FI84291C - Styrfoerfarande i hydrauliskt manoeverorgan. - Google Patents

Description

1 84291

Hydraulisen toimilaitteen ohjausmenetelmä

Esillä olevan keksinnön kohteena on hydraulisen toimilaitteen ohjausjärjestelmä, jossa hydraulisen toimilaitteen liikettä vastakkaisiin suuntiin ja liik-5 keen pysähtymistä ohjaavan kolmiasentoisen on-off - hydrauliventtiilin kytkentäasentoa muutetaan tasavirta-ohjausjännitteillä, joilla aktivoidaan hydrauliventtiilin kahta erillistä, kumpikin oman liikesuuntansa aikaansaavaa sähkömagneettia, joille tasajännite johdetaan 10 yhteisen johdinparin kautta, joista johtimista kulloin kin toinen saa jännitteen toisen ollessa jännitteetön tai molemmat ovat samanaikaisesti jännitteettömiä ja joihin johtimiin sähkömagneetit on kytketty rinnakkain näiden kanssa sarjassa olevien vastakkaissuuntaisien 15 tasasuuntauselimien (Dl, D2) kautta, jolloin toisen johtimen ollessa jännitteellinen vain toinen sähkömagneeteista aktivoituu halutun liikesuunnan mukaisesti, jolloin johtimien polariteetti määrää hydraulisen toimilaitteen liikesuunnan ja molempien johtimien ollessa 20 jännitteetön liike pysähtyy.

Nykyisin käytössä olevissa sylinteriohjauksissa, joissa hydrauliventtiiliä ohjataan kahdella tasavirta-magneetilla, tarvitaan kolmejohtiminen ohjauskaapeli kumpaakin magneettia kohden venttiilin ohjaamiseksi 25 kolmeen eri kytkentäasentoon. Venttiilin ja ohjauskes kuksen välille tarvitaan tällöin yhteensä kuusi johdinta, jolloin ohjauskaapelista muodostuu suhteellisen paksu. Ohjauselektroniikka on myös sijoitettava erilleen toimilaitteesta omaksi yksikökseen, mikä on otettava 30 huomioon laitteiston suunnittelussa. Laitteiston asennus ja huolto voi myös vaatia huomattavia kustannuksia.

Julkaisuista GB C 1 206 877 ja DE A 2 131 517 on tunnettua, että hydrauliventtiilin liikesuuntaa muutetaan johtimien polariteettia vaihtamalla, tasasuuntaus-35 elimien ja vertailulogiikan avulla.

Esillä olevalla keksinnöllä on tehtävänään saada aikaan hydraulisen toimilaitteen ohjausmenetelmä ja - 2 84291 järjestelmä, joka on nykyisin käytössä olevia yksinkertaisempi ja halvempi sekä laitteiston suunnittelun että asennuksen ja huollon kannalta. Tämä päämäärä saavutetaan keksinnön mukaisella ohjausjärjestelmällä, jolle 5 tunnusomaiset piirteet on esitetty patenttivaatimuksessa 1.

Keksinnön etuna nykyisiin ohjausjärjestelmiin nähden on se, että ohjauskeskuksen ja ohjattavan hydraulivent-tiilin välille tarvitaan vain yksi kaksijohtiminen 10 ohjauskaapeli, jolloin kaapelikoko ja riviliitinkotelo ja riviliittimet pienenevät. Keksintö on hyödynnettävissä teollisuudessa lukuisasti käytössä olevissa rajakyt-kimin ohjatuissa sylinteriohjauksissa.

Korvattaessa edelleen rajakytkimet sylinterin aseman-15 mittauksella, jolloin sylinterin asema annetaan ohjaus- elektroniikalle jännitemuodossa, voidaan ohjauslogiikka sijoittaa venttiilin yhteyteen. Tasavirtaohjaussignaali toimii tällöin myös ohjauselektroniikan virtasyöttönä. Venttiilistä, ohjauselektroniikasta ja asemanmittaukses-20 ta voidaan siten muodostaa yhdessä sylinterin kanssa toimilaiteyksikkö, jota laitesuunnittelija ja huolto/-kunnossapito voi käsitellä erillisenä rakenneosana.

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti oheiseen piirustukseen viittaammalla, jossa 25 kuvio 1 esittää kaaviomuodossa hydrauliventtiilin ohjausta kaksijohtimisen ohjauskaapelin jännitteillä, kuvio 2 esittää kaaviomuodossa suoritusmuotoa, johon sisältyy kaksijohtimisen ohjauskaapelin avulla virtasyö-tetty vertailuelektroniikka ja sylinterin aseman mit-30 taus, kuvio 3 esittää kaaviomuodossa keksinnön lisäsuori- tusmuotoa toteutettuna proportionaaliventtiilillä, jolloin vertailuelektroniikkaan on lisätty proportionaa-livahvistin, 35 kuvio 4 esittää graafisesti kuvion 3 mukaisella ohjausjärjestelmällä ohjatun sylinterin erästä mahdollista edestakaista liikesarjaa ja li 3 84291 kuvio 5 esittää perspektiivikuvantona kuvion 3 mukaisen suoritusmuodon erästä toteutusta hydraulisylin-terin ja sylinterin päiden välillä kulkevan hydrauliput-ken ollessa poikkileikattuja.

5 Kuviossa 1 on esitetty kaaviomuodossa esillä olevan keksinnön pääperiaate. Liittimiin 1 ja 2 johdetaan kaksijohtimisen ohjauskaapelin tasajännitteet, esimerkiksi +24 V ja 0 V, jolloin hydrauliventtiilin 3, kuvatussa esimerkissä sähköohjatun nelitie-kolmiasentovent-10 tiilin kytkentäasento ja siten myös hydraulisen toimi laitteen, esimerkiksi hydraulisylinterin (ei esitetty) liikesuunta määräytyy liittimiin 1 ja 2 syötettyjen jännitteiden polariteetilla. Liittimen 1 jännitteen ollessa +24 V ja liittimen 2 jännitteen 0 V aktivoituu 15 sähkömagneetti 5 ja venttiili 3 ohjaa sylinterin liikku maan eteenpäin. Polariteetin vaihtuessa, jolloin liittimen 2 jännite on +24 V ja liittimen 1 jännite 0 V, aktivoituu sähkömagneetti 4 ja venttiili 3 ohjaa sylinterin liikkumaan taaksepäin. Molempien liittimien olles-20 sa jännitteettömät asettuu venttiili 3 keskiasentoon ja sylinterin liike pysähtyy. Diodien Dl, D2 avulla aktivoituu vain toinen sähkömagneeteista 4, 5 kerrallaan. Diodeilla D3, D4 ehkäistään haitallisten jännitepiikkien syntymistä, jotka voisivat vaurioittaa ohjauslaitteis-25 toa. Nämä viimeksi mainitut diodit D3, D4 ovat tunnettu ja eivätkä muodosta osaa keksinnöstä.

Kuvion 2 suoritusmuodossa diodien Dl, D2 kanssa sarjassa olevilta vastuksilta johtimien 1, 2 ohjausjännitteet kytketään vertailulogiikan 6 kautta transisto-30 reille TRI, TR2, jotka toimivat pääteasteina vertailulo- giikalle 6. Vertailulogiikan toiminta perustuu sylinterin 7 aseman mittaukseen 8, jossa asematieto muunnetaan jännitemuotoon Uw, esim. 0 - 10 V. Jännitettä verrataan potentiometreillä 9, 10 esivalittuihin jännitearvoihin 35 komparaattoreissa 11, 12. Komparaattorit on kytketty JA- porttien 13, 14 kautta transistoreille TRI, TR2. Kun ' esimerkiksi JA-portin 13 molemmissa tuloissa on loogista 84291 4 l:stä vastaava jännite, kytkeytyy transistorin TRI kannalle jännite, jolloin transistori TRI tulee johtavaksi ja sähkömagneetti 4 aktivoituu. Kuten kuvion 1 suoritusmuodossa liikkuu sylinteri vastakkaisiin suun-5 tiin jomman kumman sähkömagneeteista ollessa aktivoi tuneena. Kun molemmat transistorit TRI, TR2 ovat johtamattomassa tilassa, ei sähkömagneettien yli kulje virtaa ja venttiili 3 asettuu keskiasentoon ja liike pysähtyy. Pysähtymiskohdat voidaan määrittää potentiometreillä 9, 10 10. Johdinten 1, 2 polariteetti määrää sylinterin 7 liikesuunnan.

Vertailulogiikka 6, sähkömagneetit 4, 5 ja asemanmit-taus 8 saavat käyttöjännitteensä kaksijohtimisen ohjaus-kaapelin jännitteistä l, 2 diodisillan 15 kautta, jol-15 loin johtimien 1, 2 muuttuvan polaarisuuden vaikutus jännitesyöttöön eliminoituu. Sijoitettaessa venttiili 3, vertailuelektroniikka 6 ja asemanmittaus 8 sylinterin 7 yhteyteen muodostuu toimilaiteyksikkö, joka sisältää rajakytkinohjatun sylinterin toiminnot yhtenä koko-20 naisuutena.

Kuviossa 3 on esitetty suoritusmuoto, jossa vertailu-logiikkaan 17, 18, 19 on lisätty proportionasiivahvistin 16. Tämä voi olla esim. tyyppiä VT 3000 S, valmistaja Rexroth. Venttiilinä on proportionaaliventtiili 3'.

25 Potentiometrien P5 - Pg avulla valitaan pysähtymispisteet tai asemat, joissa sylinterin 7 liikenopeus muuttuu. Asematiedot johdetaan komparaattoreilta 17 JA-porttien 18 ja vahvistimen 19 kautta proportionaalivahvistimelle 16. Potentiometrien Ρχ - P4 avulla valitaan sylinterin 7 30 asemaa vastaavat halutut liikenopeudet. Kuten kuvion 2 suoritusmuodossa syötetään käyttöjännite ohjausjärjestelmän komponenteille kaksijohtimiselta ohjauskaapelilta 1, 2 diodisillan 15 kautta. Johdinten 1, 2 polariteetti määrää sylinterin 7 liikesuunnan.

35 Kuviossa 4 on esitetty graafisessa muodossa eräs sylinterin 7 liikesarja nopeuden v muuttuessa sylinterin eri asemissa s. Vaaka-akselin yläpuolella oleva käyrä

II

5 84291 kuvaa nopeuksia sylinterin liikkuessa eteenpäin ja alapuolella oleva käyrä vastaavasti sylinterin liikkuessa taaksepäin.

Kuviossa 5 on esitetty kuvion 3 suoritusmuodon toteu-5 tusta käytännössä. Vertailuelektroniikka ja proportio- naalivahvistin on sijoitettu venttiilin 3' päällä olevaan yksikköön 20, johon myös johdetaan tieto asemanmit-tauksesta 8. Kannessa 21 olevilla potentiometreillä -P4, Pg - P8 valitaan pysähtymispisteet ja liikenopeudet. 10 Kanteen 21 kiinnitetyn kaapelin johtimilla 1, 2 syöte tään käyttöjännite ja määrätään sylinterin 7 liikesuunta johdinten 1, 2 polariteetin avulla. Tällöin muodostuu sylinteristä 7, venttiilistä 3' ja ohjauslogiikasta toimilaiteyksikkö, jolla on laajat käyttömahdollisuudet. 15 Keksintö tarjoaa rajakytkimin toteutettua sylinterioh- jausta halvemman ratkaisun sekä suunnittelun, asennuksen että kunnossapidon kannalta.

Edellä kuvatuissa suoritusmuodoissa on ohjauskeskuksen ja toimilaiteyksikön välinen yhteys toteutettu 20 kaksijohdinkaapelilla 1, 2, jonka johtimista kulloinkin toiseen kytketään positiivinen jännite toisen ollessa nollapotentiaalissa. Joissakin tapauksissa voisi olla piiriteknillisesti edullista lisätä kaapeliin kolmas, erillinen nollapotentiaalijohdin, jolloin positiivinen 25 jännite kytketään halutun liikesuunnan mukaisesti jom paan kumpaan johtimista 1, 2 mainitun kolmannen johtimen ollessa jatkuvasti nollapotentiaalissa.

Keksintöä ei siten haluta rajoittaa vain edellä kuvattuja suoritusesimerkkejä koskeviksi vaan monet 30 muunnokset ovat mahdollisia seuraavien patenttivaatimus ten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (4)

6 84291

1. Hydraulisen toimilaitteen ohjausjärjestelmä, jossa hydraulisen toimilaitteen liikettä vastakkaisiin suuntiin ja liikkeen pysähtymistä ohjaavan kolmiasentoisen 5 on-off -hydrauliventtiilin (3) kytkentäasentoa muutetaan tasavirtaohjausjännitteillä, joilla aktivoidaan hydrauliventtiilin kahta erillistä, kumpikin oman liikesuuntansa aikaansaavaa sähkömagneettia (4, 5), joille tasajännite johdetaan yhteisen johdinparin (1, 2) kaut-10 ta, joista johtimista kulloinkin toinen saa jännitteen toisen ollessa jännitteetön tai molemmat ovat samanaikaisesti jännitteettömiä ja joihin johtimiin (1, 2) sähkömagneetit (4, 5) on kytketty rinnakkain näiden kanssa sarjassa olevien vastakkaissuuntaisien tasasuun-15 tauselimien (Dl, D2) kautta, jolloin toisen johtimen ollessa jännitteellinen vain toinen sähkömagneeteista aktivoituu halutun liikesuunnan mukaisesti, jolloin johtimien polariteetti määrää hydraulisen toimilaitteen liikesuunnan ja molempien johtimien ollessa jännitteetön 20 liike pysähtyy, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi vertailulogiikan (6), jossa hydraulisen toimilaitteen aseman mittauselimeltä (8) saatua jännitettä verrataan komparaattoreissa (11, 12) potentiometreillä (9, 10) esivalittuihin jännitearvoihin komparaattorien (11, 12) 25 ollessa kytketty lähdöistään JA-porttien (13, 14) tuloi hin, jolloin JA-porttien (13, 14) toiset tulot on kytketty tasavirtaohjausjännitejohtoihin (1, 2) ja JA-porttien (13, 14) lähdöt on kytketty puolijohdekytkin-elimien (TRI, TR2) ohjaustuloihin, jotka puolijohdekyt-30 kimet kytkevät käyttöjännitteen kulloinkin yhteen sähkö- magneeteista (4, 5) halutun liikesuunnan mukaisesti, jolloin potentiometreillä (9, 10) määrätään hydraulisen toimilaitteen (7) pysähtymispisteet johtimien (1, 2) polariteetin määräämässä liikesuunnassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjausjärjestelmä, jossa hydrauliventtiili on proportionaaliventtiili (3·), jota ohjataan proportionaalivahvistimen (16) ja vertaili 7 84291 lulogiikan (17, 18, 19) avulla, tunnettu siitä, että hydraulisen toimilaitteen (7) aseman mittauselimeltä (8) saatua jännitettä verrataan komparaattoreissa (17) potentiometreillä (P5 - P8) esivalittuihin jännitearvoi-5 hin, joilta komparaattoreilta asematiedot johdetaan JA- porttien (18) ensimmäisiin tuloihin ja vahvistinten (19) kautta edelleen proportionaalivahvistimelle (16), jonka potentiometreillä (Ρχ - P4) valitaan toimilaitteen (7) asemaa vastaavat halutut liikenopeudet, JA-porttien (18) 10 ollessa lisäksi kytketty toisista tuloistaan tasavirta- ohjausjännitejohtoihin (1, 2), jolloin potentiometreillä (P5 - Pfi) määrätään toimilaitteen (7) pysähtymispisteet johtimien (1, 2) polariteetin määräämässä liikesuunnassa.

3. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen ohjausjärjes telmä, tunnettu siitä, että ohjausjärjestelmän komponenteille (4, 5, 6, 8; 16, 17, 18, 19) syötetään käyttöjännite johtimilta (1, 2) diodisillan (15) kautta, jolloin muuttuvan polaarisuuden vaikutus jännitesyöttöön eli-20 minoituu.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että tasavirtaohjaus-jännitejohtoon (1, 2) on lisätty kolmas, erillinen nollapotentiaalijohdin, jolloin positiivinen jännite 25 kytketään halutun liikesuunnan mukaisesti jompaan kum paan johtimista (1, 2). 8 84291