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WO2024184063A1 - Method for actuating a fluid actuator, and device for carrying out the method - Google Patents

Method for actuating a fluid actuator, and device for carrying out the method Download PDF

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Publication number
WO2024184063A1
WO2024184063A1 PCT/EP2024/054297 EP2024054297W WO2024184063A1 WO 2024184063 A1 WO2024184063 A1 WO 2024184063A1 EP 2024054297 W EP2024054297 W EP 2024054297W WO 2024184063 A1 WO2024184063 A1 WO 2024184063A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
actuator
end position
movement
speed
piston
Prior art date
Application number
PCT/EP2024/054297
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Timo Ringle
Sascha Wald
Original Assignee
Hydac Systems & Services Gmbh
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 Hydac Systems & Services Gmbh filed Critical Hydac Systems & Services Gmbh
Publication of WO2024184063A1 publication Critical patent/WO2024184063A1/en

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    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/857Monitoring of fluid pressure systems

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a fluidic actuator and a device for carrying out the method.
  • EP 2 610 490 B 1 discloses a hydraulic drive with a quantity and/or pressure control for a pressure intensifier of a high-pressure device, consisting essentially of a motor drive with a pump for a pressure medium and a control system, wherein a constant flow pump or a pump which delivers a constant volume per revolution is used as the hydraulic drive.
  • the hydraulic drive is driven by a servo motor which can be electrically controlled, regulated and/or switched by means on the low-pressure side and/or high-pressure side.
  • the low- and/or high-pressure side means referred to are pressure sensors which, when inserted into assignable fluid lines, detect the pressure prevailing there and transmit it as an electrical output variable to an electrical control system for operating the pump's servo motor.
  • the invention is based on the object of creating an improved solution. This object is achieved by a method with the features of patent claim 1 and a device with the features of patent claim 8.
  • an initialization routine is necessary, which is characterized at least by the following initialization steps:
  • Proximity switches of this type are sensors that react to approach, i.e. without direct contact, for example with the moving parts of the actuator or with the fluid used, without contact.
  • this reference point is defined as the zero point. This is followed by a movement in the opposite direction in order to detect the second end point or the second end position. During the movement process, a theoretical position and speed actual value is calculated using the hydraulic transmission ratio between the pump and actuator and the knowledge of the current speed values. When the end position is reached, the drive is switched off and the calculated current position is saved as the maximum end position. This completes the initialization routine and a cyclical movement sequence can be started.
  • position control is used as an adaptive position control, which is characterized by at least the following steps:
  • the cyclic operation of the application begins with the storage of the current position of the actuator and the calculation of the braking point in order to reach the end point in the shortest possible time. This significantly improves efficiency.
  • the calculated distance to initiate the braking process depends on several factors: deceleration of the drive, maximum speed, distance between the end points and a freely selectable factor to make manual adjustments to the process.
  • the system then moves at a specified maximum speed.
  • the drive unit decelerates to a second specified target speed until the hydraulic actuator has reached the end point.
  • the drive then switches off and again stores the current position and calculates the braking point for the opposite direction of movement.
  • a movement profile follows as described above.
  • This cycle can be repeated as often as required. Due to the recurring storage of the end positions and the respective calculation of the braking point, system and environmental factors are also taken into account. Examples of this include: temperature, pump wear and oil condition. Overall, an adaptive position control for a closed hydraulic axis is created, in the form of the actuator, without a position measuring system.
  • the invention further relates to a device for carrying out the method described above, wherein the actuator has a hydraulic working cylinder, preferably in the form of a synchronous cylinder. Furthermore, a proximity switch on the housing side sets the end position of the Piston-rod unit of the hydraulic working cylinder in question. In contrast to the known displacement measuring devices, the proximity switch responds directly to the end position of the actuator without hysteresis processes occurring that could affect the timely transmission of the sensor measurement. A proximity switch also operates essentially wear-free compared to displacement measuring systems with their assignable moving components.
  • a hydraulic pump is used to drive the actuator, preferably in the form of a reversible pump which drives the piston-rod unit in both opposite directions of movement, the hydraulic pump and the actuator together forming a closed hydraulic supply circuit so that any leakage losses that may occur are avoided.
  • the piston-rod unit with its two rods drives an independent gas compressor, which alternately sucks in gas in the low-pressure range and delivers it to a consumer in a highly compressed form.
  • an independent gas compressor which alternately sucks in gas in the low-pressure range and delivers it to a consumer in a highly compressed form.
  • Fig. 1 shows, in the form of a hydraulic circuit diagram, the essential components of a device for carrying out a method according to the flow chart of Fig. 2;
  • Fig. 2 shows the essential process steps of the method according to the invention in the form of a flow chart.
  • Fig. 1 shows the essential components of the device according to the invention in the form of a conventional hydraulic circuit diagram.
  • the device has an actuator 10 in the form of a hydraulic working cylinder, which is designed as a so-called synchronous cylinder.
  • a synchronous cylinder which is also called a synchronous cylinder, has a piston rod 14 on each side of a centrally arranged piston 12, so that a total of one piston-rod unit 16 of the actuator 10 is formed with two piston rods 14.
  • the volume of the hydraulic oil flowing in and out is therefore always the same and the piston-rod unit 16 therefore also moves in and out at the same speed in both directions.
  • the piston-rod unit 16 in the initial position of the actuator 10, as shown in Fig. 1, divides two equally sized cylinder chambers 20 within an actuator housing 18.
  • the two free ends of the respective piston rod 14 lead out of the associated actuator housing 18 and are each operatively connected to an associated compressor piston 22, which is part of a gas compressor 24.
  • the two compressor pistons 22 correspond in terms of their geometric design to the piston 12 of the actuator 10.
  • the two gas compressors 24 are also constructed in the same way.
  • the respective gas compressor 24 extracts gas, for example hydrogen gas, from the inlet side from a low-pressure line 26 with the check valve 28 then open.
  • the respective gas compressor 24 is connected on the outlet side to a high-pressure line 30, which leads to a consumer, for example in the form of a (motor) vehicle to be refueled with hydrogen.
  • the respective additional check valve 32 is then opened for the delivery to the high-pressure side 30.
  • a compressor cycle can now proceed as follows.
  • the piston 12 of the actuator 10 moves to the right (as viewed in Fig. 1) into the first or front end position x, it takes the two compressor pistons 22 with it in the same direction via the respective piston rod 14. This increases the inflow volume on the inflow side of the left gas compressor 24 and the gas is fed accordingly via the open left check valve 28.
  • the compressor piston 22 simultaneously compresses the gas taken up in the right gas compressor 24 in the previous cycle and pushes the highly compressed gas quantity via the additional right check valve 32 into the high-pressure line 30 when the right check valve 28 is closed.
  • the actuator 10 is switched and the piston 12 moves from its right end position in the opposite direction, and thus into the left, rear or second end position y.
  • the gas previously taken in during the inflow process is now compressed in the left gas compressor 24 and delivered to the high-pressure line 30 via the left additional check valve 32 with the left check valve 28 closed.
  • the right check valve 28 also opens and gas flows noticeably from the low-pressure line 26 into the expanding gas space of the right gas compressor 24, since its compressor piston 22 is moved from right to left.
  • the right additional check valve 32 is therefore closed.
  • the two cylinder chambers 20 of the actuator 10 are each connected to a supply line 34, 36, which can be supplied with fluid of a predetermined pressure by a hydraulic pump 38 in the form of a reversing pump.
  • the reversing pump 38 is able to alternately push fluid back and forth between the two supply lines 34, 36 in order to move the piston-rod unit 16 of the actuator 10 back and forth alternately. Since the amount of fluid is alternately pushed from one cylinder chamber 20 via the supply lines 34, 36 into the other cylinder chamber 20 at a constant rate, depending on the direction of rotation of the reversing pump 38, the corresponding drive for the actuator 10 essentially manages with a constant amount of fluid.
  • the hydraulic pump in the form of the reversing pump 38 together with the actuator 10 and the supply lines 34, 36 forms a closed hydraulic supply circuit 40.
  • the hydraulic or reversing pump 38 is driven by an electric motor M which can be controlled by a controller 42 and which is symbolically shown with an arrow in Fig. 1 to indicate its controllability.
  • the controller 42 receives the sensor data from two proximity switches 44 on the input side, which in this case are each arranged at the end of the actuator housing 18 and thus monitor the position of the piston 12 as soon as it hits the adjacent front end in the actuator housing 18.
  • proximity switches In addition to proximity switches, conventional limit switches can also be used, which can detect the end position of the piston 12 in the actuator housing 18 and pass it on to the controller 42.
  • a limit or proximity switch 44 detects an end position of the piston 12, it informs the controller 42, which then controls the electric motor M in such a way that the reversing pump 38 pumps fluid in the other direction, so that the piston 12 can assume an opposite direction of movement until it reaches its opposite end position within the actuator housing 18.
  • Two valves 46, 48 are used to empty the hydraulic supply circuit 40, which, when switched accordingly, create a fluid-carrying connection between the respective supply line 36, 38 and a storage tank T
  • the two valves 46 and 48 serve as discharge valves in order to regulate the thermal balance of the hydraulic oil in combination with the additional supply device 50. In this way, a defined amount of oil is discharged when the cylinder is extended and retracted, and fresh oil from the supply device 50 is fed back into the closed circuit.
  • Valve 48 is opened when extending, valve 46 is opened when retracting. The opposite side is closed accordingly.
  • an additional supply device 50 is optionally provided, consisting of a conventional motor-pump unit 52, wherein the output side of the associated hydraulic pump is secured to the tank side with the storage tank T via a pressure relief valve 54. Downstream in the flow direction there is a spring-loaded check valve 56 which opens in the direction of a fluid filter 58 and closes in the opposite direction.
  • the fluid or hydraulic filter 58 is connected on the output side to a branch point 60 which opens into a connecting line 62 between the two supply lines 34, 36 on the output side of the reversing pump 38, wherein further spring-loaded check valves 64 are arranged towards both supply lines 34, 36, which open in the direction of the respective supply line 34, 36 and close in the opposite direction in order to prevent an unwanted backflow of fluid from the supply lines 34, 36 in the direction of the filter 58.
  • a dashed frame 66 as shown in Fig. 1.
  • the device mentioned does not require any low- and/or high-pressure detection means, such as pressure sensors inserted into the fluid lines. Rather, the use of proximity switches 44 allows for trouble-free monitoring of the actuator piston 12. Since the proximity switches 44 detect the operating situation of the actuator 10 without contact, there are no measurement transmission errors due to the use of Transmission media, such as a fluid. It is also possible to dispense with position measuring systems that are susceptible to hysteresis during transmission, which are also subject to wear, which is not the case with the proximity switches 44.
  • the actuator is moved to one of its two end positions x, y at a defined setup speed, for example to a front, first end position x. If the front end position x has not yet been reached, which can be checked with one of the two proximity switches 44, the routine is repeated, i.e. the piston-rod unit 16 of the actuator 10 continues to extend until the front end position x is reached, which the assignable proximity switch 44 detects and forwards to the controller 42.
  • the control 42 then stops the electric motor M, which in turn stops the hydraulic or reversing pump 38. If one of the two end positions, front end position x or rear end position y, is reached, this reference point is defined as the zero point by the control 42. The rear, second end position y can therefore also be saved as the zero reference point. If referencing to zero has been successfully completed, the relevant routine does not need to be repeated; instead, the piston-rod unit 16 is retracted with respect to the stationary actuator housing 18 at a predeterminable setup speed and a movement in the opposite direction takes place in order to detect the second end point or end position y. If the rear, second end position y is reached, the retraction routine does not need to be continued and a stop is made again by switching off the motor M.
  • Vpumpe delivery volume of the reversing pump 38
  • n(t)Motor speed of the motor M
  • .voi volumetric efficiency of the pump 38
  • the cyclic operation of the application begins with a storage of the current position, as shown in Fig. 2.
  • a virtual braking point is calculated in order to reach one of the two end positions x, y in the shortest possible time.
  • the calculated distance Sbrake to initiate the braking process depends on several factors: deceleration of the drive, maximum speed, distance of the end points or end positions x, y from each other and a freely selectable factor c to make manual adjustments to the process. The calculation is carried out according to the following formula: with
  • Vmax maximum speed for piston 12
  • Vbrake Target or braking speed after reaching the virtual braking point to the respective end position x, y and
  • the movement is carried out at a specified maximum speed and as soon as the virtual braking point is reached, the drive unit in the form of the motor M decelerates to the second specified target speed, which is significantly lower than the maximum speed, until the piston 12 of the actuator 10 reaches the respective end point as end position x, y with a low impact speed on the actuator housing 18. Then the motor M switches off and again stores the current position and calculates the braking point for the opposite direction of movement, which can be seen from the process flow diagram in Fig. 2. If the respective end position x, y is then reached, the cycle is repeated, whereby the initialization routine must be completed.
  • the process flow control provides an adaptive position control of a closed hydraulic axis without a position measuring system. This has no equivalent in the state of the art.

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Abstract

A method for actuating a fluid actuator (10), comprising at least the following steps: - carrying out an initialization in order to determine at least one defined end position (x, y) in a movement direction of the actuator (10), and subsequently - carrying out position control on the basis of a virtual brake point, belonging to the end position (x, y), for the actuator (10), - retarding the speed of the actuator (10) at the brake point until the following end position (x, y) in the movement direction is reached, and - reversing the actuator (10) into the opposite movement direction.

Description

Verfahren zum Ansteuern eines fluidischen Aktors nebst Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens Method for controlling a fluidic actuator and device for carrying out the method

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines fluidischen Aktors nebst einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens. The invention relates to a method for controlling a fluidic actuator and a device for carrying out the method.

Durch EP 2 610 490 B 1 ist ein Hydraulikantrieb bekannt mit einer Mengen- und/oder Druckregelung für einen Druckübersetzer einer Hochdruckein- richtung, bestehend im Wesentlichen aus einem Motorantrieb mit einer Pumpe für ein Druckmittel sowie einer Steuerung, wobei als Hydraulikantrieb eine Konstant-Förderstrom-Pumpe oder eine Pumpe, welche je Umdrehung ein konstantes Volumen fördert, verwendet wird. Der Hydraulikantrieb wird von einem Servomotor angetrieben, der durch niederdruckseitige und/oder durch hochdruckseitige Mittel elektrisch steuerbar, regelbar und/ oder schaltbar ist. Als Vorteil wird für diese Lösung angegeben, dass im Wesentlichen keine Pulsation beim Einbringen eines Hochdruckmediums in einen Füllstoff oder beim Wasserstrahlschneiden kein Abplatzen von spröden Materialien entsteht. Des Weiteren werden Druckschwankungen, insbeson- dere beim Ein- und Ausschalten eines Schneidventiles, durch den Einsatz des Hydraulikantriebes geringgehalten, wodurch eine Überlastung von Komponenten weitgehend vermieden wird. Bei den angesprochenen nieder- und/oder hochdruckseitigen Mitteln handelt es sich in der konkreten Ausgestaltung um Drucksensoren, die in zuordenbare Fluidleitungen eingesetzt den dort herrschenden Druck erfassen und als elektrische Ausgangsgröße an eine elektrische Steuerung für den Betrieb des Servomotors der Pumpe weiterleiten. EP 2 610 490 B 1 discloses a hydraulic drive with a quantity and/or pressure control for a pressure intensifier of a high-pressure device, consisting essentially of a motor drive with a pump for a pressure medium and a control system, wherein a constant flow pump or a pump which delivers a constant volume per revolution is used as the hydraulic drive. The hydraulic drive is driven by a servo motor which can be electrically controlled, regulated and/or switched by means on the low-pressure side and/or high-pressure side. The advantage of this solution is that there is essentially no pulsation when a high-pressure medium is introduced into a filler or no flaking of brittle materials during water jet cutting. Furthermore, pressure fluctuations, particularly when switching a cutting valve on and off, are kept to a minimum by using the hydraulic drive, which largely prevents overloading of components. In the specific embodiment, the low- and/or high-pressure side means referred to are pressure sensors which, when inserted into assignable fluid lines, detect the pressure prevailing there and transmit it as an electrical output variable to an electrical control system for operating the pump's servo motor.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Lösung zu schaffen. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 8. Based on this prior art, the invention is based on the object of creating an improved solution. This object is achieved by a method with the features of patent claim 1 and a device with the features of patent claim 8.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ansteuern eines fluidischen Aktors ist zumindest durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet: The method according to the invention for controlling a fluidic actuator is characterized by at least the following method steps:

- Durchführen einer Initialisierung zum Ermitteln mindestens einer definierten Endlage in einer Bewegungsrichtung des Aktors, und anschließendem - Performing an initialization to determine at least one defined end position in a direction of movement of the actuator, and then

- Durchführen einer Positionsregelung auf der Grundlage eines zur Endlage zugehörigen virtuellen Bremspunktes für den Aktor, - Carrying out a position control based on a virtual braking point for the actuator associated with the end position,

- Verzögern der Geschwindigkeit des Aktors im Bremspunkt bis zum Erreichen der in Bewegungsrichtung nachfolgenden Endlage; und- Deceleration of the speed of the actuator at the braking point until the end position following in the direction of movement is reached; and

- Umsteuern des Aktors in die entgegengesetzte Bewegungsrichtung. - Reversing the actuator in the opposite direction of movement.

Dergestalt wird verhindert, dass der Aktor mit maximaler Geschwindigkeit an der jeweiligen Endlage anschlägt, die regelmäßig durch die Stirnseiten des zugehörigen Aktorgehäuses gebildet sind, sondern dass vielmehr mittels einer Positionsregelung ein vorgebbarer virtueller Bremspunkt, vorzugsweise mit Maximalgeschwindigkeit, angefahren wird und dass mit Erreichen des Bremspunktes die Aktorgeschwindigkeit anschließend derart verzögert wird, dass dieser mit deutlich verzögerter Geschwindigkeit in die Endlage gerät , ohne dass es dabei zu Beschädigungen am Aktor nebst seinem Gehäuse kommen kann. Da der Aktor im Rahmen einer Druckübersetzung in beiden gegenläufigen Betätigungsrichtungen die Abgabe von Fluid unter hohem Druck an einen Verbraucher sicherstellen soll, wird nach Erreichen der einen Endlage der Aktor in die entgegengesetzte Bewegungsrichtung umgesteuert zwecks Erreichen der gegenüberliegenden Endlage. Kommt das Verfahren nebst der zugehörigen Vorrichtung im Bereich von Wasserstoff-Abgabestellen, wie Wasserstoff-Tankstellen, zum Einsatz, erfolgt eine Verdichtung des Wasserstoffes auf einen Hochdruck von 700 bis 900 bar vor Abgabe an das jeweils zu betankende Fahrzeug. This prevents the actuator from hitting the respective end position at maximum speed, which is usually formed by the front sides of the associated actuator housing, but rather a predeterminable virtual braking point is approached by means of a position control, preferably at maximum speed, and when the braking point is reached, the actuator speed is then decelerated in such a way that it reaches the end position at a significantly decelerated speed, without causing damage to the actuator and its housing. Since the actuator is in the context of a pressure transmission in If the two opposing actuation directions are intended to ensure the delivery of fluid under high pressure to a consumer, after reaching one end position the actuator is redirected to the opposite direction of movement in order to reach the opposite end position. If the process and the associated device are used in the area of hydrogen delivery points, such as hydrogen filling stations, the hydrogen is compressed to a high pressure of 700 to 900 bar before being delivered to the vehicle to be refueled.

Vor Durchführen des eigentlichen zyklischen Prozessablaufes mittels der Positionsregelung im Rahmen der Hochdruckverdichtung ist eine Initialisierungsroutine notwendig, die zumindest durch die folgenden Initialisierungsschritte charakterisiert ist: Before carrying out the actual cyclic process sequence using position control within the framework of high-pressure compression, an initialization routine is necessary, which is characterized at least by the following initialization steps:

- Ansteuern des Aktors mittels eines Antriebes in einer Bewegungsrichtung, bis eine von seinen beiden möglichen Endlagen erreicht ist, - Controlling the actuator by means of a drive in one direction of movement until one of its two possible end positions is reached,

- Erkennen der jeweiligen Endlage mittels einer Sensoreinrichtung,- Detection of the respective end position by means of a sensor device,

- Referenzieren der einen Endlage als Null- oder Ausgangspunkt,- Referencing one end position as zero or starting point,

- Ansteuern des Aktors in die entgegengesetzte Bewegungsrichtung, um die weitere Endlage zu detektieren, - Controlling the actuator in the opposite direction of movement to detect the further end position,

- Ermitteln von theoretischen Positions- und Geschwindigkeits-Istwerten während des Bewegungsvorganges des Aktors zwischen den beiden Endlagen, - Determination of theoretical position and speed actual values during the movement of the actuator between the two end positions,

- Abschalten des Antriebes bei Erreichen der weiteren Endlage, und- Switching off the drive when the further end position is reached, and

- Abspeichern des aktuellen Positionswertes in der jeweiligen Endlage. - Saving the current position value in the respective end position.

Aufgrund der Tatsache, dass nach Einschalten der Vorrichtung respektive der Anlage keine Informationen über die aktuelle Position des Aktors vorliegen, wird dieser mit definierter Einrichtgeschwindigkeit in eine der beiden Endlagen initial gefahren. Die Erkennung der Endlage erfolgt mittels eines zuordenbaren Näherungsschalters, der vorzugsweise am Aktorgehäuse stationär angeordnet ist. Dahingehende Näherungsschalter, auch als Näherungsinitiatoren bezeichnet, sind Sensoren, die auf Annäherung, d. h. ohne direkten Kontakt, etwa mit den bewegbaren Teilen des Aktors oder mit dem eingesetzten Fluid, berührungsfrei reagieren. Due to the fact that after switching on the device or system there is no information about the current position of the actuator, it is moved to one of the two positions at a defined setup speed. End positions initially driven. The end position is detected by means of an assignable proximity switch, which is preferably arranged stationary on the actuator housing. Proximity switches of this type, also known as proximity initiators, are sensors that react to approach, i.e. without direct contact, for example with the moving parts of the actuator or with the fluid used, without contact.

Wird eine der beiden Endlagen mittels des Aktors erreicht, wird dieser Referenzpunkt als Nullpunkt definiert. Darauf folgt eine Bewegung in die entgegengesetzte Richtung, um den zweiten Endpunkt respektive die zweite Endlage zu detektieren. Während des Bewegungsvorganges wird über das hydraulische Übersetzungsverhältnis zwischen Pumpe und Aktor sowie der Kenntnis über aktuelle Drehzahlwerte ein theoretischer Positions- und Geschwindigkeitsistwert berechnet. Bei Erreichen der Endlage wird der Antrieb ausgeschaltet und die errechnete aktuelle Position als maximale Endlage gespeichert. Damit ist die Initialisierungsroutine beendet und ein zyklischer Bewegungsablauf kann gestartet werden. If one of the two end positions is reached by the actuator, this reference point is defined as the zero point. This is followed by a movement in the opposite direction in order to detect the second end point or the second end position. During the movement process, a theoretical position and speed actual value is calculated using the hydraulic transmission ratio between the pump and actuator and the knowledge of the current speed values. When the end position is reached, the drive is switched off and the calculated current position is saved as the maximum end position. This completes the initialization routine and a cyclical movement sequence can be started.

Dabei kommt eine Positionsregelung als adaptive Positionsregelung zum Einsatz, die zumindest durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: In this case, position control is used as an adaptive position control, which is characterized by at least the following steps:

- Übernahme des jeweils abgespeicherten aktuellen Positionswertes aus der Initialisierung, - Adoption of the current position value saved from the initialization,

- Berechnung eines virtuellen Bremspunktes, um in kürzester Zeit die zugehörige Endlage zu erreichen, - Calculation of a virtual braking point in order to reach the corresponding end position in the shortest possible time,

- Verfahren des Aktors, vorzugsweise mit vorgebbarer Maximalgeschwindigkeit, bis zum - Movement of the actuator, preferably with a preset maximum speed, until

- Erreichen des virtuellen Bremspunktes mit anschließender Reduzierung auf eine vorgebbare Zielgeschwindigkeit, bis der Aktor die zugehörige Endlage abschließend erreicht hat, - Abschalten des Antriebes nebst vorzugsweisem Abspeichern der aktuellen Position, und - Reaching the virtual braking point with subsequent reduction to a predefined target speed until the actuator has finally reached the corresponding end position, - Switching off the drive and preferably saving the current position, and

- Berechnen des Bremspunktes für die entgegengesetzte Bewegungsrichtung. - Calculate the braking point for the opposite direction of movement.

Wurde, wie dargelegt, die Initialisierungsroutine erfolgreich abgeschlossen, beginnt der zyklische Betrieb der Anwendung mit der Speicherung der aktuellen Position des Aktors sowie der Berechnung des Bremspunktes, um in kürzester Zeit den Endpunkt zu erreichen. Dergestalt ist die Effizienz deutlich verbessert. Die kalkulierte Distanz, um den Bremsvorgang einzuleiten, hängt von mehreren Faktoren ab: Verzögerung des Antriebes, maximale Geschwindigkeit, Distanz der Endpunkte voneinander sowie einem frei wählbaren Faktor, um manuelle Anpassungen des Prozesses vorzunehmen. Anschließend wird in vorgegebener Maximalgeschwindigkeit verfahren. Sobald der virtuelle Bremspunkt erreicht ist, verzögert die Antriebseinheit auf eine zweite angegebene Zielgeschwindigkeit, bis der hydraulische Aktor den Endpunkt erreicht hat. Dann schaltet der Antrieb ab und speichert wiederum die aktuelle Position und berechnet den Bremspunkt für die entgegengesetzte Bewegungsrichtung. Es folgt ein Bewegungsprofil wie zuvor beschrieben. Dieser Zyklus kann beliebig oft wiederholt werden. Aufgrund der wiederkehrenden Speicherung der Endlagen sowie der jeweiligen Berechnung des Bremspunktes, werden system- und umgebungsbedingte Faktoren mitberücksichtigt. Beispielhaft zu nennen sind hierbei: Temperatur, Verschleiß der Pumpe und Ölzustand. Insgesamt entsteht eine adaptive Positionsregelung für eine geschlossene hydraulische Achse, in Form des Aktors, ohne Wegmesssystem. If, as explained, the initialization routine has been successfully completed, the cyclic operation of the application begins with the storage of the current position of the actuator and the calculation of the braking point in order to reach the end point in the shortest possible time. This significantly improves efficiency. The calculated distance to initiate the braking process depends on several factors: deceleration of the drive, maximum speed, distance between the end points and a freely selectable factor to make manual adjustments to the process. The system then moves at a specified maximum speed. As soon as the virtual braking point is reached, the drive unit decelerates to a second specified target speed until the hydraulic actuator has reached the end point. The drive then switches off and again stores the current position and calculates the braking point for the opposite direction of movement. A movement profile follows as described above. This cycle can be repeated as often as required. Due to the recurring storage of the end positions and the respective calculation of the braking point, system and environmental factors are also taken into account. Examples of this include: temperature, pump wear and oil condition. Overall, an adaptive position control for a closed hydraulic axis is created, in the form of the actuator, without a position measuring system.

Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zum Durchführen des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wobei der Aktor einen hydraulischen Arbeitszylinder aufweist, vorzugsweise in Form eines Gleichgangzylinders. Ferner stellt ein Näherungsschalter gehäuseseitig jeweils die Endlage der Kolben-Stangen-Einheit des dahingehenden hydraulischen Arbeitszylinders fest. Gegenüber den bekannten Wegmesseinrichtungen spricht der Näherungsschalter unmittelbar auf die Endlagenposition des Aktors an, ohne dass es zu Hysteresevorgängen kommt, die die zeitnahe Weiterleitung der Sensormessung beeinträchtigen könnten. Auch arbeitet ein Näherungsschalter im Wesentlichen verschleißfrei gegenüber Wegmesssystemen mit deren zuordenbaren bewegbaren Komponenten. The invention further relates to a device for carrying out the method described above, wherein the actuator has a hydraulic working cylinder, preferably in the form of a synchronous cylinder. Furthermore, a proximity switch on the housing side sets the end position of the Piston-rod unit of the hydraulic working cylinder in question. In contrast to the known displacement measuring devices, the proximity switch responds directly to the end position of the actuator without hysteresis processes occurring that could affect the timely transmission of the sensor measurement. A proximity switch also operates essentially wear-free compared to displacement measuring systems with their assignable moving components.

Besonders bevorzugt ist für den Antrieb des Aktors eine Hydropumpe eingesetzt, vorzugsweise in Form einer reversierbaren Pumpe, die in beiden entgegengesetzten Bewegungsrichtungen der Kolben-Stangen-Einheit diese antreibt, wobei die Hydropumpe und der Aktor zusammen einen geschlossenen hydraulischen Versorgungskreis ausbilden, so dass etwaig auftretende Leckageverluste vermieden sind. Particularly preferably, a hydraulic pump is used to drive the actuator, preferably in the form of a reversible pump which drives the piston-rod unit in both opposite directions of movement, the hydraulic pump and the actuator together forming a closed hydraulic supply circuit so that any leakage losses that may occur are avoided.

Bevorzugt ist ferner vorgesehen, dass die Kolben-Stangen-Einheit mit ihren beiden Stangen je einen eigenständigen Gasverdichter antreibt, der wechselweise Gas im Niederdruckbereich ansaugt und hochverdichtet an einen Verbraucher abgibt. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Gasverdichtung direkt über den Aktor zu veranlassen. Preferably, it is also provided that the piston-rod unit with its two rods drives an independent gas compressor, which alternately sucks in gas in the low-pressure range and delivers it to a consumer in a highly compressed form. Alternatively, it is also possible to initiate the gas compression directly via the actuator.

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren nebst der Vorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die In the following, the method according to the invention and the device are explained in more detail using an embodiment according to the drawing. In this case, the basic and not to scale representation shows the

Fig. 1 in der Art eines hydraulischen Schaltplans die wesentlichen Komponenten einer Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens gemäß Ablaufdiagramm nach der Fig. 2; und Fig. 1 shows, in the form of a hydraulic circuit diagram, the essential components of a device for carrying out a method according to the flow chart of Fig. 2; and

Fig. 2 in der Art eines Ablaufdiagrammes die wesentlichen Verfahrensschritte des erfindungsgenmäßen Verfahrens. Fig. 1 zeigt die wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Art eines üblichen hydraulischen Schaltplans. Die Vorrichtung weist einen Aktor 10 auf in Form eines hydraulischen Arbeitszylinders, der als sogenannter Gleichgangzylinder konzipiert ist. Ein Gleichgangzylinder, der auch Gleichlaufzylinder genannt wird, besitzt auf beiden Seiten eines mittig angeordneten Kolbens 12 je eine Kolbenstange 14, so dass insgesamt eine Kolben-Stangen-Einheit 16 des Aktors 10 mit zwei Kolbenstangen 14 gebildet ist. Das Volumen des ein- und ausströmenden Hydrauliköls ist deshalb immer gleich groß und somit fährt die Kolben-Stangen-Einheit 16 auch mit derselben Geschwindigkeit in beide Richtungen ein und aus. Die Kolben-Stangen-Einheit 16 in der Ausgangsstellung des Aktors 10, wie in Fig. 1 dargestellt, unterteilt innerhalb eines Aktorgehäuses 18 zwei gleich große Zylinderräume 20. Je nach Anwendungsfall besteht aber durchaus die Möglichkeit, durch unterschiedlich gewählte Stangen- und/oder Kolbenquerschnitte das Volumen der Zylinderräume 20 in der Ausgangsstellung zu ändern, beispielsweise einen Zylinderraum vom Volumen her größer zu konzipieren als den anderen Zylinderraum. Fig. 2 shows the essential process steps of the method according to the invention in the form of a flow chart. Fig. 1 shows the essential components of the device according to the invention in the form of a conventional hydraulic circuit diagram. The device has an actuator 10 in the form of a hydraulic working cylinder, which is designed as a so-called synchronous cylinder. A synchronous cylinder, which is also called a synchronous cylinder, has a piston rod 14 on each side of a centrally arranged piston 12, so that a total of one piston-rod unit 16 of the actuator 10 is formed with two piston rods 14. The volume of the hydraulic oil flowing in and out is therefore always the same and the piston-rod unit 16 therefore also moves in and out at the same speed in both directions. The piston-rod unit 16 in the initial position of the actuator 10, as shown in Fig. 1, divides two equally sized cylinder chambers 20 within an actuator housing 18. Depending on the application, however, it is certainly possible to change the volume of the cylinder chambers 20 in the initial position by selecting different rod and/or piston cross sections, for example to design one cylinder chamber with a larger volume than the other cylinder chamber.

Die beiden freien Enden der jeweiligen Kolbenstange 14 führen aus dem zugehörigen Aktorgehäuse 18 heraus und sind wirkverbunden mit jeweils einem zugehörigen Verdichterkolben 22, der Bestandteil eines Gasverdichters 24 ist. Dabei entsprechen die beiden Verdichterkolben 22 von ihrer geometrischen Ausgestaltung her dem Kolben 12 des Aktors 10. Auch sind die beiden Gasverdichter 24 gleich aufgebaut. Der jeweilige Gasverdichter 24 entnimmt dabei Gas, beispielsweise Wasserstoffgas, eingangsseitig aus einer Niederdruckleitung 26 bei insoweit dann geöffnetem Rückschlagventil 28. Ferner ist der jeweilige Gasverdichter 24 ausgangsseitig an eine Hochdruckleitung 30 angeschlossen, die zu einem Verbraucher führt, beispielsweise in Form eines mit Wasserstoff zu betankenden (Kraft-)Fahrzeugs. Für die dahingehende Abgabe an die Hochdruckseite 30 ist dann das jeweilige weitere Rückschlagventil 32 geöffnet. Ein Verdichterzyklus kann nun wie folgt ablaufen. Bewegt sich in Blickrichtung auf die Fig. 1 gesehen der Kolben 12 des Aktors 10 nach rechts, in die erste oder vordere Endlage x, nimmt er dabei die beiden Verdichterkolben 22 über die jeweilige Kolbenstange 14 in derselben Richtung mit. Damit vergrößert sich auf der Einströmseite des linken Gasverdichters 24 das Einströmvolumen und das Gas wird über das geöffnete linke Rückschlagventil 28 entsprechend nachgeführt. Auf der anderen Seite verdichtet gleichzeitig der Verdichterkolben 22 das im rechten Gasverdichter 24 im vorangegangenen Zyklus aufgenommene Gas und schiebt bei geschlossenem rechten Rückschlagventil 28 die hochverdichtete Gasmenge über das rechte weitere Rückschlagventil 32 in die Hochdruckleitung 30 aus bei geschlossenem linken, weiteren Rückschlagventil 32. The two free ends of the respective piston rod 14 lead out of the associated actuator housing 18 and are each operatively connected to an associated compressor piston 22, which is part of a gas compressor 24. The two compressor pistons 22 correspond in terms of their geometric design to the piston 12 of the actuator 10. The two gas compressors 24 are also constructed in the same way. The respective gas compressor 24 extracts gas, for example hydrogen gas, from the inlet side from a low-pressure line 26 with the check valve 28 then open. Furthermore, the respective gas compressor 24 is connected on the outlet side to a high-pressure line 30, which leads to a consumer, for example in the form of a (motor) vehicle to be refueled with hydrogen. The respective additional check valve 32 is then opened for the delivery to the high-pressure side 30. A compressor cycle can now proceed as follows. If the piston 12 of the actuator 10 moves to the right (as viewed in Fig. 1) into the first or front end position x, it takes the two compressor pistons 22 with it in the same direction via the respective piston rod 14. This increases the inflow volume on the inflow side of the left gas compressor 24 and the gas is fed accordingly via the open left check valve 28. On the other side, the compressor piston 22 simultaneously compresses the gas taken up in the right gas compressor 24 in the previous cycle and pushes the highly compressed gas quantity via the additional right check valve 32 into the high-pressure line 30 when the right check valve 28 is closed.

Nach Erreichen der rechten Endlage für den Kolben 12 der Kolben-Stangen- Einheit 16 wird der Aktor 10 umgeschaltet und der Kolben 12 bewegt sich von seiner rechten Endlage nunmehr in die entgegengesetzte Richtung, und mithin in die linke, hintere oder zweite Endlage y. Nun wird das vorher im Rahmen des Einströmvorgangs aufgenommene Gas im linken Gasverdichter 24 verdichtet und über das linke weitere Rückschlagventil 32 an die Hochdruckleitung 30 abgegeben bei geschlossenem linken Rückschlagventil 28. Ferner öffnet das rechte Rückschlagventil 28 und Gas strömt aus der Niederdruckleitung 26 zusehends in den sich vergrößernden Gasraum des rechten Gasverdichters 24, da dessen Verdichterkolben 22 von rechts nach links bewegt wird. Dahingehend ist das rechte weitere Rückschlagventil 32 geschlossen. Nach Erreichen der linken Endlage für den Kolben 12 wird dann wiederum umgesteuert und der Be- und Entladezyklus für die beiden Gasverdichter 24 erfolgt von Neuem, wie oben beschrieben. After the right end position for the piston 12 of the piston-rod unit 16 is reached, the actuator 10 is switched and the piston 12 moves from its right end position in the opposite direction, and thus into the left, rear or second end position y. The gas previously taken in during the inflow process is now compressed in the left gas compressor 24 and delivered to the high-pressure line 30 via the left additional check valve 32 with the left check valve 28 closed. The right check valve 28 also opens and gas flows noticeably from the low-pressure line 26 into the expanding gas space of the right gas compressor 24, since its compressor piston 22 is moved from right to left. The right additional check valve 32 is therefore closed. After the left end position for the piston 12 is reached, the direction is reversed and the loading and unloading cycle for the two gas compressors 24 is repeated as described above.

Die beide Zylinderräume 20 des Aktors 10 sind jeweils an eine Versorgungsleitung 34, 36 angeschlossen, die von einer Hydropumpe 38 in Form einer Reversierpumpe mit Fluid vorgebbaren Druckes versorgbar sind. Ins- besondere ist die Reversierpumpe 38 in der Lage, wechselweise Fluid zwischen den beiden Versorgungsleitungen 34, 36 hin und her zu schieben, um dergestalt alternierend die Kolben-Stangen-Einheit 16 des Aktors 10 hin und her zu verfahren. Da insoweit die Fluidmenge wechselweise aus einem Zylinderraum 20 über die Versorgungsleitungen 34, 36 gleichbleibend in den jeweils anderen Zylinderraum 20 geschoben wird, je nach Drehrichtung der Reversierpumpe 38, kommt der dahingehende Antrieb für den Aktor 10 im Wesentlichen mit einer konstanten Fluidmenge aus. Insoweit bildet die Hydropumpe in Form der Reversierpumpe 38 zusammen mit dem Aktor 10 und den Versorgungsleitungen 34, 36 einen geschlossenen hydraulischen Versorgungskreis 40 aus. The two cylinder chambers 20 of the actuator 10 are each connected to a supply line 34, 36, which can be supplied with fluid of a predetermined pressure by a hydraulic pump 38 in the form of a reversing pump. In particular, the reversing pump 38 is able to alternately push fluid back and forth between the two supply lines 34, 36 in order to move the piston-rod unit 16 of the actuator 10 back and forth alternately. Since the amount of fluid is alternately pushed from one cylinder chamber 20 via the supply lines 34, 36 into the other cylinder chamber 20 at a constant rate, depending on the direction of rotation of the reversing pump 38, the corresponding drive for the actuator 10 essentially manages with a constant amount of fluid. In this respect, the hydraulic pump in the form of the reversing pump 38 together with the actuator 10 and the supply lines 34, 36 forms a closed hydraulic supply circuit 40.

Als Antrieb für die Hydro- oder Reversierpumpe 38 dient ein mittels einer Steuerung 42 ansteuerbarer Elektromotor M, der im Hinblick auf seine Regelbarkeit in der Fig. 1 symbolisch mit einer Pfeildarstellung versehen ist. Die Steuerung 42 erhält eingangsseitig die Sensordaten zweier Näherungsschalter 44, die im vorliegenden Fall jeweils endseitig am Aktorgehäuse 18 angeordnet sind und dergestalt die Position des Kolbens 12 überwachen, sobald dieser an das benachbarte stirnseitige Ende im Aktorgehäuse 18 anstößt. Neben Näherungsschaltern können dabei auch übliche Endschalter eingesetzt werden, die die endseitige Position des Kolbens 12 im Aktorgehäuse 18 detektieren und an die Steuerung 42 weitergeben können. Sobald ein End- oder Näherungsschalter 44 eine Endlagenposition des Kolbens 12 detektiert, teilt er dies der Steuerung 42 mit, die daraufhin den Elektromotor M derart ansteuert, dass die Reversierpumpe 38 Fluid in die andere Richtung fördert, so dass der Kolben 12 eine entgegengesetzte Bewegungsrichtung einnehmen kann, bis er an seine gegenüberliegende Endlagenposition innerhalb des Aktorgehäuses 18 anstößt. The hydraulic or reversing pump 38 is driven by an electric motor M which can be controlled by a controller 42 and which is symbolically shown with an arrow in Fig. 1 to indicate its controllability. The controller 42 receives the sensor data from two proximity switches 44 on the input side, which in this case are each arranged at the end of the actuator housing 18 and thus monitor the position of the piston 12 as soon as it hits the adjacent front end in the actuator housing 18. In addition to proximity switches, conventional limit switches can also be used, which can detect the end position of the piston 12 in the actuator housing 18 and pass it on to the controller 42. As soon as a limit or proximity switch 44 detects an end position of the piston 12, it informs the controller 42, which then controls the electric motor M in such a way that the reversing pump 38 pumps fluid in the other direction, so that the piston 12 can assume an opposite direction of movement until it reaches its opposite end position within the actuator housing 18.

Zum Entleeren des hydraulischen Versorgungskreises 40 dienen zwei Ventile 46, 48, die entsprechend geschaltet eine fluidführende Verbindung zwischen der jeweiligen Versorgungsleitung 36, 38 und einem Vorratstank T herstellen. Die beiden Ventile 46 und 48 dienen insoweit als Ausspeiseventile, um in Kombination mit der zusätzlichen Versorgungseinrichtung 50 den thermischen Haushalt des Hydrauliköls zu regulieren. Somit wird eine definierte Ölmenge beim Aus- und Einfahren des Zylinders ausgespeist und frisches Öl aus der Versorgungseinrichtung 50 wird wieder in den geschlossenen Kreis gefördert. Ventil 48 wird beim Ausfahren geöffnet, Ventil 46 wird beim Einfahren geöffnet. Die jeweils gegenüberliegende Seite wird demgemäß geschlossen. Des Weiteren ist optional eine zusätzliche Versorgungseinrichtung 50 vorgesehen, bestehend aus einer konventionellen Motor-Pumpeneinheit 52, wobei die Ausgangsseite der zugehörigen Hydropumpe über ein Druckbegrenzungsventil 54 zur Tankseite mit dem Vorratstank T abgesichert ist. In Strömungsrichtung nachfolgend ist ein federbelastetes Rückschlagventil 56 vorgesehen, das in Richtung eines Fluidfilters 58 hin öffnet und in der entgegengesetzten Richtung schließt. Der Fluid- oder Hydraulikfilter 58 ist ausgangsseitig an eine Abzweigstelle 60 angeschlossen, die in eine Verbindungsleitung 62 zwischen die beiden Versorgungsleitungen 34, 36 auf der Ausgangsseite der Reversierpumpe 38 einmündet, wobei zu beiden Versorgungsleitungen 34, 36 hin weitere federbelastete Rückschlagventile 64 angeordnet sind, die in Richtung der jeweiligen Versorgungsleitung 34, 36 gesehen öffnen und in der entgegengesetzten Richtung schließen, um demgemäß ein ungewolltes Rückströmen von Fluid aus den Versorgungsleitungen 34, 36 in Richtung des Filters 58 zu vermeiden. Two valves 46, 48 are used to empty the hydraulic supply circuit 40, which, when switched accordingly, create a fluid-carrying connection between the respective supply line 36, 38 and a storage tank T The two valves 46 and 48 serve as discharge valves in order to regulate the thermal balance of the hydraulic oil in combination with the additional supply device 50. In this way, a defined amount of oil is discharged when the cylinder is extended and retracted, and fresh oil from the supply device 50 is fed back into the closed circuit. Valve 48 is opened when extending, valve 46 is opened when retracting. The opposite side is closed accordingly. Furthermore, an additional supply device 50 is optionally provided, consisting of a conventional motor-pump unit 52, wherein the output side of the associated hydraulic pump is secured to the tank side with the storage tank T via a pressure relief valve 54. Downstream in the flow direction there is a spring-loaded check valve 56 which opens in the direction of a fluid filter 58 and closes in the opposite direction. The fluid or hydraulic filter 58 is connected on the output side to a branch point 60 which opens into a connecting line 62 between the two supply lines 34, 36 on the output side of the reversing pump 38, wherein further spring-loaded check valves 64 are arranged towards both supply lines 34, 36, which open in the direction of the respective supply line 34, 36 and close in the opposite direction in order to prevent an unwanted backflow of fluid from the supply lines 34, 36 in the direction of the filter 58.

Alle angesprochenen wesentlichen Fluidkomponenten sind gemäß der Darstellung nach der Fig. 1 in einem strichlinierten Rahmen 66 aufgenommen. Die angesprochene Vorrichtung kommt ohne nieder- und/oder hochdruckseitige Erfassungsmittel, wie in die Fluidleitungen eingesetzte Drucksensoren, aus. Vielmehr erlaubt der Einsatz von Näherungsschaltern 44 einen störungsfreien Überwachungsbetrieb für den Aktor-Kolben 12. Da die Näherungsschalter 44 berührungsfrei die Betriebssituation des Aktors 10 erfassen, kommt es auch zu keinen Messübertragungsfehlern durch Einsatz von Übertragungsmedien, wie einem Fluid. Auch kann auf hystereseanfällige Wegmesssysteme bei der Übertragung verzichtet werden, die im Übrigen einem Verschleiß unterliegen, was bei den Näherungsschaltern 44 nicht der Fall ist. All of the essential fluid components mentioned are accommodated in a dashed frame 66 as shown in Fig. 1. The device mentioned does not require any low- and/or high-pressure detection means, such as pressure sensors inserted into the fluid lines. Rather, the use of proximity switches 44 allows for trouble-free monitoring of the actuator piston 12. Since the proximity switches 44 detect the operating situation of the actuator 10 without contact, there are no measurement transmission errors due to the use of Transmission media, such as a fluid. It is also possible to dispense with position measuring systems that are susceptible to hysteresis during transmission, which are also subject to wear, which is not the case with the proximity switches 44.

Im Folgenden wird anhand des Ablaufdiagramms nach der Fig. 2, die Betriebsweise einer Vorrichtung nach der Fig. 1 näher erläutert. In the following, the operation of a device according to Fig. 1 is explained in more detail using the flow chart according to Fig. 2.

Nach Inbetriebnahme respektive dem Start der Vorrichtung durch Einschalten wird geprüft, ob eine Initialisierung bereits stattgefunden hat oder nicht. Ist das System nicht initialisiert, wird eine Initialisierungsroutine aufgerufen. Diese ist in Fig. 2 (Continued) dargestellt. Dabei wird mit definierter Einrichtgeschwindigkeit der Aktor in eine seiner beiden Endlagen x, y verfahren, beispielsweise in eine vordere, erste Endlage x. Ist die vordere Endlage x noch nicht erreicht, was mit einem der beiden Näherungsschalter 44 überprüfbar ist, wird die Routine wiederholt, sprich die Kolben-Stangen-Ein- heit 16 des Aktors 10 solange weiter ausgefahren, bis die vordere Endlage x erreicht ist, was der zuordenbare Näherungsschalter 44 feststellt und an die Steuerung 42 weiterleitet. After commissioning or starting the device by switching it on, a check is made to see whether initialization has already taken place or not. If the system is not initialized, an initialization routine is called. This is shown in Fig. 2 (Continued). The actuator is moved to one of its two end positions x, y at a defined setup speed, for example to a front, first end position x. If the front end position x has not yet been reached, which can be checked with one of the two proximity switches 44, the routine is repeated, i.e. the piston-rod unit 16 of the actuator 10 continues to extend until the front end position x is reached, which the assignable proximity switch 44 detects and forwards to the controller 42.

Die Steuerung 42 stoppt dann den Elektromotor M, der wiederum die Hydro- oder Reversierpumpe 38 stoppt. Wird eine der beiden Endlagen, vordere Endlage x oder hintere Endlage y, erreicht, wird dieser Referenzpunkt mittels der Steuerung 42 als Nullpunkt definiert. Mithin kann auch die hintere, zweite Endlage y als Referenzpunkt Null abgespeichert werden. Ist die Referenzierung auf Null erfolgreich abgeschlossen, braucht die diesbezügliche Routine nicht wiederholt zu werden; vielmehr erfolgt mit einer vorgebbaren Einrichtgeschwindigkeit das Einfahren der Kolben-Stangen-Ein- heit 16 bezüglich des stationär gehaltenen Aktorgehäuses 18 und es erfolgt eine Bewegung in die entgegengesetzte Richtung, um den zweiten Endpunkt respektive Endlage y zu detektieren. Ist die hintere, zweite Endlage y erreicht, braucht die Routine des Einfahrens nicht weiter fortgeführt zu werden, und es erfolgt erneut ein Stopp durch Abschalten des Motors M. Bei Erreichen der zweiten Endlage y ist also der Antrieb in Form des Motors M ausgeschaltet und die errechnete, aktuelle Position wird als maximale Endlagenposition abgespeichert. Ferner wird während des Bewegungsvorganges von erster Endlage x in die zweite Endlage y über das hydraulische Übersetzungsverhältnis zwischen Pumpe 38 und Aktor 10 sowie der Kenntnis über aktuelle Drehzahlwerte ein theoretischer Positions- und Geschwindigkeits-Istwert wie folgt errechnet

Figure imgf000014_0001
v(t)zyi = Geschwindigkeit des Kolbens 12 des Aktors 10, The control 42 then stops the electric motor M, which in turn stops the hydraulic or reversing pump 38. If one of the two end positions, front end position x or rear end position y, is reached, this reference point is defined as the zero point by the control 42. The rear, second end position y can therefore also be saved as the zero reference point. If referencing to zero has been successfully completed, the relevant routine does not need to be repeated; instead, the piston-rod unit 16 is retracted with respect to the stationary actuator housing 18 at a predeterminable setup speed and a movement in the opposite direction takes place in order to detect the second end point or end position y. If the rear, second end position y is reached, the retraction routine does not need to be continued and a stop is made again by switching off the motor M. When the second end position y is reached, the drive in the form of the motor M is switched off and the calculated, current position is saved as the maximum end position position. Furthermore, during the movement process from the first end position x to the second end position y, a theoretical position and speed actual value is calculated as follows via the hydraulic transmission ratio between pump 38 and actuator 10 and the knowledge of the current speed values
Figure imgf000014_0001
v(t) zyi = speed of piston 12 of actuator 10,

Vpumpe = Fördervolumen der Reversierpumpe 38, n(t)Motor = Drehzahl des Motors M, .voi = volumetrischer Wirkungsgrad der Pumpe 38, Vpumpe = delivery volume of the reversing pump 38, n(t)Motor = speed of the motor M, .voi = volumetric efficiency of the pump 38,

Azyi = wirksame Ring-Kolbenfläche des Kolbens 12 (ohne Stangenanteil) und s(t)zyi = Verfahrweg des Kolbens 12 Azyi = effective ring-piston area of the piston 12 (without rod portion) and s(t)zyi = travel of the piston 12

Im Rahmen der Initialisierung wird jedenfalls der Weg des Kolbens 12 am ersten Endlagen-Näherungsschalter 44 mit Smin = 0 mm festgeschrieben und Smax gemäß vorstehender Formel am zweiten Endlagen-Näherungsschalter 44 für die Initialisierungsroutine abgespeichert. During the initialization, the travel of the piston 12 is fixed at the first end position proximity switch 44 with Smin = 0 mm and Smax is stored at the second end position proximity switch 44 for the initialization routine according to the above formula.

Sind alle Schritte der Initialisierung erfolgreich abgeschlossen, gilt diese als beendet und „Init beenden" wird ausgegeben. Sobald die Initialisierungsroutine gemäß dem Ablaufplan auf der Continued-Seite nach der Fig. 2 erfolgreich abgeschlossen ist, beginnt der zyklische Betrieb der Anwendung mit einer Speicherung der aktuellen Position, wie in Fig. 2 dargestellt. Insbesondere wird ein mit der Speicherung der aktuellen Position im Rahmen des zyklischen Prozessablaufes die Berechnung eines virtuellen Bremspunktes vorgenommen, um in kürzester Zeit zu einer der beiden Endlagen x, y zu gelangen. Die kalkulierte Distanz Sbrems, um den Bremsvorgang einzuleiten, hängt dabei von mehreren Faktoren ab: Verzögerung des Antriebs, maximale Geschwindigkeit, Distanz der Endpunkte oder Endlagen x, y voneinander sowie einem frei wählbaren Faktor c, um manuelle Anpassungen des Prozesses vorzunehmen. Die Berechnung erfolgt dabei nach folgender Formel: mit

Figure imgf000015_0001
If all steps of the initialization are completed successfully, the initialization is considered finished and "End Init" is displayed. As soon as the initialization routine has been successfully completed according to the flow chart on the Continued page in Fig. 2, the cyclic operation of the application begins with a storage of the current position, as shown in Fig. 2. In particular, when the current position is stored as part of the cyclic process, a virtual braking point is calculated in order to reach one of the two end positions x, y in the shortest possible time. The calculated distance Sbrake to initiate the braking process depends on several factors: deceleration of the drive, maximum speed, distance of the end points or end positions x, y from each other and a freely selectable factor c to make manual adjustments to the process. The calculation is carried out according to the following formula: with
Figure imgf000015_0001

Smin = 0 mm als Wert für den ersten Endlagen-Näherungsschalter 44, c = frei wählbarer Faktor, Smin = 0 mm as value for the first end position proximity switch 44, c = freely selectable factor,

Vmax = Maximalgeschwindigkeit für den Kolben 12, Vmax = maximum speed for piston 12,

Vbrems = Ziel- oder Bremsgeschwindigkeit nach Erreichen des virtuellen Bremspunktes bis zur jeweiligen Endlage x, y und Vbrake = Target or braking speed after reaching the virtual braking point to the respective end position x, y and

Smax = maximale Entfernungsdistanz zum zweiten Endlagen-Näherungsschalter 44 Smax = maximum distance to the second end position proximity switch 44

Wie dargelegt, wird also in vorgegebener Maximalgeschwindigkeit verfahren und sobald der virtuelle Bremspunkt erreicht ist, verzögert die Antriebseinheit in Form des Motors M auf die zweite angegebene Zielgeschwindigkeit, die deutlich niedriger ist als die Maximalgeschwindigkeit, bis der Kolben 12 des Aktors 10 den jeweiligen Endpunkt als Endlage x, y mit geringer Anstoßgeschwindigkeit am Aktorgehäuse 18 erreicht. Dann schaltet der Motor M ab und speichert wiederum die aktuelle Position und berechnet den Bremspunkt für die entgegengesetzte Bewegungsrichtung, was sich aus dem Prozessablaufdiagramm nach der Fig. 2 ergibt. Ist dann die jeweilige Endlage x, y erreicht, wird der Zyklus wiederholt, wobei dahingehend die Initialisierungsroutine abgeschlossen sein muss. Aufgrund der wiederkeh- renden Speicherung der Endlagen x, y mittels der beiden Näherungsschalter 44 sowie der jeweiligen Berechnung des virtuellen Bremspunktes werden system- und umgebungsbedingte Faktoren mit berücksichtigt, wie Temperatur, Verschleiß der Pumpe und Ölzustand. Insgesamt ist mit der Prozessablaufregelung eine adaptive Positionsregelung einer geschlossenen hydrauli- sehen Achse, ohne Wegmesssystem, erhalten. Dies hat so keine Entsprechung im Stand der Technik. As explained, the movement is carried out at a specified maximum speed and as soon as the virtual braking point is reached, the drive unit in the form of the motor M decelerates to the second specified target speed, which is significantly lower than the maximum speed, until the piston 12 of the actuator 10 reaches the respective end point as end position x, y with a low impact speed on the actuator housing 18. Then the motor M switches off and again stores the current position and calculates the braking point for the opposite direction of movement, which can be seen from the process flow diagram in Fig. 2. If the respective end position x, y is then reached, the cycle is repeated, whereby the initialization routine must be completed. Due to the recurring storage of the end positions x, y using the two proximity switches 44 and the respective calculation of the virtual braking point, system and environmental factors are taken into account, such as temperature, pump wear and oil condition. Overall, the process flow control provides an adaptive position control of a closed hydraulic axis without a position measuring system. This has no equivalent in the state of the art.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims 1 . Verfahren zum Ansteuern eines fluidischen Aktors (10) mit zumindest den folgenden Schritten: 1 . Method for controlling a fluidic actuator (10) with at least the following steps: - Durchführen einer Initialisierung zum Ermitteln mindestens einer definierten Endlage (x, y) in einer Bewegungsrichtung des Aktors (10), und anschließendem - Carrying out an initialization to determine at least one defined end position (x, y) in a direction of movement of the actuator (10), and then - Durchführen einer Positionsregelung auf der Grundlage eines zur Endlage (x, y) zugehörigen virtuellen Bremspunktes für den Aktor (10), - performing a position control based on a virtual braking point for the actuator (10) associated with the end position (x, y), - Verzögern der Geschwindigkeit des Aktors (10) im Bremspunkt bis zum Erreichen der in Bewegungsrichtung nachfolgenden Endlage (x, y), und - Decelerating the speed of the actuator (10) at the braking point until the end position (x, y) following in the direction of movement is reached, and - Umsteuern des Aktors (10) in die entgegengesetzte Bewegungsrichtung. - Reversing the actuator (10) in the opposite direction of movement. 2. Verfahren zum Ansteuern eines hydraulischen Aktors (10) nach2. Method for controlling a hydraulic actuator (10) according to Anspruch 1 mit zumindest den folgenden Initialisierungsschritten:Claim 1 with at least the following initialization steps: - Ansteuern des Aktors (10) mittels eines Antriebes (M) in einer Bewegungsrichtung, bis eine von seinen beiden möglichen Endlagen (x, y) erreicht ist, - controlling the actuator (10) by means of a drive (M) in a direction of movement until one of its two possible end positions (x, y) is reached, - Erkennen der jeweiligen Endlage (x, y) mittels einer Sensoreinrichtung (44), - Detecting the respective end position (x, y) by means of a sensor device (44), - Referenzieren der einen Endlage (x; y) als Null- oder Ausgangspunkt, - Referencing one end position (x; y) as zero or starting point, - Ansteuern des Aktors (10) in die entgegengesetzte Bewegungsrichtung, um die weitere Endlage (y; x) zu detektieren, - Ermitteln von theoretischen Positions- und Geschwindigkeits- Istwerten während des Bewegungsvorganges des Aktors (10) zwischen den beiden Endlagen (x, y), - controlling the actuator (10) in the opposite direction of movement in order to detect the further end position (y; x), - Determination of theoretical position and speed actual values during the movement of the actuator (10) between the two end positions (x, y), - Abschalten des Antriebes (M) bei Erreichen der weiteren Endlage (x, y), und - Switching off the drive (M) when the further end position (x, y) is reached, and - Abspeichern des aktuellen Positionswertes in der jeweiligen Endlage (x, y). - Saving the current position value in the respective end position (x, y). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsregelung als adaptive Positionsregelung ausgeführt zumindest die folgenden Schritte aufweist: 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the position control is implemented as an adaptive position control and comprises at least the following steps: - Übernahme des jeweils abgespeicherten, aktuellen Positionswertes aus der Initialisierung, - Adoption of the current position value saved during initialization, - Berechnung eines virtuellen Bremspunktes, um in kürzester Zeit die zugehörige Endlage (x, y) zu erreichen, - Calculation of a virtual braking point in order to reach the corresponding end position (x, y) in the shortest possible time, - Verfahren des Aktors (10), vorzugsweise mit vorgebbarer Maximalgeschwindigkeit, bis zum - moving the actuator (10), preferably with a predeterminable maximum speed, until - Erreichen des virtuellen Bremspunktes mit anschließender Reduzierung auf eine vorgebbare Zielgeschwindigkeit, bis der Aktor (10) die zugehörige Endlage (x, y) abschließend erreicht hat,- reaching the virtual braking point with subsequent reduction to a predeterminable target speed until the actuator (10) has finally reached the corresponding end position (x, y), - Abschalten des Antriebes (M) nebst vorzugsweisem Abspeichern der aktuellen Position, und - Switching off the drive (M) and preferably saving the current position, and - Berechnen des Bremspunktes für die entgegengesetzte Bewegungsrichtung. - Calculate the braking point for the opposite direction of movement. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Initialisierung während eines Bewegungsvorganges des Aktors (10) zwischen den beiden Endlagen (x, y) zum Ermitteln der theoretischen Positions- und Geschwindigkeits-Istwerte das hydraulische Übersetzungsverhältnis zwischen einer vom Antrieb (M) antreibbaren Hydropumpe (38) und dem Aktor (10) herangezogen wird unter Einbezug von damit in Verbindung stehenden Drehzahl werten des Antriebs (M). 4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the initialization during a movement process of the actuator (10) between the two end positions (x, y) to determine the theoretical actual position and speed values, the hydraulic transmission ratio between a hydraulic pump (38) driven by the drive (M) and the actuator (10) is used, taking into account associated speed values of the drive (M). 5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Berechnung des jeweiligen Bremspunktes die Position der beiden Endlagen (x, y) herangezogen wird sowie die Maximalgeschwindigkeit des Aktors (10) im Rahmen der Initialisierung bis zum Erreichen der jeweiligen Endlage (x, y) und einer Bremsgeschwindigkeit des Aktors (10) im jeweiligen Bremspunkt. 5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the position of the two end positions (x, y) is used to calculate the respective braking point, as well as the maximum speed of the actuator (10) during the initialization until the respective end position (x, y) is reached and a braking speed of the actuator (10) at the respective braking point. 6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlagen (x, y) des Aktors (10) wiederholt abgespeichert werden sowie wiederkehrend der jeweilige Bremspunkt errechnet wird. 6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the end positions (x, y) of the actuator (10) are repeatedly stored and the respective braking point is repeatedly calculated. 7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der jeweiligen Endlage (x, y) des Aktors (10) unter Verzicht eines Wegmesssystems mindestens ein Näherungsschalter (44) eingesetzt wird. 7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one proximity switch (44) is used to determine the respective end position (x, y) of the actuator (10) without a position measuring system. 8. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (10) einen hydraulischen Arbeitszylinder aufweist, vorzugsweise in Form eines Gleichgangzylinders, und dass ein jeweiliger Näherungsschalter (44) gehäuseseitig die Endlagen (x, y) der Kolben-Stangen-Einheit (16) des Arbeitszylinders feststellt. 8. Device for carrying out a method according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (10) has a hydraulic working cylinder, preferably in the form of a synchronous cylinder, and that a respective proximity switch (44) on the housing side determines the end positions (x, y) of the piston-rod unit (16) of the working cylinder. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hydropumpe eine reversierbare Pumpe (38) ist, die in beiden entgegengesetzten Bewegungsrichtungen der Kolben-Stangen-Einheit (16) diese antreibt, und dass die Pumpe (38) und der Aktor (10) einen geschlossenen hydraulischen Versorgungskreis (40) ausbilden. 9. Device according to claim 8, characterized in that a hydraulic pump is a reversible pump (38) which drives the piston-rod unit (16) in both opposite directions of movement, and that the pump (38) and the actuator (10) form a closed hydraulic supply circuit (40). 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Stangen-Einheit (16) mit ihren beiden Kolbenstangen (14) je einen Gasverdichter (24) antreibt, der wechselweise Gas im Niederdruckbereich ansaugt und hochverdichtet abgibt. 10. Device according to claim 8 or 9, characterized in that the piston-rod unit (16) with its two piston rods (14) each drives a gas compressor (24) which alternately sucks in gas in the low-pressure range and releases it in a highly compressed state.
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