DE3531517A1 - Verfahren und einrichtung zum regeln hydraulischer systeme - Google Patents

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Patentanwälte

DR.-ING. H.H.WILHELM - DIPL.-ING. H.DAUSTER D-7000 Stuttgart 1 Hospitalstraße 8 Tel.(0711) 291133/292857

Verfahren und Einrichtung zum Regeln hydraulischer Systeme

Die vorliegende Erfindung betrifft Regelsysteme für hydraulische Vorrichtungen, insbesondere Regelsysteme zur Verwendung bei Werkzeugmaschinen.

Werkzeugmaschinen benötigen üblicherweise ein Werkstück oder ein Werkzeugelement, das während der Bearbeitung geradlinig und/oder drehbar positioniert oder bewegt werden muß. Dieses Positionieren oder Bewegen wird oft hydraulisch geregelt. Beispielsweise können hydraulisch betätigte Kolben verwendet werden, die an den Seiten des Supports von Drehbänken anliegen und eine lineare Bewegung zwischen dem vorderen und dem hinteren Ende des Bettes ermöglichen, üblicherweise regeln 4-Wege-Ventile den Zu- und Abfluß eines hydraulischen Mediums zu und von diesen Kolben. Früher wurden zur Betätigung der 4-Wege-Ventile elektrohydraulische Steuerventile benutzt.

Leider sind elektrohydraulische Steuerventile vergleichsweise teuer und ermöglichen keine ausreichend verläßliche und genaue Steuerung der Ventilstellung. Eine derartige Steuerung ist aber wünschenswert, um eine größere Bearbeitungsgenauigkeit zu erzielen. Es war oft sehr schwierig, das 4-Wege-Ventil derart in seine Null-Position zu steuern, daß insbesondere bei sich ändernden Arbeitsbedingungen, wie beispielsweise ansteigenden Temperaturen, kein Flüssigkeitsfluß zu oder von den hydrau-

lischen Kontrolleitungen eintritt. Es war ebenfalls schwierig, mit diesen Steuerventilen für eine vorgegebene Stellung des 4-Wege-Ventils die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsströmung in den hydraulischen Kontrolleitungen genau zu bestimmen. Zumindest teilweise ist dies auf Hysteresen der Komponenten zurückzuführen. Gründe für diese Hysteresen sind Reibung und Trägheit zwischen den bewegten Teilen. Beispielsweise verzögern Reibung und Trägheit nicht nur die Bewegung des Ventilschiebers im Ventilgehäuse des 4-Wege-Ventils, sondern verhindern sie unter einem bestimmten Niveau der beaufschlagenden Antriebskraft vollständig. Auch verursachen Überlappungen der Außenflächen des Schiebers des 4-Wege-Ventils mit den Durchgangsöffnungen für die Flüssigkeit einen großen Null-Bereich oder eine Totzone, in dem selbst die Anwendung einer Antriebskraft, die für die Verursachung einer Bewegung des Ventils ausreicht, noch keinen Flüssigkeitsfluß durch das Ventil hervorruft. Ein weiterer Nachteil dieser Steuerventile ist, daß es oft notwendig war, verschiedene Regelsysteme für geradlinige und drehbare Antriebssysteme zur Verfügung zu stellen, wodurch sich die Maschinenkosten und Wirkungsgradverluste noch mehr erhöhten.

Früher wurden Schrittmotoren benutzt, um die Bewegung und Position zu steuern. Ein üblicher Weg, Schrittmotoren anzutreiben, ist die Verwendung von Widerständen, die den Strom zu den verschiedenen Motorwindungen begrenzen. Diese Antriebsmethode ist jedoch aufgrund der verschwendeten Energie und Hitze, die sich in den Widerständen zur Begrenzung der Windungsströme des Schrittmotors aufbaut, betrieblich unrentabel. Auch ermöglichen derartige Antriebe bei bestimmten Schrittmotoren nur eine Auflösung in vollen oder halben Schritten.

Ein anderes älteres Verfahren, einen Schrittmotor anzutreiben, verwendet einen "Schalt"-Antrieb (Chopper), der den Strompegel in der Windung feststellt und begrenzt, indem er den Strom vollständig abschaltet, wenn eine obere, vorher festgelegte Grenze erreicht ist. Wenn das Stromniveau dann auf eine untere,

vorher festgelegte Grenze abklingt, schaltet der Schaltantrieb den Stromfluß wieder an. Auf diese Weise wird der Strom durch jede Windung des Schrittmotors andauernd ein- und ausgeschaltet, wodurch über der Zeit ein mittlerer Strom erzeugt wird, der [

innerhalb der Auslegungsgrenzen des Schrittmotors liegt. Der Schaltantrieb erlaubt die Beeinflussung oder Steuerung der Größe des durch jede Windung fließenden Stromes durch die Einstellung des jeweiligen Niveaus, bei dem der Strom ein- und ausgeschaltet wird. Schaltantriebe werden üblicherweise in Feinschritt-Systemen verwendet, bei denen die Stellung des '·.

Schrittmotors zwischen seinen Polen gesteuert wird. Es hat sich j jedoch herausgestellt, daß Schaltantriebssysteme unpraktisch sind, wenn äußerst hohe Auflösungen gefordert sind. Dies ergibt ; sich dadurch, daß, wenn der Strombedarf in einer bestimmten Steuerwindung sich gegen Null annähert, durch angrenzende Windungen, durch die ein hoher Strom hindurchfließt, wesentliche ! induzierte Ströme in dieser Steuerwindung entstehen. Deshalb j ist es innerhalb praktischer Grenzen auf diese Weise nahezu ;

unmöglich, einen Null-Strom in einer bestimmten Steuerwindung '·

zustande zu bringen. Dies bedeutet, daß die Winkelstellung des I Schrittmotors nicht genau festgestellt und, falls der Schritt- ι

ι motor ein Ventil antreibt, eine genaue Steuerung der Ventil- j

öffnung und der Durchflußmenge nicht erreicht werden kann. !

Werden von Schaltantrieben angesteuerte Schrittmotoren i

insbesondere bei Werkzeugmaschinen benutzt, können weitere Un- , genauigkeiten entstehen, da das andauernde Ein- und Ausschalten des Stromes ein andauernd veränderliches Drehmoment erzeugt.

Verschiedene moderne hydrostatische Ubertragungssysteme !

erfordern eine immer größer werdende Genauigkeit ihres Regel- ^

systems. Beispielsweise kann eine veränderbare Verdrängerpumpe ' dazu verwendet werden, einen Flüssigkeitsmotor anzutreiben, der die Rotation einer Welle bewirkt. Die Steuerung der Verdrängerpumpe wird von einem eine geschlossene Schleife aufweisenden ; analogen System bewerkstelligt, bei dem analoge Befehlsignale : einem Regler zugeführt sind, der ein hydraulisches Betätigungs-

OBiGiNAL INSPECTED

organ verstellt, das über ein Ventilsystem auf die Einstellung einer Taumelscheibe der Verdrängerpumpe einwirkt. Analoge Rückkoppelsignale des Flüssigkeitsmotors werden dem Regler zugeführt. Der Regler führt einen Vergleich zwischen den Befehlsignalen und den Rückkoppelsignalen durch, um Fehlersignale zu erzeugen, die die Einstellung der Taumelscheibe ändern. Diese Fehlersignale verringern sich allmählich entlang einer kontinuierlichen Kurve, wenn sich die tatsächliche Stellung der Taumelscheibe der gewünschten Stellung annähert. Größtenteils als Folge der Eigenschaften der Verdrängerpumpe und des Flüssigkeitsmotors wurden verschiedene Probleme festgestellt, wenn eine extrem genaue Steuerung dieses übertragungssystems gewünscht ist.

Verschiedene Eigenschaften bestimmter Verdrängerpumpen machen deren Steuerung mittels einfacher, geschlossene Schleifen aufweisender analoger Systeme sehr schwierig. Beispielsweise weist die Bedienung der Taumelscheibe selbst oft eine ansehliche Totzone und Hysterese auf. Mit anderen Worten, eine Erhöhung des Befehlssignals bewirkt nicht sofort eine Veränderung der Stellung der Taumelscheibe. Das Befehlsignal muß also ein vorgegebenes Niveau überschreiten, bis daraus eine Bewegung der Taumelscheibe resultiert. Bei analogen Systemen kann dies leicht Ungenauigkeiten und Instabilitäten zur Folge haben. Es besteht die Möglichkeit, daß das Fehlersignal nicht ausreicht, um eine Veränderung der Taumelscheibe zu bewirken. Deshalb können niemals optimale Ausgangswerte der Verdrängerpumpe erzielt werden. Des weiteren hat die Verzögerungszeit der Taumelscheiben-Reaktion auf die Befehlsignale üblicherweise ein übermäßiges über- und ünterschwingen zur Folge. Diese Reaktionseigenschaften und Steuerungenauxgkeiten werden verschärft, wenn das übertragungssystem bei sich ändernden Lastbedingungen mit einer festen Geschwindigkeit betrieben werden muß. Eine Erhöhung des Pegels des Fehlersignals, wenn sich dieses im Bereich von Null befindet, um damit Hysteresen zu kompensieren, ergibt oft keine größere Genauigkeit. Im Gegenteil, aufgrund der Verzöge-

rungszeit der Taumelscheibenreaktion schwingt die Einstellung der Taumelscheibe für eine längere Zeitdauer um die gewünschte Stellung.

Ein anderes Problem, von dem ältere hydrostatische übertragungssysteme betroffen sind, tritt auf, wenn plötzliche und große Geschwindigkeitsänderungen notwendig sind. Es ist oft wünschenswert, unverzüglich oder wenigstens in der kürzest möglichen Zeit von einer niederen Geschwindigkeit auf eine hohe Geschwindigkeit oder von einer Richtung zur anderen zu beschleunigen. Werden analoge Schleifen aufweisende Systeme verwendet, so ist anfänglich die TaumelScheibenveränderung relativ schnell, da der Fehler zwischen dem Befehls- und dem Rückkoppelsignal ziemlich groß ist. Wenn man sich jedoch dem optimalen Niveau entsprechend einer kontinuierlichen Fehlersignalkurve nähert, wird der Fehler immer kleiner und kann eventuell nicht mehr ausreichend sein, die Taumelscheibe anzusteuern, so daß das Optimum nicht erreicht wird. Wird ein größeres Befehlssignal zugeführt, so kann dies zur Folge haben, daß die optimale Taumelscheibeneinstellung überschritten wird, wodurch danach dasselbe Hysterese-Problem entsteht, wenn die Stellung der Taumelscheibe zum optimalen Wert zurückgestellt wird.

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Antriebsregelsystem zur Verfügung zu stellen, das eine höhere Genauigkeit und bessere Antworteigenschaften besitzt.

Ein anderes Ziel ist die Schaffung eines verbesserten hydraulischen Regelsystems zum exakten Betätigen von Ventilelementen und Steuern des durch diese fließenden Flüssigkeitsstromes.

Ein weiteres Ziel ist, ein Regelsystem für ein hydraulisches Betätigungssystem anzugeben, das verschiedene Eigenschaften der Systemkomponenten, wie auch Betriebsbedingungen kompensiert.

Schließlich ist ein Ziel die Schaffung eines Regelsystems für Werkzeugmaschinen, das gegenüber gewünschten Änderungen der Ausrichtung der beweglichen Elemente eine höhere Antwortgeschwindigkeit besitzt.

Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden von einem Regelsystem für ein hydraulisches Betätigungssystem erreicht, das einen mehrphasigen Schrittmotor mit einem dazugehörigen Treiber besitzt, der jede der Motorwindungen mit einem Gleichstrom versorgt und diesen steuert, so daß kein Strom von angrenzenden Windungen in die Steuerwindung induziert wird. Der Schrittmotor steuert exakt die Drehung eines exentrischen Mitnehmers, der einen Betätigungskolben einrückt, der ein Steuerventil des hydraulischen Betätigungssystems betätigt. Der Treiber empfängt Steuersignale von einem Rechner, der derart programmiert ist, daß er ausgehend von den vom Benutzer eingegebenen Befehlsignalen, die dem gewünschten Systemzustand entsprechen, Steuersignale berechnet und erzeugt, die am schnellsten eine große Annäherung an den gewünschten Systemzustand bewirken. Nachdem diese grobe Annäherung erreicht ist, erzeugt der Rechner als Funktion der Rückkoppelsignale und/oder der Eigenschaften der Systemkomponenten neue Steuersignale für den Treiber derart, daß der gewünschte Systemzustand exakt erreicht wird.

Das Regelsystem der vorliegenden Erfindung hat sich insbesondere zur Verwendung in numerischen Steuerungen von Werkzeugmaschinen als geeignet herausgestellt, so beispielsweise bei Drehbänken, die zur Steuerung entweder das Werkstück oder das Schneidwerkzeug bewegen. Die Steuer-Programmierung des Rechners erlaubt einen vielseitigen Gebrauch ohne einen Verlust an Genauigkeit.

Weitere Ziele, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung offensichtlich werden, insbesondere wenn die begleitenden Zeichnungen

hinzugezogen werden, die nur zum Zwecke der Erläuterung der Erfindung einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm und in schematischer Form ein Regelsystem und hydraulisches Betätigungssystem, das das Prinzip der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 2 schematisch die graphische Darstellung der Schaltung des Schrittmotor-Treibers der Fig. 1 gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 ein Flußdiagramm der Steuer-Programmierung des Regelsystems der Fig. 1 gemäß der vorliegenden Erfindung und

Fig. 4 in der Form eines Blockdiagramms ein anderes Regelsystem und hydraulisches Betätigungssystem, das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist.

Fig. 1, die eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, zeigt ein Regelsystem 10 für ein hydraulisches Betätigungssystem 11, die geeignet sind, bewegliche Elemente, beispielsweise einer Werkzeugmaschine, mit Antriebskräften zu versorgen. Insbesondere stellt das Regelsystem 10 eine exakte überwachung der Stellung und/oder der Geschwindigkeit von geradlinig verschiebbaren oder drehbaren Maschinenelementen zur Verfügung, wie beispielsweise von Werkstück-Auflagen oder Schneidwerkzeugen.

Im Bereich des hydraulischen Betätigungssystems 11, das in der Fig. 1 gezeigt ist, ist hydraulische Flüssigkeit und Druck entlang einer Versorgungsleitung 12 zu einem 4-Wege-Schieber-

Ventil 20 vorhanden, das in einer Bohrung 21 eines nicht dargestellten Ventilgehäuses verschiebbar ist. Ein hydraulischer Druck- und Flüssigkeitsabfluß steht über eine Rückführleitung 14 mit dem 4-Wege-Ventil 20 in Verbindung. Hydraulische Steuerleitungen 16 und 18 sind ebenfalls mit dem 4-Wege- Ventil 20 verbunden, um Flüssigkeit von der Versorgungsleitung 12 zu empfangen bzw. an die Rückführleitung 14 abzugeben.

Das 4-Wege-Ventil 20 steuert Menge und Richtung der Flüssigkeit zwischen den Leitungen 12, 14, 16 und 18. Das Ventil 20 hat drei voneinander verschiedene Betätigungsstellungen 22, 24 und 26. In der Position 22 ist die Versorgungsleitung 12 mit der Steuerleitung 16 und die Steuerleitung 18 mit der Rückführleitung 14 verbunden. Die Position 24 ist die Null-Stellung oder abgeschaltete Stellung, in der weder die Versorgungsleitung 12, noch die Rückführleitung 14 mit einer der beiden Steuerleitungen 16 oder 18 in Verbindung steht. In der Position 26 ist die Versorgungsleitung 12 mit der Steuerleitung 18 und die Steuerleitung 16 mit der Rückführleitung 14 verbunden. Befindet sich das Ventil 20 zwischen diesen Stellungen, so ist die Menge der hydraulischen Flüssigkeit im allgemeinen proportional zum Grad der Verschiebung des Ventils 20 in Richtung auf eine seiner Stellungen.

Die Steuerleitungen 16 und 18 sind an ein Verteilerventil 30 angeschlossen, das die Flüssigkeit von den Steuerleitungen 16 und 18 alternativ den Steuerleitungen 32 und 34 bzw. 36 und 38 zuführt. Das Ventil 30 kann beispielsweise von elektrischen Schaltmagneten betätigt werden. Diese Anordnung hat sich insbesondere dann als besonders wünschenswert herausgestellt, wenn das hydraulische Betätigungssystem eine Mehrzahl beweglicher Elemente steuert, die nicht gleichzeitig zu betätigen sind.

Die Steuerleitungen 32 bzw. 34 versorgen Betätigungszylinder 42 bzw. 44 mit hydraulischem Druck, wobei die Zylinder 42 und 44

fest an gegenüberliegenden Seiten, beispielsweise eines Werkstückschlittens 40 einer Werkzeugmaschine angebracht sind. Die Differenz der hydraulischen Drücke der Flüssigkeiten in den Zylindern 42 bzw. 44 auf die Kolben 46 bzw. 48 bewirkt, daß sich der Schlitten geradlinig zwischen Anschlägen 50 und 52 bewegt, die an den Kolben 46 bzw. 48 befestigt sind. Wenn sich beispielsweise das Ventil 20 in der Stellung 22 befindet und das Ventil 30 Flüssigkeit zu den Steuerleitungen 32 und 34 weiterschaltet, dann gibt die Versorgungsleitung 12 über die Steuerleitungen 16 und 32 hydraulischen Druck an den Zylinder 42 weiter, während die Rückführleitung 14 über die Steuerleitungen 34 und 18 eine Minderung des hydraulischen Drucks bewerkstelligt. Dadurch überschreitet der hydraulische Druck im Zylinder 42 den Druck im Zylinder 4 4 und der Schlitten 40 ;

bewegt sich nach rechts in Richtung auf den Anschlag 52. Befindet sich das Ventil 20 in der Null-Stellung 24, so ist jegliche Bewegung hydraulischer Flüssigkeit von der j

Versorgungsleitung 12 und zur Rückführleitung 14 abgeschaltet. Dadurch ist der hydraulische Druck in den Zylinder 42 und 44 j

einander gleich und der Schlitten 40 verbleibt in seiner 1

Position. Befindet sich das Ventil 20 in der Stellung 26, so !

versorgt die Versorgungsleitung 12 über die Steuerleitungen 18 {

und 34 den Zylinder 44 mit hydraulischem Druck, während die '

Rückführleitung 14 über die Steuerleitungen 32 und 16 eine j

Minderung des hydraulischen Drucks im Zylinder 42 ermöglicht.

Dadurch überschreitet der hydraulische Druck im Zylinder 44 ,

denjenigen im Zylinder 42 und der Schlitten 40 bewegt sich nach

links in Richtung auf den Anschlag 50. >

i Ein besonderer Vorteil dieser Kolben/Zylinder-Anordnung zur Betätigung des Schlittens 40 besteht darin, daß sich die Betätigungskräfte in den Zylindern 42 und 44 schneller ausgleichen können als dies in älteren hydraulischen Betätigungsorganen für Schlitten der Fall war. Dies liegt zumindest teilweise daran, daß die mit hydraulischem Druck beaufschlagte Oberfläche der Kolben 46 und 48 gleich groß gemacht werden kann .

ORSGiNAL INSPECTED

und daß der den hydraulischen Druck bewirkende Flüssigkeitsstrom, der die Betätigungskraft auf den Schlitten ausübt, nicht auf den Schlitten 40 einwirkt. Obwohl nur eine Kolben/Zylinder-Anordnung auf jeder Seite des Schlittens 40 dargestellt ist, umfaßt die vorliegende Erfindung insbesondere auch die Verwendung einer Mehrzahl derartiger Kolben/Zylinder-Anordnungen auf jeder Seite des Schlittens 40.

Wenn das Ventil 30 Flüssigkeit zu den Steuerleitungen 36 und schaltet, dann fließt keine Flüssigkeit über die Steuerleitungen 32 bzw. 34 zu oder von den Steuerleitungen 16 bzw. 18. Die Steuerleitungen 36 und 38 sind mit einem Flüssigkeitsmotor 56 verbunden, der eine drehbare Ausgangswelle 58 besitzt. Diese Welle ist beispielsweise mit einem Revolverkopf 60 einer Werkzeugmaschine verbunden, an dem ein Werkzeug 62 befestigt ist. Unterschiede der hydraulischen Drücke der Steuerleitungen 36 und 38 haben eine Drehung der Welle 58 und damit des Werkzeugs 62 des Revolverkopfs 60 zur Folge.

Das Ventil 20 wird zwischen den Stellungen 22, 24 und 26 von einem Kolben 28 betätigt, gegen den das Ventil mit Hilfe einer Feder 29 gedrückt wird. Ein exentrischer Mitnehmer 70 besteht aus einer inneren exentrischen Scheibe 72, die ein Kugellager 74 trägt, das sich innerhalb einer Kugellagerfassung 76 befindet. Der Kolben 28 grenzt an die äußere Oberfläche der Kugellagerfassung 76 des exentrischen Mitnehmers 70 an und wird gegen das Ventil 20 gedrückt, wenn sich der Mitnehmer 70 dreht. Die Menge des durch das Ventil 20 hindurchfließenden hydraulischen Mediums ist daher im allgemeinen proportional zur Verschiebung des Kolbens 28.

Die zweckmäßige Ausrichtung des Mitnehmers 70 im Hinblick auf das Ventil 20 ist derart, daß, wenn sich der Mitnehmer 70 in der Fig. 1 im Uhrzeigersinn dreht und sich dadurch die äußere Oberfläche der Kugellagerfassung 76 vom Kolben 28 wegbewegt, das Ventil 20 sich nach links in Richtung auf die Stellung 26

zubewegt. Entsprechend, wenn sich der Mitnehmer 70 in der Fig. 1 im Gegenuhrzeigersinn dreht und sich dadurch die äußere Oberfläche der Fassung 76 auf den Kolben 28 zubewegt, bewegt sich das Ventil 20 gegen den Druck der Feder 29 nach rechts in Richtung zur Stellung 22. Auf diese Art und Weise steuert der Mitnehmer 70 die Menge, die Geschwindigkeit und die Richtung der Verstellung des Kolbens 28.

Der Mitnehmer 70 ist mit einer Abtriebswelle 82 eines mehrphasigen elektrischen Schrittmotors 80 verbunden, und zwar beispielsweise entlang der Drehachse des Mitnehmers 70. Ein geeigneter, im Handel erhältlicher Schrittmotor wird beispielsweise von Berger-Lahr unter der Teile-Nr. RDM 566/50 S.S.075A hergestellt. Die Drehung der Welle 8 2 und das Auflösungsvermögen des Schrittmotors 80 wird von einem Treiber 90 exakt gesteuert, der im Zusammenhang mit der Fig. 2 näher beschrieben werden wird. Der Treiber 90 erhält Steuersignale über einen Digital/Analog-Wandler 95 von einem Mikrocomputer oder einer Mikroprozessoreinheit 100. Dieser Rechner erhält über einen Eingang 101 Befehlsignale von dem Benutzer, die die gewünschte Stellung und/oder Geschwindigkeit des Schlittens 40 und/oder des Werkzeugs 62 zum Inhalt haben. Der Rechner 100 erzeugt digitale Steuersignale, die vom Digital/Analog-Wandler 95 in eine analoge Form und danach in entsprechende Ströme für die entsprechenden Windungen des Schrittmotors 80 umgewandelt werden.

Bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, verschiedene Mikrorechnersysteme in Serie zu benutzen oder die Rechnerfunktion in verschiedene Ebenen aufzuteilen. Ein erstes vollständiges System bzw. eine erste Ebene könnte das Benutzerprogramm enthalten und die Befehlsignale direkt empfangen. Das zweite Computersystem oder die zweite Ebene könnte die aufbereiteten Befehlsignale des ersten Computersystems bzw. der ersten Ebene empfangen, könnte den Strom in den Schrittmotorwindungen be-

rechnen sowie dessen notwendige Beeinflussung, um das Ventil 20 so zu betätigen, daß die Befehlsignale verwirklicht werden, und könnte das entsprechende Ausgangs-Steuersignal für den Digital-Analog-Wandler 95 und den Treiber 90 erzeugen. Auf diese Art und Weise könnten die Steuersignale des Rechners 100 beispielsweise einer unstetigen Kurve folgen, mittels der der tatsächliche Systemzustand dem durch die Befehlsignale repräsentierten gewünschten Systemzustand angeglichen wird.

In der in der Fig. 1 gezeigten Aus führung's form überwacht ein Glasmaßstab 102 die geradlinige Stellung und/oder Geschwindigkeit des Schlittens 40 und stellt über die Leitung 104 ein Rückkoppelsignal dem Rechner 100 zur Verfügung. Ein geeigneter, im Handel erhältlicher Glasmaßstab ist beispielsweise die "mini-scale" von Bausch und Lomb, Teile-Nr. 380706 oder 889720. Des weiteren kontrolliert ein Kodierteil 106 indirekt die Winkelstellung und/oder-geschwindigkeit des Werkzeugs 62 mit Hilfe der Drehung der Welle 58 und erzeugt auf der Leitung 108 ein Rückkoppelsignal zum Rechner 100. Ein geeignetes, im Handel erhältliches Kodierteil wird beispielsweise von der Litton Encoder Division der Litton Industries in der Ausführung des Modells 70-E/M hergestellt. Diese Rückkoppelsignale befähigen den Rechner 100, Fehlersignale zu erzeugen, die, wie nachfolgend beschrieben, aus den Differenzen zwischen dem gewünschten und dem tatsächlichen Zustand der beweglichen Werkzeugmaschinenelemente berechnet werden.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dem Rechner 100 über die Leitung 110 RückkoppeIsignale des Ventils 30 zur Verfügung zu stellen, die anzeigen, ob das Ventil 30 den hydraulischen Druck zum Schlitten 40 oder zum Werkzeug 62 schaltet.

Des weiteren ist ein optischer Detektor 112 vorgesehen, der die Position einer an der Welle 82 befestigten Marke 114 feststellt. Dabei ist die Marke 114 derart an der Welle 82 positioniert, daß sie sich genau dann an einem bestimmten, bekannten, vom

optischen Detektor 112 feststellbaren Ort befindet, wenn das über den Mitnehmer 70 mit der Welle 82 gekoppelte Ventil 20 exakt die Null-Stellung 24 einnimmt. Derartige Rückkoppelsignale der genauen Null-Stellung werden vom optischen Sensor 112 über die Leitung 116 dem Rechner 100 zugeführt. Derartige Rückkoppelsignale sind besonders vorteilhaft, wenn gewünscht ist, dem Schrittmotor 80 Steuersignale zur Verfügung zu stellen, die Einschaltschwingungen kompensieren und ihn in die Nullstellung bringen.

Fig. 2 stellt schematisch die Einzelheiten des Treibers 90 dar, der die Stromversorgung jeder Windung des Schrittmotors 80 steuert. Dieser Schrittmotor ist vorzugsweise ein 5-phasiger Motor, weshalb der Treiber 90 voneinander getrennte Abschnitte A bis E umfaßt, von denen jeder den Strom durch eine Windung steuert. Obwohl nachfolgend nur ein 5-phasiger Schrittmotor im einzelnen beschrieben, ist, ist die vorliegende Erfindung auch zur Verwendung mit Schrittmotoren mit einer abweichenden Phasenanzahl geeignet.

Der Treiber 90 besteht aus einem Steuersignaleingang 200, der einzelne Eingangsleitungen 202, 204, 206, 208 und 210 aufweist, die den vom Rechner 100 über den Digital/Analog-Wandler 95 empfangenen Steuersignalen für die Phasen 1 bis 5 des Schrittmotors 80 entsprechen. Die Eingangsleitung 202 stellt über einen Widerstand 212 A Signale für den Abschnitt A zur Verfügung. Der Abschnitt A umfaßt einen Leistungsoperationsverstärker 214 A, dessen negativer Eingangsanschluß an die Eingangsleitung 202 angeschlossen ist. Der positive Eingangsanschluß und der Ausgang des Verstärkers 214 A sind mit einer Masse oder Signalsenke 220 A verbunden, wobei der zuletzt genannte Ausgang des Verstärkers 214 A über eine Rückkoppelschleife an Masse angeschlossen ist, die aus einem Widerstand 216 A und einer in Serie geschalteten Kapazität 218 A besteht. Der Ausgang des Verstärkers 214 A ist auch über eine Leitung 232 mit einem Steuersignalausgang 230 verbunden. Das Steuer-

signal der Leitung 232 ist der Phase-1-Steuerwindung des Schrittmotors 80 zugeführt. Die Stromrückfuhrleitung von der Phase-1-Steuerwindung ist an eine Rückführleitung 242 und über einen Widerstand 222 A an den negativen Eingangsanschluß des Verstärkers 214 A angeschlossen. Die Rückführleitung 242 ist auch mit der Leitung 224 A und über einen Widerstand 226 A, der dem Widerstand 222 A parallel geschaltet ist, mit Masse 220 A verbunden.

Obwohl der Treiber 90 nur anhand des Abschnittes A beschrieben worden ist, ist für jeden Fachmann klar, daß die Abschnitte B bis E aus gleichen Anordnungen bestehen. Insbesondere stellen die Eingangsleitungen 204, 206, 208 und 210 über Widerstände 112 B bis E den Abschnitten B bis E jeweils Signale zur Verfügung. Ebenfalls sind die Schaltungskomponenten der Abschnitte B bis E gleich angeordnet, so daß die Eingangsleitungen 204, 206, 208 und 210 jeweils an die negativen Eingangsanschlüsse von Verstärkern 214 B bis E angeschlossen sind; die positiven Eingangsanschlüsse und die Ausgänge der Verstärker 214 B bis E sind jeweils mit Massen 220 B bis E verbunden, wobei die zuletzt genannten Ausgänge der Verstärker B bis E über Rückkoppelschleifen an den Massen 220 B bis E anliegen, die aus Widerständen 216 B bis E und in Serie geschalteten Kapazitäten 218 B bis E bestehen; die Ausgänge der Verstärker 214 B bis E sind des weiteren über Leitungen 234, 236, 238 und 240 an den Steuersignalausgang 230 angeschlossen und bilden damit jeweils den Eingang zu den Phasen-2 bis -5-Steuerwindungen des Schrittmotors 80; und schließlich sind Rückführleitungen 244, 246, 248 und 250 über Widerstände 222 B bis E jeweils mit den negativen Eingangsanschlüssen der Verstärker 214 B bis E verbunden und über Leitungen 224 B bis E und Widerstände 226 B bis E, die den Widerständen 222 B bis E parallel geschaltet sind, jeweils an die Massen 220 B bis E angeschlossen.

In Abhängigkeit von dem jeweiligen Schrittmotor und den Eigenschaften der Steuersystemkomponenten werden verschiedene Änderungen im Treiber 90 vorgenommen, um bestimmten Stabilitätsbedingungen zu entsprechen. Beispielsweise sind bei dem oben beschriebenen, im Handel erhältlichen Schrittmotor die negativen Eingangsanschlüsse der Verstärker 214 A bis E jeweils über einen in der Fig. 2 nicht gezeigten weiteren Widerstand mit den Massen 220 A bis E verbunden.

Im Betrieb steuert der Treiber 90 den Stromfluß durch den Schrittmotor 80 derart, daß an vier Windungen jeweils die ganze Energie in der Form eines echten Gleichstroms geliefert wird, der entweder in der positiven oder in der negativen Richtung gemäß der Auslegung des Schrittmotors fließt. Die fünfte Windung ist als Steuerwindung für diese Phase vorgesehen und wird dadurch gesteuert, daß der Stromfluß sich langsam von einem vollen positiven Niveau über Null zu einem vollen negativen Niveau ändert. Diese Treiberanordnung ergibt aufgrund der linearen Steuerung des Stromes in jeder einzelnen Windung eine äußerst exakte Steuerung und Antworteigenschaften. Versuche haben gezeigt, daß die Genauigkeit des Antriebs der vorliegenden Erfindung wenigstens 127 000 Einzelschritten bei einer Umdrehung des Schrittmotors entspricht.

Es wird angenommen, daß dieses wesentlich verbesserte Ergebnis dadurch zustande kommt, daß die Verwendung von echtem Gleichstrom in den einzelnen Schrittmotorwindungen Strominduktionen von angrenzenden Windungen in die Steuerwindung verhindert. Derartige Induktionen, die dadurch entstehen, daß gepulste Ströme über die Windungen von geschaltet angetriebenen Motoren fließen, hatten zur Folge, daß Schrittmotoren sich wie Transformatoren verhalten und daraus Verluste der Steuersystemgenauigkeit resultieren. Es konnte an sich erwartet werden, daß ein Treiber, der einen Schrittmotor mit einem derartigen echten Gleichstrom versorgt, für ein Steuersystem von Werkzeugmaschinen ungeeignet sein würde, da die Schrittmotorgeschwindigkeit

ORIGINAL INSPECTED

durch eine solche Gleichstromsteuerung stark eingeschränkt wird. Aufgrund des exentrischen Mitnehmers und der hydraulischen Betätigungsanordnung der vorliegenden Erfindung sind jedoch hohe Schrittmotorgeschwindigkeiten nicht notwendig. Die Welle 82 muß sich nur um 45° drehen, um das Ventil 20 voll von der Stellung 22 in die Stellung 26 zu betätigen, wobei dazu noch einige tausend Einzelschritte vorhanden sind.

Der Rechner 100 der Fig. 1 ist derart programmiert, daß er Steuersignale zur Verfügung stellt, die Steuersystemungenauigkeiten und Meßungenauigkeiten verhindern und wesentlich verbesserte Genauigkeiten ermöglichen. Diese Programmierung kann beispielsweise in internen PROM's verkörpert sein und/oder über floppy disks eingegeben werden. Die bevorzugte Programmierung der vorliegenden Erfindung besteht daher aus zwei Teil-Algorithmen, die große Abweichungen zwischen dem gewünschten Systemzustand und dem tatsächlichen Systemzustand derart verarbeiten, daß der Schrittmotor am schnellsten annähernd in den gewünschten Zustand schwenkt. Ist diese grobe Annäherung einmal erreicht, oder wenn nur geringe Abweichungen zwischen dem gewünschten und dem tatsächlichen Systemzustand vorhanden sind, verarbeitet der zweite Teil des Algorithmusses die Steuersignale, um den gewünschten Zustand durch die Berücksichtigung verschiedener Rückkoppelsignale, die der Rechner 100 empfängt, genau zu erreichen, sowie durch die Berücksichtigung bekannter Eigenschaften des Steuer- bzw. Regelsystems und/ oder des hydraulischen Betätigungssystems. Derartige Eigenschaften sind beispielsweise verschiedene Hysteresen von Komponenten, Verzögerungszeiten von Antworten und das Auflösungsvermögen des Schrittmotors. Die Rückkoppelsignale hängen beispielsweise von der tatsächlichen Stellung und/oder Geschwindigkeit von beweglichen Elementen ab, die von dem hydraulischen System betätigt werden, sowie von verschiedenen Betriebseigenschaften, wie beispielsweise Veränderungen der auf diese bewegliche Elemente einwirkenden Last.

Fig. 3 stellt ein Flußdiagramm des Verfahrens dar, mit dem Steuersignale erzeugt werden, wobei dieses Verfahren in der Programmierung des Rechners 100 gemäß der vorliegenden Erfindung verkörpert ist. Nach "Start" liest der Rechner 100 gemäß dem Schritt 300 die vom Benutzer eingegebenen Befehlsignale ein. Diese Befehlssignale stellen den gewünschten Zustand dar, beispielsweise die Position und/oder Geschwindigkeit von beweglichen, vom hydraulischen System der Fig. 1 betätigten Elementen, und sind mit C„ bezeichnet. Im Schritt 310 wird der Fehler oder die Abweichung zwischen dem tatsächlichen, mit C, gekennzeichneten Zustand und dem gewünschten Zustand berechnet und ein mit A C bezeichnetes Fehlersignal erzeugt. Im Schritt 320 wird ^C mit einem vorgegebenen Pegel, der mit X bezeichnet ist, verglichen. Überschreitet Δ C den Wert X, so werden die Steuersignale für den Treiber und den Schrittmotor, die mit S bezeichnet sind, entsprechend dem Schritt 330 berechnet. Wird

Ac kleiner als X, so werden die Steuersignale S gemäß dem Schritt 340 berechnet.

Im Schritt 330 wird S beispielsweise als Funktion von C₂ berechnet. Da die Abweichung von C₂ und C.. groß ist, ist es wünschenswert, Steuersignale zur Verfügung zu stellen, die eine grobe Annäherung an den gewünschten Zustand so schnell als möglich erreichen. Solange Δ C groß ist, werden Rückkoppelsignale und Systemeigenschaften bei der Berechnung von S nicht berücksichtigt. Sobald der Wert S berechnet ist, wird er gemäß dem Schritt 332 über das Steuersystem ausgegeben. Im Schritt 350 werden die Folgen dieser Steuersignale dadurch festgestellt, daß ein neues C₁ aus dem Rückkoppelsignal errechnet wird. Danach beginnt der Steuerprogrammablauf wieder mit dem Schritt 300.

Bei der Berechnung von S gemäß dem Schritt 340 ist der Wert S beispielsweise eine Funktion von C., C₂ und Z, wobei Z die Rückkoppelsignale und Systemeigenschaften kennzeichnet. Ist die

Abweichung zwischen C„ und C₁ klein, so ist es wünschenswert, Steuersignale zur Verfügung zu stellen, die den gewünschten Zustand genau erreichen. Dabei wird zuerst ein anfängliches Steuersignalniveau aus den Rückkoppelsignalen berechnet, das

Δ C zu Null macht und danach wird dieses anfängliche Signal zum Zwecke der Kompensation von Systemeigenschaften verändert. Ist der Wert S errechnet, so wird er gemäß dem Schritt 342 über das Steuersystem ausgegeben. Ist Δ C klein, so wird der Effekt dieser Steuersignale in den Schritten 344 und 345 dadurch bestimmt, daß neue Werte Z und C- jeweils errechnet werden und der Steuerprogrammablauf danach mit dem Schritt 300 fortfährt.

Ein derartiges zweiteiliges Programm erlaubt es dem Steuersystem, so lange relativ schnell und ohne dabei allmählich langsamer zu werden in den gewünschten Zustand einzuschwenken, bis die Abweichung unter einen vorgegebenen Wert X fällt. Repräsentiert beispielsweise C„ eine gewünschte Geschwindigkeit, so ist der gemäß dem Schritt 3 30 berechnete Wert S für jeden Programmzyklus gleich, bis Δ C kleiner wird als X. Dadurch wird die Antwortzeit des Systems während der groben Annäherung so kurz wie möglich gemacht.

Ohne danach den Wert S gemäß dem Schritt 340 zu berechnen, wurden die Ungenauigkeiten und Instabilitäten der früheren Steuersysteme nicht verhindert werden. Werden die Hysteresen der Komponenten und Verzögerungszeiten berücksichtigt, so ist es möglich, daß das Steuersystem eine größere Korrektur durchführt, als dies zum Erreichen des gewünschten Zustands notwendig wäre und durch dieses Überschwingen danach zurücksteuern muß. Aus diesem Grund ähnelt die digitale Steuersystemantwort der vorliegenden Erfindung viel stärker der tatsächlichen Antwort des hydraulischen Betätigungssystems, als dies bei früheren analogen Steuersystem der Fall ist, bei denen die Steuersignale allmählich den Wert ^C entlang einer kontinuierlichen Kurve verringerten. Es hat sich herausgestellt, daß

das Programm der vorliegenden Erfindung Schwingungen des Steuersignals um den gewünschten Zustand wesentlich verringert.

Die Systemeigenschaften können in den Rechner 100 einprogrammiert sein oder das Programm erkennt diese Eigenschaften selbständig beispielsweise während des Einschaltens der Werkzeugmaschine. Einige Eigenschaften, wie beispielsweise die anliegende Last, können beobachtet werden und mittels Rückkoppelsignale dem Rechner zur Verfügung gestellt werden. Die vollständige Verwendung und Kompensation von' nichtlinearen Verschiebe-Antworten von Komponenten des hydraulischen Betätigungssystems wird durch das Steuerprogramm der vorliegenden Erfindung ermöglicht. Ebenfalls können bestimmte, genau erstellte maximale und minimale Betriebswerte im Rechner programmiert sein, so daß Steuersignale erzeugt werden können, die sofort den entsprechenden Zustand erreichen, falls dieser gewünscht ist.

Das Steuersystem und das dazugehörige Rechnerprogramm der vorliegenden Erfindung haben sich insbesondere für die Verwendung bei hydrostatischen Ubertragungssystemen als besonders geeignet herausgestellt. Fig. 4 stellt ein hydrostatisches Übertragungssystem 400 dar, das die Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufweist und das beispielsweise dazu verwendet wird, eine nicht dargestellte Werkzeugmasehinenwelle mit einer konstanten Drehzahl anzutreiben. Ein Elektromotor 410, der mit konstanter Drehzahl dreht, stellt eine Drehkraft an einer Abtriebswelle 412 zur Verfügung, die eine verstellbare Verdrängerpumpe 420 antreibt. Der Flüssigkeitsausfluß der Verdrängerpumpe 420 wird dabei von der Verstellung einer internen Taumelscheibe 422 bestimmt. Ein hydraulisches Betätigungsorgan 426 steuert über eine Betätigungsverbindung 428 die Verstellung der Taumelscheibe 422. Der Ausgang der Verdrängerpumpe 420 ist über eine Leitung 424 einem Flüssigkeitsmotor 430 zugeführt. Der Flüssigkeitsmotor 430 stellt eine Drehkraft an einer Welle 432 zur Verfügung,

beispielsweise für eine nicht dargestellte drehbare Werkzeugmaschinenwelle.

Es ist oft wünschenswert, daß die Drehzahl dieser Werkzeugmaschine trotz Veränderungen der Betriebsbedingungen, wie beispielsweise Last und Temperatur, gleich bleibt und daß Veränderungen der Drehzahl schnell durchgeführt werden. Damit dieses Ziel erreicht wird, umfaßt das Steuersystem der vorliegenden Erfindung ein hydraulisches Ventil 440, das den hydraulischen Druck zwischen einer Versorgungsleitung 4'42 und einer Rückführleitung 444 und Steuerleitungen 446 und 448 steuert. Diese zuletzt genannten Steuerleitungen sind mit dem hydraulischen Betätigungsorgan 426 verbunden und dienen der Versorgung und Entsorgung dieses Betätigungsorgans mit hydraulischem Druck, was eine Verstellung der Taumelscheibe 422 bewirkt.

Das Ventil 440 wird von einem mehrphasigen Schrittmotor 450 genau betätigt, der, wie bei der Ausführungsform der Fig. 1, einer Betätigungsanordnung 454 eine Drehkraft an einer Ausgangswelle 452 zur Verfügung stellt, wodurch die Betätigungsanordnung 454 das Ventil 440 steuert. Diese Betätigungsanordnung ist beispielsweise der exentrischen Mitnehmer/Kolben-Anordnung ähnlich oder gleich, die im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben worden ist. Die Drehung der Ausgangswelle 452 und die Auflösung des Schrittmotors 450 wird von einem Treiber 4 60 gesteuert, der Steuersignale über einen Digital/Analog-Wandler 475 von einem Rechner 470 erhält.

Der Rechner 470 empfängt über einen Eingang 472 vom Benutzer Befehlsignale, die die gewünschte Drehzahl der Werkzeugmaschine darstellen. Zusätzlich beobachten Detektoren 480, 484 und 488 indirekt über die Drehzahl der Abtriebswelle 432 die tatsächliche Drehzahl der Werkzeugmaschine, den hydraulischen Druck im Flüssigkeitsmotor 430, der beispielsweise den Belastungszustand der Werkzeugmaschinenwelle kennzeichnet und die Null-Stellung des Ventils 440. über Leitungen 482, 486 und 490 liefern die

Dekektoren 48 0, 4 84 und 488 Rückkoppelsignale an den Rechner. In Abhängigkeit von der notwendigen Genauigkeit sind in bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht alle diese Detektoren notwendig. Die Komponenten und der Betrieb des Steuersystems entspricht denselben, wie sie in den Fig. 1, 2 und 3 beschrieben sind.

Zur Vermeidung von Instabilitäten und des schlechten Antwortverhaltens früherer Steuersysteme für hydrostatische Übertragungen berücksichtigt die vorliegende'Erfindung die Hysterese und Totzone bei der Verstellung der Taumelscheibe 422 sowie die sich ändernden Lastzustände, mit denen der Flüssigkeitsmotor 430 von der Werkzeugmaschinenwelle beaufschlagt wird, was eine Verringerung der Motorausgangsdrehzahl zur Folge hat. Der Hub der Verdrängerpumpe 420 wird zum Zwecke der Kompensation dieser Verringerung erhöht. Es ist wünschenswert, sogar für sehr kleine Abweichungen eine sofortige Kompensation zu ermöglichen. Das Steuersystem der vorliegenden Erfindung ermöglicht begrenzte Aussteuerungen der Taumelscheibe 422 um die gewünschte Stellung, um dadurch ihre Hysterese und Totzone zu kompensieren und die Taumelscheibe mit kleinen Einzelschritten exakt einzustellen.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Einzelheiten beschreiben und dargestellt worden ist, ist klar verständlich, daß dies nur zum Zwecke der Erläuterung von Ausführungsbeispielen geschehen ist und nicht zum Zwecke der Einschränkung.

Claims (22)

DR.-ING. H.H.WILHELM - DIPL.-ING. H.DAÜSTER D-7000 Stuttgart 1 Hospitalstraße 8 Tel.(0711) 291133/292857 Stuttgart, den 23.10.1985 Dr.W/pa D 7449/la Patentanmeldung P 35 31 517.2 Anm.: South Bend Lathe, Inc. (neue Ansprüche 1 bis 22) Ansprüche

1. Verfahren zur Regelung einer Betriebskenngröße eines beeinflußbaren beweglichen Elements eines hydraulischen Systems, dadurch gekennzeichnet, daß das tatsächliche Niveau der Betriebskenngröße mit einem gewünschten Niveau der Betriebskenngröße verglichen wird und das bewegliche Element entweder in Abhängigkeit vom gewünschten Niveau der Betriebskenngröße beeinflußt wird, falls die Differenz zwischen dem gewünschten und dem tatsächlichen Niveau der Betriebskenngröße größer ist als eine vorgebbare Größe ist, oder in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter wenigstens des beweglichen Elements beeinflußt wird, falls die Differenz zwischen dem gewünschten und dem tatsächlichen Niveau der Betriebskenngröße kleiner als die vorgebbare Größe ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element ein Schrittmotor mit einer Mehrzahl von Windungen ist und daß zur Beeinflussung des Schrittmotors der Strom in wenigstens einer Windung verändert wird, wobei zur Vermeidung von Einstreuungen der Strom in wenigstens den angrenzenden Windungen im wesentlichen konstant gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 mit einer verstellbaren Verdrängerpumpe, Mitteln zur Ansteuerung der verstellbaren Verdrängerpumpe, Mitteln zur Einstellung der Taumel-

scheibe der verstellbaren Verdrängerpumpe in Abhängigkeit von Befehlssignalen und mit einem Flüssigkeitsmotor, der den Flüssigkeitsausstoß der verstellbaren Verdrängerpumpe empfängt und mechanische Abtriebskraft zur Verfügung stellt, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Beaufschlagen der Mittel zur Einstellung der Taumelscheibe mit einem anfänglichen Steuersignal, das einer gewünschten mechanischen Abtriebskraft entspricht,

Berechnung der Differenz zwischen der gewünschten mechanischen Abtriebskraft und der tatsächlichen mechanischen Abtriebskraft, um daraus ein Fehlersignal zu erhalten,

fortwährende Zuführung des anfänglichen Steuersignals zu dem Mittel zur Einstellung der Taumelscheibe bis das Fehlersignal ein vorgegebenes Niveau erreicht,

Berechnung eines überarbeiteten Steuersignals, das notwendig ist, um das Fehlersignal in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Systemkomponenten zu Null zu machen, sobald das Fehlersignal das vorgegebene Niveau erreicht, und

Beaufschlagen des Mittels zur Einstellung der Taumelscheibe mit dem überarbeiteten Steuersignal, so daß dadurch die gewünschte mechanische Abtriebskraft erreicht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsmotor eine drehbare Abtriebswelle aufweist, die eine mechanische Abtriebskraft zur Verfügung stellt, wobei die tatsächliche mechanische Abtriebskraft aus der Überwachung der Drehzahl der Welle berechnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die überarbeiteten Steuersignale mit Hilfe der Über-

wachung des Flüssigkeitsdrucks in dem Flüssigkeitsmotor als Funktion des erzielten Betriebszustands berechnet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die funktionelle Beziehung zwischen den Steuersignalen und den Fehlersignalen sich derart verhält, daß die Steuersignale abnehmen, wenn die Fehlersignale kleiner als ein vorgeggbarer Pegel werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 mit einer hydraulischen Flüssigkeitsversorgung, wenigstens einer Steuerleitung zur Zuführung hydraulischen Drucks, um wenigstens ein bewegliches Element zu bewegen, sowie mit Betätigungsmittel aufweisenden Ventilen, die zwischen die Flüssigkeitsversorgung und die Steuerleitung zur Steuerung der Strömung der hydraulischen Flüssigkeit geschaltet sind, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Beaufschlagen der Betätigungsmittel mit einem anfänglichen Steuersignal, das einer gewünschten Stellung des beweglichen Elements entspricht,

Berechnung der Differenz zwischen der gewünschten Stellung und der tatsächlichen Stellung des beweglichen Elements, um ein Fehlersignal zu erhalten,

laufende Zuführung des anfänglichen Steuersignals zu den Betätigungsmitteln, bis das Fehlersignal einen vorgegebenen Pegel erreicht,

Berechnung eines überarbeiteten Steuersignals, das notwendig ist, um das Fehlersignal in Abhängigkeit von den Eigenschaften des hydraulischen Systems zu Null zu machen, sobald das Fehlersignal den vorgegebenen Pegel erreicht, und

Zuführung des überarbeiteten Steuersignals zu den Betätigungsmitteln.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlersignal nach der Zuführung des überarbeiteten Steuersignals nochmals berechnet wird und des weiteren überarbeitete Steuersignale als Funktion der Eigenschaften des hydraulischen Systems berechnen ud den Betätigungsmitteln zugeführt werden.

9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einer hydraulischen Druckversorgung und einem Ablauf, wenigstens einer Steuerleitung zur Beaufschlagung wenigstens eines beweglichen Elements mit hydraulischem Druck und mit Ventilen, die zur Steuerung des anliegenden Drucks zwischen die Druckversorgung und die Steuerleitung geschaltet sind, gekennzeichnet durch

Mittel zum genauen Betätigen der Ventile, wobei diese Mittel aus einer Schrittmotoreinrichtung, einer Auslöse- und Verbindungseinrichtung, die zwischen die Ventile und die Schrittmotoreinrichtung geschaltet ist, und aus Treibern bestehen, die die Schrittmotoreinrichtung steuern, indem sie jede der Windungen der Schrittmotoreinrichtung mit Gleichstrom versorgen und diesen in jeder der Windungen derart steuern, daß kein Strom von angrenzenden Windungen in die Steuerwindung induziert wird.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile aus einem 4-Wege-Ventil bestehen, das zwischen die Druckversorgung und den Ablauf und die Steuerleitung geschaltet ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Steuerleitungen vorgesehen sind, deren Druckströme von den Ventilen gesteuert werden, und bei der das bewegliche Element mittels des hydraulischen Drucks

der Vielzahl der Steuerleitungen betätigt wird und geradlinig hin- und herschiebbar ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites bewegliches Element vorgesehen ist und eine Vielzahl der Steuerleitungen wechselbweise Betätigungsdruck zur Drehverstellung des zweiten beweglichen Elementes zur Verfügung stellen.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöse- und Verbindungseinrichtung einen federbeaufschlagten Kolben aufweist, der mit den Ventilen verbunden ist, sowie eine drehbare Welle, die von dem Schrittmotor ausgeht und einen exzentrischen, drehbaren Mitnehmer, der zwischen den Kolben und die Welle geschaltet ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Treiber die Versorgung der Schrittmotoreinrichtung mit Gleichstrom derart gsteuert, daß jede Windung außer der Steuerwindung andauernd mit der ganzen, vom Schrittmotor aufnehmbaren Energie versorgt wird.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine programmierbare Rechnereinheit vorgesehen ist, die Eingangs-Befehlssignale vom Benutzer und zustandsabhängige Rückkoppelsignale empfängt und Steuersignale zum Treiber überträgt, und des weiteren Mittel, die der Rechnereinheit die Eingangs-Befehlssignale vom Benutzer und die zustandsabhängigen Rückkoppelsignale zur Verfügung stellen.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkoppelsignale kennzeichnend für die Winkelstellung der drehbaren Welle und die Stellung des beweglichen Elements sind.

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17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß weiter ein digitaler Rechner vorgesehen ist, der dem Treiber Steuersignale zur Verfügung stellt, wobei der Rechner zur Kompensation von Hysteresen und schlechtem Antwortverhalten der hydraulischen BetätigungsSystemkomponenten derart programmierbar ist, daß die Steuersignale, die den Treiber ansteuern, eine stabile Präzisionssteuerung des hydraulischen Betätigungssystems ergeben.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flüssigkeitsmotor und eine verstellbare Verdrängerpumpe, deren Flüssigkeitsausstoß den Flüssigkeitsmotor antreibt, vorgesehen sind, wobei das bewegliche Element die Taumelscheibe der verstellbaren Verdrängerpumpe ist.

19. Regelsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsmotor eine drehbare Abtriebswelle aufweist, und Mittel zur Überwachung der Drehzahl der Abtriebswelle vorgesehen sind, die zugehörige Rückkoppelsignale zur Verfügung stellen, daß digitale Rechner zum Empfang der Rückkoppe!signale vorgesehen sind, die Steuersignale für die Treiber zur Verfügung stellen, mit denen die Verstellung der Taumelscheibe gemäß einem zweiteiligen Rechnerprogramm-Algorithmus eingestellt wird, bei dem anfänglich mit Hilfe des Treibers die Schrittmotoreinrichtung derart angetrieben wird, daß eine große Annäherung an die gewünschte Taumelscheibenstellung schnell erreicht wird, und bei dem dann überarbeitete Steuersignale zur Verfügung gestellt werden, die bewirken, daß die Taumelscheibe exakt die gewünschte Stellung mit begrenzten Schwingungen um diese Stellung erreicht.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor eine Mehrzahl von Windungen aufweist und Mittel zur Versorgung jeder der genannten Schrittmotorwindungen mit Gleichstrom sowie Mittel zur laufenden Steuerung der Ströme in jeder der Windungen

während des Betriebs des Schrittmotors derart, daß in eine Steuerwindung kein Strom von angrenzenden Windungen induziert wird, vorgesehen sind.

21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Steuerung der Ströme der jeweiligen Windungen unabhängig voneinander und jeweils für sich arbeiten.

22. Einrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor fünf Phasen und korrespondierende Windungen besitzt und die Mittel zur Steuerung der Ströme jeweils Leistungsoperationsverstärker aufweisen, die in die Stromversorgungsschaltungen jeder der Windungen zwischengeschaltet und bezüglich ihrer Funktion derart betrieben sind, daß während des Betriebs des Schrittmotors vier der Windungen andauernd beätigt sind, während die fünfte der Windungen als Steuerwindung arbeitet und einen Strom führt, der sich über die volle Spanne zwischen positiv und negativ ändert.