EP2655913A2 - Verfahren zur ansteuerung eines betätigungsmittels - Google Patents

Verfahren zur ansteuerung eines betätigungsmittels

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EP2655913A2
EP2655913A2 EP11779417.2A EP11779417A EP2655913A2 EP 2655913 A2 EP2655913 A2 EP 2655913A2 EP 11779417 A EP11779417 A EP 11779417A EP 2655913 A2 EP2655913 A2 EP 2655913A2
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EP
European Patent Office
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movement
piston
pressure
friction force
sliding friction
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11779417.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rupert Kramer
Peter Herter
Franz Bitzer
Roland Mair
Florian Schneider
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.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16D2500/70—Details about the implementation of the control system
    • F16D2500/706—Strategy of control
    • F16D2500/70605—Adaptive correction; Modifying control system parameters, e.g. gains, constants, look-up tables

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a pneumatic actuating means according to the preamble of claim 1.
  • the pneumatic actuating means comprises a piston which is arranged axially displaceably in a pneumatic cylinder, wherein the piston depends on a
  • Pneumatic pressure is displaced in a pressure chamber of the pneumatic cylinder.
  • the pressure in the pressure chamber of the pneumatic cylinder is adjustable via a switching valve, which is controlled by a control device.
  • the switching valve assumes a first position, wherein in this first position the pressure chamber via the switching valve compressed air can be supplied to increase the pressure in the pressure chamber of the cylinder.
  • a second position of the switching valve can be derived from the pressure chamber in the direction of a pressure medium sink to reduce the pressure in the pressure chamber.
  • the pneumatic actuating means is controlled such that an intended direction of movement of the piston is preceded by a direction of movement opposite to the intended direction of movement.
  • an external force acting on the actuating means becomes larger, as a result of which possible stick-slip effects can be overcome.
  • the present invention seeks to provide a method for controlling an actuating means, with which dead times can be reduced.
  • a pilot control component for the control is dependent on at least one sliding friction force and / or at least one static friction force of the pneumatic actuating means.
  • a pilot component for the actuation of the pneumatic actuating means as a function of at least one sliding friction force and / or at least one static friction force.
  • the pilot component which dead times can be reduced or even completely eliminated.
  • this pilot component is chosen so that it is suitable, straight or exclusive or accurate to overcome the difference or the difference between the sliding friction force acting in the defined direction of movement and the static friction force acting in the defined direction of movement or corresponds to this difference or the difference.
  • the pilot component is chosen so that it is suitable, straight or exclusive or to precisely overcome the difference or the difference between the sliding friction force acting in the defined direction of movement and the static friction force acting in the defined direction of movement and the difference or the difference between the sliding friction force acting in the defined direction of movement and acting counter to the defined direction of movement or these differences or corresponds to these differences.
  • the pilot component for the control tion is chosen so that the same half difference or half the difference between in opposite corresponds to set movement directions acting friction forces.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a pneumatic actuating means
  • Fig. 2 is a diagram for illustrating the method according to the invention.
  • the invention relates to a method for controlling a pneumatic actuating means, which serves the actuation of a pneumatically actuated device, such as a starting clutch of a motor vehicle or a switching element of an automated manual transmission.
  • Fig. 1 shows an exemplary embodiment of a pneumatic actuating means 1, which is formed as shown in FIG. 1 as a piston-cylinder arrangement.
  • the actuating means 1 is controlled via a pressure regulating device 2.
  • the actuating means 1 comprises a piston 3, which is arranged axially displaceably in a pneumatic cylinder 4, wherein a piston rod 5 is coupled to the piston 3. Between the piston 3 and the pneumatic cylinder 4, a sealant 6 may be positioned. If the actuating means 1 is actuated, an external force F acts on the piston rod 5 in the exemplary embodiment of FIG. As already stated, the pneumatic actuating means 1 is actuated by the pressure regulating device 2, wherein a pressure in a pressure chamber 7 of the actuating means 1 can be adjusted by the pressure regulating device 2. If the piston 3 is to be moved to the right in FIG. 1, the pressure in the pressure chamber 7 must be increased. If, on the other hand, the piston 3 in FIG. 1 is to be moved to the left, the pressure in the pressure chamber 7 must be reduced. The movement of the piston 3 can be registered, for example, via a displacement measuring system 8, for example via a displacement sensor arranged internally or externally on the actuating means 1.
  • the pressure control device 2 comprises a pressure generating device 9, for example a pump, which brings the compressed air of the pneumatic actuating means to a so-called main pressure.
  • This main pressure is applied to a main pressure line 15, which is connected to a pressure medium accumulator 10.
  • a pressure medium accumulator 10 In the pressure medium accumulator 10, a comparatively large volume of the compressed air supplied by the pressure generating device 9 to the main pressure is temporarily stored since the pressure generating device 9 typically operates discontinuously.
  • a pressure regulating means 1 1 is arranged, for example, a 2/2-way valve or a proportional valve.
  • the pressure regulating means 1 1 is a connection between the main pressure line 15 and a control pressure line 16, which extends between the pressure regulating means 1 1 and a switching valve 12, made as needed.
  • switching valve 12 may be, for example, a 3/2-way valve.
  • a connection between the control pressure line 16 and a pressure medium line is set or interrupted, wherein the pressure medium line 17 extends between the switching valve 12 and the pressure chamber 7 of the pneumatic actuating means 1.
  • a return line 18 which extends between the switching valve 12 and a compressed air sink 14.
  • the compressed air sink 14 is the environment.
  • the pressure generating device 9, the pressure regulating means 1 1 and the switching valve 12 are driven by a control device 13, wherein the same via signal line 19, 20 and 21 are coupled to the control device. Via the control device 13, control signals are applied to the pressure regulating means 1 1, the switching valve 12 and the pressure generating device 9 to adjust the pressure prevailing in the pressure chamber 7 and thus displace the piston 3 of the pneumatic actuating means 1 for actuating a pneumatically actuated device.
  • the invention is based on the finding that in the control of the actuating means 1, in particular when displacing the piston 3, friction must be overcome before the piston 3 actually sets in motion.
  • the pilot component which is generated according to the invention depending on at least one sliding frictional force and / or at least one static frictional force of the pneumatic actuating means 1 of the controller 13, takes into account the friction to be overcome and thus reduces dead times in the control of the pneumatic actuating means 1 and in the operation of a the pneumatic actuator pneumatically actuated device.
  • the actuating means 1 namely in the embodiment of FIG.
  • the force F is plotted on the position x, which is formed upon actuation of a pneumatically actuated clutch on the piston 3, wherein in the Position x1 of the piston 3, the starting clutch to be actuated is fully closed, wherein in the position x2 of the piston 3, the starting clutch to be actuated is fully open, and wherein the starting clutch to be actuated in the position x3 of the piston 3 is in the so-called Anlegetician, in which the clutch just does not transmit a moment, so still separates.
  • the piston 3 and therefore the pneumatic actuating means 1 are at a standstill, it comes to a standstill depending on the previous direction of movement on one of the sliding friction force curves 22 and 23, respectively. If it is therefore a movement of the piston from left to right in a previous direction of movement, then the piston 3 comes to rest on the sliding friction curve 22, whereas in a reverse, previous direction of movement from the right to the left, the piston 3 arrives on the sliding friction curve 23 standstill.
  • the pilot component is selected by the control device 13 so that it is suitable, just or exclusively or precisely the difference between the sliding friction force acting in the defined direction of movement and in the defined direction of movement to overcome acting static friction.
  • this is shown by way of example for a piston 3 which is at a standstill in position x4 and whose previous direction of movement corresponds to a movement from left to right, which therefore comes to a standstill in position x4 on the sliding friction force curve 22 at a standstill.
  • the pilot component corresponds to the difference or the difference ⁇ 4 between the sliding frictional force acting in the defined direction of movement in the position x4 and that in the defined direction of movement in the Position x4 acting static friction.
  • the pilot component is selected by the control device 1 3 so that it is suitable, straight or exclusive or precisely to overcome the difference between the sliding friction force acting in the defined direction of movement and the static friction force acting in the defined direction of movement and the difference between the sliding friction force acting in the defined direction of movement and acting opposite to the defined direction of movement.
  • FIG. 2 this is shown by way of example for a piston located in the position x5 at a standstill, whose previous direction of movement of left to right, which thus came to rest in position x5 on the Gleitreibungskraftkurve 22, which, however, subsequently to be moved by reversing its previous direction of movement from a standstill from right to left.
  • the precontrol component then corresponds to the sum of the difference A5a between the sliding frictional force acting in the defined direction of movement in the position x5 and the static frictional force acting in the defined direction of movement in the position x5 and the difference or difference A5b between the sliding frictional force acting in the defined direction of movement in the position x5 and the sliding frictional force acting opposite to the defined direction of movement in the position x5.
  • control means 13 selects a pilot component corresponding to half the difference or half the difference between the static friction forces acting in the opposite directions of movement.
  • FIG. 2 this is shown by way of example for a piston 3 which assumes the position x6 at a standstill and whose previous direction of movement corresponds to a direction of movement from right to left, so that the same therefore comes to a standstill on the sliding friction force curve 23. If the next movement direction of the piston 3 is not known in this case, then the pilot component corresponds to half of the difference or half of the difference ⁇ 6 between the static friction forces acting in the different or opposite directions of movement in the position x6.
  • the knowledge of the position-dependent sliding friction forces 22, 23 acting in the different directions of movement and static friction forces 24, 25 are required.
  • the sliding friction forces 22, 23 and the static friction forces 24, 25 adaptively during operation.
  • the invention can be provided to adjust adaptively in operation, either the sliding friction forces 22, 23 or only the static friction forces 24, 25, and depending on the non-adaptively adapted static friction or sliding friction depending on a defined relationship between the sliding friction and to determine the stiction, namely to calculate.
  • Fig. 3 illustrates for the piston 3, which is at a standstill in the position x7, the movement of the piston 3 when applying a pilot component, which corresponds to the difference ⁇ 7 between the valid in the position x7 sliding friction and static friction. If this pilot component is used to control the switching valve 12 and thus to influence the pressure in the pressure chamber 7, the position x of the piston changes along the hyperbolic motion curve 26, so that the piston 3 comes to a standstill in the position of FIG.

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Abstract

Verfahren zur Ansteuerung eines pneumatischen Betätigungsmittels zur Betätigung einer pneumatisch betätigten Vorrichtung, wobei das Betätigungsmittel einen Kolben und einen Pneumatikzylinder aufweist, wobei der Kolben in dem Pneumatikzylinder axial verschiebbar angeordnet ist, wobei der Kolben abhängig von einem Druck in einem Druckraum des Pneumatikzylinders verlagert wird, und wobei der Druck in dem Druckraum über eine Steuerungseinrichtung eingestellt wird, die mindestens ein Ventil und/oder ein Druckregulierungsmittel und/oder eine Druckerzeugungseinrichtung ansteuert, und wobei eine Vorsteuerkomponente für die Ansteuerung abhängig von mindestens einer Gleitreibungskraft und/oder mindestens einer Haftreibungskraft des pneumatischen Betätigungsmittels bestimmt wird.

Description

Verfahren zur Ansteuerunq eines Betatigungsmittels
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines pneumatischen Betätigungsmittels nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Aus der EP 2 016 302 B1 ist ein Verfahren zur Ansteuerung eines pneumatischen Betätigungsmittels zur Betätigung einer pneumatisch betätigten Vorrichtung, wie zum Bespiel einer pneumatisch betätigten Anfahrkupplung eines Kraftfahrzeugs, bekannt. Nach diesem Stand der Technik umfasst das pneumatische Betätigungsmittel einen Kolben, der in einem Pneumatikzylinder axial verschiebbar angeordnet ist, wobei der Kolben abhängig von einem
Pneumatikdruck in einem Druckraum des Pneumatikzylinders verlagert wird. Der Druck im Druckraum des Pneumatikzylinders ist über ein Schaltventil einstellbar, welches von einer Steuerungseinrichtung angesteuert wird. Zur Erhöhung des Drucks im Druckraum nimmt das Schaltventil eine erste Stellung ein, wobei in dieser ersten Stellung dem Druckraum über das Schaltventil Druckluft zugeführt werden kann, um den Druck im Druckraum des Zylinders zu erhöhen. In einer zweiten Position des Schaltventils kann hingegen zur Erniedrigung des Drucks im Druckraum Druckluft aus dem Druckraum in Richtung auf eine Druckmittelsenke abgeleitet werden.
Nach der EP 2 016 302 B1 wird das pneumatische Betätigungsmittel derart angesteuert, dass einer beabsichtigten Bewegungsrichtung des Kolbens eine der beabsichtigten Bewegungsrichtung entgegen gesetzte Bewegungsrichtung voran geht. Hierdurch wird eine auf das Betätigungsmittel wirkende äußere Kraft größer, wodurch mögliche Stick-Slip-Effekte überwunden werden können.
Bei der Verwendung pneumatischer Betätigungsmittel zur Ansteuerung einer Anfahrkupplung oder zur Ansteuerung von Kupplungen oder Bremsen eines automatisierten Schaltgetriebes werden an die Dynamik sowie Stellgenauigkeit hohe Anforderungen gestellt. Bislang bereitet es Schwierigkeiten, diese hohen Anforderungen an Dynamik sowie Stellgenauigkeit pneumatischer Betätigungsmittel uneingeschränkt zu erfüllen. Vielmehr ist die Dynamik pneumatischer Betätigungsmittel bislang durch Totzeiten eingeschränkt.
Es besteht daher Bedarf an einem Verfahren zur Ansteuerung eines pneumatischen Betätigungsmittels, mit welchem Totzeiten verringert werden können.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ansteuerung eines Betätigungsmittels zu schaffen, mit welchem Totzeiten reduziert werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird eine Vorsteuerkomponente für die Ansteuerung abhängig von mindestens einer Gleitreibungskraft und/oder mindestens einer Haftreibungskraft des pneumatischen Betätigungsmittels.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, eine Vorsteuerkomponente für die Ansteuerung des pneumatischen Betätigungsmittels abhängig von mindestens einer Gleitreibungskraft und/oder mindestens einer Haftreibungskraft zu bestimmen. Bei der Verlagerung des Kolbens des Betätigungsmittels zu überwindende Reibungskräfte werden demnach erfindungsgemäß durch die Vorsteuerkomponente berücksichtigt, wodurch Totzeiten verringert oder gar vollständig eliminiert werden können. Dadurch kann die Dynamik eines pneumatischen Betätigungsmittels zur Betätigung einer pneumatisch betätigten Vorrichtung erhöht werden.
Weiterhin ist es durch diese Vorsteuerkomponente möglich, die Stellgenauigkeit zu steigern. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird dann, wenn der Kolben des Betätigungsmittels unter Beibehaltung seiner vorherigen Bewegungsrichtung aus dem Stillstand heraus in einer definierten Bewegungsrichtung in Bewegung gesetzt werden soll, die Vorsteuerkomponente so gewählt, dass dieselbe geeignet ist, gerade bzw. ausschließlich bzw. genau den Unterschied bzw. die Differenz zwischen der in der definierten Bewegungsrichtung wirkenden Gleitreibungskraft und der in der definierten Bewegungsrichtung wirkenden Haftreibungskraft zu überwinden bzw. diesem Unterschied bzw. die Differenz entspricht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird dann, wenn der Kolben des Betätigungsmittels unter Umkehr seiner vorherigen Bewegungsrichtung aus dem Stillstand heraus in einer definierten Bewegungsrichtung in Bewegung gesetzt werden soll, die Vorsteuerkomponente so gewählt, dass dieselbe geeignet ist, gerade bzw. ausschließlich bzw. genau den Unterscheid bzw. die Differenz zwischen der in definierten Bewegungsrichtung wirkenden Gleitreibungskraft und der in der definierten Bewegungsrichtung wirkenden Haftreibungskraft und den Unterschied bzw. die Differenz zwischen der in definierten Bewegungsrichtung wirkenden und der entgegen gesetzt zur definierten Bewegungsrichtung wirkenden Gleitreibungskraft zu überwinden bzw. diesen Unterschieden bzw. diesen Differenzen entspricht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird dann, wenn sich der Kolben im Stillstand befindet und die nächste Bewegungsrichtung desselben nicht bekannt ist, die Vorsteuerkomponente für die Ansteue- rung so gewählt, dass dieselbe dem halben Unterschied bzw. der halben Differenz zwischen den in entgegen gesetzten Bewegungsrichtungen wirkenden Haftreibungskräften entspricht.
Vorzugsweise sind die der in der definierten Bewegungsrichtung wirkende Gleitreibungskraft und die Haftreibungskraft des Kolbens sowie die in entge- gen gesetzter Bewegungsrichtung wirkende Gleitreibungskraft und die Haftreibungskraft des Kolbens jeweils abhängig von der Position desselben.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines pneumatischen Betätigungsmittels; und
Fig. 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines pneumatischen Betätigungsmittels, welches der Betätigung einer pneumatisch betätigten Vorrichtung, wie zum Beispiel einer Anfahrkupplung eines Kraftfahrzeugs oder eines Schaltelements eines automatisierten Schaltgetriebes, dient.
Fig. 1 zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel eines pneumatischen Betätigungsmittels 1 , welches gemäß Fig. 1 als Kolben-Zylinder- Anordnung ausgebildet ist. Das Betätigungsmittel 1 wird über eine Druckregelungsvorrichtung 2 angesteuert.
Das Betätigungsmittel 1 umfasst einen Kolben 3, der in einem Pneumatikzylinder 4 axial verschiebbar angeordnet ist, wobei mit dem Kolben 3 eine Kolbenstange 5 gekoppelt ist. Zwischen dem Kolben 3 und dem Pneumatikzylinder 4 kann ein Dichtmittel 6 positioniert sein. Ist das Betätigungsmittel 1 betätigt, so wirkt im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 auf die Kolbenstange 5 eine äußere Kraft F ein. Wie bereits ausgeführt, wird das pneumatische Betätigungsmittel 1 durch die Druckregelungsvorrichtung 2 angesteuert, wobei durch die Druckregelungsvorrichtung 2 ein Druck in einem Druckraum 7 des Betätigungsmittel 1 eingestellt werden kann. Soll in Fig. 1 der Kolben 3 nach rechts bewegt werden, so muss der Druck im Druckraum 7 erhöht werden. Soll hingegen der Kolben 3 in Fig. 1 nach links bewegt werden, so muss der Druck im Druckraum 7 verringert werden. Die Bewegung des Kolbens 3 kann zum Beispiel über ein Wegmesssystem 8 registriert werden, beispielsweise über einen am Betätigungsmittel 1 intern oder extern angeordneten Wegsensor.
Im exemplarischen Ausführungsbeispiel der Fig. 1 umfasst die Druckregelungsvorrichtung 2 eine Druckerzeugungsvorrichtung 9, zum Bespiel eine Pumpe, welche die Druckluft des pneumatischen Betätigungsmittels auf einen sogenannten Hauptdruck bringt. Dieser Hauptdruck liegt an einer Hauptdruckleitung 15 an, die mit einem Druckmittelspeicher 10 verbunden ist. Im Druckmittelspeicher 10 wird ein vergleichsweise großes Volumen der von der Druckerzeugungsvorrichtung 9 auf den Hauptdruck gebrachten Druckluft zwischengespeichert, da die Druckerzeugungsvorrichtung 9 typischerweise diskontinuierlich arbeitet. An der Hauptdruckleitung 15 ist ein Druckregulierungsmittel 1 1 angeordnet, beispielsweise ein 2/2-Wegeventil oder ein Proportionalventil.
Durch das Druckregulierungsmittel 1 1 wird eine Verbindung zwischen der Hauptdruckleitung 15 und einer Steuerdruckleitung 16, die zwischen dem Druckregulierungsmittel 1 1 und einem Schaltventil 12 verläuft, bedarfsgerecht hergestellt. Beim Schaltventil 12 kann es sich zum Bespiel um ein 3/2- Wegeventil handeln. Über das Schaltventil 12 wird eine Verbindung zwischen der Steuerdruckleitung 16 und einer Druckmittelleitung eingestellt oder unterbrochen, wobei die Druckmittelleitung 17 zwischen dem Schaltventil 12 und dem Druckraum 7 des pneumatischen Betätigungsmittels 1 verläuft. Am Schaltventil 12 greift weiterhin eine Rückflussleitung 18 an, die sich zwischen dem Schaltventil 12 und einer Druckluftsenke 14 erstreckt. Bei der Druckluftsenke 14 handelt es sich um die Umgebung.
Die Druckerzeugungsvorrichtung 9, das Druckregulierungsmittel 1 1 sowie das Schaltventil 12 werden von einer Steuerungseinrichtung 13 angesteuert, wobei dieselben über Signalleitung 19, 20 und 21 mit der Steuerungseinrichtung gekoppelt sind. Über die Steuerungseinrichtung 13 werden Steuersignale an das Druckregulierungsmittel 1 1 , das Schaltventil 12 und die Druckerzeugungsvorrichtung 9 angelegt, um den im Druckraum 7 herrschenden Druck einzustellen und so den Kolben 3 des pneumatischen Betätigungsmittel 1 zur Betätigung einer pneumatisch betätigten Vorrichtung zu verlagern.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird zur Reduzierung oder gar Eliminierung von Totzeiten in der Ansteuerung des pneumatischen Betätigungsmittels 1 von der Steuerungseinrichtung 13 eine Vorsteuerkomponente abhängig von mindestens einer Gleitreibungskraft und/oder mindestens einer Haftreibungskraft des pneumatischen Betätigungsmittels 1 , nämlich im gezeigten Ausführungsbeispiels des Kolbens 3 des pneumatischen Betätigungsmittels 1 , bestimmt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei der Ansteuerung des Betätigungsmittels 1 , insbesondere beim Verlagern des Kolbens 3, Reibungen überwunden werden müssen, bevor sich der Kolben 3 tatsächlich in Bewegung setzt. Die Vorsteuerkomponente, die erfindungsgemäß abhängig von mindestens einer Gleitreibungskraft und/oder mindestens einer Haftreibungskraft des pneumatischen Betätigungsmittels 1 von der Steuerungseinrichtung 13 erzeugt wird, berücksichtigt die zu überwindenden Reibungen und reduziert demnach Totzeiten in der Ansteuerung des pneumatischen Betätigungsmittels 1 bzw. in der Betätigung einer über das pneumatische Betätigungsmittel pneumatisch zu betätigenden Vorrichtung. In Fig. 2 ist über der Position x das Betätigungsmittels 1 , nämlich im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 über der Position x des Kolbens 3, die Kraft F aufgetragen, die sich bei der Betätigung einer pneumatisch betätigten Anfahrkupplung am Kolben 3 ausbildet, wobei in der Position x1 des Kolbens 3 die zu betätigende Anfahrkupplung vollständig geschlossen ist, wobei in der Position x2 des Kolbens 3 die zu betätigende Anfahrkupplung vollständig geöffnet ist, und wobei sich die zu betätigende Anfahrkupplung in der Position x3 des Kolbens 3 im sogenannten Anlegepunkt befindet, in welcher die Kupplung gerade kein Moment überträgt, also noch trennt.
In Fig. 2 sind über der Position x des Betätigungsmittels 1 , nämlich über der Position x des Kolbens 3, für beide Bewegungsrichtungen des Kolbens 3 die Verläufe von positionsabhängigen Gleitreibungskräften 22, 23 sowie Haftreibungskräften 24, 25 ausgetragen, wobei die Gleitreibungskraft 22 und die Haftreibungskraft 24 einer ersten Bewegungsrichtung des Kolbens 3 zugeordnet sind, zum Beispiel einer Bewegungsrichtung des Kolbens 3 von links nach rechts, und wobei die Gleitreibung 23 und die Haftreibung 25 einer zweiten, entgegen gesetzten Bewegungsrichtung des Kolbens 3 zugeordnet sind, zum Beispiel einer Bewegungsrichtung des Kolbens 3 von rechts nach links.
Befindet sich der Kolben 3 und demnach das pneumatische Betätigungsmittel 1 im Stillstand, kommt dasselbe abhängig von der vorherigen Bewegungsrichtung auf einer der Gleitreibungskraftkurven 22 bzw. 23 zum Stillstand. Handelt es sich demnach bei einer vorherigen Bewegungsrichtung um eine Bewegung des Kolbens von links nach rechts, so kommt der Kolben 3 auf der Gleitreibungskurve 22 zum Stillstand, bei einer umgekehrten, vorherigen Bewegungsrichtung von rechts von links kommt hingegen der Kolben 3 auf der Gleitreibungskurve 23 zum Stillstand.
Soll nun der Kolben 3 des pneumatischen Betätigungsmittels 1 unter Beibehaltung seiner vorherigen Bewegungsrichtung aus dem Stillstand heraus in der vorherigen, definierten Bewegungsrichtung in Bewegung gesetzt werden, so wird die Vorsteuerkomponente von der Steuerungseinrichtung 13 so gewählt, dass dieselbe geeignet ist, gerade bzw. ausschließlich bzw. genau den Unterschied zwischen der in der definierten Bewegungsrichtung wirkenden Gleitreibungskraft und der in der definierten Bewegungsrichtung wirkenden Haftreibungskraft zu überwinden.
In Fig. 2 ist dies exemplarisch für einen in der Position x4 im Stillstand befindlichen Kolben 3 gezeigt, dessen vorherige Bewegungsrichtung einer Bewegung von links nach rechts entspricht, der also im Stillstand in der Position x4 auf der Gleitreibungskraftkurve 22 zum Stillstand kommt. Soll der Kolben 3 ausgehend von der Position x4 unter Beibehaltung seiner vorherigen Bewegungsrichtung in Bewegung gesetzt werden, so entspricht die Vorsteuerkomponente dem Unterschied bzw. der Differenz Δ4 zwischen der in der definierten Bewegungsrichtung in der Position x4 wirkenden Gleitreibungskraft und der in der definierten Bewegungsrichtung in der Position x4 wirkenden Haftreibungskraft.
Dann, wenn der Kolben 3 des pneumatischen Betätigungsmittels 1 unter Umkehr seiner vorherigen Bewegungsrichtung aus dem Stillstand heraus in einer definierten Bewegungsrichtung in Bewegung gesetzt werden soll, wird die Vorsteuerkomponente von der Steuerungseinrichtung 1 3 so gewählt, dass dieselbe geeignet ist, gerade bzw. ausschließlich bzw. genau den Unterschied zwischen der in der definierten Bewegungsrichtung wirkenden Gleitreibungskraft und der in der definierten Bewegungsrichtung wirkenden Haftreibungskraft und den Unterschied zwischen der in der definierten Bewegungsrichtung wirkenden und der entgegensetzt zur definierten Bewegungsrichtung wirkenden Gleitreibungskraft zu überwinden.
In Fig. 2 ist dies exemplarisch für einen sich in der Position x5 im Stillstand befindlichen Kolben gezeigt, dessen vorherige Bewegungsrichtung von links nach rechts erfolgte, der also in der Position x5 auf der Gleitreibungskraftkurve 22 zum Stillstand kam, der jedoch nachfolgend unter Umkehr seiner vorherigen Bewegungsrichtung aus dem Stillstand heraus von rechts nach links bewegt werden soll. In diesem Fall entspricht dann die Vorsteuerkomponente der Summe aus dem Unterschied bzw. der Differenz A5a zwischen der in der definierten Bewegungsrichtung in der Position x5 wirkenden Gleitreibungskraft und der in der definierten Bewegungsrichtung in der Position x5 wirkenden Haftreibungskraft und dem Unterschied bzw. der Differenz A5b zwischen der in der definierten Bewegungsrichtung in der Position x5 wirkenden Gleitreibungskraft und der entgegensetzt zur definierten Bewegungsrichtung in der Position x5 wirkenden Gleitreibungskraft.
Dann, wenn sich der Kolben 3 des pneumatischen Betätigungsmittels 1 im Stillstand befindet und die nächstfolgende Bewegungsrichtung desselben nicht bekannt ist, wählt die Steuerungseinrichtung 13 eine Vorsteuerkomponente, die dem halben Unterschied bzw. der halben Differenz zwischen den in den entgegen gesetzten Bewegungsrichtungen wirkenden Haftreibungskräften entspricht.
In Fig. 2 ist dies exemplarisch für einen Kolben 3 gezeigt, der im Stillstand die Position x6 einnimmt und dessen vorherige Bewegungsrichtung einer Bewegungsrichtung von rechts nach links entsprach, sodass demnach derselbe auf der Gleitreibungskraftkurve 23 zum Stillstand kommt. Ist in diesem Fall die nächste Bewegungsrichtung des Kolbens 3 nicht bekannt, so entspricht die Vorsteuerkomponente der Hälfte des Unterschieds bzw. der Hälfte der Differenz Δ6 zwischen den in den unterschiedlichen bzw. entgegen gesetzten Bewegungsrichtungen wirkenden Haftreibungskräften in der Position x6.
Bei der Ermittlung der Vorsteuerkomponente ist die Kenntnis der in den unterschiedlichen Bewegungsrichtungen wirkenden, positionsabhängigen Gleitreibungskräfte 22, 23 sowie Haftreibungskräfte 24, 25 erforderlich. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die Gleitreibungskräfte 22, 23 und die Haftreibungskräfte 24, 25 im Betrieb adaptiv anzupassen. Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, im Betrieb entweder ausschließlich die Gleitreibungskräfte 22, 23 oder ausschließlich die Haftreibungskräfte 24, 25 adaptiv anzupassen, und abhängig hiervon die nicht adaptiv angepasste Haftreibungskraft bzw. Gleitreibungskraft abhängig von einer definierten Beziehung zwischen der Gleitreibung und der Haftreibung zu bestimmen, nämlich zu berechnen. So kann vorsehen sein, zwischen der Haftreibung und der Gleitreibung eine proportionale Beziehung über einen Proportionalitätsfaktor zu verwenden, um so abhängig von einer adaptiv angepassten Gleitreibung die Haftreibung oder abhängig von einer adaptiv angepassten Haftreibung die Gleitreibung zu berechnen.
Fig. 3 verdeutlicht für den Kolben 3, der sich im Stillstand in der Position x7 befindet, die Bewegung des Kolbens 3 bei Aufbringen einer Vorsteuerkomponente, die dem Unterschied Δ7 zwischen der in der Position x7 geltenden Gleitreibung sowie Haftreibung entspricht. Wird diese Vorsteuerkomponente zur Ansteuerung des Schaltventils 12 und demnach zur Druckbeeinflussung im Druckraum 7 verwendet, so verändert sich die Position x des Kolbens entlang der hyperbolischen Bewegungskurve 26, sodass der Kolben 3 demnach in der Variante der Fig. 3 in der Position x3 zum Stillstand kommt. Wird für den Kolben 3 ausgehend von seiner Ursprungsposition x7 eine kleinere Positionsänderung gefordert, als sich über die Vorsteuerkomponente Δ7 und die hyperbolische Bewegungskurve 26 ausbildet, so muss das Schaltventil 12 derart angesteuert werden, dass trotz Druckerhöhung im Druckraum 7 zur Bewegung des Kolbens 3 von links nach rechts aus dem Druckraum 7 Druckluft zur Umgebung 14 abgeleitet wird, um eine kleinere Positionsänderung für den Kolben 3 zu gewährleisten. Bezuqszeichen Betätigungsmittel
Druckregelungsvorrichtung
Kolben
Pneumatikzylinder
Kolbenstange
Dichtmittel
Druckraum
Wegmesssystem
Druckerzeugungsvorrichtung
Druckluftspeicher
Druckregulierungsmittel
Schaltventil
Steuerungseinrichtung
Druckluftsenke
Hauptdruckleitung
Steuerdruckleitung
Druckmittelleitung
Rückflussleitung
Signalleitung
Signalleitung
Signalleitung
Gleitreibungskraftkurve
Gleitreibungskraftkurve
Haftreibungskraftkurve
Haftreibungskraftkurve

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Ansteuerung eines pneumatischen Betätigungsmittels zur Betätigung einer pneumatisch betätigten Vorrichtung, wobei das Betätigungsmittel einen Kolben und einen Pneumatikzylinder aufweist, wobei der Kolben in dem Pneumatikzylinder axial verschiebbar angeordnet ist, wobei der Kolben abhängig von einem Druck in einem Druckraum des Pneumatikzylinders verlagert wird, und wobei der Druck in dem Druckraum über eine Steuerungseinrichtung eingestellt wird, die mindestens ein Ventil und/oder ein Druckregulierungsmittel und/oder eine Druckerzeugungseinrichtung ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorsteuerkomponente für die Ansteuerung abhängig von mindestens einer Gleitreibungskraft und/oder mindestens einer Haftreibungskraft des pneumatischen Betätigungsmittels bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der Kolben unter Beibehaltung seiner vorherigen Bewegungsrichtung aus dem Stillstand heraus in einer definierten Bewegungsrichtung in Bewegung gesetzt werden soll, die Vorsteuerkomponente so gewählt wird, dass dieselbe geeignet ist, die Differenz zwischen der in der definierten Bewegungsrichtung wirkenden Gleitreibungskraft und der in der definierten Bewegungsrichtung wirkenden Haftreibungskraft zu überwinden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der Kolben unter Umkehr seiner vorherigen Bewegungsrichtung aus dem Stillstand heraus in einer definierten Bewegungsrichtung in Bewegung gesetzt werden soll, die Vorsteuerkomponente so gewählt wird, dass dieselbe geeignet ist, die Differenz zwischen der in definierten Bewegungsrichtung wirkenden Gleitreibungskraft und der in der definierten Bewegungsrichtung wirkenden Haftreibungskraft und die Differenz zwischen der in definierten Bewegungsrichtung wirkenden und der entgegengesetzt zur definierten Bewegungsrichtung wirkenden Gleitreibungskraft zu überwinden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn sich der Kolben im Stillstand befindet und die nächste Bewegungsrichtung desselben nicht bekannt ist, die Vorsteuerkomponente für die Ansteuerung so gewählt wird, dass dieselbe der halben Differenz zwischen den in entgegen gesetzten Bewegungsrichtungen wirkenden Haftreibungskräften entspricht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die der in definierten Bewegungsrichtung wirkende Gleitreibungskraft und die Haftreibungskraft des Kolbens sowie die in entgegen gesetzter Bewegungsrichtung wirkende Gleitreibungskraft und die Haftreibungskraft des Kolbens jeweils abhängig von der Position desselben sind.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitreibungskräfte und die Haftreibungskräfte adaptiv angepasst werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitreibungskräfte adaptiv angepasst werden, und dass die Haftreibungskräfte abhängig von den adaptiv angepassten Gleitreibungskräften bestimmt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftreibungskräfte adaptiv angepasst werden, und dass die Gleitreibungskräfte abhängig von der adaptiv angepassten Haftreibungskräften bestimmt werden.
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