DE1523657C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln, Steuern oder Stellen mittels SoII- und Istwertvergleich von Regelgrößen, insbesondere für druckmittelbetriebene Regler und Stellmotore - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln, Steuern oder Stellen durch Vergleichen der Soll- und Istwerte von Regelgrößen in einem Meßwerk, insbesondere für druckmittelbetriebene Regler, Stellmotoren od. dgl. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.

Der Vergleich zwischen dem Istwert und dem Sollwert der Regelgröße erfogt bei den üblichen Reglern mit PI-Verhalten zeitlich nebeneinander, was in vielen Fällen die Ausbildung des Reglers kompliziert. Wenn beispielsweise die Istwerte der Regelgröße diskontinuierlich gemessen werden, wie dies in der Fertigungs- oder Verfahrenstechnik häufig vorkommt,

müssen die bekannten Regler mit, zeitlich nebeneinanderliegendem Soll- und Istwertvergleich mit zusätzlichen Geräten oder Vorrichtungen z.B. zur Speicherung des Istwertes verbunden werden.

Zum Stand der Technik wird auch noch auf die deutschen Patentschriften 466 747, 582132 und 617 518 hingewiesen. Die Patentschrift 466 747 betrifft eine Steuervorrichtung für hydraulische Regler, welche zur Vermeidung einer Überregelung dient, wobei ein periodisch bewegter Hebel den Zeiger eines Meßinstrumentes gegen ein hydraulisches Ventil drückt und Druckmedium zu einem ein Drosselorgan antreibenden Servomotor geführt wird. Bei der Patentschrift 582 132 handelt es sich um ein kompensierendes Meßgerät, bei dem ein- Zeiger gegen den einen oder anderen von zwei Winkelhebeln gedrückt wird, die übermechanische Zwischenstücke ein Verstellorgan einstellen. In der Patentschrift 617 518 ist ein elektromotorisch angetriebener Schrittkompensator beschrieben worden, dessen ao Meßzeiger in regelmäßigen Abständen abgetastet wird, wobei an den Abtasthebeln angebrachte Kontakte den Motor in entsprechendem Drehsinn einschalten. Soweit bei diesen bekannten Vorrichtungen ein Vergleich der Istwerte mit den Sollwerten der Regelgröße erfolgt, könnte dieser Vergleich nur zeitlich nebeneinander stattfinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bzw. welche auf besonders einfache Weise und mit geringerem baulichen Aufwand einen Soll- und Istwertvergleich zum Zwecke der Regelung, Steuerung oder Einstellung beliebiger, vorzugsweise pneumatischer Regler od. dgl. ermöglichen, wobei zusätzliche Vorrichtungen wie Wertspeicher od. dgl., die bei einem zeitlich nebeneinander stattfindenden Vergleich der Soll- und Istwerte notwendig sind, in Fortfall kommen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst die Soll- und Istwerte bzw. die Regelabweichungswerte zeitlich nacheinander eingegeben und in geometrische Wege verwandelt werden, daß sodann diese Wege geometrisch addiert bzw. subtrahiert werden und das Ergebnis dieser Operation zu dem bis dahin fixierten, ebenfalls als geometrischer Weg vorliegenden Ausgangswert addiert bzw. von demselben subtrahiert wird, worauf der Ausgangswert wieder bis zu dem nächstfolgenden Additions- bzw. Subtraktionszyklus fixiert wird, welcher Zyklus bei jeder folgenden Eingabe von Eingangswerten wiederholt wird.

Die Erfindung bietet somit grundsätzlich den Vor- teil, die Differenz zwischen Soll- und Istwert der Regelgröße im Gegensatz zu den üblichen Reglern dieser Art durch einen zeitlich hintereinanderliegenden Vergleich dieser Werte zu bilden. Demgemäß kann das Verfahren gemäß der Erfindung in der Weise verlaufen, daß die Soll- und Istwerte der Regelgröße zeitlich hintereinander in das Meßwerk eingegeben und in demselben verglichen werden, worauf dann die ■ dadurch gebildete Differenz als entsprechende Wegänderung des Meßwerkes auftritt.

In Abwandlung dieses Verfahrens könnte gegebenenfalls die Regelabweichung zwischen Soll- und Istwert der Regelgröße auch zunächst durch einen be- sonderen Vorgang z. B. mittels eines dem Regler vorgeschalteten Rechenwerkes ermittelt und sodann als solche in das Meßwerk eingegeben werden. Die Meßwerkschritte bzw. Wegänderungen könnten dann z. B. als Differenz zwischen dem Wert einer solchen endlichen Regelabweichung und einem Null- oder Festwert gebildet werden.

Vorzugsweise können die Soll- und/oder die Istwerte bzw. die Regelabweichungswerte als pneumatische Druckwerte in das Meßwerk eingegeben und in entsprechende Bewegungsschritte desselben umgewandelt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, wenigstens einen der Werte, z. B. den Sollwert, mechanisch etwa über eine einstellbare Feder vorzugeben und mit dem anderen Wert zu vergleichen.

Eine zur praktischen Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung besonders geeignete Vorrichtung verwendet einen Schrittregler, desen relativ zueinander bewegliche Endglieder in zwei entsprechend den Bewegungschritten des Reglers wechselweise oder gleichzeitig betätigbaren Klemmlagern einspannbar sind.

Bei pneumatischer Vorgabe der Soll- und Istwerte kann der zeitlich hintereinanderliegende Vergleich dieser Werte in besonders einfacher und vorteilhafter Weise mit Hilfe eines Druck-Weg-Wandlers z.B. in Form eines federgefesselten Balg- oder Membranmeßwerkes vorgenommen werden, der zwischen zwei mechanisch betätigbaren Klemmstellen angeordnet ist und in bestimmter Reihenfolge mit dem Soll- bzw. Istwert der Regelgröße beaufschlagt wird, wobei die beiden Klemmstellen in einer entsprechend zugeordneten Reihenfolge festgeklemmt oder gelöst werden.

Ein solcher Schrittregler oder Druck-Weg-Wandler kann sich entsprechend jeder aufgenommenen Regelabweichung zwischen dem Sollwert und dem Istwert Schritt für Schritt in positiver oder negativer Richtung, d.h. vorwärts oder rückwärts bewegen, wobei die Richtung der Wegänderung von dem jeweiligen Vorzeichen der Regelabweichung und die Größe der Wegänderung vom Betrag der Regelabweichung unter Berücksichtigung des P-Bereiches des Reglers abhängt.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung kann nicht nur zur Durchführung von Regelvorgängen mit diskontinuierlich gemessenen Regelgrößen, sondern auch für Regelvorgänge bei kontinuierlich gemessenen Regelgrößen, wie z. B. Temperatur- oder Druckwerten, verwendet werden, wobei im letzteren Falle mit Hilfe einer beliebigen Steuerung der am Eingang des Reglers kontinuierlich anliegende Soll- bzw. Istwert abwechselnd in das Meßwerk eingegeben wird. ^> In beiden Fällen kann durch die Erfindung ein besonderer zusätzlicher Regler eingespart werden.

Die Ausgangsgröße des Schrittreglers kann über das betreffende End- oder Ausgangsglied desselben unmittelbar ein Steuer- oder Stellglied od. dgl. betätigen, z.B. die Stellung eines Regelventils oder einer Drosselklappe verändern oder bei einer Werkzeugmaschine einen Werkzeugträger einstellen. Ein besonderer Stellmotor kann hierbei erspart werden. Das Meßwerk bzw. der Schrittregler kann aber auch mit einem Nachlaufwerk od. dgl. verbunden werden, welches die Ausgangsgröße des Reglers in einen entsprechenden, vorzugsweise pneumatischen Druck umwandelt, der seinerseits ein Stellglied, einen Stellmotor od. dgl. betätigt.

In der Zeichnung ist die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise veranschaulicht.

F i g. 1 und 2 zeigen schematisch jeweils einen Re-

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gelkreis mit einer Regelvorrichtung gemäß der Erfin- Drehmeißel 9 ein. Im übrigen entspricht die Wirdung bei einer Werkzeugmaschine; kungsweise dieses Regelkreises derjenigen des Regel-

F i g. 3, 4 und 5 zeigen schematische Längsschnitte kreises nach F i g. 1.

durch eine Regelvorrichtung bzw. einen Teil dersel- Bei dem in F i g. 3 und 4 veranschaulichten Regler

ben gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfin- 5 wird ein Druckmeßwerk 15 mit einem Metallbalg dung sowie eine Tabelle der zugehörigen Regelvor- verwendet, dessen Böden 16 mit Blattfedern 17 an-■gänge; einandergefesselt und mit stangenförmigen Endglie-

F i g. 6 und 7 zeigen einen schematischen Längs- dem 18 und 19 verbunden sind. Die Stangen 18 und schnitt durch eine Regelvorrichtung gemäß einer 19 sind in Klemmlagern 20 bzw. 21 festkiemmbar» zweiten Ausführungsform der Erfindung sowie eine io Jedes Klemmlager besteht aus einem auf der Regler-Tabelle der zugehörigen Regelvorgänge; grundplatte 26 befestigten Bock 25, der die Stange

F i g. 8 und 9 zeigen schematisch teils im Längs- 18 bzw. 19 in einem Prisma aufnimmt. Die Stange ist schnitt, teils in Draufsicht bzw. in schematischem, et- mittels einer Feder 27 zwischen einem Stempel 28 was vergrößertem Querschnitt eine Regelvorrichtung und dem Prisma des Bockes 25 festklemmbar. Der gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; 15 Stempel 28 ist durch eine Kolbenstange 29 mit einem . F i g. 10 zeigt teils im Längsschnitt, teils in Drauf- Kolben 30 verbunden, der in einem Zylinder 32 versieht eine Regelvorrichtung für eine Drehmaschine schiebbar ist. Wenn die Zylinderkammer 31 unter gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung; dem Jiolben 30 mit Druck beaufschlagt wird, so löst

Fig. 11 zeigt in perspektivischer Darstellung, teil- sichre Klemmung, und die Stange 18 bzw. 19 kann weise geschnitten, eine Regelvorrichtung gemäß der 20 axial verschoben werden. Der Zylinder ist mittels Erfindung mit Winkelbewegungen des Meßwerkes; kräftiger Zugbänder 33 fest mit dem Bock 25 ver-

Fig. 12 zeigt die zu Fig. 11 gehörende Schritt- bunden. Am freien Ende'der die Ausgangsgröße des tabelle; Meßwerkes 15 einstellenden Stange 19 ist eine Fahne

F i g. 13 und 14 zeigen eine weitere Ausführungs-_ 36 befestigt, die zwischen das Blas- und Fangdüsenform einer Vorrichtung mit drehbarem Stellglied, und as system 37 eines Nachlaufwerkes 35 einschiebbar ist.

F i g. 15 und 16 zeigen entsprechende Schritt- Die Blas- und Fangdüsen befinden sich im Deckel 40 tabellen. eines federgefesselten Metallbalges 38, dessen Boden

In den Schrittabellen ist der Zustand »auf« mit — 39 fest mit der Reglergrundplatte 26 verbunden ist. bezeichnet, während der Zustand »zu« mit + be- Der Ausgangsdruck wird aus dem Metallbalg 38 in zeichnet ist. 30 Richtung des Pfeiles A z.B. durch die Impulsleitung 6

Die in Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Re- des in Fig. 1 dargestellten Regelkreises dem Stellgelkreise zeigen zwei Ausführungsformen der Erfin- motor 7 zugeführt.

dung mit diskontinuierlich gemessener Regelgröße an Dem Druckmeßwerk 15 wird der Sollwert W und

Hand eines Regelvorganges, bei dem der Durchmes- der Istwert X hintereinander mittels eines Schalters S ser von auf einer Drehmaschine bearbeiteten Werk- 35 zugeführt. Im Eingang des Druckmeßwerkes 15 bestücken zu regeln ist. Dabei wird der Istwert eines findet sich weiterhin eine Druckteilerschaltung, die fertigen Werkstückes 1 von einem pneumatischen aus einer konstanten Drossel 42 und einer einstellba-Meßkopf 2 ermittelt und einem Schrittregler 3 über ren Drossel 41 besteht und die zur Einstellung des eine Leitung 5 zugeführt. Dieser Schrittregler ver- Proportionalbereiches des Reglers dient Anstatt desgleicht den jeweiligen Istwert mit dem Sollwert, der 40 sen kann auch der Proportionalbereich des Nachlaufentweder pneumatisch über eine Leitung 4 oder auch Werkes 35 einstellbar gemacht sein. Der mit Hilfe mechanisch über eine einstellbare Feder od. dgl. vor- dieser Vorrichtung durchführbare Soll-Istwertvergegeben wird. Innerhalb des Schrittreglers 3 wird die gleichszyklus vollzieht sich in mehreren aufeinanderermittelte Regelabweichung mittels eines Nachlauf- folgenden Schritten gemäß der in Fig.5 gezeigten Werkes in eine pneumatische Ausgangsgröße umge- 45 Tabelle wie folgt:

wandelt, die über eine Leitung6 einem Stellmotor? Während des SchrittesI ist die Klemmstelle 20

als Stellgröße zugeführt wird. Der pneumatisch be- . auf, d.h. die Stange 18 des Meßwerkes 15 ist frei triebene Stellmotor?, welcher in an sich beliebiger verschiebbar, und die Klemmstelle 21 ist zu, d.h. die, bzw. bekannter Weise ausgebildet sein kann, ist auf Stange 19 des Meßwerkes 15 wird festgehalten. Der dem Seitenschlitten 8 eines in der Zeichnung nicht 50 Schalter S möge sich in der Stellung W befinden, so näher dargestellten Drehautomaten angeordnet und daß das Meßwerk 15 vom Sollwert W beaufschlagt wirkt auf einen Werkzeugträger 12 ein, dessen Dreh- wird. Das Meßwerk macht infolgedessen einen dem meißel 9 das Werkstück 10 bearbeitet. Wenn sich die Sollwert entsprechenden Ausschlag nach links. Wäh-Stellgröße auf Grund einer Regelabweichung ändert, rend der beiden folgenden Schritte Π und III sind so wird der Hub des Stellmotors? und damit die 55 beide Klemmstellen 20 und 21 zu, so daß sich das •Einstellung des Drehmeißels 9 entsprechend geän- Meßwerk 15 nicht bewegen kann. Jedoch wird beim dert. Dadurch erhält das eingespannte Werkstück 10 Übergang vom Schritt Π zum Schritt JH der Schalje nachdem einen größeren oder kleineren Durch- terS von der Stellung W in die Stellung .Af umgCschalmesser, wobei der Regelzyklus gegebenenfalls noch- tet. In dieser, in Fig.3 gezeigten Stellung wird das mais wiederholt wird, bis das bearbeitete Werkstück 60 Meßwerk 15 vom Istwert X beaufschlagt. Beim den Sollwertabmessungen entspricht. Schritt IV wird die Klemmstelle 21 aufgemacht, d. h.,

Die in Fig.2 veranschaulichte Regelvorrichtung die Klemmung der Stange 19 wird freigegeben, unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 im we- Herrscht nun Gleichheit zwischen Sollwert und Istsentlichen dadurch, daß der Schrittregler 11 zugleich. wert, so bewegt sich das Meßwerk nicht, und demals Stellmotor dient. Hierbei wirkt die Ausgangs- 65 entsprechend ändert sich die Lage der Stange 19 größe des Reglers 11 ohne den Umweg über ein auch nicht. Wenn aber der Istwert größer als der pneumatisches Nachlaufwerk unmittelbar mecha- Sollwert ist, was einer positiven Regelabweichung nisch auf den Werkzeugträger 12 und damit auf den entspricht, so verschiebt das Meßwerk 15 die Stange

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19 nach rechts. Ist dagegen der Istwert kleiner als 21 durch den Eingang 55 mit Druck beaufschlagt der Sollwert, was einer negativen Regelabweichung wird, so wird über die Stange 18 das Meßwerk 15 entspricht, so zieht das Meßwerk 15 die Stange 19 und damit die Stange 19 verschoben. Beispielsweise nach links zurück. Die erreichte Lage der Stange 19, kann das Antriebssystem 46 so ausgelegt sein, daß welche die Ausgangsgröße des Meßwerkes 15 bildet, 5 sich das Meß werk mit einer Druckänderung von 0,2 muß nunmehr fixiert werden. Zu diesem Zweck wer- bis 1,0 atü von einer Endlage in die andere Endlage den beim Schritt V beide Klemmstellen 20 und 21 verschieben läßt. Die Wirkungsweise dieser Regelzugemacht. Der Schalters, welcher beim SchrittV vorrichtung ist an Hand der in Fig.7 dargestellten zunächst noch auf dem Anschluß zum Istwert X Schritt- und Schaltfolgetabelle nach den zu der Aussteht, wird beim Schritt VI auf den Anschluß zum io führungsform nach Fig.3 gegebenen Erläuterungen Sollwert W umgestellt. Damit ist der Vergleichszy- ohne weiteres verständlich. Die Stellungen des Schalklus beendet. Die Endstellung des Meßwerkes bzw. ters S, welcher einmal den Sollwert W in beide Meßdie Lage der Stange 19 bleibt unverändert fixiert, bis werkkammern und in seiner anderen Lage den Istder nächste Sollwert-Istwert-Vergleich mit dem wert X in die eine Meßwerkkammer leitet, während Schritt I von neuem beginnt. Während der Lagever- 15 die andere Meßkammer an den Sollwert angeschlosänderung der Stange 19 wird auch die Lage der sen bleibt, sind in der Tabelle wiederum für beide Fahne 36 im Blas-Fangdüsensystem 37 des Nach- Wirkungsrichtungen des Reglers angegeben,
laufwerkes 35 verändert, wodurch die Wegänderung Die in F i g. 8 und 9 dargestellte Ausführungsform in eine dem Ausschlag der Stange 19 proportionale der Erfindung zeigt eine Regelvorrichtung, bei der Druckänderung umgewandelt wird. Auf diese Weise 20 die in einem Meßwerk 60 gebildete und in eine Wegerhält man eine entsprechende pneumatische Aus- änderung umgewandelte Regelabweichung ebenfalls gangsgröße des Reglers. Die Steuerfahne 36 ist bei über ein Nachlaufwerk 61 in einen der Regelabweidem vorstehend beschriebenen Ablauf des Soll-Ist- chung proportionalen Druck umgewandelt wird. Die wertvergleichszyklus in bezug auf das Nachlauf werk beiden Klemmstellen 62 und 63, welche, auf -der Re-35 so angeordnet, daß einer positiven Regelabwei- 25 glergnindplatte 64 befestigt sind, können ähnlich wie chung eine Abnahme des Ausgangsdruckes bei Λ bei den vorherigen Ausführungsformen oder auch entspricht, d. h. die Wirkungsrichtung des Reglers ist z. B. gemäß F i g. 9 ausgebildet sein. Ein Aufnahmein diesem Falle »steigend/fallend«. Eine Umkehrung körper 65, der auf die Grundplatte 64 aufgeschweißt der Wirkungsrichtung in »steigend/steigend«, bei der ist, hat ein Aufnahmeprisma 66 für die festzuklemeiner positiven Regelabweichung eine Zunahme des 30 mende Stange 67 bzw. 68. An den Aufnahmekörper Ausgangsdruckes entspricht, kann auf einfache 65 ist mittels eines Federbandes 69 ein Spannarm 70 Weise durch eine Änderung der Zuordnung zwischen angelenkt. Durch eine Bohrung dieses Spannarmes der Betätigung der Klemmstellen 20 und 21 und der 70 ragt das obere Ende eines im Aufnahmekörper 65 Stellung des Schalters 5 erreicht werden. In den bei- befestigten Stehbolzens 71 heraus, auf dessen Geden letzten Vertikalspalten der Tabelle gemäß F i g. 5 35 winde eine Mutter 72 unter Einfügung von Tellerfesind die Schalterstellungen für diese beiden Wirk- dem 73 verschraubbar ist. Mit Hilfe der Mutter 72 richtungen angegeben. Die Steuerung des in F i g. 3 ₄ kann die Stange 67 bzw. 68 festgeklemmt werden, und 4 dargestellten Reglers entsprechend dem Dies kann mechanisch oder gemäß F i g. 8 pneuma-Ablaufplan dieser Tabelle kann mit Hilfe einer an tisch erfolgen. Die Spannmuttern 72 der beiden sich bekannten, in der Zeichnung nicht näher veran- ₄₀ Klemmstellen 62 und 63 sind zu diesem Zweck über schaulichten Folgesteuerung bewirkt werden. Hebel 75 und Koppeln 76 mit einem Doppelmem-Die in F i g. 6 dargestellte Ausführungsform der bransystem 77 verbunden. Wenn die Membranen 78 Regelvorrichtung verwendet an Stelle des Druckmeß- und 79 durch in die Kammern 80 und 81 eingeleitewerkes 15 der F i g. 3 ein Differenzdruckmeßwerk ten Druck beaufschlagt werden, so werden die Mut-45, in welchem die Regelabweichungen gebildet wer- ₄₅ tem 72 angezogen und die Klemmstellen 62 und 63 den. In einem Meßwerkgehäuse 47 ist eine Mem- gespannt. Umgekehrt werden die Klemmstellen gebrane 48 zwischen den Federn 49 eingespannt. Mit löst, wenn die Membranen durch in die Gegenkamdem Gehäuse 47 ist ähnlich wie bei der Vorrichtung mern 82 und 83 eingeleiteten Druck beaufschlagt nach Fig.3 eine Stange 18 verbunden, die in einer werden. Da alle Kammern auch unabhängig vonein-Klemmstelle 20 gelagert ist, während mit der Mem- ₅₀ ander mit Druck gespeist werden können, ist es brane 48 eine durch das Gehäuse 47 hindurchge- ebenso möglich, nur eine der Klemmstellen 62, 63 zu führte Stange 19 verbunden ist, die in einer Klemm- lösen bzw. zu spannen. Die Stange 67 ist mit dem stelle 21 gelagert ist. Am freien Ende der Stange 19 Membranteller 86 des Meßwerkes 60 fest verbunden ist wie in F i g. 3 die Steuerfahne 36 des Nachlauf- und ist in der Klemmstelle 63 gelagert. Sie trägt Werkes 35 befestigt. Die Stange 18 ist über die ₅₅ außerdem eine Steuerfahne 87 für das Nachlaufwerk Klemmstelle 20 hinaus nach links verlängert und mit 61. Die Stange 68 ist in Längsrichtung durchbohrt einem zusätzlichen Antriebssystem 46 verbunden, und fest mit dem Membrangehäuse 88 verbunden, mit dessen Hilfe eine Schnellverstellung des Meßwer- Sie ist in der Klemmstelle 62 gelagert, wobei die kes in die Endlagen oder eine analoge Grobeinstel- Stange 67 durch die Bohrung der Stange 68 hinlung des Reglers möglich ist. Dieses Antriebssystem 60 durchgeführt ist. Die Wirkungsweise dieser Regel vorbesteht aus einer Rollmembrane 52, die zwischen richtung entspricht grundsätzlich derjenigen des Regeinem Gehäuse 50 und einem Gehäusedeckel 51 e^;n- lers nach F i g. 3, nur mit dem Unterschied, daß an gespannt ist, einem Membranträger 53 und einer Fe- Stelle des Metallbalgmeßwerkes 15 ein Meßwerk 60 der 54. Das Gehäuse 50 ist mit der Reglergrund- mit einer federgefesselten Membrane 85 vorgesehen platte 26 fest verbunden. Das durch das Gehäuse 50 g₅ ist, die durch den Eingang 89 mit dem Sollwert bzw. eingeführte freie Ende der Stange 18 ist mit dem mit dem Istwert beaufschlagt wird.
Membranträger 53 verbunden. Wenn die Rollmem- Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 bildet brane 52 nach Lösung beider Klemmstellen 20 und der Regler zugleich den Stellmotor. Das Membransy-

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stem 95 hat in diesem Falle vorzugsweise Stahlmem- kel- oder Drehbewegungen ausführt und die Bewe-

branen 97, die durch Eindrehungen im Bereich 98 gungsschritte demgemäß nicht longitudinal, sondern

so dimensioniert sind, daß sie Federn und Membra- in Winkeldrehungen erfolgen, sind in den Fig. 11 bis

nen zugleich darstellen. Diese Membranen sind sehr 16 mit den zugehörigen Schrittabellen schematisch

steif, wodurch gewährleistet wird, daß vom Bearbei- 5 dargestellt.

tungswerkzeug 99 am Werkzeugträger 96 rückwir- Fig. 11 zeigt eine Vorrichtung, die im Prinzip der kende Kräfte das Meßwerk 95 nicht oder nicht we- Vorrichtung gemäß F i g. 3 entspricht, jedoch für sentlich beeinflussen können. Die Membranen 97 Winkelbewegungen anstatt für Längsbewegungen führen aus diesem Grunde nur geringe Hübe aus. Es ausgelegt ist. Die drehbar angeordneten Scheiben ist zweckmäßig, zur Erhöhung der Membrankräfte io 118 und 119 sind miteinander durch ein Druckmeßmehrere Membranen 97 hintereinanderzuschalten. werk 115 in der Weise verbunden, daß ein veränder-Die Ausgangsgröße des Meßwerkes 95 bestimmt in ter Druck in dem Meßwerk 115 eine Winkeländediesem Falle mechanisch unmittelbar die Stellung des rung der Scheibe 119 relativ zur Scheibe 118 bean der Stange 67 befestigten Werkzeugträgers 96 und wirkt. Die Scheibe 118 kann durch eine Klemmvordamit die Stellung des Bearbeitungswerkzeuges 99 15 richtung 120, die Scheibe 119 durch eine Klemmvoram Werkstück 100. richtung 121 festgehalten werden, wenn kein Druck Es sind natürlich auch Varianten der dargestellten in der entsprechenden Zylinderkammer 131 herrscht, Ausführungsformen möglich. Insbesondere kann das weil dann die Kraft einer Feder 127 einen Brems-Meßwerk an Stelle von Longitudinalbewegungen klofz 128 gegen den Umfang der entsprechenden auch z. B. Winkelbewegungen ausführen. 20 Scheibe drückt. Wird jedoch Druck in die Zylinder-Ausführungsformen der Erfindung, bei denen das kammer 131 geleitet, so wird die Feder 127 zusam-Meßwerk an Stelle von Längsbewegungen Winkelbe- mengedrückt, damit der Bremsklotz 128 abgehoben wegungen oder Drehbewegungen ausführt, haben und die entsprechende Scheibe für eine Winkelbeweden Vorteil, daß die sich bewegenden Massen der gung freigegeben. Die Winkelbewegungen der Vorrichtung ausgewuchtet und direkt abgestützt wer- 25 Scheibe 119 werden mittels eines Nachlaufwerkes den können, wodurch Lagefehler und Abweichungen 135 in einen proportionalen Druck bei ^t umgewanz. B. in Folge von Erschütterungen vermieden wer- delt. Beispielsweise taucht zu diesem Zweck eine spiden können. Ein weiterer Vorteil der Anwendung ralförmig ausgebildete Scheibe 136, die drehfest mit von Winkelbewegungen besteht darin, daß die Bewe- der Scheibe 119 verbunden ist, in den Schlitz eines gung des Stellgliedes nicht begrenzt ist. Man kann 30 Blas- und Fangdüsensystems 137 ein, das am Kopf dann nämlich die Anordnung so treffen, daß die eines Federbalges 138 angeordnet ist. Der Boden 139 Winkelbewegung größer als 360° sein kann. Die des Federbalges ist ortsfest angeordnet.
Längsbewegung kann also hierbei in eine Drehbewe- Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist nach der gung umgewandelt werden. Tabelle Fig. 12 und der Beschreibung der Fig. 11 Eine mit Winkel- oder Drehbewegungen des Meß- 35 ohne weiteres verständlich. Die Fig. 11 und 12 sind werkes arbeitende Vorrichtung kann beispielsweise dargestellt für einen steigenden Druck bei A, wenn gemäß der Erfindung so ausgebildet sein, daß das der Druck des Istwertes kleiner ist als der Sollwert. Druckmeßwerk zwei drehbare Endglieder, wie z. B. Eine Umkehrung kann erreicht werden entweder Scheiben oder ähnliche Körper, derart verbindet, daß durch Umkehrung der Schalterstellungen W und X Druckänderangen in dem Meß werk Winkeländerun- 40 des Schalters S (Sollwert und Istwert) oder durch gen des einen Endgliedes relativ zu dem anderen Umkehren der Spiralscheibe 136.
Endglied hervorrufen. Die betreffenden drehbaren *Eine weitere Vorrichtung mit einem rotierenden Endglieder, wie z.B. Scheiben od.dgl., werden hierbei Endstellglied ist schematisch in Fig. 13 und 14 darvon Klemm-, Spann- oder sonstigen Fixiervorrich- gestellt. Fig. 13 zeigt den Aufriß, in dem der Übertungen festgehalten bzw. von denselben gelöst. Die 45 sichtlichkeit halber der Antrieb der Klemmvorrich-Winkelbewegungen des einen drehbaren Endgliedes, tung 170 fortgelassen ist. F i g. 14 zeigt den Grundz. B. einer der Scheiben, werden analog der mit riß, in dem die Klemmvorrichtung 160 aus demsel-Längsbewegungen arbeitenden Vorrichtung mittels ben Grunde fortgelassen ist. F i g. 15 zeigt die enteines Nachlaufwerkes in einen proportionalen Druck sprechende Schrittabelle.

umgewandelt. 5° Eine Scheibe 151 ist zusammen mit einer Welle Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungs- 152 drehbar gelagert und kann mittels der Klemmform der mit Winkelbewegungen arbeitenden Erfin- vorrichtung 160 festgehalten werden. Die Klemmvordung besteht die Vorrichtung beispielsweise darin, richtung besteht aus zwei Hebeln 153 mit je einem daß ein drehbares Endstellglied, z.B. ein scheiben- Bremsklotz 154, die durch eine Feder 155 an den förmiger oder ähnlicher Körper, von einer Klemm- 55 Umfang der Scheibe 151 gepreßt werden und davorrichtung festhaltbar bzw. von derselben lösbar ist, durch die Scheibe 151 festhalten. Die Hebel 153 sind wobei das Druckmeßwerk mittels einer Klemmvor- auch noch durch einen Zylinder 156 mit Kolben 157 richtung mit dem Endglied, z. B. der Scheibe, in eine verbunden. Wird Druck in die Zylinderkammer 158 Verbindung gebracht werden kann, die z. B. mittels geleitet, so werden die Bremshebel 153 entgegen der eines auf Druck ansprechende Organs lösbar ist. 60 Kraft der Feder 155 auseinandergespreizt, und die Das Verfahren kann grundsätzlich auch zur Aus- Scheibe 151 wird freigegeben. Das Druckmeßwerk führung von Rechenoperationen wie insbesondere 180, das aus einer federbelasteten Membran besteht,' zur Addition und Subtraktion beliebiger Werte ver- ist mit einem Hebel 181, der auf einer Welle 152 wendet werden. Mit einer Vorrichtung gemäß der drehbar gelagert ist, durch einen Lenker 182 verbun-Erfindung kann man also z.B. Summierungen aller 65 den. Der Hebel 181 trägt eine Klemmvorrichtung Art vornehmen oder Mittelwerte bilden. · 170, mittels der er durch die Wirkung einer Feder Einige Ausführungsbeispiele für die Vorrichtung 173 an der Scheibe 151 festgeklemmt werden kann, gemäß der Erfindung, bei denen das Meß werk Win- Die Klemmvorrichtung 170 ist aber auch mit einem

Kolben 174 und Zylinder 175 verbunden. Wenn Druck in die Zylinderkammer 176 geleitet wird, wird ein Hebel 177 entgegen der Kraft der Feder 173 von der Klemmvorrichtung abgehoben und die Scheibe 151 von der Verbindung mit dem Hebel 181 freigegeben. Die Schrittabelle F i g. 15 erläutert die Wirkungsweise dieser Vorrichtung, wenn dieselbe als Regler gebraucht wird.

Die Vorrichtung kann aber auch z. B. für Rechenoperationen, nämlich für Addition und Subtraktion verwendet werden. In das Meßwerk 180 wird dann an Stelle des Sollwertes ein Druck, der dem Nullwert entspricht, und an Stelle des Istwertes ein Druck, der

dem Meßwert entspricht, eingeleitet. Die Drücke, welche größer sind als der Druck, der dem Nullwert entspricht, werden dann addiert, diejenigen, die kleiner sind, subtrahiert. Die Stellung der Scheibe 151 gibt dann das jeweilige Resultat an. Die Scheibe kann mit einer Skala versehen sein, oder sie kann auch direkt ein Zählwerk antreiben. An Stelle des Druckmeßwerkes 180 kann aber auch ein Differenzdruckmeßwerk verwendet werden. Auf der einen ίο Seite des Differenzdruckmeßwerkes werden dann die Drücke, die addiert werden sollen und auf der anderen Seite die Drücke, die subtrahiert werden sollen, eingeleitet.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (18)

ι sz5 bö/ Patentansprüche:

1. Verfahren zum Regeln, Steuern oder Stellen durch Vergleichen der Soll- und Istwerte von Regelgrößen in einem Meßwerk, insbesondere für druckmittelbetriebene Regler, Stellmotoren od.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Soll- und Istwerte bzw. die Regelabweichungswerte zeitlich nacheinander eingegeben und in geometrische Wege verwandelt werden, daß sodann diese Wege geometrisch addiert bzw. subtrahiert werden und das Ergebnis dieser Operation zu dem bis dahin fixierten, ebenfalls als geometrischer Weg vorliegenden Ausgangswert addiert bzw. von demselben subtrahiert wird, worauf der Ausgangswert wieder bis zu dem nächstfolgenden Additions- bzw. Subtraktionszyklus fixiert wird, welcher Zyklus bei jeder folgenden Eingabe von Eingangswerten wiederholt so wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelabweichungswerte zwischen Soll- und Istwerten zunächst durch einen dem Eingabevorgang vorgeschalteten Vef- as gleichsvorgang ermittelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll- und Istwerte bzw. die Regelabweichungswerte in Form von Druckwerten eingegeben werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckwerte vorgegebene Werte mit als mechanische Werte vorgegebenen Werten verglichen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fixierten Ausgangswerte in Druckimpulse zum Regeln, Steuern oder Stellen umgewandelt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fixierten Ausgangswerte unmittelbar als mechanische Betätigungsgrößen zum Regeln, Steuern oder Stellen verwendet werden.

7. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Schrittregler (3), dessen relativ zueinander bewegliche Endglieder (18, 19) in zwei entsprechend den Bewegungsschritten des Reglers wechselweise oder gleichzeitig betätigbaren Klemmlagern (20 bzw. 21) einspannbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittregler (3) aus einem Druck-Weg-Wandler mit mindestens einem balg-, membran- oder kolbenförmigen Druckmeßwerk (15) besteht, welches die eingegebenen, den SoIl- und Istwerten bzw. Regelabweichungen entsprechenden Drücke in Zusammenarbeit mit den entsprechend gesteuerten Klemmlagern (20, 21) umwandelt, dessen Endstellung oder Ausgangswert durch Festklemmung des betreffenden End- oder Ausgangsgliedes (18,19) fixierbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsgröße des Schrittreglers (11) über das End- oder Ausgangsglied desselben unmittelbar ein Steuer- oder · Stellglied od. dgl. betätigt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittregler (3) bzw. das Meßwerk (15) mit einem Nachlaufwerk (35) od. dgl. verbunden ist, welches die Ausgangsgröße des Meßwerkes in einen entsprechenden Druck umwandelt, der seinerseits ein Stellglied oder einen Stellmotor (7) od. dgl. betätigt.

11. Vorrichtung nach einem der. Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßwerk (15) als Differenzdruckmeßwerk ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßwerk (15) Longitudinalbewegungen ausführt.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßwerk (115) Winkelbewegungen ausführt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch -gekennzeichnet, daß das Druckmeßwerk (115) zwei drehbare Endglieder, wie z. B. Scheiben (118, 119), derart verbindet, daß Druckänderungen im Meßwerk (115) Winkeländerungen des einen Endgliedes, z. B. der einen Scheibe, relativ zu dem anderen Endglied, - z. B. der anderen Scheibe, hervorrufen, welche Endglieder bzw. Scheiben od. dgl. von Klemmvorrichtungen (z. B. 120,121) festhaltbar bzw. freigebbar sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelbewegungen des einen drehbaren Endgliedes, z.B. der Scheibe (119), mittels eines Nachlaufwerkes (135) in einen proportionalen Druck umwandelbar sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein drehbar gelagertes Endstellglied, z.B. eine Scheibe (151), von einer Klemmvorrichtung (160) festhaltbar bzw. freigebbar ist und das Druckmeßwerk (180) mittels einer Klemmvorrichtung (170) mit dem Endglied, z. B. mit der Scheibe (151), verbindbar ist, welche Verbindung z. B. mittels eines auf Druck ansprechenden Organs, wie z. B. Kolben (174) und Zylinder (175), lösbar ist.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle eines Druckmeß Werkes (wie z.B. 180) ein Differenzdruckmeßwerk vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Ausführung von Rechenoperationen, wie z. B. Addition oder Subtraktion von Werten, verwendet wird.