FI84292C

FI84292C - Control system in hydraulic actuator

Info

Publication number: FI84292C
Application number: FI881581A
Authority: FI
Inventors: Esko Kosonen
Original assignee: Rexroth Oy
Priority date: 1988-01-13
Filing date: 1988-04-06
Publication date: 1991-11-11
Also published as: FI881581A; FI881581A0; FI84292B; DE3844396A1

Description

8429?8429?

Hydraulisen toimilaitteen ohjausjärjestelmä c. s c.Hydraulic actuator control system c. s c.

Esillä olevan keksinnön kohteena on hydraulisen toimilaitteen, esimerkiksi hyd-raulisylinterin ohjausjärjestelmä, jossa hydraulisen toimilaitteen liikesuuntaa ohjaavan hydrauliventtiilin kytkentäasentoa muutetaan tasavirtaohjausjännitteil-lä. Näillä jännitteillä aktivoidaan venttiilin sähkömagneetteja ja saadaan hydraulinen toimilaite liikkumaan vastakkaisiin suuntiin sekä pysäytetyksi sen liike halutussa kohdassa.The present invention relates to a control system for a hydraulic actuator, for example a hydraulic cylinder, in which the switching position of a hydraulic valve controlling the direction of movement of the hydraulic actuator is changed by direct current control voltages. These voltages activate the valve solenoids and cause the hydraulic actuator to move in opposite directions and stop its movement at the desired point.

Tällainen ohjausjärjestelmä on kuvattu suomalaisessa patenttihakemuksessa 880lh2. Mainitun hakemuksen mukaisessa ohjausjärjestelmässä tasajännite johdetaan sähkömagneeteille kahden johtimen kautta siten, että halutun liikesuunnan mukaisesti kulloinkin toinen sähkömagneeteista aktivoituu. Johtimen polariteetti määrää tällöin hydraulisen toimilaitteen liikesuunnan ja liike pysäytetään tekemällä molemmat johtimet jännitteettömiksi.Such a control system is described in Finnish patent application 880lh2. In the control system according to said application, a direct voltage is applied to the electromagnets via two conductors so that in each case one of the electromagnets is activated according to the desired direction of movement. The polarity of the conductor then determines the direction of movement of the hydraulic actuator and the movement is stopped by de-energizing both conductors.

Edelleen voi mainitun FI-hakemuksen mukaisessa ohjausjärjestelmässä olla hydrauliventtiilin yhteyteen sovitettu vertailulogiikka, joka vertaa sylinterin asemanmittauksesta saatua jännitettä potentiometreillä esivalittuihin jännite-arvoihin. Vertailun tuloksena puolijohdekytkinelimet joko yhdistävät tasajän-nitteen sähkömagneeteille tai katkaisevat tasajännitteen sähkömagneeteilta. Potentiometreillä määrätään tällöin hydraulisen toimilaitteen pysähtymispisteet ja tasavirtajohtimien polariteetti määrää toimilaitteen liikesuunnan.Furthermore, the control system according to said FI application may have a reference logic arranged in connection with the hydraulic valve, which compares the voltage obtained from the position measurement of the cylinder with the voltage values preselected by the potentiometers. As a result of the comparison, the semiconductor switching elements either connect the DC voltage to the electromagnets or disconnect the DC voltage from the electromagnets. The potentiometers then determine the stopping points of the hydraulic actuator and the polarity of the DC cables determines the direction of movement of the actuator.

Eräissä sylinteriohjaussovellutuksissa voi olla tarpeen tiedottaa ohjauskeskukselle, johon toimilaiteyksikkö on yhteydessä kaksijohtimi sella kaapelilla, onko tiettyyn liikesuuntaan tapahtuva liike suoritettu loppuun vai jatkuuko liike edelleen. Tämä ohjauskeskukselle annettu tieto mahdollistaa toimilaitteen luotettavamman ja monipuolisemman ohjauksen.In some cylinder control applications, it may be necessary to inform the control center to which the actuator unit is connected by a two-wire cable whether the movement in a particular direction of movement has been completed or whether the movement continues. This information provided to the control center enables more reliable and versatile control of the actuator.

Esillä olevalla keksinnöllä on siten tehtävänään aikaansaada hydraulisen toimilaitteen ohjausjärjestelmä, jossa toimilaitteen liikesuunnan määräävä ohjaus-keskus saa tiedon toimilaitteen kulloisestakin asemasta halutun pääteaseman suhteen. Tämä päämäärä saavutetaan keksinnön mukaisesti järjestelmällä, jolle tunnusomaiset piirteet on esitetty patenttivaatimuksessa 1.The object of the present invention is thus to provide a control system for a hydraulic actuator in which the control center determining the direction of movement of the actuator receives information about the current position of the actuator with respect to the desired end position. This object is achieved according to the invention by a system, the characteristic features of which are set out in claim 1.

Keksinnön etuina nykyisiin ohjausjärjestelmiin on se, että ohuella, kolme johdinta käsittävällä kaapelilla, joka yhdistää ohjauskeskuksen hydrauliventtiiliin, saadaan aikaan monipuolinen ja automatisointiin soveltuva toimilaitteen ohjaus nykyisiä järjestelmiä halvemmalla laitteiston suunnittelun, asennuksen 2 84292 ja huollon kannalta.The advantages of the invention over current control systems are that a thin, three-conductor cable connecting the control center to the hydraulic valve provides versatile actuator control suitable for automation at a lower cost than current systems in terms of equipment design, installation 2 84292 and maintenance.

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti oheiseen piirustukseen viitaten, joka esittää keksinnön erästä edullista suoritusmuotoa.The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawing, which shows a preferred embodiment of the invention.

Kuviossa on viitenumeroilla 1 ja 2 merkitty liittimiä, joihin ohjauskeskuksesta johdetaan tasavirtaohjausjännitteet, esimerkiksi +2k V ja 0 V. Näillä jännitteillä aktivoidaan hydrauliventtiilin (ei esitetty) sähkömagneetteja U, 5» jolloin hydraulisylinterin (ei esitetty) liikesuunta määräytyy liittimiin 1 ja 2 syötettyjen jännitteiden polariteetilla. Liittimen 1 jännitteen ollessa + 2h V ja liittimen 2 jännitteen 0 V aktivoituu sähkömagneetti H ja venttiili ohjaa sylinterin liikkumaan eteenpäin. Polariteetin vaihtuessa aktivoituu sähkömagneetti 5 ja venttiili ohjaa sylinterin liikkumaan taaksepäin.In the figure, reference numerals 1 and 2 denote terminals to which direct current control voltages are applied from the control center, for example + 2k V and 0 V. These voltages activate the solenoids U, 5 » . When the voltage at terminal 1 is + 2h V and the voltage at terminal 2 is 0 V, the solenoid H is activated and the valve directs the cylinder to move forward. When the polarity changes, the electromagnet 5 is activated and the valve directs the cylinder to move backwards.

Sylinterin asemaa mittaavalta anturilta saatu asemaan verrannollinen jännite U johdetaan vahvistinten IC1, IC2 vertailutuloihin. Vahvistinten toiset vertailu-tulot on yhdistetty potentiometreihin 6, 7, joilla esivalitaan sylinterin py-sähtymiskohdat. Kun sylinteri liikkuu eteenpäin eikä se ole vielä saavuttanut pääteasemaansa, on liittimessä 1 positiivinen jännite ja sähkömagneetti U aktivoituneena. Anturin jännite U on tällöin potentiometriltä 6 saatua jännitettäThe voltage U proportional to the position obtained from the sensor measuring the position of the cylinder is applied to the reference inputs of the amplifiers IC1, IC2. The second reference inputs of the amplifiers are connected to potentiometers 6, 7, which are used to preselect the stopping points of the cylinder. When the cylinder moves forward and has not yet reached its end position, the terminal 1 has a positive voltage and an electromagnet U activated. The sensor voltage U is then the voltage obtained from potentiometer 6

VV

pienempi ja vahvistin IC1 päästää virran kulkemaan sähkömagneetin H kautta vahvistimen lähdön kytkeytyessä maapotentiaaliin. Sylinterin saavuttaessa pääteasemansa jännite U ylittää vertailujännitteen ja vahvistimen IC1 lähtöjännite w muuttuu positiiviseksi, jolloin sähkömagneetin i* yli ei enää vaikuta jännitettä ja sylinterin liike pysähtyy. Samalla havaitaan jännitteen kohoaminen johti-messa 3, jonka avulla tieto liikkeen pysähtymisestä välittyy ohjauskeskukselle.smaller and the amplifier IC1 allows current to flow through the electromagnet H when the output of the amplifier is connected to ground potential. When the cylinder reaches its end position, the voltage U exceeds the reference voltage and the output voltage w of the amplifier IC1 becomes positive, whereby the voltage over the electromagnet i * is no longer affected and the movement of the cylinder stops. At the same time, an increase in voltage is observed in the conductor 3, by means of which the information on the stopping of the movement is transmitted to the control center.

Johdin 3 on liitetty vahvistimien IC1, IC2 lähtöjen ja sähkömagneettien U, 5 välisiin johtoihin diodien 8, 9 avulla. Johtimeen 3 on sovitettu niin suuri resistanssi, että sen kautta saadaan tieto vahvistimien IC1, IC2 lähdöissä olevista jännitteistä, mutta siinä kulkeva virta on hyvin vähäinen sähkömagneettien U, 5*kautta kulkevaan virtaan verrattuna.The conductor 3 is connected to the leads between the outputs of the amplifiers IC1, IC2 and the electromagnets U, 5 by means of diodes 8, 9. The conductor 3 is provided with such a high resistance that it provides information about the voltages at the outputs of the amplifiers IC1, IC2, but the current flowing through it is very small compared to the current flowing through the electromagnets U, 5 *.

Vastaavasti sylinterin liikkuessa taaksepäin on liittimessä 2 positiivinen jännite ja sähkömagneetti 5 aktivoituneena. Anturin jännitteen U ollessa potentio- w metriltä 7 saatua jännitettä suurempi päästää vahvistin IC2 virran kulkemaan sähkömagneetin 5 kautta vahvistimen IC2 lähdön ollessa kytketty maapotentiaaliin. Sylinterin saavuttaessa pääteasemansa vahvistimen IC2 lähtöjännite muuttuu positiiviseksi ja sylinterin liike pysähtyy. Myös tämä jännitemuutos välittyy johtimen 3 kautta ohjauskeskukselle.Correspondingly, when the cylinder moves backwards, the terminal 2 has a positive voltage and the electromagnet 5 is activated. When the sensor voltage U is higher than the voltage obtained from the potentiometer 7, the amplifier IC2 allows current to flow through the electromagnet 5 with the output of the amplifier IC2 connected to ground potential. When the cylinder reaches its end position, the output voltage of the amplifier IC2 becomes positive and the movement of the cylinder stops. This voltage change is also transmitted to the control center via conductor 3.

Il 84292 Käyttöjännite vertailulogiikalle ja asemanr.ittaukselle saadaan diodisillan 10 kautta, jolloin muuttuvan polaarisuuden vaikutus jännite syöttöön eliminoituu.Il 84292 The operating voltage for the reference logic and the position reference is obtained via the diode bridge 10, whereby the effect of the changing polarity on the voltage supply is eliminated.

Johdin 3 sovitetaan edullisesti samaan hydrauliventtiilin ja ohjauskeskuksen väliseen kaapeliin, jonka kautta tapahtuu jännitesyöttö sähkömagneeteille 1+, 5 ja ohjauslogiikalle.The conductor 3 is preferably arranged in the same cable between the hydraulic valve and the control center, through which voltage is applied to the electromagnets 1+, 5 and the control logic.

Johdinta 3 voidaan käyttää myös varaohjausjohtona hydraulisen toimilaitteen oh- 1 jauselektroniikan vikaantuessa. Sovittamalla johtimeen 3 kytkin, jolla se yhdistetään maahan tai johtimen vastus ohitetaan, saadaan sen kautta kulkemaan säh- j kömagneettien 1+, 5 aktivointiin tarvittava virtamäärä ja toimilaitetta voidaan ! siten pakko-ohjata haluttuun liikesuuntaan.The conductor 3 can also be used as a backup control line in the event of a failure in the control electronics of the hydraulic actuator. By fitting a switch to the conductor 3, by means of which it is connected to ground or the resistance of the conductor is bypassed, the amount of current required to activate the electromagnets 1+, 5 is passed through it and the actuator can be! thus forcing to steer in the desired direction of movement.

Kuvatussa suoritusmuodossa voivat vahvistimet IC1, IC2 olla tyyppiä UDN 28^+2, valmistaja Texas Instruments tai tyyppiä LM 675, valmistaja National Semiconductor, jolloin vahvistimet toimivat sekä jännitevertailijoina että virtakytki-minä. Vaihtoehtoisesti voidaan kytkentään sovittaa erilliset puolijohdekytki-met, joiden ohjaustuloihin kytketään komparaattorit, joiden tulot puolestaan kytketään asemanmittauksesta saatavaan jännitteeseen U ja vertailujännittei-In the illustrated embodiment, the amplifiers IC1, IC2 may be of the type UDN 28 + 2, manufactured by Texas Instruments, or of the type LM 675, manufactured by National Semiconductor, whereby the amplifiers act as both voltage comparators and a power switch. Alternatively, separate semiconductor switches can be fitted to the connection, the comparators of which are connected to comparators, the inputs of which in turn are connected to the voltage U from the position measurement and the reference voltage.

VV

siin. Johdin 3 liitetään tällöin puolijohdekytkimien ohjaustuloihin.there. The conductor 3 is then connected to the control inputs of the semiconductor switches.

Keksintöä ei siten haluta rajoittaa vain edellä kuvattua suoritusesimerkkiä koskevaksi vaan monet muunnokset ovat mahdollisia seuraavien patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.Thus, it is not intended to limit the invention to the exemplary embodiment described above, but many modifications are possible within the scope of the inventive idea defined by the following claims.

Claims

84292

A hydraulic actuator control system, wherein the switching position of a hydraulic valve controlling the movement of the hydraulic actuator in opposite directions and the stopping of movement is changed by DC control voltages activating two separate solenoids (4, 5) of the hydraulic valve and directing the DC voltage to electromagnets (4, 5) whose polarity determines the direction of movement of the hydraulic actuator, which conductors are connected to ground potential via electromagnets and switches in series with them, one of which is live with the other energized or both are de-energized at the same time, only one of the electromagnets is activated or both are inactive, that reference and switching elements (IC1, IC2) are connected to the control system as switches controlling the operation of the hydraulic valve, the outputs of which are connected to the control system through their electromagnets (4 or 5) to conductors (1 or equivalent). 2) and whose second reference inputs are connected to the output of the hydraulic actuator position measuring sensor and the second reference inputs to the reference voltage potentiometers (6, 7) for setting the actuator stop points, and that the outputs of the reference and switching elements (IC1, IC2) are also connected to rectifier 9) via a conductor (3), through which information on the voltage at the outputs of the reference and switching elements is transmitted to the control center supplying direct voltage. -

Control system according to Claim 1, characterized in that a supply voltage is applied to the components of the control system from the conductors (1, 2) via a diode bridge (10), whereby the effect of the changing polarity on the voltage supply is eliminated.

Control system according to Claim 1 or 2, characterized in that a switch is arranged in the conductor (3), the closing of which causes the current required to activate the electromagnets (4, 5) to pass through the conductor (3) in the desired direction. Il 5 84292