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Nachfolgesteuerung für einen Differential-Servomotor Die Erfindung
betrifft eine Nachfolgesteuerung für einen Differential-Servomotor mit einem hohlen,
innerhalb des Servozylinders angeordneten Servotauchkolben und einem innerhalb des
Servokolbens angeordneten Steuerschieber, wobei der Steuerschieber über schräge
Flächen und Ventilkugeln das Druckmittel steuert.
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Bei einer bekannten Nachfolgesteuerung sind Servokolben und Steuerschieber
durch die entgegengesetzten Seiten des Servozylinders herausgeführt, so daß -jede
Durchführungsstelle durch eine Stopfbüchse abgedichtet werden muß. Ferner müssen
bei dieser bekannten Ausführungsform der Steuerschieber und der Servokolben mehrteilig
ausgeführt werden, um die einzelnen Teile montieren zu können. Bei einer anderen
Ausführungsform, bei der der Steuerschieber mittels Steuerkanten den Druckmittelstrom
steuert, ist es bekannt, Steuerschieber und Servokolben einteilig auszuführen und
beide unter Verwendung nur einer Abdichtung einseitig aus dem Servozylinder herauszuführen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung der
erstgenannten Art mit Ventilsitzen so auszubilden, daß Steuerschieber und Servokolben
einteilig ausgeführt werden können und nur eine Abdichtung notwendig ist.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß in an sich bekannter
Weise unter Verwendung nur einer einzigen Stopfbuchse der Servokolben und der Steuerschieber
einseitig aus dem Servozylinder herausragend angeordnet und daß der Steuerschieber
an dem in den Servokolben hineinragenden Ende hohlzylindrisch gestaltet ist und
an diesem hohlen Ende an der Außenfläche mit zwei im Abstand voneinander angeordneten,
durch Vertiefungen gebildeten Nocken versehen ist, und daß die Ventilkugeln samt
ihren Sitzen als einsetzbare Bauelemente in der Kolbenstange beiderseits der Kolbenstange
angeordnet sind.
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Durch diese Ausgestaltung der Nachfolgesteuerung lassen sich steuerungstechnisch
und strömungstechnisch günstigste Verhältnisse erzielen, da der Flüssigkeitsstrom
durch das hohle, in den Servokolben hineinragende Ende des Steuerschiebers ungehindert
strömen kann.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Ventilkugeln zusammen
mit ihren Sitzen als einsetzbares Bauelement in der Wandung -der Kolbenstange angeordnet
sind. Dadurch läßt sich eine einheitliche Ventilanordnung erzielen und diese so
ausgestalten, daß auch hohe Steuergeschwindigkeiten störungsfrei zulässig sind,
weil diese einsetzbaren Bauelemente sehr präzise gefertigt werden können. Auch können
sie jederzeit als ganze Bauelemente ausgewechselt werden.
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In diesem Zusammenhang ist es von besonderem Vorteil, wenn nach einer
Ausführungsform der Erfindung die Ventile in an sich ,bekannter Weise von Kugelstößeln
betätigt werden, weil diese Kugelstößel eine besonders gedrungene, in Radialrichtung
wenig Raum einnehmende Konstruktion gestatten, so daß es möglich ist, die Ventil-Bauelemente
selbst in einer verhältnismäßig dünnen Hohlzylinderwandung des Servokolbens einzubauen.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dar. Es zeigen F i g. 1 und 1 a einen fortlaufenden mittleren Längsschnitt
mit einem durch Seilzug betätigten Steuerschieber, F i g. 2 einen Schnitt ähnlich
wie F i g. 1 durch eine Solenoid-Betätigungseinrichtung, F i g. 3 eine schematische
Darstellung einer Anlage, die verschiedene Betätigungsarten des Steuerkolbens gestattet,
und F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine Betätigungseinrichtung in der in F i
g. 3 gezeigten Anlage.
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Die in F i g. 1 gezeigte Ausführung dient speziell zur Veränderung
des Abstandes zwischen einem Paar Stützlagern 1, 2, deren eines Stützlager 1 in
das geschlossere
rückwärtige Ende eines hydraulischen Servozylinders
3 eingeschraubt ist, während das andere Stützlager an dem äußeren oder vorderen
Ende eines hohlen Servokolbens 4 befestigt ist, der durch eine in das vordere Ende
des Servozylinders 3 eingeschraubte Dichtungskappe 5 hindurchgeführt ist, die an
ihrem Kopfende einen verstärkten Flanschteil5a aufweist, durch den der Servokolben
4 in den Servozylinder 3 gleitbar geführt ist. Das Arbeitsmittel wird in den Ringraum
hinter dem Flanschteil 5a in den Stößelzylinder 3 durch eine radiale Öffnung
5b der Dichtungskappe zugeführt, die mit einem hier nicht dargestellten Speicher
oder mit einer Pumpe verbunden ist. In der Wand des Kopfteiles 4a des Kolbens sind
beiderseits einer Kolbenscheibe 4b ein Paar Kugelventile 6, 7 angebracht, die den
Fluß des Arbeitsmittels von den entsprechenden Enden des Servozylinders 3 nach dem
Inneren des Servokolbenkopfes 4a regeln, der ein Steuerorgan in Form eines an seinem
vorderen Ende offenen Hohlkolbenschiebers 8 enthält. Dieser Hohlkolbenschieber 8
ist mit einer Stange 9 verbunden, die innerhalb des Servokolbens sich erstreckt
und an ihrem äußeren Ende durch einen Stift 10 mit einem Lenker
11 verbunden ist. Der Lenker 11 ist mit einem Ende an dem Stützlager 2 schwenkbar
gelagert und an dem anderen Ende mit einem Druck-/Zugkabel 1.2 gelenkig verbunden.
Zwischen seinen Verbindungsstellen mit der Stange 9 und dem Seil 12 ist der Lenker
11 mit dem Bolzen 13 gelenkig verbunden, der durch Federkraft den Steuerkolben 8
in der Ruhelage hält, wenn der Servokolben in Ruhestellung ist.
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Auf der Außenfläche des Hohlkolbenschiebers 8 sind zwei getrennte
flache, längslaufende ausgesparte Kurvenflächen 14 und 15 angebracht, die wahlweise
die entsprechenden Kugelventile 6, 7 in dem Kopf 4a des Servokolbens betätigen können,
je nach der Stellung des Steuerkolbens 8 in dem Kopfteil des Servokolbens. Jedes
der Kugelventile besitzt eine Stehkugel 1.6, die gegen die Kurvenfläche anliegt,
welch letztere in der Tiefe gegen ihr Ende bzw. ihre Enden zunimmt, wodurch die
Stellkuge116 zufolge einer bestimmten längslaufenden Gleitbewegung des Kolbenschiebers
8 nach außen gedrückt wird, um das Kugelventil 6 oder 7 gegen den herrschenden Flüssigkeitsdruck
von seinem Sitz zu bewegen. Das rückwärtige Ende des Hohlkolbenschiebers 8 ist mit
radialen Durchtrittsöffnungen 17 versehen, die das in den Schieber über das Kugelventil
6 oder 7 eintretende Arbeitsmittel in das Innere des Stößelkolbens 4 übertreten
lassen, von wo aus es durch eine radiale Öffnung 18 an der rückwärtigen Seite des
Kolbens austritt und in einen nicht dargestellten Sammelbehälter geleitet wird.
Zusätzlich ist in dem Kopf des Servokolbens eine geradlinige enge Übertrittsleistung
25 vorgesehen, die schräg von der Vorderseite der Kolbenscheibe 4 b bis zu einer
flachen Aussparung 19 in der Innenwand des Servokolbens verläuft.
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Der Steuerschieber kann an Stelle durch Seilzug auch unmittelbar von
Hand betätigt werden. Entsprechend einer Abänderung kann, wie aus F i g. 2 ersichtlich,
das Ende der Steuerschieberstange 9 unmittelbar mit dem Ende des Ankers 20 eines
Solenoides 21 verbunden sein, z. B. einer Ausführung für Wechselstrom von 50 Perioden
und 200 bis 240 Volt, die in dem Ausführungsbeispiel eine Stehkraft von
111 gr. auf den Steuerschieber ausüben kann, was durch die Verwendung von
Ringdichtungen 30 aus Polytetrafluoräthylen-Gummi zwischen dem Steuerschieber 8
und dem Servokolben 4 ermöglicht wird. Das Solenoid ist in einem Gehäuse 22 untergebracht,
das zwischen dem Kolben 4 und dem Stützlager 20 liegt.
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Um den Servokolben zu verstellen, wird der Steuerschieber 8 in der
einen Richtung betätigt, so daß z. B. das Kugelventil 6 geöffnet wird, welches das
Druckmittel von der Rück- zu der Vorderseite des Servozylinders fließen läßt. während
das andere Ventil ? geschlossen ist. Das System ist dann nicht mehr im Gleichgewicht,
und infolge der Druckzunahme auf der Vorderseite des Servozylinders 3 erfolgt das
Ausfahren des Kolbens.
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Um den Kolben wieder einzufahren, wird der Schieber 8 in der entgegengesetzten
Richtung über die Ruhestellung hinaus in eine Lage bewegt, in der das vordere Kugelventil
? geöffnet und das rückwärtige Kugelventil 6 geschlossen ist, so daß die im vorderen
Teil des Servozylinders 3 befindliche Flüssigkeit in den Servokolben eintreten und
danach über die öffnungen 17 in den Ringraum zwischen der Schieberstange 9 und den
Servozylinder 4 gelangen und von dort durch die Auslaßöffnung 18 zu dem Sammelbehälter
fließen kann.
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Die Entfernung, die der Steuerschieber 8 zwischen dem öffnen der jeweiligen
Kugelventile 6, 7 zurücklegt, in deren Verlauf der Kolben 4 unwirksam ist, liegt
bei etwa 15 % der Gesamtbewegung im Verhältnis zur Mittellage. Dieser tote Gang
kann leicht durch Veränderung des Durchmessers der Ventilkugeln geregelt werden,
um die Charakteristik zu verändern. Anderenfalls oder auch noch zusätzlich können
die Profile der kurvenförmigen Ausnehmungen 16 geändert werden. Durch diese Mittel
kann der Kolben einen schnellen oder langsamen Arbeits- oder Rückhub ausführen.
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In F i g. 3 der Zeichnung ist ein System dargestellt, das drei verschiedene
Einrichtungen zur Betätigung der Steuervorrichtung aufweist. An dem Steuerende der
Vorrichtung befindet sich ein Stellaggregat 30a, an das ein von Hand zu bedienender
Seilzug 31 angeschlossen ist und das einen Teil eines hydraulischen oder pneumatischen
Niederdrucknetzes mit Speiseleitung 32 und Umschaltventil 33 bildet, welch letzteres
abwechselnd durch ein Solenoid oder von Hand betätigbar ist, um die Strömungsrichtung
des Arbeitsmittels durch mit dem Aggregat 30a verbundene Speiseleitungen 34, 35
zu steuern. Rohrleitungen 36 und 37 dienen für die Rückführung des austretenden
Arbeitsmittels in den Sammelbehälter.
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Entsprechend F i g. 4 enthält das Stellaggregat einen Steuerzylinder,
der durch das rückwärtige Ende 38 des Servokolbens (vgl. 4 in F i g. 1) und einen
mit Flansch versehenen zylindrischen Halteblock 39 begrenzt ist. Dieser Zylinder
enthält einen Kolben 40, der an einem Ende mit einer Schieberstange 41 (vgl.
9 in F i g. 1) und an dem anderen Ende mit einem Seilzug 31 verbunden ist, dessen
äußere Umhüllung an den Block 39 durch eine überwurfmutter 44 gehalten wird.
Die Rohrleitungen 34 und 35 (F i g. 3) sind mit Anschlußöffnungen 42 in dem Steuerzylinder
verbunden, der auch eine mit der Rücklaufleitung 37 verbundene Austrittsöffnung
43 aufweist.
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Eine Betätigung des von Solenoid oder von Hand gesteuerten Ventils
33 hat eine Vor- oder Zurückbewegung des Steuerkolbens 40 und dementsprechend auch
des Steuerschiebers zur Folge.
Wenn eine elektrische oder sonstige
Störung an dem Ventil 33 auftritt, kann durch Lösen der Rohrleitungen
34 und 35 der Servokolben immer noch mittels des Seilzuges 31 .betätigt werden,
der unmittelbar mit der Schieberstange 41 des Steuerschiebers verbunden ist.