DE1294816B

DE1294816B - Hydraulischer Servomotor

Info

Publication number: DE1294816B
Application number: DE?A
Authority: DE
Inventors: Lucien Rene
Original assignee: RECH ETUDES PROD; Recherches Etudes Production REP SARL
Current assignee: RECH ETUDES PROD; Recherches Etudes Production REP SARL
Priority date: 1963-02-02
Filing date: 1964-01-31
Publication date: 1969-05-08
Also published as: US3203183A; GB1021432A; FR1355040A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Servomotor, bestehend aus einem doppeltwirkenden Servokolben, dessen Druckmittelzufuhr über ein elektromagnetisch betätigtes - Steuerventil gesteuert wird, wobei der Servokolben über eine Rückführfeder mit dem Steuerventil verbunden ist.
Servomotoren dieser Art sind bekannt. Es hat sich nun in der Praxis gezeigt, daß es in vielen Anwendungsfällen derartiger hydraulischer Servomotoren von großem Nachteil ist, daß diese Servomotoren bei einem Ausfall der Energie, also z. B. bei einem Ausfall der Pumpe infolge irgendwelcher Störungen oder bei einem Ausfall der elektromagnetischen Steuerung infolge Stromausfalls;'-sich selbst überlassen bleiben und dabei keine definierte Stellung für einen solchen Gefahrenfall einnehmen können. Dies kann in vielen Anwendungsfällen Stöiningen der durch den Servomotor angetriebenen Vorrichtungen oder auch Gefahren mit sich bringen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Servomotor der eingangs angegebenen Art im Fall des geschilderten Energieausfalls eine selbsttätige Rückführung des Servomotors in eine bestimmte Endstellung und bei Wiederinbetriebnahme des Servomotors eine selbsttätige Inbetriebsetzung des Servomotors aus dieser Endstellung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß an die zur einen Kammer des Servokolbens führende Druckleitung in an sich bekannter Weise ein Speicher angeschlossen ist und dieser Speicher in seiner geladenen Stellung mit Hilfe eines an die zur anderen Kaifiner des Servokolbens führende Druckleitung angeschlossenen Stellkolbens ver- und entriegelbar ist und daß einerseits zwischen der speicherseitigen Kammer des Servokolbens und der dieser zugeordneten Steueröffnung des Steuerventils ein durch den Druck in der zur anderen Kammer führenden Druckleitung in Öffnungsrichtung beaufschlagtes Ventil und andererseits zwischen der zur anderen Kammer führenden Druckleitung und einer Rücklauföffnung zum Sumpf stromabwärts von der Druckbeaufschlaguiig !des Ventils und stromaufwärts von der zugeordneten Steueröffnung des Steuerventils ein zweites, vom Druck in der Druckleitung in Schließrichtung beaufschlagtes Ventil eingeschaltet ist und dieses zweite Ventil mit einer Drosselöffnung für den zur anderen Kammer und zu deren Steueröffnung im Steuerventil fließenden Druckmittelstrom versehen ist.
Durch diese geschilderten Mittel wird eine Einrichtung geschaffen, die die selbsttätige Überführung des Servomotors in eine bestimmte Endstellung unabhängig von den übrigen Steuermitteln ermöglicht-und fernerbei erneuterInbetriebnahmeeinWiederaufladen des Speichers und eine Ingangsetzung des Servomotors ermöglicht. Es wird also bei jedem Energieausfall eine definierte Lage des Servokolbens erreicht, die eine unkontrollierte Bewegung des Servomotors und die damit verbundenen Gefahren vermeidet. Die so geschaffene Sicherheitsvorrichtung wird in einfacher Weise durch Ausnutzung der in dem Speicher enthaltenen Energie unter Verwendung der bereits vorhandenen und weniger zusätzlicher einfacher Steuerteile und Steuerleitungen erstellt. Die durch die Erfindung erzielte besondere und vorteilhafte Wirkung wird im folgenden an Hand der Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es ist bei einer Vorrichtung zum Bewegen eines Flüssigkeitsmotors an sich bereits bekanntgeworden, an die von einer Pumpe zu dem-anzutreibenden Arbeitskolben führende Leitung einen Druckspeicher anzuschließen. Der Druckspeicher hat bei dieser bekannten Vorrichtung jedoch lediglich die Aufgabe, außergewöhnliche, insbesondere Stoßbelastungen des Arbeitskolbens elastisch aufzunehmen. Eine bestimmte Rückführwirkung auf den Kolben in dem durch die Erfindung angestrebten Sinn wird bei dieser bekannten Vorrichtung nicht ausgeübt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung dient zur Beaufschlagung des Ventils ein vom Druck in der zur anderen Kammer führenden Druckleitung beaufschlagter Stellkolben. Dadurch wird eine einfache Betätigung dieses Ventils in Abhängigkeit vom Druck in der zur anderen Kammer führenden Druckleitung ermöglicht, wobei sich die zugehörige Leitung und der Kolben einfach mit den übrigen Steuerteilen unterbringen läßt.
Um in einfacher Weise bei Wiederinbetriebnahme des Servomotors zunächst eine Aufladung des Speichers und erst danach eine Druckbeaufschlagung der anderen Kammer zu erreichen, ist in weiterer Ausbildung der Erfindung an die zur anderen Kammer führende Druckleitung stromaufwärts von allen anderen Anschlüssen ein durch den geladenen. Speicher in Schließrichtung beaufschlagtes und zu einer Rücklauföffnung zum Sumpf öffnendes Ventil angeschlossen. Während des Aufladens des Speichers wird daher die Druckleitung zunächst an den Sumpf gelegt und erst nach Aufladen des Speichers wieder druckbeaufschlagt.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht der Speicher aus einem federbelasteten Druckkolben, wobei sich dann die beiden folgenden Ausführungsformen der Erfindung als besonders zweckmäßig erwiesen haben. Bei der einen Ausführungsform steht zur Verriegelung des Druckkolbens ein Schwenkhebel mit einem Zapfen an der Kolbenstange in Eingriff und ist in verriegelter Stellung gegen die Speicherfederwirkung durch die Stange des Stehkolbens gehalten, und ferner beaufschlagt die Kolbenstange des Druckkolbens das Ventil für die Rücklauföffnung zum Sumpf. Bei der zweiten Ausführungsform dient zur- Verriegelung des Druckkolbens eine federbelastete, durch einen vom Stellkolben betätigten Schwenkhebel gehaltene Klinke, die mit einem Zapfen an der Kolbenstange in Eingriff steht. - .
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Schnittansicht des Servomotorsmitseinen -Steuerteilen und den Einrichtungen nach der Erfindung, F i g. 2 eine-der F i -g. 1 entsprechende geschnittene schematische Ansicht des Servomotors mit einer zweiten Ausführungsform der Einrichtungen nach der Erfindung.
Nach F i g. 1 oder 2 fördert eine Pumpe 1 mit zwei getrennten gleichartigen Druckleitungen 2 und 3 durch zwei Steueröffnungen 4 und 5 hindurch, die durch die Fläche 6 eines Flachschiebers eines elektromagnetisch betätigten Steuerventils 7 mehr oder weniger abgedeckt werden. Die Druckleitungen 2 und 3 sind mit je einer Kammer 8 bzw. 9 des Servokolbens 10 verbunden. Jede Verschiebung der Fläche 6 bewirkt eine Druckänderung in den beiden Druckleitungen 2 und 3 und somit in den beiden Kammein 8 und 9 des Servokolbens, wodurch sich der Servokolben 10 des Servomotors verschiebt. Die Steuerung des Steuerventils 7 erfolgt durch die Bewegungen einer Waage 11, die dauernd unter den einander entgegengesetzt wirkenden Kräften eines Elektromagneten 12 und einer Ausgleichsfeder 13 steht, deren anderes Ende an dem Servokolben 10 angelenkt ist. Die Kammern 8 und 9 des Servokolbens sind mit je einem Üderdruckventi114 bzw. 15 versehen.
Erfindungsgemäß ist an die Druckleitung 2 der Pumpe 1 des Servomotors ein Speicher 20 angeschlossen, der mit einer Feder oder hydraulischpneumatisch arbeitet. Um zu verhindern, daß sich der Speicher 20 beim Auslösen durch die Steueröffnung 4 des Steuerventils entleert, ist stromaufwärts von der Steueröffnung 4 ein Ventil 21 angeordnet, das durch die Wirkung des Drucks der Druckleitung 3 auf seinen Stellkolben 22 offengehalten wird. Bei der Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 1 hält der Druck der Druckleitung 3 den Speicher 20 in der geladenen Stellung verriegelt durch Einwirkung auf einen Stehkolben 23, der mit einem gekröpften Schwenkhebel 24 zusammenwirkt, in dem ein Zapfen 25 der Kolbenstange 26 des Druckkolbens 20 gleitet.
Ein zweites Ventil 27 erfüllt eine doppelte Funktion: Seine Drosselöffnung 28 bewirkt einen Druckverlust in der Druckleitung 3, die die beiden Stellkolben 22 und 23 steuert, und bei Anhalten der Pumpe 1 legt es durch die Rücklauföffnung 29 die Druckleitung 3 an den Sumpf. Bei Wiederinbetriebnahme legt schließlich ein Ventil 30 während des Aufladens des Speichers 20 die Druckleitung 3 an den Sumpf. Am Ende des Aufladens des Speichers 20 schließt dessen Kolbenstange 26 das Ventil 30.
Die Vorrichtung nach F i g. 1 arbeitet in der Weise, daß bei Anhalten der Pumpe 1 folgende Vorgänge ablaufen: das zweite Ventil 27 öffnet und legt die Druckleitung 3 an den Sumpf, das Ventil 21 schließt und der Speicher 20 wird entriegelt durch Verschieben des Stellkolbens 23 unter der Wirkung seiner Feder 31, der Speicher 20 speist die obere Kammer 8 des Servokolbens, während die untere Kammer 9 durch die Rücklauföffnung 29 des zweiten Ventils 27 entleert wird.
Die Wiederinbetriebnahme der Pumpe 1 löst den umgekehrten Ablauf aus: über die Druckleitung 2 wird der Speicher 20 aufgeladen, während die Druckleitung 3 durch das Ventil 30 am Sumpf liegt, das Ende des Aufladens des Speichers 20 bewirkt das Schließen des Ventils 30, das Schließen des zweiten Ventils 27, den Druckanstieg in der Druckleitung 3, die Verriegelung des Speichers 20 durch den Stellkolben 23 und die Öffnung des Ventils 21 über den Stellkolben 22.
Der Servomotor geht nun in die dem jeweiligen Steuersignal entsprechende Stellung.
Die Ventile 21 und 27 sind in einem Gehäuse 32 angeordnet, das durch eine halbe Drehung um sich selbst gestattet, die Richtung der Rückführung in die Endstellung umzukehren und dadurch die Ruhestellung beliebig zu ändern.
Bei der in F i g. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung tragen gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1, mit Ausnahme der Verriegelung des Speichers 20. Gemäß F i g. 2 hält der Druck in der Druckleitung 3 den Speicher 20 in der geladenen Stellung durch Einwirkung auf einen Stellkolben 23, ,der an dem an einem Festpunkt 41 gelagerten Schwenkhebel 40 angreift, der einen Nocken 42 trägt, der die an einem Festpunkt 44 gelagerte Klinke 43 verriegelt.
Die Nase 45 der Klinke 43 umfaßt einen Zapfen 25 der Kolbenstange 26. Die Klinke 43, die das.Ventil 30 schließt, ist mit einer Feder 46 versehen, die sie zur Freigabe des Zapfens 25 zu verschwenken trachtet.
Von der Wirkungsweise der Vorrichtung nach F i g. 1 unterscheidet sich die nach F i g. 2 nur hinsichtlich der Verriegelung des Speichers. Das Anhalten der Pumpe 1 löst folgenden Vorgang aus: durch das öffnen des zweiten Ventils 27 wird die Druckleitung 3 an den Sumpf gelegt, das Ventil 21 schließt und der Speicher 20 wird entriegelt durch Verschiebung des Stellkolbens 23 unter der Wirkung seiner Feder 31: der Nocken 42 des Schwenkhebels 40 gibt die Klinke'43 frei, die unter der Wirkung der Feder 46 den Zapfen 25 freigibt und das Ventil 30 öffnet, der Speicher 20 beaufschlagt die Kammer 8 des Servokolbens, während die Kammer 9 durch die Rücklauföffnung 29 entleert wird.
Die Wiederinbetriebnahme der Pumpe 1 löst den umgekehrten Ablauf aus: die Druckleitung 2 lädt den Speicher 20 auf, während die Druckleitung 3 durch das Ventil 30 am Sumpf liegt, am Ende des Aufladens des Speichers 20 trifft der Zapfen 25 der Kolbenstange 26 auf die Klinke 43, verschwenkt diese unter Schließung des Ventils 30, die Schließung des Ventils 30 bewirkt einen Druckanstieg in der Druckleitung 3 und dadurch die Verriegelung des Speichers 20 durch den Stellkolben 23, die Schließung des zweiten Ventils 27 und die Öffnung des Ventils 21.
Der Servomotor geht nun in die dem jeweiligen Steuersignal entsprechende Stellung.
Die Erfindung ist auch auf alle doppeltwirkenden Servomotoren anwendbar, deren Betätigungsdrücke durch ein parallelgeschaltetes Steuerventil gesteuert werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Hydraulischer Servomotor, bestehend aus einem doppelt wirkenden Servokolben, dessen Druckmittelzufuhr über ein elektromagnetisch betätigtes Steuerventil gesteuert wird, wobei der Servokolben über eine Rückführfeder mit dem Steuerventil verbunden ist, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß an die zur einen Kammer (8) des Servokolbens (10) führende Druckleitung (2) in an sich bekannter Weise ein Speicher (20) angeschlossen ist und dieser Speicher in seiner geladenen Stellung mit Hilfe eines an die zur anderen Kammer (9) des Servokolbens führende Druckleitung (3) angeschlossenen Stellkolbens (23) ver- und entriegelbar ist und daß einerseits zwischen der speicherseitigen Kammer (8) des Servokolbens und der dieser zugeordneten Steueröffnung (4) des Steuerventils (7) ein durch den Druck in der zur anderen Kammer (9) führenden Druckleitung (3) in Öffnungsrichtung beaufschlagtes Ventil (21,) und andererseits zwischen der zur anderen Kammer (9) führenden Druckleitung (3) und einer Rücklauföffnung (29) zum Sumpf stromabwärts von der Druckbeaufschlagung des Ventils (21) und stromaufwärts von der zugeordneten Steueröffnung (5) des Steuerventils (7) ein zweites, vom Druck in der Druckleitung (3) in Schließrichtung beaufschlagtes Ventil (27) eingeschaltet ist und dieses zweite Ventil (27) mit einer Drosselöffnung (28) für den zur anderen Kammer (9) und zu deren Steueröffnung (5) im Steuerventil fließenden Druckmittelstrom versehen ist.
2. Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beaufschlagung des Ventils (21) ein vom Druck in der zur anderen Kammer (9) führenden Druckleitung (3) beaufschlagter Stellkolben (22) dient.
3. Servomotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die zur anderen Kammer (9) führende Druckleitung (3) stromaufwärts vor allen anderen Anschlüssen (23, 22) ein durch den geladenen Speicher (20) in Schließrichtung beaufschlagtes und xu einer Rücklauföffnung zum Sumpf öffnendes Ventil (30) angeschlossen ist.
4. Servomotor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet; daß der Speicher aus einem federbelasteten Druckkolben (20) besteht und zu seiner Verriegelung ein Schwenkhebel (24) mit einem Zapfen (25) an seiner Kolbenstange (26) im Eingriff steht und in verriegelter Stellung gegen die Speicherfederwirkung durch die Stange des Stellkolbens (23) gehalten ist und daß die Kolbenstange (26) des Druckkolbens (20) das Ventil (30) beaufsehlagt.
5. Servomotor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher aus einem federbelasteten Druckkolben (20) besteht und zu seiner Verriegelung eine federbelastete, durch einen vom Stellkolben (23) betätigten Schwenkhebel (40) gehaltene Klinke (43) dient, die mit einem Zapfen (25) an der Kolbenstange (26) im Eingriff steht.