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Servomotorsteuerung Die Erfindung bezieht sich auf eine Servomotorsteuerung
mit einem hydraulisch verstellbaren Kolben, .dessen Druckölzufuhr mittels eines
Schiebers gesteuert wird, der hydraulisch oder elektromagnetisch in Abhängigkeit
von einem von Hand oder automatisch betätigten Impulsgeber beeinflußt, und nach
Beendigung des Einflusses des Impulsgebers durch eine Feder wieder in die Neutralstellung
zurückgeführt wird.
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Bei einer bekannten Servomotorsteuerung wird der Regelschieber von
einem Regulator und der Rückstellschieber von dem Servomotorkolben bewegt. Keiner
der Schieber ist hierbei zur Erreichung der Neutralstellung frei beweglich. Bei
einer anderen bekannten Servomotorsteuerung der obengenannten Art ist die Anordnung
so getroffen, daß eine unmittelbare mechanische Verbindung zwischen dem Schieber
und dem Servomotorkolben, z. B. mittels eines Gestänges, besteht. Dadurch kann einer
eventuellen Verschiebung des Kolbens nicht unmittelbar entgegengewirkt bzw. unbeabsichtigte
Verschiebungen des Kolbens nicht verhindert werden.
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Aufgabe der Erfindung ist, eine Servomotorsteuerung zu schaffen, bei
der diese Nachteile beseitigt sind.
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Bei der Servomotorsteuerung der vorstehend genannten Art steht gemäß
der Erfindung der Schieber mit dem Kolben über die Rückstellfeder, eine Schieberstange
und einen zweiarmigen drehbar gelagerten Hebel, der an der Stange und am Kolben
angelenkt ist, in Verbindung, wobei der Drehpunkt des Hebels über eine Reibungsvorrichtung
verschiebbar ist und die durch die Reibungsvorrichtung hervorgerufene Bremskraft
so bemessen ist, daß bei betätigtem, in die Endstellungen verschobenem Schieber
der Drehpunkt bei Bewegung des Kolbens durch den Hebel verschoben wird und bei in
Mittelstellung stehendem Schieber der Drehpunkt bei Bewegung des Kolbens durch die
Reibungskraft festgehalten wird und der Hebel um diesen Drehpunkt schwenkt.
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Mit dieser Ausbildung wird erreicht, daß der hydraulisch oder elektromagnetisch
betätigte Steuerschieber mit dem Servomotorkolben nicht in unmittelbarer Verbindung
steht, so daß unbeabsichtigte Verschiebungen des Kolbens verhindert werden. Es wird
hierbei die Rückführung des Schiebers durch Federkraft vorgenommen, nachdem die
hydraulische Beeinflussung beendet ist. Zu der Schieberstange bewegt sich der Schieber
bei seiner Betätigung relativ. Die mechanische Verbindung zwischen dem Servomotorkolben
und der Schieberstange beeinfiußt nicht die beabsichtigte Verschiebung des Servomotorkolbens.
Sie hat nur den Zweck, einer unbeabsichtigten Verschiebung des Kolbens entgegenzuwirken.
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In den Zeichnungen sind mehrere beispielsweise Ausführungsformen der
Servomotorsteuerung gemäß der Erfindung dargestellt.
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F i g. 1 zeigt schematisch, teilweise im Schnitt, eine Ausführungsform
der Servomotorsteuerung; F i g. 2 zeigt Teile der Vorrichtung gemäß F i g. 1 in
Seitenansicht, mit einer abgeänderten Ausführungsform der Bremsvorrichtung für den
mittleren Zapfen des Steuerhebels; F i g. 3 zeigt eine weitere abgeänderte Ausführungsform
der Bremsvorrichtung; F i g. 4 und 5 zeigen abgeänderte Ausführungsformen der Servomotorsteuerung.
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In F i g. 1 ist mit 1 der Servomotorzylinder, mit 2 der Kolben und
mit 3 die Kolbenstange bezeichnet. Der Zylinder kann beispielsweise mit der Welle
einer Verstellschraube zusammengebaut sein, und die Kolbenstange 3, die durch die
hohle Welle geführt ist, dient zum Verstellen der Schraubenflügel.
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Der Servomotorzylinder 1 ist mit Bohrungen für die Druckölzufuhr durch
die Leitungen 4 und 5 versehen, die abwechselnd für den Ein- und Austritt des Drucköls
dienen. Der Kolben 2 ist durch eine Stange 6 mit einem Ring 7 verbunden, der auf
der Welle verschiebbar gelagert und mit einer Nut 8 versehen ist, in die ein Zapfen
9 eingreift, der auf einem um einen Zapfen 11 schwenkbaren Hebel 10 angeordnet ist.
In einigem Abstand vom Drehzapfen 9 ist der Hebel mit einem Zapfen 12 versehen,
der in ein Gleitstück 13 eingreift, das in einer aus zwei kreisbogenförmigen Platten
oder Schienen 14 und 15 bestehenden Führung bewegt werden kann. Die Platte 15 ist
mittels regelbarer Federn 16 gegen das Gleitstück 13 angedrückt.
Das
Gleitstück 13 ist somit nur unter überwindung des durch den Federdruck hervorgerufenen
Reibungswiderstandes beweglich.
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Der Hebel 10 ist am oberen Ende mittels des Lenkers
17 mit einer Stange 18 verbunden, die mit zwei auf jeder Seite eines
mittleren Teiles 21 liegenden Teilen 19 kleineren Durchmessers versehen ist.
Auf den Teilen 19 ist je eine Hülse 20 angeordnet, die mittels einer
Feder 22 gegen die Schulter des betreffenden Teiles gedrückt wird. Die Stange
18 ist in einem Schieber 23 und im Schiebergehäuse 24 frei beweglich.
Letzteres ist mit Bohrungen für die Zufuhr von Öl durch die Leitungen
25 und 26 versehen, die mit einer um eine Achse 28 schwenkbaren
Düse 27 zusammenwirken, die mit der einen oder der anderen der Leitungen ausgerichtet
werden kann. Durch die Düse 27 wird ständig Öl gepumpt, und wenn der Betriebszustand
zu ändern ist, wird der Impuls auf die Düse übertragen, die dadurch aus der Mittellage
geschwenkt und mit einer der Leitungen 25 oder 26 ausgerichtet wird. Diese Leitungen
sind immer mit Öl gefüllt, und sobald der Ölstrahl gegen die Öffnung der Leitung
gerichtet ist, wird an der betreffenden Endfläche des Schiebers 23 eine Druckerhöhung
hervorgerufen, wodurch der Schieber in seine Endlage gegen den Boden des Schiebergehäuses
24 bewegt wird. Hierdurch leitet der Schieber das durch eine mittlere Leitung
29 zugeführte Drucköl zu der einen oder der anderen der Bohrungen, die durch
die Leitungen 4 oder 5 das Öl dem Servomotorzylinder 1 zuführt.
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Die Bewegung des Schiebers 23 erfolgt entgegen der Wirkung der Feder
22, die auch die Stange 18
nach der einen oder anderen Seite zu drücken
sucht, je nach der Richtung, in welcher der Schieber bewegt wird. Da aber der Hebel
10 wegen der Form der ; Führung 14, 15 und auch wegen des Reibungswiderstandes
in derselben nicht um den Zapfen 9 schwenken wird, bleibt die Stange 18 in
Ruhe, insbesondere weil die Kraft, die von der Feder 22 auf die Stange
18
ausgeübt wird, verhältnismäßig klein ist. Um zu verhindern, daß die Stange
18 dem gegen die Endfläche des Schiebers 23 wirkenden Druck ausgesetzt
wird, ist die Länge der Hülsen 20 im Verhältnis zur Länge der Teile
19 derart bemessen, daß das für die freie Bewegung der Hülsen vorhandene
Spiel dem Spiel zwischen der Endfläche des Schiebers 23 und dem Boden des
Schiebergehäuses 24 entspricht. Es kann somit während der Schieberbewegung
nur die Kraft der Feder 22 auf die Stange 18 übertragen werden. Sobald
der Schieber 23 aber seine Endlage erreicht hat, wird die Stange
18 durch denselben festgehalten, indem die Hülse 20 dann sowohl gegen
den Schieber als auch gegen die Schulter der Stange zum Anliegen kommt.
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Die Schieberbewegung aus der Mittellage in die Endlage erfolgt in
möglichst kurzer Zeit, und die den Leitungen 29, 4 und 5 entsprechenden Bohrungen
stehen dann für die Zufuhr von Drucköl zum Servomotor offen. Während der Kolbenbewegung
wird der Ring 7 mitgenommen, und der Hebel 10 schwenkt hierbei um den Zapfen
11 und nimmt das Gleitstück 13 mit, indem der Widerstand gegen die
Bewegung der Stange 18 größer ist als der Widerstand gegen die Bewegung des
Gleitstückes. Der Zapfen 11 bleibt also ruhig stehen. Wenn der Impuls aufhört, schwenkt
die Düse 27 in die Mittellage zurück, und gleichzeitig wird der Schieber
23 durch die Feder 22 in die Mittellage zurückgebracht. Falls der Servomotorkolben
2 zu kriechen beginnt, schwenkt der Hebel 10 um den Zapfen 12, weil der Widerstand
gegen die Schieberbewegung jetzt nicht so groß ist, daß das Gleitstück 13 mitgenommen
wird.
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c Die Bohrungen für die Druckölzufuhr zum Servomotor werden hierbei
wieder geöffnet, und der Kolben wird in die Anfangslage zurückbewegt, wobei gleichzeitig
der Schieber in die Mittellage zurückgeführt wird und die Bohrungen wieder schließt.
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F i g. 2 ist eine Seitenansicht des Hebels 10, des Ringes 7
und des Zapfens 11 und zeigt eine andere Ausführungsform der Bremsvorrichtung in
Verbindung mit dem Zapfen 12. Dieser Zapfen greift hier in eine Scheibe 31 ein,
die auf einem festen Teil 32 drehbar gelagert ist, wobei die Scheibe als ein auf
einer versenkten Partie gelagerter Ring ausgebildet ist. Die Scheibe wird mittels
einer an dem festen Teil 32 anliegenden Feder 34 gegen eine Platte 33 gedrückt gehalten,
wobei das andere Ende der Feder gegen einen Flansch 35 einer mit der Platte 33 verbundenen
kurzen Welle 36 anliegt.
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Wie die Zeichnung zeigt, ist die Achse der Scheibe 31 mit der Achse
des Zapfens 11 koaxial, wodurch ein Festklemmen ausgeschlossen ist.
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F i g. 3 zeigt eine weitere Vorrichtung zur Erzeugung eines Widerstandes
gegen die Bewegung des Zapfens 12. Auch hier wird eine mit 37 bezeichnete Scheibe
verwendet, in welcher der Zapfen 12 befestigt ist. Der Widerstand gegen Drehung
der Scheibe ist aber hier durch Kataraktwirkung geschaffen. Der Zapfen
12 ist mit einer Stange 38 gelenkig verbunden, welche die Kolbenstange
des Kolbens 39 eines Zylinders 40 bildet. Der Zylinder 40 ist durch
eine von der Zufuhrleitung abgezweigte, in die Endwände des Zylinders eingeführte
Leitung 41 mit Öl oder einer anderen Flüssigkeit gefüllt, wobei Rückschlagventile
42 angeordnet sind. Der Ausfluß aus dem Zylinder erfolgt durch federbelastete Ventile
43, die für den Widerstand gegen die Kolbenbewegungen maßgebend sind. In den beiden
in den F i g. 2 und 3 gezeigten Vorrichtungen kann die Federspannung auf beliebige
Weise geregelt werden.
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F i g. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Schiebers und der
nachgiebigen Verbindungsvorrichtung, wobei letztere als eine besondere Einheit ausgeführt
ist. Die Stange 18 mit den Teilen 19 kleineren Durchmessers sowie die Hülsen 20
und die Feder 22 sind von der gleichen Art wie bei der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung.
Die Teile sind aber hier in einem Gehäuse 47 angeordnet, das mit Zapfen
48 versehen ist, die in einem gabelförmigen Ende der Stange 10
gelagert
oder auf andere Weise mit der Stange verbunden sind. Der Schieber, der hier mit
44 bezeichnet ist, unterscheidet sich vom Schieber 23 nach F i g. 1 darin,
daß er mit einem Kolben 45 größeren Durchmessers als dem des Schiebers versehen
ist. Dieser Kolben ist in einem Zylinder 46 verschiebbar, der mit Bohrungen 25 und
26 für die Druckölzufuhr versehen ist. Das Schiebergehäuse ist mit Bohrungen bzw.
Leitungen 4 und 5 in Übereinstimmung mit der in F i g. 1 gezeigten Anordnung
versehen.
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Bei dieser Anordnung kann der Schieberdurchmesser klein mit daraus
sich ergebender Masse gehalten werden, ohne dadurch die Verstellkraft zu beeinflussen,
da diese vom Durchmesser des Kolbens 45 bestimmt wird. Die Wirkungsweise ist im
übrigen dieselbe wie bei der Anordnung nach F i g. 1.
F i g. 5 zeigt
eine weitere Ausführungsform der Schieberanordnung nach F i g. 1, bei welcher der
innere Raum des Schiebergehäuses von losen Scheiben 49 begrenzt ist, die gegen Bunde
50, 51 auf der Schieberstange 18 und gegen ringförmige Anschläge 52 an der Schiebergehäusewand
anliegen. Die Scheiben 49 sind somit sowohl gegenüber der Schieberstange 18 als
auch gegenüber dem Schiebergehäuse 24 verschiebbar.
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Bei dieser Anordnung ist die Stange 18 und damit der Hebel 10 völlig
von der Kraft entlastet, die vom Schieber durch die Feder 22 auf die Stange ausgeübt
wird, wenn der Flüssigkeitsdruck wirksam ist. Ferner ist die sonstige Neigung der
Stange, um ihren unteren Drehzapfen 12 zu schwenken, dadurch beseitigt, weil der
Druck gegen den Schieber durch einen Druck von gleicher Höhe, aber entgegengesetzter
Richtung gegen das Ende der Schieberstange aufgehoben wird.