DE822131C

DE822131C - Continuously operating controller with a measuring mechanism, an actuator and a servomotor influencing the actuator

Info

Publication number: DE822131C
Application number: DEP10990A
Authority: DE
Original assignee: JC Eckardt AG
Current assignee: JC Eckardt AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-11-22

Description

Stetig arbeitender Regler mit einem Meßwerk, einem Stellglied und einem das Stellglied beeinflussenden Stellmotor Neben anderen bekannten Bestandteilen besteht ein lZegler oder eine Regelanlage aus einem Meßwerk, einem Stellglied und einem das Stellglied beeinflussenden Stellmotor. Während nun die bekannten hydraulischen oder pneumatischen Stellmotoren in stetiger Weise den Zusammenhang zwischen der :N9eßgröße und der Stellgliedstellung herstellen, so (laß eine stetig arl)citende Regelung gewährleistet ist, ist (las bei elektrischen Stellmotoren nicht der Fall. Diese elektrischen Antriebe wirken schrittweise auf (las Stellglied oder auf die sog. Regelgröße ein, indem sie je nach Steuerimpuls ein- bzw. ausgeschaltet «erden. Abgesehen von dem Mangel der Stetigkeit der Regelung ist bei diesen Reglern noch der Nachteil vorhanden, daß die Verstellgeschwindigkeit begrenzt ist, und daß Schaltschwierigkeit(ti auftreten können. Auch müssen Sicherheitsmaßnahmen hinsichtlich des Haltes in den Endlageli des Stellgliedes getroffen werden.Continuously working controller with a measuring mechanism, an actuator and a servomotor influencing the actuator In addition to other known components If a controller or a control system consists of a measuring mechanism, an actuator and a servomotor influencing the actuator. While now the well-known hydraulic or pneumatic servomotors in a steady manner the relationship between the : N9eß size and the actuator position, so (let a steadily arl) citende Regulation is guaranteed is (read not the case with electric servomotors. These electric drives act gradually on (the actuator or on the so-called controlled variable in that they are switched on or off depending on the control pulse. Apart from the lack of continuity of the regulation is still with these regulators the disadvantage is that the adjustment speed is limited and that switching difficulty (ti may occur. Also, safety measures must be taken with regard to the stop in the Endlageli of the actuator are taken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die wünschenswerte Stetigkeit der Regelung bei Verwendung eines elektrischen Stellmotors zu gewährleisten, mit andern Worten, das Stellglied stetig im Sinne des Steuerimpulses zu bewegen und festzuhalten.The invention is based on the object of achieving the desired continuity to ensure the control when using an electric servomotor, with In other words, to move the actuator steadily in the sense of the control pulse and to hold on.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe 1>esteht darin, (laß der Stellmotor ein Elektromotor ist, dessen vom Meßwerk mittelbar gesteuertes Drehmoment in praktisch reibungsfreier Weise auf (las Stellglied in der Weise einwirkt, daß sich das Motormoment und die Schließkraft des Stellgliedes in jeder Stellung die Waage halten. Das Drehmoment des Motors, das vom Meßwerk her etwa über einen Spannungsteiler (furch Einwirkung auf das Feld des Kollektmotors gesteuert wird, reicht nur aus, das Stellglied so weit zu verstellen, wie es dem jeweils gegebenen Steuerimpuls entspricht. Der Motor ist dauernd eingeschaltet, wobei sich sein Anker aber erst zu drehen beginnt, wenn der zugeführte Feldstrom eine gewisse Stärke erreicht hat. Die Ankerdrehung hört sofort wieder auf, wenn bei der erfolgten Verstellung des Stellgliedes dessen elastische Schließ- oder Rückwirkungskraft in ihrer Größe dem Motordrehmoment entspricht. In der erreichten Gleichgewichtslage bleiben der Motoranker und die beweglichen Teile des Stellgliedes in Ruhe. Ändert sich die Meßgröße, so wird das Feld des elektrischen Stellmotors entweder verstärkt oder geschwächt, was eine weitere Drehung des Motorankers in der einen oder anderen Drehrichtung und eine entsprechende Verstellung des Stellgliedes zur Folge hat.The inventive solution to task 1> consists in (let the servomotor is an electric motor whose torque, indirectly controlled by the measuring mechanism, is in practical frictionless way on (the actuator acts in such a way that the engine torque and the closing force of the actuator is balanced in every position. The torque of the motor, which is controlled by the measuring mechanism via a voltage divider (for action on the field of the collector motor is controlled, is only sufficient that Adjust the actuator as far as it corresponds to the given control pulse. The motor is continuously switched on, but its armature only begins to turn when the supplied field current has reached a certain strength. The anchor rotation stops immediately when the adjustment of the actuator has taken place elastic closing or reaction force corresponds in size to the motor torque. The motor armature and the movable ones remain in the achieved equilibrium position Parts of the actuator at rest. If the measured variable changes, the field of the electric Servomotor either strengthened or weakened, causing further rotation of the motor armature in one or the other direction of rotation and a corresponding adjustment of the actuator has the consequence.

Weitere Merkmale der Erfindung beziehen sich auf die verschiedenen Möglichkeiten der praktisch reibungsfreien Kraftübertragung des Motormoments auf (las Stellglied.Further features of the invention relate to the various Possibilities of practically frictionless power transmission of the engine torque (read actuator.

In der Zeichnung ist schernatischein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung angegeben. Der nicht näher bezeichnete Anker des als Stellmotor dienenden Elektromtors lhl ist über einen Widerstand W dauernd an das Netz A' angeschlossen, so (laß der Motor dauernd eingeschaltet ist. Der Widerstand Wist so groß, daß das Feld, (las beispielsweise Tiber einen Spannungsteiler 2 an das Netz :\' angeschlossen ist, nicht in der Lage ist, den Motoranker t in Drehung zu versetzen. Der Zeiger oder Schieber 2' des Spannungsteilers 2 ist im gezeichneten Beispiel durch eine Stange 3 kraftschlüssig mit einer Membrandose 4 verbunden, deren Luftdruck in an sich bekannter Weise vom Meßwerk aus durch eine Luftleitung 5 geregelt wird. Entsprechend dem jeweils herrschenden Luftdruck wird der Spannungsteiler 2 verstellt, so daß ein scliwäclierei- oder stärkerer Strom das Feld des Hlektronotors :11 durchfließt. An (lie Stelle des Spannungsteilers 2 kann natürlich auch eine andere Widerstandsschaltung oder eine Xleßbrücke treten.In the drawing there is schematically an embodiment of the invention Solution given. The unspecified armature of the servomotor used Electromotor lhl is permanently connected to network A 'via a resistor W, so (let the motor be switched on continuously. The resistance W is so great that the Field, (read for example Tiber a voltage divider 2 connected to the network: \ ' is not able to rotate the motor armature t. The pointer or slide 2 'of the voltage divider 2 is in the example shown by a Rod 3 positively connected to a diaphragm box 4, the air pressure in on is regulated in a known manner from the measuring mechanism through an air line 5. Corresponding The voltage divider 2 is adjusted according to the prevailing air pressure, so that a scliwäclierei- or stronger current flows through the field of the Hlektronotors: 11. Instead of the voltage divider 2, another resistor circuit can of course also be used or step an Xleßbrücke.

Im gezeichneten Beispiel ist auf dem Motoranker i eine Seilscheibe oder -trommel6 befestigt. Das Stellglied besteht im gezeichneten Beispiel aus einem Ventil 7. Der Ventilkegel 8 wird durch die auf der Ventilstange g angeordnete Druckschraubenfeder 1o stets auf seinen Sitz gedrückt. Die als Schließkraft wirkende Druckschraubenfeder io ist beispielsweise zwischen dem Gehättseteil 7' und einer auf der Ventilstange g befestigten Scheite ii eingespannt.In the example shown, there is a pulley on the motor armature i or drum6 attached. In the example shown, the actuator consists of one Valve 7. The valve cone 8 is arranged on the valve rod g by the compression coil spring 1o always pressed on his seat. The compression coil spring acting as a closing force io is, for example, between the housing part 7 'and one on the valve rod g fastened logs ii clamped.

Im einfachsten Fall ist ein in der Zeichnung strichpunktiert dargestelltes Seil 20 einerseits mit der Ventilstange g und andererseits mit der Seiltrommel 6 fest verbunden. Das Seil 20 ist zwischen diesen Teilen ausgespannt. Ein vom Meßwerk ausgehender Impuls bewirkt eine Verstärkung des Motorfeldes von solchem Ausmaß, daß sich der Motoranker i im gezeichneten Beispiel im Uhrzeigersinn zu drehen beginnt. Bei dieser Drehung wickelt sich das Seil 2o auf die Seiltrommel 6 auf, wobei die Ventilstange 9 und damit der Ventilkegel 8 angehoben werden, das Ventil 7 sich also öffnet. Der Ventilhub erfolgt nur bis zu dem Augenblick, in dem sich (las Motormoment und die Schließkraft der Feder io die Waage halten. In dieser geöffneten Stellung wird der Ventilkegel #; festgehalten. Wird das Motorniotnent inf(ilge eines weiteren Steuerimpulses größer, dann iiberNN iiidet es einen weiteren Teil der Schließkraft, so daß der Ventilkegel 8 weiter angehoben wir(1 und iii seiner Lage verbleibt, sobald wieder das (@leichge@@-icht der Kräfte hergestellt ist. Bei schwäclici- N\-uideii(lem Motormoment wird sich (las Ventil 7 t@-ieder teilweise oder ganz schließen.In the simplest case, one is shown in dash-dotted lines in the drawing Cable 20 on the one hand with the valve rod g and on the other hand with the cable drum 6 firmly connected. The rope 20 is stretched between these parts. One from the measuring mechanism outgoing impulse causes a strengthening of the motor field to such an extent that that the motor armature i begins to rotate clockwise in the example shown. During this rotation, the cable 2o is wound onto the cable drum 6, with the The valve rod 9 and thus the valve cone 8 are raised, so the valve 7 itself opens. The valve lift only takes place up to the moment at which (read engine torque and the closing force of the spring io keep the balance. In this open position the valve cone #; held. If the Motorniotnent inf (ilge a further Control impulse is larger, then it covers a further part of the clamping force via NN, so that the valve cone 8 is raised further we (1 and iii remains in its position as soon as again the (@leichge @@ - icht of forces is established. With schwäclici- N \ -uideii (lem The engine torque will close partially or completely (read valve 7 t @).

Es ist einleuchtend, daß es he i dieser beschriebenen Beeinflussung des Stellglic(les keine Stufen gibt, (aß- vielmehr eine stetige lZegelung eintritt. Ändert sich die Itleligrökie° in stetiger Weise, dann ist das gleiche beim :\lotcirnioment und lxi der Verstellung (les Stellglie(les (1(,i- ball.It is evident that this is the type of influencing that has been described of the actuation (there are no steps, (rather a steady regulation occurs. If the Itleligrökie ° changes continuously, then the same is true for: \ lotcirnioment and lxi of the adjustment (les Stellglie (les (1 (, i-ball.

In der Praxis wird inan an Stelle des beschriebenen Seiles 2o eine an(lerc _\n(ir(hiung wählen, um einerseits den Älot(iranker von einseitigen Beanspruchurigcn zu befreien und tini andererseits größere Kräfte ausüben zu können.In practice, instead of the rope 2o described, a an (lerc _ \ n (ir (choose here to, on the one hand, use the ail (iranker of unilateral claims to free and on the other hand to be able to exercise greater powers tini.

Gemäß der Zeichnung ist die \-(@ntilstange g des Stellgliedes durch die l@ei(le@i 1>eislüels@@eise in V-l,' orin verlaufenden und st niinetriscli zum Motoranker i aiigeoi-dneteii Se-ilc 12 tiiid 12' mit den beiden festen Punkten 13 11n(1 13' verbunden. Auf der Seiltrommel 6 sind in diesem Fall die Enden von ztvei Zugseilen 14 und 14' f<°stgelegt, deren andere Etiden in den I'tinl:teii i 5 und i5' an den Seilen 12 und 12' an greif(@n. \\' ic die Zeichnung zeigt, stehen die Seile 12 111i(1 14 sowie 12' 11n(1 14' senkrecht aufeinander.According to the drawing, the valve rod g of the actuator is through the l @ ei (le @ i 1> eislüels @@ eise in V-l, 'orin running and st niinetriscli to the Motor anchor i aiigeoi-dneteii Se-ilc 12 tiiid 12 'with the two fixed points 13 11n (1 13 'connected. In this case the ends of ztvei Pull ropes 14 and 14 'f <°, the other etides of which in the I'tinl: teii i 5 and i5 'on ropes 12 and 12' to grasp (@n. \\ 'ic the drawing shows the ropes 12 111i (1 14 and 12 '11n (1 14' perpendicular to each other.

Die Arbeitsweise eiitsl)i-iclit der oben beschriebenen mit der einzigen Ausnalinie, daß durch die Seiltrommel 6 die beiden Zugseile 14 und 14' gleichmäßig aufgewickelt x\er(len, was eine Durchknickung.der Seile 12 11n(1 12' zur Folge hat. Die infolge der Seilknickting eintretende Verkürzung hat das Anheben der Ventilstange g zur Folge.The mode of operation eiitsl) i-iclit the one described above with the only one Ausnalinie that through the cable drum 6 the two traction cables 14 and 14 'evenly wound up x \ er (len, which results in a kinking of the ropes 12 11n (1 12 '. The shortening that occurs as a result of the rope buckling is caused by the lifting of the valve rod g result.

Durch die \Valil der länge der Druckschraubenfeder io einerseits, die (las :\liwachsen der elastischen Schließkraft mit (lein \@entilhub bestimmt, und durch die geometrische Anordnung der durch die Seile i2 und 12' gebildeten Kniehebelsysteine andererseits kaiui der Zusammenhang zwischen Motormoment und \'eiitilhul) fast beliebig geändert werden. Stehen die Zugseile 14 und 14', wie in der Zeichnung angegeben, senkrecht auf den Seilen 12 und 12', so ist die bei Iltibbeginn zur Verfügung stehende Kraft schon bei kleinem 1\Iotormoment so groß, daß die normalerweise übliche Vorspannung der Druckschraubenfeder io leicht überwunden wird. Durch Verschiebung der Angriffspunkte 15 und 15' auf den Seilen 12 und 12' kann die Hubkennlinie veränderlich eingestellt «-erden. Eine weitere Änderungsmöglichkeit kann auch durch die Form der Seiltrominel6 gegeben sein. Die Aufwickelbahnen der Zugseile 14 und 14' können in Abweicliting von ihrer normalen konzentrischen Form beispielsweise spiralig verlaufen, so daß sich also der Durchmesser in jedem Punkt der Bahn ändert. Dadurch kann erreicht werden, daß z. B. bei kleinem Hub der fIebelarin für das Motordrehmoment klein ist und sich stetig mit wachsendem Hub vergrößert oder verkleinert.By the \ Valil of the length of the compression coil spring io on the one hand, the (las: \ li grow the elastic closing force with (lein \ @ valve stroke determined, and by the geometric arrangement of the toggle lever systems formed by the ropes i2 and 12 ' on the other hand, the relationship between engine torque and \ 'eiitilhul) is almost arbitrary to be changed. Are the traction cables 14 and 14 ', as indicated in the drawing, perpendicular to the ropes 12 and 12 ', then the one available at the start of the Iltib Even with a small 1 \ Iotor torque, the force is so great that the normal preload the compression coil spring io is easily overcome. By shifting the points of attack 15 and 15 'on the ropes 12 and 12', the lifting characteristic can be set variably "-earth. Another possibility of change can also be made through the shape of the cable drum6 be given. The winding paths of the pull cords 14 and 14 'can be deviated from their normal concentric shape run spirally, for example, so that the diameter changes at every point on the path. This can be achieved be that z. B. with a small stroke the level for the engine torque is small and steadily increases or decreases with increasing stroke.

Für die Vbertragung des Motormoments auf das Stellglied eignen sich aber auch alle anderen Vorrichtungen und Getriebe, die praktisch reibungsfrei und nicht sperrend sind. An die Stelle jedes der Seile 12 und 12' könnte ein Kniehebelpaar treten, in welchem Fall die Zugseile 14 und 14' in den Kniegelenken angreifen würden. Bildet man die Seiltrommel 6 als Zahnrad aus, dann könnte an die Stelle des zuerst beschriebenen Seiles 2o auch eine Zahnstange treten. Die Ventilstange 9 könnte in diesem Fall selbst zu einer Zahnstange ausgebildet sein, die mit deni Zahnrad auf dem Motoranker i dauernd kämmt. Auch an die Stelle der Zugseile 14 und 14' könnten Zahnstangen treten. Auch könnte mit Zahnradiillersc°tzungen gearbeitet werden, denn infolge der Crcrsetzung würde ein schwaches Motormoment ausreichen, die Schließkraft im Stellglied zu überwinden.For the transmission of the engine torque to the actuator are suitable but also all other devices and gears that are practically frictionless and are not blocking. Instead of each of the ropes 12 and 12 ', a pair of toggle levers could be used occur, in which case the pull cords 14 and 14 'would attack the knee joints. If the cable drum 6 is designed as a gearwheel, it could take the place of the first described rope 2o also step a rack. The valve rod 9 could be in In this case, even be designed into a rack that is connected to the gear wheel the motor armature i constantly combs. Also in place of the pull cords 14 and 14 'could Kick racks. It would also be possible to work with gear tooth clearance, because as a result of the reduction, a weak motor torque would suffice, the closing force to be overcome in the actuator.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Continuously working controller with a measuring mechanism, narrow Actuator and a servomotor influencing the actuator, characterized in that that the servomotor is an electric motor (: 1T), its indirectly controlled by the measuring mechanism Torque in a practically frictionless manner on the actuator (7) in the way acts that the engine torque and the closing force of the actuator in each Position the balance.

2. Regulator according to claim i, characterized in that the motor armature (i) carries a pulley or drum (6), the one attached to it Cable (2o) on the actuator, especially on the one under the action of a compression coil spring (io) engages the standing valve rod (9) directly or indirectly.

3. Regulator after Claim i and 2, characterized in that the one coming from the cable drum Rope (14) engages a second rope (12) which is between a fixed point (13) and the actuator (7, 9) is unclamped.

4. Regulator according to claim 3, characterized in that that in the place of the second rope (12) two toggle levers located in the extended position step on whose knee joint the rope (14) coming from the rope drum engages.

5. Regulator according to claim i and 2, characterized in that the actuator (7) two ropes (12, 12 ') or toggle lever pairs arranged in a V shape and symmetrically to the motor axis go out, on which two of the motor cable drum (6) outgoing ropes (14, 14) attack.

6. Regulator according to claim i to 3 and 5, characterized in that the or the Points of application (15, 15 ') of the ropes (14, 14) on the rope or ropes (12, 12') are adjustable are.

7. Regulator according to claim i to 6, characterized in that the winding path of the rope on the rope drum (6) changes in its radius. B.

Regulator according to claim i, characterized in that the motor armature (i) carries a gear which is in a engages with the actuator connected rack.

9. Regulator according to claim 8, characterized characterized in that the valve rod (9) of the actuator is designed as a toothed rack is.