DE497339C - Steuerung, insbesondere fuer hydraulische Servomotore von elektrischen Reglern - Google Patents

Steuerung, insbesondere fuer hydraulische Servomotore von elektrischen Reglern

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DE497339C
DE497339C DEN25178D DEN0025178D DE497339C DE 497339 C DE497339 C DE 497339C DE N25178 D DEN25178 D DE N25178D DE N0025178 D DEN0025178 D DE N0025178D DE 497339 C DE497339 C DE 497339C
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DEN25178D
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Inventor
Dipl-Ing Edmund Bogen
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Neufeldt & Kuhnke GmbH
Original Assignee
Neufeldt & Kuhnke GmbH
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers
    • G05B11/60Automatic controllers hydraulic only

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

  • Steuerung, insbesondere für hydraulische Servomotore von elektrischen Reglern Die Erfindung bezieht sich auf Steuerungen, beispielsweise für hydraulische Servomotoren an elektrischen Reglern.
  • Die meisten derartigen Steuerungen haben den Nachteil, daß die Kräfte, mit denen sie nach Wirksamkeit in ihre Nullage zurückbewegt werden, proportional dem erreichten Ausschlag aus dieser Nullage sind (insbesondere tritt dies im allgemeinen bei Verwendung elastischer Kräfte für die Rückbewegung ein). Derartige Steuerungen werden, besonders wenn sie klein dimensioniert sind und daher kleine Steuerbewegungen haben, infolgedessen nur langsam und wegen der nicht zu vermeidenden Reibungskräfte und sonstiger Störungen mit einer merklichen Ungenauigkeit in die Mittelstellung zurückgeführt, so daß Überregelungen und langsames Pendeln bzw. Vibrieren der Steuerung um die Mittellage unvermeidlich sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, hiergegen Abhilfe zu schaffen, indem Kräfte Anwendung finden, die auch schon bei geringen Ausschlägen des Steuerorgans aus der Mittellage einen endlichen Wert haben. Nach dem weiteren Gegenstand der Erfindung wird hierzu, insbesondere bei solchen Steuerungen, die sich nach zwei verschiedenen Seiten bewegen sollen, eine unstetige Kraftverteilung (als Funktion der Verschiebung) genommen. Derartige Kräfte, die bereits für kleinste Ausschläge oberhalb einer positiven unteren Grenze liegen, können beispielsweise durch vorgespannte Federn hervorgerufene Kräfte sein, die entweder direkt die Rückbewegung bewirken oder mittelbar durch Einschaltung von Hebelübersetzungen, Schnappvorrichtungen usw. Sie können auch durch elektromagnetische Kräfte geliefert werden, beispielsweise dadurch, daß bei der kleinsten Verstellung ein elektrischer Kontakt geschlossen wird, der einen Magnet einschaltet, oder durch elektrostatische Kräfte mit meist elektrischer Vorspannung.
  • Das Pendeln des Steuerorgans bei seiner Rückbewegung in die Nullage kann allgemein dadurch verhindert oder in seiner Wirksamkeit herabgesetzt werden, daß man bei der Rückbewegung zusätzliche Kräfte wirken läßt, die beispielsweise die Masse oder die Elastizität des Steuerorgans oder seiner Befestigung verändern. Auf diese Weise ist es möglich, je nach Bedarf die sonst nach Masse und Elastizität zu erwartende Schwingung zu dämpfen oder in ihrer Frequenz zu verändern oder aus der Schwingung gar einen aperiodischen Vorgang zu machen. Eine diesem Zwecke dienende Maßnahme kann bei geeigneter Konstruktion schon in der Unstetigkeit der Rückbewegung enthalten sein. Aber selbst in diesem Fall kann es angebracht sein, durch besondere Einrichtungen dem Pendeln noch wirkungsvoller entgegenzuarbeiten.
  • Unter anderem kann dies auch dadurch geschehen, daß man bei Annäherung an die Mittelstellung eine ö1- oder Luftbremse in Wirkung treten läßt, so daß mit Sicherheit eine aperiodische Dämpfung erzielt wird. Damit diese nicht beim ersten Anschlag der Steuerung, sondern nur bei der Rückbewegung wirkt, wird sie zweckmäßig erst durch, den Ausschlag der Steuerung eingeschaltet.
  • Auch ein magnetisch angezogener Stift, der beim Nachlassen der magnetischen Kräfte wieder in Steuerorgane einschnappt, kann hierzu benutzt werden.
  • Von den Abbildungen stellt Abb. i eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung an einem Steuerschieber für den hydraulischen Servomotor eines elektrischen Spannungsreglers dar, Abb. 2 veranschaulicht die dabei auftretenden Kräfte schematisch, Abb.3 zeigt eine besondere Hilfseinrichtung zum Hintanhalten von Pendelungen der Rückbewegung an einer Einrichtung etwa nach Abb. i, Abb.4 stellt ein beispielsweises Schaltschema einer Einrichtung nach Abb. i dar. In Abb. i stellt i den Schwebekolben eines hydraulischen Reglers dar, der in einem Steuergehäuse 2 in Richtung seiner Achse beweglich ist. Um die Verstellkräfte von den Kräften der auf ihn wirkenden Reibungen zu entlasten, werde er in Rotation gehalten. Mittels je einer Verbindungsstange 3a und 3b ist der Steuerkolben i an seinen beiden Enden mit den Ankern 4a und 4b je eines Elektromagneten 5a, b verbunden. Die Verbindungsstangen 3 werden von je einem ringförmigen Widerlager 6a, b umfaßt, das durch eine vorgespannte Schraubenfeder 7a, b, die mit ihrem anderen Ende gegen einen Rückhalt 8a, b lehnt, an die beiden Stirnflächen des Schiebers i drückt, so jedoch, daß sie gleichzeitig gegen Abhebearme ga, b und ioa, b stoßen. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist die folgende: Die Magnete sind so gebaut, däß die Kräfte jedes einzelnen etwa doppelt so groß sind wie die mit Rücksicht auf die Vorspannung nicht wesentlich veränderliche Federkraft. Erregung des einen Magneten, beispielsweise 511, führt zur Anziehung des Ankers 4a und zur Bewegung des Steuerschiebers i in die gewünschte Steuerstellung, entgegen der Kraft der Feder 7a. Dagegen wirkt die Feder 7b bei dieser Verstellung nicht mit, da der unter ihren Federkräften stehende Ring 6b durch die Anschläge gb und lob von der unteren Stirnseite des Steuerschiebers abgehoben wird. Sobald die Magnetkraft zu wirken aufhört, wird, der Schieber i unter dem Einfluß der gesamter Spannkraft der Feder 7" der Nullage zage trieben. Dies gilt für die kleinsten Aus Schläge des Steuerschiebers. Bei Ausschlag nach der anderen Seite, durch die Wirksamkeit des Magneten 5b, gilt ähnliches. Die Anschläge g und io sind mittels zweier zweiseitiger Schrauben ig und 2o verstellbar. Urr eine Einstellung der Nullage zu ermöglichen kann ferner beispielsweise durch eine Mikrometerschraube (etwa ig) erreicht werden, da£ der Abstand je zweier Anschlagflächen (etwa von 9a nach gb) um ein weniges kleiner bzw. größer ist als der Abstand der beiden Stirnflächen des Steuerschiebers i voneinander, um der Bewegung des Steuerschiebers ein geeignetes Spiel zu lassen, das entsprechend der Unempfindlichkeit der Steuerung ausgeführt werden kann.
  • Die durch die Federn zum Zweck der Rückbewegung ausgeübten Kräfte F werden als Funktion der Verschiebung s in Abb. 2 -dargestellt. Die Kraft P (s) steigt für positive sowohl wie für negative Ausschläge mit s in geringem Maße, hat jedoch für s - O erfindungsgemäß eine Unstetigkeit. Die gestrichelte Linie in Abb. 2 deutet den Verlauf bei normalen Rückbewegungen von Steuerungen mittels elastischer Kräfte an, bei denen für kleine Ausschläge nur kleine Kräfte auftreten, was erfindungsgemäß vermieden werden soll.
  • Abb.3 stellt eine ähnliche Einrichtung, insbesondere auch zur Verhinderung des Pendelns oder Vibrierens dar, das (in einer durch die Elastizität der Federn und die Größe der bewegten Masse gegebenen Frequenz) um die Ruhelage des Steuerschiebers i stattfindet. Zu diesem Zweck wird der Steuerschieber i. mit einem Leitstift oder, wegen der Rotation des Schiebers, mit einem Leitring i i verbunden. Der Leitring i i wird von beiden Seiten mittels einer Feder 12 durch Hebel 13d und 13b in die Mittellage gedrückt, und zwar so, daß durch Anschläge 14a und i4b die Hebel gehindert werden, über die Nullage hinaus zu drücken. Mit der Wicklung des Magneten 5a bzw. 5b ist je ein Magnet 1511 bzw. 15b in Reihe geschaltet, der den Hebel 13a bzw. 13b anzieht, sobald der Magnet durch Strom betätigt wird.
  • Für sich allein würde die zusätzliche Einrichtung nach Abb. 3 eine ähnliche Wirkung haben wie die Einrichtung der Abb. i.
  • Abb.4 stellt in Form einer Schaltskizze eine Einrichtung zum Konstanthalten der Spannung mittels eines die Erfindung verwendenden elektrischen Reglers dar: eine Blattfeder 21 wird durch eine Schraubenfeder 22 angezogen; ihr wirkt der durch die konstant zu haltende Spannung beeinflußte Magnet 23 entgegen, so daß für den gewünschten Wert der Spannung das Ende der Blattfeder 2 i zwischen zwei Kontaktpaaren 24.9 und 24b frei liegt. Je nachdem, ob die Spannung zu gering oder zu groß ist, wird durch den Kontakt 24a oder 24b der Stromkreis der Batterie 25 geschlossen und durch die Spule 26a bzw. 26b der Magnet 5a bzw. 5b der Abb. i angezogen, der in der beschriebenen Weise den Steuerschieber i bewegt, durch den z. B. ein Feldwiderstand verändert werden kann.
  • Die Ausführungsbeispiele erstreckten sich auf Steuerungen, die einen beiderseitigen Ausschlag erfordern. Der Erfindungsgedanke läßt sich natürlich in einfacher Form auch bei solchen Steuerungen verwenden, die nur einseitige Ausschläge haben und bei denen die negative Hälfte der Abb. 2 wegfiele.
  • Die Erfindung ist in ihrer Anwendung keineswegs auf hydraulische Regler beschränkt. Genau so, wie die in Abb. i dargestellten Teile des Reglers im wesentlichen in gewisser Hinsicht als Verstärkungsvorrichtungen wirken, kann sie auf andere derartige Verstärker- bzw. Umsteuereinrichtungen ohne weiteres übertragen werden, nicht nur allgemein auf Verstärker mechanischer Wirkungen, sondern ebensogut auf elektrische oder magnetische Verstärker.
  • Alle bekannten Verstärker dieser Art weisen den zum Teil sehr störenden Nachteil auf, daß die verstärkte Größe der zu verstärkenden, selbst wenn sie bei langsamer Änderung der zu verstärkenden Größe ihr proportional bleibt, dies bei schneller Änderung nicht mehr ist, sondern daß ein Schwingvorgang (eine Schwingung oder der Beginn einer solchen) einsetzt. Die Frequenz dieser Schwingung ist im allgemeinen unabhängig von der Amplitude der zu verstärkenden Größe. Durch die Erfindung wird erreicht, claß die Frequenz, die die Schwingung hätte, wenn sie sich voll ausbilden könnte, um so größer ist, je kleiner die Amplitude der zu verstärkenden Größe ist. Auf diese Weise kann man auch bei einer den kleineren Amplituden angemessenen Änderungsgeschwindigkeit hinreichend genau arbeiten.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Steuerung, insbesondere für hydraulische Servomotoren von elektrischen Reglern, dadurch gekennzeichnet, daß die das Steuerorgan in seine Ruhelage zurückbewegenden Kräfte sich bei Änderung des Steuerausschlages sprunghaft ändern.
  2. 2. Steuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die rückführenden Kräfte bei kleinsten Ausschlägen des Steuerorgans aus der Ruhelage mit endlicher Kraft zu wirken beginnen.
  3. 3. Steuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die rückführenden Kräfte zu wirken beginnen, sobald der Ausschlag aus der Ruhelage einen bestimmten Spielraum übersteigt.
  4. 4. Steuerung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rückführenden Kräfte durch vorgespannte Federn gebildet werden.
  5. 5. Steuerung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unstetigkeit bzw. (z. B. bei zweiseitigem Ausschlag) die Unstetigkeiten durch Anschlag an einem festen Körper oder durch kompressible Flüssigkeiten hervorgerufen werden.
  6. 6. Steuerung nach Anspruch i bis 5, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur pendelungsfreien Rückbewegung des Steuerorgans in die Nullage.
  7. 7. Steuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der Konstruktion und Anbringung des Steuerorgans zu erwartenden Pendelungen bei der Rückbewegung in die Nullage durch bei der Rückbewegung wirkende Kräfte gedämpft und - oder - in ihrer Frequenz geändert werden. B. Verstärker mit Steuerung nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der durch die zu verstärkende Größe ausgelösten Schwingung der verstärkten Größe um so größer ist, je kleiner die Amplitude der zu verstärkenden Größe ist.
DEN25178D 1925-10-28 1925-10-28 Steuerung, insbesondere fuer hydraulische Servomotore von elektrischen Reglern Expired DE497339C (de)

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