DE1804523C - Elektrohydraulische Servoanlage - Google Patents

Description

Der Differentialkolben 12 bewegt sich über die Länge des Zylinderraumes 14 hin und her, wenn das Druckverhältnis zwischen der Vorwand 18 und der

55 Hinterwand 44 des Zylinderraumes 14 mittels einer

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Scrvoan- üblichen Servosteuereinrichtung geändert wird. Eine lage mit einer Venlilcinrichlung, welche normaler- solche Steuereinrichtung ist in F i g. 1 wiedergegeben, weise die Bewegung eines Diffcrcntialkolbens in und sie weist 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 Umlaufsystem 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 solenoidbetätigte Ventileinrichtung 34, kann der Hub des Diffcrcntialkolbens zwar begrenzt welche dazu dient, die Richtung der Strömung umwerdcn, aber bei der begrenzten Bewegung in einer zukehren, vervollständigen die elektrohydraulische Richtung müssen ein Vorwählschieber und ein 65 Antriebseinrichtung.

Steuerdrehschieber von Hand in eine bestimmte Stel- Die Ventileinrichtung 34 kann das auf die End-

lung gebracht werden, so daß die Steuereinrichtung, flächen des Differentiaikoibens 12 wirksame Druckiiher die das Arbeitsmittel zu dem DilTerentialkoiben verhältnis durch abwechselndes öffnen und Schlie-

ßen ändern. Wenn die Ventileinrichtung 34 geschlos- druck ausgeübt wrrd, der gleich dem Druck ist, der sen ist, um den Durchtritt vor. Arbeitsmittel durch von der Pumpe über die Leitung 22 ausgeübt wird, die Leitung 30 zu verhindern, strömt Arbeitsmittel Wenn die Ventileinrichtung 58 sich in ihrer ge-

durch die Leirung24 und 28 in eine ringförmige Nut wohnlich unbetätigten Stellung befindet, bewirkt die

36 im Zylinderraum 14, so daß zwischen der Kolben- 5 Pumpe 20, daß ein Arbeitsmitteldruck über die Leiflache 38 und der vorderen Zylinderwand 18 ein tang 64, die Ventileinrichtung 58 und die Leitung 56 Druck aufgebaut wird. Da die Kolbenfläche 38 grö- auf das geschlossene Rückschlagventil 54 mit einer

ßer als die Fläche 40 am Stangenende des Kolbens ist, Kraft wirkt, die gleich dem oder größer als der Druck und zwar zufolge des von der Stange 16 eingenom- des Arbeitsmittels ist, der vom Inneren des Zylindermenen Raumes, wird der Differentialkolben 12 gegen io raumes 14 her über die öffnung 50 und die Leitung

das Stangenende des Zylinderraumes 14 getrieben. 52 auf das Rückschlagventil 54 ausgeübt wird. Somit

Das Arbeitsmittel hinter dem Differentialkolben 12 wird während des normalen Arbeitens das Rück-*

strömt aus einer hinteren ringförmigen Nut 42 und schlagventil 54 dicht geschlossen gehalten, und es

der Leitung 26 aus und mischt sich mit dem Arbeits- tritt kein Druckverlust aus dem Zylinderinneren auf, mittel in den Leitungen 22 und 24. i₅ der den Arbeitsmittelantrieb des Differentialkolbens

Sobald der Differentialkolben 12 zur Hinterwand 12 stören könnte.

44 des Zylinderraumes 14 getrieben worden ist, öff- Um die programmierten elektrischen Signale, net sich das Ventil 34 und verhindert wegen der in welche die Hin- und Herbewegung des Differentialder Leitung 24 befindlichen Drossel 32 den Durch- kolbens 12 steuern, zu überholen bzw. zu überlaufen, tritt von Arbeitsmittel in die Leitung 28 oder 30, »o wird die Ventileinrichtung 58 betätigt. Dies kann von und aus der Leitung 30 kann Arbeitsmittel frei in Hand oder durch Fernsteuerung ausgeführt werden. den Behälter 31 fließen. Der Arbeitsmitteldruck in Durch die Betätigung der Ventileinrichtung 58 wird der Leitung 26 ist daher größer als in der Leitung der Druckmittelfluß über die Leitung 64 und die ?,8, und der Differentialkolben 12 wird gegen die Ventileinrichtung 58 in die Leitung 56 abgesperrt. Vorderwand 18 des Zylinderraumes 14 getrieben, as Gleichzeitig wird durch die Betätigung der Ventilüas Arbeitsmittel zwischen der Kolbenfläche 38 und einrichtung 58 die Leitung 60 geöffnet, so daß der Vordenvand 18 des Zylinderraumes 14 trit* durch Arbeitsmittel aus der Leitung 56 in den Behälter 62 die Leitung 28 aus, mischt sich mit dem gedrosselten fließen kann. Durch diesen ArbeitsmittelfluB aus der Arbeitsmittelstrom aus der Leitung 24 und geht durch Leitung 56 wird der Druck auf der stromabwärtigen die Leitung 30 in den Behälter 31, aus welchem es 30 Seite des geschlossenen Rückschlagventils 54 verrinwieder umlaufen kann. Diese Arbeitsweise ist er- gert, und der in dem Zylinderraum 14 herrschende läutert, um lediglich das Verständnis der Beschrei- Arbeitsmitteldruck öffnet das Rückschlagventil 54. bung der Erfindung zu unterstützen, und sie stellt Wenn das Rückschlagventil 54 sich in der offenen keine Beschränkung der Erfindung dar. Beispiels- Stellung befindet, strömt Arbeitsmittel aus dem Zyweise kann an Stelle der Drossel 32 in der Leitung 35 linderraum 14 über die öffnung 50 aus, so daß sich 24 und der solenoidbetätigten Ventileinrichtung 34 in dem Zylinder auf der einen Seite des Differentialin der Leitung 30 auch ein Dreiwegeventil verwendet kolbens 12 ein Druckverlust ergibt und zwischen dem werden. Stangenende und dem Kopfende des Differential-Die hydraulische Überholeinrichtung zum Unter- kolbens 12 ein großer Druckunterschied erzeugt wird, brechen der gesteuerten normalen Folge der Be- 40 der von der Stellung des Differentialkolbens 12 relawegungen des Differentialkolbens 12 wird nach- tiv zu der öffnung 50 zum Zeitpunkt der Betätigung stehend im einzelnen beschrieben. In einer elektro- der Ventileinrichtung 58 abhängt. Dieses Ausfließen hydraulischen Servoanlage der dargestellten Art ist von Arbeitsmittel durch die öffnung 50 kann als Abes erwünscht, in der Lage zu sein, die elektrischen lassen bezeichnet werden.

Signale, weiche den Antrieb des Differentialkolbens 45 Zum besseren Verständnis des gesamten Arbeits-

12 steuern, zu überlaufen bzw. zu überholen, ohne Vorganges werden die einzelnen Schritte nachstehend

in die Anlage,selbst eingreifen zu müssen. Um dies im einzelnen beschrieben, beginnend mit der Stellung

zu erreichen, sind Mittel vorgesehen, die den Strom des Differentialkolbens 12 am Hinterende 44 des

des hydraulischen Arbeitsmittels ableiten, um da- Zylinderraumes 14 und der Annahme, daß ein Ver-

durch den Druck an den Kolbenflächen zu neutrali- 5° sagen des öffnens der Ventileinrichtung 34 auftritt,

sieren und zu bewirken, daß der Kolben in einer vor- In dieser Stellung des Differentialkolbens ist die

bestimmten Stellung zur Ruhe kommt. Stange 16 vollständig ausgezogen. Würde die Stange

Gemäß F i g. 1 weisen diese Mittel eine öffnung 16 mit einer Stanzmaschine verbunden sein, dann

auf, die in der Wand des Zylinderraumes 14 an würde sie blockiert sein. Um diesen Zustand zu be-

einer vorbestimmten Stelle angeordnet ist und gemäß 55 seitigen, wird die (mechanische) Ventileinrichtung 58

der Darstellung die Gestalt einer ringförmigen Nut betätigt.

hat. Die öffnung 50 ist über eine Leitung 52 mit Der Diffcrcntialkolbcn 12 beginnt sich in Richtung einem Rückschlagventil 54 verbunden, das über eine gegen die Vorderwand 18 des Zylinderraumes 14 zu-Leitung56 mit einer Ventileinrichtung 58 in Verbin- folge des Arbeitsmittcldrucks zu bewegen, der von dung steht. Von der Ventileinrichtung 58 gehen zwei 60 der Pumpe 20 über die Leitungen 22 und 26 aus-Leitungen 60 und 64 aus. Die eine Leitung 60 führt geübt wird, wobei der Druck in der Leitung 28 durch zu einem Behälter 62, jedoch könnte sie auch zu einem das Ablassen von Arbeitsmittel aus der öffnung 50 Wiederumlaufsystem od. dgl. führen, d. h., daß hier wirksam verringert wird, was durch die Betätigung auch andere Stromkreismittel verwendet werden der Ventileinrichtung i>8 erfolgt. Der Arbeitsmittelkönnen, ohne den Rahmen der Erfindung zu ver- 65 f|_uß von der Pumpe 20 über die Leitung 64 wird gelassen. Die andere Leitung 64 verbindet die Ventil- maß vorstehender Beschreibung abgesperrt, und einrichtung 58 mit der Pumpe20, so daß von der Arbeitsmittel fließt aus der Leitung 56 durch die Pumpe 20 über die Leitung 64 ein Arbeitsmittel· Ventileinrichtung 58 aus, so daß das Rückschlag-

ventil 54 zufolge der Druckverringerung auf seiner einer mechanischen Stelleinrichtung an der Stange 16 stromabwärtigen Seite geöffnet wird. Wenn der Dif- erreicht werden. Beispielsweise würde, wenn sich die ferentialkolben 12 sich vorwärts bewegt, fließt das vor Überholeinrichtung in der Stellung gemäß F i g. 2 beder Kolbenfläche 38 befindliche Arbeitsmittel aus der findet und die Ventileinrichtung 58 betätigt und das Öffnung 50 durch das Rückschlagventil 54, die Lei- 5 Ventil 34 offen ist, über die Leitung 26 eintretendes lung 56 und die Leitung 60 hindurch in den Behälter Arbeitsmittel aus der öffnung 50 α ausfließen, so daß 62 oder in ein Wiederumlaufsystem. der Druck am Stangenende des Differentialkolbens Der Differentialkolben 12 wird weiter in Richtung aufgehoben wird, sobald dieses Kolbenende an der gegen die vordere Zyünderwand 18 vorgetrieben, bis öffnung,50 α vorbeigegangen ist. Da in der Leitung die Kolbenfläche 38 mit der ringförmigen öffnung io 28 a kein Druck vorhanden ist, wenn die Ventil-50 in Ausrichtung kommt. Wenn der Differential- einrichtung 34 offen ist, könnte der Differentialkolben 12 beginnt, die ringförmige öffnung 50 zu kolben 12 seine Bewegung gegen die Zyünderwand 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 Kolbenfläche geführt ist. Jedoch Zylinderraum 14 zwischen der Kolbenfläche 38 und 15 können mechanische Mittel verwendet werden, der vorderen Zyünderwand 18 Druck aufbaut, bis er welche die Stange 16 erfassen und den Differentialgleich dem Druck zwischen der stangenseitigen kolben 12 vorwärts an irgendeine Stelle zwischen der Fläche 40 des Differentialkolbens 12 und der hinteren öffnung 50 α und der Zylinderwand 18 bewegen. Ein Zyünderwand 44 wird. Dadurch kommt der Diffe- zusätzliches Merkmal der Überholeinrichtung mit Berentialkolben 12 automatisch zur Ruhe, wobei dann ao zug auf eine offene Ventileinrichtung 34 besteht darin, die Kolbenfläche 38 irgendwo zwischen den Grenzen daß durch Ablassen des antreibenden Arbeitsmittels der ringförmigen öffnung 50 liegt. Obwohl eine ein- die Kraft, mit welcher der Differcnlialkolben 12 fache loch- oder schlitzförmige öffnung verwendet gegen die Zyünderwand 18 getrieben wird, in großem werden kann, ist eine öffnung in Gestalt einer ring- Ausmaß verringert wird. Hierdurch wird die Gefahr förmigen Nut zu bevorzugen, weil sie ein gleichmäßi- as einer Kolbenbeschädigung oder einer sonstigen Begeres Ablassen des Arbeitsmittels um den ganzen Schädigung der Einrichtung verringert. Differentialkolben 12 herum ermöglicht. Dasselbe gilt, wenn es erwünscht wäre, die BeWenn der Differentialkolben 12 sich an irgendeiner wegung des Differentialkolbens 12 anzuhalten, wäh-Stelle zwischen der (Nut) öffnung 50 und der vor- rend das Ventil 34 z. B. gemäß einer programmierten deren Zylinderwand 18 befindet und die Ventil- 30 Folge kontinuierlich geöffnet und geschlossen wird, einrichtung 34 bei der Betätigung der Ventileinrich- Dies trifft zu, weil, wenn einmal die stangenseitige tung 58 geschlossen ist, würde das durch die Lei- Fläche 40 des Differentialkolbens 12 an der öffnung tung 28 fließende Arbeitsmittel den Differential- 50 vorbeigeht, der Arbeitsmitteldruck durch die öffkolben 12 rückwärts in Richtung gegen die hintere nung 50 verlorengeht, so daß der Differentialkolben Zyünderwand 44 treiben, bis die Kolbenfläche 38^vdie 35 12 nicht bis zur Zylinderwand 18 getrieben werden öffnung 50 genügend freilegt, damit Arbeitsmittel ab- kann, sondern zufolge des Druckverlustes durch die gelassen werden kann. Die Kolbenbcwegung hört öffnung 50 ein Druckaufbau zwischen der Kolbendann auf, sobald der Arbcitsmilteldruck zwischen der fläche 38 und der Zyünderwand 18 verhindert Kolbenfläche 3jB und der vorderen Zylinderwand 18 würde, selbst wenn die Ventileinrichtung 34 zeitmit dem Arbeitsmitteldruck zwischen der stangen- 40 weiüg geschlossen wäre, so daß der Differentialseitigen Fläche 40 des Differentialkolbens 12 und der kolben 12 nicht zurück zur Zyünderwand 44 getrieben hinteren Zylinderwand 44 selbsttätig ausgeglichen ist. werden könnte, sondern zwischen der öffnung 50 und

Falls die Ventileinrichtung 34 in der offenen Stel- der Zylinderwand 18 stehenbleiben würde, lung festgeklemmt und die Ventileinrichtung 58 nicht Bei der dargesteüten Aubführungsforni der Erfinbetätigt wird, würde der Differentialkolben 12 kräftig 45 dung werden zwei Ventile verwendet, nämlich die gegen die vordere Zyünderwand 18 getrieben und Ventileinrichtung 58 und das Rückschlagventil 54. dort festsitzen, weil der Druck des durch die Lei- Der Zweck des Rückschlagventils 54 besteht darin, tung 26 strömenden Arbeitsmittels größer als der die Anordnung der Ventileinrichtung 58 in einem Ab-Druck des durch die Leitung 28 strömenden Arbeits- stand von der Anlage 10 und der öffnung 50 zu ermittcls sein würde. Wenn es somit erwünscht ist, den 50 möglichen. Entweder die Ventileinrichtung 58 oder Differentialkolbcn 12 nur dann anzuhalten, wenn das das Rückschlagventil 54 sollte nahe der Öffnung 50 Ventil 34 offen ist und die Stange 16 vollständig angeordnet sein, so daß, -wenn die Vcntileinrichtung zurückgezogen ist, dann besteht keine Notwendigkeit, 58 nicht betätigt wird und daher kein Ablassen statteine Oberholdnrichtung gemäß vorstehender Be- findet, die mit der öffnung 50 verbundene Leitung Schreibung vorzusehen. Jedoch führt nicht immer nur 55 nahe der öffnung 50 abgesperrt ist. Dadurch wird ein Fehler in der elektrischen Anlage zu einem un- das Gesamtvolumen an unter Druck stehendem beabsichtigten Öffnen der Ventileinrichtung 34, so Arbeitsmittel der Servoanlage auf ein Minimum verdaß es auch erwünscht sein kann, den Differential- ringert. Dadurch, daß das Gesamtvolumen des unter kolben 12 irgendwo in dem Zylinderraum 14 an- Druck stehenden Arbeitsmittels ein Minimum ist, zuordnen, selbst wenn das Ventil 34 offen ist. Dies 60 wird die natürliche Resonanzfrequenz der Servoanlage kann durch Verwendung der Überholeinrichlung und so hoch wie möglich gehalten.

Hierzu !BlattZeichnungen

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Claims (6)

hin und von ihm abgeführt wird, von dem Begren- Patentansprüche: zungsvorgang abhängig ist. Daher ist eine solche Steuerung auf eine elektronisch oder primär ge-

1. Hydraulische Servo-Anlage mit einer Ventil- steuerte hydraulische Servoanlage nicht anwendbar, einrichtung, welche normalerweise die Bewegung 5 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eines Differentialkolbens in einem Zylinder elektronisch oder primär gesteuerte hydraulische steuert, in dem sie den Strom von hydraulischem Servoanlage unterbrechen zu können, wenn die Arbeitsmittel zu gegenüberliegenden Seiten des Primärsteuerung falsche Befehlsimpulse gibt, oder Kolbens steuert, gekennzeichnet durch den von der Anlage gesteuerten Antrieb in einer geeine hydraulische Überholeinrichtung zum Unter- io wünschten Stellung anzuhalten, ohne in die Primärbrechen der gesteuerten normalen Folge der Be- steuerung eingreifen zu müssen.

wegungen des Differentialkolbens (12), die eine Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer hy-

mit dem Zylinderraum (14) verbundene, absperr- draulischen Überholeinrichtung zum Unterbrechen bare, von der kopfseitigen und von der stangen- der gesteuerten normalen Folge der Bewegung des seitigen Kolbenfläche überfahrbare öffnung (50) 15 Differentialkolbens, die eine mit dem Zylinderraum aufweist, der eine Leitung (52,56) mit einer sie verbundene, absperrbare, von der kopfseitigen und öffnenden und schließenden Ventileinrichtung von der stangenseitigen Kolbenfläche überfahrbare (58) zugeordnet ist. öffnung aufweist, der eine Leitung mit einer sie öff-

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

Leitung (52,56) zwischen dem Zylinderraum (14) Es sind zwar mit dem Zylinderraum verbundene,

und der Ventileinrichtung (58) ein Rückschlag- wahlweise verschließbare öffnungen, z. B. bei der ventil (54, 54 α) angeordnet ist, das durch die Fernsteuerung eines Kolbens, bekannt, aber sie dienen Ventileinrichtung (58) mit Arbeitsmittel in der primären Steuerung der normalen Bewegung eines Schließrichtung beaufschlagbar ist. as Kolbens in einem Zylinder.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Demgegenüber ermöglicht die Erfindung ein Untergekennzeichnet, daß die öffnung (50) aus einer brechen der normalen Primärsteuerung. Ein solches in der Zylinderwand gebildeten ringförmigen Nut Unterbrechen kann z. B. beim Versagen der Primärbesteht, mit der die Leitung (52, 56) in Verbin- steuerung ausgelöst werden und in Tätigkeit treten, dung steht. 30 wobei der Differentialkolben in eine vorbestimmte

4. Anlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge- Stellung geführt wird, ohne in die normale Primärkennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (58) von steuerung eingreifen zu müssen.

Hand betätigbar ist. Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nach-

5. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, 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. 54a) ein Druck an- Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte sche-

legbar ist, der in rhythmischer Übereinstimmung matische Ansicht einer elektrohydraulischen Servomit der Stellung der Ventileinrichtung, welche anlage mit einer Überholeinrichtung gemäß der Ernormalerweise die Bewegung des Differential- 40 findung,

kolbens (12) steuert, gleich dem oder größer als F i g. 2 eine schematische Teilansicht, teilweise im

der Arbeitsmitteldruck im Zylinderraum (14) auf Schnitt, von einer Abwandlung der Ausführung geder Seite des Differentialkolbens (12) ist, auf der maß F ig. 1.

die öffnung (50) liegt. In F i g. 1 ist mit 10 eine Anlage bezeichnet, die

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 45 einen Differentialkolben 12 und einen Zylinderraum dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlag- 14 aufweist. Eine Stange 16 verbindet den Difventil (54 bzw. 54 a) in unmittelbarer Nähe der ferentialkolben 12 mit irgendeinem Antriebs-, Preß-Verbindungsstelle der Leitung (52,56) mit dem oder anderen Teil (nicht dargestellt), der hin-und her-Zylinderraum (14) angeordnet ist. bewegt werden soll. Ein solcher Teil kann eine Platte

50 in einer Spritzgußmaschinc, ein Fräsmaschinentisch oder irgendein anderes mechanisches Element sein.