CH332611A - Servo motor - Google Patents

Servo motor

Info

Publication number
CH332611A
CH332611A CH332611DA CH332611A CH 332611 A CH332611 A CH 332611A CH 332611D A CH332611D A CH 332611DA CH 332611 A CH332611 A CH 332611A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
pilot valve
main control
control piston
stop
servomotor
Prior art date
Application number
Other languages
German (de)
Original Assignee
Von Roll Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Von Roll Ag filed Critical Von Roll Ag
Publication of CH332611A publication Critical patent/CH332611A/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/08Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/431Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E02F3/432Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like for keeping the bucket in a predetermined position or attitude
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/08Servomotor systems incorporating electrically operated control means

Description

  

  Servomotor    Eine Erfindung des vorliegenden Patentes  betrifft einen Servomotor mit einem Haupt  steuerkolben und einem     Vorsteuersehieber.     



  Der erfindungsgemässe Servomotor zeich  net sich dadurch aus, dass der den Vorsteuer  schieber in einer Bohrung aufnehmende       Hauptsteuerkolben    elektromagnetische Betäti  gungsmittel trägt, welche zusammen mit die  sem verschiebbar sind und bei Erregung eine       Relativverschiebung    zwischen     Vorsteuerschie-          her    und     Hauptsteuerkolben    bewirken.  



  Eine weitere Erfindung bezieht sieh auf  die Verwendung dieses Servomotors bei einem  hydrostatischen Getriebe zur Erzeugung einer  hin und her gehenden Bewegung.  



  Derartige Getriebe sind beispielsweise für       Werkzeugmasehinen,    wie Hobel- und     Sehleif-           iasehinen,    erforderlich, bei denen das Werk  zeug und der     Werkstücktisch    eine hin und her  gehende Längsbewegung relativ zueinander       ausführen.    Hierbei ist meist erforderlich, die       Geschwindigkeit    für Vorschub und Rückzug  des bewegten     1-Taschinenteils    unterschiedlich  einzurichten, und es ist erwünscht, die Um  steuerzeiten zu Beginn und am Ende der Vor  sehubbewegung möglichst gering zu erhalten.

    Bei den für solche Zwecke bekannten elektri  schen Motorantrieben werden     Umsteuerzeiten     in der Grössenordnung von etwa einer Sekunde  erreicht, welche Zeit jedoch bei gewissen     An-          wendungen    als unerwünscht gross betrachtet  wird.    Durch Verwendung des erfindungsgemä  ssen Servomotors bei einem hydrostatischen  Getriebe zur Erzielung einer hin und her  gehenden     Bewegung,    wobei das Getriebe mit  einem kontinuierlich laufenden Antriebsmotor  in ständiger Antriebsverbindung steht, kann  ein Antrieb für     einen    hin und her gehenden  Bauteil geschaffen werden, der mit sehr kur  zen     Umsteuerzeiten    auskommt.  



  Der erfindungsgemässe Servomotor sowie  seine Verwendung sind nachstehend an Hand  der     Fig.1    bis 5 in einem Ausführungsbeispiel  näher erläutert. Es zeigt hierbei:       Fig.    1 ein beispielsweises     Weg-Zeit-Dia-          gramm    der erwünschten oszillierenden Längs  bewegung;       Fig.    2 ein     Prinzipschema    eines Ausfüh  rungsbeispiels des den Servomotor enthalten  den hydrostatischen Getriebes;       Fig.    3 bis 5 je ein Diagramm zur Erläu  terung der Wirkungsweise des Getriebes  nach     Fig.    2.  



  Die mit dem Getriebe zu erzeugende oszil  lierende     Längsbewegung    ist im Diagramm  nach     Fig.1    als Weg s     abhängig    von der Zeit t,  aufgetragen. Der Nutzhub während der Zeit  abschnitte von     a    bis<I>b</I> und von e bis f sowie  der Leerhub während der Zeitabschnitte c bis  <I>d</I> und     g    bis<I>h</I> soll jeweils mit weitgehend kon  stanter Geschwindigkeit erfolgen. Die Um  kehrsintervalle b bis c, d bis<I>e, f</I> bis g, h bis<I>i</I>  usw. sollen möglichst klein sein. Bei Verwen  dung des nachstehenden, näher beschriebenen      Getriebes gelingt es, Umkehrzeiten von 0,05  bis 0,4 Sekunden zu erreichen.

   Dieses hydro  statische Getriebe ist schematisch und unter       ssreglassung    unwesentlicher Teile in der     Fig.        \?     dargestellt. Der für eine oszillierende Bewe  gung     anzutreibende    Maschinenteil sei mit  einer Zahnstange 1 versehen, mit der ein  Zahnrad 2 in Eingriff steht. Der Antrieb des  Zahnrades 2     erfolgt    über ein hydrostatisches  Getriebe, bestehend aus den beiden     Axialkol-          benmaschinen    3 und 4 seitens eines ununter  brochenen und stets in gleicher Richtung ro  tierenden Elektromotors 5, der mit dem Ge  triebe ständig in Antriebsverbindung steht.

    Die beiden     Axialkolbenmaschinen,    von denen  die mit 3 bezeichnete als hydraulisch angetrie  bener Motor und die mit 4 bezeichnete als  Pumpe für das hydraulische Medium, etwa.  Öl, arbeitet, sind bekannte Konstruktionen  und bezüglich ihres     I1ubes    stufenlos verstell  bar.

   Die Hubänderung erfolgt durch     Ver-          schwenken    des Gehäuses der Pumpe 4 um  den Winkel       z1    und desjenigen des Motors 3  <B>um</B> +     z2    gegenüber der Verbindungsgeraden  der koaxialen Antriebs- bzw.     Abtriebswellen.       In der gezeichneten     Stellung    und bei der  Tourenzahl 'n, der Antriebswelle der Pumpe 4  rotiert die Antriebswelle des Motors 3 mit der  Drehzahl     n.2    in gleichem Drehsinn, was eine       Vorschubbewegung    in Richtung V der Zahn  stange 1 ergibt. Wird das Gehäuse der Pumpe       %.    von der Stellung V, entsprechend einem.

    Winkel +     z1,    in die Stellung R, entsprechend  einem Winkel     -z1,        geschwenkt,    so erfolgt ein  Drehzahlwechsel der     Abtriebswelle        Lund    des  Zahnrades 2, was eine Rückzugsbewegung in  Richtung R der Zahnstange 1 zur Folge hat.  



  Das Drehzahlverhältnis     ui   <I>:</I>     n2    und das       Drehmomentverhältnis        DZi   <I>:</I>     1-V12    zwischen der  Antriebs- und der     Abtriebswelle    wird durch  Glas Verhältnis der Hubvolumina     V1    :     V2    von  Pumpe 4 und Motor 3 bestimmt. Vorzugs  weise werden als Pumpe 4 und Motor 3 gleiche       Axialkolbeneinheiten    verwendet.

   Es ergibt sich  
EMI0002.0033     
    sowie  
EMI0002.0034     
         ILi    = Pumpenkonstante,       K2    = Motorkonstante,  worin       kn    = Druckwirkungsgrad,  km = mechanischer Wirkungsgrad,       kn    = Mengenwirkungsgrad.

      Um bei dem vorliegenden hydrostatischen  Getriebe, dessen Primärteil durch die Pumpe  4 und dessen Sekundärteil durch den Motor 3  gebildet wird, einen linearen Anstieg der Se  kundärdrehzahl     n.    zu erhalten, muss der Win  kel     z1    gemäss der ausgezogenen Linie im Dia  gramm     Fig.    3 und der Winkel     z2    gemäss der  ausgezogenen Linie im Diagramm     Fig.    4 ver  ändert werden, wobei dann die Leistung N  und der Druck P des hydraulischen Mediums  entsprechend dem Diagramm     Fig.5    verlau  fen.

   Der höchstzulässige Druck P bestimmt  dabei die kleinste Drehzahl     (n.2)        I"    bei welcher  das Getriebe noch die volle Leistung N über  trägt.  



  Wie aus     Fig.    2 ersichtlich, ist zur Steue  rung 'des hydrostatischen Getriebes für die  Ausführung einer oszillierenden Bewegung,  entsprechend dem     Weg-Zeit-Diagramm        nacb          Fig.l,    ein von einem Speisedruck betätigter  hydraulischer Servomotor 6 vorhanden. Dieser  besitzt einen sogenannten     Vorsteuerschieber    7  zur Steuerung des     Hauptsteuerkolbens    B. Der  erforderliche Druck des     Steuermediums,    bei  spielsweise Öl, wird seitens einer Speisepumpe  9, die entweder am     Hauptantriebsmotor    5  oder an einem eigenen Elektromotor 10 an  gebracht ist, erzeugt.

   Gleiches Medium dient  auch zur Energieübertragung vom     Primär-          und    Sekundärteil des Getriebes. Je nach der       tellung    des     Vorsteuersehiebers    7 bewegt sich  S<B>S</B>  der den letzteren in einer Bohrung aufneh  mende Hauptkolben 8 in der einen oder an  deren Richtung (V oder R) und wirkt dabei  über den Waagebalken 11 mit den wirksamen  Schenkellängen     W1    und     W2    auf die Regulier  stange 12. Eine Längsbewegung der Stange 12  bewirkt eine Drehung des Kreissektors 13     um     die Achse 14, an welcher ein Arm 15 starr      befestigt ist, der seinerseits gelenkig mit der  Lasche 16 am Gehäuse der Primäreinheit 4  verbunden ist.  



  Die     Verschiebung    des Hauptkolbens 8 um  den Weg     h,2    ergibt eine Längsbewegung der  Regulierstange um hl =     h.2   <I>(W1 =</I>     W2).    Dabei  erfolgt eine     Versehwenkung    des Gehäuses der  Primäreinheit 4 um den     Winkel      z     l,    ent  sprechend  hl     =    C .     sin        z1,       worin C eine durch die Dimensionierung der       Steuerglieder    13, 15 und 16     beeinflussbare     Konstante ist.

   Gleichzeitig überträgt sich aber  die Bewegung des Kreissektors 13 um die Achse  1.4 auch auf die gelenkig an ihm angebrachte       Lasehe    17, von dieser auf den um die Achse  18 schwenkbaren Kreissektor 19 und über die       -i.11    ihn     angelenkte    Lasche 20 auf den Hebel 21.       Dieser    ist starr auf der Drehachse 22 befestigt,  die ausserdem den Hebel 23 trägt und über  die an dessen Ende gelenkig angebrachte  Lasche 24 eine Schwenkbewegung des Gehäu  ses des Motors 3 bewirkt.

   Dabei ist. eine Ab  hängigkeit des Schwenkwinkels     z2    gemäss der  Beziehung  
EMI0003.0018     
    erzielbar, worin     --1,    B und     a    jeweils konstruk  tionsbedingte unveränderliche Grössen sind.

    Bei gleichen Primär- und Sekundäreinheiten  sind die     obenerwä.hnten    Konstanten     K1    und     K2     gleich, so dass sich aus der ersterwähnten     Glei-          ehung    ergibt:

    
EMI0003.0026     
    und man erhält schliesslich  
EMI0003.0027     
    Da die Grössen     kQ,   <I>A, B,</I> C und     a    bei ge  gebener Konstruktion konstant sind und die  Drehzahl     11.l    des Elektromotors 5 unverändert  bleibt, hängt die Drehzahl 112 der Abtriebs  welle lediglich vom Verschiebeweg     hl    der Re  gulierstange 12 bzw. von der     Axialverschie-          bung        h2    des Hauptkolbens 8 des Servomotors  6 ab.

      Vorzugsweise wird die Dimensionierung  der oben beschriebenen Steuerglieder derart       -vorgenommen,    dass bei einer     Verschwenkung     des Gehäuses des Primärteils 4 um       (zl)m".     



  250 eine     Winkelbewegung    des Gehäuses des  Sekundärteils von     -f-        (z2),na    = 25  bis auf.       (z2)".i"    grösser als Null erfolgt. Mit einer sol  chen Steuereinrichtung ergeben sich dann der  in     Fig.    3 und 4 strichpunktiert eingetragene  Verlauf, entsprechend etwa den     Beziehungen     
EMI0003.0044     
  
EMI0003.0045     
    worin die Grössen     Cl    bis     C5    konstruktions  bestimmte feste Werte besitzen.

   Die grösste  Abweichung des tatsächlichen vom erwünsch  ten Verlauf tritt jeweils bei der Drehzahl       (112)o    auf, doch kann durch geschickte Wahl  der Hebelverhältnisse diese Abweichung der  art gering gehalten werden, dass eine Vermin  derung des Drehmomentes an dieser Stelle  nicht merkbar ist.    Der die Winkel     z1    und     z2    des hydrostati  schen Getriebes und damit die Drehzahl 112  bestimmende Hub     h2    des Hauptkolbens 8 im  Servomotor 6 ist. durch die beiden     Steuer-          xtocken    25 und 26, die längs des Vorsteuer  schiebers 7 beliebig angeordnet werden kön  nen und mit der Anschlagplatte 27 zusammen  wirken, auf jeden gewünschten Wert einstell  bar.

   Bewegt sich der Hauptkolben 8 samt dem       Vorsteuerschieber    7 in einer Richtung - was  natürlich nur an den Umkehrpunkten der  Zahnstange 1 der Fall ist -, so wird beim  Auftreffen eines der Steuernocken 26, 25 auf  die     Ansehlagsplatte    27 der     Vorsteuerschieber     7 aufgehalten und relativ zum Kolben 8 längs  verschoben, was zur     öffnung    eines     Ablass-          kanals    für das Steuermedium führt, so     da.ss     der Hauptkolben 8 sofort stillsteht. Damit ist  aber auch die Schwenkbewegung der Gehäuse  von Primär- und Sekundärteil 4 bzw. 3 des  Getriebes beendet, und eine ganz bestimmte  Drehzahl     112    bzw.

   Geschwindigkeit der Zahn-      Stange 1 in der betreffenden Richtung ein  gestellt. Der Servomotor 6 wird erst dann wie  der betätigt, wenn die Zahnstange 1 die jewei  lige Umkehrstelle erreicht.  



  Befindet sich der Hauptkolben 8 in     Mit-          telstelhuig    innerhalb des Servomotors 6, dann  steht der Primärteil 4 auf     z1    = 0 , die Dreh  zahl     n2    ist Null, und die Zahnstange 1 steht  still. Je nachdem, von dieser Nullstellung aus  betrachtet, ob der Abstand zwischen dem     Nok-          ken    25 bzw. 26 und der Anschlagplatte 27  gleich gross oder verschieden gross ist, erfolgt  die Bewegung der Zahnstange 1 in beiden  Richtungen mit gleich grosser oder mit unter  schiedlicher Geschwindigkeit.  



  Zur Umsteuerung des Getriebes an den       1Tmkehrpunkten    der Zahnstange 1 wird von  derselben je ein     Endstellungskontakt    28 bzw.  29 betätigt und hierbei der Stromkreis für den  Hubmagnet 30 bzw. 31 geschlossen. Die beiden  Schalter 28 und 29 verriegeln sich gegenseitig,  was beispielsweise durch eine Wippe möglich  ist, derart, dass der Schalter 29 zu und der  Schalter 28 offen, oder umgekehrt der Schal  ter 28 zu und der Schalter 29 offen ist. Stets  bleibt aber der Schalter 29 so lange geschlos  sen, bis der Schalter 28 betätigt wird und um  gekehrt.

   Die beiden Hubmagnete 30, 31 sind  starr am Hauptkolben 8 des Servomotors 6  angebracht und wirken auf ein mit dem Vor  steuerschieber 7 verbundenes Gestänge 32 der  art, dass beim Auflaufen der Zahnstange 1  auf einen der     Endkontakte    28, 29 der zuge  ordnete Magnet 30 bzw. 31 den     Vorsteuerschie-          ber    aus seiner augenblicklichen Endlage in  seine andere Endlage gegen die Wirkung der  Federn 49 und 50 bewegt. Dies bewirkt aber  eine sofortige Betätigung des Hauptkolbens 8,  der über die Regulierstange 12 das Getriebe  auf     Gegendrehrichtung    der     Abtriebswelle    um  stellt.  



  Zu den beiden     Endstellungskontakten    28,  29, die längs des     Zahnstangenbettes    verschieb  bar angeordnet sein können, um eine Einstel  lung der Umkehrpunkte zu ermöglichen, ist  je ein Sicherheitskontakt 33 bzw. 34 elektrisch  parallel geschaltet, der am Ende des maxima  len Vorschubes der Zahnstange 1 automatisch         betätigt.    wird, falls der betreffende     Endstel-          lungskontakt    nicht richtig angebracht wurde 5  oder versagt.  



  Beim erstmaligen Einschalten des Elektro  motors 5 soll die Zahnstange 1 nicht bewegt  werden, also muss sich in diesem Fall die  Primäreinheit 4 in ihrer     :Mittellage    bei     z1    =     0     ,  befinden. Dies ist auch erforderlich, wenn die  Zahnstange 1 bei laufendem Antriebsmotor 5  vorübergehend stillgesetzt werden soll. Am  Gestänge 32 des     Vorsteuerschiebers    7 ist. hierzu  eine Stange 35 starr angebracht., die einen     f     Anschlag 36 trägt. Im Betriebszustand der  Maschine (in     Fig.    2 dargestellt) ist, die Start  taste 38 geschlossen und der Zugmagnet 39  erregt, der die Schubstange 40 anzieht.

   Diese  ist über einen Winkelhebel 41 mit den beiden ,  Laschen 42 und 43 verbunden, durch welche  die Arme 44 bzw. 45 gespreizt werden und die  in     Fig.2    gezeichnete Lage einnehmen, ent  gegen der     Zugwirkung    der Feder 46. Soll die  Zahnstange 1 vorübergehend stillgesetzt wer  den, dann wird mittels der Starttaste 38 der  Stromkreis des Hubmagneten 39 unterbro  chen, wodurch die Schubstange 40 freigegeben  wird und die Arme 44, 45 durch die Feder 46  einander genähert werden. Hierbei wird durch  das Ende des Armes 45 der Anschlag 36 samt  der Schubstange 35, dem Gestänge 32 und dein       Vorsteuerschieber    7 in     Richtung    auf die Rast  47 bewegt, was eine gleichsinnige Bewegung  des Hauptkolbens 8 veranlasst.

   Sobald der An  schlag 36 die Rast 47 erreicht, ist die Bewe  gung der Schubstange 35 und damit des Vor  steuerschiebers 7 zu Ende, was bewirkt, dass  der Hauptkolben 8 ebenfalls stillgesetzt wird,  wobei durch     Justierung    der Rast 47 erreicht  wird, dass in dieser Ruhelage der Primärteil 4  des Getriebes die Winkellage     z1    = 0 aufweist.  Diese Lage wird also bei offener Starttaste 38  stets automatisch eingenommen, so dass nun  mehr nach Belieben der Elektromotor 5 (und  eventuell 10) aus- und wieder     eingesehaltet     werden kann. Falls erwünscht, kann die Start  taste 38 derart ausgebildet sein,     da.ss    der Kon  takt nur bei laufendem Elektromotor 5 ge  schlossen werden kann.

   Befindet sieh der An  schlag 36 in Deckung mit der Rast 47, so ver-      bleibt der Servomotor 6 und damit das Ge  triebe in der entsprechenden Lage, auch wenn  nun die Starttaste 38 eingeschaltet, der Ma  g     net    39 erregt und die Arme 44, 45 gespreizt       werden.    Um, das Getriebe in eine     Betriebswin.-          kellage        z1    zu bringen, kann einer der Sicher  heitsschalter 33 oder 34     betätigt    oder ein ent  sprechender, denselben parallel geschalteter  Steuerknopf gedrückt werden.

   Der hierbei er  regte Hubmagnet 30 bzw. 31 bewirkt dann  eine Umstellung des     Vorsteuerschiebers    7, und  die oben beschriebene oszillierende Bewegung  der Zahnstange 1 beginnt und setzt sich auto  matisch fest, bis durch die Starttaste 38 die       P.ulrestellung    des Primärteils 4 bei     z,    = 0 er  zwungen wird.  



  Bei gewissen Anwendungen, z. B. bei einer  Hobelmaschine, ist es zum Einrichten not  wendig, dass die Zahnstange 1 kurzzeitig in  der einen oder andern Richtung bewegt und  wieder stillgesetzt werden kann. Der Maschi  nentisch soll dabei mit reduzierter Geschwin  digkeit bewegt werden. Um dies zu ermög  lichen, sind die elektrischen Schalter 33, 34  als     Doppel-Auf-Zu-Schalter    und 38 als Um  schalter ausgebildet. In der gezeichneten     Stel-          fing    des Schalters 38 ist die Maschine im  Normalbetrieb. Wird Schalter 38 nach unten  gedrückt, sind die Magnete 30, 31 und 39  stromlos und damit der     Primärsehwenkwin-          kel    - 0. Trotz laufendem Elektromotor 5  steht die Zahnstange 1 still.  



  Bei der Betätigung eines der beiden Schal  ter 33 oder 34 wird der Magnet 39 und der  dem Schalter entsprechende Magnet 30 oder  31. eingeschaltet. Der Servomotor 6 beginnt  somit zu wandern und damit die Maschine zu  beschleunigen. Damit er nicht bis in seine  Endlage, die dem _Anschlag 25 oder 26 ent  spricht, wandert und damit die Maschine auf  grosse     Güsehwindigkeit    bringt, ist das Zeit  relais 48 angebracht, das nach einer gewissen.  Zeit, die eingestellt werden kann, den Strom  kreis wieder öffnet. Im stromlosen Zustand  wird aber der Servomotor in seine Mittellage  und damit die Primäreinheit auf den Win  kel 0 gezogen, das heisst die Zahnstange 1  steht still. Ebenso steht sie still, wenn der    betätigte Schalter 33 oder 34 wieder losgelas  sen     wird.  



  Servomotor An invention of the present patent relates to a servomotor having a main control piston and a pilot valve.



  The servo motor according to the invention is characterized in that the main control piston accommodating the pilot control slide in a bore carries electromagnetic actuation means which can be moved together with the sem and cause a relative displacement between the pilot control slide and the main control piston when excited.



  Another invention relates to the use of this servomotor in a hydrostatic transmission for generating a reciprocating movement.



  Such gears are required, for example, for machine tools such as planing and grinding machines, in which the tool and the workpiece table perform a reciprocating longitudinal movement relative to one another. It is usually necessary to set up the speed for advance and retraction of the moving 1-pocket part differently, and it is desirable to keep the control times at the beginning and at the end of the stroke movement as low as possible.

    In the electric motor drives known for such purposes, reversing times of the order of magnitude of about one second are achieved, which time, however, is regarded as undesirably long in certain applications. By using the servo motor according to the invention in a hydrostatic transmission to achieve a reciprocating movement, the transmission being in constant drive connection with a continuously running drive motor, a drive for a reciprocating component can be created which zen with very short Changeover times get by.



  The servo motor according to the invention and its use are explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 5 in an exemplary embodiment. It shows: FIG. 1 an example of a path-time diagram of the desired oscillating longitudinal movement; Fig. 2 is a schematic diagram of an Ausfüh approximately example of the servo motor contain the hydrostatic transmission; 3 to 5 each have a diagram for explaining the operation of the transmission according to FIG. 2.



  The oscillating longitudinal movement to be generated with the gear is plotted in the diagram according to FIG. 1 as a distance s as a function of time t. The useful stroke during the time segments from a to <I> b </I> and from e to f as well as the idle stroke during the time segments c to <I> d </I> and g to <I> h </I> should in each case take place at largely constant speed. The reversal intervals b to c, d to <I> e, f </I> to g, h to <I> i </I> etc. should be as small as possible. When using the transmission described in more detail below, it is possible to achieve reversal times of 0.05 to 0.4 seconds.

   This hydrostatic transmission is shown schematically and with insignificant parts in the figure. shown. The machine part to be driven for an oscillating movement is said to be provided with a rack 1 with which a gear 2 is in engagement. The drive of the gear 2 takes place via a hydrostatic transmission, consisting of the two axial piston machines 3 and 4 on the part of an uninterrupted and always rotating in the same direction electric motor 5, which is constantly in drive connection with the transmission.

    The two axial piston machines, of which the designated 3 as a hydraulically driven motor and the designated 4 as a pump for the hydraulic medium, for example. Oil, works, are known constructions and infinitely adjustable with regard to their I1ubes.

   The stroke change takes place by pivoting the housing of the pump 4 by the angle z1 and that of the motor 3 by + z2 with respect to the straight line connecting the coaxial drive and output shafts. In the position shown and at the number of revolutions' n, the drive shaft of the pump 4, the drive shaft of the motor 3 rotates at the speed n.2 in the same direction of rotation, which results in a feed movement in the direction of V of the rack 1. If the housing of the pump%. from position V, corresponding to a.

    Angle + z1, pivoted into the position R, corresponding to an angle -z1, there is a speed change of the output shaft Lund of the gearwheel 2, which results in a retraction movement in the direction R of the rack 1.



  The speed ratio ui <I>: </I> n2 and the torque ratio DZi <I>: </I> 1-V12 between the drive shaft and the output shaft is determined by the ratio of the stroke volumes V1: V2 of pump 4 and motor 3 . Preferably, the same axial piston units are used as pump 4 and motor 3.

   It turns out
EMI0002.0033
    as
EMI0002.0034
         ILi = pump constant, K2 = motor constant, where kn = pressure efficiency, km = mechanical efficiency, kn = volume efficiency.

      In order to obtain a linear increase in the secondary speed n in the present hydrostatic transmission, the primary part of which is formed by the pump 4 and the secondary part of the motor 3, the angle z1 must be according to the solid line in the diagram Fig. 3 and the angle z2 can be changed according to the solid line in the diagram of FIG. 4, the power N and the pressure P of the hydraulic medium then running according to the diagram in FIG.

   The maximum permissible pressure P determines the lowest speed (n.2) I "at which the gearbox still transmits the full power N.



  As can be seen from Fig. 2, a hydraulic servomotor 6 actuated by a feed pressure is available for the control of the hydrostatic transmission for the execution of an oscillating movement, according to the path-time diagram according to Fig.l. This has a so-called pilot slide 7 to control the main control piston B. The required pressure of the control medium, for example oil, is generated by a feed pump 9, which is either placed on the main drive motor 5 or on its own electric motor 10.

   The same medium is also used to transfer energy from the primary and secondary parts of the gearbox. Depending on the position of the pilot valve 7, S <B> S </B> of the latter in a bore receiving main piston 8 moves in one or the other direction (V or R) and acts via the balance beam 11 with the effective Leg lengths W1 and W2 on the regulating rod 12. A longitudinal movement of the rod 12 causes a rotation of the circular sector 13 about the axis 14 to which an arm 15 is rigidly attached, which in turn is articulated to the bracket 16 on the housing of the primary unit 4.



  The displacement of the main piston 8 by the distance h, 2 results in a longitudinal movement of the regulating rod by hl = h.2 <I> (W1 = </I> W2). In this case, the housing of the primary unit 4 is swiveled by the angle z l, corresponding to hl = C. sin z1, where C is a constant that can be influenced by the dimensioning of the control elements 13, 15 and 16.

   At the same time, however, the movement of the circular sector 13 about the axis 1.4 is also transmitted to the articulated strap 17, from this to the circular sector 19 which is pivotable about the axis 18 and to the lever 21 via the strap 20 hinged to it. This is rigidly attached to the axis of rotation 22, which also carries the lever 23 and causes a pivoting movement of the hous ses of the motor 3 via the hinged tab 24 at its end.

   It is. From a dependence of the pivot angle z2 according to the relationship
EMI0003.0018
    achievable, where --1, B and a are each construction-related unchangeable quantities.

    If the primary and secondary units are the same, the above-mentioned constants K1 and K2 are the same, so that the first-mentioned equation results in:

    
EMI0003.0026
    and you finally get
EMI0003.0027
    Since the quantities kQ, <I> A, B, </I> C and a are constant with a given construction and the speed 11.l of the electric motor 5 remains unchanged, the speed 112 of the output shaft depends only on the displacement hl of the Re control rod 12 or from the axial displacement h2 of the main piston 8 of the servo motor 6.

      The control members described above are preferably dimensioned in such a way that when the housing of the primary part 4 is pivoted by (zl) m ".



  250 an angular movement of the housing of the secondary part from -f- (z2), na = 25 up to. (z2) ". i" is greater than zero. With such a control device, the curve shown in dash-dotted lines in FIGS. 3 and 4, corresponding approximately to the relationships
EMI0003.0044
  
EMI0003.0045
    where the sizes C1 to C5 have fixed values determined by construction.

   The greatest deviation between the actual and the desired course occurs at speed (112) o, but by cleverly choosing the lever ratios, this deviation can be kept small so that a reduction in the torque is not noticeable at this point. The stroke h2 of the main piston 8 in the servo motor 6, which determines the angles z1 and z2 of the hydrostatic transmission and thus the speed 112. by the two control cam 25 and 26, which can be arranged as desired along the pilot control slide 7 and interact with the stop plate 27, adjustable to any desired value.

   If the main piston 8 together with the pilot valve 7 moves in one direction - which of course is only the case at the reversal points of the rack 1 - when one of the control cams 26, 25 hits the stop plate 27, the pilot valve 7 is stopped and relative to the piston 8 Shifted longitudinally, which leads to the opening of an outlet channel for the control medium, so that the main piston 8 comes to a standstill immediately. This also ends the pivoting movement of the housing of the primary and secondary part 4 or 3 of the gearbox, and a very specific speed 112 or

   Speed of the rack 1 set in the relevant direction. The servo motor 6 is only operated again when the rack 1 reaches the respective reversal point.



  If the main piston 8 is in the middle position within the servo motor 6, then the primary part 4 is at z1 = 0, the speed n2 is zero, and the rack 1 is stationary. Depending on, viewed from this zero position, whether the distance between the cam 25 or 26 and the stop plate 27 is the same or different, the movement of the rack 1 takes place in both directions at the same speed or at different speeds.



  In order to reverse the gear at the reversal points of the rack 1, one end position contact 28 or 29 is actuated by the same and the circuit for the lifting magnet 30 or 31 is closed. The two switches 28 and 29 lock each other, which is possible, for example, by a rocker, in such a way that the switch 29 is closed and the switch 28 is open, or conversely, the switch 28 is closed and the switch 29 is open. But the switch 29 always remains closed until the switch 28 is actuated and vice versa.

   The two lifting magnets 30, 31 are rigidly attached to the main piston 8 of the servo motor 6 and act on a linkage 32 connected to the pre-control slide 7 so that when the rack 1 runs onto one of the end contacts 28, 29 of the associated magnet 30 or 31 moves the pilot slide from its current end position into its other end position against the action of springs 49 and 50. But this causes an immediate actuation of the main piston 8, which sets the transmission to the opposite direction of rotation of the output shaft via the regulating rod 12.



  To the two end position contacts 28, 29, which can be arranged displaceably along the rack bed to enable adjustment of the reversal points, a safety contact 33 or 34 is electrically connected in parallel, which is automatically connected at the end of the maxima len feed of the rack 1 actuated. will, if the relevant end position contact was not attached correctly 5 or fail.



  When the electric motor 5 is switched on for the first time, the rack 1 should not be moved, so in this case the primary unit 4 must be in its: central position at z1 = 0. This is also necessary if the rack 1 is to be temporarily stopped while the drive motor 5 is running. On the linkage 32 of the pilot valve 7 is. for this purpose, a rod 35 is rigidly attached. which carries a stop 36. In the operating state of the machine (shown in Fig. 2), the start button 38 is closed and the pull magnet 39 is energized, which attracts the push rod 40.

   This is connected to the two brackets 42 and 43 via an angle lever 41, by which the arms 44 and 45 are spread and assume the position shown in FIG. 2, counter to the pulling action of the spring 46. If the rack 1 is temporarily stopped who the, then the circuit of the solenoid 39 is interrupted by means of the start button 38, whereby the push rod 40 is released and the arms 44, 45 are brought closer together by the spring 46. Here, the end of the arm 45 moves the stop 36 together with the push rod 35, the linkage 32 and the pilot valve 7 in the direction of the catch 47, which causes the main piston 8 to move in the same direction.

   As soon as the stop 36 reaches the latch 47, the movement of the push rod 35 and thus the pre-control slide 7 comes to an end, which causes the main piston 8 to also stop, whereby by adjusting the latch 47 it is achieved that in this rest position the primary part 4 of the transmission has the angular position z1 = 0. This position is therefore always automatically assumed when the start button 38 is open, so that the electric motor 5 (and possibly 10) can now be switched off and on again at will. If desired, the start button 38 can be designed in such a way that the contact can only be made when the electric motor 5 is running.

   If the stop 36 is congruent with the detent 47, the servomotor 6 and thus the gear unit remain in the corresponding position, even if the start button 38 is now switched on, the magnet 39 is excited and the arms 44, 45 be spread. In order to bring the transmission into an operating angle position z1, one of the safety switches 33 or 34 can be actuated or a corresponding control button connected in parallel can be pressed.

   The here he excited solenoid 30 or 31 then causes a changeover of the pilot valve 7, and the above-described oscillating movement of the rack 1 begins and is automatically set until the start button 38, the P.ulreststellung of the primary part 4 at z = 0 he is forced.



  In certain applications, e.g. B. in a planing machine, it is not agile to set up that the rack 1 is moved briefly in one direction or the other and can be stopped again. The machine table should be moved at a reduced speed. To make this possible union, the electrical switches 33, 34 are designed as a double-on-off switch and 38 as an order switch. In the position drawn of the switch 38, the machine is in normal operation. If the switch 38 is pressed down, the magnets 30, 31 and 39 are de-energized and thus the primary pivot angle - 0. Despite the electric motor 5 running, the rack 1 is stationary.



  When one of the two switches 33 or 34 is actuated, the magnet 39 and the magnet 30 or 31 corresponding to the switch are switched on. The servomotor 6 thus begins to move and thus to accelerate the machine. So that it does not move to its end position, which corresponds to the stop 25 or 26, and thus brings the machine up to high casting speed, the time relay 48 is attached, which after a certain. Time that can be set to reopen the circuit In the de-energized state, however, the servomotor is pulled into its central position and thus the primary unit is pulled to Win angle 0, which means that the rack 1 is stationary. It also stands still when the actuated switch 33 or 34 is released again.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH I Servomotor mit einem Hauptsteuerkolben und einem Vorsteuerschieber, dadurch ge kennzeichnet, dass der den Vorsteuerschieber in einer Bohrung aufnehmende Hauptsteuer kolben elektromagnetische Betätigungsmittel trägt, welche zusammen mit diesem verschieb bar sind und bei Erregung eine Relativver schiebung zwischen Vorsteuerschieber und Hauptsteuerkolben bewirken. UNTERANSPRÜCHE 1. PATENT CLAIM I Servomotor with a main control piston and a pilot valve, characterized in that the main control piston receiving the pilot valve in a bore carries electromagnetic actuating means which are displaceable together with this and cause a Relativver shift between the pilot valve and the main control piston when excited. SUBCLAIMS 1. Servomotor nach Patentanspruch I, ge kennzeichnet durch zwei am Hauptkolben an gebrachte Hubmagnete (30, 31) und ein am Vorsteuerschieber (7) befestigtes Gestänge (32) mit einem Magnetanker, der von den bei den Hubmagneten parallel zur Vorsteuer- schieberlängsaehse in entgegengesetzten Rich tungen verschiebbar ist, was jeweils eine Längsverschiebung des Vorsteuerschiebers ge genüber dem Hauptsteuerkolben zur Folge hat. 2. Servomotor according to patent claim I, characterized by two lifting magnets (30, 31) attached to the main piston and a linkage (32) attached to the pilot valve (7) with a magnet armature which runs in opposite directions from the lifting magnet parallel to the longitudinal pilot valve is displaceable, which has a longitudinal displacement of the pilot valve ge compared to the main control piston result. 2. Servomotor nach Patentanspruch I und l?nteranspruch 1, gekennzeichnet durch zwei am Vorsteuerschieber vorgesehene, mit dem Gehäuse des Motors zusammenwirkende An schläge zur Begrenzung der Bewegung des Vorsteuerschiebers und damit zur Hub begrenzung des Hauptsteuerkolbens. 3. Servomotor according to patent claim 1 and claim 1, characterized by two stops provided on the pilot valve and cooperating with the housing of the motor to limit the movement of the pilot valve and thus to limit the stroke of the main control piston. 3. Servomotor nach Patentanspruch I, ge kennzeichnet durch Mittel zur Einstellung des Hauptsteuerkolbens auf Haltstellung, beste hend aus einer am Vorsteuerschieber (7) be festigten Schubstange (35) mit, einem An schlag (36) sowie aus einer ortsfesten Rast (47) und mechanischen, elektrisch steuerbaren Mitteln (40-46) zur Verschiebung des ent weder links oder rechts von der Rast stehen den Anschlages samt der Schubstange und dem Vorsteuerschieber in einer solchen Rich tung, dass sich der Anschlag in Richtung auf die Rast bewegt, bis der Anschlag dort ein rastet, Servomotor according to claim I, characterized by means for setting the main control piston to the stop position, consisting of a push rod (35) fastened to the pilot valve (7) with, a stop (36) and a fixed detent (47) and mechanical, Electrically controllable means (40-46) for shifting the ent neither left or right of the detent are the stop together with the push rod and the pilot slide in such a direction that the stop moves in the direction of the detent until the stop is there rests, was eine abermalige Verschiebung des dann stillstehenden Vorsteuerschiebers relativ zum ebenfalls in der genannten Richtung be- Wegten Hauptsteuerkolben und dessen Atill- setzung zur Folge hat. 4-. Servomotor nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass die genannten elektrisch steuerbaren Mittel zur Betätigung des Anschlages von einem Hubmagneten be einflussbar sind, der bei Erregung diese Mit tel wirkungslos macht, aber bei Stromlosigkeit dieselben wirksam werden lässt. which results in a further displacement of the pilot valve, which is then stationary, relative to the main control piston, which is also moving in the direction mentioned, and its suspension. 4-. Servomotor according to dependent claim 3, characterized in that said electrically controllable means for actuating the stop can be influenced by a lifting magnet which, when energized, renders these means ineffective, but makes them effective when there is no current. PATE, NTANSP9CTCH 1T Verwendung des Servomotors nach Patent anspruch I bei einem hydrostatischen Getriebe zur Erzeugung einer hin und her gehenden Bewegung, wobei das Getriebe mit einem kon tinuierlich laufenden Antriebsmotor in stän diger Antriebsverbindung steht. PATE, NTANSP9CTCH 1T Use of the servo motor according to patent claim I in a hydrostatic transmission to generate a reciprocating movement, the transmission being in constant drive connection with a continuously running drive motor.
CH332611D 1955-03-29 1955-03-29 Servo motor CH332611A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH332611T 1955-03-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH332611A true CH332611A (en) 1958-09-15

Family

ID=4502518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH332611D CH332611A (en) 1955-03-29 1955-03-29 Servo motor

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH332611A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2428649C3 (en) Device for controlling an operating lever of a synchronization device of a gearbox
DE1182498B (en) Stop-layer clutch for single, multiple or partial tour operation
DE2444855B2 (en) Numerically controlled grinding machine
DE831475C (en) Device for stopping the spindle of a machine tool, in particular a lathe, in a certain angular position
DE1180596B (en) Device for adjusting the backlash in gearboxes
CH332611A (en) Servo motor
DE1104788B (en) Hydraulic transmission for an oscillating movement
DE647507C (en) Friction clutch
DE494495C (en) Device for regulating fluid change and reversing gears with split power output
DE1500538A1 (en) Change gear
DE800033C (en) Slewing or chassis drive for cranes or the like.
DE624416C (en) Automatic shifting device for change gears, especially of motor vehicles
AT201380B (en) Hydrostatic, infinitely adjustable gear for driving an oscillating machine part
DE687738C (en) Switching device for a multi-stage toothed wheels, especially motor vehicles
DE420488C (en) Table drive for tools, especially for grinding machines
DE1450837C3 (en) Switching device for gear transmission with hydraulic preselection device and electrical control
DE954753C (en) Preselection control for machine tools
DE713189C (en) Gradually variable gear drive for machine tools
DE2358357C2 (en) Control device for a hydrostatic motor vehicle transmission
DE353025C (en) Gear change transmissions, especially for motor vehicles
AT301155B (en) Gearbox, especially for the cyclic drive of rotary tables in injection molding and vulcanizing machines
AT269658B (en) Device for automatic clutch actuation in motor vehicles
DE676082C (en) Automatic switching device of an engine clutch and a gearbox of motor vehicles
DE1503340A1 (en) Driving a slow wave
DE565924C (en) Reversal for internal combustion engines to be started with compressed gas