DE1804523B2

DE1804523B2 - Elektrohydraulische servoanlage

Info

Publication number: DE1804523B2
Application number: DE19681804523
Authority: DE
Inventors: Paul Hodgson Grafton Vt Noble (V St A)
Original assignee: Fellows Gear Shaper Co
Current assignee: Fellows Gear Shaper Co
Priority date: 1967-10-30
Filing date: 1968-10-23
Publication date: 1972-01-13
Also published as: AT301080B; US3472125A; GB1203365A; DE1804523A1; FR1566949A

Description

I 8Ö4 523

Ben andern. Wl'ih) die V c η ι i IL- i η r i ein u π μ 34 ueschlos-•oii im. um den Durchiriil von Arbeitsmittel durch die I eiiung 30 zu verhindern, strömt Arbeitsmittel durch die 1 .υϊκιημ 24 und 28 in eine ringförmige Nut J6 im /ylinderrauni 14. s.i daß /wischen der Kolben-Hache 311 und tier vorderen /ylinderw;ind 18 ein Druck aufgebaut wird. Da die Kolbenl'läche 38 urölier aIλ die Flache 40 am Slangenende lies Kolbens isl. lind /war zufolge des von der Stange 16 eingenoiiiliienen Raumes, wird der bifferentialkolhen 12 gegen das Siangenenue des Zylinderraunies 14 yctriehen. Das Arbeitsmittel hinler dem Dilferenlialkolheii 12 siromt aas einer !linieren ringförmigen NuI 42 und tlei Leitung 26 aus und misehi sich mil dem Arheiisniiiiel in den Leitungen 22 und 24.

Sobald der Differetuialkolben 12 zur Hinierwani' 44 des Z\liiiderraunies M gelrieben worden isl, öl'fnei sich das Ventil 34 und verhindert wegen der in der l.eiitip.ii 24 befindlichen Drossel 32 den Durchtritt von Arbeitsmittel in die Leitung 28 oder 30, und aus der Leitung 30 kann Arbeitsmittel frei in den Behälter 31 fließen. Der Arbeiismilteldruck in eier Leitung 26 ist daher gröller als in r'cr Leitung 28. und der Differenlialkolhen 12 wird gegen die Vorderwand 18 des Zvlinderraumcs 14 gelrieben. Das Arbeitsmittel zwischen der Kolbenfläehe 38 und (!er Vorderwand 18 des Zvlinderraunies 14 tritt durch die Leitung 28 aus. mischt sich mit dem gedrosselten Arbcilsmiltelstrom aus der Leitung 24 und geht durch die Leitung 30 in den Behälter 31. aus welchem es wieder umlaufen kann. Diese Arbeitsweise ist criaiiV.Ti. um lediglich das Verständnis der Beschreibung der Erfindung zu unterstützen, und sie stellt keine Beschränkung der Erfindung dar. Beispielsweise kann an Stelle der Drossel 32 in der Leitung 24 und der .solenoidbciätiglen Vcntilcinriehlung 34 in der Leitung 30 auch ein Dreiwegeventil verwendet werden.

Die hydraulische Übeii.oleiiirichiuiig zum Unterbrechen der gesteuerten normalen Folge der Bewegungen des DifTerenlialkolbens 12 wird nachstehend im ein/einen beschrieben. In einer clcklrohydraulisclien Servoanlagc der dargestellten Art isl es erwünscht, in der Lage zu sein, die elektrischen Signale, welche den Antrieb des Differentialkolbens 12 steuern, zu überlaufen bzw. zu überholen, ohne in die Anlage selbst eingreifen zu müssen. L'm dies /u erreichen, sind Mittel vorgesehen, c' den Strom des hydraulischen Arbeitsmittels ableiten, um dadurch den Druck an den Kolbcnfläehen zu neutralisieren unJ zu bewirken, daß der Kolben in einer vorbestimmten Stellung zur Ruhe kommt.

Gemäß I i g. 1 weisen diese Mittel eine öffnung 50 auf. die in der Wand des Zylinderraunies 14 an ■incr vorbestimmten Stelle angeordnet ist und gemäß der 'larsiellung die Gestall einer i':r> <'l'örmigcn Nut hat. Die öffnung 50 isl über eine Leitung 52 mit einem Rückschlagventil 54 verbunden, das über eine Leitung 56 mit cincv Vcnlileinrichtung 58 in Verbindung steht. Von der Ventileinrichtung 58 gehen zwei Leitungen 60 und 64 aus. Die eine Leitung 60 führt zu einem Behälter 62. jedoch könnte sie auch zu einem Wicderumlaufsysiem od. dgl. führen, d. h.. daß hier auch andere Siromkrcismillel verwendet werden können, ohne den Nahmen der Erfindung zu verlassen. Die andere Leitung 64 verbindet die Vcnlileinriehlung 58 mit der Pumpe 20. so daß von der Pumpe 20 über die Leitung 64 ein Arbeitsmiitcldruck ausgeübt wiwi. der gleich dein Druck ist. der um der Pumpe über die I eiiunu 22 ausgeübt wird.

Wenn die Veniilcinricliiiinu 58 sich in ihrer gewöhnlich uiibciaiigli-n Stellung befindet, bewirkt die Pumpe 20. dall ein Arheitsmilleldruek über die Leitung 64. die Venlileiiiriehtimg 58 und die Leitung 56 auf das geschlossene Rückschlagventil 54 mil einer Krall wirkt, die gleich dem oiler größer als der Druck des Arbeitsmittels isl. der vom Inneren des Zylindern raiimes 14 her über dl·; Öffnung 50 und die '. .einmal 52 auf das Rückschlagventil 54 ausgeübt wird. Somit wird wiihrend des normalen Arbeilens das Rückschlagventil 54 dicht geschlossen gehallen, und es trill kein Druck\erlusi aus dem Zylinderinneren aiii. der den Arbeitsmitielanirieb des Differeniialkolhens 12 stören kömiie.

IJm die programmierten elektrischen Signale, welche die Hin- und Herbewegung des Difl'ereniialkolbens 12 steuern, zu überholen bzw. zu überlaufen. wird die Venlilein.richiung 58 betätigt. Dies kann von Hand ader durch Fernsleuening ausgeführt werden Durch die Betätigung der Ve- .ileinrichtung 58 wird der Druckmitielfkiß über die Leitung 64 und die Ventileinric'nlung 58 in die Leitung 56 abgesperrt. Gleichzeitig wird durch die Betäliguiig der Venlileinriehtung 58 die Leitung 60 geöffnet, so daß Arbeitsmittel aus der Leitung 56 in den Behälter 62 fließen kann. Durch diesen Arbeitsmilielfluß aus der Leitung 56 wird der Druck auf der stromabwärtigen Seite des geschlossenen Rückschlagventils 54 verringert, und der in dem Zylinderraum 14 herrsehende Arbcitsmitlcldruck öffnet das Rückschlagventil 54. Wenn das Rückschlagventil 54 sich in der offenen Stellung befindet, strömt Arbeitsmittel aus dem Zylinderraum 14 über die öffnung 50 aus. so daß sich in dem Zylinder auf der einen Seile des Differentialkolbens 12 ein Druck verlust ergibt und zwischen dem Stangenende und dem Kopfende des Differentialkolbcns 12 ein großer Druckunterschied erzeugt wird. der von der Stellung des Differentialkolbcns 12 relativ zu der Öffnung 50 zum Zeitpunkt der Betätigung der Ventileinrichtung 58 abhängt. Dieses Ausfließen von Arbeitsmittel durch die Öffnung 50 kann als Ablassen bezeichnet werden.

Zum besseren Verständnis de-; gesamten Arbeitsvorganges werden die einzelnen Schritte nachstehend im einzelnen beschrieben, beginnend mil der Stellung des Diffcrentialkolbens M am Hinlerende 44 des Zylinderraunies 14 und der Annahme, daß ein Vcrsagen des Öffncns der Ventileinrichlung 34 auftritt. in dieser Stellung des Differenlialkolbens ist die Stange 16 vollständig ausgezogen. Würde die Stange ιό mit einer Stanzmaschine verbunden sein, dann würde sie blockiert sein. Um diesen Zustand zu bcseitigenwird die (mechanische) Vcptileimichtung 58 betätigt.

Der Differentialkolben 12 beginnt sich in Richtung gegen die V< rderwai.d 18 des Zylinderraunies 14 zufolge des Arbeilsmitlel'.lrucks zu bewegen, der von der Pumpe 20 über die Leitungen 22 und 26 ausgeübt wird, wobei der Druck in der Leitung 28 durch das Ablassen von Arbeitsmittel aus der öffnung 50 wirksam verringert wird, was durch die Betätigung der Vcntileinri-jhlung 58 erfolgt. Der Arbcitsmitlelfluß von der Pumpe 20 über die Leitung 64 wird gemäß vorstehender Beschreibung abgesperrt, und Arbeitsmittel fließt aus der Leitung 56 durch die Vrntileinriehtung 58 aus. so daß das Rückschlag-

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ventil 54 zufolge der Druckverringerung auf seiner einer mechanischen Stelleinrichtung an der Stange lii slromabwärtigen Seile geöffnet wird. Wenn der Dif- erreicht werden. Beispielsweise würde, wenn sich die fcrcntialkolben 12 sich vorwärts bewegt, fließt das vor Überholcinriehtung in der Stellung gemäß Fig. 2 beder Kolbenfläehc 38 befindliche Arbeitsmittel aus der findet und clic Ventileinrichtung 58 betätigt und das Öffnung 50 durch das Rückschlagventil 54. die Lei- r> Ventil 34 offen ist. über die leitung 26 eintretendes lung 56 und die Leitung 60 hindurch in den Behälter Arbeitsmittel aus der Öffnung 50 n ausfließen, so daß 62 oder in ein Wicderumlaufsystem. der Druck am Slangcncndc des Differenlialkolbens Der Differcntialkolben 12 wird weiter in Richtung aufgehoben wird, sobald dieses Kolbenende an der gegen die vordere Zylinderwand 18 vorgetrieben, bis Öffnung 50« vorbeigegangen ist. Da in der Leitung die Kolbenfiäche 38 mit der ringförmigen Öffnung m 28 α kein Druck vorhanden ist. wenn die Ventil-50 in Ausrichtung kommt. Wenn der Differential- einrichtung 34 offen ist. könnte der Diffcrentialkolben 12 beginnt, die ringförmige Öffnung 50 /u kolben 12 seine Bewegung gegen die Zvlinderwand überdecken, wird die abzulassende Arbeitsmittel- 18 fortsetzen, wobei er nicht durch Druck auf die menge proportional verringert, so daß sich in dem eine oder andere Kolbenfiäche geführt ist. Jedoch Zylinderraum 14 zwischen der Kolbenfiäche 38 und 15 können mechanische Mitte! verwendet werden, der vorderen Zylinderwand 18 Druck aufbaut, bis er welche die Stange 16 erfassen und den üifferentialylcieh dem Druck zwischen der slangenscitigcn kolben 12 vorwärts an irgendeine Stelle zwischen der Fläche 40 des Diffcrcnlialkolbens 12 und der hinteren Öffnung 50« und der Zylinderwand 18 bewegen. Lm Zylinderwand 44 wird. Dadurch kommt der Diffc- zusätzliches Merkmal der (jherlioleinrichlung mit Bcrentialkolbcn 12 automatisch zur Ruhe, wobei dann 20 zug auf eine offene Ventileinrichtung 34 besieht darin, die Kolhcnflächc 38 irgendwo zwischen den Grenzen daß durch Ablassen des antreibenden Arbeitsmittel·* der ringförmigen Öffnung 50 liegt. Obwohl eine ein- die Kraft, mit welcher der Differen'^;alkolben 12 fache loch- oder schlitzförmige Öffnung verwendet gegen die Zylinderwand 18 getrieben wird, in großem werden kann, ist eine Öffnung in Gestalt einer ring- Ausmaß verringert wird. Hierdurch wird die Gefahr fömiigen Nut zu bevorzugen, weil sie ein glcichmäßi- 25 einer Kolhenbeschädigung oder einer sonstigen Beuci'cs Ablassen des Arbeitsmittels um den ganzen Schädigung der Lir.rchtitnj! verringert. Differeniialkolben 12 herum ermöglicht. Dasselbe gilt, wenn es erwünscht ware, die BeWenn der Differentialkolben 12 sich an irgendeiner wcgiing des Differentialkolbens 12 anzuhalten, wäh-Siclic /wischen der (Nut) Öffnung 50 und tier vor- rend das Ventil 34 z. B. genviß einer programmierten deren Zvlindeiwand 18 befindet und die Ventil- 30 folge kontinuierlich geöffnet und geschlossen wird, einrichtung 34 bei der Betätigung der Venlilcinrich- Dies trifft zu. weil, wenn einmal die slangenseitige lung 58 geschlossen ist. würde das durch die Lei- !lache 40 des Differeniialkolhens 12 an der öffnung Hing 2S fließende Arbeitsmittel den Differential- 50 vorbeigeht, der Arbeiismitleldruck durch die öffkol'nen 12 rückwärts in Richtung gegen die hinlere nung50 verlorengeht, so daß der Differentialkolben Zylinderwand 44 treiben, bis die Kolbenfläche 38 die 35 12 nicht bis zur Zylinderwand 18 getrieben werden Öffnung 50 genügend freilegt, damit Arbeitsmittel ab- kann, sondern zufolge des DnicKverlusles durch die gelassen werden kann. Die Kolbenbewcgung hört Öffnung 50 ein Druckaufbau zwischen der Kolbendannauf, sobald der Arbcilsmitteldruck zwischen der fläche 38 und der Zylinderwand 18 verbinde;: Kolbenfläche 38 'und der vorderen Zylinderwand 18 würde, selbst wenn die Vcnlilcinrichiung 34 zei;-mit dem Arbeitsmiilcldruek /wischen der staneen- 40 weilig geschlossen wäre, so daß der Differentialseiiigen fläche 40 des Differen'.ialkolbens 12 und der kolben 12 nicht zurück zur Zylinderwand 44 gelrieben hinteren Zylinderwand 44 selbsttätig ausgeglichen ist. werden könnte, sondern zwischen der Öffnung 50unc

falls die Ventileinrichtung 34 in der offenen Stel- der Zylinderwand 18 stehenbleiben würde,

lung l'esigeklemmt und die Venlücinrichium: 58 nicht Bei ucr dargestellten Ausführungsform der frfin

betätigt wird, würde der Differeniialkolben 12 kräftiu 45 dung werden zwei Ventile verwendet, nämlich du

gegen die vordere Zvlinderwand 18 getrieben und Venlileinrichtung 58 und das Rückschlagventil 54

dort festsitzen, weil der Druck des durch die Lei- Der Zweck des Rückschlagventils 54 besteht darin

lung 26 strömenden Arbeitsmittels »rößer als der die Anordnung der Vcntileinrichtung 58 in einem Ab

i?:"iicr. Jc- Ji!'\h die I eilunu 2R ^ir.-;'!.--v.!c!i 'vrb-eiis- stand von der Anlage 10 und der Öffnung 50 zu er

•niilel.- s^iii würde. Wenn es -.i-mii erwünscht ist. den 50 mögliche!"·. I niweder die \ enii!e:nrichtung 58 .-de

nil'ieiv·,:';!¹¹- Ήνη ^s 2 mir lu'ii an/uh-ilien. wenn das Jas Rückschlauv eniü 54 sollte nahe der öffnung 5(

\ .;;n;i .*.- '"!'en ist und die Si.uvje ii> ν oll-.uindi'.: ani;eo:\l:ie·; sein, -..·■ daß. wenn Jie \ eniileinriciiiim

/iiri!,K-e,-■ .jen i--;. dann 'v-ichi keine Notwendigkeit. 58 nicht betiiiigi wird und daher kein Abladen stau

eine i '*e:"iv■-!eiprielv.Nil·: Lieniäß vorziehender Be- lindet. die mit tier Öffnung 50 verbundene Leitung

■■^!!re;''iii]L· \ '"'iisehen. .iedoch i'ihii nieht ir mier nur 55 nahe der Öffnung 50 .louesperrt i-i. Dadurcii win

ein I ehiL,- in der clekirischen Anlage /u -e.nem im- das Gesamtvolumen an unter Druck s'.e'ici'.'c--,

'vai^'i^ii'.iütcn Offnen der \ eniilein.rienmni; 34. ^o Arbeiisniiitel eier Servoanlage auf ein Miriimum ν er

daß :.s auch erwünscht sein kann. Jen Differential- rinnen. Dadurch, daß das Gesamtvolumen des unte

^!-"i^;-eni2 irgendwo in dem Z\linderrauni 14 an- Druck stehenden Arbeitsmittels ein Minimum isi

/uo-rdiicn. -el^s! wenn Jas N'enlii 34 offen ist. Dies ^ wird die natürliche Resonanzfrequenz der Servoanlagi

kann -i-nvh \ erwcnilung Jer ί 'berholeinrichluns: und ^ςο hoch wie möglich gehalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 hin und vmi ihm abgeführt wird, von dem Begicii- Paienlansprüehe: /ungsvorgang, abhängig ist. Daher lsi eine solche Stenciling aiii eine elektronisch oder primär ge-

1. 11 >(.)raiilischc Serso-Anlage mil einer Ventil- steuerte hydraulische Ser\oanlage niehl anwendbar, cinrichiuim, welche normalerweise die Bewegung 5 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eines Differcntialkolbens in einem Zylinder elektronisch oder primär gesteuerte hydraulische steuert, in (.lein sie ilen Siroin vim hydraulischem Servoanlage unterbrechen /u können, wenn die Arbeitsmittel /ti gegenüberliegenden Seiten des Primärsieuerung falsche Befehlsimpulse gibt, oder kolhens steuert, g e k e η η / e i c h η e t durch den von tier Anlage gesteuerten Antrieb in einer geeine hydraulische Überholeinrichuing /um Unter- io wünschten Stellung an/uhalien. ohne in die Primürhreehen der gesteuerten normalen Folge der Be- steuerung eingreifen zu müssen.

weyungen des Differeniialkolhens (12). die eine Die Losung dieser Aufgabe besteht in einer hy-

mit dem Zylinderraum (14) verbundene, ahsperr- draulischen Überholeinrichuing /um Unterbrechen

bare, von der kopfseiligen und von der stangen- der gesteuerten normalen Folge der Bewegung des

seiligen Kolbenl'läche überfahrhare Öffnung (50) 15 DilTerentialkilbens. die eine mit dem Zylinderraimi

aufweist, der eine Leitung (52.56) mit einer sie verbundene, absperrbare, von der kopl'seiiigen und

öffnenden und schließenden Veniileinrielnung von der stangenseitigen Kolbenfläche üherfahrhare

(58) zugeordnet ist. Öffnung aufweist, der eine Leitung mit einer sie öff-

2. Hydraulische Servo-Anlage nach An- nenden und schließenden Ventileinriehlung zugeordspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß in der 20 net ist.

Leitung (52, 56) /wischen dem Zylinderraum (14) Es sind zwar mil dem Zylinderraiim verbundene,

und der Ventileinriehlung (58) ein Rückschlag- wahlweise verschließbare Öffnungen, z. B. bei der

ventil (54. 54 λ) angeordnet ist. das durch die Fernsteuerung eines Kolbens, bekannt, aber sie dienen

Veniileinrichtung (58) mit Arbeitsmittel in der primären Steuerung der normalen Bewegung eines

.Schließrichtung beaufsehlagbar ist. 25 Kolbens in einem Zylinder.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2. dadurch Demgegenüber ermöglicht die Erfindung ein I ^!nlcrgekenn/eichnel, daß die Öffnung (50) aus einer brechen der normalen Primärsteuerung. Ein solches in tier Z\ linderwand gebildeten ringförmigen Nut Unterbrechen kann z. B. beim Versagen der Primärbesleht. mit der die Leitung (52,56) in Verbin- steuerung ausgelöst werden und in Tätigkeit treten, dung steht. 30 wobei der Differentialkolber. in eine vorbeslimnile

4. Anlage nach Anspruch I bis 3, dadurch gc- Stellung geführt wird, ohne in die normale Primärkenn/eichnel, daß die Venlileinriciitung (j8) von steuerung eingreifen 711 müssen.

Hand beläligbar ist. Einzelheiten der Erfindung gehen aus der naeh-

5. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis t. da- stehenden Beschreibung hervor, in der die Erfindung durch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Ventil- 35 an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert ist. einrichtung (58) an die stromabwärtige Seite des Es zeigt

Rückschlagventils (54 bzw. 54«) ein Druck an- E i g. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte sehe-

I eg bar ist. der in rhythmischer Übereinstimmung malische Ansicht einer elektrohydraulisch:·⁷! Servomil der Stellung der Ventileinriehtung. welche anlage mit einer Überholeinrichuing gemäß der Ernormalcrwci.se die Bewegung des Differential- 40 findung.

kolbens(12) steuert, gleich dem oder größer als Fil. 2 eine schcmatische Teilansicht, teilweise im

der Arbeitsmitteldruek im Zylinderraum (14) auf Schnitt, von einer Abwandlung der Ausführung geiler Seite des Differentialkolbcns (12) ist. auf der maß Fig. I.

die Öffnung (50) liegt. In Fig. 1 ist mit 10 eine Anlage bezeichnet, die

(S. Anlage nach einem der Ansprüche I bis 5. 45 einen Differentialkolben 12 und einen Zylinderraum dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlag- 14 aufweist. Eine Stange 16 verbindet den Dif- \entil (54 Ivw. 54<;) in unmittelbarer Nähe der ferenlialkolhcn 12 mit irgendeinem Antriebs-, l'reß-Verhindungsstelle der Leitung (52.56) mit dem oder anderen Teil (nicht dargestellt), der hin- und her-Zylinderraum (14) angeordnet ist. bewegt werden soll. Fin solcher Teil kann eine Platte

50 in einer Spril/gußmaschine. ein Fräsmaschinenti'-cli oder irgendein anderes mechanisches Element sein.

Der Differenlialkolben 12 bewegt sich über die

I auge lies Zv linderraunies 14 hin und her. wenn das

Druckverhiiltii! /wischen der Vorwand 18 und der

5") Hinlerwand 44 des Zylinderraunies 14 mittels einer

Die I rfindung betriff! eine hydraulische Scrvoan- ühliihcn Servoslcuereinrichtimg geändert wird Eine fciiio mit einer Venlileinrichlimg. welche normaler- solche Steuereinrichtung ist in Fig. I wiedergegeben, weise die Bewegung eines Diffcrentialkdlbens in und sie weisl eine Pumpe- 20. hydraulische Leitungen einem Zylinder steuert, in dem sie den Strom von 22.24.26,28 und 30 und einen Behälter 31 auf. der hydraulischem Arbeitsmittel zu gegenüberliegenden 60 mit einem Umlatifsystem od. dgl. verbunden sein Seiten des Kolbens steuert. kann. Eine Drossel 32 zum Drosseln der Strömung

Bei einer Anlage der vorstehend beschriebenen Art und eine solcnoidbctiitigtc Ventileinriehtung 34. kann der Hub des Differentialkolbcns zwar bcgrcn/t welche dazu dient, die Richtung der Strömung umwerden, aber bei der begrenzten Bewegung in einer zukehren, vervollständigen die clcklrohydraulische Richtung müssen ein Vorwählschiebcr und ein 65 Antriebseinrichtung.

Steuerdrehschieber von Hand in eine bestimmte Stel- Die Vcntilcinriehtung 34 kann das auf die F.nd-

Iting gebracht werden, so daß die Steuereinrichtung. flächen des Differentialkolbens 12 wirksame Druck· lilirr rlip rlns Arbeitsmittel zu dem Difierentialkolbcti verhältnis durch abwechselndes Öffnen und Schlie-