DE2826365A1

DE2826365A1 - Steuereinrichtung fuer ein magnetventil

Info

Publication number: DE2826365A1
Application number: DE19782826365
Authority: DE
Inventors: Royal R Hawkins
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1977-06-20
Filing date: 1978-06-16
Publication date: 1979-01-04
Also published as: GB1593460A; FR2395538A1; SE7806956L; CA1101105A; US4158162A; FR2395538B1; IT7849926A0; IT1105193B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 und insbesondere eine zeitproportionale Steuereinrichtung zum Steuern einer Erdbearbeitungsmaschine nach Höhe und/oder Neigung.

Erd- und Straßenbearbeitungsmaschinen, wie beispielsweise Planierer, Schvarzdeckenfertiger, usw. arbeiten typischerweise entweder mit Servoventilen oder Magnetventilen, um die hydraulischen Motoren oder Zylinder, welche die verschiedenen Maschinenfunktionen ausführen, zu betätigen. Diese Ventile können beispielsweise die hydraulischen Kolben steuern, um eine Planierschaufel, eine Abstreifbohle oder ähnliche Elemente dieser Maschinen nach Höhe und/oder Neigung zu positionieren.

Magnet- und Servoventile werden in unterschiedlichen Arten von Steuersystemen benutzt. Die im allgemeinen etwas teureren Servoventile stellen proportional arbeitende Ventile dar und werden in Proportionalsteuersystemen benutzt. Proportionale Steuersysteme besitzen den Vorteil, daß der hydraulische Kolben, der beispielsweise eine Planierschaufel antreibt, bei großen FehlerSignalen mit hoher Geschwindigkeit und bei abnehmendem Pehlersignal mit abnehmender Geschwindigkeit angetrieben wird. Die höheren Geschwindigkeiten bei größeren Fehlersignalen gestatten eine sofortige Korrektur des gesteuerten Elementes, während die geringeren Geschwindigkeiten bei kleineren Fehlersignalen ein Überschwingen und ein Pendeln um den Steuerpunkt vermeiden.

Als Ersatz für Servoventile haben Magnetventile eine Verwendung gefunden, da diese im allgemeinen weniger teuer als Servoventile sind. Magnetventile sind im Hinblick auf offene hydraulische Systeme zweckmäßiger als proportional arbeitende Ventile. Offene hydraulische Systeme werden häufig in beweglichen Geräten benutzt, um die eierhitzung zu vermindern und einfache wirtschaftliche hydraulische Pumpen verwenden zu können. Magnetventile kennen im wesentlichen nur zwei Schaltzustände und diese werden daher vorzugsweise in Zweipunkt-Steuersystemen benutzt. Ein/Aus-Systeme

809881/0915

sind nicht in der Lage, sowohl hohe Positioniergeschwindigkeiten als auch schmale Totzonen vorzugeben, wobei unter Totzone die Entfernung verstanden wird, um die sich der Fühler zwischen Ein- und Ausschaltung des Systems bewegen muß. Gegenüber proportionalen Steuersystemen bewegen Ein/Aus-Steuersysteme die hydraulischen Kolben mit einer festvorgegebenen Geschwindigkeit. Wenn Ein/Aus-Steuersysteme mit hohen Geschwindigkeiten und schmalen Totzonen betrieben werden, so wird der hydraulische Kolben aufgrund von Fehlersignalen sehr schnell bewegt und besitzt die Neigung, durch die Totzone des Systems bewegt zu werden, so daß der hydraulische Kolben in entgegengesetzter Richtung zurückbewegt werden muß. Diese Betriebsweise führt zu einem Überschießen und einer Pendelbewegung um den Steuerpunkt. Um dies zu vermeiden, ist es erforderlich, Ein/Aus-Steuersysteme entweder bei schmalen Totzonen mit niedrigen Geschwindigkeiten zu betreiben oder bei hohen Geschwindigkeiten die Totzone entsprechend zu verbreitern. Im einen Fall wird das Fehlersignal nur langsam kompensiert und im anderen Fall bleibt ein zu großer Restfehler bestehen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuereinrichtung anzugeben, die bei einem Ein/Ausschaltbetrieb mittels eines Magnetventils eine schnelle Fehlerkompensation bis zu einem kleinen Restfehler gestattet. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Durch die vorliegende Erfindung werden die Vorteile von billigen Magnetventilen und der veränderlichen Positioniergeschwindigkeit von proportionalen Steuersystemen miteinander kombiniert. Ein Fühler spricht auf eine externe Referenzlinie an und erzeugt ein Fehlersignal. Ein Verstärkerschalter ist an den Fühler angeschlossen und erhält das Fehlersignal zugeführt. Ein Ausgangssignal des Schalters liefert die Ansteuerung für das Magnetventil der

809881/0915

Erdbearbeitungsmaschine, wobei das Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Größe des Fehlersignales entweder vorliegt oder nicht vorliegt. Ein kapazitiver Rückführungsschaltkreis ist zwischen Ausgang und Eingang des Verstärkerschalters geschältet, um das Ausgangesignal zeitproportional zu beeinflussen. Das Ausgangssignal weist hierdurch zyklisch eine Ein- und Ausschaltzeit auf, die von der Größe des Fehlersignales abhängt. Auf diese Weise werden die ein/ausschaltbaren Magnetventile proportional betätigt und erzeugen eine mittlere Positioniergeschwindigkeit, die zu dem Fehlersignal proportional ist. Der Fühler kann ein Höhenoder Neigungsfühler sein und eine gespannte Leine oder einen Laser-Lichtstrahl abtasten.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung im folgenden näher erläutert." Es zeigen:

Fig. 1 ein Planierfahrzeug, bei dem die vorliegende Erfindung verwirklicht werden kann;

Fig. 2 Einzelheiten der zeitproportionalen Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung, wie der zeitproportionale Schaltkreis gemäß Fig. auf die hydraulischen Kolben gemäß Fig. 1 einwirkt; und

Fig. 4 ein Zsitdiagramm zur Veranschaulichung der Korrekturwirkung des zeitproportionalen Steuerschaltkreises,

Obgleich die vorliegende Erfindung bei vielen Arten von Erdbearbeitungsmaschinen verwendet werden kann, sei sie gemäß Fig. 1 im Zusammenhang mit einer Planiermaschine 10 erläutert. Die Planiermaschine 10 stützt sich hinten auf Rädern 11 und vorne auf Rädern 12 ab, die um eine Achse 13 rotieren. Das Arbeitswerkzeug der Planiermaschine 10 besteht aus einem Schürfblatt 14, das von einem ringförmigen Schürfblattträger 15 getragen wird. Der Schürfblatträger 15 ist an dem Rahmen· der Maschine 10 durch einen

809881/0915

— JS ~

A-förmigen Rahmen 18 aufgehängt. Der A-förmige Rahmen 18 stützt sich am vorderen Ende der Maschine in einem Lager mit Kugelgelenk 20 ab und ist mit einem Querstück 19 geeigneterweise mit hydraulischen Kolben 16 und 17 verbunden. Der Schürfblatträger 15 kann über ein herkömmliches nichtdargestelltes Getriebe um eine vertikale Achse rotieren, wobei das Getriebe zwischen dem Querstück und dem Schürfblattrager 15 angeordnet ist.

Wie eingangs erwähnt, kann die zeitproportionale Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für die Höhen-, Neigur.gs- und Lenkungssteuerung des Fahrzeuges verwendet werden. Zur Beschreibung der zeitproportionalen Steuereinrichtung sei auf ein Höhensteuersystem Bezug genommen, Die Bezugslinie für die Höhensteuerung wird durch eine Leine 21 vorgegeben, die über zwei in die Erde eingeschlagene Pfosten 22 gespannt ist. Ein Leinenabtaster 23 führt eine Rotationsbewegung aus, wenn das Schürfblatt 14 in vertikaler Richtung von der Bezugslinie abweicht, die durch die Leine 21 vorgegeben ist. Der Leinenabtaster 23 ist mit dem Abgriffarm 24 eines Höhen-Abtastpotentiometers 25 (Fig. 2)in dem Steuerkasten 26 verbunden. Der Steuerkasten 26 enthält ferner die zeitproportionale Steuereinrichtung gemäß Fig. 2. Der Steuerkasten 26 ist über geeignete Mittel mit dem Schürfblatt 14 verbunden .

Gemäß Fig. 2 weist die Steuereinrichtung 30 eine Versorgungsleitung 31 auf, die an eine geeignete Spannungsquelle von beispielsweise 12 V an der Anschlußkelmme 32 angeschlossen ist. Eine.Versorgungsleitung 33 ist über eine Diode 34 an Masse angeschlossen, so daß sie sich um die Durchlaßspannung der Diode 34 über dem Massepotential befindet. Das Potentiometer 25 ist einerseits über einen Widerstand 36 an die Versorgungsleitung 31 und andererseits direkt an die Versorgungsleitung 33 angeschlossen. Der Potentiometerabgriff 24 ist über einen Widerstand 37 mit dem negativen Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 38 verbunden. Der Operationsverstärker 38 bildet eine Vorverstärkerstufe für die Steuereinrichtung.

809881/0915

Der Ausgang des Verstärkers 38 ist über einen Widerstand 40 auf den negativen Eingangsanschluß zurückgeführt. Dem Widerstand 40 ist die Serienschaltung, bestehend aus einem Widerstand 41 und einem Kondensator 42, parallel geschaltet. Ein Spannungsteiler ist zwischen den Versorgungsleitungen 31 und 33 angeordnet und umfaßt die Reihenschaltung eines Widerstandes 36, eines Widerstandes 43 und eines Widerstandes 44. Zwischen dem gemeinsamen Schaltungspunkt von Widerstand 36 und Widerstand 43 und die Versorgungsleitung 33 ist eine Regeldiode 47 geschaltet. Eine Diode 45 ist in Vorwärtsrichtung zwischen dem Ausgang des Verstärkers und dem geregelten Verbindungspunkt der Widerstände 36 und 43 geschaltet. Der positive Eingangsanschluß des Verstärkers 38 ist an den Verbindungspunkt der Widerstände 43 und 44 angeschlossen. Ferner ist zwischen die Versorgungsleitungen 31 und 33 die Parallelanordnung eines Glättungskondensators 46 und einer Diode 48 geschaltet. Als Diode 47 wird eine Zenerdiode verwendet, die eine geregelte Spannung über dem Potentiometer 25 und über den Widerständen 43 und 44 vorgibt. Die Zenerdiode 47 kann so ausgewählt werden, daß sie einen 6 Volt-Spannungsabfall über dem Potentiometer 25 erzeugt. In der Nullstellung des Potentiometers, d.h. in der Stellung des Abgriffes 24, in der weder der hydraulische kolben 16 noch der hydraulische Kolben 17 aktiviert wird, ergibt sich somit am Ausgang des Verstärkers 38 eine NAND-Spannung von 3 Volt.

Der Ausgang des Verstärkers 38 ist über einen Widerstand 50 mit dem positiven Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 51 und über einen Widerstand 52 mit dem negativen Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 53 verbunden. Der Operationsverstärker 51 weist einen positiven Rückkopplungswiderstand 54 zwischen Ausgang und positivem Eingangsanschluß auf und der Operationsverstärker 53 besitzt einen positiven Rückkopplungswiderstand 55/ der zwischen seinen Ausgang und den positiven Eingangsanschluß geschaltet ist. Die Operationsverstärker 51 und 53 bilden somit

809881 /0915

einen Schmitt-Trigger/ der aufgrund des zugeführten Bezugsspannungspegels zwischen dem ein- und ausgeschalteten Zustand hin und herschaltet, wobei im Falle des Operationsverstärkers 51 die Bezugsspannung dem negativen Eingangsanschluß und im Falle des Operationsverstärkers 53 die Bezugsspannung dem positiven Eingangsanschluß zugeführt wird. Die dem negativen Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 51 und dem positiven Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 53 zugeführten Bezugsspannungen werden durch einen Spannungsteiler gebildet, der aus der Reihenschaltung eines Widerstandes 56, eines Widerstandes 57, eines Potentiometers 58 und eines Widerstandes 59 besteht, wobei diese Reihenschaltung zwischen den Versorgungsleitungen 31 und 33 angeordnet ist. Der Verbindungspunkt der Widerstände 56 und 57 ist an den Verbindungspunkt der Widerstände 36 und 43 angeschlossen und erhält somit eine geregelte Spannung zugeführt. Der Verbindungspunkt des Widerstandes 57 mit dem Potentiometer 58 ist über einen Widerstand 60 mit dem negativen Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 51 verbunden. Ebenso ist der Verbindungspunkt des Potentiometers 58 mit dem Widerstand 59 über einen Widerstand 61 an den positiven Eingangsanschluß des Verstärkers 53 angeschlossen.

Das Potentiometer 58 dient der Totzoneneinstellung, durch die die Differenz hinsichtlich der Spannungspegel vorgegeben wird, an denen die Operationsverstärker 51 und 53 umschalten. Beispielsweise kann das Potentiometer 58 so eingestellt sein, daß ein Eingangssignal von 3,3 Volt am negativen Anschluß des Verstärkers 51 und ein Eingangssignal von 2,7 Volt am positiven Eingangsanschluß des Verstärkers 53 erzeugt wird. Solange sich die Ausgangsspannung des Verstärkers 38 zwischen 2,7 Volt und 3,3 Volt befindet, wird weder der Verstärker 51 noch der Verstärker 53 geschaltet. Der Abgriffarm 24 des Potentiometers 25 kann sich somit um einen vorbestimmten Betrag bewegen, bevor der Verstärker oder der Verstärker 53 eingeschaltet wird.

809881/0915

Der Ausgang des Verstärkers 51 ist an die Basis eines npn-Transistors 63 angeschlossen, der mit seinem Kollektor an die Versorgungsleitung 31 und mit seinem Emitter über einen Widerstand 64 an die Basis eines npn-Transistors 65 angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 65 ist mit der Basis eines npn-Transistors 66 verbunden, dessen Emitter an die Versorgungsleitung 33 angeschlossen ist. Die Kollektoren der Transistoren 65 und 66 sind miteinander verbunden und liegen an dem einen Anschluß eines Magnetventils 67, dessen anderer Anschluß an die Versorgungsleitung 31 angeschlossen ist. Eine Zenerdiode 68 ist der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 66 parallel geschaltet, um die aus den Transistoren 65 und 66 gebildete Darlingtonstufe zu schützen. Wenn der Operationsverstärker 51 eingeschaltet wird, so wird ein positives Ausgangssignal erzeugt, das den Transistor 63 einschaltet. Der Transistor 63 schaltet seinerseits die Transistoren 65 und 66, so daß der eine Anschluß des Magnetventils 87 praktisch an Masse gelegt wird, wodurch dieses erregt wird.

In gleicher Weise ist der Ausgang des Verstärkers 53 an die Basis eines npn-Transistors 70 angeschlossen, dessen Kollektor mit der Versorgungsleitung 31 und dessen Emitter über einen Widerstand 71 mit der Basis eines npn-Transistors 72 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 72 ist an die Basis eines npn-Transistors 73 angeschlossen, dessen Emitter mit der Versorgungsleitung 33 verbunden ist. Die Kollektoren der Transistoren 72 und 73 sind miteinander verbunden und liegen an dem einen Anschluß eines Magnetventils 74, dessen anderer Anschluß an die Versorgungsleitung 31 angeschlossen ist. Eine Zenerdiode 75 ist der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 73 zwecks Überlastschutz parallelgeschaltet. Wenn der Verstärker 53 eingeschaltet wird, so wird der Transistor 70 durchgeschaltet, wodurch andererseits die Transistoren 72 und 73 durchschalten und das Magnetventil 74 erregen. Die Diode 48 wirkt als Freilaufdiode und dient der Entladung jeglicher gespeicherter Energie in den Magnetventilen 67 und 74 bei der Abschaltung des Systems.

8 0 9881/091 5

Soweit das System bis hierher beschrieben wurde, arbeitet die Steuereinrichtung 30 in einer.! Zweipunktbetrieb. Insbesondere wird/ wenn der Abgriff 24 uia einen ausreichenden Betrag über das Potentiometer 25 bewegt worden ist, entweder der Operationsverstärker 51 oder der Operationsverstärker 53 eingeschaltet und erregt die entsprechenden Spulenwicklungen der Magnetventile 67 bzw. 74. Wenn das Schürfblatt in seine Position gebracht wird, so bewegt sich der Abgriffarm 24 zurück in die Nullstellung. Wenn der Abgriff arm 24 eine ausreichende Bewegung ausgeführt hat, so daß die Ausgangsspannung des Verstärkers 3 8 innerhalb der Totzone liegt, so werden die Verstärker 51 bzw. 53 und dementsprechend die Magnetventile 67 bzw. 74 ausgeschaltet. Wie eingangs erwähnt, besitzen Magnetventile zwar preisliche Vorteile gegenüber Servoventilen, weisen andererseits jedoch den Nachteil auf, daß das gesteuerte Element, in diesem Fall das Schürfblatt 14, mit einer fest vorgegebenen Positioniergeschwindigkeit bewegt wird, um die Korrektur im Hinblick auf die Bezugslinie auszuführen. Um ein Magnetventil in einer proportionalen Weise zu steuern ist in dem zuvor beschriebenen System ein kapazitiver Rückkopplungsschaltkreis vorgesehen.

Dieser Rückkopplungsschaltkreis umfaßt drei parallel angeordnete Kondensatoren 80, 81 und 82, die mit einer Belegung an die Versorgungsleitung 33 und mit der anderen Belegung über einen Widerstand 83 an einen Schaltungspunkt A angeschlossen sind. Der Schaltungspunkt A ist mit den Kollektoren der Transistoren 72 und 73 über die Parallelschaltung eines Widerstandes 84 mit einer Diode 85 angeschlossen. Ebenso ist der Schaltungspunkt A mit den Kollektoren der Transistoren 65 und 66 über die Parallelschaltung eines Widerstandes 86 mit einer Diode 87 verbunden und liegt über eine Diode 89 an dem gemeinsamen Schaltungspunkt der Widerstände 56 und 57. Die Rückkopplungskondensatoren 80, 81 und 82 sind somit jeweils zwischen Ein- und Ausgang der Operationsverstärker und 53 geschaltet. Der gemeinsame Schaltungspunkt B der Kondensatoren 80» 81 und 82 und des Widerstandes 83 ist an den positiven

809881/0915

Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 51 über einen Widerstand 88 und an den positiven Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 53 über einen Widerstand 90 angeschlossen. Ein Widerstand 91 ist zu den Kondensatoren 8Oi 81 und 82 parallelgeschaltet.

Die Basis des Transistors 72 ist über eine Diode 94 mit den Kollektoren der Transistoren 65 und 66 und die Basis des Transistors 65 ist über eine Diode 95 mit den Kollektoren der Transistoren 72 und 73 verbunden. Die Dioden 94 und 55 gestatten eine Handübersteuerung des Steuerschaltkrexses, ohne daß der Steuerschaltkreis die automatische Steuerung aufgibt.

Figur 3 veranschaulicht die Art und Weise, in der die hydraulischen Kolben 16 und 17 gesteuert werden. Die Steuereinrichtung ist durch ein Verstärkersymbol angedeutet, wobei ein Eingang an den Abgriffarm 24 angeschlossen ist, der mit dem Widerstandselement 25 zusammenarbeitet, das seinerseits zwischen eine positive Spannungsquelle und ein Bezugspotential geschaltet ist. Dieser Teil des Schaltkreises bildet den Höhensteuerschaltkreis und steuert ein Magnetventil 100. Das Magnetventil ist vorzugsweise ein durch Federn zentriertes Ventil, das Spulenwicklungen 67 und 74 aufweist. Die Ausgangsleitung 101 veranschaulicht den Ausgang einer Darlingtonstufe gemäß Fig. 2 und die Ausgangsleitung 102 veranschaulicht den Ausgang der anderen Darlingtonstufe. Wenn die Spulenwicklung 67 erregt wird, so verbindet das Magnetventil 100 das Hydraulikfluid auf der Eingangsleitung 103 mit der Ausgangsleitung 104, um den Kolben 105 des Hydraulikzylinders 16 nach oben zu bewegen und somit das Ende des Schürfblattes 14 nach oben zu bewegen, das dem Abfühlsystem 26 benachbart ist. Wenn umgekehrt die Spulenwicklung 74 erregt wird, so verbindet das Magnetventil 100 die Eingangsleitung 103 mit der Ausgangsleitung 106, wodurch der Hydraulikkolben 105 in dem Hydraulikzylinder 16 und somit das gleiche Ende des Schürfblattes 14 nach unten bewegt wird.

809881/0915

Dieses System kann ebenfalls einen Neigungsfühler 110 umfassen, der einen Abgriff arm 111 aufweist, v/elcher mit einem Schwerkraftpendel und einem Widerstand 112 verbunden ist, wobei der Widerstand zwischen eine positive Spannungsquelle und ein Bezugspotential geschaltet ist. Der Abgriffarm 111 ist an einen Verstärker 113 angeschlossenf der nach Art der Steuereinrichtung 30 gemäß Fig. 2 ausgebildet sein kann. Der Ausgang des Verstärkers 113 steuert ein entsprechendes Paar von Spulenwicklungen eines Magnetventils 114. Das Magnetventil 114 besitzt ein entsprechendes Paar von Ausgangsleitungen 115 und 116 zur Steuerung der Position des Kolbens 118 innerhalb des Hydraulikzylinders 17. Der Neigungsfühler 110 kann auf der Planiermaschine 10 in herkömmlicher Weise montiert sein. Wenn der Neigungsfühler 110 eine Neigungsänderung des Schürfblattes, hervorgerufen durch das Höhenkorrektur-Steuersystem 30, ermittelt, so wird der Hydraulikzylinder 17 in geeigneter Weise betätigt, um einen vorgewählten Neigungswinkel hinsichtlich des Schürfblattes 14 aufrechtzuerhalten. Obgleich das Höhensteuersystem 26 nur einen Hydraulikzylinder 16 betätigt, werden somit beide Hydraulikzylinder 16 und 17 in Wirklichkeit angetrieben, um eine Korrektur in der Höhenverstellung des Schürfblattes durchzuführen.

Anhand des vorstehend beschriebenen Aufbaues der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung sei nunmehr deren Wirkungsweise beschrieben. Im Ruhezustand, d.h. wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 38 innerhalb der durch das Potentiometer 58 vorgegebenen Totzone liegt, ist weder der Operationsverstärker 51 noch der Operationsverstärker 53 eingeschaltet, so daß die Transistoren 70, 72, 73, 63, 65 und 66 gesperrt sind. Die Kollektoren der Transistoren 65, 66, 72 und 73 befinden sich daher im wesentlichen auf der Spannung, die durch die Versorgungsspannung 31 vorgegeben wird. Diese Spannung wird durch entsprechende Widerstände 84 und 86 heruntergeteilt, so daß an dem Schaltungspunkt A eine Spannung ansteht, die geringer als die Spannung auf der Versorgungsleitung 31 ist

809881/0915

- yf -

und beispielsweise 6,5 Volt beträgt. Diese Spannung wird erneut durch den Widerstand 83 heruntergeteilt, so daß die Ruhespannung des Schaltungspunktes B auf einem noch niedrigeren Wert liegt und beispielsweise 3 V beträgt. Diese 3 V liegen innerhalb des Totzonenbereich.es, der durch, die Einstellung des Potentiometers 58 vorgegeben wird, und diese Spannung hat somit keinen Einfluß auf den Verstärker 51 bzw. 53.

Wenn die Abfühlexnrichtung 23 aufgrund der Veränderung des vertikalen Abstandes des Schürfblattes 14 im Hinblick auf die Referenzlinie eine Rotationsbewegung ausführt, so bewegt sich der Abgriffarm 24 im Hinblick auf den Widerstand 25 und verändert die Ausgangsspannung des Verstärkers 38. Wenn diese durch den Verstärker 38 gelieferte Spannung sich genügend geändert hat, so daß sie außerhalb des Totzonenbereiches liegt, und diese Änderung beispielsweise in positiver Richtung erfolgt ist, so schaltet der Verstärker 51 ein und betätigt entsprechend die nachgeschalteten Transistoren 63, 65 und 66. Das Potential der Kollektoren der Transistoren 65 und 66 wird hierdurch nahezu auf das Potential der Versorgungsleitung 33 heruntergezogen. Somit fällt auch das Potential an dem Schaltungspunkt A und dem Schaltungspunkt·B, so daß die Kondensatoren 80, 81 und 82 über den Widerstand 91 und den Widerstand 83 entladen werden. Während der Verstärker 51 eingeschaltet ist, wird die Spule 67 erregt und die Position des Schürfblattes 14 verändert. Wenn das Schürfblatt 14 eingestellt ist, so wird die Abfüh!einrichtung 23 geschwenkt und bewegt den Abgriffarm 24 in Richtung auf die Nullstellung, wodurch das Ausgangssignal" des Verstärkers 38 zurück in den Totzonenbereich gebracht wird. Wenn die Spannung im Schaltungspunkt B aufgrund der Entladung der Kondensatoren 80-82 ausreichend bis zu einem von der augenblicklichen Größe des Fehlersignals abhängigen Pegel reduziert worden ist, wodurch die Spannung am positiven Eingangsanschluß des Verstärkers 51 reduziert wird, so wird der Verstärker 51 ausgeschaltet und die Transistoren 63, 65 und 66 gelangen in den nichtleitenden Zustand. In Abhängigkeit von der Größe des

809881/0915

anfänglichen durch das Höhen-Abfühlpotentiometer 25 und den Verstärker 38 geliefertenFehlersignales kann das JUisgangssignal des Verstärkers 38 in den durch das Potentiometer 58 vorgegebenen Totzonenbereich zurückgefallen sein oder nicht.

Wenn sich die Transistoren 63, 65 und 66 im nichtleitenden Zustand befinden, so beginnen die Kondensatoren 80, 81 und 82 erneut sich aufzuladen. Die Spannung am positiven Eingangsanschluß des Verstärkers 51 beginnt somit anzusteigen * Wenn die Fehler-Ausgangs spannung des Verstärkers 38 nicht infolge der Einstellung des Schürfblattes 14 in den Totzonenbereich zurückgefallen ist, so schaltet der Operationsverstärker 51 bei einer ausreichenden Aufladung der Kondensatoren 80-82 ein, wobei der Einschaltzeitpunkt durch die Spannung am Ausgang des Verstärkers 3 8 vorgegeben wird. Wenn der Verstärker 51 erneut schaltet, so gelangen die Transistoren 63, 65 und 66 in den stromführenden Zustand und erregen die Spulenwicklung 67, wodurch die Stel«lung des Schürfblattes 14 erneut korrigiert wird. Dieser zyklische Ein/Aus-Betrieb setzt sich fort, bis die Ausgangsspannung des Verstärkers 38 innerhalb des Totzonenbereiches liegt.

Diese Betriebsweise ist in Fig. 4 veranschaulicht. Unter der Annahme einer großen augenblicklichen Verschiebung, wobei diese Verschiebung diesmal in negativer Richtung erfolgt sein soll, veranschaulicht die Kurve 150 die Reduktion des Fehlersignales. Die Linien C und D stellen die durch das Potentiometer 58 vorgegebene Totzone dar. Die Linie E veranschaulicht das Zentrum der Totzone und die Linien F und G veranschauliche die Punkte, von denen ab die Spulenwicklungen 67 und 74 nicht langer kontinuierlich sondern intermittierend erregt werden. Bei einem großen Fehlersignal, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, wird die geeignete Spulenwicklung 67 bzw. 74 erregt und, wenn das Fehlersignal groß genug ist, bleibt die Spulenwicklung kontinuierlich erregt bis das Fehlersignal genügend reduziert ist, um einen zyklischen Betrieb zu gestatten. Die Kondensatoren 80-82 entladen sich bis

ι
809881/0915

zu einem Wert, der durch den Wert der Dioden 85 und 87 und den Widerstand 83 vorgegeben ist, wobei bei einem genügend großen Fehlersignal dieser Wert nicht ausreichend ist, um die entsprechenden Verstärker 51 bzw. 53 a\is7.uschalten. Bei einer Korrekturbewegung des Schürfblattes 14 mit hoher Geschwindigkeit erniedrigt sich das Fehlersignal 150 auf den Pegel G. Der Pegel G ist durch die minimale Aufladung der Kondensatoren 80-82 vorgegeben, wobei hierbei das Fehlersignal ausreichend reduziert ist, um die Abschaltung des Verstärkers 51 bzw. 53 zu ermöglichen. Wenn dieser Verstärker ausschaltet, was bei H in der Kurve 151 dargestellt ist, so beginnen die Kondensatoren 80,81 und 82 mit ihrer Aufladung. Da jedoch das Fehlersignal immer noch ziemlich groß ist, vergeht nur eine kurze Zeit, bis die Spannung im Schaltungspunkt B aasreichend ist, um den entsprechenden Verstärker 51 bzw. 53 erneut zu schalten. Wenn der entsprechende Verstärker erneut geschaltet wird, was bei J in der Kurve 151 veranschaulicht ist, so wird das Schürfblatt 14 erneut bewegt, um das Fehlersignal zu reduzieren, und die Kondensatoren 80-82 werden erneut entladen. Während dieses Entladezyklus vergeht jedoch aufgrund des reduzierten Fehlersignales eine kürzere Zeit bis zur Abschaltung des entsprechenden Verstärkers 51 bzw. 53, was bei K in der Kurve veranschaulicht ist. An dieser Stelle wird die Korrektur des Schürfblattes 14 angehalten und den Kondensatoren 80-82 wird eine Aufladung ermöglicht. Wenn das Fehlersignal noch nicht in den Totzonenbereich gefallen ist, laden sich die Kondensatoren 80-82 bis zu einem Punkt auf, der die Einschaltung des Verstärkers 51 bzw. 53 ermöglicht. Hierdurch wird erneut die Stellung des Schürfblattes 14 korrigiert, und die Kondensatoren 80-82 können sich entladen. Es ist jedoch noch eine kürzere Zeit für die Entladung der Kondensatoren 80-82 bis zu einem Punkt erforderlich, an dem die Verstärker 51 bzw. 53 abschalten. Diese Betriebsweise setzt sich zwischen den Linie G und D in Fig. 4 fort bis das Fehlersignal in den Totzonenbereich eintritt, der durch die Linien C und D vorgegeben ist. Von diesem Punkt an bleiben die Verstärker 51 bzw. 53 ausgeschaltet.

809881/0916

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, wird das Fehlersignal 150 bis zum Erreichen der Linie G schnell reduziert. Diese Betriebsweise führt zu einer Verstellung des Schürfblattes 14 mit hoher Geschwindigkeit. Wenn das Fehlersignal 150 in die durch die Linien G und D vorgegebene Zone eintritt, so wird die Positioniergeschwindigkeit des Schürfblattes 14 bei Annäherung des Fehlersignales 150 an die Linie D allmählich reduziert. Wenn das Fehlersignal 150 die Linie D überschreitet und somit in den durch die Linien C und D vorgegebenen Totzonenbereich eintritt, so wird die Korrektur beendet. Diese Betriebsweise wird ebenfalls durch die Kurve 151 veranschaulicht, die die Erregung der· Spulenwicklung 67 bzw. 74 zeigt. Bei der anfänglichen Reduzierung des Fehlersignales 150 ist aus der Kurve 151 ersichtlich, daß der entsprechende Verstärker 51 bzw. 53 fortwährend durchgeschaltet ist.

Beim Eintritt des Fehlersignales 150 in die durch die Linien D und G vorgegebene Zone wird der entsprechende Verstärker während sich vergrößernder Zeitintervalle abgeschaltet und während sich verringernder Zeitintervalle eingeschaltet, wobei dies proportional mit der Abnahme des Fehlersignales erfolgt. Die Ausschaltzeit wächst an und die Einschaltzeit nimmt ab, bis das Fehlersignal 150 in den Totzonenbereich C-D eintritt. Von diesem Zeitpunkt an bleiben beide Verstärker 51 und 53 ausgeschaltet. Die gleiche Betriebsweise ergibt sich, wenn das Fehlersignal seinen Ausgang oberhalb der Linie F in Fig. 4 nimmt.

809881/0915

Claims

Einrichtung zum Steuern eines ein/ausschaltbaren Magnetventiles bei einer Erdbearbeitungsmaschine in Abhängigkeit von einem Fehlersignal_f das durch die Abtastung einer Referenzlinie mittels einer Abfüh!einrichtung gewonnen wird, gekennzeichnet durch eine Verstärker-Schalteinrichtung (51;53), die an die Abfühleinrichtung (23-25,38) angeschlossen ist und das Fehlersignal zugeführt erhält und ein Ausgangssignal über eine Ausgangsschaltung (70-73;63-66) für das Magnetventil (67;74) liefert, wobei das Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Größe des Fehlersignales entweder vorliegt oder nicht vorliegt; und eine Kondensatorrückführung (80-82) zwischen Ausgang der Ausgangsschaltung (70-73;63-66) und Eingang der Verstärker-Schalteinrichtung (51;53) zur zeitproportionalen Beeinflussung des Ausgangssignales, wobei die Ein/Ausschaltzeit des Ausgangssignales von der Größe des Fehlersignales abhängt und fortwährend eingeschaltet ist, wenn der Fehler größer als ein vorbestimmter Wert ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Verstärker-Schalteinrichtung einen ersten und einen zweiten Operationsverstärker umfaßt.

809881/0915
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verstärker-Schalteinrichtung einen Spannungsteiler (56-59) aufweist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der eine Operationsverstärker (51) mit seinem nicht-invertierenden Eingang an die Abfühleinrichtung (38) und mit seinem invertierenden Eingang an den Spannungsteiler (56-59) und daß der andere Operationsverstärker (53) mit seinem nicht-invertierenden Eingang an den Spannungsteiler (56-59) und mit seinem invertierenden Eingang an die Abfühleinrichtung (38) angeschlossen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorrückführung (80-82) wenigstens einen Kondensator umfaßt, wobei dieser zwischen die Ausgänge der Ausgangsschaltungen (70-73;63-66) und die nicht-invertierenden Eingänge der Operationsverstärker (51;53) geschaltet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5_r dadurch gekennzeichnet , daß der Spannungsteiler wenigstens einen ersten Festwiderstand (56,57), einen veränderlichen Widerstand (58) und einen zweiten Festwiderstand (59) aufweist, wobei der invertierende Eingang des ersten Operationsverstärkers (51) an den Verbindungspunkt von erstem Festwiderstand und veränderlichem Widerstand und der nicht-invertierende Eingang des zweiten Operationsverstärkers (53) an den Verbindungspunkt von veränderlichem Widerstand und zweitem Festwiderstand angeschlossen ist.

809881/0915