DE2808694C2

DE2808694C2 - Positioniereinrichtung für einen hydraulischen Antrieb

Info

Publication number: DE2808694C2
Application number: DE19782808694
Authority: DE
Inventors: Richard Ing.(grad.) 8035 Gauting Friedrich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-03-01
Filing date: 1978-03-01
Publication date: 1986-09-25
Also published as: CS222281B2; DE2808694A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Positioniereinrichtung für einen hydraulischen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (DE-AS 12 57 254).

Bei einer derartigen bekannten Einrichtung (DE-AS 57 254) werden der Stellweg des hydraulischen Motors sowie die erste und zweite zeitliche Ableitung elektrisch umgeformt und getrennt zum Verstärker rückgeführt. Der Stellmotor, welcher den Schieber über den hydraulischen Motor betätigt, besteht aus einem Drehmagnetantrieb, dessen Geschwindigkeit ein Drehmagnetgenerator mißt und in eine elektrische Rückführgröße umformt. Als Umformer für den Stellweg des hydraulischen Stellmotors und den Stellmotor für den Schieber sind induktive Meßwertgeber vorgesehen; die Rotoren der beiden Umformer für die erste und zweite Ableitung auf der Welle des Stellmotors sind dort verdrehfest angeordnet. Auf diese Weise soll erreicht werden, daß aus der elektrischen und mechanischen Gestaltung und Anordnung Störgrößen bei ihrer Ermittlung und Übertragung auf ein Mindestmaß reduziert werden und die Stabilität und Präzision der Steuerung auf ein Höchstmaß verfeinert wird. Damit kann jedoch nur ein-Teilaspekt — sicherlich ein wichtiger und notwendiger — gelöst werden, wobei sich jedoch immer noch Probleme im Betriebsablauf ergeben.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Positioniereinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der es auch gelingt, das Abbremsen der bewegten Masse unabhängig von der jeweiligen Geschwindigkeit reproduzierbar, gleich oder zeitoptimal und positionsgenau zu bewerkstelligen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gclöst. Auf diese Weise gelingt es, sprunghafte Geschwindigkeitsänderungen, wie sie bei hydraulischen Antrieben oft auftreten, weitestgehend zu eliminieren. Dies wird auf relativ einfache Weise erreicht, insbesondere durch weitgehende Verwendung elektronischer Bausteine.

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 Be-Schreibung 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 Druckräurr-e 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 proportional weiterzugeben. Überschreitet diese Eingangsspannung 21 jedoch eine Hilfsspannung 22, so wird sie auf deren Höhe begrenzt.

Die Eingangsspannung 21 für den Spannungsbegrenzer 20 stammt von einem Sollwertpotentiometcr 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 Sollwertspannung 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 Dnickmittelstroms 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 seitlichen Verzögerungsverlauf gemäß der Funktion

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 Schaitsignal 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 Sollwertspannung 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

• e

wobei

b V_n S_h
ι

= Verzögerung,

= Anfangsgeschwindigkeit,

= Bremsweg,

= Zeit

V₀

b»

= Geschwindigkeit,
= Anfangsgeschwindigkeit,
— Anfangsverzögerung,
= Weg.

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

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 Signai 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 Gegcnhalte- oder Bremsventil 39 im Druckmittelrücklauf erforderlich. Um die Leistungsverluste gering zu halten, wird dieses Ventil erst beim Bremsbeginn zugeschaltet. Die Abbildung zeigt dieses Ventil 39 beispielhaft für die verschiedenen Anordnungsmöglichkeiten je nach verwendetem Stellglied 18.

Claims

Patentansprüche:

1. Positioniereinrichtung für einen hydraulischen Antrieb mit einem Hydromotor, der einen Hydrozylinder mit einer Kolbenstange aufweist und dem über ein hydraulisches Stellglied Druckmittel zugeführt werden, wobei das hydraulische Stellglied durch eine elektrische Leistungsstufe betätigbar ist, an deren Eingang eine Sollwertspannung liegt, und einem elektrischen Taster (30) an der Kolbenstange, der eine wegabhängige Hilfsspannung erzeugt, d a durch gekennzeichnet, daß die Sollwerispannung über einen elektronische Rampenbildner (27) und einen Spannungsbegrenzer (20) der elektrischen Leistungsstufe (19) zugeführt wird, und daß die Hilfsspannung (32) als Grenzwertspannung für den Spannungsbegrenzer (20) dtent.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannung (32) über einen Funktionsbildner (35) dem Spannungsbegrenzer (20) zugeführt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Komparator (38) vorgesehen ist, der die Ausgangsspannungen des Rampenbildners (27) und des Funktionsbildners (35) vergleicht und gegebenenfalls ein Signal (37) an ein Bremsventil (39) abgibt, das im Druckmittelrücklauf liegt.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rampenbildner (27) durch einen Potentiometer (28) beeinflußbar ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsbildner (35) durch einen Potentiometer (34) beeinflußbar ist.