Elektrohydraulischer Schrankenantrieb

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen elektrohydraulischen Schrankenantrieb mit einem eine Hydraulikpumpe antreibenden Elektromotor und einem mit der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagten, doppeltwirkenden Hydraulikzylinder, dessen Kolbenstange über einen Kurbeltrieb eine den Schrankenbaum tragende Welle antreibt, wobei die jeweils gewünschte Winkelgeschwindigkeit der Schwenkbewegung des Schrankenbaumes steuerbar ist.

[0002] Derartige elektrohydraulische Schrankenantriebe sind bekannt. Um eine sowohl den Schrankenbaum als auch den Antrieb und die gesamten Lager schonende Bewegung des Schrankenbaumes zu erzielen, wird bei den bekannten Schrankenantrieben ein aufwendiger hydraulischer Steuerblock verwendet, der dafür sorgt, daß der Schrankenbaum aus seiner jeweiligen, senkrechten bzw. waagerechten Endstellung mit einer am Anfang zunehmenden und am Ende kontinuierlich gegen Null gehenden Geschwindigkeit verschwenkt wird. Mittels federbelasteter Steuerschieber und einstellbarer Drosseln wird auf diese Weise erreicht, daß sich eine den jeweiligen Gegebenheiten angepaßte und die jeweils vorgegebene Öffnungs- bzw. Schließzeit einhaltende Schwenkbewegung des Schrankenbaumes ergibt, obwohl die mit konstanter Drehzahl durch den Elektromotor angetriebene Hydraulikpumpe einen konstanten Flüssigkeitsstrom liefert.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen technisch einfacheren und damit preisgünstigeren Schrankenantrieb zu schaffen, der nicht nur wartungsfrei sein soll soll, sondern dessen Schrankenbaumbewegung sich auch den ändernden Umwelteinflüssen anpaßt und Diagnosen über den jeweiligen Zustand des Schrankenantriebes ermöglicht.

[0004] Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung des Schrankenbaumes durch eine Veränderung der Drehzahl des Elektromotors mittels eines Rechners steuerbar ist, in dessen Speicher Werte für die Änderung der Winkelgeschwindigkeit einer Mehrzahl von Kennlinien entsprechend tabellarisch abgelegt sind, wobei die jeweils durch eine Wertfolge vorgegebene Soll-Kennlinie durch Sensoren ausgewählt wird.

[0005] Der erfindungsgemäße Schrankenantrieb hat gegenüber den bekannten Antrieben verschiedene Vorteile. Zum einen entfällt der bisher notwendige, aufwendige hydraulische Steuerblock, weil die für den Antrieb des Hydraulikzylinders bereitgestellte Flüssigkeitsmenge entsprechend der gewünschten Schwenkbewegung des Schrankenbaumes durch Steuerung der Drehzahl des Elektromotors verändert wird, wobei die Fördermenge der Hydraulikpumpe der Drehzahl des Motors und damit der Pumpe direkt proportional ist. Hierdurch wird auch eine aufwendige Wartung des hydraulischen Steuerblockes vermieden. Zum anderen ermöglicht die erfindungsgemäße Drehzahlsteuerung des Elektromotors mit Hilfe eines Rechners, daß über die in dessen Speicher abgelegten Werte die Schrankenbaumbewegung den sich ändernden Umweltbedingungen angepaßt werden kann. In diesem Zusammenhang kann nicht nur eine Korrektur der Drehzahlvorgabe erfolgen, wenn beispielsweise aufgrund von Temperaturänderungen eine erhebliche Veränderung der Viskosität der Hydraulikflüssigkeit eingetreten ist; auch die Einflüsse von starkem Wind oder Beschädigungen des Schrankenbaumes sowie des Baumbehanges, die zu Änderungen des gesamten Baumgewichtes führen, können dadurch berücksichtigt werden, daß aufgrund der von den Sensoren ermittelten Istwerte eine andere der im Speicher abgelegten Kennlinien zur Drehzahlsteuerung herangezogen wird. In allen diesen Fällen kann die jeweils gewünschte Schwenkbewegung des Schrankenbaumes auf einfache Weise vorgegeben und bei Bedarf auch nachträglich geändert werden, wobei jedem Schrankenantrieb eine Soll-Kennlinie zugeordnet ist, die bei normalen Verhältnissen auf die jeweiligen örtlichen Gegebenheiten und die konstruktionstypischen Merkmale, insbesondere Schrankenbaumlänge und -gewicht abgestimmt ist. Das Einhalten dieser Soll-Kennlinie wird durch Sensoren überwacht, wobei es sich vorzugsweise um Drucksensoren im Hydrauliksystem und/oder um Sensoren zur Strommessung des Elektromotors handelt sowie zusätzlich um vorzugsweise als Endschalter ausgebildete Sensoren zur Überwachung der beiden Endlagen der Schrankenbaumbewegung.

[0006] Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Elektromotor als Drehstrommotor ausgebildet, dessen Drehzahl durch Frequenzveränderung mit Hilfe eines zwischen dem Netz und dem Drehstrommotor angeordneten, vom Rechner gesteuerten Spannungsumformers steuerbar ist. Ein derartiger Drehstrommotor ist wartungsfrei. Die gewünschten Frequenzveränderungen sind einschließlich der zugehörigen Zeitintervalle tabellarisch im Speicher des Rechners abgelegt, so daß sich eine sehr einfache und darüber hinaus sehr präzise Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Schrankenbaumes ergibt.

[0007] Eine erfindungsgemäße Weiterbildung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Sensor im Speicher des Rechners eine Sollwertfolge für den Normalfall tabellarisch abgelegt ist, daß bei jeder Schrankenbaumbewegung diese Sollwertfolge einem Ist-Sollwert-Vergleich unterworfen wird und daß entsprechend den festgestellten Abweichungen eine andere Kennlinie für die Steuerung des Elektromotors durch den Rechner ausgewählt wird. Auf diese Weise ist eine sehr einfache Anpassung an sich ändernde Verhältnisse möglich; gleichzeitig wird die Voraussetzung geschaffen, daß erfindungsgemäß aus dem Ergebnis der Soll-Istwert-Vergleiche für die Sensoren durch den Rechner der Zustand des Schrankenantriebes ermittelt und an eine Uberwachungsstelle weitergegeben wird.

[0008] Durch einen Soll-Istwert-Vergleich können beispielsweise nicht nur Leckagen im Hydrauliksystem festgestellt werden, sondern auch Beschädigungen des Schrankenantriebes, beispielsweise durch Baumbruch oder Entfernen des Baumbehanges. Schließlich wird auch ermittelt, wenn sich unter dem Schrankenbaum ein Hindernis, beispielsweise ein Straßenfahrzeug befindet, das ein vollständiges Schließen des Schrankenbaumes verhindert. Alle derartigen veränderten Zustände lassen sich über den Soll-Istwert-Vergleich durch die Sensoren ermitteln und an eine vom Installationsort des Schrankenantriebes entfernte Überwachungsstelle weitergeben, so daß von hier aus Maßnahmen getroffen werden können, um Unfälle zu vermeiden.

[0009] Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schrankenantriebes schematisch dargestellt.

[0010] Der in einem Gehäuse 1 angeordnete elektrohydraulische Schrankenantrieb dient zur Bewegung eines Schrankenbaumes 2, der unverdrehbar auf einer Welle 3 befestigt ist. Diese Welle 3, die in nicht dargestellten Lagern im Gehäuse 1 gelagert ist, wird über einen Kurbeltrieb gedreht, der eine auf der Welle 3 befestigte Kurbel 4 umfaßt. An dieser Kurbel 4 greift die Kolbenstange 5 eines Hydraulikzylinders 6 an, der im unteren Teil des Gehäuses 1 angeordnet ist.

[0011] Die Betätigung dieses doppeltwirkenden Hydraulikzylinders 6 erfolgt durch ein von einer Hydraulikpumpe 7 geliefertes Druckmittel. In der Zeichnung ist oberhalb der Hydraulikpumpe 7 der Druckmittelbehälter 8 zu erkennen. Außerdem zeigt die Zeichnung die von der Hydraulikpumpe 7 zum Hydraulikzylinder 6 führende Druckleitung 9 sowie die vom Hydraulikzylinder 6 zum Druckmittelbehälter 8 führende Rücklaufleitung 10. Der Antrieb der Hydraulikpumpe 7 erfolgt durch einen Elektromotor 11, der beim Ausführungsbeispiel als Drehstrommotor ausgebildet ist.

[0012] Diesem Elektromotor 11 ist ein Spannungsumformer 12 vorgeschaltet, der beim Ausführungsbeispiel eine gelieferte Gleichspannung in eine Wechselspannung umformt und hierbei deren Frequenz entsprechend der gewünschten Winkelgeschwindigkeit der Schwenkbewegung des Schrankenbaumes 2 verändert. Die Änderung der Frequenz der dem Elektromotor 11 zugeführten Wechselspannung hat eine Drehzahländerung des Elektromotors 11 und damit der Hydraulikpumpe 7 zur Folge. Da die Fördermenge der Hydraulikpumpe 7 der Drehzahl des Elektromotors direkt proportional ist, ändert sich mit der Frequenz der vom Spannungsumformer 12 gelieferten Spannung die pro Zeiteinheit von der Hydraulikpumpe 7 dem Hydraulikzylinder 6 zugeführte Druckmittelmenge. Dies hat eine entsprechende Änderung der Schwenkgeschwindigkeit des Schrankenbaumes 2 zur Folge. Auf diese Weise ist es möglich, den Schrankenbaum 2 aus seiner jeweiligen Endstellung mit zunehmender Geschwindigkeit zu verschwenken und gleichzeitig dafür zu sorgen, daß die Schwenkbewegung vor Erreichen der jeweils anderen Endstellung sanft abgebremst wird.

[0013] Wie die Zeichnung erkennen läßt, wird die Frequenzänderung durch einen Rechner 13 gesteuert; im Speicher dieses Rechners 13 sind Werte für die Änderung der Winkelgeschwindigkeit einer Mehrzahl von Kennlinien entsprechend tabellarisch abgelegt. Eine dieser Kennlinien ist eine Soll-Kennlinie des jeweiligen Schrankenantriebes, welche die jeweils konstruktiv bedingten Parameter berücksichtigt, beispielsweise das Material und die Länge des Schrankenbaumes sowie das Vorhandensein eines Baumbehanges, wobei diese Soll-Kennlinie für normale Umweltbedingungen erstellt ist. Ändern sich diese Umweltbedingungen oder der Zustand des Schrankenantriebes, beispielsweise durch Beschädigungen des Schrankenbaumes, wird der Elektromotor 11 nach einer vom Rechner 13 ausgewählten anderen Kennlinie gesteuert, die im Speicher tabellarisch abgelegt ist.

[0014] Um diese Änderungen gegenüber der vorgegebenen Soll-Kennlinie festzustellen, sind Sensoren vorgesehen. Bei dem auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist sowohl in der Druckleitung 9 als auch in der Rücklaufleitung 10 ein Drucksensor 14 angeordnet, deren Werte über Signalleitungen 15 dem Rechner 13 mitgeteilt werden. Außerdem zeigt die Zeichnung einen Stromsensor 16 in der zwischen dem Elektromotor 11 und dem Spannungsumformer 12 verlaufenden Leitung, der die entsprechenden Werte ebenfalls über eine Signalleitung 15 dem Rechner 13 aufgibt. Schließlich läßt die Zeichnung zwei Endschalter 17 erkennen, welche die jeweilige Endlage der Kurbel 4 und damit des Schrankenbaumes 2 überwachen.

[0015] Da für jeden der Sensoren l4 und 16 im Speicher des Rechners 13 eine Sollwertfolge für den Normalfall tabellarisch abgelegt ist, die bei jeder Bewegung des Schrankenbaumes 2 einem Ist-Sollwert-Vergleich mit Hilfe der Endschalter 17 und des Rechners 13, der die Schließ- bzw. Öffnungszeit ermittelt, unterworfen wird, kann entsprechend den festgestellten Abweichungen eine andere Kennlinie für die Steuerung des Elektromotors 11 durch den Rechner 13 ausgewählt werden, um die an den jeweiligen Schrankenantrieb gestellten Forderungen zu erfüllen, insbesondere die Einhaltung der vorgegebenen Zeit zum Schließen und Öffnen der Schranke. Verändert sich beispielsweise die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit aufgrund von Temperaturänderungen, wird dies durch die Sensoren festgestellt und die Frequenz der Versorgungsspannung des Elektromotors 11 entsprechend korrigiert. Auch eine Beschädigung des Schrankenbaumes 2, beispielsweise durch Entfernen des Baumbehanges oder durch Anbringen zusätzlicher Gewichte, wird auf diese Weise infolge des Soll-Istwert-Vergleiches mit Hilfe der Sensoren festgestellt, so daß die veränderten Zustände durch eine Korrektur bei der Steuerung des Elektromotors 11 berücksichtigt werden können, wobei diese Korrektur mit Hilfe des Rechners 13 anhand der in dessen Speicher tabellarisch in der Art von Kennlinien abgelegten Wertfolgen vorgenommen wird. Die Intelligenz des Rechners ist hierbei in der Lage, die jeweils richtige Wertfolge für den korrigierten Bewegungsablauf auszuwählen.

[0016] Aus dem Ergebnis der Soll-Istwert-Vergleiche zwischen der Soll-Kennlinie der einzelnen Sensoren 14 und 16 und den bei jeder Bewegung des Schrankenbaumes 2 im Rechner festgestellten Ist-Kennlinie wird durch den Rechner 13 schließlich der Zustand des Schrankenantriebes ermittelt. Weicht dieser vom Sollzustand stärker ab, als dies bei einer normalen Änderung der Umweltbedingungen möglich ist, wird vom Rechner eine entsprechende Meldung an eine Überwachungsstelle weitergegeben, beispielsweise an das nächstgelegene Stellwerk, so daß entsprechend der abgegebenen Meldung Maßnahmen getroffen werden können, um einerseits Unfälle zu vermeiden und andererseits die notwendigen Überwachungen bzw. Reparaturen durchzuführen.

Bezugszeichenliste:

[0017] 

1

Gehäuse

2

Schrankenbaum

3

Welle

4

Kurbel

5

Kolbenstange

6

Hydraulikzylinder

7

Hydraulikpumpe

8

Druckmittelbehälter

9

Druckleitung

10

Rücklaufleitung

11

Elektromotor

12

Spannungsumformer

13

Rechner

14

Drucksensor

15

Signalleitung

16

Stromsensor

17

Endschalter

Ansprüche

1. Elektrohydraulischer Schrankenantrieb mit einem eine Hydraulikpumpe (7) antreibenden Elektromotor (11) und einem mit der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagten, doppeltwirkenden Hydraulikzylinder (6), dessen Kolbenstange (5) über einen Kurbeltrieb (4) eine den Schrankenbaum (2) tragende Welle (3) antreibt, wobei die jeweils gewünschte Winkelgeschwindigkeit der Schwenkbewegung des Schrankenbaumes (2) steuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwenkbewegung des Schrankenbaumes (2) durch eine Veränderung der Drehzahl des Elektromotors (11) mittels eines Rechners (13) steuerbar ist, in dessen Speicher Werte für die Änderung der Winkelgeschwindigkeit einer Mehrzahl von Kennlinien entsprechend tabellarisch abgelegt sind, wobei die jeweils durch eine Wertfolge vorgegebene Soll-Kennlinie durch Sensoren (14,16) ausgewählt wird.

2. Schrankenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (11) als Drehstrommotor ausgebildet ist, dessen Drehzahl durch Frequenzveränderung mit Hilfe eines zwischen dem Netz und dem Elektromotor (11) angeordneten, vom Rechner (13) gesteuerten Spannungsumformers (12) steuerbar ist.

3. Schrankenantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Sensor (14,16) im Speicher des Rechners (13) eine Sollwertfolge für den Normalfall tabellarisch abgelegt ist, daß bei jeder Schrankenbaumbewegung diese Sollwertfolge einem Ist-Sollwert-Vergleich unterworfen wird und daß entsprechend der festgestellten Abweichungen eine andere Kennlinie für die Steuerung des Elektromotors (11) durch den Rechner (13) ausgewählt wird.

4. Schrankenantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Ergebnis der Soll-Istwert-Vergleiche für die Sensoren (14,16) durch den Rechner (13) der Zustand des Schrankenantriebs ermittelt und an eine Überwachungsstelle weitergegeben wird.

Claims

1. An electro-hydraulic barrier drive, comprising an electric motor (11) driving a hydraulic pump (7), and a double-acting hydraulic cylinder (6) which is actuated by the hydraulic fluid and the piston rod (5) of which, by way of a crank drive (4), drives a shaft (3) carrying the barrier (2), the angular velocity of the swinging movement of the barrier (2) being controllable as required at any time, characterised in that the swinging movement of the barrier (2) is controllable by variation of the speed of revolution of the electric motor (11) by means of a computer (13), the memory of which contains in tabular form values for varying the angular velocity in accordance with a number of characteristics, the required characteristic predetermined in each case by a sequence of values being selected by sensors (14, 16).

2. A barrier drive according to claim 1, characterised in that the electric motor (11) is in the form of a three-phase motor, the speed of revolution of which is controllable by frequency variation by means of a voltage transformer (12) disposed between the mains and the electric motor (11) and controlled by the computer (13).

3. A barrier drive according to claim 1 or 2, characterised in that a sequence of set-values for the normal case is contained in tabular form in the memory of the computer (13) for each sensor (14, 16), in that on each movement of the barrier the said set-value sequence is subjected to an actual/set value comparison, and in that in accordance with the deviations detected a different characteristic is selected by the computer (13) to control the electric motor (11).

4. A barrier drive according to claim 3, characterised in that from the result of the set/actual value comparisons for the sensors (14, 16) the state of the barrier drive is determined by the computer (13) and fed to a monitoring station.

Revendications

1. Dispositif d'entraînement électro-hydraulique pour barrières, comportant un moteur électrique (11) qui entraîne une pompe hydraulique (7), ainsi qu'un vérin hydraulique principal (6) à double effet, sollicité par le fluide hydraulique et dont la tige de piston (5) entraîne, par l'intermédiaire d'un mécanisme à manivelle (4), un arbre (3) portant la flèche de barrière (2), la vitesse angulaire souhaitée dans chaque cas, du mouvement de basculement de la flèche de barrière (2), pouvant être commandée,
caractérisé
en ce que le mouvement de basculement de la flèche de barrière (2) peut être commandé par l'intermédiaire d'une variation de la vitesse de rotation du moteur électrique (11), au moyen d'un calculateur (13), dans la mémoire duquel sont stockées sous forme de tableau correspondant, des valeurs, destinées à la modification de la vitesse angulaire, de plusieurs courbes caractéristiques, la courbe caractéristique de consigne prédéfinie par la suite respective de valeurs, étant sélectionnée par des capteurs (14, 16).

2. Dispositif d'entraînement pour barrières selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur électrique (11) est constitué par un moteur à courant triphasé dont la vitesse de rotation peut être commandée par une variation de la fréquence, à l'aide d'un convertisseur de tension (12) disposé entre le réseau et le moteur électrique (11), et commandé par le calculateur (13).

3. Dispositif d'entraînement pour barrières selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans la mémoire du calculateur (13) est stockée sous forme de tableau, une suite de valeurs de consigne correspondant au cas normal, pour chacun des capteurs (14, 16), en ce qu'à chaque mouvement de la flèche de barrière, cette suite de valeurs de consigne est soumise à une comparaison du type valeur réelle-valeur de consigne, et en ce qu'en fonction des écarts constatés, le calculateur (13) sélectionne une autre courbe caractéristique pour la commande du moteur électrique (11).

4. Dispositif d'entraînement pour barrières selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'à partir du résultat des comparaisons entre valeurs de consigne et valeurs réelles pour les capteurs (14, 16), le calculateur (13) détermine l'état du dispositif d'entraînement des barrières et le transmet vers un lieu de surveillance.

Zeichnung