EP0471695A1 - Hydraulic drive. - Google Patents

Hydraulic drive.

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EP0471695A1
EP0471695A1 EP90906855A EP90906855A EP0471695A1 EP 0471695 A1 EP0471695 A1 EP 0471695A1 EP 90906855 A EP90906855 A EP 90906855A EP 90906855 A EP90906855 A EP 90906855A EP 0471695 A1 EP0471695 A1 EP 0471695A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive device
input shaft
setpoint
measuring system
hydraulic drive
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EP90906855A
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Hans Hartmann
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Individual
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Publication of EP0471695B1 publication Critical patent/EP0471695B1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B9/00—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
    • F15B9/02—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type
    • F15B9/08—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor
    • F15B9/09—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor with electrical control means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
    • Y10T408/65—Means to drive tool
    • Y10T408/675—Means to drive tool including means to move Tool along tool-axis
    • Y10T408/6757—Fluid means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
    • Y10T409/40—Broaching
    • Y10T409/406475—Cutter infeed means
    • Y10T409/40665—Imparting rectilinear motion to cutter
    • Y10T409/407—Fluid powered means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T82/00—Turning
    • Y10T82/25—Lathe
    • Y10T82/2531—Carriage feed
    • Y10T82/2533—Control

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic drive device for the infeed and feed and the retraction movements of a tool head of a machine tool and with the other generic features mentioned in the preamble of claim 1.
  • Such a hydraulic drive device is known from DE 34 38 600 AI.
  • the piston of a hydraulic motor which is firmly coupled to the tool, is controlled by means of a follow-up control valve which operates with an electromechanically controllable position setpoint specification for the movable drive element of the hydraulic motor and with mechanical actual position feedback.
  • a threaded spindle and a spindle nut which meshes with its thread are provided for the position setpoint specification and actual value feedback, one of these two elements - the spindle nut system - being drivable by means of an electric motor in the sense of the position setpoint specification and the other of these two elements can be driven in the sense of the actual position feedback, such that that if the change rate of the position setpoint specification and the position actual value feedback are the same, the spindle and the nut rotate at the same speed and do not perform any axial relative movements against one another.
  • a valve actuating element which, when the spindle and the nut rotate at different speeds, also carries out relative movements of the nut against the spindle and thereby the valve in the sense of an increase in the flow cross sections of supply paths via which the Pressure medium flows to achieve the desired direction of movement, controlled when the rate of change of the actual position is less than the change in the position setpoint specification, and keeps these flow cross-sections constant if and as long as these rates of change are the same.
  • the signals required for the motion control of the electric motor are generated by an electronic control unit with an interface for an NC or CNC control.
  • a monitoring device is provided in which the distance of the control valve actuator from its basic position is monitored and if this distance falls below a predefinable, defined minimum value, which is equivalent to the fact that the tool approaches the dead center, triggers a position-characteristic monitoring signal from a proximity switch.
  • the overrun control valve is fully open , that is if the following error ⁇ S of the rule Circle becomes very large, which can be taken as an indication that there is a collision between the drive element and an obstacle, and the drive device is then switched off.
  • the direction of the movement of the drive element is also taken into account here, that is to say it can be seen from the signal combinations generated by the monitoring device whether a collision has taken place in the “forward” or “backward” direction.
  • the object of the invention is therefore to improve a drive device of the type mentioned in such a way that a continuous and continuous detection of the following error ⁇ S is possible.
  • the monitoring device comprises a rotary position transmitter which, for.
  • a rotary position transmitter which, for.
  • an output is generated in digital format which is a direct measure of the total number of revolutions made by the setpoint input shaft and their azimuthal position within each revolution
  • an electronic displacement sensor is also provided, the output of which is a direct measure of the axial deflection the setpoint input shaft compared to the neutral position of the same or the neutral position of the valve actuating element and thus a measure of the drag error ⁇ S by which the actual position of the tool or the drive element of the hydraulic motor lags behind its set position .
  • a meaningful and in this respect simple use of this knowledge can, for. B. consist in a large number of similar machining operations, which are repeated periodically, evaluated how large the following error ⁇ S is at a certain desired position of the tool driven by the drive device. If it is shown here that the following error ⁇ s, based on this specific target position of the tool, increases continuously over several work processes, this is an indication that the tool is becoming "bad" - blunt - and must therefore be replaced immediately got to. To this extent, the drive device according to the invention offers the possibility of recognizing an impending malfunction of the machine equipped with it as a whole and of course also the - timely - avoidance of this malfunction, which could be linked to damage to the machine.
  • This control unit enables the drive device z. B. in the sense of the best possible compromise between desired high dynamics and gentle operation.
  • the preferred design of the rotary position encoder provided for monitoring the position setpoint specification and the arrangement of its rotating encoder elements on the setpoint input shaft of the overrun control valve of the drive device has the advantage of very precise detection of the relevant position setpoint - Finally - of the tool, since no gears or transmission elements, which may be subject to slip or play, are connected between the position setpoint input shaft and the rotary position transmitter.
  • the drive device can be realized with low axial dimensions.
  • the working medium of the drive device can be used in a simple manner for cooling the control motor, which is thereby controlled with higher electrical power can, which in turn benefits the dynamics of the entire drive device.
  • a power output stage of the electronic control device provided for the operational control of the drive device, which is intended for direct control of the control motor, can also be accommodated in a - unpressurized - leakage oil space of the device and can thus be cooled in a simple manner, it being understood that the electrical supply and control lines as well as the signal lines, via which the sensor elements of the rotary position transmitter and the displacement transmitter are connected to the electronic control unit, must be guided out of the housing of the drive device in an insulated and liquid-tight manner, but this is technically problem-free.
  • the evaluation of the displacement sensor output signal provided in accordance with claim 11 means that the neutral position of the valve actuating element of the follower control valve can not be assigned to a specific output signal level of the displacement sensor, which means that time-consuming adjustment and calibration processes can be dispensed with.
  • FIG. 1 shows a preferred exemplary embodiment of a hydraulic drive device according to the invention with a measurement system for the setpoint value of the piston position and for the following error of the control.
  • FIG. 2a shows details of a rotary encoder unit of the measuring system according to FIG. 1,
  • the follow-up control valve 12 and the measuring system are designed as a compact structural unit accommodated in a common housing 17, the follow-up Control valve 12, seen along the central axis 18 of the assembly 11, 12, 14, "between” the hydraulic motor 11 and the measuring system 14 is arranged.
  • the hydraulic motor 11 in the particular embodiment shown is designed as a linear hydraulic cylinder, the piston 16 of which is fixedly connected to the piston rod 19 within a section forming the housing 17 of this hydraulic cylinder 11 of the housing 17 delimits two drive pressure chambers 21 and 22 of the hydraulic cylinder 11 so that they can be moved in a pressure-tight manner, by means of which - by means of the follow-up control valve 12 controlled alternative connection to the high pressure (P) outlet 23 of the only schematically indicated pressure supply unit 24 or its - pressure-free tank T) port 26 of the drive piston 16 in the directions of movement represented by the arrows 27 and 28 - feed movement and retraction movement - can be driven.
  • P high pressure
  • the follow-up control valve 12 is a 4/3-way valve in its function, the neutral basic position 0 is its blocking position, in which both drive pressure chambers 21 and 22 of the hydraulic motor 11 both against the P connection 23 and against the T connection 26 of the pressure supply unit are blocked.
  • the drive pressure chamber 21 on the left in FIG. 1 is via a flow path 32 of the overrun Control valve 12 is connected to the - unpressurized - tank connection 26 of the pressure supply unit 24, while the other drive pressure chamber 22 of the hydraulic cylinder 11 is connected to the P pressure outlet 23 of the pressure supply unit 24 via the second flow path 33 which is effective in the functional position II of the follow-up control valve 12 .
  • the drive piston 16 of the hydraulic motor 11 moves in the direction of the arrow 28, according to FIG. 1 to the left.
  • a hollow shaft 37 is rotatably and axially displaceably mounted End section facing hydraulic motor 11 is provided with an internal thread 38 via which it meshes with a central, elongated threaded spindle 39, which is fixedly connected to drive piston 16 of hydraulic motor 11.
  • This hollow shaft 37 is for setting the position - Setpoint of the drive piston 16 of the hydraulic motor 11 - can be driven by means of an electric motor designated overall by 41, the power supply of which is controlled by electrical output signals of the electronic control unit 13 in the sense of the position setpoint specification.
  • this electric motor has a stator 42 fixed to the housing and an axially reciprocable rotor 43, the rotor shaft of which is formed by a section of the hollow shaft 37, which is connected to the rotor 43 so as to be fixed in terms of rotation and displacement .
  • the rotor 43 of the electric motor 41 is thus via the section 44 of the hollow shaft 37 axially penetrated by the threaded spindle 39 on the block-shaped central section 17 ′′ of the housing 17, on the one hand and on the other hand with a further section 46 of the hollow shaft 37 carrying the rotor 43 in a central bore 47 an intermediate wall 48 of the housing 17 rotatably mounted, which essentially delimits the space 49 occupied by the motor 41 and the overrun control valve 12 from the housing space 51 provided for accommodating the measuring system 14, these spaces 49 and 41, however, not being pressure-tight to one another Are completed, but overall form the leakage oil space of the drive device 10.
  • a generally designated 52 yoke-shaped valve actuating member which has two yoke legs 53 and 54 running parallel to one another which are firmly connected to each other by a guide rod 56 running parallel to the central longitudinal axis 18 of the drive device, which passes through a radially lateral guide bore 57 of the block-shaped, central housing part 17 "and is axially connected to each other via an actuating pin 58 or 59 Act on the sides of the valve piston 34, this support of the yoke legs 53 and 54 on the actuating pins 58 and 59 or the valve piston 34 being fully positive.
  • the two yoke legs 53 and 54 have mutually aligned bores 61 and 62 which are coaxial with the central longitudinal axis 18 of the drive device 10 and whose diameter is slightly larger than the outer diameter of the hollow shaft 37, so that the latter has sufficient clearance for its easy rotation these bores 61 and 62 of the yoke legs 53 and 54 of the valve actuating member 52 can pass through.
  • the valve actuating member 52 is axially free of play between radial driving flanges 66 and 67 of the hollow shaft 37 via ball bearings 63 and 64, which impart smooth rotation of the hollow shaft 37 relative to the valve actuating member 52.
  • the hydraulic motor starting from a rest position in which the overrun control valve 12 assumes its blocking position 0, e.g. B. the rest position shown, should perform a feed movement in the direction of arrow 27.
  • the electric drive motor 41 is driven by output signals from the electronic control unit 13 with that direction of rotation - the motor 41 can be driven in alternative directions of rotation - that its rotor 43 and with it the hollow shaft 37 - because of their thread engagement with the first one thread spindle 39 which remains at rest - experiences an axial displacement in the direction 28 opposite to the feed direction 27, which is also transmitted to the valve piston 34 of the follow-up control valve 12 via the valve actuating element 52, which also carries out this initial axial displacement of the hollow shaft 37 thereby reaches its functional position I assigned to the feed operation. Due to the resulting - increasing - pressurization of the one drive pressure chamber 21 of the hydraulic motor 11 on the left according to FIG.
  • the measuring system 14 for the explanation of which reference is now also made to the details of FIGS. 2a and 2b and 2c, comprises a total of 3 sensor elements 68, 69 and 71, which are essentially rotationally symmetrical in principle, and which are identical to those shown in FIG. 1 apparent assembly at an axial distance to each other and move rotationally firmly on the projecting into the receiving space 51 of the measuring system 14 • end portion 72 of the hollow shaft are arranged 37th
  • the first mechanical transmitter element 68 is in the form of a toothed wheel with teeth 73 running parallel to the central longitudinal axis 18, which trigger pulse-shaped AC voltage output signals of these sensor elements 74 and 75 when passing by electronic sensor elements 74 and 75 arranged fixed to the housing, i.e. Sequences of voltage pulses varying between a maximum and a minimum level, the pulse shape of which corresponds to the hollow shaft 37 or the rotor 43 of the electric motor 41 to a very good approximation of a sine wave at a predetermined speed.
  • So-called field plate sensors of known design are used as sensor elements 74 and 75, in which the amplitudes of the output signals are independent of the rotational speed of the mechanical transmitter elements 68, ie the signal level of their output signals varies between defined - upper and lower - extreme values , so that the output signals of the two sensor elements 74 and 75 can also be easily evaluated in terms of their level.
  • the two sensor elements 74 and 75 are arranged at such an azimuthal distance ⁇ ( f from one another that there is a phase shift of 90 ° between their output signals, so that continuous monitoring of the temporal course of the output signals of the two sensor elements 74 and 75 and the temporal changes (temporal differential quotients) of the same, the direction of rotation of the hollow shaft 37 can also be detected.
  • the gear-shaped transmitter element 68 and the sensor elements 74 and 75 assigned to it thus form an angular position measuring system, the accuracy of which is greater, the greater the number of teeth 73 equidistantly distributed over the circumference of the transmitter element 68 and the higher the accuracy the output signal amplitudes of the two sensor elements 74 and 75 can be measured.
  • the measurement accuracy in this respect allows the angular spacing of two successive teeth to be recorded precisely to 1/100 of its amount. With an angular distance of 3.6 ° between two successive teeth 73, the accuracy of the angular position measuring system 68.74.75 is 3.6 x 1 ⁇ "2 °.
  • the second mechanical encoder element 69 which rotates with the hollow shaft 37, is designed as an annular flange-shaped element which has only a single, for example V-shaped, slot 56 on its circumference, or alternatively a - pointed - projection 76 'by its passage on an associated with this transmitter element 69, fixed to the housing electronic sensor element 77 a reference pulse is triggered.
  • the gear-shaped transmitter element 68 and the ring-flange-shaped transmitter element 69 and the electronic sensor elements 74 and 75 and 77 assigned to them are arranged and designed such that the output signals of at least the two sensor elements 74 and 75 of the angular position measuring system 68, 74, 75 by the possible axial displacements of the hollow shaft 37 during operation of the drive device 10 - and thus also the transmitter elements 68 and 69 - are not influenced, since the output signals of the two sensor elements 74 and 75 should also be able to be evaluated as precisely as possible with regard to the amounts of their amplitudes (signal level) .
  • the subsystem of the measuring system 14 comprising the third rotating sensor element 71 and at least one further electronic sensor element 78 which is also arranged fixed to the housing is designed such that the output signal level of the output signals generated by this third electronic sensor element 78 is significant, preferably varies in a linear relation with axial displacements of the encoder element 71 or the hollow shaft 37, in order to use the relevant variation or the respective amount of the output signal of the sensor element 78 to determine the following error AS, which is relevant in the operation of the drive device 10, with sufficient accuracy ⁇ to be able to vote.
  • its mechanical transmitter element 71 is designed as an annular rib with conical flanks 79 and 81, which adjoin one another along a sharp ring edge 82, through the axial edge thereof Displacements relative to the sensor element 78 whose output signal level is influenced.
  • An element of the type is again provided as sensor element 78, as already explained for the angular position measuring system 68, 74, 75.
  • a position of the mechanical transmitter element 71 is linked to the - blocking - basic position 0 of the follow-up control valve 12, in which the output signal of the sensor element 78 of the drag 1 measuring system 71, 78 corresponds to a - high or low - extreme value, so that changes in the output signal level of the sensor element 78 each have a monotonous relationship with the drag error ⁇ S in one or the other Stand in the direction.
  • a necessary adjustability of the following error measuring system 71, 78 can be realized in that its transmitter element 71 can be screwed onto a thread 83 of the hollow shaft end section 72 and can thus be displaced in the axial direction and can be fixed by means of a locking nut (not shown) .
  • a single-conical ring 71 ' can also be provided as a mechanical encoder element, as exemplified in the upper part of FIG. 2c, to achieve a monotonous relationship between the output signal level of the sensor element 78 and the following error S.
  • the mechanical transmitter element 71 'of the following error measuring system 71 *, 78 provided in accordance with FIG. 2c calibration thereof in units of the following error ⁇ S is possible in a simple manner in that when the drive device is switched on, i. as long as the hollow shaft 37 or the encoder element 71 'has not yet undergone any displacement, the output signal level of the sensor element 78 is stored as a reference point for the following error measurement and is taken into account as a correction quantity for the following error measurement.
  • a mechanical encoder element 71 * is provided, the radius of which varies periodically between a minimum value r and a maximum value R, preferably as shown, linearly within the axial length L of the encoder element 71 "used for the following error
  • a sensor system which detects the direction of the following error change can then be implemented in a simple manner with two sensor elements 78 'and 78 "of the same type as the sensor element 78, which are arranged at a distance from one another which is dimensioned such that their Output signals, based on the periodic structure of the encoder element 71 "have a phase shift of 90 ° or an odd multiple thereof, so that - in analogy to the angular position measuring system 68, 74, 75, here too, in addition to the absolute value of the following error ⁇ S thereof
  • a related arrangement of the two sensor elements 78 'and 78 " is, for example, the one in which their axial distance ⁇ L has the value 1/4 1, with 1 denoting the periodicity length of the periodic structure of the transmitter element 71". Even with this configuration of the following error measuring system 71 ", 78 ', 78", "calibration” is possible in that the output signal combination of the two sensor elements 78' and 78 "is stored before or with the start of the control and monitoring operation and as reference variables for the further measurements are taken into account.

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Abstract

Un entraînement hydraulique pour les mouvements de réglage, d'avancement et de retour d'une tête d'outil d'une machine-outil comprend un moteur hydraulique (11) et une soupape de régulation par poursuite (12). La valeur de référence de la position est fixée et la valeur réelle indiquée en retour au moyen d'une broche filetée (39) et d'un écrou de broche (37) se présentant sous la forme d'un arbre creux. L'un de ces deux éléments peut être entraîné par un moteur électrique (41) afin d'établir la valeur de référence de la position. L'autre élément peut être entraîné afin d'indiquer en retour la valeur de la position réelle. Un système indicateur de position rotative et angulaire (68, 74, 75 et 69, 77) produit un signal de sortie qui mesure directement le nombre total de révolutions exécutées par l'arbre à valeur de référence prédéfinie ainsi que sa position azimutale à l'intérieur de chaque révolution. Un système détecteur de position électronique (71, 78 et 71', 78'; 71'') produit un signal de sortie qui mesure l'erreur de poursuite DELTAS dont la position réelle de la tête d'outil ou de l'élément d'entraînement du moteur hydraulique (16) est en retard de phase par rapport à sa position de référence.A hydraulic drive for the adjustment, advancement and return movements of a tool head of a machine tool comprises a hydraulic motor (11) and a follow-up control valve (12). The position reference value is fixed and the actual value indicated in return by means of a threaded spindle (39) and a spindle nut (37) in the form of a hollow shaft. One of these two elements can be driven by an electric motor (41) in order to establish the reference value of the position. The other element can be driven in order to indicate in return the value of the actual position. A rotary and angular position indicator system (68, 74, 75 and 69, 77) produces an output signal which directly measures the total number of revolutions executed by the shaft with predefined reference value as well as its azimuthal position at interior of each revolution. An electronic position detector system (71, 78 and 71 ', 78'; 71 '') produces an output signal which measures the tracking error DELTAS including the actual position of the tool head or the element d he drive of the hydraulic motor (16) is lagging behind its reference position.

Description

Hydraulische Antriebsvorrichtung Hydraulic drive device
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Antriebsvorrichtung für die Zustell- und Vorschub- sowie die Rückzugsbewegungen eines Werkzeugkopfes einer Werkzeugmaschine und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.The invention relates to a hydraulic drive device for the infeed and feed and the retraction movements of a tool head of a machine tool and with the other generic features mentioned in the preamble of claim 1.
Eine derartige hydraulische Antriebsvorrichtung ist durch die DE 34 38 600 AI bekannt.Such a hydraulic drive device is known from DE 34 38 600 AI.
Bei der bekannten Antriebsvorrichtung wird der mit dem Werkzeug fest gekoppelte Kolben eines Hydromotors mittels eines Nachlauf¬ regelventils gesteuert, das mit elektromechanisch steuerbarer Positions-Sollwert-Vorgabe für das bewegliche Antriebselement des Hydromotors und mit mechanischer Positions-Istwert-Rück- meldung arbeitet. Dabei ist zur Positions-Sollwert-Vorgabe und -Istwert-Rückmeldung eine Gewindespindel und eine mit deren Gewinde in kämmendem Eingriff stehende Spindelmutter vorgesehen, wobei eines dieser beiden Elemente - des Spindel-Muttersystems - mittels eines Elektromotors im Sinne der Positions-Sollwert- Vorgabe antreibbar und das andere dieser beiden Elemente im Sinne der Positions-Istwert-Rückmeldung antreibbar ist, derart, daß bei Gleichheit der Änderungsrate der Positions-Sollwert- Vorgabe und der Positions-Istwert- ückmeldung die Spindel und die Mutter mit gleicher Drehzahl rotieren und keinerlei axiale Relativbewegungen gegeneinander ausführen. Im Rahmen des Nach¬ lauf-Regelventils ist ein Ventilbetätigungsglied vorgesehen, welches, wenn die Spindel und die Mutter mit unterschiedlicher Drehzahl rotieren, Relativbewegungen der Mutter gegen die Spindel mit ausführt und dadurch das Ventil im Sinne einer Vergrößerung der Durchflußquerschnitte von Versorgungspfaden, über die das Druckmedium zur Erzielung der jeweils gewünschten Bewegungsrichtung strömt, aufsteuert, wenn die Änderungsrate der Ist-Position kleiner ist als die Änderung der Positions- Sollwert-Vorgabe, und diese Durchflußquerschnitte konstant hält, wenn und solange diese Änderungsraten gleich sind. Die für die Bewegungssteuerung des Elektromotors erforderlichen Signale werden von einer elektronischen Steuereinheit mit Schnittstelle für eine NC- oder CNC-Steuerung erzeugt. Um fest¬ stellen zu können, ob und/oder wann das mit der Antriebsvor¬ richtung angetriebene Werkzeug eine bestimmte Position erreicht hat, sei es um zu erfassen, ob das Werkzeug überhaupt seinen Arbeitshub ausgeführt hat, sei es um genau den Endpunkt seines Arbeitshubes feststellen zu können, z. B. wenn das Arbeits¬ ergebnis davon abhängig ist, daß eine definierte Endposition tatsächlich erreicht wird, wie im Fälle einer Presse oder Prägemaschine, ist eine Überwachungseinrichtung vorgesehen, bei der der Abstand des Regelventil-Betätigungsgliedes von dessen Grundstellung überwacht wird und, wenn dieser Abstand einen vorgebbaren, definierten Mindestwert unterschreitet, was gleichbedeutend damit ist, daß sich das Werkzeug dem Totpunkt nähert, ein positionscharakteristisches Überwachungssignal eines NäherungsSchalters auslöst. Dadurch wird eine für viele Anwendungsf lle hinreichend genaue Feststellung des "program- mierten" Totpunktes des Werkzeuges erzielt, welche anzeigt, daß das Werkzeug seinen Arbeitshub ausgeführt hat. Zum Einstellen der Einrichtung auf eine bestimmte Hubhöhe des Werkzeuges und eine bestimmte Materialdicke des Werkstückes bzw. Verformungstiefe desselben bedarf es lediglich einer zweck¬ gerechten Programmierung der Sollwert-Vorgabe-Einrichtung. Die Erfassung des Totpunktes selbst erfolgt mit Hilfe eines Näherungssc _»•h*alters, der anspricht, wenn ein Drehflügel, der über ein Übersetzungsgetriebe von dem Ventil-Betätigungsglied angetrieben wird, in eine definierte, voreingestellte Position gelangt, die der "Mittelstellung" des Ventilbetätigungsgliedes entspricht, welche dieses einnimmt;, wenn Gleichheit von Soll- und Ist-Position erreicht ist, was gleichbedeutend mit dem Erreichen des Totpunktes des Werkzeuges ist. Bei der bekannten Vorrichtung wird auch erkannt, wenn das Nachlauf-Regelventil voll aufgesteuert ist, das heißt wenn der Schleppfehler ΔS des Regelkreises sehr groß wird, was als Indiz dafür gewertet werden kann, daß eine Kollision zwischen dem Antriebselement und einem Hindernis vorliegt, und es wird dann die Antriebsvorrichtung abgeschaltet. Hierbei wird auch die Richtung der Bewegung des Antriebselementes berücksichtigt, das heißt es ist anhand von der Überwachungseinrichtung erzeugter Signalekombinationen erkennbar, ob eine Kollision in "Vorwärts-" oder "Rückwärts-"Richtung stattgefunden hat.In the known drive device, the piston of a hydraulic motor, which is firmly coupled to the tool, is controlled by means of a follow-up control valve which operates with an electromechanically controllable position setpoint specification for the movable drive element of the hydraulic motor and with mechanical actual position feedback. In this case, a threaded spindle and a spindle nut which meshes with its thread are provided for the position setpoint specification and actual value feedback, one of these two elements - the spindle nut system - being drivable by means of an electric motor in the sense of the position setpoint specification and the other of these two elements can be driven in the sense of the actual position feedback, such that that if the change rate of the position setpoint specification and the position actual value feedback are the same, the spindle and the nut rotate at the same speed and do not perform any axial relative movements against one another. In the context of the run-on control valve, a valve actuating element is provided which, when the spindle and the nut rotate at different speeds, also carries out relative movements of the nut against the spindle and thereby the valve in the sense of an increase in the flow cross sections of supply paths via which the Pressure medium flows to achieve the desired direction of movement, controlled when the rate of change of the actual position is less than the change in the position setpoint specification, and keeps these flow cross-sections constant if and as long as these rates of change are the same. The signals required for the motion control of the electric motor are generated by an electronic control unit with an interface for an NC or CNC control. In order to be able to determine whether and / or when the tool driven by the drive device has reached a certain position, it is necessary to ascertain whether the tool has actually carried out its working stroke or whether it is to determine exactly the end point of its working stroke to be able to B. if the work result depends on the fact that a defined end position is actually reached, as in the case of a press or embossing machine, a monitoring device is provided in which the distance of the control valve actuator from its basic position is monitored and if this distance falls below a predefinable, defined minimum value, which is equivalent to the fact that the tool approaches the dead center, triggers a position-characteristic monitoring signal from a proximity switch. As a result, a determination of the "program" that is sufficiently precise for many achieved "dead center of the tool, which indicates that the tool has carried out its working stroke. To set the device to a certain lifting height of the tool and a certain material thickness of the workpiece or the depth of deformation thereof, all that is required is appropriate programming of the setpoint specification The dead center itself is detected with the aid of an approximate switch which responds when a rotary wing which is driven by the valve actuating mechanism via a transmission gear reaches a defined, preset position which the " Corresponds to the center position "of the valve actuating element, which assumes this; when the desired and actual positions have been reached, which is equivalent to reaching the dead center of the tool. In the known device, it is also recognized if the overrun control valve is fully open , that is if the following error ΔS of the rule Circle becomes very large, which can be taken as an indication that there is a collision between the drive element and an obstacle, and the drive device is then switched off. The direction of the movement of the drive element is also taken into account here, that is to say it can be seen from the signal combinations generated by the monitoring device whether a collision has taken place in the “forward” or “backward” direction.
Zwar ist bei der bekannten Antriebsvorrichtung eine Anpassung ihrer Überwachungseinrichtung dahingehend, daß diese auf unterschiedliche Schwellenwerte des Schleppfehlers S ein¬ stellbar ist, an verschiedene Einsatzzwecke durchaus möglich, es ist aber nicht möglich, den Schleppfehler seinem -Betrage nach zu erfassen, solange dieser unterhalb des genannten Schwellenwertes liegt, mit der insoweit nachteiligen Folge, daß eine im Betrieb einer mit der Antriebsvorrichtung ausge¬ rüsteten Maschine auftretende Änderung des Schleppfehlers, z. B. im Sinne einer Vergrößerung desselben, nicht erfaßt werden kann.In the case of the known drive device, it is entirely possible to adapt its monitoring device so that it can be set to different threshold values of the following error S for different purposes, but it is not possible to determine the amount of the following error as long as it is below the mentioned threshold value, with the disadvantageous consequence in this respect, that a change in the tracking error occurring during operation of a machine equipped with the drive device, e.g. B. in the sense of an enlargement of the same, can not be detected.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine kontinuierliche und fortlaufende Erfassung des Schleppfehlers Δ S möglich ist.The object of the invention is therefore to improve a drive device of the type mentioned in such a way that a continuous and continuous detection of the following error Δ S is possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 1.
Hiernach umfaßt die Überwachungseinrichtung einen Drehstellungs¬ geber, der, z. B. in digitalem Format eine Ausgabe erzeugt, die ein direktes Maß für die von der Sollwert— orgabewelle insgesamt ausgeführten Umdrehungen sowie deren azimutaler Position innerhalb jeder Umdrehung ist, und es ist weiter ein elektronischer Weggeber vorgesehen, dessen Ausgabe ein direktes Maß für die axiale Auslenkung der Sollwert-Vorgabewelle gegen¬ über der Neutralstellung derselben bzw. der Neutralstellung des Ventilbetätigungsgliedes und damit ein Maß für den Schlepp¬ fehler ΔS ist, um den die Ist-Position des Werkzeuges bzw. des Antriebs-Ξlementes des Hydromotors gegenüber seiner Soll- Position nacheilt.According to this, the monitoring device comprises a rotary position transmitter which, for. For example, an output is generated in digital format which is a direct measure of the total number of revolutions made by the setpoint input shaft and their azimuthal position within each revolution, and an electronic displacement sensor is also provided, the output of which is a direct measure of the axial deflection the setpoint input shaft compared to the neutral position of the same or the neutral position of the valve actuating element and thus a measure of the drag error ΔS by which the actual position of the tool or the drive element of the hydraulic motor lags behind its set position .
Hieraus resultierende - vorteilhafte - funktionelle Eigen¬ schaften der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zumindest die folgenden:Resulting - advantageous - functional properties of the device according to the invention are at least the following:
Dadurch, daß die Position der Sollwert-Vorgabewelle - im Sinne einer Messung - überwacht wird, ist der momentan für den Betriebszustand der Antriebsvorrichtung maßgebliche Positions- Sollwert genau "bekannt" und nicht mit Ungenauigkeiten behaftet, die, z. B. bei einer Impulsansteuerung eines zum Antrieb der Sollwert-Vorgabewelle vorgesehenen Schrittmotors dadurch auf¬ treten können, daß der Schrittmotor, falls die Impulsfolge¬ frequenz der Ansteuerung einmal zu hoch sein sollte, einen Ansteuerimpuls gleichsam "übersieht".Because the position of the setpoint input shaft - in the sense of a measurement - is monitored, it is currently for the Operating state of the drive device relevant position setpoint exactly "known" and not affected by inaccuracies, z. B. with a pulse control of a provided for driving the setpoint input shaft stepper can occur that the stepper motor, if the pulse repetition frequency of the control should be too high, "overlooks" a control pulse.
Durch die permanente Messung der Auslenkung des Ventilbetäti¬ gungsgliedes des Nachlauf-Regelventils aus seiner Ruhelage, das heißt die Messung des Schleppfehlers der Regeleinrichtung, der in Einheiten der Position des von der Antriebsvorrichtung angetriebenen Werkzeuges umgerechnet werden kann, ist gleich¬ zeitig auch dessen Ist-Position bekannt, so daß in jeder Phase eines Bearbeitungsvorganges, der unter Einsatz der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung durchgeführt wird, genau erkennbar ist, wie weit der Bearbeitungsprozeß fortgeschritten ist.Due to the permanent measurement of the deflection of the valve actuating member of the overrun control valve from its rest position, that is to say the measurement of the drag error of the control device, which can be converted into units of the position of the tool driven by the drive device, its actual value is simultaneously Position known, so that in each phase of a machining operation that is carried out using the drive device according to the invention, it can be seen exactly how far the machining process has progressed.
Eine sinnfällige und insoweit einfache Ausnutzung dieser Kenntnis kann z. B. darin bestehen, daß bei einer Vielzahl gleichartiger Bearbeitungsvorgänge, die periodisch wiederholt werden, ausgewertet wird, wie groß der Schleppfehler ΔS bei einer bestimmten Soll-Position des mit der Antriebsvorrichtung angetriebenen Werkzeuges ist. Zeigt es sich hierbei, daß der Schleppfehler Δs, bezogen auf diese bestimmte Soll-Position des Werkzeuges über mehrere Arbeitsvorgänge hinweg kontinuier¬ lich zunimmt, so ist dies ein Indiz dafür, daß das Werkzeug "schlecht" - stumpf - wird und daher alsbald ausgewechselt werden muß. Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung bietet insoweit die Möglichkeit der Erkennung einer drohenden Fehlfunktion der mit ihr ausgerüsteten Maschine insgesamt und damit natürlich auch die - rechtzeitige - Vermeidung dieser Fehlfunktion, die mit einer Beschädigung der Maschine verknüpft sein könnte.A meaningful and in this respect simple use of this knowledge can, for. B. consist in a large number of similar machining operations, which are repeated periodically, evaluated how large the following error ΔS is at a certain desired position of the tool driven by the drive device. If it is shown here that the following error Δs, based on this specific target position of the tool, increases continuously over several work processes, this is an indication that the tool is becoming "bad" - blunt - and must therefore be replaced immediately got to. To this extent, the drive device according to the invention offers the possibility of recognizing an impending malfunction of the machine equipped with it as a whole and of course also the - timely - avoidance of this malfunction, which could be linked to damage to the machine.
Andererseits sind bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung auch solche^ Phasen der Bearbeitung erkennbar, bei denen zwar der Sc leppfehler Δ S zunimmt, diese Zunahme aber bei perio¬ disch wiederholten BearbeitungsVorgängen immer dieselbe ist, was als Indiz dafür gewertet werden kann, daß der Bearbeiturigs- vorgang von der Positions-Sollwert-Vorgabesteuerung her gesehen nicht optimal "programmiert" ist, d. h. die Positions-Sollwert- Vorgabe für die betrachtete Bearbeitungsphase zu schnell erfolgt.On the other hand, such ^ stages of processing are in the inventive driving device seen where although the Sc leppfehler Δ S increases, this increase is, however, always the same at perio¬ disch repeated machining operations, which can be seen as an indication that the Bearbeiturigs- process seen from the position setpoint specification control is not optimally "programmed", ie the position setpoint specification for the considered processing phase is too fast.
Sowohl unter dem Gesichtspunkt der frühzeitigen Erkennung eines als;Both from the point of view of early detection of a;
Werkzeugverschleißes ^ uc unter dem Gesichtspunkt einer opti¬ malen Steuerung - Programmierung - des Bearbeitungsablaufes ist es daher vorteilhaft, wenn - gemäß Anspruch 2 - eine elektronische Steuer- und Verarbeitungseinheit vorgesehen ist, welche aus einer Verarbeitung der Ausgaben des Drehstellungs¬ gebers und des Weggebers bedarfsgerecht Steuersignale für die folgenden Funktionen erzeugen kann:Tool wear ^ uc from the point of view of an optimal control - programming - of the machining sequence, it is therefore advantageous if - according to claim 2 - an electronic control and processing unit is provided which processes the outputs of the rotary position sensor and the travel sensor as required Can generate control signals for the following functions:
i Konstanthaltung des Schleppfehlers und/oder ii Verringerung des Schleppfehlers durch Änderung deri keeping the following error constant and / or ii reducing the following error by changing the
KreisVerstärkung des Regelkreises, und/oder iii Abschaltung der AntriebsVorrichtung, wenn der Schlepp¬ fehler Δ S einen einstellbar vorgegebenen, werkzeug¬ spezifischen Wert überschreitet. Diese Steuereinheit ermöglicht es, die Antriebsvorrichtung z. B. im Sinne eines bestmöglichen Kompromisses zwischen erwünscht hoher Dynamik und gleichwohl schonendem Betrieb zu benutzen.Loop gain of the control loop, and / or iii shutdown of the drive device when the following error Δ S exceeds an adjustable, tool-specific value. This control unit enables the drive device z. B. in the sense of the best possible compromise between desired high dynamics and gentle operation.
Die gemäß Anspruch 3 vorgesehene, bevorzugte Gestaltung des zur Überwachung der Positions-Sollwert-Vorgabe vorgesehenen Drehstellungsgebers und Anordnung seiner rotierenden Geber¬ elemente auf der Sollwert-Vorgabewelle des Nachlauf-Regelventils der Antriebsvorrichtung hat den Vorteil einer sehr genauen Erfassung des jeweils maßgablichen Positions-Sollwertes - letzt¬ endlich - des Werkzeuges, da keinerlei Getriebe oder Über¬ tragungselemente, die mit Schlupf oder Spiel behaftet sein können, zwischen die Positions-Sollwert-Vorgabewelle und den Drehstellungsgeber geschaltet sind.The preferred design of the rotary position encoder provided for monitoring the position setpoint specification and the arrangement of its rotating encoder elements on the setpoint input shaft of the overrun control valve of the drive device has the advantage of very precise detection of the relevant position setpoint - Finally - of the tool, since no gears or transmission elements, which may be subject to slip or play, are connected between the position setpoint input shaft and the rotary position transmitter.
Dasselbe gilt mit sinngemäßem Bezug auf die Genauigkeit der Schleppfehler-Messung auch für die durch die Merkmale des Anspruchs 4 vorgesehene Gestaltung des Weggeber-Systems, mit dem die axialen Auslenkungen der Sollwert-Vorgabewelle des Nachlauf-Regelventils überwachbar sind.The same applies with analogous reference to the accuracy of the following error measurement also for the design of the displacement sensor system provided by the features of claim 4, with which the axial deflections of the setpoint input shaft of the follower control valve can be monitored.
Durch die gemäß Anspruch 5 vorgesehene Anordnung der Positions- Istwert-Rückmeldespindel des Nachlauf-Regelventils ist eine Realisierung der Antriebsvorrichtung mit günstig geringen axialen Abmessungen möglich.Due to the arrangement of the position feedback feedback spindle of the follower control valve, the drive device can be realized with low axial dimensions.
Durch die gemäß Anspruch 6 vorgesehene Anordnung des Steuer¬ motors des Nachlauf-Regelventils in dessen im Betrieb der Antriebsvorrichtung vollständig mit Hydraulikδl verfüllten Leckδlraum kann das Arbeitsmedium der Antriebsvorrichtung auf einfache Weise zur Kühlung des Steuermotors ausgenutzt werden, der dadurch mit höherer elektrischer Leistung angesteuert werden kann, was wiederum der Dynamik der gesamten AntriebsVorrichtung zugutekomm .As a result of the arrangement of the control motor of the follow-up control valve in its leakage oil chamber, which is completely filled with hydraulic oil when the drive device is in operation, the working medium of the drive device can be used in a simple manner for cooling the control motor, which is thereby controlled with higher electrical power can, which in turn benefits the dynamics of the entire drive device.
Weiter ist eine erhebliche konstruktive Vereinfachung der Antriebsvorrichtung - Einsparung von Dichtungen und für solche benötigter, mit hoher Genauigkeit zu bearbeitender Dicht¬ flächen - dadurch erzielbar, daß gemäß Anspruch 7 auch das Drehstellungs- und Schleppfehler-Meßsystem "im öl", das heißt in einem mit dem Aufnahmeraum des Steuermotors in kommuni¬ zierender Verbindung stehenden Gehäuseraum der Antriebs¬ vorrichtung untergebracht ist. Es bedarf dann lediglich einer Abdichtung des die genannten Meßsysteme, den Motor und den Leckδlraum des Nachlauf-Regelventils enthaltenden Gehäuseteils nach außen, nicht aber auch der Abdichtung der entsprechenden Aufnahmeräume innerhalb des Gehäuses gegeneinander. Auch eine zur unmittelbaren Ansteuerung des Steuermotors vorgesehene Leistungs-Endstufe des für die Betriebssteuerung der Antriebs¬ vorrichtung vorgesehenen elektronischen Steuergeräts kann in einem - drucklosen - Leckδlraum der Vorrichtung mit unterge¬ bracht sein und dadurch auf einfache Weise gekühlt werden, wobei es sich natürlich versteht, daß die elektrischen Versorgungs- und Steuerleitungen sowie die Signalleitungen, über welche die Sensor-Elemente des Drehstellungsgebers und des Weggebers an die elektronische Steuereinheit angeschlossen sind, isoliert und flüssigkeitsdicht aus dem Gehäuse der Antriebsvorrichtung herausgeführt sein müssen, was aber tech¬ nisch problemlos ist.Furthermore, a considerable structural simplification of the drive device - saving of seals and sealing surfaces required for such, which can be machined with high accuracy - can be achieved in that, according to claim 7, the rotational position and following error measuring system "in oil", that is, in one with the receiving space of the control motor in a communicating connection housing space of the drive device is housed. It is then only necessary to seal the housing part containing the above-mentioned measuring systems, the motor and the leakage oil space of the overflow control valve, but not also to seal the corresponding receiving spaces within the housing from one another. A power output stage of the electronic control device provided for the operational control of the drive device, which is intended for direct control of the control motor, can also be accommodated in a - unpressurized - leakage oil space of the device and can thus be cooled in a simple manner, it being understood that the electrical supply and control lines as well as the signal lines, via which the sensor elements of the rotary position transmitter and the displacement transmitter are connected to the electronic control unit, must be guided out of the housing of the drive device in an insulated and liquid-tight manner, but this is technically problem-free.
Durch die Merkmale des Anspruchs 8 ist eine bevorzugte, spezielle Gestaltung des zur Überwachung der Positions-Sollwert- Vorgabe vorgesehenen Drehstellungsgebers angegeben, der eine Winkelauflδsung der Drehstellung von 3,6 • 10-20 ermöglicht. Durch die Merkmale des Anspruchs 9 ist dem grundsätzlichen Aufbau nach und durch diejenigen des Anspruchs 10 im Sinne einer bevorzugten Gestaltung der Weggeber näher spezifiziert, mittels dessen der Schleppfehler Δ S der Antriebsvorrichtung erfaßbar ist, wobei der Schleppfehler Δ S auf mindestens 1/100 seines maximalen Betrages genau meßbar ist.By the features of claim 8 is a preferred, specific configuration is given of the intended for monitoring the position set point selection rotary encoder, which enables Winkelauflδsung the rotational position of 3.6 • 10 twentieth By the features of claim 9, the basic structure is gradually specified by those of claim 10 in terms of a preferred embodiment of the displacement sensor, by means of which the following error Δ S of the drive device can be detected, the following error Δ S being at least 1/100 of its maximum Amount is precisely measurable.
Durch die gemäß Anspruch 11 vorgesehene Auswertung des Weggeber- Ausgangssignals kann auf eine Zuordnung der Neutralstellung des Ventilsbetätigungsgliedes des Nachlauf-Regelventils zu einem bestimmten Ausgangssignal-Pegel des Weggebers verzichtet werden, wodurch zeitraubende Justier- und Eichvorgänge entfallen können.The evaluation of the displacement sensor output signal provided in accordance with claim 11 means that the neutral position of the valve actuating element of the follower control valve can not be assigned to a specific output signal level of the displacement sensor, which means that time-consuming adjustment and calibration processes can be dispensed with.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen Ausführungs- Beispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:Further details and features of the invention will become apparent from the following description of a specific exemplary embodiment with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungs¬ gemäßen hydraulischen Antriebsvorrichtung mit einem Maßsystem für den Sollwert der Kolbenposition und für den Schleppfehler der Regelung.1 shows a preferred exemplary embodiment of a hydraulic drive device according to the invention with a measurement system for the setpoint value of the piston position and for the following error of the control.
Fig. 2a Einzelheiten einer Drehstεllungsgebereinheit des Meßsystams gemäß Fig. 1,2a shows details of a rotary encoder unit of the measuring system according to FIG. 1,
Fig. 2b Eizelheiten eines Referenzsignalgebers des Meßsystems gemäß Fig. 1 und2b details of a reference signal transmitter of the measuring system according to FIG. 1 and
Fig. 2c Einzelheiten eines Schleppfehlergebers des Meßsystems gemäß Fig. 1, jeweils in vereinfachter, teilweise abgebrochener Ansicht.2c details of a tracking error transmitter of the measuring system 1, each in a simplified, partially broken view.
Die in der Figur 1, auf deren Einzelheiten ausdrücklich ver¬ wiesen sei, dargestellte, insgesamt mit 10 bezeichnete, er¬ findungsgemäße hydraulische Antriebsvorrichtung besteht aus einem Hydromotor 11, einem Nachlauf-Regelventil 12, das mit elektrisch^gesteuerter Vorgabe des Sollwertes der Position eines - nicht dargestellten - Werkzeuges, das mittels des Hydromotors 11 in seine Arbeitspositionen gebracht wird, und mechanischer Positions-Istwert-Rückmeldung arbeitet, einer lediglich schematisch angedeuteten elektronischen Steuereinheit 13 für die Positions-Sollwert-Vorgabe-Steuerung und einem ins¬ gesamt mit 14 bezeichneten Meßsystem, mittels dessen einerseits der eingesteuerte Positions-Sollwert des Werkzeuges bzw. des Antriebskolbens 16 meßbar und andererseits der Schleppfehler ^S erfaßbar ist, um den das Werkzeug bzw. der Antriebskolben 16 dem angesteuerten Positions-Sollwert nacheilt.Which is expressly recognized ver¬ in Figure 1, the details of which, as shown, generally designated 10, he find proper hydraulic drive device consists of a hydraulic motor 11, a follow-up control valve 12, with electrically ^ controlled presetting of the desired value of the position of a - Tool (not shown), which is brought into its working positions by means of the hydraulic motor 11 and works mechanical feedback of actual position value, an electronic control unit 13 for the position setpoint specification control, which is only indicated schematically, and one designated overall by 14 Measuring system by means of which on the one hand the set position value of the tool or the drive piston 16 can be measured and on the other hand the following error ^ S can be detected, by which the tool or the drive piston 16 lags the set position value.
Bei der insoweit durch die Benennung ihrer funktionswesentlichen Komponenten 11 bis 14 erläuterten Antriebsvorrichtung 10 ' sind deren Hydromotor 11, das Nachlauf-Regelventil 12 und das Me߬ system als eine kompakte, in einem gemeinsamen Gehäuse 17 unter¬ gebrachte Baueinheit ausgebildet, wobei das Nachlauf-Regelventil 12, entlang der zentralen Achse 18 der Baueinheit 11, 12, 14 gesehen, "zwischen" dem Hydromotor 11 und dem Meßsystem 14 angeordnet ist.In the drive device 10 ' explained in this respect by the designation of its functionally essential components 11 to 14, its hydraulic motor 11, the follow-up control valve 12 and the measuring system are designed as a compact structural unit accommodated in a common housing 17, the follow-up Control valve 12, seen along the central axis 18 of the assembly 11, 12, 14, "between" the hydraulic motor 11 and the measuring system 14 is arranged.
Der Hydromotor 11 ist beim dargestellt, speziellen Ausführungs¬ beispiel als linearer Hydrozylinder ausgebildet, dessen mit der Kolbenstange 19 fest verbundenen Kolben 16 innerhalb eines das Gehäuse 17- dieses Hydrozylinders 11 bildenden Abschnittes des Gehäuses 17 zwei Antriebsdruckräume 21 und 22 des Hydrozylinders 11 druckdicht beweglich gegeneinander abgrenzt, durch deren - mittels des Nachlauf-Regelventils 12 gesteuerten alternativen Anschluß an den Hochdruck (P)-Ausgang 23 des lediglich schematisch angedeuteten Druckversorgungsaggregats 24 bzw. dessen - drucklosen Tank (T)-Anschluß 26 der Antriebskolben 16 in den durch die Pfeile 27 und 28 repräsentierten Bewegungsrichtungen - Vorschubbewegung und Rückzugsbewegung - antreibbar ist.The hydraulic motor 11 in the particular embodiment shown is designed as a linear hydraulic cylinder, the piston 16 of which is fixedly connected to the piston rod 19 within a section forming the housing 17 of this hydraulic cylinder 11 of the housing 17 delimits two drive pressure chambers 21 and 22 of the hydraulic cylinder 11 so that they can be moved in a pressure-tight manner, by means of which - by means of the follow-up control valve 12 controlled alternative connection to the high pressure (P) outlet 23 of the only schematically indicated pressure supply unit 24 or its - pressure-free tank T) port 26 of the drive piston 16 in the directions of movement represented by the arrows 27 and 28 - feed movement and retraction movement - can be driven.
Das Nachlauf-Regelventil 12 ist seiner Funktion nach ein 4/3- Wege-Ventil, dessen neutrale Grundstellung 0 seine Sperrstellung ist, in welcher beide Antriebsdruckräume 21 und 22 des Hydromotors 11 sowohl gegen den P-Anschluß 23 als auch gegen den T-Anschluß 26 des Druckversorgungsaggregats abgesperrt sind.The follow-up control valve 12 is a 4/3-way valve in its function, the neutral basic position 0 is its blocking position, in which both drive pressure chambers 21 and 22 of the hydraulic motor 11 both against the P connection 23 and against the T connection 26 of the pressure supply unit are blocked.
In der dem Vorschub-Betrieb der AntriebsVorrichtung 10 zugeord¬ neten Funktionsstellung I des Nachlauf-Regelventils 12 ist der eine, gemäß der Zeichnung linke Antriebsdruckraum 21 des Hydro¬ zylinders über einen Durchflußpfad 29 des Nachlauf-Regelventils 12 an den P-Druckausgang 23 des Druckversorgungsaggregats 24 angeschlossen, während der andere Antriebsdruckraum 22 über den weiteren Durchflußpfad 31 zum Tank 26 des Druckversorgungs¬ aggregats hin druckentlastet ist. In dieser Funktionsstellung I des Nachlauf-Regelventils 12 bewegt sich der Kolben 16 des Hydrozylinders 11 in Richtung des Pfeils 27, gemäß Figur 1 nach rechts.In the function position I of the follow-up control valve 12 assigned to the feed operation of the drive device 10, the one, according to the drawing, the left drive pressure chamber 21 of the hydraulic cylinder via a flow path 29 of the follow-up control valve 12 to the P pressure outlet 23 of the pressure supply unit 24 is connected, while the other drive pressure chamber 22 is depressurized via the further flow path 31 to the tank 26 of the pressure supply unit. In this functional position I of the follow-up control valve 12, the piston 16 of the hydraulic cylinder 11 moves in the direction of the arrow 27, according to FIG. 1 to the right.
In der dem Rückzugsbetrieb zugordneten Funktionsstellung II des Nachlauf-Regelventils 12 ist der gemäß Figur 1 linke An¬ triebsdruckraum 21 über einen Durchflußpfad 32 des Nachlauf- Regelventils 12 mit dem - drucklosen - Tankanschluß 26 des Druckversorgungsaggregats 24 verbunden, während der andere Antriebsdruckraum 22 des Hydrozylinders 11 über den zweiten in der Funktionsstellung II des Nachlauf-Regelventils 12 wirksamen Durchflußpfad 33 an den P-Druckausgang 23 des Druckversorgungs¬ aggregats 24 angeschlossen ist. In dieser Funktionsstellung II des Nachlauf-Regelventils 12 bewegt sich der Antriebskolben 16 des Hydromotors 11 in Richtung des Pfeils 28, gemäß Figur 1 nach links.In the functional position II of the overrun control valve 12 assigned to the retraction operation, the drive pressure chamber 21 on the left in FIG. 1 is via a flow path 32 of the overrun Control valve 12 is connected to the - unpressurized - tank connection 26 of the pressure supply unit 24, while the other drive pressure chamber 22 of the hydraulic cylinder 11 is connected to the P pressure outlet 23 of the pressure supply unit 24 via the second flow path 33 which is effective in the functional position II of the follow-up control valve 12 . In this functional position II of the follow-up control valve 12, the drive piston 16 of the hydraulic motor 11 moves in the direction of the arrow 28, according to FIG. 1 to the left.
Das Nachlauf-Regelventil 12, das - zum Zweck der Erläuterung - gemäß der halbschematischen Darstellung der Figur 1 als Schieber-Ventil vorausgesetzt ist, dessen "Kolben" 34 durch das 4/3-Wege-Ventil-Symbol repräsentiert ist, ist als Proportionalventil ausgebildet, das, von seiner sperrenden Grundstellung 0 aus gesehen, mit einer zunehmenden Verschiebung seines Ventilkolbens 34 nach "links"; d.h. im Sinne einer Beaufschlagung des Hydromotors 11 in Vorschub-Richtung 27, zunehnmend größere Querschnitte der Durchflußpfade 29 und 31 freigibt und bei einer zunehmenden Verschiebung seines Ventil¬ kolben 34 nach "rechts", d.h. im Sinne einer Beaufschlagung des Hydromotors in Rückzugsrichtung 28, zunehmend größere Quer¬ schnitte der Durchfiußpfade 32 und 33 freigibt, wobei sich der Ventikolben 34 jeweils in der zur Bewegungsrichtung des Antriebskolbens 16 entgegengesetzten Richtung bewegt.The overrun control valve 12, which - for the purpose of explanation - is required as a slide valve according to the semi-schematic illustration of FIG. 1, the "piston" 34 of which is represented by the 4/3-way valve symbol, is designed as a proportional valve , seen from its blocking basic position 0, with an increasing displacement of its valve piston 34 to the "left"; i.e. in the sense of an action on the hydraulic motor 11 in the feed direction 27, increasingly larger cross sections of the flow paths 29 and 31 are released and with an increasing displacement of its valve piston 34 to the "right", i.e. in the sense of acting on the hydraulic motor in the retraction direction 28, increasingly larger cross sections of the flow paths 32 and 33 are released, the valve piston 34 moving in the opposite direction to the direction of movement of the drive piston 16.
Um das insoweit erläuterte Nachlauf-Regelventil 12 im Sinne der BewegungsSteuerung des Kolbens 16 des Hydromotors 11 und des mit diesem angetriebenen Werkzeuges bedarfsgerecht in seine verschiedenen Funktionsstellungen 0 und I bzw. II steuern zu können, sind weiter die folgenden Funktionselemente vorge¬ sehen: In einer zentralen, mit der Längsachse 18 der Antriebsvorrich¬ tung 10 koaxialen Bohrung 36 eines auf das Gehäuse des Nachlauf- Regelventils 12 bildenden, blockfδrmigen Mittelabschnitts 17" des Gehäuses 17 ist drehbar und axial verschiebbar eine Hohl¬ welle 37 gelagert, die an ihrem dem Hydromotor 11 zugewandten Endabschnitt mit einem Innengewinde 38 versehen ist, über das sie mit einer zentralen, langgestreckten Gewindespindel 39, welche fest mit dem Antriebskolben 16 des Hydromotors 11 ver¬ bunden ist, in kämmendem Eingriff steht. Diese Hohlwelle 37 ist - zur Vorgabe des Positions-Sollwertes des Antriebskolbens 16 des Hydromotors 11 - mittels eines insgesamt mit 41 be¬ zeichneten Elektromotors antreibbar dessen Stomversorgung im Sinne der Positions-Sollwert-Vorgabe durch elektrische Ausgangs¬ signale der elektronischen Steuereinheit 13 gesteuert wird.In order to be able to control the follow-up control valve 12 explained in this way in terms of the movement control of the piston 16 of the hydraulic motor 11 and the tool driven with it in its various functional positions 0 and I or II, the following functional elements are further provided: In a central bore 36, which is coaxial with the longitudinal axis 18 of the drive device 10, of a block-shaped central section 17 ″ of the housing 17 which forms the housing of the follow-up control valve 12, a hollow shaft 37 is rotatably and axially displaceably mounted End section facing hydraulic motor 11 is provided with an internal thread 38 via which it meshes with a central, elongated threaded spindle 39, which is fixedly connected to drive piston 16 of hydraulic motor 11. This hollow shaft 37 is for setting the position - Setpoint of the drive piston 16 of the hydraulic motor 11 - can be driven by means of an electric motor designated overall by 41, the power supply of which is controlled by electrical output signals of the electronic control unit 13 in the sense of the position setpoint specification.
Dieser Elektromotor hat beim dargestellten, speziellen Aus¬ führungsbeispiel einen gehäusefest angeordneten Stator 42 und einen axial hin- und herverschiebbaren Rotor 43, dessen Rotor¬ welle durch einen Abschnitt der Hohlwelle 37 gebildet ist, welche solchermaßen dreh- und verschiebefest mit dem Rotor 43 verbunden ist. Der Rotor 43 des Elektromotors 41 ist somit über den von der Gewindespindel 39 axial durchsetzten Abschnitt 44 der Hohlwelle 37 an dem blockfδrmigen Mittelabschnitt 17" des Gehäuses 17 , einerseits und andererseits mit einem weiterführenden Abschnitt 46 der den Rotor 43 tragenden Hohlwelle 37 in einer zentralen Bohrung 47 einer Zwischenwand 48 des Gehäuses 17 drehbar gelagert, welche den im wesentlichen von dem Motor 41 und dem Nachlauf-Regelventil 12 eingenommen Raum 49 gegen den für die Aufnahme des Meßsystems 14 vorgesehenen Gehäuseraum 51 abgrenzt, wobei diese Räume 49 und 41 jedoch nicht druckdicht gegeneinander abgeschlossen sind, sondern insgesamt den Leckδlraum der Antriebsvorrichtung 10 bilden. In dem zentralen, das Nachlauf-Regelventil 12 aufnehmenden Teil 17" des Gehäuses 17 der Antriebsvorrichtung 10 ist axial verschiebbar, jedoch unverdrehbar ein insgesamt mit 52 bezeichnetes, der Grundform nach joch-förmiges Ventilbetätigungsglied gelagert, das zwei parallel zueinander verlaufende Jochschenkel 53 und 54 hat, die durch einen parallel zur zentralen Längsachse 18 der Antriebsvorrichtung verlaufenden Führungstab 56, der durch eine radial seitliche Führungsbohrung 57 des blockfδrmigen, zentralen Gehäuseteils 17" hindurchtritt, fest miteinander verbunden sind und sich über je einen Betätigungsstift 58 bzw. 59 axial an den einander gegenüberliegenden Seiten des Ventilkolbens 34 angreifen, wobei diese Abstützung der Jochschenkel 53 und 54 an den Betätigungsstiften 58 und 59 bzw. dem Ventilkolben 34 satt- formschlüssig ist.In the special embodiment shown, this electric motor has a stator 42 fixed to the housing and an axially reciprocable rotor 43, the rotor shaft of which is formed by a section of the hollow shaft 37, which is connected to the rotor 43 so as to be fixed in terms of rotation and displacement . The rotor 43 of the electric motor 41 is thus via the section 44 of the hollow shaft 37 axially penetrated by the threaded spindle 39 on the block-shaped central section 17 ″ of the housing 17, on the one hand and on the other hand with a further section 46 of the hollow shaft 37 carrying the rotor 43 in a central bore 47 an intermediate wall 48 of the housing 17 rotatably mounted, which essentially delimits the space 49 occupied by the motor 41 and the overrun control valve 12 from the housing space 51 provided for accommodating the measuring system 14, these spaces 49 and 41, however, not being pressure-tight to one another Are completed, but overall form the leakage oil space of the drive device 10. In the central part 17 ″ of the housing 17 of the drive device 10 receiving the follow-up control valve 12 is axially displaceable, but non-rotatably, a generally designated 52 yoke-shaped valve actuating member, which has two yoke legs 53 and 54 running parallel to one another which are firmly connected to each other by a guide rod 56 running parallel to the central longitudinal axis 18 of the drive device, which passes through a radially lateral guide bore 57 of the block-shaped, central housing part 17 "and is axially connected to each other via an actuating pin 58 or 59 Act on the sides of the valve piston 34, this support of the yoke legs 53 and 54 on the actuating pins 58 and 59 or the valve piston 34 being fully positive.
Die beiden Jochschenkel 53 und 54 haben miteinander fluchtende, mit der zentralen Längsachse 18 der Antriebsvorrichtung 10 koaxiale Bohrungen 61 und 62, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Hohlwelle 37, so daß diese mit einem für ihre leichtgängige Drehbarkeit hinreichen¬ den Spiel durch diese Bohrungen 61 und 62 der Jochschenkel 53 und 54 des Ventilbetätigungsgliedes 52 hindurchtreten kann.The two yoke legs 53 and 54 have mutually aligned bores 61 and 62 which are coaxial with the central longitudinal axis 18 of the drive device 10 and whose diameter is slightly larger than the outer diameter of the hollow shaft 37, so that the latter has sufficient clearance for its easy rotation these bores 61 and 62 of the yoke legs 53 and 54 of the valve actuating member 52 can pass through.
Das Ventilbetätigungsglied 52 ist über Kugellager 63 und 64, die eine leichtgängige Drehbarkeit der Hohlwelle 37 relativ zu dem Ventilbetätigungsglied 52 vermitteln, axial spielfrei zwischen radialen Mitnahmeflanschen 66 und 67 der Hohlwelle 37 - axial - gelagert. Zum Zweck der Erläuterung der Funktion der insoweit ihrem grundsätzlichen Aufbau nach beschriebenen Komponenten der An¬ triebsvorrichtung 10 sei zunächst angenommen, daß der Hydro¬ motor, ausgehend von einer Ruhelage, in welcher das Nachlauf- Regelventil 12 seine Sperrstellung 0 einnimmt, z. B. der dar¬ gestellten Ruhelage, eine Vorschubbewegung in Richtung des Pfeils 27 ausführen soll.The valve actuating member 52 is axially free of play between radial driving flanges 66 and 67 of the hollow shaft 37 via ball bearings 63 and 64, which impart smooth rotation of the hollow shaft 37 relative to the valve actuating member 52. For the purpose of explaining the function of the components of the drive device 10 described in terms of their basic structure, it is first assumed that the hydraulic motor, starting from a rest position in which the overrun control valve 12 assumes its blocking position 0, e.g. B. the rest position shown, should perform a feed movement in the direction of arrow 27.
Hierzu wird der elektrische Antriebsmotor 41 durch Ausgangs¬ signale der elektronischen Steuereinheit 13 mit derjenigen Drehrichtung - der Motor 41 ist in alternativen Drehrichtungen antreibbar - angetrieben, daß sein Rotor 43 und mit diesem die Hohlwelle 37 - wegen deren Gewinde-Eingriff mit der zu¬ nächst in Ruhe bleibenden Gewindespindel 39 - eine axiale Verschiebung in der zur Vorschubrichtung 27 entgegengesetzten Richtung 28 erfährt, die über das Ventilbetätigungsglied 52, das diese einleitende axiale Verschiebung der Hohlwelle 37 mit ausführt, auch auf den Ventilkolben 34 des Nachlauf-Regelventils 12 übertragen wird, das dadurch in seine dem Vorschubbetrieb zugeordnete Funktionsstellung I gelangt. Durch die hieraus resultierende - zunehmende - Druckbeaufschlagung des einen, gemäß Figur 1 linken, Antriebsdruckraumes 21 des Hydromotors 11 bei gleichzeitiger Druckentlastung seines anderen Antriebs¬ druckraumes 22 erfährt der Kolben 16 des Hydromotors 11 nunmehr eine Verschiebung in Vorschubrichtung 27, die sich wegen des formschlüssig-kämmenden Eingriffes zwischen der Gewindespindel 39 und dem Innengewinde 38 der Hohlwelle 37 auch auf diese und damit den Ventilkolben 34 überträgt, der hierdurch wieder in Richtung auf seine Grundstellung 0, d. h. im Sinne einer Ver¬ ringerung der wirksamen Querschnitte der Durchfluß-Pfade 29 und 31 des Nachlauf-Regelventils verschoben wird. Nach einem nur eine kurze Zeitspanne benötigenden "Einschwingen" der Re- gelung ergibt sich ein stationärer Zustand, in welchem die Hohlwelle 37 mit derjenigen Drehzahl angetrieben ist, daß die der" rotatorischen Relativbewegung der Hohlwelle 37 gegenüber der Gewindespindel 39 entsprechende Axialverschiebung dieser beiden Elemente 37 und 39 gegeneinander gleich der Vorschubgeschwindigkeit des Kolbens 16 ist. In diesem stationären, d.h. konstanter Vorschub-Geschwindigkeit des Kolbens 16,.entsprechenden Betriebszustand der An riebsVorrichtung 10, der Gleichheit des Ist-Wertes der Vorschub-Geschwindigkeit des Antriebskolbens 16 und des Soll- Wertes der Vorschubgeschwindigkeit entspricht, ist das Ventilbetätigungsglied 52 "in Ruhe" und das Nachlauf- Regelventil 12 in seiner FunktionsStellung I soweit geöffnet, daß der Öl-Volumenstrom dV/dt, der in den druckbeaufschlagten Antriebsdruckraum 21 des Hydrozylinders eingekoppelt wird bzw. aus dessen druckentlastetem Druckraum 22 abgeführt wird, genau den Wert F * dS/dt hat, wobei mit F der Wert der druckbeauf¬ schlagten Fläche des Antriebskolbens 16 und mit dS/dt die Vor¬ schubgeschwindigkeit in Richtung des Pfeils 27 bezeichnet sind.For this purpose, the electric drive motor 41 is driven by output signals from the electronic control unit 13 with that direction of rotation - the motor 41 can be driven in alternative directions of rotation - that its rotor 43 and with it the hollow shaft 37 - because of their thread engagement with the first one thread spindle 39 which remains at rest - experiences an axial displacement in the direction 28 opposite to the feed direction 27, which is also transmitted to the valve piston 34 of the follow-up control valve 12 via the valve actuating element 52, which also carries out this initial axial displacement of the hollow shaft 37 thereby reaches its functional position I assigned to the feed operation. Due to the resulting - increasing - pressurization of the one drive pressure chamber 21 of the hydraulic motor 11 on the left according to FIG. 1 with simultaneous pressure relief of its other drive pressure chamber 22, the piston 16 of the hydraulic motor 11 now experiences a displacement in the feed direction 27, which is due to the positive Intermeshing engagement between the threaded spindle 39 and the internal thread 38 of the hollow shaft 37 also transmits to the latter and thus to the valve piston 34, which thereby again in the direction of its basic position 0, ie in the sense of a reduction in the effective cross sections of the flow paths 29 and 31 of the overrun control valve is shifted. After a "settling in" of the re- The result is a steady state in which the hollow shaft 37 is driven at the speed that the " rotational relative movement of the hollow shaft 37 relative to the threaded spindle 39 corresponding axial displacement of these two elements 37 and 39 against each other is equal to the feed speed of the piston 16. In this steady, ie constant feed speed of the piston 16,. Corresponding operating state of the drive device 10, the equality of the actual value of the feed speed of the drive piston 16 and the target value of the feed speed corresponds, the valve actuator 52 is "at rest" and the follow-up control valve 12 in its functional position I is opened so far that the oil volume flow dV / dt, which is coupled into the pressurized drive pressure chamber 21 of the hydraulic cylinder or discharged from its pressure-relieved pressure chamber 22, has exactly the value F * dS / dt , where with F the value of the press ¬ struck surface of the drive piston 16 and dS / dt the feed rate in the direction of arrow 27 are designated.
Die Wirkungsweise der An riebsVorrichtung 10 im Rückzugsbetrieb des Hydromotors 11 - bei Ansteuerung des Elektromotors 41 in der entgegengesetzten Drεhrichtung - ist analog, wobei ledig¬ lich die wirksame Querschnittsfläche des Kolbens 16 - beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel - kleiner ist.The mode of operation of the drive device 10 in the retracting operation of the hydraulic motor 11 - when the electric motor 41 is actuated in the opposite direction of rotation - is analogous, with only the effective cross-sectional area of the piston 16 being smaller in the special exemplary embodiment shown.
In dem stationären, Gleichheit von Ist- und Sollwert der Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 16 entsprechenden, Betriebszustand der Antriebsvorrichtung 10 besteht jedoch zwischen dem jeweils momentan maßgeblichen Sollwert der Positio des Antriebskolbens 16 und deren Ist-Wert ein Unterschied, der gleich dem für die Aufrechterhaltung des stationären Zustandes erforderliche Auslenkungshub des Nachlauf-Regelventil-Kolbens 34 aus seiner Grundstellung 0 ist und dem SchleppfehlerΔS der Regelung entspricht, um den der Positions-Ist-Wert des Antriebs¬ kolbens 16 bzw. des Werkzeuges dem Soll-Wert nacheiltHowever, in the steady state of operation of the drive device 10, which corresponds to the actual value and the target value corresponding to the movement speed of the piston 16, there is a difference between the currently relevant target value of the position of the drive piston 16 and its actual value, which is the same as that for maintaining the stationary one Condition Required deflection stroke of the follower control valve piston 34 from its basic position is 0 and corresponds to the following error ΔS of the control by which the actual position value of the drive piston 16 or the tool lags behind the target value
Das Meßsystem 14, zu dessen Erläuterung nunmehr auch auf die Einzelheiten der Fig. 2a sowie 2b und 2c Bezug genommen wird, umfaßt insgesamt 3, der Grundform nach im wesentlichen rotations- symmetrische Geberelemente 68,69 und 71, welche mit der aus der Fig. 1 ersichtlichen Anordnung in axialem Abstand zueinander dreh- und verschiebefest auf dem in den Aufnahmeraum 51 des • Meßsystems 14 hineinragenden Endabschnitt 72 der Hohlwelle 37 angeordnet sind.The measuring system 14, for the explanation of which reference is now also made to the details of FIGS. 2a and 2b and 2c, comprises a total of 3 sensor elements 68, 69 and 71, which are essentially rotationally symmetrical in principle, and which are identical to those shown in FIG. 1 apparent assembly at an axial distance to each other and move rotationally firmly on the projecting into the receiving space 51 of the measuring system 14 • end portion 72 of the hollow shaft are arranged 37th
Das erste mechanische Geberelement 68 hat die Form eines Zahn¬ rades mit parallel zur zentralen Längsachse 18 verlaufenden Zähnen 73, die beim Vorbeitreten an gehäusefest angeordneten elektronischen Sensorelementen 74 und 75 impulsförmige Wechselspannungsausgangssignale dieser Sensorelemente 74 und 75 auslösen, d.h. Folgen von zwischen einem maximalen und einem minimalen Pegel variierenden SpannungsImpulsen, deren Impulsform bei vorgegebener Drehzahl der Hohlwelle 37 bzw. des Rotors 43 des Elektromotors 41 in sehr guter Näherung einer Sinuswelle entspricht.The first mechanical transmitter element 68 is in the form of a toothed wheel with teeth 73 running parallel to the central longitudinal axis 18, which trigger pulse-shaped AC voltage output signals of these sensor elements 74 and 75 when passing by electronic sensor elements 74 and 75 arranged fixed to the housing, i.e. Sequences of voltage pulses varying between a maximum and a minimum level, the pulse shape of which corresponds to the hollow shaft 37 or the rotor 43 of the electric motor 41 to a very good approximation of a sine wave at a predetermined speed.
Als Sensorelemente 74 und 75 sind sogenannte Feldplatten¬ fühler für sich bekannter Bauart benutzt, bei denen die Amplituden der Ausgangssignale unabhängig von der Drehge¬ schwindigkeit der mechanischen Geberelemente 68 sind, d.h. der Signalpegel ihrer Ausgangssignale zwischen defi¬ nierten - oberen und unteren - Extremwerten variiert, so daß die Ausgangssignale der beiden Sensorelemente 74 und 75 auch dem Pegel nach gut auswertbar sind. Die beiden Sensorelemente 74 und 75 sind in einem solchen azimutalen Abstand Δ(f voneinander angeordnet, daß zwischen ihren Ausgangssignalen eine Phasenverschiebung von 90° be¬ steht, so daß aus einer fortlaufenden Überwachung des zeit¬ lichen Verlaufs der AusgangsSignale der beiden Sensor¬ elemente 74 und 75 und der zeitlichen Änderungen (zeitlichen Differentialquotienten) derselben auch der Drehsinn der Hohl- wele 37 erfaßt werden kann.So-called field plate sensors of known design are used as sensor elements 74 and 75, in which the amplitudes of the output signals are independent of the rotational speed of the mechanical transmitter elements 68, ie the signal level of their output signals varies between defined - upper and lower - extreme values , so that the output signals of the two sensor elements 74 and 75 can also be easily evaluated in terms of their level. The two sensor elements 74 and 75 are arranged at such an azimuthal distance Δ ( f from one another that there is a phase shift of 90 ° between their output signals, so that continuous monitoring of the temporal course of the output signals of the two sensor elements 74 and 75 and the temporal changes (temporal differential quotients) of the same, the direction of rotation of the hollow shaft 37 can also be detected.
Diese Auswertung der Sensor-Ausgangssignale erfolgt nach bekannten Algorithmen in der elektronischen Steuereinheit 13, der die AusgangsSignale der beiden Sensorelemente 74 und 75 zugeleitet sind.This evaluation of the sensor output signals takes place according to known algorithms in the electronic control unit 13, to which the output signals of the two sensor elements 74 and 75 are fed.
Das zahnradförmige Geberelement 68 und die diesem zugeordneten Sensorelemente 74 und 75 bilden somit ein Winkelstellungs- Meßsystem, dessen Genauigkeit um so größer ist, je größer die Zahl der über den Umfang des Geberelements 68 äquidistant verteilten Zähne 73 ist und je höher die Genauigkeit ist, mit der Ausgangssignal-Amplituden der beiden Sensor¬ elemente 74 und 75 gemessen werden können. Die diesbezüg¬ liche Meßgena igkeit erlaubt es, den Winkelabstand zweier aufeiander folgender Zähne auf 1/100 seines Betrages genau zu erfassen. Bei einem Winkelabstand von 3,6° zwischen je zwei aufeinander folgenden Zähnen 73 beträgt somit die Genauigkeit des Winkelstellungs-Meßsystems 68,74,75 3,6 x 1θ"2°.The gear-shaped transmitter element 68 and the sensor elements 74 and 75 assigned to it thus form an angular position measuring system, the accuracy of which is greater, the greater the number of teeth 73 equidistantly distributed over the circumference of the transmitter element 68 and the higher the accuracy the output signal amplitudes of the two sensor elements 74 and 75 can be measured. The measurement accuracy in this respect allows the angular spacing of two successive teeth to be recorded precisely to 1/100 of its amount. With an angular distance of 3.6 ° between two successive teeth 73, the accuracy of the angular position measuring system 68.74.75 is 3.6 x 1θ "2 °.
Das zweite - mit der Hohlwelle 37 rotierende - mechanische Geberelement 69 ist als ringflanschförmiges Element ausge¬ bildet, das an seinem Umfang nur einen einzigen, z.B. V-förmigen, Schlitz 56, alternativ dazu einen - spitzen - Vorsprung 76' aufweist, durch dessen Vorbeitreten an einem diesem Geberelement 69 zugeordneten, gehäusefest angeordneten elektronischen Sensorelement 77 jeweils ein Referenzimpuls ausgelöst wird.The second mechanical encoder element 69, which rotates with the hollow shaft 37, is designed as an annular flange-shaped element which has only a single, for example V-shaped, slot 56 on its circumference, or alternatively a - pointed - projection 76 'by its passage on an associated with this transmitter element 69, fixed to the housing electronic sensor element 77 a reference pulse is triggered.
Durch das Auftreten des Referenzimpulses dieses elektronischen Sensorelementes 77, dessen Aufbau demjenigen der Sensor¬ elemente 74 und 75 des Winkelstellungs-MeßSystems 68,74,75 analog ist, wird gleichsam eine Referenzebene markiert, auf welche die mittels der beiden Sensorelemente 74 und 75 innerhalb einer Umdrehung der Hohlwelle 37 erfaßbaren Winkel¬ stellungen dieser Welle bezogen werden können. Durch die bei einer bestimmten Drehrichtung der Hohlwelle 37 auftretenden Winkelstellungs- und Umdrehungszahl-Impulse, die von den Sensorelementen 74 und 75 und ggf. 77 abgegeben werden, ist somit auf einfache Weise - durch entsprechende Auswertung in der elektronischen Steuereinheit 13 - die Positions-Sollwert- Vorgabe für den Antriebskolben 16 des Hydromotors 11 kontrollier¬ bar.Through the occurrence of the reference pulse of this electronic sensor element 77, the structure of which is analogous to that of the sensor elements 74 and 75 of the angular position measuring system 68, 74, 75, a reference plane is marked, as it were, to which the two sensor elements 74 and 75 within one Rotation of the hollow shaft 37 detectable angular positions of this shaft can be obtained. Due to the angular position and number of revolutions occurring in a certain direction of rotation of the hollow shaft 37, which are emitted by the sensor elements 74 and 75 and possibly 77, the position setpoint is thus in a simple manner - by appropriate evaluation in the electronic control unit 13 - Specification for the drive piston 16 of the hydraulic motor 11 controllable.
Das zahnradförmige Geberelement 68 und das ringflanschförmige Geberelement 69 sowie die diesen zugeordneten elektronischen Sensorelemente 74 und 75 bzw. 77 sind so angeordnet und ge¬ staltet, daß die AusgangsSignale mindestens der beiden Sensor¬ elemente 74 und 75 des Winkelstellungs-Meßsystems 68,74,75 durch die im Betrieb der Antriebsvorrichtung 10 möglichen axialen Verschiebungen der Hohlwelle 37 - und damit auch der Geberelemente 68 und 69 - nicht beeinflußt werden, da die Ausgangssignale der beiden Sensorelemente 74 und 75 auch hinsichtlich der Beträge ihrer Amplituden (Signalpegel) möglichst genau auswertbar sein sollen.The gear-shaped transmitter element 68 and the ring-flange-shaped transmitter element 69 and the electronic sensor elements 74 and 75 and 77 assigned to them are arranged and designed such that the output signals of at least the two sensor elements 74 and 75 of the angular position measuring system 68, 74, 75 by the possible axial displacements of the hollow shaft 37 during operation of the drive device 10 - and thus also the transmitter elements 68 and 69 - are not influenced, since the output signals of the two sensor elements 74 and 75 should also be able to be evaluated as precisely as possible with regard to the amounts of their amplitudes (signal level) .
Für das Referenz-Meßsystem 69,77 ist dies nicht zwingend erforderlich, jedoch ist es auch hier zweckmäßig, wenn die Amplituden der von dem Sensorelement 77 erzeugten Ausgangs¬ signale nicht, zumindest nicht drastisch, mit axialen Ver¬ rückungen des ringflanschförmigen Geberelements 69 variieren. Im Unterschied dazu ist das das dritte rotierende Geber¬ element 71 und mindestestens ein weiteres, ebenfalls ge¬ häusefest angeordnetes elektronisches Sensorelement 78 um¬ fassende Teilsystem des Meßsystems 14 so gestaltet, daß der Ausgangssignalpegel der von diesem dritten elektronischen Sensorelement 78 erzeugten AusgangsSignale signifikant, vorzugsweise in einer linearen Relation mit axialen Ver¬ rückungen des Geberelements 71 bzw. der Hohlwelle 37 variiert, um aus der diesbezüglichen Variation bzw. dem jeweiligen Betrag des Ausgangssignals des Sensorelements 78 den im Betrieb der Antriebsvorrichtung 10 jeweils maßgeb¬ lichen Schleppfehler A S mit hinreichender Genauigkeit be¬ stimmen zu können.This is not absolutely necessary for the reference measuring system 69, 77, but it is also expedient here if the amplitudes of the output signals generated by the sensor element 77 do not vary, at least not drastically, with axial displacements of the annular flange-shaped transmitter element 69. In contrast to this, the subsystem of the measuring system 14 comprising the third rotating sensor element 71 and at least one further electronic sensor element 78 which is also arranged fixed to the housing is designed such that the output signal level of the output signals generated by this third electronic sensor element 78 is significant, preferably varies in a linear relation with axial displacements of the encoder element 71 or the hollow shaft 37, in order to use the relevant variation or the respective amount of the output signal of the sensor element 78 to determine the following error AS, which is relevant in the operation of the drive device 10, with sufficient accuracy ¬ to be able to vote.
Zu diesem Zweck ist in der der Fig. 1 entnehmbaren, einfachen Gestaltung des Schleppfehler-MeßSystems 71,78 dessen mechanische Geberelement 71 als eine Ringrippe mit konischen Flanken 79 und 81 ausgebildet, die entlang einer scharfen Ringkante 82 an¬ einander anschließen, durch deren axiale Verrückungen relativ zu dem Sensorelement 78 dessen Ausgangssignalpegel beeinflußt wird.For this purpose, in the simple design of the tracking error measuring system 71, 78, which can be seen in FIG. 1, its mechanical transmitter element 71 is designed as an annular rib with conical flanks 79 and 81, which adjoin one another along a sharp ring edge 82, through the axial edge thereof Displacements relative to the sensor element 78 whose output signal level is influenced.
Als Sensorelement 78 ist wiederum ein Element desjenigen Typs vorgesehen, wie für das Winkelstellungs-Meßsystem 68, 74, 75 schon erläutert. Im Sinne einer einfachen Auswertbarkeit des Pegels der AusgangsSignale des Sensorelements 78 in Ein¬ heiten des Schleppfehlers Δ S ist es günstig, wenn mit der - sperrenden - Grundstellung 0 des Nachlauf-Regelventils 12 eine Position des mechanischen Geberelements 71 verknüpft ist, in der das AusgangsSignal des Sensorelements 78 des Schlepp-1- fehler-Meßsystems 71 , 78 einem - hohen oder niedrigen - Extrem¬ wert entspricht, so daß Änderungen des Ausgangssignal- Pegels des Sensorelements 78 jeweils in einem monotonen Zusammenhang mit dem Schleppfehler ΔS in der einen oder der anderen Richtung stehen. Eine diesbezüglich erforderliche Justierbarkeit des Schlepp¬ fehler-Meßsystems 71,78 kann dadurch realisiert sein, daß sein Geberelement 71 auf einem Gewinde 83 des Hohlwellen- Endabschnittes 72 schraubbar und dadurch in axialer Rich¬ tung definiert verschiebbar angeordnet und mittels einer nicht dargestellten Sicherungsmutter fixierbar ist.An element of the type is again provided as sensor element 78, as already explained for the angular position measuring system 68, 74, 75. In the sense of a simple evaluation of the level of the output signals of the sensor element 78 in units of the following error Δ S, it is favorable if a position of the mechanical transmitter element 71 is linked to the - blocking - basic position 0 of the follow-up control valve 12, in which the output signal of the sensor element 78 of the drag 1 measuring system 71, 78 corresponds to a - high or low - extreme value, so that changes in the output signal level of the sensor element 78 each have a monotonous relationship with the drag error ΔS in one or the other Stand in the direction. A necessary adjustability of the following error measuring system 71, 78 can be realized in that its transmitter element 71 can be screwed onto a thread 83 of the hollow shaft end section 72 and can thus be displaced in the axial direction and can be fixed by means of a locking nut (not shown) .
Alternativ zu der in der Fig. 1 dargestellten, bezüglich der Ebene der Ringkante 82 symmetrischen Ausbildung des Geber¬ elements 71 kann, wie beispielhaft im oberen Teil der Fig. 2c dargestellt, als mechanisches Geberelement auch ein einfach¬ konischer Ring 71 ' vorgesehen sein, um einen monotonen Zusammenhang des Ausgangssignalpegels des Sensorelements 78 mit dem Schleppfehler S zu erzielen. Bei der gemäß Fig. 2c vorgesehenen Ausbildung des mechanischen Geberelements 71 ' des Schleppfehler-Meßsystems 71 * ,78 ist eine Eichung des¬ selben in Einheiten des Schleppfehler ΔS auf einfache Weise dadurch möglich, daß mit dem Einschalten der Antriebsvor¬ richtung, d.h. solange die Hohlwelle 37 bzw. das Geber¬ element 71 ' noch keine Verschiebung erfahren haben kann, der Ausgangssignalpegel des Sensorelements 78 als Referenz¬ punkt für die Schleppfehler-Messung gespeichert und solcher¬ maßen als Korrekturgröße für die Schleppfehlermessung berück¬ sichtigt wird.As an alternative to the configuration of the encoder element 71 shown in FIG. 1, which is symmetrical with respect to the plane of the ring edge 82, a single-conical ring 71 'can also be provided as a mechanical encoder element, as exemplified in the upper part of FIG. 2c, to achieve a monotonous relationship between the output signal level of the sensor element 78 and the following error S. In the embodiment of the mechanical transmitter element 71 'of the following error measuring system 71 *, 78 provided in accordance with FIG. 2c, calibration thereof in units of the following error ΔS is possible in a simple manner in that when the drive device is switched on, i. as long as the hollow shaft 37 or the encoder element 71 'has not yet undergone any displacement, the output signal level of the sensor element 78 is stored as a reference point for the following error measurement and is taken into account as a correction quantity for the following error measurement.
Die Realisierung einer diesbezüglich erforderlichen Korrektur¬ bzw. AuswertungsSchaltung ist einem mit gängiger elektronischer Schaltungstechnik vertrauten Fachmann bei Kenntnis des Zweckes ohne weiteres möglich, so daß diesbezügliche Einzelheiten nicht erläuterungsbedürftig erscheinen.The realization of a correction or evaluation circuit required in this regard is readily possible for a person skilled in the art familiar with conventional electronic circuit technology, if the purpose is known, so that details in this regard do not appear to require explanation.
In Kombination mit einer Einrichtung, welche den Änderungs¬ sinn des Schleppfehlers Δ S zu erkennen vermag, kann es zur Erhöhung der Genauigkeit der Schleppfehlermessung auch vor¬ teilhaft sein, wenn, wie im unteren Teil der Fig. 2c darge- stellt, im Rahmen des Schleppfehler-MeßSystems ein mechanisches Geberelement 71* vorgesehen ist, dessen Radius innerhalb der für die Schleppfehler-Messung ausgenutzten axialen Länge L des Geberelements 71" zwischen einem Mimimalwert r und einem Maximalwert R periodisch variiert, bevorzugt, wie dargestellt, linear. Ein die Richtung der Schleppfehler-Änderung erkennendes Sensor-System ist dann auf einfache Weise mit zwei Sensor- Elementen 78' und 78" desselben Typs wie das Sensorelement 78 realisierbar, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der s.o bemessen ist, daß ihre Ausgangssingale, bezogen auf die periodische Struktur des Geberelements 71" eine Phasen¬ verschiebung von.90° oder ein ungeradzahliges Vielfaches davon haben, so daß - in Analogie zu dem Winkelstellungs-Meßsystem 68, 74,75 auch hier zusätzlich zum Absolutwert des Schleppfehlers ΔS dessen Änderungssinn aus den axialen Verrückungen des Geber¬ elementes 71" erkennbar ist. Eine diesbezügliche Anordnung der beiden Sensorelemente 78' und 78" ist z.B. diejenige, in welcher ihr axialer Abstand ΔL den Wert 1/4 1 hat, wobei mit 1 die Periodizitätslänge der periodischen Struktur des Geber¬ elementes 71" bezeichnet ist. Auch bei dieser Gestaltung des Schleppfehler-Meßsystems 71", 78', 78" ist eine "Eichung" dadurch möglich, daß vor oder mit Beginn des Regelungs- und Überwachungsbetriebes die Ausgangssingalkombination der beiden Sensorelemente 78' und 78" gespeichert und als Referenzgrößen für die weiteren Messungen berücksichtigt werden. In combination with a device which can recognize the change sense of the following error Δ S, it can also be advantageous to increase the accuracy of the following error measurement if, as shown in the lower part of FIG. represents, in the context of the following error measuring system, a mechanical encoder element 71 * is provided, the radius of which varies periodically between a minimum value r and a maximum value R, preferably as shown, linearly within the axial length L of the encoder element 71 "used for the following error A sensor system which detects the direction of the following error change can then be implemented in a simple manner with two sensor elements 78 'and 78 "of the same type as the sensor element 78, which are arranged at a distance from one another which is dimensioned such that their Output signals, based on the periodic structure of the encoder element 71 "have a phase shift of 90 ° or an odd multiple thereof, so that - in analogy to the angular position measuring system 68, 74, 75, here too, in addition to the absolute value of the following error ΔS thereof Sense of change can be seen from the axial displacements of the encoder element 71 ". A related arrangement of the two sensor elements 78 'and 78 "is, for example, the one in which their axial distance ΔL has the value 1/4 1, with 1 denoting the periodicity length of the periodic structure of the transmitter element 71". Even with this configuration of the following error measuring system 71 ", 78 ', 78", "calibration" is possible in that the output signal combination of the two sensor elements 78' and 78 "is stored before or with the start of the control and monitoring operation and as reference variables for the further measurements are taken into account.

Claims

PatentansprücheClaims
) Hydraulische Antriebsvorrichtung für die Zustell- und Vor¬ schub- sowie die Rückzugsbewegungen eines Werkzeugkopfes einer Werkzeugmaschine mit) Hydraulic drive device for the infeed and feed and retraction movements of a tool head of a machine tool
a) einem Hydromotor, der ein mit dem Werkzeug fest ver¬ bundenes bewegliches Antriebselement umfaßt, das durch alternative Druckbeaufschlagung und -entlastung von Antriebsdruckräumen im Sinne der Werkzeugbewegungen antreibbar ist,a) a hydraulic motor which comprises a movable drive element which is firmly connected to the tool and which can be driven by alternative pressurization and relief of drive pressure spaces in the sense of the tool movements,
b) einem Nachlauf-Regelventil, das mit elektro- mechanisch steuerbarer Positions-Sollwert-Vorgabe für das bewegliche Antriebselement sowie mechanischer Positions-Istwert-Rückmeldung desselben arbeitet, wobeib) a follow-up control valve that works with an electromechanically controllable position setpoint specification for the movable drive element and mechanical position actual value feedback of the same, wherein
c) zur Positions-Sollwert-Vorgabe und -Istwert-Rückmeldung eine Gewindespindel und eine mit deren Gewinde in kämmendem Eingriff stehende, als Hohlwelle ausgebildete Spindelmutter vorgesehen ist und eines der beiden Elemente dieses Spindel-Mutter-Systems mittels eines Elektromotors im Sinne der Positions-Sollwer -Vorgäbe antreibbar ist und das andere dieser beiden Elemente im Sinne der Positions-Istwert-Rückmeldung angetrieben ist und wobei d) die für die BewegungsSteuerung des Elektromotors er¬ forderlichen Signale von einer elektronischen Steuer¬ einheit mit Schnittstelle für eine NC-oder eine CNC- Steuerung erzeugt werden,c) a threaded spindle and a spindle nut in the form of a hollow shaft, which is in meshing engagement with its thread, and one of the two elements of this spindle nut system by means of an electric motor in the sense of the position Sollwer specifications can be driven and the other of these two elements is driven in the sense of the actual position feedback and where d) the signals required for the motion control of the electric motor are generated by an electronic control unit with an interface for an NC or a CNC control,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:characterized by the following features:
e)Es ist ein Dreh- und Winkelstellungsgeber-System (68,74,75, 69,77) vorgesehen, das eine Ausgabe erzeugt, die ein di¬ rektes Maß für die von der Sollwert-Vorgabewelle (37) ins¬ gesamt ausgeführte Zahl von Umdrehungen sowie für die azimutale Position der Sollwert-Vorgabewelle (37) inner¬ halb jeder Umdrehung ist unde) A rotary and angular position encoder system (68, 74, 75, 69, 77) is provided, which produces an output that is a direct measure of the total number executed by the setpoint input shaft (37) of revolutions and for the azimuthal position of the setpoint input shaft (37) is within each revolution and
f) es ist ein elektronisches Weggeber-System (71 ,78;71 ' ,78' ; 71") dessen Ausgabe ein direktes Maß für die axialen Aus¬ lenkungen der Sollwert-Vorgabewelle (37) gegenüber der Ruhestellung derselben, bezogen auf die und damit auch auf die Ruhelage des Betätigungsgliedes (52) des Nach¬ lauf-Regelventils (12) und damit ein Maß für den Schlepp¬ fehlerΔS ist, um den die Ist-Position des Werkzeugkopfes bzw. des Antriebselements (16) des Hydromotors (11) gegenüber seiner Soll-Position nacheilt.f) it is an electronic displacement sensor system (71, 78; 71 ', 78'; 71 "), the output of which is a direct measure of the axial deflections of the setpoint input shaft (37) relative to the rest position thereof, in relation to the and thus also to the rest position of the actuating element (52) of the follow-up control valve (12) and thus a measure of the drag error ΔS by which the actual position of the tool head or the drive element (16) of the hydraulic motor (11) lags behind its target position.
2) Hydraulische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine die Ansteuerung des Elektromotors (41) im Sinne der Positions-Sollwert- Vorgabe vermittelnde elektronische Steuer- und Ver¬ arbeitungseinheit (13) vorgesehen ist, der als Ein¬ gaben auch die Ausgaben des Dreh- und Winkelstellungs- gebersystems (68,74,75,69,77) sowie des Weggeber¬ systems (71,78; 71',78'; 71", 78") eingebbar sind, aus deren Verarbeitung diese elektronische Steuer¬ einheit (13) KorrekturSignale zu einer mindestens teilweisen Schleppfehler-Kompensation und/oder Konstant¬ haltung des Schleppfehlers ΔS und/oder zu einer Abschal¬ tung der Antiriebsvorrichtung (10) erzeugt, wenn der Schleppfehler Δs einen einstellbar vorgegebenen Schwellen¬ wert überschreitet.2) Hydraulic drive device according to claim 1, characterized in that a control of the electric motor (41) in the sense of the position setpoint specification mediating electronic control and processing unit (13) is provided, which also inputs as the outputs of the rotary and angular position encoder system (68.74.75.69.77) and of the displacement encoder system (71.78; 71 ', 78'; 71 ", 78") can be entered, from the processing of which this electronic control unit (13) correction signals to at least one partial following error compensation and / or keeping the following error ΔS constant and / or for switching the anti-drive device (10) off when the following error Δs exceeds a settable predetermined threshold value.
3) Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreh- und Winkel- stellungs-Meßsystem (68,74,75) ein rotierendes Geber¬ element (68) mit in Umfangsrichtung gesehen periodisch welliger oder periodisch gezackter Kontur hat, durch deren Vorbeitreten an mindestens einem Sensor¬ element (74 und/oder 75) die für die WinkelStellung der Sollwert-Vorgabewelle (37) charakteristischen Spannungsausgangssignale erzeugt werden, und daß dieses Geberelement (68) in koaxialer Anordnung mit der zen¬ tralen Achse (18) der Sollwert-Vorgabe-Welle (37) und der Istwert-Rückmeldespindel (39) drehfest mit der Sollwert-Vorgabewelle (37) verbunden ist, während das Sensorelement (74 und/oder 75) maschinenfest angeordnet ist und/oder daß ein weiteres drehfest mit der Sollwert- ■ Vorgäbewelle (37) verbundenes Geberelement (69) vorge¬ sehen ist, an dessen Umfang nur ein radialer Vorsprung (76') oder eine radiale Ausnehmung (76) vorhanden ist, durch dessen/deren Vorbeitreten an einem weiteren maschinen¬ fest angeordneten elektronischen Sensorelement (77) Referenzsignale für die Anzahl der von der Sollwert- Vorgabewelle (37) vollständig ausgeführten Umdrehungen auslösbar sind. 4) Hydraulische Antriebsvorrichtung nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Erfassung axialer Auslenkungen der Positions-Sollwert-Vorgabewelle (37) des Nachlauf-Regelventils (12) vorgesehene Wegmeßsystem (71, 78; 71',78; 71", 78' ,78") ein mit der Sollwert-Vorgabe¬ welle (37) dreh- und verschiebefest verbundenes Geber¬ element (71; 71'; 71") aufweist, durch dessen axiale Auslenkungen gegenüber mindestens einem maschinenfest angeordneten berührungslos ansprechenden elektronischen Sensorelement (78; 78' und/oder 78") dessen Ausgangs¬ signal in dem für die Auslenkung charakteristischen Maß verändert wird,und daß der Rotor (43) des für die Positions-Sollwert-Vorgabe vorgesehenen Elektromotors (41) dreh- und verschiebefest mit der Sollwert-Vorgabewelle (37) verbunden und zusammen mit dieser axial relativ zum ge¬ häusefest angeordneten Stator (42) des Motors (41) verschiebbar angeordnet ist.3) Drive device according to claim 1 or claim 2, characterized in that the rotary and angular position measuring system (68,74,75) has a rotating transmitter element (68) with a periodically wavy or periodically jagged contour seen in the circumferential direction, by passing them at least one sensor element (74 and / or 75), the voltage output signals characteristic of the angular position of the setpoint input shaft (37) are generated, and that this transmitter element (68) is arranged in a coaxial arrangement with the central axis (18th ) the setpoint input shaft (37) and the actual value feedback spindle (39) is rotatably connected to the setpoint input shaft (37), while the sensor element (74 and / or 75) is fixed to the machine and / or that another rotationally fixed with the setpoint ■ preceding shaft (37) connected sensor element (69) is provided, on the circumference of which there is only a radial projection (76 ') or a radial recess (76), through whose / whose V When working on a further machine-mounted electronic sensor element (77), reference signals for the number of revolutions completely executed by the setpoint input shaft (37) can be triggered. 4 ) Hydraulic drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the travel measuring system (71, 78; 71 ', 78; 71; 78') provided for the detection of axial deflections of the position setpoint input shaft (37) of the overrun control valve (12); 71 ", 78 ', 78") has a transmitter element (71; 71'; 71 ") which is connected to the setpoint input shaft (37) in a rotationally and displaceably fixed manner, by means of its axial deflections in relation to at least one contactlessly responding device arranged in a machine-fixed manner electronic sensor element (78; 78 'and / or 78 ") whose output signal is changed to the extent characteristic for the deflection, and that the rotor (43) of the electric motor (41) provided for specifying the position setpoint value rotates and non-displaceably connected to the setpoint input shaft (37) and, together with the latter, is axially displaceable relative to the stator (42) of the motor (41) which is fixed to the housing.
5) Hydraulische Antriebsvorrichtung nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positions-Istwert-Rück¬ meldespindel (39) mit einem mindestens dem Verschiebe¬ weg des Antriebselementes (16) des Hydromotors (11) entsprechenden Abschnitt ihrer Länge von der als Hohl¬ welle ausgebildeten Sollwert-Vorgabewelle (37) umschlossen ist.5) Hydraulic drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the position actual value feedback spindle (39) with a section of its length corresponding to the displacement element of the drive element (16) of the hydraulic motor (11) at least is designed as a hollow shaft setpoint input shaft (37).
6) Hydraulische Antriebsvorrichtung nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Steuerung der Positions- Sollwert-Vorgabe vorgesehene Elektromotor (41) in einem Leckölrau (49,51) der Antriebsvorrichtung (10) angeordnet ist. 7) Hydraulische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Dreh- und Winkelstellungs-Meßsystem (68,74,75,69,77) und/ oder das Schleppfehler-Meßsystem (71,78; 71', 78; 71", 78', 78") im Leckölraum (49,51) der Antriebs¬ vorrichtung (10) angeordnet ist bzw. sind.6) Hydraulic drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motor (41) provided for controlling the position setpoint value specification is arranged in a leak oil drain (49, 51) of the drive device (10). 7) Hydraulic drive device according to claim 6, characterized in that the rotary and angular position measuring system (68,74,75,69,77) and / or the following error measuring system (71,78; 71 ', 78; 71 " , 78 ', 78 ") is or are arranged in the leakage oil chamber (49, 51) of the drive device (10).
8) Hydraulische Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreh- und Winkel¬ stellungs-Meßsystem (68,74,75) als mechanisches Geberelement einen Zahnkranz (68) mit 100 äquidistant über dessen Umfang verteilten, sich in axialer Rich¬ tung erstreckenden Zähnen (73) umfaßt und daß zwei elektronische Sensorelemente (74 und 75) vorgesehen sind, deren azimutale Absfanc/ (fein ungeradzahliges Vielfaches eines Viertels des Winkelabstandes be¬ nachbarter Zähne (73) des Zahnkranzes (68) ist, und daß die beiden elektronischen Sensorelemente (74 und 75) als Feldplattenfühler für sich bekannter Bauart ausgebildet sind.8) Hydraulic drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the rotary and Winkel¬ position measuring system (68,74,75) as a mechanical encoder element, a ring gear (68) with 100 equidistantly distributed over its circumference, in the axial direction ¬ tion extending teeth (73) and that two electronic sensor elements (74 and 75) are provided, the azimuthal Absfanc / (fine odd multiple of a quarter of the angular distance between adjacent teeth (73) of the ring gear (68), and that the Both electronic sensor elements (74 and 75) are designed as field plate sensors of a known type.
9) Hydraulische Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Geber¬ element (71 ;71 * ; 71") mindestens eine zur zentralen Längsachse (18) schräg verlaufende Rampenfläche (79 und/oder 81) hat, aus deren mit einer axialen Ver¬ schiebung dieses Geberelements (71; 71 '; 71") ver¬ knüpften Variation des Abstandes vom jeweiligen Sensorelement (78; 78', 78") eine verschiebungs¬ proportionale Änderung des Ausgangssignals des jeweiligen Sensorelements (78; 78", 78") resul¬ tiert.9) Hydraulic drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the mechanical Geber¬ element (71; 71 *; 71 ") has at least one ramp surface (79 and / or 81) extending obliquely to the central longitudinal axis (18), from the same with an axial displacement of this transmitter element (71; 71 '; 71 ") linked variation of the distance from the respective Sensor element (78; 78 ', 78 ") results in a displacement-proportional change in the output signal of the respective sensor element (78; 78", 78 ").
10) Hydraulische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Geber¬ element (71") des Schleppfehler-MeßSystems, über seine Länge gesehen, einen periodisch variierenden Durchmesser hat und daß zwei elektronische Sensor¬ elemente (78' und 78") vorgesehen sind, die in einem axialen Abstand ΔL voneinander angeordnet sind, der ein ungeradzahliges Vielfaches von 1/4 ist, wobei mit 1 die Periodizitätslänge der Durchmesser¬ variation des Geberelements 71" bezeichnet ist.10) Hydraulic drive device according to claim 9, characterized in that the mechanical encoder element (71 ") of the following error measuring system, seen over its length, has a periodically varying diameter and that two electronic sensor elements (78 'and 78") are provided, which are arranged at an axial distance ΔL from one another, which is an odd multiple of 1/4, with 1 denoting the periodicity length of the diameter variation of the transmitter element 71 ".
11) Hydraulische AntriebsVorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (13) eine Korrektur- oder Auswertungs¬ schaltung umfaßt, mittels derer die in der Grund¬ stellung des Nachlauf-Regelventils (12) erzeugte Ausgabe des Dreh- und Winkelstellungs-MeßSystems (68, 74,75,69,77) und/oder des Schleppfehler-MeßSystems (71, 78; 71', 78;71",78' ,78")- als Referenzwerte für die Dreh- und WinkelStellungsmessung bzw. die Schlepp¬ fehler-Messung berücksichtigbar sind. 11) Hydraulic drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic control unit (13) comprises a correction or evaluation circuit, by means of which the output of the rotary and. Generated in the basic position of the follow-up control valve (12) Angle position measuring system (68, 74,75,69,77) and / or the following error measuring system (71, 78; 71 ', 78; 71 ", 78', 78") - as reference values for the rotation and angle position measurement or the following error measurement can be taken into account.
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