DE1298338B - Stabilisator fuer pneumatische Steueraggregate - Google Patents

Stabilisator fuer pneumatische Steueraggregate

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DE1298338B
DE1298338B DE1964H0053165 DEH0053165A DE1298338B DE 1298338 B DE1298338 B DE 1298338B DE 1964H0053165 DE1964H0053165 DE 1964H0053165 DE H0053165 A DEH0053165 A DE H0053165A DE 1298338 B DE1298338 B DE 1298338B
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DE
Germany
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stabilizer
pneumatic control
air
channel
control units
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DE1964H0053165
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English (en)
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Arentoft Holger
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Voith Getriebe KG
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Voith Getriebe KG
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    • 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15CFLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
    • F15C1/00Circuit elements having no moving parts
    • F15C1/02Details, e.g. special constructional devices for circuits with fluid elements, such as resistances, capacitive circuit elements; devices preventing reaction coupling in composite elements ; Switch boards; Programme devices

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Stabilisator für ein pneumatisches Steueraggregat, das als übertragungsmittel von Befehlssignalen eine Mehrzahl von Luftkanälen - vorzugsweise zwei - verwendet, durch welche die Befehlssignale vom Signalgeber bis zur Empfangsstelle geleitet werden. Bei solchen Aggregaten bestehen die Befehlssignale aus wechselnden Druckimpulsen, die entweder aperiodisch oder periodisch aufeinanderfolgen. Bei niedrigen Drücken und entsprechend geringer Luftgeschwindigkeit verhalten sich die Luftsäulen praktisch wie hydraulische Säulen; die Impulse nehmen dann ein Verhalten an,-das der Akustik ähnlich ist.
  • Folgen in einem Zwei- oder Mehrkanalsystem die Befehlsimpulse schnell aufeinander, entstehen Eigenschwingungen im System, die bei niedrigen Frequenzen eine Pendelneigung der Empfangsorgane zur Folge haben. Entstehen solche Pendelbewegungen, müssen deren Amplituden jedenfalls so klein gehalten werden, daß die Pendelung die Übertragung der Befehlssignale nicht beeinflussen kann. Es ist technisch außerordentlich schwierig, dieses Ziel zu erreichen, weil die Impulsgeber im Luftstrom naturgemäß akustisch schwingen und weil die Frequenz dieser Schwingungen weitgehend von der Masse der Impulsgeber abhängt, die wiederum nicht beliebig klein gestaltet werden darf, wenn das Gerät industriell verwendet und wechselnden Temperaturverhältnissen, Feuchtigkeit und Erschütterungen ausgesetzt werden soll.
  • Aus diesem Grunde ist die Mehrwege-Pneumatik bisher im wesentlichen nur für gröbere Steueraggregate verwendet worden, obwohl sie bei kurzen übertragungsstrecken durch die geringere Hysteresis und die Einfachheit des Systems erhebliche Vorteile gegenüber einer elektromagnetischen Übertragung aufweist.
  • Die Mehrwege-Pneumatik als Übertragungsmittel für Steuerimpulse drängt heute vor, insbesondere für die Steuerung von Werkzeugmaschinen. Bei denjenigen Steuervorgängen, die hohe Anforderungen an Genauigkeit stellen, wie z. B. automatisches Pr'äzisionskopierdrehen und -fräsen, ist die Mehrwege-Pneumatik imstande, eine Übertragungsgenauigkeit zu leisten, die etwa der Genauigkeit einer elektronischen Übertragung gleichkommt. In neuester Zeit sind mehrere solcher Steuerungseinrichtungen bekanntgeworden (vgl. z. B. die Gegenstände des deutschen Patents 1096 840, der britischen Patente 966 089 und 966 912 sowie der USA.-Patente 3 082 781 und 3 169 746). Ein pneumatisches Steueraggregat dieser Art ist in der Zeitschrift »technica« vom 21. Juni 1963 beschrieben worden.
  • Bei diesen neuartigen Steuersystemen handelt es sich um einen Luftstrom, der im Steuerkreis unter der Einwirkung eines Steuerimpulses als Eingangsgröße aufgespalten wird, und zwar in einen Stromteil mit höherem und einen mit niedrigerem Druck, die in je einem Übermittlungskanal an je eine Membran oder einen Zylinderkolben herangeführt werden, die dann wiederum die Ausgangsimpulse an das zu steuernde Objekt oder - normalerweise - als Stellkraft eines auf dieses Objekt einwirkenden Stellmotors weitergeben. Als Stellmotor kann ein Elektromotor verwendet werden; es können auch Ventile eines hydrostatischen Systems gestellt werden. In neuester Zeit sind hydrodynamische Stellmotoren zur Verwendung gekommen, die entweder auf dem Turbinenprinzip (»technica« a. a. O.) oder auf dem Prinzip des Taumelscheibenkolbenmotors begründet sind. Obwohl, wie schon, gesagt, die übertragungsgenauigkeit der in der Größenordnung der Genauigkeit einer elektronischen übertragung liegt und obwohl die Pneumatik im Aufbau und in der Verwendung sehr viel einfacher, robuster und billiger ist als die Elektronik, konnte die pneumatische Steuerung sich bisher nicht durchsetzen, weil die Pendelneigung und die damit verbundene Empfindlichkeit der Einstellung den ganzen übertragungsvorgang stets gefährdete. Hohe übertragungsgenauigkeit erforderte, daß die Abstimmung des Systems bis zur Grenze des Pendelanfangs geführt wurde; jede Unregelmäßigkeit am Werkzeug oder am Material, Öldruck, Luftdruck usw. konnte Pendelschwingungen auslösen.
  • Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diese im pneumatischen Übertragungssystem liegende Schwingungs- und Pendelneigung an der Empfangsseite durch eine einfache Maßnahme zu unterdrücken. Zu diesem Zweck werden erfindungsgemäß die Luftführungskanäle, durch welche die pneumatischen Steuersignale übertragen werden, durch wenigstens einen Verbindungskanal überbrückt, der in Länge und Querschnitt derart abgestimmt ist, daß die Eigenschwingungen des Steuersystems unterdrückt werden. Die Abstimmung kann in einfacher Weise empirisch durchgeführt werden, indem man die Kanallänge und/oder den Kanalquerschnitt so lange verändert, bis die Eigenschwingungen des Systems aufhören. Versuche haben ergeben, daß dies mit großer Genauigkeit relativ sehr schnell durchführbar ist. Vorzugsweise sind hierzu Verstellorgane vorgesehen, durch welche die Länge und der Durchgangsquerschnitt sowie die Lage der Verbindungsstutzen jedes Verbindungskanals relativ zum Steueraggregat geändert und abgestimmt werden können.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung dargestellt, das nachstehend erläutert wird. Es zeigt F i g. 1 ein pneumatisches Steuergerät mit zwei Luftkanälen für die Signalübertragung, zwei Membranen für die Übersetzung. der Signale und einen Verbindungskanal und F i g. 2 ein Verstellorgan für die Abstimmung des Verbindungskanals.
  • Die beiden Luftkanäle 1 und 2 verbinden den pneumatischen Signalgeber (nicht gezeichnet, über dem Bild befindlich) mit zwei Membrangehäusen 3, 4, die Übersetzungsmembranen 5, 6 enthalten. Jede der Membranen 5, 6 drückt mit einem Druckfinger 7, 8 auf den Kopf 9 eines Hebelarmes 10, der um eine Schwenkachse 11 ausschwenken kann.
  • Die Luftkanäle 1, 2 sind über den Verbindungskanal 12 miteinander verbunden. Die Länge des Verbindungskanals 12 kann abgestimmt werden, indem der Kanal, wie in F i g. 2 gezeigt, aus drei Schlauchstücken 12 a, 12 b, 12 c zusammengesetzt ist, die gleitend ineinander verschiebbar sind. In analoger Weise können die Luftkanäle 1, 2 als verstellbare Schläuche ausgebildet werden, wodurch die Lage des Verbindungskanals 12 relativ zu den Membrangehäusen 3, 4 verändert werden kann.
  • Durch die Einschaltung des Verbindungskanals 12 wird erreicht, daß periodische Schwingungen in den Luftsäulen 1, 2 so weit gedämpft werden, wie es erforderlich ist, um eine Übertragung dieser Schwingungen auf die Membranen 5, 6 auf ein für die Steuerungsaufgabe erträgliches Maß zu unterdrücken. Entgegen den Befürchtungen der Fachleute leidet die Empfindlichkeit des Übertragungssystems überraschenderweise hierunter nicht, sondern es ist durch die beschriebenen Abstimmungsmittel (Verlängerung oder Verkürzung des Verbindungskanals, Änderung dessen Lage relativ zu den Membranen) in einfacher Weise möglich, die gewünschte Empfindlichkeit einzustellen. Auch die Luftdurchgangsquerschnitte der Luftkanäle 1, 2, 12 sind für die Empfindlichkeit des Systems maßgebend, jedoch nicht in dem Umfang wie z. B. die Länge des Verbindungskanals 12.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung eines Verbindungskanals 12 beseitigt außerdem folgenden weiteren Nachteil bei pneumatischen Steuersystemen. Gibt man durch den Luftkanal 1 eine Reihe schnelle und verhältnismäßig starke Impulse, entsteht ein erheblicher Druckunterschied zwischen den Luftsäulen 1 und 2. Der Eichzustand der Membranen 5, 6 wird hierbei vorübergehend gestört, und es folgt zwangläufig eine kurze Pause, sobald die starken Impulse aufhören, weil der relative Niederdruck in der Luftsäule 2 nicht so schnell aufgefüllt und weil der überdruck in der Luftsäule 1 wegen der Elastizität der Luftsäule nicht sofort ausgeglichen wird. Diese Tatsache hat bisher verhindert, daß man eine empfindliche Regelung bei Drücken über etwa 0,2 atü ausführen könnte. Durch den Verbindungskanal 12 erfolgt der Druckausgleich auch bei plötzlichen Impulsänderungen praktisch sofort.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Stabilisator für pneumatische Steueraggregate, deren Befehlssignale mittels zweier oder mehrerer Luftführungskanäle übertragen werden, dadurch gekennzeichnet daß die Luftführungskanäle (1, 2) durch wenigstens einen Verbindungskanal (12) überbrückt sind, der in Länge und Querschnitt derart abgestimmt ist, daß die Eigenschwingungen des Steuersystems unterdrückt werden.
  2. 2. Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verstellorgane (12 a, 12 b, 12 c) vorgesehen sind, durch welche die Länge und/ oder der Durchgangsquerschnitt jedes Verbindungskanals abstimmbar ist.
  3. 3. Stabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verstellorgane zur Änderung der Lage der Verbindungsstutzen jedes Verbindungskanals relativ zum Steueraggregat vorgesehen sind.
DE1964H0053165 1964-07-04 1964-07-04 Stabilisator fuer pneumatische Steueraggregate Pending DE1298338B (de)

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GB (1) GB1104045A (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE347653C (de) * 1920-06-23 1922-01-23 Franz Drexler UEbertragungsvorrichtung
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DE706352C (de) * 1936-02-07 1941-05-24 Askania Werke Akt Ges Selbststeuereinrichtung fuer Fahrzeuge, insbesondere Luftfahrzeuge
DE880224C (de) * 1948-10-02 1953-06-18 Karl Bester Drossel-Kraftverstaerker fuer Regler von physikalischen Groessen, wie Druck, Temperatur, Feuchtigkeit, bei dem das Steuerglied des Messwerks einen Luftstrom mehr oder minder beeinflusst
US3082781A (en) * 1959-09-11 1963-03-26 Moosmann Alois Pneumatic control mechanism for machine tools

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Also Published As

Publication number Publication date
GB1104045A (en) 1968-02-21

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