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Die Erfindung betrifft einen elektrohydraulischen Servo-
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mechanismus für konstanten Gleichlauf der Bewegung eines angetriebenen
Elements mit der eines Steuerelements auch bei Laständerungen an dem angetriebenen
Element durch kontinuierliches Vergleichen der Bewegungen des Steuerelements und
des angetriebenen Elements, direktes mechanisches Erfassen eines zwischen den Bewegungen
entstehenden Unterschieds, Übersetzen des Unterschieds in ein elektrisches Signal
und entsprechendes Steuern des Strömungsvolumens undder Strömungsrichtung des Hydraulikfluids
in dem zum Antrieb des angetriebenen Elements dienenden Hydraulikweg.
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übliche elektrohydraulische Servomechanismen sind so ausgelegt, daß
sie die Bewegungsgrößen des Steuerelements und des angetriebenen Elements getrennt
voneinander messen, dann einen zwischen den gemessenen Bewegungsgrößen bestehenden
Unterschied erfassen und einen Steuerbefehl proportional zu dem erfaßten Unterschied
erzeugen, den Steuerbefehl in ein Spannungssignal übersetzen, das Spannungssignal
verstärken und das verstärkte Spannungssignal auf ein vorhandenes Steuerventil oder
Servoventil zu geben (z.B. US-PS 3 559 534).
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Servoventile besitzen jedoch wie Ventile allgemein den Nachteil, daß
ein Ansprechen auf einen Druckabfall im Hydraulikweg verzögert erfolgt. Außerdem
können Betriebsstörungen auftreten, wenn eine Verschmutzung, des Hydraulikfluids
stattgefunden hat. Außerdem sind diese Servomechanismen aufwendig und kostspielig
und schwierig zu warten und zu betreiben.
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Das eine bedeutsame Komponente bildende Servoventil besitzt allgemein
eine geringe Kapazität. Die Verwendung einer Servoventilreihe zur Erhöhung der Kapazität
ergibt dann eine weitere Verzögerung des Ansprechens. Der Verstärker, der ein weiteres
wichtiges Bestandteil bildet, ist gleichfalls kostenaufwendig und gegen Betriebsspannungsänderungen
empfindlich.
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Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, einen elektrohydraulischen
Servomechanismus zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und weder ein Servoventil
noch einen Verstärker benötigt, trotzdem jedoch eine gute Servofunktion ergibt.
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Um dieses Ziel zu erreichen, wird erfindungsgemäß ein elektrohydraulischer
Servomechanismus geschaffen, der direkt mechanisch Unterschiede zwischen den Bewegungen
eines Steuerelements und eines angetriebenen Elements erfaßt, die erfaßte Bewegungs-Unterschiedsgröße
in ein Stromsignal übersetzt, dieses Stromsignal einer elektrohydraulischen Steuereinrichtung
anlegt, um eine proportionale Änderung in der dem Betätiger zum Betrieb des angetriebenen
Elements zugeführten Hydraulikfluidmenge erzeugt und nötigenfalls auch eine Änderung
der Strömungsrichtung des Hydraulikfluids ergibt, so daß beim Auftreten einer Änderung
der auf das angetriebene Element einwirkenden Last der Servomechanismus sicher und
schnell auf diese Änderung reagiert und die Bewegung des angetriebenen Elements
mit der des Steuerelements synchronisiert.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert; in der Zeichnung zeigt: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer ersten
Ausführung des erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Servomechanismus, Fig. 2 ein
Schnittbild zur prinzipiellen Darstellung eines Geräts zur direkten mechanischen
Erfassung eines Bewegungsunterschieds aus dem Servomechanismus aus Fig. 1,
Fig.
3 ein Prinzipschaltbild einer zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen elektrohydraulischen
Servomechanismus, Fig. 4 ein Schnittbild zur prinzipiellen Darstellung eines Geräts
zur direkten mechanischen Erfassung eines Bewegungsunterschieds aus dem Servomechanismus
nach Fig. 3, Fig. 5 -ein Prinzipschaltbild einer dritten Ausführung des erfindungsgemäßen
elektrohydraulischen Servomechanismus Fig. 6 ein Schnittbild zur prinzipiellen Darstellung
eines Geräts zur direkten mechanischen Erfassung eines Bewegungsunterschieds aus
dem Servomechanismus nach Fig. 5, und Fig. 7 ein Prinzipschaltbild einer vierten
Ausführung des erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Servomechanismus.
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Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild einer ersten Ausführung des erfindungsgemäßen
elektrohydraulischen Servomechanismus, und zwar ist eine Eingabewelle 5a, die aus
einem Ende eines mechanischen Bewegungsdifferenz-SensorsV°5sA s td'er Drehwelle
eines Steuerelements 5/ und eine Ausgangswelle 6a, die aus dem anderen Ende des
Sensors 1 hervorsteht, mit einem zu drehenden angetriebenen Element 6 verbunden.
Mit der Drehwelle des angetriebenen Elements 6 ist ein Hydraulikmotor 7 verbunden,
der als Betätiger zum Antrieb des angetriebenen Elements 6 dient. Mittels einer
im Hydraulikweg 10 enthaltenen
2 Hydraulikpumpe wird die dem Hydraulikmotor
7 zuzuführende Hydraulikfluidmenge gesteuert.
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Der in Fig. 2 dargestellte mechanische Bewegungsdifferenzsensor 1
ist mit einem zylindrischen Differentialelement 1a versehen, das mit einer Wendelnut
9 ausgestattet ist; eine Schraubenspindel 1c, die in Eingriff mit dieser Wendelnut
9 gehalten wird, ist an ihrem vorderen Ende mit der Eingangswelle 5a versehen und
der Abschnitt der Eingangswelle 5a, der aus dem Differentialelement absteht, ist
mit der Drehwelle des Steuerelements 5 verbunden. Am Umfang des Endabschnitts des
Differentialelements 1a gegenüber dem Ende, von dem die Eingangswelle 5a vorsteht,
sind zwei kleine Rollen oder Walzen 12 symmetrisch zueinander nach außen vorstehend
angeordnet. Die Wand eines becherförmigen Zylinders 6b, dessen Innendurchmesser
geringfügig größer als der Außendurchmesser des Differentialelements 1a ist, ist
mit zwei Schlitzen 6c in Axialrichtung an symmetrischen Stellen versehen. Die beiden
Schlitze 6c des Zylinders 6b erlauben ein Einsetzen der am Umfang des Differentialelements
1a ausgebildeten kleinen Rollen oder Walzen 12. Die Öffnung des Zylinders 6b umgibt
das Differentialelement Ia. Der Zylinder 6b ist mit der Ausgangswelle 6a und damit
mit dem angetriebenen Element verbunden. Ein ringförmiger Vorsprung ib erhebt sich
etwa um die Mitte des Außenwand des Differentialelements 1a.
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Zwei an einem angetriebenen Rahmen 14 angebracht Ringteile 14a sind
so angeordnet, daß sie den Ringvorsprung 1b mittels Kugellager 13 einklemmen, die
jeweils mit einem Lauf an entgegengesetzten Seiten des Vorsprungs ib angeordnet
sind. Der angetriebene Rahmen 14 wird durch eine Schiene 15 geführt und ist mit
dem Abgriff eines Einstellwiderstands 3 verbunden.
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Dieser Einstellwiderstand 3 gehört zu einem elektrischen Kreis 11,
in dem eine Leistungsquelle 18 und die elektromagnetische Spule eines elektromagnetischen
proportional gesteuerten Reduzierventils 4v enthalten sind.
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Mit dem beschriebenen Aufbau wird dann, wenn ein Steuerelement 5,
wie beispielsweise ein Schrittmotor, in Drehung versetzt wird, um die Eingangswelle
5a in Pfeilrichtung zu bewegen, die Gewindespindel lc in Bewegung gesetzt, während
die Ausgangswelle 6a noch in Ruhe bleibt. Demzufolge wird das Differentialelement
1a in Axialrichtung in Bewegung gesetzt. Damit wird der mit dem Differentialelement
la verbundene Abgriff des Einstellwiderstands 3 so bewegt, daß der in dem elektrischen
Kreis 11 fließende elektrische Strom erhöht wird. Da das proportional gesteuerte
elektromagnetische Reduzierventil 4v so ausgelegt ist, daß der Auslaßdruck des Ventils
durch die Größe des aufgenommenen elektrischen Stromes gesteuert wird, wird der
Auslaßdruck des Reduzierventils 4v proportionaluzum zum im Kreis 11 fließenden elektrischen
Strom geändert. Wenn die Pumpe 2 in Fig. 1 eine reversible und variable Verdrängung
besitzt, wird der Auslaß des Hydraulikfluids Null in der Mitte der Anderung des
Auslaßdrucks des Reduzierventils 4v. Demzufolge wird der hydraulische Pilotstrom
der hydraulischen Fluidquelle 19 zum Einlaß 2a des Strömungsnachstellzylinders der
Pumpe 2 geleitet und die Pumpe 2 beginnt das Hydraulikfluid auszulassen. Mit Beginn
des Auslassens fängt Hydraulikfluid im Hydraulikweg 10 an zu fließen, und der Hydraulikmotor
7 beginnt seine Drehung, so daß das angetriebene Element 6 in Bewegung versetzt
wird.
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Wenn die Drehgeschwindigkeiten des Steuerelements 5 und des angetriebenen
Elements 6 identisch sind, erfolgt keine Bewegung des Differentialelements la in
Axialrichtung, da keine Relativdrehung zwischen der Schraubspindel 1c und dem Differentialelement
la auftritt. Damit bleibt die Stärke des im elektrischen Kreis 11 fließenden elektrischen
Stromes konstant und gleichfalls wird die Strömungsmenge des im hydraulischen Weg
10 fließenden Hydraulikfluids konstant gehalten.
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Die Drehung des angetriebenen Elements 6 wird verlangsamt, wenn die
auf dieses einwirkende Last sich erhöht und der Bewegungswiderstand für die Antriebs
leistung gleichfalls ansteigt. Diese Drehungsverlangsamung wird durch den Bewegungsdifferenzsensor
1 sofort erfaßt, der die Stromstärke im elektrischen Kreis 11 gleichfalls erhöht,
um die Drehgeschwindigkeit der Pumpe 2 und damit das Strömungsvolumen des Hydraulikfluids
im Hydraulikweg 10 zu erhöhen. Damit wird die Umdrehungsgeschwindigkeit der Ausgangswelle
6a der des Steuerelements 5 angeglichen.
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Falls die auf das angetriebene Element 6 einwirkende Last abnimmt
und deshalb die Drehung der Ausgangswelle 6a proportional ansteigt, erfaßt der Bewegungsdifferenzsensor
1 sofort die Drehungsänderung. Demzufolge wird wiederum die Stärke des im elektrischen
Kreis 11 fließenden Stroms verändert und die Drehgeschwindigkeit der Pumpe 2 herabgesetzt.
Demzufolge wird auch die Drehung der Ausgangswelle 6a verlangsamt.
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Wie bereits beschrieben, wird auf diese Weise die Drehgeschwindigkeit
der Ausgangswelle des angetriebenen Elements fortwährend mit der des Steuerelements
synchronisiert.
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In der beschriebenen Ausführung wird der Unterschied zwischen den
Drehgeschwindigkeiten des Steuerelements und des angetriebenen Elements direkt mechanisch
erfaßt und unmittelbar in ein elektrisches Signal umgesetzt, und auf der Grundlage
des elektrischen Signals wird das Strömungsvolumen und die Strömungsrichtung des
im hydraulischen Weg fließenden Fluids so gesteuert, daß sofort die Phasendifferenz
zwischen dem Steuerelement und dem angetriebenen Element beseitigt wird.
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Eine zweite Ausführung des erfindungsgemäßen elektrohydraulischen
Servomechanismus ist in Fig. 3 dargestellt. Bei dieser Ausführung erzeugt das Steuerelement
5 eine Drehbewegung, während das angetriebene Element 6 eine Linearbewegung erzeugt,
die
der Drehbewegung des Steuerelements 1 entsprechen soll. In
diesem Fall ist der zu verwendende hydraulische Betätiger ein Hydraulikzylinder.
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Die Drehwelle des Steuerelements 5 ist mit der Eingangswelle 5a eines
Bewegungs-Differenzsensors 1' verbunden. Die Ausgangswelle 6a dieses Sensors 1'
ist am vorderen Ende mit einem Ritzel 6' versehen. Dieses Ritzel 6' steht in Kämmeingriff
mit einer mit dem angetriebenen Element 6.
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verbundenen Zahnschiene 16 und übersetzt die Längs- oder Linearbewegung
des angetriebenen Elements in eine entsprechende Drehbewegung, welche mit der Drehbewegung
des Steuerelements verglichen wird. Das Steuerelement 5, das angetriebene Element
6 und das Ritzel 6' sind so ausgelegt, daß die Größe der durch das angetriebene
Element erzeugten Linearbewegung auf den Drehwinkel des Steuerelements entsprechend
bezogen wird. Damit wird ein Unterschied der zu einer bestimmten Zeit durch das
angetriebene Element erzeugten Linearbewegung gegen die durch das Steuerelement
5 vorgeschriebene entsprechende Linearbewegung durch den Bewegungsdifferenzsensor
1' erfaßt. Der in Fig. 4 dargestellte Bewegungsdifferenzsensor 1' ist prinzipiell
entsprechend dem in Fig. 2 dargestellten Sensor aufgebaut. In einer Hälfte der Innenwand
des zylindrischen Differentialelements 1a', und zwar an der Einlaßwellenseite,ist
eine Wendelnut 9 ausgebildet. Im anderen halben Abschnitt der Innenwand an der Auslaßwellenseite
sind zwei gerade Nuten 6c' symmetrisch zueinander ausgebildet.
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Der Endabschnitt der Eingangswelle besitzt einen vergrößerten Durchmesser
und ist in das Differentialelement eingesetzt, wobei eine kleine von der Außenfläche
des Abschnitts mit erhöhtem Durchmesser vorstehende Walze 21 in Gleiteingriff mit
der Wendelnut 9 steht. Das Einführen des Abschnitts mit erhöhtem Durchmesser in
das Differentialelement schreitet fort, wobei die von symmetrischen Stellen an der
Außenfläche
des Endabschnitts mit erhöhtem Durchmesser in Gleiteingriff
mit den geraden oder axialen Nuten 6c' bleiben. Das Differentialelement 1a1 ist
dazuhin an seiner Außenfläche mit einem Ringvorsprung 1b' versehen, der das Ausmaß
der Axialbewegung des Differentialelements an einen angetriebenen Rahmen 14 überträgt
und ebenfalls die Bewegung des Abgriffs eines Einstellwiderstands 3 beeinflußt.
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Bei diesem beschriebenen Aufbau wird dann, wenn die Drehbewegung des
Steuerelements der Drehbewegung entspricht, die wiederum der Linearbewegung des
angetriebenen Elements 6 entspricht, der Differenzsensor 1' seine anfängliche Stationärstellung
beibehalten, so daß auch die Stärke des in dem elektrischen Kreis 11 fließenden
Stromes ihren Wert beibehält. Damit wird die Hydraulikpumpe 2 angehalten und gleichfalls
bewegt sich der hydraulische Betätiger 7' nicht weiter. Wenn die Geschwindigkeit
der Linearbewegung des angetriebenen Elements durch eine Laständerung verändert
wird, wird das Differentialelement 1a' in Axialrichtung bewegt, der Wert des Einstellwiderstandes
3 verändert und die Stärke des durch den elektrischen Kreis 11 fließenden Stromes
ebenfalls proportional verändert, um das Strömungsvolumen des durch die Hydraulikpumpe
2 fließenden Hydraulikfluids in gleicher Weise wie bei der vorherbeschriebenen Ausführung
zu ändern. Demzufolge wird die Hin- und Herbewegung des angetriebenen Elements auf
einen Wert korrigiert, der der Drehbewegung des Steuerelements entspricht. Die Änderung
in der Drehbewegung des Steuerelements wird unmittelbar durch die Bewegung des Differentialelements
1a' wiedergegeben, um so die Bewegung des angetriebenen Elements der des Steuerelements
anzugleichen. Das Differentialelement stellt seine Bewegung ein, sobald die zwei
Bewegungen gleich oder entsprechend sind.
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Wie sich aus dieser Beschreibung ergibt, ermöglicht es der elektrohydraulische
Servomechanismus der erfindungsgemäßen Art, den Hydraulikantrieb und das Strömungsvolumen
des Hydraulikfluids auf einfache Weise beeinflussen durch die Kombination eines
Einstellwiderstands und der Hydraulikpumpe, so daß eine kontinuierliche Veränderung
des Strömungsvolumens und der -richtung des Hydraulikfluids in dem Hydraulikweg
möglich ist. Insbesondere wird in der ersten Ausführung die durch den Einstellwiderstand
3 veränderte Stromstärke an das proportional steuernde elektromagnetische Reduzierungsventil
4v angelegt, die in Abhängigkeit Vom angelegten elektrischen Strom den auf die Pumpe
2 ausgeübten Vorsteuerdruck nachstellt und das Strömungsvolumen der Pumpe steuert,
sowie die Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit des Hydraulikmotors 7 steuert und
damit auch die Drehung des angetriebenen Elements 6. In der zweiten Ausführung wird
der Hydraulikzylinder 7' in gleicher Weise gesteuert, um dem angetriebenen Element
6 eine geregelte Linearbewegung zu erteilen.
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Da sowohl in der ersten wie in der zweiten Ausführung als Steuerungseinrichtung
ein proportional ge-steuertes elektromagnetisches Ventil verwendet ist, sind der
Genauigkeit und der Steuerkapazität Grenzen durch die Verwendung des elektromagnetischen
Ventils gesetzt. In einer Weiterentwicklung der Erfindung soll nun in einer weiteren
Ausführung ein erfindungsgemäßer Servomechanismus beschrieben werden, bei dem kein
elektromagnetisches Ventil nötig ist.
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Die dritte in Fig. 5 gezeigte Ausführung weist eine Ähnlichkeit zur
ersten Ausführung darin auf, daß sowohl das Steuerwie das angetriebene Element Drehbewegungen
ausführen. Es ist ein erster Bewegungsdifferenzsensor 1 zur Verbindung des Steuerelements
5 mit dem angetriebenen Element 6, ein hydraulischer Betätiger 7 zum Betreiben des
angetriebenen Elements 6 und ein Hydraulikweg 10 vorgesehen, mit einer Hydraulikpumpe
2
zur Steuerung des Strömungsvolumens und der Strömungsrichtung des Hydraulikfluids,
sowie eine erste Erfassungs-und Wandeleinrichtung 3a, die aus zwei Einstellwiderständen
gebildet ist, zur Übersetzung der Differentialbewegung des ersten Bewegungdifferenzsensors
1 in ein elektrisches Signal, ein erster Motor 16a zur Steuerung der Pumpe 2 entsprechend
dem elektrischen Signal, eine zweite Erfassungs- und Wandeleinrichtung 3b, wiederum
aus zwei Einstellwiderständen gebildet,zum Erfassen der Bewegungsgröße des Betriebsteiles
der Hydraulikpumpe 2, die als Einrichtung zum Steuern des Strömungsvolumens und
der Strömungsrichtung des Hydraulikfluids dient, ein zweiter Motor 16b zur Erzeugung
einer Bewegung unter Beeinflussung der zweiten Erfassungs- und Wandeleinrichtung
3b, ein zweiter Bewegungsdifferenzsensor 31 zur Verbindung der Wellen des ersten
und des zweiten Motors 16a bzw. 16b miteinander und eine Übertragungseinrichtung,
die zur Übertragung der Differentialbewegung des zweiten Bewegungsdifferenzsensors
auf die erwähnte, als Einrichtung zum Steuern des Strömungsvolumens und der Strömungsrichtung
des Hydraulikfluids dienenden Hydraulikpumpe 2 dient.
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Wenn eine Differenz zwischen den Drehgeschwindigkeiten des Steuerelements
5 und des angetriebenen Elements 6 auftritt, erfaßt der erste Bewegungsdifferenzsensor
1 die Phasendifferenz, und die Abgriffe der Einstellwiderstände 3a werden so bewegt,
daß die Stärke des dem ersten Motor 16a zugeführten Stromes verändert wird. Wenn
eine Phasendifferenz zwischen den Drehungen des ersten Motors 16a und des zweiten
Motors 16b auftritt, beginnt sich ein Zahnrad 17 des zweiten Bewegungsdifferenzsensors
31 (Fig. 6) zu drehen. Die Drehung dieses Zahnrades 17 setzt ein weiteres, mit diesem
Zahnrad 17 in Kämmeingriff stehendes Zahnrad 17a in Drehung. Demzufolge ändert ein
mit der Welle 20 des Zahnrads 17a verbundenes Gestänge den Neigungswinkel des Betätigungshebels
2b der
Hydraulikpumpe 2, mit dem das Speisevolumen und die Strömungsrichtung
des im Hydraulikweg 10 fließenden Hydraulikfluids gesteuert wird. Die Welle 20 ist
mit den Abgriffen von zweiten Einstellwiderständen 3b verbunden, die dadurch gleichfalls
bewegt werden. Wenn demzufolge die Stärke des dem zweiten Motor 16b zugeführten
elektrischen Stromes geändert wird, ändert sich proportional auch die Umdrehungszahl
des Motors 16b. Wenn nun die Umdrehungszahlen des ersten und des zweiten Motors
16a bzw. 16b gleich sind, stellt der zweite Bewegungsdifferenzsensor 31 seine Differentialbewegung
ein. Da das Differentialzahnrad 17 seine Drehbewegung so lange aufrechterhält, bis
der Sensor 31 seine Bewegung einstellt, verbleibt der Pumpenbetriebshebel 2b sicher
betriebsfähig innerhalb des durch die Drehung des ersten Motors 16a bestimmten Winkels.
Bei dem zweiten Bewegungsdifferenzsensor 31 sind die Phasen synchron, wenn die entgegengesetzt
liegenden Wellen sich mit gleicher Geschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung
drehen.
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Bei der in FIg. 7 dargestellten Ausführung wird die Drehbewegung des
Steuerelements 5 auf den ersten Bewegungsdifferenzsensor 31' übertraaen. dann in
eine aeradliniae Beweauna über ~- ~ ubersetzt das Ritzel 6' und die Zahnstange 16
und diese wird auf das angetriebene Element 6 übertragen. Der erste Bewegungsdifferenzsensor
31' umfaßt in diesem Fall ein Differentialgetriebe. Die Differentialdrehung des
ersten Bewegungsdifferenzsensors 31' bewirkt die Drehung einer Riemenscheibe 22'.
Wenn eine Phasendifferenz oder Bewegungsgrößendifferenz zwischen dem Steuerelement
5 und dem angetriebenen Element 6 auftritt, beginnt sich die Riemenscheibe 22' zu
drehen und erteilt über einen Riemen 23' einer weiteren Riemenscheibe 22a' ebenfalls
eine Drehung. Mit der Drehwelle 26 der Riemenscheibe 22a' ist die erste Erfassungs-
und Wandeleinrichtung 3a verbunden, die aus zwei parallel zueinander geschalteten
Einstellwiderständen
mit einem Drehrichtungs-Wechselschalter besteht. Wenn die Drehwelle 26 sich dreht,
werden die Abgriffe der parallel verbundenen Widerstände gleich weit in der gleichen
Richtung bewegt. Je nach der Richtung der betreffenden Phasenänderung, d.h. je nach
dem, ob das angetriebene Element gegenüber dem Steuerelement vor- oder nacheilt,
wird der erste Motor 16a in der zutreffenden Richtung angetrieben. Der elektrische
Antriebsstrom nimmt mit wachsendem Unterschied der Bewegungsgröße zu. Die Drehwelle
des ersten Motors 16a ist über den zweiten Bewegungsdifferenzsensor 31 mit der Drehwelle
des zweiten Motors 16b verbunden.
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Falls der zweite Motor 16b sich im Ruhezustand befindet, versetzt
die Drehung des ersten Motors 16a den zweiten Bewegungsdifferenzsensor (Differentiålgetriebe)
31 in Drehung. Infolge der Differentialdrehung der Riemenscheibe 22 des Differentialgetriebes
31 wird über einen Riemen 23 die Riemenscheibe 22a in Drehung versetzt. Ein Ende
der Drehwelle 24 der Riemenscheibe 22a ist mit der Strömungsvolumen-Steuerwelle
8a des Steuerventils verbunden, das auch die Strömungsrichtung beeinflußt. Demzufolge
wird das Strömungsvolumen und die Strömungsrichtung des durch das Hydraulikventil
8 von der Hydraulikquelle 19 zu dem Zylinder 7' fließenden Hydraulikfluids beeinflußt.
Das andere Ende der Drehwelle 24 der Riemenscheibe 22a ist mit den Abgriffen von
Einstellwiderständen im zweiten Bewegungsdifferenzsensor 3b verbunden, der wiederum
aus zwei parallel geschalteten Einstellwiderständen besteht.
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Sobald der erste Bewegungsdifferenzsensor 31' einen Unterschied der
Bewegungsgröße erfaßt, beginnen sich die Riemenscheiben 22' und 22a' zu drehen und
erteilen damit der Strömungsvolumen-Steuerwelle 8a des Ventils 8 eine Drehung, die
proportional der Drehung der Welle 26 der ersten Erfassungs- und Wandeleinrichtung
3a ist, und demzufolge wächst die Strömungsmenge des Hydraulikfluids an. Sobald
die Welle 26 der ersten Erfassungs- und Wandeleinrichtung 3a sich in
entgegengesetzter
Richtung dreht (und der erste Motor demzufolge anhält) erfaßt der zweite Bewegungsdifferenzsensor
31 den Unterschied der Bewegungsgrößen zwischen den beiden Motoren 16a und 16b und
versetzt die Welle 8a in Drehung.
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Demzufolge nimmt das Ventil 8 seine Neutralstellung ein und zu diesem
Zeitpunkt werden der Zylinder 7' und damit das angetriebene Element 6 angehalten.
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Die Differentialbewegung des ersten Bewegungsdifferenzsensors 31'
betätigt auf diese Weise genau das Ventil 8, das das Strömungsvolumen und die Strömungsrichtung
des Hydraulikfluids im Hydraulikweg 10 steuert und den Antriebszylinder 7' des angetriebenen
Elements 6 mit einem Strömungssolumen antreibt, das proportional dem Unterschied
der Bewegungsgröße ist. Wenn der Bewegung des angetriebenen Elements 6 ein Widerstand
entgegensteht, d.h. wenn sich die auf das angetriebene Element einwirkende Last
ändert, und demzufolge ein Bewegungsgrößenunterschied zwischen dem Steuerelement
5 und dem Zahnrad 6' eintritt, verhindert die dadurch bewirkte Nachstellung des
Strömungsvolumens des Hydraulikfluids ein Abweichen des angetriebenen Elements von
seiner Bewegung, wie bereits mit Bezug auf die vorhergehenden Ausführungen beschrieben.
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Die Erfindung ist anhand einiger AusführungsbeispieE beschrieben.
Es ergeben sich jedoch erfindungsgemäß noch eine Vielzahl von möglichen Veränderungen,
die der Fachmann beim Auftreten von unterschiedlichen Bedingungen beim tatsächlichen
Einsatz einführen kann. Wie sich aus diesen Erklärungen ergibt, wird durch die Erfindung
ein sehr wirksamer -elektrohydraulischer Servomechanismus geschaffen, der die Verwendung
eines Servoventils vermeidet, das sich als Ursache vieler Störungen erwiesen hat,
ohne Rückkoppelelemente nach den bekannten Prinzipien und ohne Benutzung von Verstärkungs-
und AUS-EIN-Steuerungen. Durch Verwendung hoch verläßlicher
mechanischer
Einrichtungen zur Erfassung von Bewegungsunterschieden, durch welche sich nur in
geringem Maße mechanische Störungen ergeben können, wandelt der elektrohydraulische
Servomechanismus gemäß der Erfindung einfach eine Bewegungsdifferenz in eine Stromstärkenänderung
und steuert auf der Grundlage dieser Änderung die Strömungsrichtung und das Strömungsvolumen
des dem Hydrauliksystem zum Antrieb des angetriebenen Elements zugeführten Hydraulikfluids.
Dieser Servomechanismus bewirkt eine direkte Regelung auf einfache mechanische Weise,
erlaubt eine Veränderung der Korrekturgeschwindigkeit bei ansteigender Differenz
der Bewegungsgrößen mittels eines einfachen elektrischen Kreises und schließt mit
Hilfe der Steuerung des Strömungsvolumens des Hydraulikfluids die mögliche Genauigkeitseinbuße
durch eine Anderung der auf das angetriebene Element einwirkenden Lasten aus. Auf
diese Weise ergibt sich ein Servomechanismus mit genügend großer Betriebsgenauigkeit
zum Servoantrieb des angetriebenen Elements und es kann demzufolge der leistungsstarke
hydraulische Antrieb mit all seinen Vorteilen voll zum Einsatz kommen. Antriebselemente
der beschriebenen Art sind in vielen Fällen Reibungswiderständen und anderen Antriebswiderständen
ausgesetzt, die Kurz- und Langzeit-sowie -Weg-Veränderungen aufweisen. Durch die
direkte automatische Steuerung des Strömungsvolumens des im Hydraulikweg strömenden
Hydraulikfluids kann das angetriebene Element auf diese Weise getreu der Bewegung
des Steuerelements auch dann folgen, wenn Antriebswiderstände stark genug sind,
um die Drehgeschwindigkeit der Pumpe herabzusetzen. Auch dann, wenn sehr geringe
Antriebswiderstände auftreten, bleibt das Strömungsvolumen des zum Antrieb des angetriebenen
ELements dienenden Hydraulikfluids ungeändert, so daß schädliche Phänomene, wie
beispielsweise Überschwingen oder Regelpendeln gar nicht auftreten können.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine einfache Anordnung aus mechanischem
Bewegungsdifferenzsensor, einfachem elektrischen Kreis und einem Hydraulikweg. Die
eingesetzten mechanischen, elektrischen, hydraulischen und anderen Geräte sind zum
größten Teil Massenprodukte und damit preiswert, sowie zuverlässig. Man kann so
annehmen, daß durch die Erfindung ein großer Fortschritt für den Einsatz und die
weitere Verbreitung hochwirksamer Servomechanismen erzielt ist.