DE2029287C3 - Anordnung zur Überwachung und Anpassung von mehreren auf einen gemeinsamen Ausgang wirkenden elektrohydraulischen Stellantrieben - Google Patents
Anordnung zur Überwachung und Anpassung von mehreren auf einen gemeinsamen Ausgang wirkenden elektrohydraulischen StellantriebenInfo
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- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
- F15B11/16—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors
- F15B11/22—Synchronisation of the movement of two or more servomotors
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- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung und Anpassung von mehreren auf einen
gemeinsamen Ausgang wirkenden elektrohydraulischen Stellantrieben mit durch Servoventile gesteuerten
Arbeitszylindern und damit verbundenen Hilfszylindern, die bei kleinen Druckunterschieden ein Potentiometer
zur Ausgabe eines den Servoventilen über eine Vergleichsschaltung zugeführten Steuersignals einstellen
und bei großen Druckunterschieden einen Schalter zur Abschaltung: fehlerhafter Arbeitszylinder umschalten.
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 gesteuerte Arbeitszylinder auf einen
gemeinsamen Ausgang wirken Die Mehrfachantrieb? bilden hierbei eine Kombination aus mindestens i*ci
F'jnfachantnebcn, deren Atisp^.ng über mechanische
Kupplungen mit 'lern gemeinsamen Ausgang verbunden
sind. Vermchrfachte Stellantriebe erfordern aber eine
Überwachung' de: Stellgenaiiigkeit jedes Einfachantric
bes, was durch ein nachgebildetes Vergleichsmodell ein
sogenanntes Analogen und durch eine lastunabhängige oder hydraulische Vergleichseinrichtung erfolgen kann.
Die Überwachung der Stellgenauigkeit nach der zuvor beschriebenen Art ist jedoch unbefriedigend, weil
sich damit die einen Steilmotor beeinflussenden Größen vollständig nicht nachbilden lassen. Es muß daher für die
Fehlererkennung und -Abschaltung eine relativ große Abweichung als Erkennungsmarke gewählt ujd zur
ία Auslösung einer Abschaltung überschritten werden, was
einen großen Fehlerweg am Stellmotorausgang bedeutet Außerdem bleibt der Abschaltschwellwert für jeden
Einfachantrieb eines Mehrfachantriebes gleich groß.
Bei Mehrfachgeräten dieser Art kann durch Bautolerinzen der einzelnen Servoventile und, insbesondere bei elektrischer Ansteuerung, durch Signalunterschiede im Zusammenhang mit der mechanischen Kupplung unter Umständen ein Gegeneinanderwirken der einzelnen Arbeitszylinder entstehen. Dadurch wird die Stellgenauigkeit beider verschlechtert, die durch eine hohe Verstärkung des Rückführsignals nicht wieder verbessert werden kann, weil der Antrieb sonst instabil wird.
Bei Mehrfachgeräten dieser Art kann durch Bautolerinzen der einzelnen Servoventile und, insbesondere bei elektrischer Ansteuerung, durch Signalunterschiede im Zusammenhang mit der mechanischen Kupplung unter Umständen ein Gegeneinanderwirken der einzelnen Arbeitszylinder entstehen. Dadurch wird die Stellgenauigkeit beider verschlechtert, die durch eine hohe Verstärkung des Rückführsignals nicht wieder verbessert werden kann, weil der Antrieb sonst instabil wird.
Für die Überwachung und Anpassung vermehrfachter Stellantriebe ist gemäß der DE-OS 19 32 066 auch
schon der Einsatz von HilfsSteuereinrichtungen vorgeschlagen worden, die gleichliegende Arbeitsräume
jeweils zweier Arbei.-szylinder überwacht ί Diese als
interner Stand der Technik geltende Anordnung hat sich im Einsatz bewährt, da sie in der Lage ist, Überwachungen
und Anpassungen bis zur Reduzierung auf einen Duplexantrieb auszuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hilfszylinder aufweisende Anordnung zur Überwachung
und Anpassung von aus mehreren Einfachantrieben bestehenden elektrohydraulischen Stellantrieben
vorzusehen, die unter Vermeidung sich am Ausgang auswirkender Fehler nach Abschaltung fehlerhafter
Arbeitszylinder funktionsfähig bleibt.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Drücke von einander entsprechenden
Arbeitsräumen der Arbeitszylinder jeweils über eine Verbindungsleitung der Oberseite jeweils eines in einem
Zylinder einer hydraulischen Waage geführten Kolbens zugeführt sind, daß die Unterseiten der Kolben ein
gemeinsames hydraulisches Sekundärsystem beeinflussen, das über weitere Verbindungsleitungen mit je
einem Druckraum der Hilfszylinder verbunden ist, deren zweiter Druckraum mit jeweils gleichliegenden
Arbeitsräumen der Arbeitszylinder in Verbindung stehen.
Bei der erfindungsgemäßen hydraulischen Waage dient jeder Arbeitszylinder als Analogen zu einem
beliebigen anderen Arbeitszylinder des Stellantriebes, so daß jeder Arbeitszylinder durch die anderen
überwacht wird. Die Überwachungsfunktion bleibt auch dann erhalten, wenn ein falschgehender Arbeitszylinder
abgeschaltet werden muß. Die hydraulische Waage besteht dabei aus so vielen Zylindern mit eingesetzten
Kolben, wie zu überwachende Arbeitszylinder vorgesehen sind. Der hydraulische Druck der Arbeitszylinder
drückt dabei auf die Oberseiten der zugeordneten Kolben, während die Unterseiten ein das jeweilige
Ansglek'hssignal lieferndes hydraulisches Sekundärsystem
s'cucrn. Die Zylinder der hydraulischen Waage
'.·-. können dabei auf einem gemeinsamen, das hydraulische
SekundMrsystern bildenden ölpokter ruhen, oder in
sysirmgctrennten im.'J untereinander druckverbuiide
ricn Kammern angeordnet snti.
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Quadruplex-Stellantriebes,
F i g. 2 einen Stellantrieb nach F i g. 1 mit einer anderen Überwachungsanordnung und
Fig.3 einen Stellantrieb nach Fig.2 mit einer
systemgetrennten hydraulischen Waage.
Fig. 1 zeigt einen Quadruplexstellantrieb mit vier nebeneinander angeordneten Arbeitszylindern la— id,
deren Kolbenstangen 2a—2c/ an ihren oberen Enden
durch ein Querjoch 3 fest miteinander verbunden sind. Jedem Arbeitszylinder ist je ein Servoventil 4a—Ad
zugeordnet, das jeweils t-iektrisch mit dem Ausgang
einer elektrischen Vergleichsschaltung 5a—5c/ verbunden
ist Die hydraulische Drjckversorgung der Servoventile 4a—4c/erfolgt über Abschaltventile 6a—6d.
Die Kolbenstangen 4a—Ad der Arbeitszylinder
la—id sind mit je einem Potentiometer Ta-Id
verbunden, die über die Vergleichsschaltungen 5a—5c/
den Servoveniilen 4s—4r/zugeordnet smd,
Die Widerstandsbahnen der Potentiomete- la—Id
sind axial beweglich und an einem Ende mit Kolbenstangen 9a—9c/ von Hilfszylindern Ba-8c/
verbunden. Diese Hilfszylinder 8a—Sd sind über
Leitungen, die je ein hydraulisches Dämpfungsglied 10 enthalten, auf der einen Seite mit den Arbeitszylindern
la—Ic/ und auf der anderen Seite mit einem Sekundärsystem einer hydraulischen Waage 20 verbunden.
Die anderen Enden der Kolbenstangen 9a—9c/sind
mit je einem Schubglied lla— lic/ zur Betätigung
elektrischer Schalter 12a— 12c/ versehen, die zur
Verstellung der Abschaltventile 6a—6c/ vorgesehen
sind. Weiterhin sind an diesen Enden der Kolbenstangen 9a—9c/StabiIisierungsfedern 13a—13c/angebracht.
Die hydraulische Waage 20 besteht aus vier mit Kolben 18a— 18c/ versehenen Zylindern 14a—14c/. Auf
die Oberseite dieser Kolben 18a—18c/ drückt der
Hydraulikdruck der Arbeitszylinder la— id, während die Unterseite τ auf einem geschlossenen, das Sekundärsystem
bildenden ölpolster ruhen. Dieses ölpolster ist
mit den Kolbenunterseiten der Hilfszylinder Ha und 8c/
verbunden.
Die Überwachung des Stellantriebes arbeitet wie folgt:
Über die Abschaltventile 6a—6c/wird das Druckmittel
den Arbeitszylindern la— Ic/ zugeleitet. Im Ruhezustand
sind die Servoventil»; 4a—4c/ in Mittelstellung.
Eine diesen Ventilen zugeführte elektrische Größe AV. (Sollwert), die den Vt/gleichsschaltungen 5a—5c/
zugeführt wird, öffnet die Ventile. Das Druckmittel strömt in dL· Arbeitszylinder la—Ic/und bewegt ihre
Kolben. Die Kolbenbewegung wird auf die Schleifkontakte der Potentiometer 7u 7d übertragen, die daher
eine der Kolbenstellung proportionale elektrische Größe (Istwert) an die Eingänge der Vergleichsschaltungen
5a—5c/abgeben. In diesen findet ein Vergleich
der Istwerte mit den Sollwerten statt. Jedes Servoventil 4a—4c/ bleibt solange geöffnet, bis der Istwert den
Sollwert erreicht hat. Infolge von Bautoleranzen, z. B. Unterschieden in der Druck-Signai-Funktion, können
Druckunterschiede /wischen den Arbeitszylindern entstehen, was die Antriebsleistung vermindert, die
Stellgenauigkeit verschlechtert und bei zusätzlichen
Fehlern den Aü'i'cb weich und damit unbrauchbar ι,.
machen kann. D ic se Oniekuniersc hiede werden aber
mit Hilfe der Erfindung vermieden.
Iritt nun in einen der Arbciis/vliiuier l.i—((/ein zu
den anderen Arbeitszylindern unterschiedlicher Druck auf, so verschiebt sich einmal der Kolben seines
Hilfszylinders 8 und gleichzeitig der zugeordnete Kolben 18 der hydraulischen Waage 20. Die Verschiebungen
des Hilfszylinderkolbens und die des zugeordneten Kolbens 18 der hydraulischen Waage 20 ergeben im
Zusammenhang mit dem unterschiedlichen Druck Verschiebungen der anderen Kolben 18 in der
hydraulischen Waage 20. Dadurch werden aber die Kolben der Hilfszylinder 8, und zwar in entgegengesetzter
Richtung als der Kolben des fehlerhaften Arbeitszylinders, verstellt.
Die Verschiebungen der Kolben der Hilfszylinder 8 bewirken über die mit den Kolbenstangen 9 verbundenen
Widerstandsbahnen der Potentiometer 7 ein elektrisches Signal, das über die zugeordnete Vergleichsschaltung
5 zu den Servoventi'en 4 gelangt Die Steuerung der Arbeitszylinder 1 erfolgt solange, bis die
Drücke in den Arbeitszylindern 1 aneinander angepaßt sind und die Waage 20 sowie -ie Kolben der
Hilfszylinder 8 wieder im Gleichgewicht stehen. Treten mehrere Fehler gleichzeitig auf, so ist die Funktionsweise
die gleiche, denn die Hilfszylinder 8 steuern die Potentiometer 7 solange und soweit aus, bis alle Drücke
gleich sind.
Sollte in einem der Zylinder 1 ein derartiger Fehler
auftreten, daß das an der Kolbenstange 9 der Hilfszylinder 8 angebrachte Schubglied 11 des fehlerhaften
Arbeitszylinders 1 den Schalter 12 betätigt, so wird über das Abschaltventil 6 die hydraulische Versorgung
des fehlerhaften Arbeitszylinders abgeschaltet und die beiden Arbeitsräume des Arbeitszylinders miteinander
verbunden.
Die von dem Versorgungsdruck der noch intakten Arbeitszylinder 1 belasteten Kolben 18 der hydraulischen
Waage 20 schieben nun den druckentlasteten Kolben des Hilfszylinders 8 und den der hydraulischen
Waage 20 in ihre obere Endlage. Dadurch nehmen aber die Kolben der hydraulischen Waage 20 eine neue Lage
ein. Die Waage bleibt aber zur weiteren Drucküberwachuig
der noch intakten Zylinder voll funktionsfähig und hält den Kolben der übrigen Hilfszylinder 8 weiter
das Gleichgewicht.
Die Überwachung der übrigen Arbeitszylinder 1 erfolgt danach weiter in der zuvor beschriebenen Weise
Die hydraulische Waage 20 ist dabei weiter in der Lage, Fehler, die unterhalb der Abschaltschwelle bleiben,
auszugleichen, und zwar solange drei oder mehr Arbeitszylinder 1 funktionsfähig sind. Tritt bei den
verbleibenden Arbeitszylindern 1 ein Fehler auf, der die Abschaltschwelle überschreitet, so wird der fehlerhafte
Arbeitszylinder, wie zuvor beschrieben, abgeschaltet. Sind nor noch zwei Arbeitszylinder eingeschaltet, dann
hat die Überwachung keine Entscheidungsmöglichkeit mehr, so daß bei ein^m Fehler, der die Abschakschweile
überschreitet, beide Antriebe abgeschaltet werden. Kleinere Fehler, die unterhalb der Abschaltschwelle
bleiben, werden jedoch weiterhin ausgeglichen.
Der Quadruplex Stellantrieb nach Fig. 2 weist im Gegensatz zu dem nach Fig. I Hiifszylinder8a—8c/auf.
deren Kolbenstangen 9a-9r/%tati mit den Widerstandsbahnen
der Potentiometer 7a—Td n.it weiteren Potentiometern '5;;—15c/mechanisch verbunden sind.
Diese Potentiometer 15a—IW erzeugen eine uer Kolbenstellung der Itiifszyliiuler 8,7 — 8c/ proportional?
elektrische Größe, dir den Verglcichsschaltunrct:
5a — .W zugeführt sind. Hierdurch wird eine ücwe;· i.-.g
der WiderstatldsbuilMlMl der Fntfntinmrtrr 7:i—7.i
durch die Hiifs/ylinder 8;/ — Sd vermieden und außerdem
eine Möglichkeit vorgesehen, die Rückführversta'rkung
der Steuerpotentiometer 15a—15</anders als die
der Wegpotentiometer 7a — Td vorzunehmen. In der
Funktionsweise bestehen keine Unterschiede /um ϊ Ausführungsbeispiel nach F i g. 1.
Beim Quadruplex-Stellantrieb nach F i g. J. der sich funktionsmäßig ebenfalls nicht von dem nach F i g. I
unterscheidet, ist eine hydraulische Waage 20 mit Systemtrennung vorgesehen. Hierbei ist für jeden
Arbeitszylinder la— lc/eine Kammer vorgesehen, in der
die Zylinder 14a—14c/angeordnet sind. Die hydraulischen
Drücke der Kammern übertragen sich auf der Sekundärsystemseite untereinander über die schwimmenden
Kolben 16a—16c.
Die Unterteilung der hydraulischen Waage 20 in Kammern hat den Vorteil einer vollständigen Trennung
der einzelnen Überwachungskreise der Arbeitszylinder
4 . 4 j ι f υ _ ■ _ ^.. ι _„i _ :_ _:_... is „„ λ
hydraulischen Waage 20 oder in einer Zuleitung von den Hilfszylindern 8a—8c/ zur hydraulischen Waage kann
somit nicht der gesamte Antrieb ausfallen. Die schwimmenden Kolben Ib;)- lbc der hydraulischen
Waage 20 sind mit Druckstiften 17a— 17r versehen. Hei
einem Ausfall einer mittleren Kammer der hydraulischen Waage 20 fahren die beiden benachbarten Kolben
17 gegeneinander und ermöglichen so über die Druckstifte 17 eine Druckübertragung zwischen den
noch verbleibenden Kammern. Eine Systemtrennung und mechanische Druckübertragung ist auch mit
entsprechend ausgebildeten und bemessenen Membranen möglich.
Mil Hilfe der erfindungsgemäBen Maßnahme ist es
also möglich, Druckunterschiede, die aus verschiedenen Gründen zwischen den F.inzelzylindern eines Mehrfach-Stellantriebes
bestehen können, auszugleichen. Durch eine Dämpfung und Integration der Druckdifferenz mit
der anschließenden Aufschaltung des über die Druckdifferenz gewonnenen Steuersignals läßt sich regelungstechnisch
die Stabilitätsreserve des Stellantriebes ucirdüniiiiii emunen. L/ic Ljiiriuüiig ιίίυΐ SiCl't am dllt:
Mehrfach-, mindestens jedoch für Triplex-Servostellantriebe anwenden, die sowohl parallel als auch tandemförmig
angeordnet sein können.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Anordnung zur Überwachung und Anpassung von mehreren auf einen gemeinsamen Ausgang
wirkenden elektrohydraulischen Stellantrieben mit durch Servoventil gesteuerten Arbeitszylindern
und damit verbundenen Hilfszylindern, die bei kleinen Druckunterschieden ein Potentiometer zur
Ausgabe einet den Servoventilen über eine Vergleichsschaltung zugeführten Steuersignals einstellen
und bei großen Druckunterschieden einen Schalter zur Abschaltung fehlerhafter Arbeitszylinder
umschalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Drücke von einander entsprechenden Arbeitsräumen der Arbeitszylinder (la, b, c, d)
jeweils über eine Verbindungsleitung der Oberseite jeweils eines in einem Zylinder (14a, b, c, d) einer
hydraulischen Waage (20) geführten Kolbens (18s, b,
c, d) zugefübr» sind, daß die Unterseiten der Kolben
(18a. b. c. d) ein gemeinsames hydraulisches Sekundärsystem beeinflussen, das über weitere
Verbindungsleitungen mit je einem Druckraum der Hilfszylinder (8a, b, c, d) verbunden ist, deren zweiter
Druckraum mit jeweils gleichliegenden Arbeitsräumen der Arbeitszylinder (la, b, c, d) in Verbindung
stehen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (14a, b, c. d) der
hydraulischen Waage (20) in systemgetrennten und untereinander rlruckverbundenen Kammern angeordnet
sind.
3. Anordnung nach A.isprucK 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckübertragung zwischen den Kammern durch schwimmende, mit Druckstiften
(17a, b, c) versehene Kolben (16a, b, c) erfolgt, die beim Ausfall von Arbeitszylindern (la, b, c, d) den
Druck mechanisch übertragen.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckübertragung zwischen den
Kammern der hydraulischen Waage (20) durch geeignete Membranen erfolgt.
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
DE2029287A DE2029287C3 (de) | 1970-06-13 | 1970-06-13 | Anordnung zur Überwachung und Anpassung von mehreren auf einen gemeinsamen Ausgang wirkenden elektrohydraulischen Stellantrieben |
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Publications (3)
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DE2029287C3 true DE2029287C3 (de) | 1978-07-13 |
Family
ID=5773913
Family Applications (1)
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- 1971-04-19 GB GB1289950D patent/GB1289950A/en not_active Expired
- 1971-06-03 US US149614A patent/US3703849A/en not_active Expired - Lifetime
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