DE3128486A1 - "verfahren und vorrichtung zur steuerung eines pneumatisch betriebenen servomotors" - Google Patents

Description

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Die Erfindimg betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines pneumatisch betriebenen Servomotors mit Hubstange sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Bei Kraftfahrzeugen und anderen maschinengetriebenen Einrichtungen werden in zunehmendem Maße auch solche Betätigungseinrichtungen durch elektrische oder elektronische Schaltkreise beeinflußt, -bei denen hohe Stellenergien aufzubringen sind. Ein typisches Beispiel sind Servomotoren zur Betätigung von Kupplungen.

Es ist bekannt, z.B. eine Fahrzeugkupplung mit Hilfe einer Fremdkraft, wie sie ein unterdruckbetätigter Servomotor darstellt, zu bedienen. Hierbei wirkt ein elektronischer Schaltkreis auf Magnetventile, welche den Arbeitsraum des pneumatischen Servomotors in Abhängigkeit von.den Signalen der Steuerelektronik abwechselnd mit einer Unterdruckquelle und der Atmosphäre verbinden und damit den Druck- und Hubzustand des Servomotors so beeinflussen, daß die gewünschten Schlupfwerte an der Kupplung auftreten.

Bei solchen pneumatischen Servomotoren erfolgt die Bewegung ihrer Hubstange schnell und unvermittelt, so daß - z.B. in Verbindung mit einer Kupplungsbetätigung - das Einkuppeln außerordentlich plötzlich erfolgt. Dies hat einen erhöhten Kupplungsverschleiß zur Folge, der sich vor-allem dann sehr negativ bemerkbar macht, wenn die Kupplung in Verbindung mit einem sogenannten Schwungnutz-System betrieben werden soll. Bei solchen Systemen an Verbrennungsmotoren wird die Kurbelwelle des Motors in bestimmten Betriebszuständen des'angetriebenen Fahrzeugs vom Motorschwungrad durch Lüften der Kupplung getrennt, um auf diese ¥eise einen sofortigen Stillstand des Motors zu erreichen, wenn

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die Fahrbetrieb sb edingungen keine Leistungsabgabe" des Motors erfördern, wie z„B_o im Schiebebetrieb oder Leerlauf» Der Motor wird durch Schließen der Kupplung mit Hilfe der frei weiterlaufenden Schwungscheibe wieder angeworfen;, wenn die Fahrbetriebsbedingungen dies erfordern_o Bei einem ruckartigen Einkuppeln würde "aufgrund der hohen Beschleunigungen, die die Motorbauteile beim Anwerfen erfahren, auch ein erhöhter Motorverschleiß die Folge sein_o Deshalb ist es erforderlich, daß das Schließen der Kupplung zwar möglichst schnell erfolgt, aber dennoch eine Begrenzung der Motorbelastung durch weiches Einkuppeln erreicht wird_o

Es wurde hierzu bereits vorgeschlagen, das Überfahren des Kupplungsluftspaltes dadurch auf die maximal mögliche Stellgeschwindigkeit zu bringen, daß "der Servomotor durch ein zusätzliches mechanisches Ventil"für diese Arbeitsphase mit gegenüber dem Normalbetrieb zusätzlichem Pneumatikgas beaufschlagt wirdg bei Berührung der Kupplungsreibflächen sollte dann der Strömungsquerschnitt dieses Zusatzventiles in Abhängigkeit von der Stellung der Hubstange stark vermindert werden, so daß der weitere Kupplungsvorgang mit verminderter Stellgeschwindigkeit, doh_o verminderter Druckänderungs-Geschwindigkeit im Servomotor erfolgto

Die letztgenannte Lösung besitzt den Nachteil, daß die Hubstellung ρ bei der das Umschalten von einem großen auf einen verminderten Pneumatikgasstrom erfolgt, fest eingestellt ist und deshalb bei auftretendem Kupplungsverschleiß der Berührungszeitpunkt der Kupplungsreibflächen erst eine gewisse Zeit nach der Verminderung der Stellgeschwindigkeit erfolgen würdef ein häufiges Nachstellen des Schaltpunktes wäre also zum sinnvollen Betrieb dieser Einrichtung notwendig.

Der Erfindimg liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen ohne Nachstellvorgänge selbsttätig der optimale Punkt für die Änderung der Geschwindigkeit der Hubbewegung des Servomotors eingestellt wird; dabei soll die Änderung dieser Geschwindigkeit und damit auch des Pneumatikgasstromes in Abhängigkeit -von der ' Hubstellung nach vorgegebenen Werten variabel erfolgen können, so daß die Betätigung des Servomotors den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden kann, insbesondere er in Verbindung .mit einer Kupplungsbetätigung diese zunächst möglichst schnell schließen und ab einer vorbestimmten Position mit verminderter Stellgeschwindigkeit betätigen kann.

Die Aufgabe wird für das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Servomotor der gattungsgemäßen Art die Hubstellung des Servomotors in jeder Lage seiner Hubstange abgegriffen, der Wert der maximalen Hubstellung heweils gespeichert .und beim jeweils nachfolgenden Hubvorgang die Geschwindigkeit der Hubbewegung von einer Hubstellung an geändert, wird, die um einen bestimmten Betrag vor der- beim vorangegangenen Hubvorgang festgestellten Maximalstellung liegt. Der Abgriff der Hubstellung des Servo-.motors kann mechanisch oder elektrisch und insbesondere in Verbindung mit der Hubstange erfolgen. Ebenso ist die Speicherung des Wertes der maximalen Hubstellung sowohl mechanisch als auch elektrisch möglich. Die Änderung der Geschwindigkeit der Hubbewegung (Stellgeschwindigkeit) erfolgt dadurch, daß die pro Zeiteinheit in oder aus dem Arbeitsraum des Servomotors strömenden Mengen an Pneumatikgas variiert werden. Solche Servomotoren werden bevorzugt in der einen Arbeitsrichtung mit Unter- bzw. Überdruck betrieben, während die Bewegung in der anderen Arbeitsrichtung durch Herstellen einer Strömungsyerbindung zur Atmosphäre erfolgt.; hierfür kann aber auch eine Verbindung

zu einer Pneumatikdruckquelle auf einem äußeren Druckniveau 'vorgenommen werden. Der Betrag .zwisehen der. heim, jeweils vorangegangenen Hubvorgang festgestellten Maximalstellung der Hubstange des Servomotors und der Hubstellung, von der ab die Stellgeschwindigkeit geändert wird,, ist vorbestimmt und kann insbesondere, nach Wunsch, angepaßt, wer den,, Im. Falle einer Kupplungsbetätigung durch den Servomotor wir,d dieser Betrag_:z.B. durch die Größe.des Weges.zwischen .der ersten Berührung der Kupplungsreibflächen und der Bndstellung dieser Flächen bestimmte -_: ,.. _T . "...

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird ein di.e Hubendlage kennzeichnender Abgriff ,eines Meßwertaufnehmers bei Veränderung der Endlage entsprechend der neuen Endlage verschoben, durch einen zweiten Abgriff ständig die jeweilige Hubstellung der Hubstange.des Servomotors.erfaßt und die Geschwindigkeit der Hubbewegung von einer Hubstellung an geändert, die einem festen Differenzbetrag zwischen den Positionen der beiden Abgriffe entspricht,, Ein dieser Lösung entsprechender Endlagen-Abgriff kann Z₀B₀ durch einen auf der Hubstange selbsthaltende aber verschiebbar angebrachten Träger des' Meßwertaufnehmers realisiert werden₀ Ein solcher Träger hat in der in Frage kommenden Endlage in axialer Richtung der Hubbewegung Berührungskontakt mit einem fest montierten Geräteteil, Z₀B₀ des Servomotors oder der zu betätigenden Einrichtung. Dieses Geräteteil ist vorzugsweise in axialer Richtung verstellbar, um somit den Differenzbetrag zwischen den Positionen der beiden Abgriffe beeinflussen zu können. Durch die Yerschiebbarkeit der Trägers wird seine Relativposition z„B₀ zur Hubstange geändert, sobald sich auch die Endlage änderte Der zweite Abgriff zum Erfassen der jeweiligen Hubstellung (Lage der Hubstange) kann wie oben beschrieben ausgeführt werden, insbesondere eignet sich dafür ein auf der Hubstange fest montierter Träger,

der mit ihr bewegt wird und einen elektrischen oder mechanischen Abgriff in Abhängigkeit von der jeweiligen Hubstellung ermöglicht. Dieser Träger kann so ausgebildet werden, daß er in unterschiedlichen Positionen auf der Hubstange, zu fixieren ist; dadurch ergibt sich eine weitere Möglichkeit, den festen Differenzbetrag zwischen den Positionen der beiden Abgriffe grundsätzlich vorzubestimmen. Ein derartiges Vorgehen ermöglicht eine besonders einfache Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und vereinfacht die Herstellung einer entsprechenden Vorrichtung; insbesondere wird der nachträgliche' Einbau entsprechender Geräteteile an bereits bestehenden Servomotoren und damit auch deren Verwendungsmöglichkeit für das erfindungsgemäße Verfahren erreicht, und zwar zudem in einfacher Weise.

Insbesondere bei Verwendung eines·elektrischen Meßwertaufnehmers empfiehlt es sich, wenn erfindungsgemäß ein der jeweils letzten maximalen Hubstellung entsprechendes elektrisches Spannungssignal durch eine Signalhalteschaltung gespeichert wird. Diese elektrische Art der Meßwertspeicherung vermeidet die Verwendung.einer mechanischen Einrichtung zur Feststellung von Veränderungen der jeweiligen maximalen Hubstellung und somit ein zu bewegendes Teil. Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn die Änderung der maximalen Hubstellung innerhalb längerer Zeiträume nur langsam erfolgt, da in solchen Fällen selbsthaltende, aber verschiebbare Geräteteile sich durch Korrosion oder ähnliches festsetzen können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß ohne Schwierigkeit auch solche Änderungen der maximalen Hübstellung erfaßt werden können, die mit wechselndem Richtungssinn erfolgen und es sich nicht nur um eine z.B. verschleißbedingte, einseitige Änderung dieser maximalen Hubstellung handelt. Schließlich vergrößert eine solche Lösung die Leichtgängigkeit der Gesamteinrichtung wegen des Fehlens

zusätzlicher, unter Reibspannüng stehender Teile,- -

Gemäß einer Weiterbildung' der Erfindung wird mit Änderung der Geschwindigkeit der Hubbewegung der Servomotor"getaktet druckbeaufschlagt. Das wird ζ.B₀ dadurch erreicht, daß bei einem ventilgesteuerten Servomotor die Ventile keine Durchflußregelung ermöglichen müssen, sondern es nur eine Auf- und eine Zu-Stellung gibt? wie es bei-elektromagnetischen Ventilen üblich ist. In der Auf-Steilung strömt das Pneumatikgas mit maximal möglicher Geschwindigkeit5 bei getakteter Druckbeaufschlagung fährt das entsprechende Ventil also in vorbestimmten Zeitintervallen auf und Zu₅₁ so daß sich im Mittel eine langsamere Strömungsgeschwindigkeit des Pneumatikgases und damit eine, langsamere Stellgeschwindigkeit des Servomotors ergibt». Bei dieser Lösung wird erfindungsgemäß vorzugsweise das Verhältnis von Qffnungs-· und Sehließzeit der entsprechenden Ventile in Abhängigkeit vom Grad der Annäherung an die maximale Hubstellung des letzten Hubvorganges variiert» Dadurch wird eine Änderung der Stellgeschwindigkeit nach einem beliebigen vorbestimmten Zeitprogramm möglich? insbesondere werden erfindungsgemäß die Ventile derart gesteuert, daß die Geschwindigkeit der Hubbewegung zunächst auf einen vorgegebenen Minimalwert reduziert und mit zunehmender Annäherung an die Endlage wieder gesteigert wird, nachdem zunächst die Hubbewegung mit maximaler Stellgeschwindigkeit erfolgte. Eine solche Lösung empfiehlt sich vor allem zur Kupplungsbetätigung und ermöglicht ein besonders weiches und ruckfreies Einkuppeln bei gleichzeitig maximal möglicher Geschwindigkeit des Kupplungsvorganges, da nur im für die Ruckfreiheit entscheidenden Zeitpunkt die Stellgeschwindigkeit des Servomotors gebremst wird_e

Für eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen

Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Wirkverbindung mit einer Hubstange des Servomotors ein Abgriff für einen in Hubrichtung sich erstreckenden Meßwertaufnehmer angeordnet ist. Ein solcher Abgriff kann mechanisch, z.B. nach Art einer Zahnstange, ausgebildet werden, insbesondere aber auch elektrisch und vorzugsweise, gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, durch ein in axialer Richtung auf der Hubstange angeordnetes 'Flachbandpotentiometer erreicht werden. Der Meßwertauf nehmer selber ist dann außerhalb der Hubstange fest montiert und befindet sich mit dem Abgriff in Wirkverbindung.

Ein erfindungsgemäß mit der Hubstange in Wirkverbindung stehender, zusätzlicher, verschiebbarer Endlagenabgriff in der oben bereits näher beschriebenen Ausführung stellt ein einfaches mechanisches Mittel vor allem zum nachträglichen Einbau einer solchen Vorrichtung bei einem bereits vorhandenen' Servomotor dar.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann, gemäß einer Weiterbildung, mit einer ebenfalls bereits oben erwähnten Signalhalteschaltung ausgerüstet sein, was sich vor allem in Kombination mit einem erfindungsgemäßen, in axialer Richtung der Hubstange sich erstreckenden und mit der Hubstange in Wirkverbindung stehenden Flachbandpotentiometer oder einer vergleichbaren Einrichtung empfiehlt, bei welcher die Meßwertaufnahme, elektrisch erfolgt.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen pneumatisch be-

triebenen Servomotor mit Hubstangel ^:

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt eines Meßwe'rtaüfnehmers nach Fig, 1H ·

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Äusführungsform eines pneumatisch betriebenen Servomotors mit Hubstanger · ' ■-- .--""■" '' ' "- ^ '

Fig. 4 einen pneumatisch betriebenen Servomotor mit Hubstange im Schnitt, in schematischer Darstellung, mit dem zugehörigen Schältplan_o. '

In Fig. 1 ist das Gehäuse 1 eines pneumatisch betriebenen ■Servomotors mit Hubstange mit einem durch eine Dichtung 2 abgedichteten Gehäusedeckel 3 versehen? dabei klemmt die Dichtstelle gleichzeitig eine Membran (Rollmembran) 4 mit einem zentrischen Versteifungsdeckel 5 fest«, Eine Hubstange 6 durchgreift eine ζentrisehe Bohrung 7 des Gehäusedeckels 3 und ist mit der Membran 4 und dem Versteifungs- :deckel 5 druck- und zugfest verbunden. Ein Kragen 8 am Gehäusedeckel 3 stellt eine axiale Führung der Hubstange 6 sicher. Eine Feder 9a zwischen dem Gehäusedeckel 3 und einem Absatz 10 der Hubstange 6 hält letztere im unbelasteten Zustand des Servomotors in einer aus dem Gehäuse 1 ausgefahrenen Stellung.

Eine Bohrung oder ein Ventil 11 im Gehäusedeckel 3 verbinden den durch die Membran 4 und den Gehäusedeckel 3 gebildeten Luftraum 12 mit der Umgebungsatmosphäre. Der durch das Gehäuse 1 und die Membran 4 eingeschlossene Arbeitsraum 13 wird durch eine oder mehrere, nicht dargestellte, an sich bekannte Pneumatikventile mit Druckgas zur Betätigung des Servomotors beaufschlagt? dabei ist das Druckgas

beim Ausführungsbeispiel nach. Fig. 1 auf einem kleineren Druckniveau als dem Umgebungsdruck.

In das Gehäuse 1 des Servomotors ist ein Gehäuse 14 eines sich in Hubrichtung des Servomotors erstreckenden Meßwertaufnehmers 15 teilweise integriert.

Der Meßwertaufnehmer 15 besteht gemäß Fig. 1 aus' einem in Hubrichtung des Servomotors sich erstreckenden Leiterband 16 zur Aufnahme der jeweiligen Hubstellung und ggf. aus einem ähnlichen Leiterband 17 für die Endlagenkontrolle sowie außerdem aus einem Abgriff 18 und ggf. aus. einem Endlagenabgriff 19. . '

Ein mit der Hubstange in druck- und zugfester Verbindung stehender Stößel 20a trägt an seinem Ende 21, z.B. an einem Halter 22, den Abgriff 18. Eine Feder 20b zwischen dem Gehäuse 1 und dem hubstangenseitigen Ende des Stößels 20akann für eine spielfreie Endlagenstellung der Abgriffe 18 ' und 19 sorgen; dadurch, braucht der Stößel 20a nur an dem Versteifungsdeckel oder der Verlängerung der Hubstange 6 anzuliegen, ohne daß die Verbindung druck- oder zugfest sein muß.

Ein eine Bohrung 24 umgebender Kragen 23 zwischen dem Gehäuse 1 und dem Gehäuse 14 trägt an seiner Außenseite einen Schleifring 25 als Träger des Endlagenabgriffs 19. Ein Bügel 26 am Halter 22 verschiebt den Schleifring 25 in eine der jeweiligen Maximalposition der Hubstange 6 entsprechende Endlagensteliung; hierzu sind ein Spalt 27 (Spiel) zwischen dem Halter 22 und dem Kragen 23 sowie die Kragenlänge derart bemessen, daß der Endlagenabgriff 19 bis in eine der äußersten Endlagenposition der Hubstange entsprechende Position verschoben werden kann.

Ein Steckkontakt 28 -und entsprechende weitere Kontakte für die Leiterbänder 16 und 17 sowie den Abgriff 18 und den Endlagenabgriff 19 sorgen für die notwendigen elektrischen Verbindungen des Meßwertaufnehmers 15 mit einem Auswerter außerhalb des Servomotors,

Die Funktionsweise besteht zusammengefaßt darin,.daß bei sich verändernder Hubstellung der Hubstange 6· mittels

18

Stößel 20a und Halter 22 der Abgriff entlang dem Leiterband 16 verschoben wird₀ Aus der elektrisch wirksamen Länge des Leiterbandes 16 ergibt sich ein der aktuellen Hublage entsprechendes Meßsignal. Entsprechendes gilt für den Endlagenabgriff 19 im Zusammenhang mit dem Leiterband 17» wobei der Endlagenabgriff 19 jedoch nur bei einer Veränderung der Endlage der Hubstange 6 (hier in eine Richtung) verschoben wird. Bei solchen Endlagenänderungen verschiebt der Bügel den Schleifring 25ο Als Leiterbänder sind insbesondere Flachbandpotentiometer geeignete

In Fig. 3 ist bei einem Servomotor das Gehäuse .1 gegenüber dem Gehäusedeckel 3 direkt durch die Membran 4 abgedichtet; der Versteifungsdeckel 5 ist durch zweiteilige Ausführung und mittels Wulst 29 der Membran 4 gegen diese abgedichtet.

In das Gehäuse 1 eingeschraubt ist neben dem Gehäuse 14 für den Meßwertaufnehmer 15 auch das Gehäuse 30 für ein an sich bekanntes Pneumatikventil 31»

Die Wirkverbindung zwischen der Hubstange 6 und dem Meßwertaufnehmer 15 erfolgt über einen am Versteifungsdeckel 5 einerseits und gegen das Gehäuse 1 andererseits abgestützten Hebel 32} dabei kann das gebogene Ende 33 des Hebels 32 bei Änderungen der Hubstellung über den Versteifungsdeckel 5 gleiten, während das Ende 34 über einen Stellmechanismus 35

in eine genaue Position justiert "werden kann. Der Stößel 20a ist druckfest mit dem Hebel 32 zwischen seinen Enden 33 und 34 verbunden; die Feder 20b bewirkt ein spielfreies Rückstellen des Stößels 20a.

In Fig. 4 ist mit X die Laufkoordinate der Stellung der Hubstange 6 bezeichnet. Dient nun der Servomotor z.B. zur Bedienung einer Kupplung, so berühren sich an der Stelle XS die Kupplungsreibflächen kraftlos. Das Einrücken geschieht von dieser Stelle aus mit zunehmender Anpreßkraft längs der Strecke b bis zur Stelle XE. Das Lüften geschieht in umgekehrter Richtung. Im ausgekuppelten Zustand sind die Kupplungsreibflächen um die Länge a voneinander entfernt.

Um das Einkuppeln zügig und trotzdem sanft zu erzeugen, soll der Weg a möglichst schnell und der Weg b mit wesentlich langsamerer Geschwindigkeit durchfahren werden.

Mit zunehmendem Verschleiß der Kupplungsreibflächen verschiebt sich die Stelle der kraftlosen Berührung von XS nach XS'¹. Die Stelle XS^f kennzeichnet also den Verschleißzustand der Kupplung, welcher sich in der von a nach a^f größer* werdenden Strecke zwischen den Kupplungsreibflächen ausdrückt.

Im eingekuppelten Zustand kann die Feder 9b (entsprechend Feder 9a in Fig. i)die Hubstange 6 bis zur Position XE ausfahren, wenn die Kupplung noch neu und unverschlissen ist.

Der Meßwertaufnehmer 15 liefert ein der Position X proportionales Spannungssignal UX. Das bei einem Kupplungsvorgang ermittelte größtmögliche Signal UXE bzw. UXE¹ wird einem Spitzenwertspeicher 36 aufgegeben.

In der Endstellung (XE bzw,, XE⁸) ist das Pneumatikventil 31 geschlossen; in dieser Position liefert nämlich der Ausgang GL eines Flip-Flops 37 ein Nullsignal und eine nachfolgende Treiberstufe 38 wird somit nicht aktiviert» - Ein weiteres Pneumatikventil 39 ist in diesem Falle stromlos offen, so daß sowohl der Luftraum 12 als auch der Arbeitsraum 13 mit Umgebungsdruck beaufschlagt sind.

In einer dem Spitzenwertspeieher 36 nachgeschalteten Summierstufe 40 wird vom Spitzenwert UXE noch der der Strecke b entsprechende Betrag UB subtrahiert? die so gebildete Differenz (UXE - UB) wird an"den nicht invertierten Eingang eines Komparators 41 geleitet. Das Ausgangssignal des Komparators 41 ist Null, solange der dem invertierten Eingang zugeführte Wert XU größer ist als die Differenz UXE - UB. Das Nullsignal vom Komparator 41 kann nicht durch das nachfolgende Oder-Gatter 42 gelangen«, Wird jedoch das Nullsignal durch einen Zeitbegrenzer 43 invertiert und kommt nunmehr als 1-Signal über einen zweiten Eingang des Oder-Gatters 42, so gelangt es zum Eingang des nachgeschalteten Nand-Gatters 44, Der andere Eingang des Nand-Gatters 44 erhält ebenfalls ein 1-Signal vom Ausgang Qp des Flip-Flops 37, solange dessen Wahlsehalter 45 seinen S-Eingang auf Null gelegt hat. - Weil nun beide Eingänge des Nand-Gatters 44 ein 1-Signal erhalten, liefert der Ausgang dieses Gatters ein O-Signal und die nachfolgende Treiberstufe 46 wird dementsprechend nicht aktiviertι als Folge davon bleibt das Pneumatikventil 39 stromlos, also offen*

Zum Lüften der Kupplung wird der Wahlschalter 45 des Flip-Flops 37 in die obere Position gesetzte Die dadurch hergestellte Masseverbindung zum R-Eingang des Flip-Flops 37 schaltet diesen um und sein Ausgang GL liefert nun ein 1-Signal, das die Treiberstufe 38 aktiviert und das Pneuma-

tikventil 31 öffnet, mit Strom. Hierdurch wird eine Unterdruckverbindung zum Arbeitsraum 13 und ein Einrücken der Hubstange in den Servomotor bewirkt. - Der Qp-Ausgang des Flip-Flops 37 liefert dementsprechend nunmehr ein O-Signal, das über das Wand-Gatter 44 invertiert wird und nachfolgend als 1-Signal die Treiberstufe 46 aktiviert; entsprechend erhält das Pneumatikventil 39 ebenfalls Strom, und schließt.

Das Einrücken der Kupplung erfolgt durch Umschalten des Wahlschalters 45 am Flip-Flop 37 in die untere Position. Hierdurch liefert der Q^-Ausgang ein O-Signal und die Treiberstufe 38 wird nicht aktiviert; entsprechend ist Pneumatikventil 31 geschlossen. Vom Flip-Flop 37 gelangt außerdem das 1-Signal vom G^-Ausgang zum Wand-Gatter 44. Solange die Strecke X kleiner ist als die Strecke a,- ist - wegen der Proportionalität der Spannungssignale - auch der Wert -UX kleiner als UXE minus UB, und so lange liefert der Ausgang des Komparators 41 ein 1-Signal,, das über das Oder-Gatter 42 an den entsprechenden Eingang des Wand-Gatters 44 gelangt, welches dementsprechend an seinem Ausgang ein O-Signal liefert, so daß die Treiberstufe 46 nicht aktiviert und das Pneumatikventil 39 stromlos geöffnet ist. Entsprechend strömt z.B. Luft mit Umgebungsdruck PA in de.n Arbeitsraum 13» was die. Hubstange 6 ausfahren läßt und wobei sich die Strecke- X rasch vergrößert.

An der Stelle X = XS ist die Differenz UXE minus UB gleich UX. Damit ist der- Umschaltpunkt für den Komparator 41 erreicht, so daß sein Ausgang auf WuIl schaltet. Ab jetzt, wird der Zeitbegrenzer 43 wirksam, und zwar in der Weise, daß ein ihm zugeordneter Taktgeber 47 das Pneumatikventil 39 so lange taktet, bis der Zeitbegrenzer das O-Signal des Komparators 41 über das integrierte Verzögerungsglied erhält.

Entsprechend der Taktung strömt im zeitlichen Mittel .weniger Luft (Gas) durch das -Pneumatikventil 39, vxia_uö±ß Hubstange 6 durchfährt die Streckeι blangsamer als die/; ■.,.-.-;■ Strecke a. - . -

Nach Erreichen der Position XE und dem Ablauf der Zeitkons.tante im .Zeitbegrenzer 43 endet die Taktung !hierdurch,·; bleibt das Pneumatikventil 39 .stromlos offen_r und,unnötiger Verschleiß durch weitere Taktung wird, vermieden. ....

Der allmähliche Verschleiß der. Kupplungsreibflächen bewirkt, daß sich die Position XE in Richtung XE^! verschiebt. Ein entsprechendes Spannungssignal wird von dem Spitzenwertsp ei eher 36 registriert, und im jeweils., folgenden Einrückmanöver schaltet der Komparator 41 . an der der jeweiligen Position XE¹ entsprechenden Stelle XS ⁱ den Schleichgang, ein. - Durch diese Maßnahme wird nur die stets gleich große Strecke b, nämlich die Berührzone der Kupplung, langsam durchfahren, und zwar auch dann, wenn Verschleiß an den Kupplungsreibflächen aufgetreten und der Luftspalt größer geworden ist« . ·

Leerseite

Claims (8)

1. Drv-Ing. Reimar König --"■ -' Dipl.-tog. Klaus Bengen Cecilienallee 7B 4 Düsseldorf 3O Telefon 452QO8 Patentanwälte

   17o Juli 1981 33 799 B

   Pierburg GmbH & Co KG, Leuschstraße 1 4040 Neuss 1

   "Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines pneumatisch

   betriebenen Servomotors"

   Patentansprüche g

   ί1_β)Verfahren zur Steuerung eines pneumatisch betriebenen Servomotors mit Hubstange, dadurch gekennzeichnet „ daß

   a) die Hubstellung des Servomotors in jeder Lage seiner Hubstange abgegriffen,

   b) der Wert der maximalen Hubstellung jeweils gespeichert und

   c) beim jeweils nachfolgenden Hubvorgang die Geschwindigkeit der Hubbewegung von einer Hubstellung an geändert wird, die um einen bestimmten Betrag vor der beim vorangegangenen Hubvorgang festgestellten Maximalstellung liegte
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadur.ch gekennzeichnet , daß

   a) ein die Hubendlage kennzeichnender-Abgriff eines Meßwertaufnehmers bei Veränderung der Endlage entsprechend der neuen Endlage verschoben wird,

   b) durch einen zweiten Abgriff ständig die jeweilige Hubstellung der Hubstange des Servomotors erfaßt wird und

   c) die Geschwindigkeit der Hubbewegung von einer Hubstellung an geändert wird, die einem festen Differenzbetrag zwischen den Positionen der beiden Abgriffe entspricht.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß' ein der jeweils letzten maximalen Hubstellung entsprechendes elektrisches Spannungssignal durch eine Signalhalteschaltung gespeichert wird. · ■
4. 4. Verfahren nach einem oder mehreren"der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß mit Änderung der Geschwindigkeit der Hubbewegung der Servomotor getaktet druckbeaufschlagt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadur.ch gekennzeichnet , daß das Verhältnis von Öffnungs- und Schließzeit der entsprechenden Ventile in Abhängigkeit vom Grad der Annäherung an die maximale Hubstellung des letzten Hubvorganges variiert wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Steuerung der Ventile, bei

   der die Geschwindigkeit der Hubbewegung zunächst auf einen vorgegebenen Minimalwert reduziert und mit zunehmender Annäherung an die Endlage wieder 'gesteigert wirdo
7. 7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß in Wirkverbindung mit einer Hubstange (6) des Servomotors ein Abgriff (18) füreinen in'Hubrichtung sich erstreckenden Meßwertaufnehmer (15) angeordnet ist. '
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7," ge ken η ze i c h net durch einen mit der Hubstähge (6) in Wirkverbindung stehenden., zusätzliche^ verschiebbaren Endlagenabgriff (19)»

   9ο Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Signalhalteschaltung_o

   10, Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche-7 bis 9, gekennzeichnet durch ein in axialer Richtung der Hubstange (6) sich erstreckendes und mit der Hubstange (6) in Wirkverbindung stehendes FlachbandpotentiometerV