DE2808694A1

DE2808694A1 - Positioniereinrichtung fuer einen hydraulischen antrieb

Info

Publication number: DE2808694A1
Application number: DE19782808694
Authority: DE
Inventors: Richard Ing Grad Friedrich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-03-01
Filing date: 1978-03-01
Publication date: 1979-09-06
Also published as: CS222281B2; DE2808694C2

Description

Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Positioniereinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine derartige Einrichtung hat den Nachteil, daß das Abbremsen der Massen nicht optimal erfolgt.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Abbremsen der bewegten Masse unabhängig von der jeweiligen Geschwindigkeit reproduzierbar, weich oder zeitoptimal und positionsgenau erfolgt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Sie zeigt in einem Blockschaltbild eine Positioniereinrichtung.
Beschreibung der Erfindung Von einem Hydromotor 10, in diesem Fall einem doppeltwirkenden Hydrozylinder 10 mit Kolben 11 und Kolbenstange 12 wird eine Masse 13 bewegt. In die Druckräumen 14, 15 des Hydrozylinders wird über Leitungen 16, 17 ein Druckmittel zugeführt. Dies geschieht durch ein proportional wirkendes hydraulisches Stellglied 18, z.B. Proportionalventil, Servoventil oder Regelpumpe. Werden Ventile verwendet, so steuern diese den Druckmittelstrom. Wird eine Regelpumpe verwendet, so erzeugt diese gleichzeitig auch den Druckmittelstrom.
Das Stellglied 18 wird über eine elektronische Leistungsstufe 19 elektrisch betätigt. Das Steuersignal für die Leistungsstufe 19 kommt von einem elektronischen Spannungsbegrenzer 20. Dieser ist in der Lage, eine in ihn eingegebene Spannung 21 proprotional weiterzugeben. Überschreitet diese Eingangsspannung 21 jedoch eine Hilfsspannung 22, so wird sie auf deren Höhe begrenzt.
Die Eingangs spannung 21 für den Spannungsbegrenzer 20 stammt von einem Sollwertpotentiometer 23 oder einer ähnlichen variablen Spannungsquelle. Mit ihm wird eine der gewünschten Maximalgeschwindigkeit des Hydromotors entsprechende Spannung 24 eingestellt. Ein Schalter 25 dient zur Umschaltung auf eine Sollwertspannung Null bei 26 und soll hier nur beispielhaft für eine sprunghafte Spannungsänderung stehen.
Da sprunghafte Geschwindigkeitsänderungen bei hydraulischen Antrieben meist unerwünscht sind, wird die Sollwert spannung 24, 26 einem elektronischen Rampenbildner 27 zugeführt. Dieser bewirkt, daß die sprunghafte Spannungsänderung nicht sofort wirksam wird, indem seine Ausgangsspannung 21 allmählich und linear auf den jeweils neuen Wert 24 oder 26 ansteigt oder abfällt. Die Steilheit der Rampe und damit die Beschleunigung des Hydromotors kann mit einem Potentiometer 28 oder einer ähnlichen Spannungsquelle vorgewählt werden. Auf diese Weise wird der Antrieb mit seiner Masse mit vorwählbarer Beschleunigung auf eine vorwählbare Geschwindigkeit gebracht.
Für ein positionsgenaues Abbremsen des Hydromotors kann die Rampenfunktion nicht verwendet werden, da sie nur zeitabhängig ist. Um ein positionsgenaues Abbremsen zu erreichen, ist an der Kolbenstange 12 ein Lineal 30 angeordnet, das mit einem elektrischen Taster 31 zusammenwirkt. Dieser tastet die Kontur des Lineals ab und erzeugt dabei eine wegabhängige Spannung 32. Diese wird als Hilfsspannung für den Spannungsbegrenzer 20 benutzt. Wird die Hilfsspannung zu Null, so kommt der Antrieb zum Stehen, da damit auch die Ausgangsspannung des Begrenzers Null wird. Durch Hinzuaddieren oder Subtrahieren einer weiteren Spannung 33, die an einem Potentiometer 34 oder einer ähnlichen Spannungsquelle eingestellt wird, kann die Endposition der Kolbenstange innerhalb gewisser Grenzen variiert werden.
Bedingt durch den Spannungsbegrenzer 20 setzt die Reduzierung des Druckmittelstroms und damit der Bremsvorgang erst dann ein, wenn die Spannung 22, 32 des Tasters 31 die vorgewählte Sollwertspannung 24, 21 unterschreitet. Damit erreicht man, daß die Bremsung bei hoher Geschwindigkeit früher beginnt, bei niedrigerer Geschwindigkeit später, d.h.
der Bremsbeginn und der Bremsweg werden automatisch der Geschwindigkeit angepaßt. Diese wegabhängige Abbremsung des Antriebs hat bei einem Lineal mit gerader Kontur einen zeitlichen Verzögerungsverlauf gemäß der Funktion wobei b = Verzögerung, VO = Anfangsgeschwindigkeit, 5b = Bremsweg, t = Zeit zur Folge, d. h. die maximal mögliche Verzögerungskraft wird nur im ersten Augenblick der Bremsung genutzt, danach wird die Verzögerung immer geringer, die Abbremsung erfolgt weich. Ist diese weiche Abbremsung nicht erwünscht, sondern ein zeitoptimales Abbremsen gefordert, so wird dem Lineal eine Kontur gegeben nach der Funktion v = Geschwindigkeit, Vo = Anfangsgeschwindigkeit, bo = Anfangsverzögerung, s = Weg.
Da die Formgebung des Lineals nach dieser Funktion aufwendig, ein Lineal nicht immer möglich und die mech. Justierung schwierig ist, kann diese Funktion auch in die Elektronik verlegt werden da die Bremswege mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zunehmen, wird das Signal des Tasters 31 nicht unmittelbar dem Spannungsbegrenzer 20 eingegeben, sondern durch einen elektronischen Funktionsbildner 35, dessen Übertragungsfaktor gleich der Quadratwurzel aus den Spannungen 32 und 33 ist, in eine Hilfsspannung 22 umgeformt.
Wird der Hydromotor im offenen Kreis angetrieben, so ist zur Abbremsung zusätzlich ein sogenanntes Gegenhalte- oder Bremsventil 39 im Druckmittelrücklauf erforderlich. Um die Leistungsverluste gering zu halten, wird dieses Ventil erst beim Bremsbeginn zugeschaltet. Die Abb. zeigt dieses Ventil 39 beispielhaft für die verschiedenen Anordnungsmöglichkeiten je nach verwendetem Stellglied 18.
Nun ist aber der Bremsbeginn bei einem solchen System vorteilhafterweise abhängig von der jeweiligen Geschwindigkeit.
Das Bremsventil kann daher nicht über Endschalter zugeschaltet werden. Das Schaltsignal 37 wird daher elektronisch gebildet. Dazu ist ein Komparator 38 vorgesehen, der die Spannungen 21 und 22 vergleicht. Wenn die Spannung 22, die vom Taster 31 herrührt, kleiner wird als die Sollwert spannung 21, gibt der Komparator das Signal für das Bremsventil.
Damit wird die Zuschaltung des Bremsventils ebenfalls automatisch an die Höhe der jeweiligen Geschwindigkeit angepaßt und erfolgt genau beim Bremsbeginn.

Claims

Ansprüche 0 Positioniereinrichtung für einen hydraulischen Antrieb mit einer von einem Hydromotor bewegten Masse, dem über ein hydraulisches Stellglied - z.B. Verstellpumpe, Proportionalventil oder Servoventil - Druckmittel zugeführt wird, wobei .das Stellglied über eine elektronische Leistungsstufe elektrisch betätigt wird, die ein Steuersignal von einem elektronischen Spannungsbegrenzer erhält, der eine ihm eingegebenen Spannung proportional an den Spannungsbegrenzer weiterleitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsspannung von einer Spannungsquelle (23), z. B. einem Sollwertpotentiometer stammt und einem elektronischen Rampenbildner (27) zugeführt wird, der mit dem Spannungsbegrenzer (20) in Wirkverbindung steht und daß dem Spannungsbegrenzer (20) ein Hilfssignal (22) zugeführt wird, das von einem elektrischen Taster (31) stammt, der mit einer am Hydromotor (10) oder an einem von diesem bewegten Maschinenteil angeordneten Steuerkurve (30) in Wirkverbindung steht.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Taster (31) erzeugte Hilfssignal (32) einem Funktionsbildner (35) zugeleitet wird, der mit dem Spannungsbegrenzer (10) in Wirkverbindung steht.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Komparator (38) vorgesehen ist, der die om Rampenbildner (27) und vom Punktionsbildner (35) kommenden Spannungen vergleicht und gegebenenfalls ein Signal (37) an ein Bremsventil (39) gibt, das der Einrichtung zugeordnet ist und im Drucknittelrücklauf liegt.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydromotor (10) als Hydrozylinder ausgebildet ist, an dessen Kolbenstange die als Lineal mit linearer oder parabolischer Kontur ausgebildete Kurve angeordnet ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rampenbildner (27) durch einen Potentiometer (28) oder eine ähnliche Spannungsquelle in seiner Steilheit beeinflußbar ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsbildner (35) durch einen Potentiometer (34) oder eine ähnliche Spannungsquelle beeinflußbar ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die am Hydromotor (10) oder an einem von diesem bewegten Maschinenteil angeordnete Steuerkurve (30) wahlweise eine lineare oder parabolische Kontur hat.(