EP1396642A1 - Verfahren zum Steuern eines pneumatisch oder hydraulisch betätigten Aktuators - Google Patents

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EP1396642A1
EP1396642A1 EP03020176A EP03020176A EP1396642A1 EP 1396642 A1 EP1396642 A1 EP 1396642A1 EP 03020176 A EP03020176 A EP 03020176A EP 03020176 A EP03020176 A EP 03020176A EP 1396642 A1 EP1396642 A1 EP 1396642A1
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EP
European Patent Office
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piston
braking
phase
chamber
movement
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03020176A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Findeisen
Werner Dipl.-Ing. Brockmann
Jens Köhne
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuhnke GmbH
Original Assignee
Kuhnke GmbH
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Publication date
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    • F15B2211/755—Control of acceleration or deceleration of the output member

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a pneumatic or hydraulically operated actuator and a device for Operating a pneumatically or hydraulically actuated actuator.
  • end position damping when controlling the movement of the pistons of pneumatic working cylinders is the end position damping. This should Impacts with the fastest possible movement from one end position to the avoid others.
  • the easiest known system to achieve Such end position damping is more mechanical Damper.
  • they have the disadvantage that they cannot be used flexibly are, since they are each optimized for a certain moving mass are to absorb their kinetic energy on impact. additionally such dampers are subject to wear and require one additional space requirement near the cylinder.
  • Similar disadvantages have air chambers integrated in the cylinder with variable outlet openings. These are also not flexible because they are specific to each moving mass can be adjusted.
  • a known electronic end position damping is said to have these disadvantages eliminate at which a speed ramp is specified, which is regulated by a continuously operating, linear controller becomes.
  • this system has the disadvantage that it is due to the required proportional valves is relatively expensive.
  • are also at this system limits the tolerated changes in the moving mass, since they may not exceed 30%.
  • this continues a certain, in particular symmetrical structure of the Cylinder, the piston and the supply structure ahead.
  • the different Movement phases of the actuator for example acceleration and braking phases depending on the piston of the actuator controlled distance.
  • this takes place within the individual phases are not controlled by proportional valves, rather, the movement phases are only switched on and off a fluid pressure acting on the piston or a fluid differential pressure controlled. This is the fluid pressure around a predetermined supply pressure. It is therefore possible to Control, in particular a closed loop control solely via switching valves to effect, which simplifies the construction of the entire system.
  • the actuator to be controlled can be any one Actuator, for example a cylinder or rotor with corresponding designed piston act. For a rotor this corresponds to traveled distance of a rotation, i.e. an angle.
  • the method is, for example, in the case of actuators acting on one or two sides or cylinders with or without piston rod applicable.
  • a single-acting actuator will only have one side with a fluid pressure acted upon, preferably in the opposite direction a spring force acts.
  • the control of the individual movement phases depending on the adjustment path enables the actuator or a piston of the actuator targeted at any position and preferably to stop steamed. So it is possible in one cylinder for example, to approach and hold intermediate positions.
  • the beginning and / or end of one or more accelerating and / or braking phases depending on the distance traveled Path determined. This enables the corresponding movement phases depending on the adjustment path or angle of the cob initiate that an optimal cushioning is achieved.
  • On a further regulation, in particular pressure regulation during the individual Phases are omitted.
  • the control and end position damping is only achieved by controlling the switching times.
  • the waypoints or angles at which the Phases are ended and / or started depending on a mass index of the mass to be moved is a value which is proportional to the particular to be moved Mass is and enables the system and in particular the Adjust end position damping to different masses.
  • the start and / or end of the individual phases is preferred current system parameters adjusted.
  • an adaptive Control can be created, which enables the control of the actuator, for example a drive cylinder during this Operation in different environmental conditions, e.g. B. different masses to be moved.
  • the control system first with an unspecific parameter set deliver and the exact for the respective drive system specific parameters during the first operation, e.g. while one or more learning trips with the unspecific parameter set derived from the behavior of the drive system.
  • a Such a setting is particularly important when the Cylinder or actuator selected, this then according to a fixed predetermined program is controlled.
  • the current system parameters preferably include the piston position, the fluid pressure, the time and / or derived from these quantities Sizes.
  • the supply pressure can be adjusted accordingly Sensors are detected.
  • the piston position can by known Displacement sensors, e.g. incremental encoders or potentiometers respectively.
  • the evaluation and adaptation of the behavior-determining System parameters are preferably carried out only once during a movement process, preferably at the end of the movement process. Based on the acquisition and evaluation of the current system parameters can both the current, currently running movement as well as the subsequent movements of the piston be adjusted accordingly by shifting the beginning or End of the respective movement phase.
  • the system is preferably designed such that the mass index of the mass to be moved is determined automatically by the system. This enables automatic adjustment of the system or control to different masses to be moved without corresponding Adjustment or programming work is required. This provision the mass index is not based on the previously described method limited, rather such an automatic detection of the mass index also for other control procedures for pneumatic or hydraulic actuators are used.
  • the mass index can preferably be based on the accelerations that have taken place and / or speeds of the piston in one preferably path interval determined independently by the system or after a predetermined one Period of time can be determined.
  • the one currently to be moved In principle mass can be derived from the acting forces, i.e. H. the acting one Press and the occurring acceleration of the piston is determined become.
  • it is difficult to determine the mass required To determine sizes precisely at any time and in particular the friction that occurs is difficult to take into account, can alternatively only be a mass index from the quantities mentioned be determined which is the relationship between different moving Represents masses.
  • Acceleration can be determined by that at a particular Position or after a certain time after the start of acceleration the speed of the piston is determined. The speed again, by measuring the length of time the piston takes to cover the distance between two waypoints become.
  • the individual phases of the movement of the Pistons can be controlled.
  • values for certain Masses, e.g. for the minimum and maximum mass, and in particular the times for the start of each braking and / or damping phases can be specified, from which then for the currently determined mass or the currently determined mass index the respective values or times are interpolated. However preferred the respective start and end points for the individual movement phases currently based on the determined mass index calculated.
  • the method according to the invention is particularly suitable for control the movement of a piston of a double acting, in particular pneumatic actuator, such as a drive cylinder.
  • the method particularly concerns the end position damping of the piston in the cylinder.
  • a first, accelerating phase is provided for this, in which a sliding chamber on a first side, d. H. on the rear side of the piston is ventilated.
  • a braking chamber on the opposite Side, d. H. on the front of the Piston vented. This increases the pressure in the pushing Chamber as the pressure in the braking chamber decreases can. Because of this pressure drop, a force is exerted on the piston generated, which accelerates this.
  • the volume of the pushing chamber increases, while reducing the volume of the braking chamber.
  • At least one first braking phase follow in which the pushing chamber continues ventilated and the braking chamber is closed.
  • This will achieves that the fluid trapped in the braking chamber or the air trapped in the first braking chamber this cannot escape.
  • the further movement of the piston causes that the volume of the braking chamber is reduced, whereby the fluid in the brake chamber is compressed and the pressure continues to rise in this chamber.
  • the pressure in the braking increases Chamber on the supply pressure, which of a Compressed air source for actuating the cylinder is generated.
  • This increases the pressure in the braking chamber so far that it is higher than that Pressure in the sliding chamber is. This creates a force which works against the direction of movement of the piston and which reduces the kinetic energy of the piston.
  • the method according to the invention thus enables targeted with a simple construction and effective cushioning of a piston at the same time reduced air consumption.
  • the method according to the invention needs no proportional valves for its execution, they are only Switching valves required because the two chambers, i.e. H.
  • a damping phase is preferably additionally provided, in which both the pushing and the braking chamber are ventilated.
  • This damping phase follows the second braking phase on.
  • the pushing chamber is ventilated again ensure that the force is against the direction of movement does not act on the piston for too long.
  • the pushing chamber becomes the pressure difference between the two Chambers again decreased.
  • the fluid is braking in the Chamber continues to be fed back into the supply line since the Pressure in the braking chamber continues to be higher than the supply pressure is.
  • At least one pressing phase in the method provided in which the pushing chamber is ventilated and the Braking chamber is vented when the piston is close to one End position.
  • This setting means that the Piston reached in the end position, because by venting the pushing and venting the braking chamber a maximum pressure difference between the two chambers and thus a maximum force the piston is generated. This force pushes the piston into its end position, whereby it achieves the best possible hold there.
  • This pressing phase preferably follows the damping phase. D. H. after the piston has reached its end position, it is damped kept active there.
  • the individual phases are dependent on the adjustment path of the piston started.
  • the adjustment path is known by Position transducers, e.g. incremental encoders, recorded and from a control device for starting the individual movement phases considered accordingly.
  • Position transducers e.g. incremental encoders
  • the maximum acceleration can simultaneously of the piston can be reached and ensured that the piston does not stop before reaching the end position.
  • the transition from the accelerating is preferred Phase shifted to the braking phase, d. H. the braking phase is earlier, after a shorter adjustment of the Piston initiated.
  • the system thus the phase transitions independently to the current crowd.
  • the moving Pistons also have higher kinetic energy, making an earlier one Braking is required.
  • This can be the moving mass or a for this representative mass index during the currently running movement or determined during a previous movement of the piston become.
  • the piston can be controlled at a first Movement take place according to a maximum mass and during this movement the current mass can be determined so that in subsequent Piston movements control the appropriate mass can be adjusted and the transition point from the accelerating Phase selected corresponding to the first braking phase can be.
  • the transition from the first braking phase to the second braking phase should depend on the current system parameters and especially the current mass. It is it is important that the feedback of the pressure from the braking Chamber in the supply line starts on time. At dead time of the valves, the signal to switch on must preferably be taken into account the venting valve of the braking chamber before the actual one Exceeding the supply pressure in the braking Chamber are given. Otherwise it would be in the braking chamber built up such a high pressure, which would be sufficient, the direction of movement reverse.
  • To control the transition of the first braking phase to the second braking phase can for example the derivation of the force occurring can be used, if this exceeds a predetermined threshold, from the first braking phase passed into the second braking phase becomes.
  • the duration of the second braking phase is again dependent from the moving mass. At high mass, this phase can be due the greater kinetic energy and inertia last longer.
  • the transition from the accelerating phase to the braking phases, d. H. advanced to the first braking phase if the piston is too large when it hits an end position has kinetic energy. That is, if during a first movement of the piston is found to be when it reaches the End position has too much kinetic energy and an undesirable one Shock is generated during a second movement the control set up so that the transition from the accelerating Phase to the braking phase after a shorter adjustment distance the piston, d. H. takes place earlier.
  • the transition from the accelerating phase to the braking phases preferably shifted backwards if the Piston stops before reaching an end position. If with a first movement the piston is found to be braking too early is and does not reach its end position, can with subsequent movements the control can be set up so that the braking Phases only after a longer adjustment travel of the piston, d. H. later be initiated so that the piston reaches the specified end position.
  • the transition to the pressing phase is preferably controlled in such a way that that the transition to the pressing phase is advanced if the piston swings back when the end position is reached.
  • the control of the actuator or piston can more preferably be dependent the direction of movement. So can for the two possible directions of movement with a double-acting actuator different cylinders are provided his. For example, piston surfaces of different sizes can be used be taken into account.
  • the piston is forward its movement, d. H. before the start of the accelerating phase Ventilation of the chambers biased on both sides of the piston. You can do this for example, the chambers are ventilated until about Half of the supply pressure prevails in both chambers. Through the Preload is achieved that the system is less sensitive to short switching cycles react and less tendency to vibrate.
  • the piston can start before the accelerating phase be brought into a start position at one end of the cylinder.
  • the piston is preferably kept active, i.e. H. the piston is pressed against the corresponding end position. there the holding force acts against the direction of movement of the following movement taking place.
  • This causes the beginning of the acceleration phase ambient pressure in the pushing chamber and in the braking chamber supply pressure prevails.
  • the volume also decreases the braking chamber and increases the volume of the sliding chamber. This ensures that the pressure in the Chambers only increases or decreases comparatively slowly, so that during of the entire acceleration process always a high one Pressure level prevails in the entire system, which has a positive effect on controllability of the process or movement.
  • the invention further relates to a device for operating a pneumatically or hydraulically operated actuator.
  • the actuator at least one path measuring device for detecting at least one waypoint a piston is provided.
  • the path measuring device it can are a known position measuring system, which is constantly or continuously determines the position of the piston or only predetermined ones discrete piston positions recorded. If a predetermined piston position and the speed of the piston are known, the further waypoints which are used to control the movement phases of the Pistons are relevant, over which elapsed time can be determined. It This makes it possible to use a few position sensors to make the actuator dependent to control its adjustment path.
  • a chamber is provided on at least one side of the piston, which Fluid pressure can be applied via at least one switching valve and is relaxing from this. That means the given fluid pressure is only switched on and off, i.e. in the case of pneumatics the chamber is only ventilated. Only a given one can do this Pressure, i.e. a supply pressure is applied, a Pressure control to control the movement of the piston does not take place.
  • a control module is provided, which the different Phases of movement of the piston depending on it Initiates adjustment path. The control of the individual movement phases The switching valves are used in the above Wise.
  • the device is used to operate or move a double-acting, in particular pneumatic actuator or drive cylinder.
  • the double-acting drive cylinder has a known Way two arranged on opposite sides of a piston Chambers, each of which can be ventilated and vented via at least one valve are.
  • a control module is also provided, via which the Valves are operated and which is set up the movement of the piston according to the method explained above with its preferred Control variants.
  • the device according to the invention has a simple setup because it uses inexpensive standard components gets along and the required end position damping during the movement of the piston in the drive cylinder only by one in the Control module stored in hard or software control program is achieved.
  • the valves are designed as switching valves. This simplifies construction and reduces the cost of the device.
  • the switching valves are applied using the method according to the invention not pulsed easily. This would wear out a lot of the valves and also do not cause rapid acceleration allow the piston because the acceleration due to the dead times the valves would only be braked. The maximum acceleration and maximum speed comes with a minimum number of switching operations, which also increases the valve life becomes.
  • the device according to the invention preferably has individual modules which control, in particular closed loop control or Take control of individual movements of the piston.
  • a parking module is provided which controls the valves, to put the piston in a parking position.
  • This parking position is preferably a starting position in an end position of the cylinder, in which the piston is kept active. To keep active, the Pressurized chamber of the piston facing away from the end of the cylinder, while the chamber is at the end of the cylinder facing side of the piston is vented. This will make the piston pressed against the end of the cylinder with maximum force.
  • a start module is provided, which the Controls the preload of the piston before it moves.
  • the chambers on both Sides of the piston are pressurized to keep the piston moving better control or control. This toughening and in particular the amount of pressure applied for preloading we are controlled by the start module.
  • control module preferably assigns a separate module End position damping, which accelerates and brakes controls the piston.
  • the module for cushioning takes over thus the control of the acceleration and the Braking the piston in the manner described above, i. H. it directs the acceleration phase, the braking phases, the damping phases Phase and / or the pressing phase and monitors them.
  • a storage device for is also preferred in the device Storage of the control parameters provided. So those in previous Movements of the piston determined current System parameters are stored in this memory for subsequent Control movements accordingly. alternative can from the determined system parameters, for example the mass to be moved, first corresponding control parameters such as the start of the braking phase and are stored in the memory.
  • Control parameters or programs can be stored, which is independent from the currently determined system parameters for control of the piston can be accessed, for example, when commissioning to control a first sequence of movements of the piston.
  • the device according to the invention is used to control or actuate of a double-acting pneumatic drive cylinder 2.
  • a piston 4 Inside of the drive cylinder 2, a piston 4 is arranged, which in the usual Way with one or two piston rods to move external, here facilities not shown is connected.
  • the piston 4 is of both Sides can be pressurized so that it becomes a front cylinder chamber 6 and a rear cylinder chamber 8 at opposite Formed sides of the piston 4.
  • the piston 4 is also in a known manner with a position detection device 10, for example an incremental encoder connected to the position of the piston 4 inside the To be able to determine cylinder 2.
  • the front cylinder chamber is with a ventilation valve 12 and one Vent valve 14 connected.
  • the rear cylinder chamber is corresponding 8 with a ventilation valve 16 and a ventilation valve 18 connected.
  • the ventilation valves 12 and 16 are connected to a supply line 20 in connection, which is connected to a compressed air source is.
  • a pressure sensor 22 for determining the pressure in the front Cylinder chamber 6, a pressure sensor 24 for determining the pressure in the rear cylinder chamber 8 and a pressure sensor 26 for determining of the pressure in the supply line 20 is provided.
  • the valves 12, 14, 16 and 18 are preferably electrical by a control unit 28 actuated.
  • the position detection device 10 and the three Pressure sensors 22, 24 and 26 are also connected to the signal lines Control unit 28 connected so that the control unit 28 information about the pressure in the front cylinder chamber 6, the rear cylinder chamber 8 and in the supply line 20 and on the position the piston 4 receives.
  • the control unit 28 can also be an input device 30 for input of commands or data by a user which have for communication with other control devices.
  • the Input device 30 can be a keyboard or unidirectional or bidirectional Interface be formed.
  • the movement of the piston 4 in the cylinder 2 in the X direction takes place according to the following control procedure, which is a cushioning of the piston 4 in the cylinder 2 when the end position 32 is reached.
  • the rear cylinder chamber 8 forms the pushing and the front cylinder chamber 6 the braking chamber. 1 shows a position of the piston 4 between the end positions 32 and 34, d. H. while moving.
  • the piston 4 is preferably biased, by the front cylinder chamber 6 and the rear cylinder chamber 8 are pressurized. This can cause an undesirable Swinging of the piston 4 can be avoided.
  • the piston 4 is preferably first in the end position 34 moved or kept active in this by the front cylinder chamber 6 is ventilated and the rear cylinder chamber 8 is vented.
  • the valves 12 to 18 are pure switching valves, which have only two states, namely have opened and closed.
  • a vent valve and a vent valve d. H. four 2/2-way switching valves two 5/3-way or two 3/3-way valves can also be provided are provided, which aerate and vent the cylinder chambers 6 and 8.
  • These valves also each point to the ventilation process only two switching states, namely line open and line closed on. It is important that the cylinder chambers 6 and 8 over the Valves can be closed completely.
  • the piston 4 is accelerated in the X direction by the rear cylinder chamber 8 by opening the exposure valve 16 is ventilated.
  • the front cylinder chamber 6 is opened of the vent valve 14 vented. This leads to an increase in pressure in the rear cylinder chamber 8 and to a pressure drop in the front Cylinder chamber 6, whereby the piston 4 accelerates in the X direction becomes.
  • the movement or position of the piston 4 in the direction X is detected by the position detection device 10.
  • the control unit 28 ends the described in a predetermined adjustment path Acceleration phase and begins the first braking phase.
  • the vent valve 14 of the front cylinder chamber 6 is closed.
  • the pressure in the front cylinder chamber 6 rises quickly about the level of pressure in the supply line 20.
  • the control unit 28 begins the second braking phase.
  • the ventilation valve 16 of the rear cylinder chamber 8 closed and the ventilation valve 12 of the front cylinder chamber 6 open.
  • the front cylinder chamber 6th vented via the supply line 20.
  • This venting takes place relatively slow because of the pressure difference between the front cylinder chamber 6 and the pressure in the supply line 20 is relatively low. The venting thus takes place much more slowly than it does via the vent valve 14 would take place to the environment. Through this slow venting the front cylinder chamber 6, the movement of the piston 4th braked further in the X direction.
  • the control unit 28 initiated a pressing phase in which the ventilation valve 12 of the front cylinder chamber 6 closed and the vent valve 14 of the front cylinder chamber 6 is opened. simultaneously the rear cylinder chamber 8 is further ventilated. This will make the Piston by the maximum pressure difference between the front cylinder chamber 6 and the rear cylinder chamber 8 against the end position 32 pressed and kept active at this end position.
  • the acceleration and braking process of the piston 4 was here for described a movement in the X direction.
  • Acceleration and deceleration take place against this direction accordingly, with the rear cylinder chamber 8 as braking and the front cylinder chamber 6 serves as a pushing chamber.
  • the entire braking and damping process can to achieve end position damping when the piston moves 4 by a few switching operations of the switching valves 12, 14, 16 and 18 can be achieved. There is no pulsing of the switching valves, rather only a minimum number of switching operations is used. This enables maximum acceleration and maximum speed of the piston and reduces valve wear.
  • the times or waypoints along the travel path in the direction X on which the individual braking and damping phases started are, by the control unit 28 either after a predetermined, for example entered via the input device 30 or set program or depending on system parameters, which is determined by sensors 10, 20, 22 and 24 be determined.
  • the moving mass or a value that is representative of the moving mass is taken into account, since at a large moving mass due to its greater kinetic energy earlier braking is required than a lower one moving mass.
  • the system parameters are during the motion process currently to be controlled or in previous ones Movements are determined so that the system starts operating current system parameters are adjusted. So it can be a very precise control or regulation also for differently moved Masses are reached.
  • the moving mass can vary by 100%.
  • control system can be connected to any system configuration, d. H. used pneumatic components, in particular also Cylinder with one - sided piston rod, rodless cylinder and Part-turn actuators, different moving masses and operating positions be adjusted.
  • control unit 28 can for certain masses predefined braking points can be stored, which previously were determined experimentally. In operation, you can then on the basis of the determined system parameters for a specific determined moving mass the right braking points with the help of a fuzzy system be approximated. In doing so, intermediate values between the saved Approximates values, which is the ratio between reflect moving mass and braking point.
  • the Control module receives user input via the input device 30. Furthermore, the sensors 10, 20, 22 and 24 (see Fig. 1) connected.
  • the control unit 28 actuates the as actuators Switching valves 12, 14, 16 and 18, which have been explained with reference to FIG. 1.
  • the control module 28 or the control unit 28 has three modules 36, 38 and 40.
  • the first module 36 is a parking module, which serves the piston 4 preferably in a predetermined parking position at one of the end positions 32 and 34 before the start of the acceleration phase bring to.
  • the second module 38 is the module for End position damping or the NEED module, which the previously described Control or regulation for accelerating and braking the piston 4 executes.
  • the third module 40 is a start module 40, which the described biasing of the piston by ventilation controls both cylinder chambers 6 and 8.
  • Superordinate over these three Modules 36, 38 and 40 is a metasystem 42 which is based on the values determined by sensors 10, 20, 22 and 24 and by user information decides which of the three modules 36, 38 and 40 is activated should be to operate the actuators 12, 14, 16 and 18.
  • the method according to the invention uses the example of a linear one Pneumatic cylinder has been described, the method can be used accordingly also with other pneumatic or hydraulic actuators, for example use rotors. Furthermore, the procedure also applicable to single-acting actuators in which the Fluid pressure acts against a spring force.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines pneumatisch oder hydraulisch betätigten Aktuators (2), bei welchem unterschiedliche Bewegungsphasen des Aktuators (2) in Abhängigkeit vom zurückgelegten Weg seines zumindest einen Kolbens (4) eingeleitet werden und die Bewegungsphasen nur durch Ein- und Ausschalten eines auf den Kolben (4) wirkenden Fluiddruckes gesteuert werden. Ferner betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens(Fig. 1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines pneumatisch oder hydraulisch betätigten Aktuators sowie eine Vorrichtung zum Betreiben eines pneumatisch oder hydraulisch betätigten Aktuators.
Wichtig beispielsweise bei der Steuerung der Bewegung der Kolben von pneumatischen Arbeitszylindern ist die Endlagendämpfung. Diese soll Stöße bei einer möglichst schnellen Bewegung von einer Endlage zur anderen vermeiden. Das einfachste bekannte System zum Erreichen einer derartigen Endlagendämpfung ist die Anordnung mechanischer Dämpfer. Sie haben jedoch den Nachteil, dass sie nicht flexibel einsetzbar sind, da sie jeweils für eine bestimmte bewegte Masse optimiert sind, um deren kinetische Energie beim Aufprall zu absorbieren. Zusätzlich unterliegen solche Dämpfer einem Verschleiß und erfordern einen zusätzlichen Platzbedarf in der Nähe des Zylinders. Ähnliche Nachteile haben in den Zylinder integrierte Luftkammern mit variablen Auslassöffnungen. Auch diese sind nicht flexibel, weil sie jeweils an eine bestimmte bewegte Masse angepasst werden.
Diese Nachteile soll eine bekannte elektronische Endlagendämpfung beseitigen, bei welcher eine Geschwindigkeitsrampe vorgegeben ist, welche über einen kontinuierlich arbeitenden, linearen Regler ausgeregelt wird. Dieses System hat jedoch den Nachteil, dass es aufgrund der erforderlichen Proportionalventile relativ teuer ist. Ferner sind auch bei diesem System die tolerierten Änderungen der bewegten Masse eingeschränkt, da sie höchstens etwa 30% betragen dürfen. Ferner setzt dieses System einen bestimmten, insbesondere symmetrischen Aufbau des Zylinders, des Kolbens und des Versorgungsaufbaus voraus.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Steuern eines pneumatisch oder hydraulisch betätigten Aktuators und eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen, welche eine verbesserte Endlagendämpfung ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 18 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die unterschiedlichen Bewegungsphasen des Aktuators, beispielsweise Beschleunigungs- und Bremsphasen in Abhängigkeit des vom Kolben des Aktuators zurückgelegten Weges gesteuert. Dabei findet jedoch innerhalb der einzelnen Phasen keine Regelung über Proportionalventile statt, vielmehr werden die Bewegungsphasen lediglich durch Ein- und Ausschalten eines auf den Kolben wirkenden Fluiddruckes oder eines Fluiddifferenzdruckes gesteuert. Bei dem Fluiddruck handelt es sich dabei um einen vorgegebenen Versorgungsdruck. Es ist somit möglich, die Steuerung, insbesondere eine closed loop Steuerung allein über Schaltventile zu bewirken, was den Aufbau der gesamten Anlage vereinfacht. Bei dem zu steuernden Aktuator kann es sich um einen beliebigen Aktuator, beispielsweise einen Zylinder oder Rotor mit entsprechend ausgestaltetem Kolben handeln. Bei einem Rotor entspricht der zurückgelegte Weg einer zurückgelegten Drehung, d.h. einem Winkel. Das Verfahren ist beispielsweise bei ein- oder zweiseitig wirkenden Aktuatoren bzw. Zylindern mit oder ohne Kolbenstange anwendbar. Bei einem einseitig wirkenden Aktuator wird nur eine Seite mit einem Fluiddruck beaufschlagt, während in entgegengesetzter Richtung vorzugsweise eine Federkraft wirkt. Die Steuerung der einzelnen Bewegungsphasen abhängig vom Verstellweg ermöglicht, den Aktuator bzw. einen Kolben des Aktuators an beliebigen Positionen gezielt und vorzugsweise gedämpft anzuhalten. So ist es möglich, in einem Zylinder beispielsweise auch Zwischenpositionen anzufahren und zu halten.
Vorzugsweise werden Beginn und/oder Ende einer oder mehrerer beschleunigender und/oder bremsender Phasen abhängig vom zurückgelegten Weg bestimmt. Dies ermöglicht, die entsprechenden Bewegungsphasen abhängig vom Verstellweg bzw. -winkel des Kobens so einzuleiten, dass eine optimale Endlagendämpfung erreicht wird. Auf eine weitere Regelung, insbesondere Druckregelung während der einzelnen Phasen wird dabei verzichtet. Die Steuerung und Endlagendämpfung wird nur durch Steuerung der Schaltzeitpunkte erreicht.
Weiter bevorzugt werden die Wegpunkte bzw. Winkel, bei denen die Phasen beendet und/oder begonnen werden, in Abhängigkeit von einem Massenindex der zu bewegenden Masse festgesetzt. Der Massenindex ist ein Wert, welcher proportional zu der jeweiligen zu bewegenden Masse ist und ermöglicht, das System und insbesondere die Endlagendämpfung an unterschiedliche Massen anzupassen.
Der Beginn und/oder das Ende der einzelnen Phasen wird bevorzugt an aktuelle Systemparameter angepasst. Auf diese Weise kann eine adaptive Steuerung geschaffen werden, welche es ermöglicht, die Steuerung des Aktuators, beispielsweise eines Antriebszylinders während dessen Betrieb an unterschiedliche Umgebungsbedingungen, z. B. verschiedene zu bewegende Massen anzupassen. Beispielsweise ist es möglich, das Steuerungssystem zunächst mit einem unspezifischen Parametersatz auszuliefern und die exakten für das jeweilige Antriebssystem spezifischen Parameter während des ersten Betriebes, z.B. während einer oder mehrer Lernfahrten, mit dem unspezifischen Parametersatz aus dem Verhalten des Antriebssystems abzuleiten. Alternativ können die einzelnen Phasen der Bewegungssteuerung des Kolbens nach voreingestellten Abschnitten des Verstellweges begonnen werden. Eine derartige Einstellung wird insbesondere bei der Erstinbetriebnahme des Zylinders bzw. Aktuators gewählt, wobei dieser dann nach einem festen vorgegebenen Programm gesteuert wird. Dabei kann die Möglichkeit vorgesehen sein, an einer Steuereinrichtung verschiedene Programme auszuwählen, welche an verschiedene Aktuatoren bzw. Antriebszylinder oder deren Einsatzgebiete angepasst sind. Insbesondere ist es denkbar, verschiedene Programme für unterschiedliche zu bewegende Massen vorzusehen, wobei vor Inbetriebnahme der Steuerung dasjenige Programm ausgewählt wird, welches der zu bewegenden Masse am nächsten kommt.
Die aktuellen Systemparameter umfassen vorzugsweise die Kolbenposition, den Fluiddruck, die Zeit und/oder aus diesen Größen abgeleitete Größen. Vorzugsweise kann der Versorgungsdruck über entsprechende Sensoren erfasst werden. Die Kolbenposition kann durch bekannte Wegaufnehmer, beispielsweise Inkrementalgeber oder Potentiometer erfolgen. Die Bewertung und Adaption der verhaltensbestimmenden Systemparameter erfolgt vorzugsweise nur einmal während eines Bewegungsvorganges, vorzugsweise am Ende des Bewegungsvorganges. Aufgrund der Erfassung und Auswertung der aktuellen Systemparameter können sowohl der aktuelle, gerade ablaufende Bewegungsvorgang als auch die nachfolgenden Bewegungsvorgänge des Kolbens entsprechend angepasst werden durch Verlagerung des Beginns oder Endes der jeweiligen Bewegungsphase.
Vorzugsweise ist das System so ausgebildet, dass der Massenindex der zu bewegenden Masse von dem System selbsttätig bestimmt wird. Dies ermöglicht eine automatische Anpassung des Systems bzw. der Steuerung an verschiedene zu bewegende Massen, ohne dass entsprechende Einstell- oder Programmierarbeiten erforderlich sind. Diese Bestimmung des Massenindexes ist nicht auf das zuvor beschriebene Verfahren beschränkt, vielmehr kann einen derartige selbsttätige Erfassung des Massenindexes auch bei anderen Steuer- bzw. Regelverfahren für pneumatische oder hydraulische Aktuatoren eingesetzt werden.
Der Massenindex kann vorzugsweise aus den erfolgten Beschleunigungen und/oder Geschwindigkeiten des Kolbens in einem vorzugsweise vom System selbständig bestimmten Wegintervall oder nach einer vorbestimmten Zeitspanne ermittelt werden. Die aktuell zu bewegende Masse kann prinzipiell aus den wirkenden Kräften, d. h. den wirkenden Drücken und der auftretenden Beschleunigung des Kolbens ermittelt werden. Da es jedoch schwierig ist, die zur Bestimmung der Masse erforderlichen Größen in jedem Zeitpunkt exakt zu bestimmen und insbesondere die auftretende Reibung nur schwer zu berücksichtigen ist, kann alternativ lediglich ein Massenindex aus der genannten Größen bestimmt werden, welcher das Verhältnis zwischen verschiedenen bewegten Massen darstellt. Bei bekanntem Fluiddruck kann die erfolgte Beschleunigung dadurch bestimmt werden, dass an einer bestimmten Position oder nach einer bestimmten Zeit nach Beschleunigungsbeginn die Geschwindigkeit des Kolbens bestimmt wird. Die Geschwindigkeit wiederum kann durch Messung der Zeitdauer, welche der Kolben benötigt, um die Distanz zwischen zwei Wegpunkten zurückzulegen, ermittelt werden. Abhängig von der ermittelten Masse oder dem ermittelten Massenindex können dann die einzelnen Phasen der Bewegung des Kolbens gesteuert werden. In der Steuerung können Werte für bestimmte Massen, z.B. für die minimale und die maximale Masse, und insbesondere die Zeitpunkte für den Beginn der einzelnen bremsenden und/oder dämpfenden Phasen vorgegeben sein, aus denen dann für die aktuell ermittelte Masse bzw. den aktuell ermittelten Massenindex die jeweiligen Werte bzw. Zeitpunkte interpoliert werden. Bevorzugt jedoch werden die jeweiligen Start- und Endpunkte für die einzelnen Bewegungsphasen jeweils aktuell auf Grundlage des ermittelten Masseindexes berechnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere geeignet zum Steuern der Bewegung eines Kolbens eines doppelt wirkenden, insbesondere pneumatischen Aktuators, wie beispielsweise eines Antriebszylinders. Das Verfahren betrifft insbesondere die Endlagendämpfung des Kolbens in dem Zylinder. Dazu ist eine erste, beschleunigende Phase vorgesehen, in der eine schiebende Kammer an einer ersten Seite, d. h. an der in Bewegungsrichtung hinteren Seite, des Kolbens belüftet wird. Gleichzeitig wird eine bremsende Kammer an der entgegengesetzten Seite, d. h. an der in Bewegungsrichtung vorne gelegenen Seite des Kolbens entlüftet. Dadurch erhöht sich der Druck in der schiebenden Kammer, während sich der Druck in der bremsenden Kammer verringern kann. Aufgrund dieses Druckgefälles wird eine Kraft auf den Kolben erzeugt, welche diesen beschleunigt. Wenn der Kolben in Bewegung ist, so vergrößert sich das Volumen der schiebenden Kammer, während sich gleichzeitig das Volumen der bremsenden Kammer verringert. Auf die Beschleunigungsphase, in welcher der Kolben in einer bestimmten Richtung in Bewegung gesetzt wird, kann zumindest eine erste bremsende Phase folgen, in der die schiebende Kammer weiter belüftet und die bremsende Kammer geschlossen wird. Dadurch wird erreicht, dass das in der bremsenden Kammer eingeschlossene Fluid bzw. die in der ersten bremsenden Kammer eingeschlossene Luft aus dieser nicht entweichen kann. Die weitere Bewegung des Kolbens bewirkt, dass das Volumen der bremsenden Kammer verringert wird, wodurch das Fluid in der Bremsenkammer komprimiert wird und der Druck in dieser Kammer weiter ansteigt. Dabei steigt der Druck in der bremsenden Kammer über den Versorgungsdruck an, welcher von einer Druckluftquelle zur Betätigung des Zylinders erzeugt wird. Somit steigt der Druck in der bremsenden Kammer so weit an, dass er höher als der Druck in der schiebenden Kammer ist. Dadurch wird eine Kraft aufgebaut, die entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens wirkt und die kinetische Energie des Kolbens abbaut. Wenn der Druck in der bremsenden Kammer zu stark ansteigen würde, würde die Kraft, die entgegen der gewünschten Bewegungsrichtung wirkt, irgendwann ausreichen, um die Bewegung des Kolbens umzukehren, so dass er sich entgegen der gewünschten Bewegungsrichtung bewegt. Der Kolben würde dabei anfangen zu schwingen. Um dies zu verhindern, muss der Druck in der bremsenden Kammer wieder verringert bzw. konstant gehalten werden. Dazu wird in zumindest einer zweiten bremsenden Phase die schiebende Kammer geschlossen und die bremsende Kammer belüftet. Durch das Belüften der bremsenden Kammer wird eine Verbindung der bremsenden Kammer mit der Druckluftversorgung hergestellt. Da in der bremsenden Kammer jedoch, wie erläutert, ein Druck herrscht, der höher als der Versorgungsdruck ist, strömt die Luft von der bremsenden Kammer nun zurück in die Versorgungsleitung. Dies hat gegenüber der Entlüftung der bremsenden Kammer zur Umgebung hin den Vorteil, dass das Fluid bzw. die Luft aus der bremsenden Kammer langsamer entweicht und der Kolben weiter abgebremst wird. Würde die bremsende Kammer zur Umgebung hin entlüftet, könnte die Luft bzw. das Fluid sehr schnell entweichen, wodurch der Kolben wieder beschleunigt werden würde. Das Rückströmen des Fluids aus der bremsenden Kammer in die Versorgungsleitung hat weiter den Vorteil, dass die Luft bzw. das Fluid nicht verloren geht, so dass der Luftverbrauch des Systems verringert werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit bei einfachem konstruktivem Aufbau eine gezielte und wirkungsvolle Endlagendämpfung eines Kolbens bei gleichzeitig verringertem Luftverbrauch. Das erfindungsgemäße Verfahren braucht zu seiner Ausführung keinerlei Proportionalventile, es sind lediglich Schaltventile erforderlich, da die beiden Kammern, d. h. die schiebende und die bremsende Kammer, entweder vollständig geschlossen sind, oder die End- oder Belüftungsleitungen vollständig geöffnet sind. Eine einstellbare Drosselwirkung in den Be- und Entlüftungsleitungen ist nicht erwünscht und nicht erforderlich. Auch wenn das Verfahren hier für einen pneumatischen Zylinder beschrieben wurde, lässt sich das Verfahren auch entsprechend bei einem hydraulischen Zylinder anwenden, wobei dann allerdings der Einfluss der Kompressibilität des Fluids nicht ausgenutzt werden kann.
Vorzugsweise ist zusätzlich eine dämpfende Phase vorgesehen, in der sowohl die schiebende als auch die bremsende Kammer belüftet sind. Diese dämpfende Phase schließt sich an die zweite bremsende Phase an. In dieser Phase wird die schiebende Kammer wieder belüftet, um sicherzustellen, dass die Kraft, welche gegen die Bewegungsrichtung wirkt, nicht zu lange auf den Kolben wirkt. Durch das erneute Belüften der schiebenden Kammer wird die Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern wieder verringert. Gleichzeitig wird das Fluid in der bremsenden Kammer weiterhin in die Versorgungsleitung zurückgespeist, da der Druck in der bremsenden Kammer weiter höher als der Versorgungsdruck ist. Durch das Vorsehen dieser dämpfenden Phase kann eine optimierte Dämpfung des Kolbens beim Erreichen seiner Endlage bewirkt werden.
Ferner ist in dem Verfahren vorzugsweise zumindest eine Andrückphase vorgesehen, in welcher die schiebende Kammer belüftet wird und die bremsende Kammer entlüftet wird, wenn sich der Kolben nahe einer Endlage befindet. Durch diese Einstellung wird ein aktives Halten des Kolbens in der Endlage erreicht, da durch Belüften der schiebenden und das Entlüften der bremsenden Kammer eine maximale Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern und damit eine maximale Kraft auf den Kolben erzeugt wird. Diese Kraft drückt den Kolben in seine Endlage, wodurch er dort den bestmöglichen Halt erreicht.
Diese Andrückphase folgt vorzugsweise auf die dämpfende Phase. D. h. nachdem der Kolben gedämpft seine Endlage erreicht hat, wird er dort aktiv gehalten.
Erfindungsgemäß werden die einzelnen Phasen abhängig vom Verstellweg des Kolbens begonnen. Der Verstellweg wird dazu durch bekannte Wegaufnehmer, beispielsweise Inkrementalgeber, erfasst und von einer Steuereinrichtung zum Starten der einzelnen Bewegungsphasen entsprechend berücksichtigt. Dadurch, dass an bestimmten Positionen des Verstellweges die bremsenden Phasen eingeleitet werden, kann sichergestellt werden, dass der Kolben beim Erreichen seiner Endlagen optimal gedämpft ist und nicht mit einer zu hohen kinetischen Energie die Endlage erreicht. Ferner kann gleichzeitig die maximale Beschleunigung des Kolbens erreicht werden und sichergestellt werden, dass der Kolben nicht vor Erreichen der Endlage abstoppt.
Mit zunehmender Masse wird vorzugsweise der Übergang von der beschleunigenden Phase zu der bremsenden Phase verlagert, d. h. die bremsende Phase wird früher, nach einem kürzeren Verstellweg des Kolbens eingeleitet. Das System somit die Phasenübergänge selbständig an die aktuelle Masse an. Mit größerer Masse weist der bewegte Kolben auch eine höhere kinetische Energie auf, so dass ein früheres Abbremsen erforderlich ist. Dazu kann die bewegte Masse oder ein für diese repräsentativer Massenindex während der aktuell laufenden Bewegung oder bei einer zuvor erfolgten Bewegung des Kolbens ermittelt werden. Beispielsweise kann die Steuerung des Kolbens bei einer ersten Bewegung gemäß einer maximalen Masse erfolgen und bei dieser Bewegung die aktuelle Masse bestimmt werden, so dass bei nachfolgenden Kolbenbewegungen die Steuerung an die entsprechende Masse angepasst erfolgen kann und der Übergangspunkt von der beschleunigenden Phase zu der ersten bremsenden Phase entsprechend gewählt werden kann. Auch der Übergang von der ersten bremsenden Phase in die zweite bremsende Phase sollte in Abhängigkeit der aktuellen Systemparameter und insbesondere der aktuellen Masse erfolgen. Es ist dabei wichtig, dass die Rückspeisung des Drucks von der bremsenden Kammer in die Versorgungsleitung rechtzeitig beginnt. Um die Totzeit der Ventile zu berücksichtigen, muss vorzugsweise das Signal zum Einschalten des Belüftungsventils der bremsenden Kammer vor dem tatsächlichen Überschreiten des Versorgungsdruckes in der bremsenden Kammer gegeben werden. Ansonsten würde in der bremsenden Kammer ein so hoher Druck aufgebaut, welcher ausreichend wäre, die Bewegungsrichtung umzukehren. Zur Steuerung des Übergangs der ersten bremsenden Phase zur zweiten bremsenden Phase kann beispielsweise die Ableitung der auftretenden Kraft verwendet werden, wobei, wenn diese einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, von der ersten bremsenden Phase in die zweite bremsende Phase übergegangen wird. Die Dauer der zweiten bremsenden Phase ist wiederum abhängig von der bewegten Masse. Bei hoher Masse kann diese Phase aufgrund der größeren kinetischen Energie und Massenträgheit länger andauern.
Ferner wird der Übergang von der beschleunigenden Phase zu den bremsenden Phasen, d. h. zu der ersten bremsenden Phase vorverlagert, falls der Kolben beim Auftreffen auf eine Endlage eine zu große kinetische Energie aufweist. D. h., wenn bei einem ersten Bewegungsvorgang des Kolbens festgestellt wird, dass dieser beim Erreichen der Endlage eine zu große kinetische Energie aufweist und einen unerwünschten Stoß erzeugt, wird bei einem zweiten Bewegungsvorgang die Steuerung so eingerichtet, dass der Übergang von der beschleunigenden Phase zu der bremsenden Phase nach einem kürzeren Verstellweg des Kolbens, d. h. frühzeitiger stattfindet.
Umgekehrt wird der Übergang von der beschleunigenden Phase zu den bremsenden Phasen vorzugsweise nach hinten verlagert, falls der Kolben vor Erreichen einer Endlage stoppt. Wenn bei einer ersten Bewegung des Kolbens festgestellt wird, dass dieser zu früh abgebremst wird und seine Endlage nicht erreicht, kann bei nachfolgenden Bewegungen die Steuerung so eingerichtet werden, dass die bremsenden Phasen erst nach einem längeren Verstellweg des Kolbens, d. h. später eingeleitet werden, so dass der Kolben die vorgegebene Endlage erreicht.
Ferner wird der Übergang in die Andrückphase vorzugsweise so gesteuert, dass der Übergang in die Andrückphase vorverlagert wird, falls der Kolben beim Erreichen der Endlage wieder zurückschwingt. Durch frühzeitiges aktives Halten des Kolbens, bei welchem die maximale Druckdifferenz zwischen schiebender und bremsender Kammer herrscht, kann ein Zurückschwingen des Kolbens verhindert werden, da dieser mit der maximal möglichen Kraft aufgrund der Druckdifferenz zwischen den Kammern gegen die Endlage gedrückt wird.
Weiter bevorzugt kann die Steuerung des Aktuators bzw. Kolbens in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung erfolgen. So können für die beiden möglichen Bewegungsrichtungen bei einem doppelt wirkenden Aktuator bzw. Zylinder unterschiedliche Steuerungsprogramme vorgesehen sein. Beispielsweise können unterschiedlich große Kolbenoberflächen berücksichtigt werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante wird der Kolben vor seiner Bewegung, d. h. vor Beginn der beschleunigenden Phase, durch Belüften der Kammern an beiden Kolbenseiten vorgespannt. Dazu können die Kammern beispielsweise so lange belüftet werden, bis etwa die Hälfte des Versorgungsdruckes in beiden Kammern herrscht. Durch die Vorspannung wird erreicht, dass das System weniger empfindlich auf kurze Schaltspiele reagiert und weniger zum Schwingen neigt. Alternativ oder zusätzlich kann der Kolben vor Beginn der beschleunigenden Phase in eine Startposition an einem Ende des Zylinders gebracht werden.
In dieser Startposition wird der Kolben vorzugsweise aktiv gehalten, d. h. der Kolben wird gegen die entsprechende Endlage gedrückt. Dabei wirkt die Haltekraft entgegen der Bewegungsrichtung der nachfolgend stattfindenden Bewegung. Dies bewirkt, dass zu Beginn der Beschleunigungsphase in der schiebenden Kammer Umgebungsdruck und in der bremsenden Kammer Versorgungsdruck herrscht. Wenn sich während der Beschleunigung der Kolben bewegt, verringert sich ferner das Volumen der bremsenden Kammer und vergrößert sich das Volumen der schiebenden Kammer. Dadurch wird erreicht, dass der Druck in den Kammern nur vergleichsweise langsam ansteigt bzw. sinkt, so dass während des gesamten Beschleunigungsvorganges immer ein hohes Druckniveau im gesamten System herrscht, was sich positiv auf die Kontrollierbarkeit des Prozesses bzw. Bewegungsvorganges auswirkt.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Betreiben eines pneumatisch oder hydraulisch betätigten Aktuators. In dem Aktuator ist zumindest eine Wegmesseinrichtung zum Erfassen zumindest eines Wegpunktes eine Kolbens vorgesehen. Bei der Wegmesseinrichtung kann es sich um ein bekanntes Wegmesssystem handeln, welches ständig bzw. kontinuierlich die Position des Kolbens bestimmt oder nur vorbestimmte diskrete Kolbenpositionen erfasst. Wenn eine vorbestimmte Kolbenposition und die Geschwindigkeit des Kolbens bekannt sind, können die weiteren Wegpunkte, welche zur Steuerung der Bewegungsphasen des Kolbens relevant sind, über die verstrichene Zeit bestimmt werden. Es wird somit möglich, mit wenigen Positionssensoren den Aktuator in Abhängigkeit seines Verstellweges zu steuern. Ferner ist erfindungsgemäß an zumindest einer Seite des Kolbens eine Kammer vorgesehen, welche über zumindest ein Schaltventil mit einem Fluiddruck beaufschlagbar und von diesem entspannbar ist. Das bedeutet, der vorgegebene Fluiddruck wird nur ein- und ausgeschaltet, d.h. im Falle einer Pneumatik wird die Kammer lediglich be- und entlüftet. Dabei kann nur ein vorgegebener Druck, d.h. ein Versorgungsdruck angelegt werden, eine Druckregelung zur Bewegungssteuerung des Kolbens findet nicht statt. Zusätzlich ist ein Steuerungsmodul vorgesehen, welches die unterschiedlichen Bewegungsphasen des Kolbens in Abhängigkeit von dessen Verstellweg einleitet. Die Steuerung der einzelnen Bewegungsphasen über die Schaltventile erfolgt dabei in der oben beschriebenen Weise.
Beispielsweise dient die Vorrichtung zum Betreiben bzw. Bewegen eines doppelt wirkenden, insbesondere pneumatischen Aktuators bzw. Antriebszylinders. Der doppelt wirkende Antriebszylinder weist in bekannter Weise zwei an entgegengesetzten Seiten eines Kolbens angeordnete Kammern auf, welche jeweils über zumindest ein Ventil be- und entlüftbar sind. Ferner ist ein Steuerungsmodul vorgesehen, über welches die Ventile betätigt werden und welches eingerichtet ist, die Bewegung des Kolbens gemäß dem oben erläuterten Verfahren mit seinen bevorzugten Varianten zu steuern. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen einfachen Aufbau auf, da sie mit kostengünstigen Standardbauteilen auskommt und die erforderliche Endlagendämpfung bei der Bewegung des Kolbens in dem Antriebszylinder lediglich durch ein in dem Steuerungsmodul hart- oder softwaremäßig abgelegtes Steuerungsprogramm erreicht wird. Die Ventile sind als Schaltventile ausgebildet. Dies vereinfacht den Aufbau und reduziert die Kosten der Vorrichtung. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Schaltventile nicht in einfacher Weise gepulst. Dies würde einen hohen Verschleiß der Ventile bewirken und ferner keine schnelle Beschleunigung des Kolbens zulassen, da die Beschleunigung aufgrund der Totzeiten der Ventile nur gebremst erfolgen würde. Die maximale Beschleunigung und maximale Geschwindigkeit wird mit einer minimalen Anzahl von Schaltspielen erreicht, wodurch ferner die Ventillebensdauer erhöht wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorzugsweise einzelne Module auf, welche die Steuerung, insbesondere closed loop Steuerung bzw. Regelung einzelner Bewegungsabläufe des Kolbens übernehmen. So ist vorzugsweise ein Parkmodul vorgesehen, welches die Ventile steuert, um den Kolben in eine Parkposition zu bringen. Diese Parkposition ist vorzugsweise eine Startposition in einer Endlage des Zylinders, in welcher der Kolben aktiv gehalten wird. Zum aktiven Halten wird die der Endseite des Zylinders abgewandte Kammer des Kolbens mit Druck beaufschlagt, während die Kammer an der der Endseite des Zylinders zugewandten Seite des Kolbens entlüftet ist. Dadurch wird der Kolben mit maximaler Kraft gegen die Endseite des Zylinders gedrückt.
Alternativ oder zusätzlich ist ein Startmodul vorgesehen, welches die Vorspannung des Kolbens vor dessen Bewegung steuert. Zur Vorspannung des Kolbens werden, wie oben erläutert, die Kammern an beiden Seiten des Kolbens mit Druck beaufschlagt, um die Bewegung des Kolbens besser steuern bzw. kontrollieren zu können. Dieses Vorspannen und insbesondere die Höhe des zur Vorspannung angelegten Druckes wir durch das Startmodul gesteuert bzw. geregelt.
Ferner weist das Steuerungsmodul bevorzugt ein separates Modul zur Endlagendämpfung auf, welches die Beschleunigung und das Abbremsen des Kolbens steuert. Das Modul zur Endlagendämpfung übernimmt somit die Steuerung bzw. Regelung der Beschleunigung und des Abbremsens des Kolbens in der oben beschriebenen Weise, d. h. es leitet die Beschleunigungsphase, die bremsenden Phasen, die dämpfende Phase und/oder die Andrückphase ein und überwacht diese. Weiter bevorzugt ist in der Vorrichtung eine Speichereinrichtung zum Speichern der Steuerungsparameter vorgesehen. So können die in vorangehenden Bewegungsabläufen des Kolbens ermittelten aktuellen Systemparameter in diesem Speicher abgelegt werden, um nachfolgende Bewegungsvorgänge entsprechend angepasst zu steuern. Alternativ können aus den ermittelten Systemparametern, beispielsweise der zu bewegenden Masse, zunächst entsprechende Steuerungsparameter wie beispielsweise der Beginn der bremsenden Phase, ermittelt werden und im dem Speicher abgelegt werden. Bei nachfolgenden Bewegungsvorgängen des Kolbens werden diese Werte dann aus dem Speicher ausgelesen und der Kolben von dem Steuerungsmodul und insbesondere dem Modul zur Endlagendämpfung entsprechend gesteuert bzw. geregelt. Ferner können in dem Speicher vorgegebene Steuerungsparameter oder Programme abgelegt sein, welcher unabhängig von den aktuell ermittelten Systemparametern zur Steuerung des Kolbens abgerufen werden, beispielsweise um bei Inbetriebnahme einen ersten Bewegungsablauf des Kolbens zu steuern.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigt:
Fig. 1
schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben eines Antriebszylinders und
Fig. 2
schematisch den Aufbau des erfindungsgemäßen Steuerungsmoduls.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Ansteuern bzw. Betätigen eines doppelt wirkenden pneumatischen Antriebszylinders 2. Im Inneren des Antriebszylinders 2 ist ein Kolben 4 angeordnet, welcher in üblicher Weise mit einer oder zwei Kolbenstangen zum Bewegen externer, hier nicht gezeigter Einrichtungen verbunden ist. Der Kolben 4 ist von beiden Seiten mit Druck beaufschlagbar, es wird somit eine vordere Zylinderkammer 6 und eine hintere Zylinderkammer 8 an entgegengesetzten Seiten des Kolbens 4 gebildet. Der Kolben 4 ist ferner in bekannter Weise mit einer Positionserfassungseinrichtung 10, beispielsweise einem Inkrementalgeber verbunden, um die Position des Kolbens 4 im Inneren des Zylinders 2 bestimmen zu können.
Die vordere Zylinderkammer ist mit einem Belüftungsventil 12 und einem Entlüftungsventil 14 verbunden. Entsprechend ist die hintere Zylinderkammer 8 mit einem Belüftungsventil 16 und einem Entlüftungsventil 18 verbunden. Die Belüftungsventile 12 und 16 stehen mit einer Vorsorgungsleitung 20 in Verbindung, welche mit einer Druckluftquelle verbunden ist.
Ferner ist ein Drucksensor 22 zum Bestimmen des Druckes in der vorderen Zylinderkammer 6, ein Drucksensor 24 zum Bestimmen des Druckes in der hinteren Zylinderkammer 8 und ein Drucksensor 26 zum Bestimmen des Druckes in der Versorgungsleitung 20 vorgesehen. Die Ventile 12, 14, 16 und 18 werden von einer Steuereinheit 28 vorzugsweise elektrisch betätigt. Die Positionserfassungseinrichtung 10 sowie die drei Drucksensoren 22, 24 und 26 sind ebenfalls über Signalleitungen mit der Steuereinheit 28 verbunden, so dass die Steuereinheit 28 Informationen über den Druck in der vorderen Zylinderkammer 6, der hinteren Zylinderkammer 8 und in der Versorgungsleitung 20 sowie über die Position des Kolbens 4 erhält. Die Steuereinheit 28 kann ferner eine Eingabeeinrichtung 30 zur Eingabe von Befehlen oder Daten durch einen Benutzer der zur Kommunikation mit weiteren Steuereinrichtungen aufweisen. Die Eingabeeinrichtung 30 kann als Tastatur oder als uni- oder bidirektionale Schnittstelle ausgebildet sein.
Die Bewegung des Kolbens 4 in dem Zylinder 2 in Richtung X erfolgt nach folgendem Steuerverfahren, welches eine Endlagendämpfung des Kolbens 4 beim Erreichen der Endlage 32 in dem Zylinder 2 bewirkt. Bei der Bewegung in Richtung X bildet die hintere Zylinderkammer 8 die schiebende und die vordere Zylinderkammer 6 die bremsende Kammer. Fig. 1 zeigt eine Position des Kolbens 4 zwischen den Endlagen 32 und 34, d. h. bei seiner Bewegung. Vor dem Beginn der Bewegung des Kolbens 4 in der Richtung X wird der Kolben 4 vorzugsweise vorgespannt, indem die vordere Zylinderkammer 6 und die hintere Zylinderkammer 8 mit Druck beaufschlagt werden. Dadurch kann ein unerwünschtes Schwingen des Kolbens 4 vermieden werden. Alternativ oder anschließend wird der Kolben 4 vorzugsweise zunächst in die Endlage 34 bewegt bzw. in dieser aktiv gehalten, indem die vordere Zylinderkammer 6 belüftet und die hintere Zylinderkammer 8 entlüftet ist. Beim Be- und Entlüften ist zu beachten, dass es sich bei den Ventilen 12 bis 18 um reine Schaltventile handelt, welche nur zwei Zustände, nämlich geöffnet und geschlossen aufweisen. Anstatt für jede Zylinderkammer ein Be- und ein Entlüftungsventil, d. h. vier 2/2-Wege-Schaltventile vorzusehen, können auch zwei 5/3-Wege- oder zwei 3/3-Wegeventile vorgesehen werden, welche die Zylinderkammern 6 und 8 be- und entlüften. Auch diese Ventile weisen jeweils für den Be- und Entlüftungsvorgang nur zwei Schaltzustände, nämlich Leitung geöffnet und Leitung geschlossen auf. Wichtig ist, dass die Zylinderkammern 6 und 8 über die Ventile vollständig geschlossen werden können.
Aus der Endlage 34 wird der Kolben 4 in Richtung X beschleunigt, indem die hintere Zylinderkammer 8 durch Öffnen des Belichtungsventils 16 belüftet wird. Gleichzeitig wird die vordere Zylinderkammer 6 durch Öffnen des Entlüftungsventils 14 entlüftet. Dies führt zu einem Druckanstieg in der hinteren Zylinderkammer 8 und zu einem Druckabfall in der vorderen Zylinderkammer 6, wodurch der Kolben 4 in der Richtung X beschleunigt wird. Die Bewegung bzw. Position des Kolbens 4 in der Richtung X wird durch die Positionserfassungseinrichtung 10 erfasst. Nach einem vorbestimmten Verstellweg beendet die Steuereinheit 28 die beschriebene Beschleunigungsphase und beginnt die erste Bremsphase. Dazu wird das Entlüftungsventil 14 der vorderen Zylinderkammer 6 geschlossen. Dies bewirkt, dass sich der Druck des Fluids in der vorderen Zylinderkammer 6 bei weiterer Bewegung des Kolbens 4 in der Richtung X erhöht, da sich das Volumen der vorderen Zylinderkammer 6 verringert. Durch den Druck in der vorderen Zylinderkammer 6 wird dabei eine ansteigende Gegenkraft erzeugt, welche auf den Kolben 4 wirkt und der von dem Druck in der hinteren Zylinderkammer 8 erzeugten Kraft entgegenwirkt. Dies führt zu einer Verlangsamung der Bewegung des Kolbens 4.
Ferner steigt dabei der Druck in der vorderen Zylinderkammer 6 schnell über das Niveau des Druckes in der Versorgungsleitung 20 an. Sobald der Druck in der Versorgungsleitung 20, welcher von dem Drucksensor 26 erfasst wird, überschritten wird oder kurz bevor dieser Schwellwert erreicht wird, beginnt die Steuereinheit 28 die zweite Bremsphase. In der zweiten Bremsphase wird das Belüftungsventil 16 der hinteren Zylinderkammer 8 geschlossen und das Belüftungsventil 12 der vorderen Zylinderkammer 6 geöffnet. Dadurch, dass zu diesem Zeitpunkt in der vorderen Zylinderkammer 6 nun ein Druck herrscht, welcher größer ist als der Druck in der Versorgungsleitung 20, wird die vordere Zylinderkammer 6 über die Versorgungsleitung 20 entlüftet. Dieses Entlüften erfolgt relativ langsam, da die Druckdifferenz zwischen der vorderen Zylinderkammer 6 und dem Druck in der Versorgungsleitung 20 relativ gering ist. Das Entlüften erfolgt somit wesentlich langsamer als es über das Entlüftungsventil 14 zur Umgebung hin erfolgen würde. Durch dieses langsame Entlüften der vorderen Zylinderkammer 6 wird die Bewegung des Kolbens 4 in der Richtung X weiter abgebremst.
Nach einem weiteren Verstellweg des Kolbens 4 in der Richtung X, welcher von der Positionserfassungseinrichtung 10 erfasst wird, beendet die Steuereinheit 28 die zweite Bremsphase und beginnt eine Dämpfungsphase, in welcher das Belüftungsventil 16 für die hintere Kolbenkammer 18 wieder geöffnet wird. Dadurch wird die hintere Zylinderkammer 8 wieder mit Druck beaufschlagt, wodurch verhindert wird, dass die durch den Druck in der vorderen Zylinderkammer 6 erzeugte Kraft so groß wird, dass der Kolben 4 entgegen der Bewegungsrichtung X zurückbewegt wird. Dadurch kann ein Zurückschwingen des Kolbens verhindert werden.
Nach einem weiteren Verstellweg in der Richtung X wird von der Steuereinheit 28 eine Andrückphase eingeleitet, in welcher das Belüftungsventil 12 der vorderen Zylinderkammer 6 geschlossen und das Entlüftungsventil 14 der vorderen Zylinderkammer 6 geöffnet wird. Gleichzeitig wird die hintere Zylinderkammer 8 weiter belüftet. Dadurch wird der Kolben durch die maximale Druckdifferenz zwischen der vorderen Zylinderkammer 6 und der hinteren Zylinderkammer 8 gegen die Endlage 32 gedrückt und an dieser Endposition aktiv gehalten.
Der Beschleunigungs- und Bremsvorgang des Kolbens 4 wurde hier für eine Bewegung in der Richtung X beschrieben. Für eine Bewegung entgegen dieser Richtung erfolgen Beschleunigung und Abbremsen entsprechend, wobei die hintere Zylinderkammer 8 als bremsende und die vordere Zylinderkammer 6 als schiebende Kammer dient.
Wie beschrieben, kann der gesamte Brems- und Dämpfungsvorgang zum Erreichen einer Endlagendämpfung bei der Bewegung des Kolbens 4 durch wenige Schaltvorgänge der Schaltventile 12, 14, 16 und 18 erreicht werden. Es erfolgt dabei kein Pulsen der Schaltventile, vielmehr wird lediglich eine minimale Anzahl von Schaltspielen eingesetzt. Dies ermöglicht eine maximale Beschleunigung und maximale Geschwindigkeit des Kolbens und reduziert den Verschleiß der Ventile.
Die Zeitpunkte bzw. Wegpunkte entlang des Verfahrweges in der Richtung X, an denen die einzelnen Brems-und Dämpfungsphasen begonnen werden, werden von der Steuereinheit 28 entweder nach einem vorgegebenen, beispielsweise über die Eingabeeinrichtung 30 eingegebenen oder eingestellten Programm oder in Abhängigkeit von Systemparametern, welche über die Sensoren 10, 20, 22 und 24 ermittelt werden, bestimmt. Dabei wird insbesondere die bewegte Masse oder ein für die bewegte Masse repräsentativer Wert berücksichtigt, da bei einer großen bewegten Masse aufgrund deren größerer kinetischer Energie ein früheres Abbremsen erforderlich ist als bei einer geringeren bewegten Masse. Die Systemparameter werden dabei während des aktuell zu steuernden Bewegungsvorganges oder in vorangegangenen Bewegungsdurchgängen ermittelt, so dass das System im Betrieb an aktuelle Systemparameter angepasst werden. Es kann somit eine sehr genaue Steuerung bzw. Regelung auch für unterschiedlich bewegte Massen erreicht werden. Dabei kann die bewegte Masse um 100% variieren. Ferner kann das Steuersystem an eine beliebige Systemkonfiguration, d. h. verwendete Pneumatikkomponenten, insbesondere auch Zylinder mit einseitiger Kolbenstange, kolbenstangenlose Zylinder und Schwenkantriebe,unterschiedliche bewegte Massen und Betriebslagen angepasst werden. In der Steuereinheit 28 können für bestimmte Massen vorgegebene Bremspunkte abgespeichert sein, welche bereits vorher experimentell ermittelt wurden. Im Betrieb können dann auf Grundlage der ermittelten Systemparameter für eine bestimmte ermittelte bewegte Masse die richtigen Bremspunkte mit Hilfe eines Fuzzy-Systems approximiert werden. Dabei werden Zwischenwerte zwischen den gespeicherten Werten approximiert, welche das Verhältnis zwischen bewegter Masse und Bremspunkt wiederspiegeln.
Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau des erfindungemäßen Steuerungsmodul bzw. der erfindungsgemäßen Steuereinheit 28. Das erfindungsgemäße Dämpfungsverfahren wird kurz als NEED-Verfahren, d. h. als Neuro-Fuzzy-Elektronische-Endlagen-Dämpfung bezeichnet. Das Steuerungsmodul erhält Benutzereingaben über die Eingabeeinrichtung 30. Ferner sind mit dem Steuerungsmodul 28 die Sensoren 10, 20, 22 und 24 (siehe Fig. 1) verbunden. Die Steuereinheit 28 betätigt als Aktoren die Schaltventile 12, 14, 16 und 18, welche anhand von Fig. 1 erläutert wurden. Das Steuerungsmodul 28 bzw. die Steuereinheit 28 weist drei Module 36, 38 und 40 auf. Das erste Modul 36 ist ein Parkmodul, welches dazu dient, den Kolben 4 in eine vorgegebene Parkposition vorzugsweise an einer der Endlagen 32 und 34 vor Beginn der Beschleunigungsphase zu bringen. Dabei erfolgt nur eine langsame Bewegung, welche durch Pulsen des Belüftungsventils 12 oder 16 je nach Bewegungsrichtung des Kolbens 4 erreicht wird. Das zweite Modul 38 ist das Modul zur Endlagendämpfung bzw. das NEED-Modul, welches die zuvor beschriebene Steuerung bzw. Regelung zum Beschleunigen und Abbremsen des Kolbens 4 ausführt. Das dritte Modul 40 ist ein Startmodul 40, welches die beschriebene Vorspannung des Kolbens durch Belüften beider Zylinderkammern 6 und 8 steuert. Übergeordnet über diese drei Module 36, 38 und 40 ist ein Metasystem 42, welches auf Grundlage der von den Sensoren 10, 20, 22 und 24 ermittelten Werte und von Benutzerangaben entscheidet, welches der drei Module 36, 38 und 40 aktiviert werden soll, um die Aktoren 12, 14, 16 und 18 zu betätigen.
Auch wenn das erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel eines linearen Pneumatikzylinders beschrieben wurde, lässt sich das Verfahren entsprechend auch bei anderen pneumatischen oder hydraulischen Aktuatoren, beispielsweise Rotoren einsetzen. Ferner ist das Verfahren auch bei einseitig wirkenden Aktuatoren anwendbar, bei welchen der Fluiddruck gegen eine Federkraft wirkt.
Bezugszeichen
2
Zylinder
4
Kolben
6
Vordere Zylinderkammer
8
Hintere Zylinderkammeer
10
Positionserfassungssystem
12, 16
Belüftungsventile
14, 18
Entlüftungsventile
20
Versorgungsleitung
22, 24, 26
Drucksensoren
28
Steuereinheit
30
Eingabeeinrichtung
32, 34
Endlagen
36
Parkmodul
38
NEED-Modul
40
Startmodul
42
Metasystem
X
Bewegungsrichtung

Claims (23)

  1. Verfahren zum Steuern eines pneumatisch oder hydraulisch betätigten Aktuators, bei welchem unterschiedliche Bewegungsphasen des Aktuators in Abhängigkeit vom zurückgelegten Weg seines zumindest einen Kolbens eingeleitet werden und die Bewegungsphasen nur durch Ein- und Ausschalten eines auf den Kolben wirkenden Fluiddruckes gesteuert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem Beginn und/oder Ende einer oder mehrerer beschleunigender und/oder bremsender Phasen abhängig vom zurückgelegten Weg bestimmt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Wegpunkte, bei denen die Phasen beendet und/oder begonnen werden, in Abhängigkeit von einem Massenindex der zu bewegenden Masse festgesetzt werden.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der Beginn und/oder Ende der einzelnen Phasen an aktuelle Systemparameter angepasst wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem die aktuellen Systemparameter die Kolbenposition, den Fluiddruck, die Zeit und/oder aus diesen Größen abgeleitete Größen umfassen.
  6. Verfahren zum Steuern eines pneumatisch oder hydraulisch betätigten Aktuators insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem ein Massenindex der zu bewegenden Masse von dem System selbsttätig bestimmt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem der Massenindex aus erfolgten Beschleunigungen und/oder Geschwindigkeiten des Kolbens in einem bevorzugt vom System selbständig bestimmtenbestimmten Wegintervall ermittelt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der Aktuator ein doppelt wirkender, insbesondere pneumatische Aktuator ist und
    zumindest eine beschleunigende Phase, in der eine schiebende Kammer (8) an einer ersten Seite des Kolbens belüftet und eine bremsende Kammer (6) an der entgegengesetzten Seite des Kolbens (4) entlüftet wird,
    zumindest eine erste bremsende Phase, in der die schiebende Kammer (8) belüftet und die bremsende Kammer (6) geschlossen ist, und
    zumindest eine zweite bremsende Phase vorgesehen sind, in der die schiebende Kammer (8) geschlossen ist und die bremsende Kammer (6) belüftet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8 mit zumindest einer dämpfenden Phase, in welcher sowohl die schiebende (8) als auch die bremsende Kammer (6) belüftet sind.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9 mit zumindest einer Andrückphase, in welcher die schiebende Kammer (8) belüftet wird und die bremsende Kammer (6) entlüftet wird, wenn sich der Kolben nahe einer Endlage (32) befindet.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die Andrückphase auf die dämpfende Phase folgt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei welchem der Übergang von der beschleunigenden Phase zu den bremsenden Phasen mit zunehmender Masse vorverlagert wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei welchem der Übergang von der beschleunigenden Phase zu den bremsenden Phasen vorverlagert wird, falls der Kolben (4) beim Auftreffen auf eine Endlage (32) eine zu große kinetische Energie aufweist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei welchem der Übergang von der beschleunigenden Phase zu den bremsenden Phasen nach hinten verlagert wird, falls der Kolben (4) vor Erreichen einer Endlage (32) stoppt.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, bei welchem der Übergang in die Andrückphase vorverlagert wird, falls der Kolben (4) beim Erreichen der Endlage (32) wieder zurückschwingt.
  16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Steuerung des Aktuators (4) in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung (X) erfolgt.
  17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der Kolben (4) vor seiner Bewegung durch Belüften der Kammern (6, 8) an beiden Kolbenseiten vorgespannt wird.
  18. Vorrichtung zum Betreiben eines pneumatisch oder hydraulisch betätigten Aktuators, wobei in dem Aktuator zumindest eine Wegmesseinrichtung zum Erfassen zumindest eines Wegpunktes eines Kolbens vorgesehen ist,
    an zumindest einer Seite des Kolbens eine Kammer vorgesehen ist, welche über zumindest ein Schaltventil mit einem Fluiddruck beaufschlagbar und von diesem entspannbar ist, und
    ein Steuerungsmodul vorgesehen ist, welches unterschiedliche Bewegungsphasen des Kolbens in Abhängigkeit vom zurückgelegten Weg des Kolbens einleiten kann.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18 zum Betreiben eines doppelt wirkenden, insbesondere pneumatischen Antriebszylinders (2) mit zwei an entgegengesetzten Seiten eines Kolbens (4) angeordneten Kammern (6, 8), welche jeweils über zumindest ein Ventil (12, 14, 16, 18) be- und entlüftbar sind, wobei ein Steuerungsmodul (28) vorgesehen ist, welches eingerichtet ist, die Bewegung des Kolben (4) mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 8 bis 17 zu steuern.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 oder 19, bei welcher das Steuerungsmodul (28) ein Parkmodul (36) aufweist, welches die Ventile (12, 14, 16, 18) steuert, um den Kolben in (4) eine Parkposition zu bringen.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, bei welcher das Steuerungsmodul (28) ein Startmodul (40) aufweist, welches die Vorspannung des Kolbens (4) vor dessen Bewegung steuert.
  22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, bei welchem das Steuerungsmodul (28) ein Modul (38) zur Endlagendämpfung aufweist, welches die Beschleunigung und das Abbremsen des Kolbens (4) steuert.
  23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, bei welcher ein nicht flüchtiger Speicher zur Speicherung der Steuerungsparameter vorgesehen ist.
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