DE1650744C - Hydrostatisches Getriebe für Wechselbewegungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrostatisches gleichbleibender Geschwindigkeit verstellt wird, er-

Getriebc für Wechselbewegungen, insbesondere für gibt sich eine lineare Gcschwindi'skeitsänileruiiL' des

geradlinige reversierbare Bewegungen, bei dem die Hydromotors und damit ein sprunghaftes Ansteigen

Umkehrbewegung des Hydromotors durch die Um- der Beschleunigung, Dies ist die Ursache von Stößen,

steuerung der Fördermenge einer stufenlos emstell- 5 die andere Bauteile der Maschine zu Schwingungen

baren Pumpe mittels eines Pumpenstellgerütes erfolgt, anregen, wodurch der Antrieb für bestimmte Arbei-

das durch einen von einer Hilfsdruckquelle konstan- ten ungeeignet ist.

ter Fördermenge gespeisten Druckmittelhilfskreis be- Bei einer anderen Lösung wird auf den Hydrotätigbar ist und von einem elektrohydraulischen motor wechselseitig ein konstanter Druckmittelstrom Servoventil gesteuert wird, dessen Umschaltung auto- ίο gegeben, der von einem Kolben umgesteuert wird, matisch durch eine elektronische Regeleinrichtung er- D^ser Kolben ist die Fortsetzung eines Dosierkolfolgt, auf die der Istwert der Regelgröße sowie der bens, der mit Beginn der Umkehrphase in steigendem Sollwert der Führungsgröße zwecks Erzeugung der Maße dem Druckmittelstrom öl entnimmt, welches nötigen Stellimpulse einwirken, wobei durch das die am Ende des Verzögerungsvorganges den ganzen von Reversierbewegungen ausführende Ausgangsglied des 15 der Pumpe geförderten Druckmittelstrom umfaßt. Hydromotors an vorgewählten Auslösepunkten Daraufhin kommt der Hydromotor zum Stillstand. Schaltelemente zur erzeugung der Fiihrungsgrößc be- Trotzdem wird der Dosierkolben vom Druckmitteltätigt werden, strom weiterbewegt, wodurch er gleichzeitig die Be-Es sind bereits Getriebe bekannt, bei denen ein aufschlagung des Hydromotors umkehrt. Da er nungeradlinig beweglicher Hydromotor in der Umkehr- 20 _me|_ir dem Druckmittelstrom in fallendem Maße öl phase gesteuert wird. Dies erfolgt jedoch in mecha- entnimmt, wird der Hydromotor beschleunigt, bis in nisch-hydraulischer Weise. Die Forderung an eine ihm wieder der volle Druckmittelstrom eingeht. Der Umsteuerung ist zum einen die Einhaltung einer ge- Dosierkolben ist zu diesem Zweck mit einem Kurbelnauen Endlage bei gleichbleibendem Auslösepunkt trieb verbunden, weshalb sich die dem Druckmittelüber verschiedene Geschwindigkeiten hinweg und 25 strom entnommene ölmcnge sinusförmig ändert. Die zum anderen eine stoß- und ruckarme Umsteuerung auf Grund dieser Gesetzmäßigkeit vorgenommene des Hydromotors. D'irch die bekannten Lösungen ölentnahme bedingt eine ebenfalls sinusförmige Gewerden diese Forderungen nur teilweise erfüllt. Auch schwindigkeitsänderung des Hydromotors. Da der haften diesen noch andere wesentliche Nachteile Dosierkolben direkt durch den die jeweilige Gean. 30 schwindigkeit des Hydromotors bedingenden Druck-So wird bei einer der Lösungen der Umsteuerkol- mittelstrom angetrieben wird, wird der Kurbelweg mit ben einer Reversierpumpc über ein mechanisch-hy- einer dazu proportionalen Geschwindigkeit durchfahdraulisches Zeitrelais beaufschlagt. Dieses besteht aus ren, so daß sich ebenfalls eine konstante Entfernung zwei gegeneinander arbeitenden Hilfskolben, von zwischen Auslösepunkt und Endluge des Hydrodenen jeder in einer der Zuführleitungcn für den 35 motors über verschiedene Geschwindigkeiten hinweg Umsteuerkolben angeordnet ist. Je nach Bewegungs- ergibt. Obgleich sich die Geschwindigkeit durch den richtung des Hydromotors wird während seines sinusförmigen Verlauf zwar günstiger gestaltet, ver-Arbeilsweges der Umsteuerkolbcn gegen einen ein- läuft letztlich die Beschleunigung doch nicht stetig stellbaren Anschlag gehalten, indem er auf der be- und weist insbesondere zu Beginn der Umsteuerung treffenden Seite über den zugeordneten Hilfskolben 4° ebenfalls einen Sprung auf. Speziell bei kurzen Umdurch die jeweilige Zuführleitung beaufschlagt wird. Steuerzeiten sind auch hier Stöße zu verzeichnen, die Der zweite Hilfskolben wird mittels einer Feder eben- zu den genannten Nachteilen führen. Außerdem wird falls gegen einen einstellbaren Anschlag gehalten und die Pumpenleistung in der Umsteuerphase in steischließt durch die andere Zuführleitung ab. Über die gendem Maße im Dosierkolben ohne Nutzanwenim Wege des Hydromotors angeordneten Schaltele- 45 dung vernichtet. Des weiteren bedeuten die vielen mentü wird ein Steuerschieber betätigt, wodurch nun- Kolbensysteme, von denen der Dosierkolben ein bcmchr der Hilfskolben entlastet wird, der die eine trüchtliches Fassungsvermögen aufbringen muß, wert-Zuführleitung offengehalten hat, während der zweite mäßigen und insbesondere räumlichen Aufwand,
belastet und dadurch gegen die Feder in seine End- Den genannten Lösungen stehen bereits eleklrostellung verschoben wird. Erst wenn er diese erreicht _5o hydraulische Pumpenverstellungen gegenüber, bei hat, wird die Zuführleitung für die andere Seite des denen die Geschwindigkeit von Hydromotoren in ein-Umsteuerkolbens freigegeben. Mit Beginn der Um- fächer Weise durch fest vorgegebene Sollwerte gekehrphasc wird also das Zeitrelais ausgelöst, dessen steuert wird. Dabei wird ein Druckmittelhilfskreis Zeitspanne von der Stellung des Anschlages und so- über ein clektro-hydraulisches Servoventil auf die mit dem Weg des betreffenden Hilfskolben» bestimmt 55 Steuereinrichtung einer Pumpe von regelbarer Förder' wird. Erst in dessen Endlage beginnt der Umstcuer- menge geführt. Die Umsteuereinrichtung ist mit einer kolben mit der Pumpenverstcllung. Das Zeitrelais Lagemessung gekoppelt, welche an eine Summier· überbrückt so den Weg des Hydromotors zwischen stelle angeschlossen ist, an welcher der zur Steuerung gleichbleibendem Auslösepunkt für die Umstcuer- des Servoventil dienende Sollwert anliegt. Bei die* phase und dem Punkt, in welchem die Auslösung 60 scr einfachen Steuerung ist Jedoch ein optimaler zu erfolgen hätte, soll der verbleibende Weg bis zur Wechsel zwischen zwei Geschwindigkeiten infolge der Endlage trotz verschiedener Arbcitsgeschwindigkei* festen Sollwerte nicht möglich, ten des Hydromotors stets mit gleichbleibender Ge- Der sprunghafte Wechsel eines solchen Sollwertes schwindigkeitsänderung durchfahren werden, Damit ergibt keine optimalen Umsteuerverhaltnisse, Die wird erreicht, daß die Entfernung zwischen dem je* 65 Umsteuerung ist insbesondere wegungeneu und im weils die Umsteuerung auslösenden Schaltelement Antrieb treten Schwingungen auf. Selbst durch eine und der Endlage des Hydromotors gleichbleibt. Da Rückführung des Differenzdruckes bzw, der Be· aber der Schwenkrahmen der Pumpe hierbei mit schleunigung kenn die Umsteuerung nur unwesent-

^So'^IwerUillc|e-

der £ Ii ™"? ^nu-^flrelcn' ^tritt u sctn τ'Τ'Τ^{15 b},^ZW· ^ClCr

Die der Erfinrinnn »n_nr,.„ ι r . steh son idarir 5i r! κAgende Aufgabe be- «führteη GaTS Z,, "*' ^acr ™&™& ™*- sto ml ™ ,1 ι »"«"gestalten, daü eine

„ firs er öku Snd M ^¹⁵"^{118 deS Hydm}- '° S ndißkeksstellbereth , ^ ^{ganZen Gc}"

w. ürda i A?s_BanpÄ " ^k°"f^anter "msteuer-Γί^ϋΐist Die Kf^B f, ^Hy^dr^omotors gewähr-• wd s ufTLnHR ?Τ'⁸- Τ" ^bewirken- Jaß die Vrt tsbere cne Ϊ,γ R⁸ ι Γ¹"¹¹""¹' ™ ^{Rahmen des}

ti\lfender? S ^{Uber dlC Umkehr}P"^ase '-"weg lös, daß an dS ^W'^rd.f^indun8^sSf^maß dadurch gelos . üau an die Schaltelemente der Hngang eines ao

ΐίΓ J^U ll^{gnet d d}

i ^{n eine}

ühruncsSe an Sr,, · ^Au,^s8^an8^ssl8"^{al aIs} I uhrungsgroße an die Regelemnchtung angeschlos-

™ 7 beeinflussender Spannungs-

Or SiJh k. S t u , "y^{dromotors er}g^ibt-In vor eHhaftl VvÄ^e k"m ^stoß" ^{und r} _f ^ucka™·

? Sinn , ^g ^ ^Erfmdung ^sind

_t ^S ,^Zer' ™° ^Dlodenstr"^ke mit Γί ?^m ™^CIte _D ^{s P}°^»>i»rneter in

_t f'n^beidec^Pu^Ot,^{entIOmeter mc}" - [!fr^·^ΡΡ ι · ^DlCr^{e SchaItu}"S ermöglicht un, Integration des jewe.ligen Sollwertsprunges,

i';^a _f nrnh F^einCK^S1 ''"⁶^.ändernde Spannung ^lf'i„i'J^El"^gabein;die Diodenstreckc in Teilspanungcn zerlegt w.rd, welche ,m SummiervcstarKcr in der Form zusammengefaßt werden, daß 4» Mcli ein kurvenförmiger Spannungsverlauf, und zwar he, bestimmter Auslegung der Diodenstrecke eine höhere bmo.de erg.bt. Da die Umsteuerfunktion eine ( hcrsteuerung der Regclelemente ausschließt, können Eigenschwingungen mit Hilfe der nunmehr wirks:imcn Bcschlcun.gungs- bzw. Differenzdruckrückfuhrung nicht auftreten.

in den Zeichnungen ist die Erfindung in einem Aiisfuhrungsbeispie! schematisch dargestellt. Es zeigt

i'ig. ι üen Antrieb eines geradlinig reversierbaren 5<> rlydromotors.

Fi g. 2 den Funktionsgenerator aus F i g. 1.

bin linear beweglicher Hydromotor 1 und eine Kcversierpumpe Z sind durch einen geschlossenen Kreislauf miteinander verbunden. Die Rcversicrpumpe Z ist doppelseitig mit einer Verstelleinrichtung 3 versehen. An diese ist eine Lagemessung 4 angeschlossen, /ede Seite der Verstelleinrichtung 3 liegt mit einer Leitung 5 an einem elektro-hydraulischen Servoventil 6 an. An dieses ist sowohl eine Abfluß- ίο leitung 7 als auch sine Speiseleitung 8 angeschlossen. in der Speiseleitung 8 ist ein Feinstfilter 9 angeordnet, und sie wird von eintr konstant fördernden Pumpe

m?hi ^{l| auch dcn} geschlossenen Kreislauf auffUIIt. Am Magnetsystem 6.1 des Servoventil 6 ist ein Servoverstärker 11 angeschlossen, dem ein Vergleichsglied 12 vorgeschaltet Ist, an welchem der Ausgang der Lagemessung 4 und einer Differenzclruckmeßdose 13 anliegt. Die Meßdose 13 ist zwischen die beiden Druckmittelströme des geschlossenen Kreislaufes geschaltet. An das Vergleichspiied 12 ist des weiteren der Ausgang eines elektronischen Funktionsgenerators 14 angeschlossen, dessen Eingang mit zwei Nocken 15 in Verbindung steht, die im Wege des Hydromotors 1 verstellbar angeordnet sind. Je einem von ihnen ist ein Endtaster 16 zugeordnet, welcher an einem durch den Hydromotor 1 bewegten Maschinenteil 17 befestigt ist. Der Funktionsgenerator besteht im wesentlichen aus einem ersten Potentiometer 14.1, einem Integrator 14.2 mit Begrenzer 14.3, einer Diodenstrecke mit Summierverstärker 14.4 irnd einem zweiten Potentiometer 14.5, wobei diese Elemente in Reihe geschaltet sind. Die beiden Potentiometer 14.1 und 14.5 sind durch eine starre Rückführung 18 gekoppelt.

Die Wirkungsweise der E.-".ndung soll im folgenden an einem Getriebe der gtnnnnten Art erläutert werden:

Die jeweilige Ausschwenklage der Verstelleinrichtung 3 bedingt einen bestimmten Förderstrom der Re-ersicrpumpe 2, der eine bestimmte Geschwindigkeit des Hydromotors I erzeugt. Jeder Geschwindigkeit ist ein bestimmter Spannungswert zugeordnet. Die gewünschte Geschwindigkeit wird am Potentiometer 14.5 vorgegeben, indem dieses auf den zugeordneten Spannungswert eingestellt wird.

Während der Bewegung des Hydromotors 1 wird dieser Spannungswert durch den Funktionsgenerator aufrechterhalten. Er liegt somit als Sollwert am Vergleichsglied 12 an, wo er mit dem sich durch die I.agemessung 4 ergebenden Istwert der Regelgröße verglichen wird. Die vorhandene Regelabweichung wird verstärkt dem Magnetsystem 6.f zugeführt. Dieses korrigiert in Verbindung mit dem Düse-Prallplatte-System die Steuerkanten des Vierkantenschiebers im Servoventil 6, wodurch die Verstelleinrichtung 3 beeinflußt wird. Deren Stellung wird wiederum über die Lagemessung 4 registriert, und in ein elektrisch analoges Signal umgesetzt, welches auf das Vergleichsglied 12 geführt wird. So wird durch die Anwendung eines Regelkreises die jeweils gemessene Regelabweichung nahezu Null gehalten. Der infolge der Umsteuerung auftretende Differenzdruck wird zusätzlich kontrolliert, indem die Meßdose 13 jede sich einstellende Druckdifferenz innerhalb des Kreislaufes mißt und in ein Signal umwandelt, welches über das Vergleichsglied 12 eb-.nfalls zur Korrektur der Regelabweichung verwendet wird. Nähert sich der Hydromotor 1 einer der Endlagen, so wird durch den jeweiligen Endtaster 16 der zugeordnete Nocken 15 betätigt. Damit wird am Eingang des Potentiometers 14.1 die Spannung umgepolt, wodurch ein Spann jnjissprung in der Höhe des eingestellten Spannungswertes entsteht. Dieser wird durch den Integrator 14.2 in einen linearen Spannungsvertauf verwandelt, der durch den Begrenzer 14.3 bei Erreichung des maximalen Spannungswertes am weiteren Anstieg gehindert wird, Der lineare Spannungsverlauf steuert die nachfolgende Diodenstrecke 14.4 an, Deren Dioden sind unterschiedlich ausgelegt, wodurch über die Zeit des Spannungsanstieges hinweg einzelne Teilspannungen anfallen, die durch den Summier« verstärker Uber den Uinsteuerweg des Hydromotors 1 hinweg zu einem Kurvenverlauf zusammengesetzt werden. Bei entsprechender Auslegung der Dioden kann damit eine höhere Sinoide dargestellt werden.

Mit Beginn der Umsteuerung liegt also der jeweils erzeugte Kurvenwert am Vergleichsglied 12 an und führt über das Servoventil 6 die Verstelleinrichtung 3. Die Förderleistung der Reversierpumpe 2 und damit die Geschwindigkeit des Hydromotors 1 wird also dem erzeugten Kurvenverlauf entsprechend verändert, bis der durch die eingestellte Spannung vorgegebene Sollwert und damit die gewünschte Geschwindigkeit wieder erreicht ist. Damit wird Über die Umsteuerphase hinweg ein sieh stetig ändernder to Wert vorgegeben, bis mit Beendigung des Spannungsanstieges der vorgegegene Sollwert erreicht ist, der nun über den Arbeitsweg des Hydromotors 1 hinweg dessen gleichbleibende Geschwindigkeit hält.

Soll der Hydromotor 1 mit einer anderen Ge- »s schwindigkeit fahren, so wird der dieser entsprechende Spannungswert am Potentiometer 14.3 eingestellt. Durch die starre Rückführung 18 wird dieser Wert auch am Potentiometer 14.1 vorgegeben. Der nunmehr mit Beginn der Umkehrphase auf- ao tretende kleinere Spannungssprung bewirkt einen flacheren Anstieg des integrierten Spannungsverlaufes, wodurch eine längere Zeitspanne benötigt wird, bis am Ausgang des Potentiometers 14.5 der durch seine Einstellung vorgegebene Sollwert erreicht as ist. Der Kurvenverlauf, dessen Charakteristik durch die Auslegung der Dioden bestimmt wird, wird somit über eine andere Zeitspanne hinweg erzeugt. Dadurch wird der Kurvenverlauf stets dem konstanten Umsteuerweg des Hydromotors 1 angeglichen. Die Kopplung 18 beider Potentiometer 14.1 und 14.5 bewirkt somit, daß sich die Umsteuerzeit stets proportional zur Geschwindigkeit des Hydromotors 1 verhält.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hydrostatisches Getriebe für Wechselbewegungen, insbesondere für geradlinige re-' versierbare Bewegungen, bei dem die Umkehrbewegung des Hydromotors durch die Umsteuerung der Fördermenge einer stufenlos einstellbaren Pumpe mittels eines Pumpenstellgerätes erfolgt, das durch einen von einer Hilfsdruckquelle konstanter Fördermenge gespeisten Druckmittelhilfskreis betätigbar ist und von einem elektrohydraulischen Servoventil gesteuert wird, dessen Umschaltung automatisch durch eine elektronische Regeleinrichtung erfolgt, auf die der Istwert der Regelgröße sowie der Sollwert der Fiihrungsgröße zwecks Erzeugung der nötigen Stellimpulse einwirken, wobei durch das die Rcversierbewegungen ausführende Ausgangsglicd des Hydromotors an vorgewählten Auslösepunkten Schaltelemente zur Erzeugung der Führungsgröße betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß an die Schaltelemente (15) der Eingang eines elektrischen Funktionsgenerators (14) und dessen eine höhere Sinoide bildendes Ausgangssignal als Führungsgröße an die Regeleinrichtung (12, 11, 6) angeschlossen ist.

2. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Funktionsgenerator (14) ein erstes Potentiometer (14.1), ein Integrator (14.2) mit Begrenzer (14.3), eine Diodenstrecke mit Summierverstärker (14.4) und ein zweites Potentiometer (14.5) in Reihe geschaltet sind, wobei beide Potentiometer (14.1. 14.5) mechanisch gekoppelt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen