DE2217536C2

DE2217536C2 - Anordnung zur Regelung einer dynamischen Prüfanlage, insbesondere für eine hydraulisch angetriebene

Info

Publication number: DE2217536C2
Application number: DE2217536A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing. 6100 Darmstadt Ross
Original assignee: Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1972-04-12
Filing date: 1972-04-12
Publication date: 1974-05-09
Also published as: JPS4918085A; US3803906A; FR2185252A5; NL7206980A; GB1373596A; SE371294B; JPS5519369B2; DE2217536B1

Description

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, und nacheinander eingestellt werden können, so daß dadurch gekennzeichnet, daß die auf den zweiten 40 die Einstellung der Prüfanlage auf einen neuen Prüf-Endpunkt (15) des Prüflings (5) au-.^übte Kraft ling wesentlich vereinfacht und abgekürzt wird,
als zusätzlicher Meßwert (Kraftkorrekturwert Fk) Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist es für der ersten Regeleinrichtung (7) zugeführt wird. eine Prüfanlage, bei der ein aus Massen und Feder-

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- elementen bestehender Prüfling geprüft werden seil, kennzeichnet, daß der ersten Regeleinrichtung als 45 besonders vorteilhaft, wenn z. B. der Weg der Masse Sollwert ein Wegsollwert zugeführt wird und der der zweiten Regeleinrichtung als zusätzlicher Meß-Wegistwert sowohl der ersten Regeleinrichtung wert zugeführt wird.

(7) als auch der zweiten (11) zugeleitet wird. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird

bei einer Prüfanlage, bei der einem nicht mit der

50 Belastungseinrichtung verbundenen zweiten Endpunkt des Prüflings eine bestimmte vorgebbare Bewegung aufgezwungen wird, diese Bewegung dadurch

Die Landung bezieht sich auf eine Anordnung zur berücksichtigt, daß der Weg des /weiten Endpunkts kegelung einer dynamischen Prüfanlage, insbeson- der zweiten Regeleinrichtung als zusätzlicher Meßdere für eine servo'iydraulisch angetriebene, bc- 55 wert zugeführt wird. Statt den Weg des zweiten Endstehend aus einem Kraft- bzw. Wegaufnehmer mit punkts als zusätzlichen Meßwert der zweiten Regel-Meßverstärker, einem Regler und dem Antrieb für einrichtung zuzuführen, kann entweder allein oder in die Belastungseinrichtung, wobei das in Form von Kombination mit diesem Meßwert die auf den zwei-Kraft- bzw. Wegsollwerten vorgegebene Prüfpro- ten Endpunkt des Prüfkörpers ausgeübte Kraft als gramm dem Regler gleichzeitig mit dem gemessenen 60 zusätzlicher Meßwert der ersten Regeleinrichtung Istwert (Kraftist bzw. Wegist) eingegeben wird und zugeführt werden.

in Abhängigkeit von einem Differenzwert zwischen Die Zeichnungen zeigen schematische Ausfüh-

SoIl und Ist der Antrieb nachgcrcgelt wird. rungsbeispiclc der Erfindung.

Bei derartigen Prüfanlagcn, bei denen die auf den F i g. 1 zeigt eine Regelanordnung gemäß der ErPrüfling, z. B. einen Prüfkörper oder die zu prüfende 65 findung, bei der der Weg der bewegten Masse m des Baueinheit, ausgeübte Kraft direkt geregelt wird, tre- Prüflings als zusätzlicher Meßwert der Regelanlage ten Funktionsstörungen im Prüfablauf in der Regel zugeführt wird und
dann auf, wenn der Prüfling Eigenschwingungen aus- F i g. 2 eine andere Anordnung, bei der der zweite

Endpunkt des Prüflings eine bestimmte Bewegung ausführt und dieser Meßwert der Regelanlage zusätzlich zugeführt wird.

Als Belastungseinrichtung ist in F i g. 1 ein hydraulischer Zylinder 1 dargestellt, der mit dem Grundrahmen 4 der Prüfmaschine verbunden ist. In Abhängigkeit von der Stellung des elektrisch gesteuerten Servoventil 2 wird entweder der oberen oder der unteren Kammer des Zylinders 1 ein hydraulisches Dmckmittel aus einer nicht dargestellten Druckmittelquelle, z. B. von einer hydraulischen Pumpe, zugeführt. Die Kolbenstange des Z> linders 1 ist unter Zwischenschaltung einer Kraftmeßdose 3 mit dem Endpunkt 14 des Prüflings 5 verbunden. Der andere Endpunkt 15 des Prüflings 5 ist an dem Grundrahmen 4 der Prüfmaschine 4 befcbiigt. Der Prüfling 5 soll mindestens aus den Federnd und el und der Masse in sowie dem Dämpfer d bestehen, wie symbolisch angedeutet ist. Die Masse m kann infolge ihrer Abstützung auf beiden Seiten über die Federn el und c2 Eigenschwingungen ausführen, deren Resonanz sich in bekannter Weise aus den Federkonstanten und der Masse errechnen läßt. Die Kraftmeßdose 3 kann auch zwischen dem Endpunkt 15 des Prüflings 5 und dem Grundrahmen 4 angeordnet

Die von dem Kolben auf den Prüfling 5 ausgeübte Kraft wird von der Kraftmeßdose 3 meßtechnisch erfal'i und als Kraftistwert Fi unter Zwischenschaltung des Meßverstärkers 6 über die Leitun« 16 der Vcr^leichseinheit 7, z.B. einem Differenzverstärker, zugeführt, und zwar über den Eingang b. An den Eingang α der Vergleichseinheit 7 ist der Krafisollweri Fs angeschaltet, der über die Buchse 18 von einen: nicht dargestellten Programmautomaten od. dgl. vorgegeben wird. Eine zwischen den beiden Werten Fs und Fi auftretende Differenz wird als Diff'v renzwert DW dem Regler 8 zugeführt, in dem dei Differenzwert integriert wird, so daß auch bei Gleichheit der Werte Fs und Fi am Ausgang des Reglers 8 ein Wert anstehen kann, der als Wegsollweit Ss über die Leitung 17 dem Eingang b des Reglers 11 zugeleitet wird. Dem Regler 11 wird außerdem über seinen Eingang α der Wegistwert Si der Kolbenstange zugeführt, der mittels der Wegmeßeinrichtung 9 ermittelt wird. Zwischc.i der Wegmeßeinrichtung 9 und der Regeleinrichtung 11 ist noch der Meßverstärker 10 eingeschaltet.

Sowohl in dem Meßverstärker 10 als auch in der Regeleinrichtung 11 kann der geometrische Aufbau des Prüflings 5 derart berücksichtigt weiden, daß Eigenschwingungen zwar den Kraftistwert F/ verändern und somit einen Differenzwert DU' hervorrufen, aber infolge der Einschaltung des inneren Regelkreises nicht in dem Umfang der aufgetretenen Differenz wirksam werden können, da der innere Regelkreis auf Störkräfte nicht merklich reagiert.

Funktionsstörungen, die bei der bisher bekannten direkten Kraftrcgelung infolge der durch die Eigenschwingungen des Prüflings bedingten Anzeige des Kraftistwertes Fi hervorgerufen wurde, werden jetzt vermieden. Besonders bei der Prüfung von Kraftfahrzeugachsen wirkt sich die vorliegende Erfindung vorteilhaft aus. In dem inneren weggeregelten Kreis können die konstruktiven Merkmale verschiedene Achskonstruktionen regelungstechnisch aufgefangen werden, so daß sie sich im äußeren kraftgercgelten Kreis nicht mehr auswirken.

Diese Stabilisierung des Regelvorgangs kann noch dadurch verbessert werden, daß die Bewegungen der Masse m meßtechnisch mittels des Weggebers 12 erfaßt und unter Zwischenschaltung des Meßverstarkers 13 dem Eingang c des Reglers 11 als Wegkorrekturwert Sk zugeführt wird. Bei mehreren schwingenden Massen kann von einer auch für die Eigenbewegungen der anderen Massen charakteristischen Masse der Wegkorrekturwegwert abgegriffen werden. Ebenso ist ίο es möglich, von mehreren bzw. von allen Massen Wegkorrekturwerten abzugreifen und gegebenenfalls über Korrektureinrichtungen dem Regler 11 zuzuleiten.

In Abhängigkeit von einem auftretenden Difterenzwert zwischen dem Wegistwert Si und dem Wegsollwert 5j, gegebenenfalls unter Berücksichtigung des Wegkorrekturwerts Sk bildet der Regler 11 einen Steuerwert Y, der dem Servoventil 2 zugeleitet wird und dieses entsprechend steuert.

F i g. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der das zweite Ende des Prüflings 5 nicht ortsfest angeordnet ist. Diesem Ende des Prüflings 5 wird eine vorgegebene Bewegung aufgezwungen. In dem Ausführungsbeispiel ist der Endpunkt 15 an dem Bauteil 19 befestigt, das an den Gleitbahnen 20 in vertikaler Richtung geführt wird. Statt der gewählten vertikalen Richtung der Gleitbahnen 20 kann auch jede beliebige andere Richtung entsprechend den Prüfbedingungen gewählt werden. Der Endpunkt 15 ist in diesem Falle mit der Wegmeßeinrichtung 12 verbunden, so daß ein der Bewegung des Endpunkts 15 entsprechender Wegkorrekturwert Sk über den Meßverstärker 13 dem Regler 11 über seinen Eingang c zugeführt wird. Das Führungsbauteil 19 ist über die Schubstange 21 mit dem Kurbelarm 22 verbunden, der in dem^Drehlagcr 23, das an dem Grundrahmen 4 befestigt ist, drehbar gelagert ist. Wird diesem Kurbelarm eine gleichförmige Drehbewegung aufgezwungen, so führt der Endpunkt 15 eine sinusförmige Bewegung aus. Statt des dargestellten Kurbclantriebs kann jeder beliebige Antrieb verwendet werden. Es ist ohne weiteres möglich, an dieser Stelle einen zweiten hydraulisch gesteuerten Zylinder zu verwenden.

Zusätzlich zu dem Wegkorrekturwert Sk der Aus-

lührungsbeispiele gemäß den Fi g. 1 und 2 kann auch ein Kraftkorrekturwert Fk der Regeleinrichtung zugeführt werden. Dieser Kraftkorrekturwert wird mittels einer zusätzlichen Kraftmeßdose meßtechnisch

erfaßt, die in dem Ausführuncsbeispiel gemäß Fig. 1 zwischen dem Endpunkt 15 und dem Grundrahmen und bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 zwischen dem Endpunkt 15 und dem Führungsbauteil angeordnet ist. Dieser Kraftkorrekturwert Fk wird

einem dritten Eingang der Vergleichseinrichtung zugeführt.

Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß in den Figuren ein Ausführungsbeispiel dargestellt wurde, bei dem der innere Regelkreis, bestehend aus der

Wegmeßeinrichtung 9, dem Meßverstärker 10, dem Reglerll und dem Servoventil 2 mit dem hydraulischen Zylinder 1 weggercgelt ist, während der äußere Regelkreis, bestehend aus der Kraftmeßdose 3, dem Meßverstärker 6, der Vergleichseinrichtung 7, mit

dein integrierenden Regler 8 und dem Reglerll sowie dem Servoventil 2 und dem Zylinder 1 kraftgeregelt ist. Statt dessen ist auch eine Umkehr derart möglich, daß der äußere Regelkreis weggcregelt und

der innere Kreis kraftgeregelt ist. Welcher Regelungsart der Vorzug zu geben ist, hängt im wesentlichen von dem Prüfprogramm ab. Weiterhin sei noch darauf hingewiesen, daß in besonderen Fällen auch ein Wert zweimal geregelt werden kann. Wenn beispielsweise das Prüfprogramm als Wegsollwert vorgegeben ist, kann dieser über die Buchse 18 der Vergleichseinrichtung 7 als Wegsollwert Ss zugeleitet werden, während der Wegistwert Si sowohl dem Eingang b der Vergleichseinrichtung 7, als auch dem Eingang α des Reglers 11 zugeführt wird. Durch diese Zweifachregelung werden bei weggeregelten Prüfprogrammen Überregelungen u. dgl. Funktionsstörungen mit Sicherheit vermieden.

Weiterhin sei noch darauf hingewiesen, daß im allgemeinen die Vergleichseinrichtung 7 und der integrierende Regler 8 zu einer Baueinheit zusammengefaßt werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

l 2 führen kann. Dies ist z. B. bei Prüflingen der Fall, Patentansprüche: die als Federmassensysteme bezeichnet werden können, wie z.B. bei Kraftfahrzeugachsen bzw. Kraft-

1. Anordnung zur Regelung einer dynamischen fahrzeugfahrwerken oder anderen komplexen Bau-Prüfanlage, insbesondere für eine servohydrau- 5 teilen aus dem Leichtbau. Wenn eine Anlage für die lisch angetriebene, bestehend aus einem Kraft- dynamische Prüfung von Fahrzeugachsen so ein- bzw. Wegaufnehmer mit Meßverstärker, einem gestellt ist, daß keine Funktionsstörungen mehr aufRegler und dem Antrieb für eine Belastungsein- treten, so treten schon nach einer an sich geringrichtung, wobei das in Form von Kraft- bzw. fügigen Änderung der Achsenkonstruktion, wie sie Wegsollwerten vorgegebene Prüfprogramm dem io bei "der Entwicklung neuer Fahrwerkkonzeptionen Regler gleichzeitig mit dem Istwert (Kraftist bzw. üblich sind, um die besten Fahreigenschaften zu er-Wegist) als Sollwert eingegeben wird und in Ab- reichen, wieder Funktionsstörungen in der Prüfanordhängigkeit von einem Differenzwert zwischen Soll nung auf, die Entwicklungsarbeiten an neuen Fahr- und Ist der Antrieb nachgeregelt wird, g e k ε η η - werken erheblich stören können.

zeichnet durch einen Regelkreis, bestehend 15 Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Regelaus einem Meßwertaufnehmer (9 bzw. 3) mit zu- anordnung zu schaffen, bei der die störenden Einwirgehörigem Meßverstärker (10 tür Weg bzw. 6 für kungen des Prüflings infolge Eigenschwingungen Kraft) und einer Regeleinrichtung (11), an deren verhindert werden.

Sollwerteingang (Ss) eine weitere Einrichtung, Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch

bestehend aus Meßwertaufnehmer (3 bzw. 9), 20 einen Regelkreis, bestehend aus einem Meßwertauf-Meßverstärker (6 für Kraft bzw. 10 für Weg), nehmer mit zugehörigem Meßverstärker (Weg bzw. Vergleichseinrichtung (7) und integrierendem Kraft) und einer Regeleinrichtung, an deren Sollwert-Regler (Rl 8), angeschlossen ist. eingang eine weitere Einrichtung, bestehend aus

2. Anordnung nach Anspruch 1 für eine Prüf- Meßwertaufnehmer, Meßverstärker (Kraft bzw. Weg), anlage, bei der ein aus Massen und Federelemen- 25 Vergleichseinrichtung und integrierendem Regler, ten bestehender Prüfling geprüft werden soll, da- angeschlossen ist.

durch gekennzeichnet, daß der Wegistwert der Durch diese Zweifachregelung über einen »äuße-

Masse (m) der zweiten Regeleinrichtung (11) als ren« Regelkreis in Kraftregelung und einen »inneren«

zusätzlicher Meßwert (Wegkorrekturwert Sk) zu- Regelkreis in Wegregeliing wird erreicht, daß in dein

geführt wird. 30 inneren weggeregelten Kreis die konstruktiven Merk-

3. Anordnung nach Anspruch 1 für eine male verschiedener Konstruktionen, insbesondere das Prüfanlage, bei dem ein nicht mit der Bclastungs- Eigenschwingverhalten der Prüflinge, z. B. vereinrichtung verbundener zweiter Endpunkt des schiedene Fahrwerkskonstruktionen regelungsiedi-Prüfling«, eine bestimmte vorgebbare Bewegung nisch aufgefangen werden können, so daß sie sich im ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg 35 äußeren kraftgeregclten Kreis nicht mehr auswirken des zweiten Endpunkts (15) der zweiten Regel- können. Bei dieser erfindungsgemäßen Regelung wird einrichtung (11) als zusätzlicher Meßwert (Weg- außerdem noch der Vorteil erreicht, daß der innere korrekturwert Sk) zugeführt wird. und der äußere Regelkreis unabhängig voneinander