵设备，其特征在于，设有存储器(7)，第二阈值W2在该存储器中持续更新。
15.按照权利要求10至14中至少一个所述的液压泵设备，其特征在于，在一定时间间隔上测量控制变量S。
16.按照权利要求10至15至少一个所述的液压泵设备，其特征在于，液压泵设备的负载状态转换通过马达电压的脉冲宽度调制进行。
【文档编号】F04B49/06GK104081053SQ201280067808
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年2月29日 优先权日:2012年2月29日
【发明者】D·林德纳, C·绍尔比尔 申请人:鲁卡斯液压有限公司