DE1932066A1

DE1932066A1 - Anordnung zur UEberwachung elektrohydraulischer Stellantriebe

Info

Publication number: DE1932066A1
Application number: DE19691932066
Authority: DE
Inventors: Mueller Dipl-Ing Alfred; Renner Dipl-Ing Eckhard; Hans-Joachim Stemmildt
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Current assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Priority date: 1969-06-25
Filing date: 1969-06-25
Publication date: 1971-01-21
Also published as: FR2051290A5; DE1932066B2; GB1310402A; US3618470A

Description

68-B-016/Sm/bt 9. Juni 1969

Vereinigte Flugtechnische Werke Gesellschaft mit beschränkter Haftung früher "Weser" Flugzeugbau/Focke-Wulf/Heinkel-Flugzeugbau

Anordnung zur Überwachung elektrohydraulischer Stellantriebe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Überwachung und Anpassung von mehreren auf einen gemeinsamen Ausgang wirkenden elektro-hydraulischen Stellantrieben, bei denen Servoventile die Arbeitszylinder steuern, deren Kolben fest miteinander verbunden sind.

Zur Steuerung von beweglichen Objekten, insbesondere von modernen Hochleistungsflugzeugen, werden Stellantriebe mit großer Stellgenauigkeit benötigt. Hierfür sind Ausführungsformen einfacher und mehrfacher hydraulischer Stellantriebe bekannt," bei denen durch Servoventile angesteuerte Arbeitszylinder auf einen gemeinsamen Ausgang wirken. Die Mehrfachantriebe bilden hierbei eine Kombination aus mindestens zwei Einfachantrieben, deren Ausgänge über mechanische Kupplungen mit dem gemeinsamen Ausgang verbunden sind. Die Überwachung der Stellgenauigkeit jedes Einfachantriebes kann durch ein nachgebildetes Vergleichsmodell und durch eine lastunabhängige elektrische oder hydraulische Vergleichseinrichtung erfolgen. Hiermit lassen sich aber den Stellmotor beeinflus-

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sende Größen nicht vollständig nachbilden. Daher muß für die Fehlererkennung und -abschaltung eine relativ große Abweichung als Erkennungsmärke gewählt und über schritten werden, wodurch ein großer Fehlerweg am Stellmotorausgang nicht zu vermeiden ist. Darüber hinaus bleibt der Absehaltschwellwert für jeden Einfachantrieb eines Mehrfachantriebes gleich groß. Weiterhin kann bei diesen Mehrfachgeräten durch die Bautoleranzen der einzelnen Servoventile, insbesondere bei elektrischer Ansteuerung durch Signalunter-™ schiede im Zusammenhang mit der mechanischen Kupplung, unter Umständen ein Gegeneinanderwirken der einzelnen Arbeitszylinder entstehen. Dadurch wird aber die Stellgenauigkeit des Gesamtantriebes weiter verschlechtert, die durch eine hohe Verstärkung des Rückführsignals nicht wieder verbessert werden kann, weil der Antrieb sonst instabil wird.

Bei einer weiteren Ausführung wirken die Ausgänge zweier Einzelantriebe auf einen gemeinsamen Waagebalken, der die Stellbewegung abgibt. Fehler werden durch Wegevergleich mit einer elektrischen Vergleichseinrichtung festgestellt. Nach dem Abschalten eines fehlerhaften Einzelantriebes muß der Waagebalken jedoch an dem verbleibenden Einzelantrieb festgestellt werden, damit dieser Einzelantrieb weiterarbeiten kann. Hierfür sind aber zusätzliche Schaltvorgänge und ein erheblicher technischer Aufwand erforderlich.

Es sind weiterhin Triplex-Stellmotoren bekannt, bei denen zur Überwachung die drei Lastdrücke auf einen Waagebalken wirken, der Ungenauigkeiten und Fehler

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ausgleicht. Der Waagebalken gerät jedoch aus dem Gleichgewicht, wenn einer der auf ihm stehenden Lastdrücke ausfällt. Deshalb muß der Waagebalken zur Erhaltung seiner Funktionsfähigkeit stabilisiert werden; dann ist er aber nicht mehr geeignet, unterschiedliche Lasten auszugleichen.

Bei Triplex und höher vervielfachten Stellantrieben erfolgt die Überwachung auch durch das sog. Majoritätsprinzip» wobei die Mehrzahl der richtigen Einzelantriebe äeia. falschen Einzelantrieb überstimmen, · so daß dieser abgestellt wird. Diese Art der Überwachung und Abschaltung vermeidet ebenfalls nicht die Nachteile bezüglich der Stellgenauigkeit und der Abschaltschwelle, die bei den zuvor beschriebenen Überwachungs- und Abschalteinrichtungen auftreten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Stellgenauigkeit einfacher und mehrfacher Antriebe bei relativ weiten Toleranzen der einzelnen Baugruppen und -elemente unter Vermeidung eines sich am Antriebsausgang auswirkenden Fehlers zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwei Arbeitszylinder über eine Hilfssteuervorrichtung miteinander verbunden sind, die bei einem Druckunterschied der Arbeitszylinder ein Steuersignal erzeugt, das zur Ausregelung des Druckunterschiedes dient, und daß die Hilfssteuervorrichtung bei großen Druckunterschieden die zwei Arbeitszylinder abschaltete

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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Maßnahme ist es möglich, Druckunterschiede, die aus verschiedenen Gründen zwischen zwei Arbeitszylindern eines Einfachantriebes bestehen können, auszugleichen. Durch eine Dämpfung und Integration der Druckdifferenz mit der anschließenden Aufschaltung des über die Druckdifferenz gewonnenen Steuersignals wird regelungstechnisch ein Vorhalt erzeugt, der die Stabilitätsreserve des Stellantriebes beträchtlich erhöht. Bei einem Stellantrieb, der aus mehreren Einfachantrieben gebildet ist, kann die Anpassung der Antriebe untereinander wie bei einem Einfachantrieb vorgenommen werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Einfachantriebes.

Pig. 2 zeigt den Antrieb nach Fig. 1, jedoch mit einer anderen Steuervorrichtung.

Fig. 3 zeigt den Antrieb' nach Fig. 2 mit einer anderen Anordnung der Arbeitszylinder.

Fig. 4 zeigt eine Kombination aus zwei Einfachstellantrieben gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen Einfachstellantrieb mit zwei nebeneinander angeordneten Arbeitszylindern 1, 2, deren Kolbenstangen 1b, 2b am oberen Ende über einen Querbalken 5 miteinander fest verbunden sind* Jedem

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Arbeitszylinder ist ein Servoventil 3a, 3b zugeordnet, die elektrisch mit den Ausgängen 4a bzw. 4b einer elektrischen Vergleichsschaltung 4 verbunden sind. Die hydraulische Druckversorgung der Servoventile 3a, 3b erfolgt über ein Abschaltventil

Die Kolben 1a, 2a stehen mit je einem Potentiometer 6,7 in Verbindung, wobei das Potentiometer 6 über den Vergleichsschaltungsausgang 4a dem Ventil 3a und das Potentiometer 7 über den Vergleichsschaltungsausgang 4b dem Ventil 3b zugeordnet, ist. Die Widerstandsbahn 6a des Potentiometers 6 ist axial beweglich und an dem einen Ende der Kolbenstange 8b eines HilfsZylinders 8 befestigt. Dieser ist über Leitungen, die je ein hydraulisches Dämpfungsglied enthalten, mit den Arbeitszylindern 1, 2 verbunden. Das andere Ende der Kolbenstange 8b ist mit einem Schubglied 20 zur Betätigung eines elektrischen Schalters 11 versehen, der das Abschaltventil 13 ansteuert. Weiterhin ist an diesem Ende der Kolbenstange 8b eine Stabilisierungsfeder 10 angebracht.

Die Wirkungsweise ist folgende:

Über das Abschaltventil 13 wird das Druckmittel den Arbeitszylindern 1, 2 zugeleitet, im Normalfall sind die Servoventile 3a, 3b geschlossen. Eine den Ventilen zugeführte elektrische Größe (Sollwert),die den Ausgängen 4a, 4b der Vergleichsschaltung 4 entnehmbar ist, öffnet die Ventile. Das Druckmittel; strömt in die Arbeitszylinder 1, 2 und bewegt

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ihre Kolben 1a, 2a. Die Kolbenbewegung wird auf die Schleifkontakte 6b, 7b der Potentiometer übertragen. Die Potentiometer 6, 7 geben daher eine der Kolbenstellung proportionale elektrische Größe (Istwert) an die Ausgänge 4a bzw. 4b der Vergleichsschaltung 4 ab. In dieser findet ein Vergleich der Istwerte mit den Sollwerten statt. Jedes Servoventil bleibt solange geöffnet, bis der Istwert den Sollwert erreicht hat. Bei ungleichmäßiger Verstellung der Kolben infolge von Bautoleranzen oder unsymmetrischer Ansteuerung würde zwischen den zwei Arbeitszylindern ™ . - 1, 2 ein Druckunterschied entstehen. Dieser Druckunterschied wird aber durch die erfindungsgemäße Hilfs-. vorrichtung vermieden·

Die Hilfsvorrichtung besteht aus einer Steuervorrichtung und einem Hilfszylinder, der hydraulisch mit den Arbeitszylindern 1, 2 verbunden ist. Als Steuervorrichtung wird das vorhandene Potentiometer 6, dessen Widerstandsbahn 6a verschiebbar ausgebildet ist, benutzt.

Bei einem Druckunterschied bzw. unterschiedlicher Kolbenstellung beider Arbeitszylinder wird der Kolben 8a des Hilfszylinders und über seine Kolbenstange 8b die Widerstandsbahn 6a des Potentiometers S verschoben. Dae Potentiometer 6 führt hierbei der Vergleichsschaltung eine dem Druckunterschied proportionale elektrische Größe zu, die der elektrischen Größe zur Ansteuerung des Ventiles 3a vorzeiehenrichtig überlagert wird. Das Servoventil 3a wird solange angesteuert, bis die Druckdifferenz der Arbeitszylinder 1,2 Null wird.

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Bei einer ,großen Druckdifferenz zwischen beiden Arbeitszylindern 1, 2 wird das Abschaltventil 13 über den Schalter 11 durch den Hilfszylinder 8 abgeschaltet. Die Bewegung des Hilfszylinderkolbens 8a wird durch Dämpfungsglieder 9, die in den hydraulischen Zuleitungen liegen, gedämpft". Zur Stabilisierung des Hilfszylinderkolbens 8a ist dieser mit der Feder 10 belastet.

Der Einfachstellantrieb nach I¹Xg. 2 weist im Gegensatz zu dem nach Fig. 1 einen Hilfszylirider 8 auf, dessen Kolbenstange 8b statt mit der Widerstandsbahn 6a mit einem weiteren Potentiometer 12 mechanisch verbunden ist. Dieses Potentiometer 12 erzeugt eine der Kolbenstellung des Hilfszylinders proportionale elektrische Größe, die der Vergleichsschaltung 4 zugeführt ist." Hierdurch.wird eine Bewegung der Widerstandsbahn 6a des Potentiometers 6 vermieden. Funktionsmäßig unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel nicht von dem nach Fig. 1.

Der Einfachstellantrieb nach Fig. 3 unterscheidet sich von den vorgegangenen durch untereinander angeordnete Arbeitszylinder 1, 2, deren Kolben 1a, 2a durch eine gemeinsame Kolbenstange 5 miteinander fest verbunden sind. Der Antrieb erweitert die Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung bei Berücksichtigung besonderer räumlicher Verhältnisse.

Fig. 4- zeigt eine Kombination zweier Stellantriebe nach Fig. 1, die zu einem Mehrfachantrieb zusammengebaut sind. Die Überwachung der Antriebe I und II untereinander erfolgt mit Hilfe'del Hilfszylinders 8,

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des Antriebes II. Die Arbeitszylinder 1 und 2 des Antriebes II werden mit Hilfe eines weiteren Hilfszylinders 14 überwacht, entsprechend dem Hilfszylinder 8 des Antriebs I. An der Kolbenstange des Hilfszylinders 8 des Antriebs II ist keine Abschaltvorrichtung für ein Abschaltventil 13 angebracht, da dieser Hilfszylinder nur die Aufgabe hat, die Antriebe I und II untereinander abzustimmen. Die Arbeitsweise des gesamten Stellantriebes ist wie die beim Ausführungsbeispiel nach Pig. 1.

Bei den erfindungsgemäßen Stellantrieben kann als Steuervorrichtung auch ein Druckmeßwandler verwendetwerden, der insbesondere bei speziellen Umweltbedingungen gegenüber einem Potentiometer vorteilhafter sein kann.

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Claims

Patentansprüche

1.!Anordnung zur Überwachung und Anpassung von mehr^reren auf einen gemeinsamen Ausgang wirkenden elektrohydraulischen Stellantrieben, bei denen Servoventile die Arbeitszylinder steuern, deren Kolben fest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet , daß zwei Arbeitszylinder (1, 2) über eine Hilfssteuervorrichtung (8, 6, 12) miteinander verbunden sind, die bei einem Druckunterschied der Arbeitszylinder (1, 2) ein Steuersignal erzeugt, das zur Ausregelung des Druckunterschiedes dient, und daß die Hilfssteuervorrichtung (8, 6, 12) bei großen Druckunterschieden die zwei Arbeitszylinder abschaltet.

2· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Hilfssteuervorriehtung (8, 6, 12) aus einer Steuervorrichtung (6, 12) und einem Hilfszylinder (8) besteht, der über je ein Dämpfungsglied (9) hydraulisch mit den Arbeitszylindern (1, 2) verbunden ist.

5· Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß jedem Arbeitszylinder (1, 2) ein Potentiometer (6, 7) zugeordnet ist, das eine der Kolbenstellung proportionale elektrische Größe einer Vergleichsschaltung (4) zuführt, die bei einer Abweichung des Istwertes vom Sollwert ein Steuersignal erzeugt, das den Servoventilen (3a, 3t>) der Arbeitszylinder zugeleitet ist, und daß der Kolben (8b) der Hilfszylinder (8) mit der Steu-

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ervorrichtung (6, 12) verbunden ist, die bei einem Druckunterschied zweier Arbeitszylinder (1, 2) ein elektrisches Signal erzeugt, das der Vergleichsschaltung (4) zugeführt ist·

4· Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuervorrichtung durch das vorhandene Potentiometer (6) eines Arbeitszylinders gebildet wird, und daß das Potentiometer (6) sowohl einen verstellbaren Schleifkontakt als auch eine verstellbare Widerstandsbahn (6a) aufweist.

5· Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Schleifkontakt durch den Kolben (1a) eines Arbeitszylinders (1) und die Widerstandsbahn (6a) durch den Kolben (8b) des Hilfszylinders (8) verstellbar ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Steuervorrichtung durch ein weiteres Potentiometer (12) gebildet wird, das durch den Kolben (8b) des Hilfszylinders (8) verstellbar ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuervorrichtung durch einen Druckmeßwandler gebildet wird, der bei einem Druckunterschied ein elektrisches Signal erzeugt.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7_f dadurch gekennzeichnet , daß an der Kolbenstange (8b) des Hilfszylinders (8) eine Feder.(10) zur Stabilisierung vorgesehen ist.

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9· Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge k e η η ζ e i c h η e t , daß die Kolbenstange (8b) des Hilfszylinders (8) mit einem Schubglied (20) verbunden ist, das bei großen Druckunterschieden einen Schalter (11) zur Abschaltung des fehlerhaften Arbeitszylinders betätigt.

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