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Dokumentenidentifikation DE3047074C2 09.06.1988
Titel Steuerung für ein hydrostatisches Getriebe für Wechselbewegungen, vorzugsweise für Großverzahnmaschinen
Anmelder VEB Werkzeugmaschinenkombinat "7. Oktober" Berlin, DDR 1120 Berlin, DD
Erfinder Pfüller, Siegfried, Dipl.-Ing., DDR 9135 Burkhardsdorf, DD;
Reinhold, Dieter, Dipl.-Ing., DDR 9044 Karl-Marx-Stadt, DD;
Liesberg, Klaus, DDR 1136 Berlin, DD;
Schulze, Jörg, DDR 1156 Berlin, DD
DE-Anmeldedatum 13.12.1980
DE-Aktenzeichen 3047074
Offenlegungstag 17.09.1981
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 09.06.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.06.1988
IPC-Hauptklasse F16H 43/00
IPC-Nebenklasse B23F 23/12   B24B 47/06   G05D 3/10   G05B 19/46   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für ein hydrostatisches Getriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Hydrostatische Getriebe für Wechselbewegungen mit Lageregelungen sind bereits bekannt. So ist in der DE Zeitschrift "Rexroth Gruppe", Ausgabe D 1/1976, S. 82-83, Herausgeber: G. L. Rexroth GmbH, Geschäftsleitung Hydraulik, Lohr/Main, und dem DE Prospekt "Höfler große Zahnradschleifmaschine", Drucknummer 8.74 1000, ein lagegeregeltes hydrostatisches Getriebe für Wechselbewegungen zu entnehmen, bei welchem ein Druckstromerzeuger mit konstantem Förderstrom ein 4-Wege-Servoventil beaufschlagt, das den Hydrozylinder für die Schleifscheiben-Hubbewegung steuert. Die Hubparameter Hublänge, Hublage und Hubgeschwindigkeit werden dabei in Form einer sinusförmigen Führungsfunktion des Lageregelkreises vorgegeben, und mittels Lagemeßsystem am Hydrozylinder wird die lageabhängige Istwert-Ermittlung zur Gewinnung der Regelabweichung durchgeführt.

Der beschriebene lagegeregelte hydrostatische Antrieb besitzt eine nachteilige hohe Verlustleistung, die als Erwärmung des Hydrauliköles in Erscheinung tritt und mittels kostspieliger und platzraubender Ölkühleinrichtungen vernichtet werden muß. Ein weiterer Nachteil ist das nicht optimale Geschwindigkeit-Zeit-Verhalten der sinusförmigen Führungsfunktion.

Die Ursache der Verlustleistung ist die direkte Ansteuerung des Hydrozylinders durch das 4-Wege-Servoventil in Verbindung mit der sinusförmigen Führungsfunktion des Lageregelkreises. Dabei ist das nicht optimale Geschwindigkeit- Zeit-Verhalten bei sinusförmiger Führungsfunktion auf das Erreichen der eingestellten Maximalgeschwindigkeit jeweils nur in einem Punkt der Stößelhubbewegung des Hydrozylinders als Ursache zurückzuführen, so daß im Verhältnis zur eingestellten Beschleunigung und Geschwindigkeit eine verhältnismäßig kleine Doppelhubfrequenz, besonders bei großen Hubwegen realisiert wird.

Weiterhin gehört es zum Stand der Technik, daß hydrostatische Getriebe für große Zahnradschleifmaschinen für die Bearbeitung von schrägverzahnten Zahnräden mit einer Hublagen- und Hubgrößenverstellung ausgestattet sind um die Parameter der Hubbewegung der momentanen Eingriffsstrecke des Werkzeuges anpassen zu können. So ist aus der DD-Patentschrift 58 433 eine Hublagen- und Hubgrößenverstellung bekannt, welche in Abhängigkeit von einer der Komponenten der Wälzbewegung der Größe und augenblicklichen Lage des wirksamen Eingriffsweges des Schleifkörpers an der zu schleifenden Zahnflanke folgt. Die Vorrichtung sieht dabei am Werkstückschlitten ein Wegmeßsystem vor, dessen Meßwerte an einem Rechner anliegen, dem Festwerte für die Hubgröße, die Zahnbreite sowie den Schrägungswinkel des zu schleifenden Zahnrades vorgegeben sind und der aus diesen Festwerten und den Meßwerten die jeweiligen Stößelumsteuerpunkte errechnet, welche als Sollwerte an einem Vergleicher anliegen, dessen anderer Eingang die Meßwerte eines am Stößel vorgesehenen Wegmeßsystems sind und der bei Koinzidenz das Signal zur Umsteuerung des Arbeitszylinders abgibt.

Hinsichtlich der Hublagen- und Hubgrößenverstellung besteht bei den bekannten Lösungen ein nicht zu übersehender Nachteil darin, daß diese Einrichtungen für geschwindigkeitsgesteuerte Antriebe eingerichtet sind und einen großen Aufwand für die maschinenspezifischen Einstell- und Kontrollarbeiten sowie für die elektronischen und mechanischen Geräte und Baugruppen erfordert.

Die Ursachen der aufgezeigten Nachteile der bekannten Hublagen- und Hubgrößenverstellung sind die aufwendige mathematische Bestimmung der Umsteuerparameter und deren Eingabe in einen Rechner sowie die indirekte Veränderung der Hubgröße- und -lage durch Veränderung der Umsteuermarken.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuerung für ein hydrostatisches Getriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei gleicher vorgegebener maximaler Beschleunigung und maximaler Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Hubgröße eine vergleichsweise zunehmend höhere Doppelhubfrequenz, unter Einbeziehung einer von den Wälzbewegungskomponenten unabhängig arbeitenden und in den Lageregelkreis integrierbaren Hublagen- und Hubgrößenverstellung für schrägverzahnte Zahnräder, realisiert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in dem Sollwertaufbereitungskomplex ein Funktionsgenerator von einer Hubgeschwindigkeits-Sollwertstufe, von einer Hubparameter-Sollwertgrundgrößenstufe sowie von einem Analogwertspeicher ansteuerbar und mit seinem Ausgang über einen Hubreduzierungsbaustein auf ein erstes Summierglied geführt ist, auf welches weiterhin ein Rampengenerator geschaltet ist, an dem eingangsseitig ein Signalausgang der Hubparameter-Sollwertgrundgrößenstufe anliegt und der weiterhin von einem Sollwertgeber für Einrichtebetrieb ansteuerbar ist, dessen Eingänge Signalverbindung zur Hubparameter-Sollwertgrundgrößenstufe aufweisen, und das erste Summierglied mit seinem Ausgang auf ein zweites Summierglied geschaltet ist, das über einen weiteren Eingang Signalverbindung zum Lagemeßsystem des Hydromotors besitzt und mit seinem Ausgang über einen Lageverstärker geführt ist, dessen Ausgang der des Sollwertaufbereitungskomplexes ist und an dem Summierglied des Lageregelkreises anliegt, der damit geschlossen ist und an den die Hublagen- und Hubgrößenverstellung, realisiert durch ein direkt werkstückbezogen arbeitendes Eingriffsstrecken-Meßsystem mit Signalverbindung zum Analogwertspeicher, zu dem weiterhin die Signalverbindung Lagemeßsystem des Hydromotors zweites Vergleichsglied abgezweigt ist, zu- und abschaltbar angeschlossen ist.

Von besonderem Vorzug ist hierbei, daß der Funktionsgenerator aufgebaut ist aus einem Multiplikator mit einem nachgeordneten Integrator, dessen Ausgang an einem Summierglied anliegt und zu einem Fensterkomparator sowie zu einem Umsteuerbereichsbildner abgezweigt ist, einem Referenzwertbildner, dessen Ausgang auf zweite Eingänge des Umsteurbereichsbildners und des Fensterkomparators geführt ist, der ausgangsseitig über einen Signalspeicher an einem Eingang des Multiplikators anliegt und der Umsteuerbereichsbildner auf ein nichtlineares Netzwerk sowie, mittels einer Abzweigung, auf einen weiteren Eingang des Summiergliedes geschaltet ist, an dessen dritten Eingang das nichtlineare Netzwerk mit seinem Ausgang angelegt ist, wobei am Multiplikator ein Sollwertsignal der Hubgeschwindigkeits-Sollwertstufe und am Referenzwertbildner ein Hubgrößen-Sollwertsignal der Hubparameter-Sollwertgrundgrößenstufe und ein Korrektursignal vom Analogwertspeicher eingangsseitig anliegen und der Ausgang des Summiergliedes der Ausgang für die Führungsfunktion des Funktionsgenerators ist.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß der Referenzwertbildner und der nachgeschaltete Fensterkomparator sowie der parallel dazu angesteuerte Umsteuerbereichsbildner vom Korrektursignal des Analogwertspeichers im Sinne einer Hubgrößen- und Hublagenbeeinflussung ansteuerbar sind.

Eine vorzugsweise Weiterausbildung der Erfindung sieht vor, daß die Hubgeschwindigkeits-Sollwertstufe aus einem Sollwertgeber für die Hubgeschwindigkeit des Hydromotors und einer nachgeschalteten Anlaufschaltung besteht, an deren Signalausgang das Sollwertsignal vorliegt.

Ein Vorzug der Erfindung besteht darin, daß in der Hubparameter-Sollwertgrundgrößenstufe ein Sollwertgeber für den oberen Totpunkt und ein Sollwertgeber für den unteren Totpunkt jeweils parallel auf Eingänge eines vorzeichenbewertenden Differenzbildners und eines vorzeichenbewertenden Summenbildners geschaltet sind, wobei der Ausgang des vorzeichenbewertenden Differenzbildners das Hubgrößen-Grundwertsignal an den Funktionsgenerator und der Ausgang des vorzeichenbewertenden Summenbildners ein Hublagen-Grundwertsignal an den Rampengenerator ausgibt und die Ausgänge der Sollwertgeber für den oberen bzw. unteren Totpunkt zu dem Sollwertgeber für Einrichtebetrieb abgezweigt sind.

Für die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, daß an dem das Schleifwerkzeug tragenden Stößel beidseitig des Schleifwerkzeuges paarweise Initiatoren angeordnet sind, deren von der Bewegungsrichtung des Stößels abhängige Signale auf den Analogwertspeicher geschaltet sind.

Dabei ist es von Vorteil, daß die jeweils zu einem Paar gehörenden Initiatoren in Bewegungsrichtung des Stößels symmetrisch gleich weit vom Mittelpunkt des Schleifwerkzeuges entfernt sind und ihr Abstand zueinander dem kleinsten unreduzierten Hubweg entspricht.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Blockschaltbildes vom Lageregelkreis mit Hublagen- und Hubgrößenverstellung des erfindungsgemäßen Antriebes,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Blockschaltbildes vom Funktionsgenerator,

Fig. 3 ein Diagramm mit Gegenüberstellung der aus einer sinusförmigen und aus der erfindungsgemäßen Führungsfunktion resultierenden Geschwindigkeitsverläufe,

Fig. 4 ein Diagramm der Doppelhubfrequenz in Abhängigkeit des Hubweges mit sinusförmiger und mit erfindungsgemäßer Führungsfunktion bei gleicher maximaler Geschwindigkeit und maximaler Beschleunigung.

Ein hydrostatisches Getriebe ist mit seinem Hydromotor 1 gemäß Fig. 1 beidseitig an eine Reversierpumpe 2, mit seiner Pumpenverstellung 3, die aus einem Servoventil und einer Über-Null-Verstelleinrichtung besteht (nicht dargestellt) angeschlossen. Mit der Pumpenverstellung 3 ist ein Pumpen- Lagemeßsystem 4 gekuppelt, dessen Ausgang auf ein Summierglied 5 geschaltet ist. In diese Steuerleitungen des Hydromotors 1 ist eine Differenzdruckrückführung 6 geschaltet und mit ihrem Ausgang an das Summierglied 5 angelegt. Weiterhin ist auf das Summierglied 5 der Ausgang eines Sollwertaufbereitungskomplexes 7 geführt. In diesem Sollwertaufbereitungskomplex 7 ist eine Hubgeschwindigkeits-Sollwertstufe 8 auf einen Eingang eines Funktionsgenerators 9 und eine Hubparameter-Sollwertgrundgrößenstufe 10 auf einen zweiten Eingang des Funktionsgenerators 9 geschaltet. Die Hubgeschwindigkeits-Sollwertstufe 8 besteht aus einem Sollwertgeber 11 für die Hubgeschwindigkeit und eine nachgeordnete Anlaufschaltung 12, deren Signalausgang das Sollwertsignal der Hubgeschwindigkeit abgibt. Die Hubparameter-Sollwertgrundgrößenstufe besitzt einen Sollwertgeber 13 für den oberen Totpunkt (unter Totpunkt wird der jeweilige Umkehrpunkt der Bewegung verstanden) und einen Sollwertgeber 14 für den unteren Totpunkt, wobei beide Sollwertgeber 13; 14 jeweils parallel an einem vorzeichenbewertenden Differenzbildner 15und an einen vorzeichenbewertenden Summenbildner 16 angeschlossen sind. Der Signalausgang des vorzeichenbewertenden Differenzbildners 15 gibt das Hubgrößen-Grundwertsignal aus, während am Ausgang des vorzeichenbewertenden Summenbildners 16 das Hublagen-Grundwertsignal vorliegt und auf einen Rampengenerator 17 geshaltet ist. Weiterhin sind die Signalausgänge der Sollwertgeber 13; 14 für den oberen bzw. unteren Totpunkt aus der Hubparameter-Sollwertgrundgrößenstufe 10 herausgeführt und eingangsseitig auf einen Sollwertgeber 18 für Einrichtebetrieb geschaltet, welcher mit seinem Ausgang am Rampengenerator 17 angelegt ist. Der Sollwertaufbereitungskomplex 7 enthält weiterhin einen Analogwertspeicher 19, der über einen Schalter 20 zu- und abschaltbar ist und mit seinem Ausgang an einem weiteren Eingang des Funktionsgenerators 9 anliegt. Ausgangsseitig ist der Funktionsgenerator 9 über einen Hubreduzierungsbaustein 21 auf ein Summierglied 22 geschaltet, an dessen zweiten Eingang der Rampengenerator 17 angeschlossen ist. Mit seinem Ausgang ist das Summierglied 22 auf ein zweites Summierglied 23 geschaltet, dessen Signalausgang einem Lageverstärker 24 aufgeschaltet ist. Das Ausgangssignal des Lageverstärkers 24 ist zugleich das Ausgangssignal des Sollwertaufbereitungskomplexes 7, welches an dem der Pumpenverstellung 3 vorgeschalteten Summierglied 5 anliegt. In bekannter Weise ist der Hydromotor 1 mit einem Stößel 25 verbunden, welcher das Schleifwerkzeug 26 mit seinem Antrieb aufnimmt. Am Stößel 25 sind beidseitig des Schleifwerkzeuges 26 paarweise Initiatoren 27; 28; 29; 30 (wobei nur das Paar 27; 28 in Fig. 1 sichtbar ist) vorgesehen. Dabei ist ihre Anordnung so getroffen, daß beide zu einem Paar gehörenden Initiatoren 27; 28, in Bewegungsrichtung des Stößels 25, symmetrisch gleich weit vom Mittelpunkt des Schleifwerkzeuges 26 entfernt sind und ihr Abstand zueinander dem kleinsten unreduzierten Hubweg entspricht. Die Signalausgänge der Initiatoren 27; 28; 29; 30 sind, von der Bewegungsrichtung des Stößels 25 abhängig, auf einen Eingang des Analogwertspeichers 19 geschaltet, zu dessen zweiten Eingang die Signalverbindung von einem Lagemeßsystem 31 des Hydromotors 1 zu dem zweiten Summierglied 23 des Sollwertaufbereitungskomplexes 7 abgezweigt ist.

Der Aufbau der Funktionsgenerators 9 sieht einen Multiplikator 32 vor, an dessen Eingang das Sollwertsignal der Hubgeschwindigkeits-Sollwertstufe 8 anliegt, welcher ausgangsseitig auf einen Integrator 33 geführt ist.

Dessen Signalausgang ist auf ein Summierglied 34 geschaltet und parallel dazu an einen Fensterkomparator 35 angelegt. Vom Fensterkomparator 35 besteht eine Signalverbindung über einen Signalspeicher 36 zu einem weiteren Eingang des Multiplikators 32. An einem weiterhin zum Funktionsgenerator 9 gehörigen Referenzwertbildner 37 liegt das Hubgrößen-Sollwertsignal des vorzeichenbewertenden Differenzbildners 15 und das Korrektursignal des Analogwertspeichers 19 an. Mit seinem Ausgang ist der Referenzwertbildner 37 parallel auf den Fensterkomparator 35 und einen Umsteuerbereichsbildner 38 geschaltet, zu welchem außerdem der Ausgang des Integrators 33 abgezweigt ist und an welchen ein weiteres einstellbares Signal 39 für die Größe des Umsteuerweges des Hydromotors 1 angelegt ist. Der Umsteuerbereichsbildner 38 ist ausgangsseitig parallel auf das Summierglied 34 und ein nichtlineares Netzwerk 40 geführt, dessen Ausgang ebenfalls dem Summierglied 34 aufgeschaltet ist. Dessen Ausgangssignal ist die Führungsfunktion des Funktionsgenerators 9.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Steuerung ist folgende:

Die am Sollwertgeber 11 der Hubgeschwindigkeits-Sollwertstufe 8 eingestellte Hubgeschwindigkeit wird der Anlaufstufe 12 aufgeschaltet, welche die Stößelbewegung nach seiner vorgeschobenen Funktion bis zur eingestellten Geschwindigkeit hochregelt. Dieses Geschwindigkeits-Sollwertsignal begrenzt im Multiplikator 32 des Funktionsgenerators 9, gemäß Fig. 2, das vom Signalspeicher 36 anliegende bipolare Signal für die Maximalgeschwindigkeit auf den am Sollwertgeber 11 eingestellten Wert. Der Multiplikator 32 beaufschlagt den Integrator 33 mit diesem bewerteten Geschwindigkeits-Sollwertsignal sprungartig, wobei der Spannungspegel die Integrationszeit und damit die Verfahrensgeschwindigkeit des Hydromotors 1 bestimmt. Das mittels des Integrators 33 zum Wegsignal integrierte Geschwindigkeitssignal wird im Fensterkomparator 35von einem Referenzbildner 37 ausgegeben, vom Sollwertgeber 14 für den unteren Totpunkt über den vorzeichenbewertenden Differenzbildner 15 vorgegeben, Hubgrößen-Sollwert auf die voreingestellten Größen begrenzt. Das Ausgangssignal des Fensterkomparators 35 steuert den Signalspeicher 36 an, welcher seinerseits die Polaritätsumschaltung der Eingangsspannung am Integrator 33 bewirkt. Der in Hubgeschwindigkeit und Hubgröße bestimmte sägezahnförmige Funktionsverlauf am Ausgang des Integrators 33 ist zur Summenbildung auf das Summierglied 34 und parallel dazu auf den Umsteuerbereichsbildner 38 geschaltet, in welchem er auf solche Weise mit den Signalen des Referenzwertbildners 37 und des Signales 39 für die Größe des Umsteuerweges summiert wird, daß am Ausgang der auf Null bezogene Umsteuerbereich des sägezahnförmigen Funktionsverlaufes vorliegt und auf das nichtlineare Netzwerk 40 geschaltet ist. Dieses nichtlineare Netzwerk 40 formt den extrahierten Umsteuerbereich des sägezahnförmigen Funktionsverlaufes zu einer approximierten Sinoide um, die vom Ausgang des nichtlinearen Netzwerk 40, wie das vom Umsteuerbereichsbildner 38 abgezweigte Signal, auf das Summierglied 34 geschaltet ist. Da die eingangsseitig am Summierglied 34 anliegenden Signale ihren Vorzeichen entsprechend addiert werden, liegt am Ausgang des Summiergliedes die Führungsfunktion des Funktionsgenerators 9 mit vorgegebener Geschwindigkeit und Hubgröße sowie mit dem approximierten sinoidischen Umsteuerbereich vor. Die auf den vorzeichenbewertenden Summenbildner 16 gelegten Sollwertsignale von den Sollwertgebern 13; 14 für den oberen bzw. unteren Totpunkt liegen am Ausgang des vorzeichenbewertenden Summenbildners 16 als Hublage-Sollwert vor, welcher über den Rampengenerator 17 auf das Summierglied 22 geschaltet ist. Das Ausgangssignal des Funktionsgenerators 9 liegt ebenfalls über den Hubreduzierungsbaustein 21 am Summierglied 22 an, dessen Ausgang, gemeinsam mit dem Ausgang des Lagemeßsystems 31 des Hydromotors 1, auf Eingänge des zweiten Summiergliedes 23 geschaltet ist. Die Amplitude der approximierten Sinoide ist unabhängig von der Frequenz und Amplitude des sägezahnförmigen Funktionsverlaufes konstant. Dabei bildet der zweifache Wert dieser Sinoide die Größe des minimalen Hubes. Dieser minimale Hub kann mittels des Hubreduzierungsbausteins 21 durch proportionale Teilung weiter verkleinert werden. Dabei ist durch steuerungstechnische Maßnahmen gesichert, daß der Hubreduzierungsbaustein 21 nur bei Einstellung der Sollwertgeber 13; 14 für den oberen bzw. unteren Totpunkt auf kleinsten Hub anspricht. Der Ausgang des zweiten Summiergliedes 23 gibt somit die Regelabweichung des Lageregelkreises über den Lageverstärker 24 an das Summierglied 5 aus, wo es mit dem Signal des Pumpen-Meßsystems 4 und der Differenzdruckrückführung 6 vorzeichenbewertet überlagert wird. Das von dem Lagemeßsystem 31 des Hydromotors 1 des Analogwertspeichers 19 zugeführte Lagesignal wird bei der Bearbeitung schrägverzahnter Zahnräder am jeweiligen Ende der Eingriffsstrecke (der Punkt wo das Schleifwerkzeug und das Werkstück keine Berührung mehr haben), richtungsabhängig von der Bewegung des Hydromotors 1, durch das Signal des jeweiligen Initiators 27; 28; 29; 30 an den Funktionsgenerator 9 ausgeben und als Korrektursignal dem Referenzwertbildner 37 aufgeschaltet. Dieser verarbeitet das Korrektursignal richtungsbezogen so, daß neben der Beeinflussung der Hubgröße auch die Beeinflussung der Hublage erfolgt. In Fig. 3 ist der aus einer sinusförmigen Führungsfunktion resultierende Geschwindigkeitsverlauf 41 dem aus der erfindungsgemäßen Führungsfunktion resultierenden Geschwindigkeitsverlauf 42 gegenübergestellt. Diese Gegenüberstellung macht deutlich, daß bei sinusförmiger Führungsfunktion nur im Bereich der Hubmitte die maximale Geschwindigkeit punktförmig erreicht wird und somit über den gesamten Hubweg eine sich ständig ändernde Geschwindigkeit zu verzeichnen ist. Demgegenüber weist der aus der erfindungsgemäßen Führungsfunktion resultierende Geschwindigkeitsverlauf 42 eine verkürzte Umsteuerphase 43 und einen großen Bereich mit einem Beschleunigungswert Null auf, wodurch der über den Umsteuerbereich hinausgehende Hubweg mit konstanter maximaler Geschwindigkeit 44 durchfahren wird. Daraus ergibt sich, daß bei großen Hubwegen wesentlich größere Doppelhubzahlen por Zeiteinheit erreicht werden.

In Fig. 4 sind die Doppelhubzahlen in Abhängigkeit vom Hubweg, für die sinusförmige Führungsfunktion in der Kurve 45 und für die erfindungsgemäße Führungsfunktion in der Kurve 46 bei gleichen maximalen Beschleunigungen und maximalen Geschwindigkeiten gegenübergestellt. Es ist ersichtlich, daß die Steigerung mit dem Hubweg wächst und bei 1000 mm Hubweg ca. 30% höhere Doppelhubzahlen erreicht werden, wobei die Erhöhung bei 1200 mm Hubweg bis ca. 50% ansteigt.

  • Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

    1 Hydromotor

    2 Reversierpumpe

    3 Pumpenverstellung

    4 Pumpen-Lagemeßsystem

    5 Summierglied

    6 Differenzdruckrückführung

    7 Sollwertaufbereitungskomplex

    8 Hubgeschwindigkeits-Sollwertstufe

    9 Funktionsgenerator

    10 Hubparameter-Sollwertgrundgrößenstufe

    11 Sollwertgeber

    12 Anlaufschaltung

    13 Sollwertgeber für oberen Totpunkt

    14 Sollwertgeber für unteren Totpunkt

    15 vorzeichenbewertender Differenzbildner

    16 vorzeichenbewertender Summenbildner

    17 Rampengenerator

    18 Sollwertgeber für Einrichtebetrieb

    19 Analogwertspeicher

    20 Schalter

    21 Hubreduzierungsbaustein

    22 Summierglied

    23 zweites Summierglied

    24 Lageverstärker

    25 Stößel

    26 Schleifwerkzeug

    27 Initiator

    28 Initiator

    29 Initiator

    30 Initiator

    31 Lagemeßsystem des Hydromotors

    32 Multiplitator

    33 Integrator

    34 Summierglied

    35 Fensterkomparator

    36 Signalspeicher

    37 Referenzwertbildner

    38 Umsteuerbereichsbildner

    39 Signal für die Größe des Umsteuerweges

    40 nichtlineares Netzwerk

    41 aus sinusförmiger Führungsfunktion resultierender Geschwindigkeitsverlauf

    42 aus erfindungsgemäßer Führungsfunktion resultierender Geschwindigkeitsverlauf

    43 Umsteuerphase

    44 maximale Geschwindigkeit

    45 Doppelhubzahl der sinusförmigen Führungsfunktion

    46 Doppelhubzahl der erfindungsgemäßen Führungsfunktion


Anspruch[de]
  1. 1. Steuerung für ein hydrostatisches Getriebe für Wechselbewegungen, vorzugsweise für Großverzahnmaschinen, dessen Hydromotor, insbesondere mit translatorischer Reversierbewegung zur Betätigung eines mit ihm gekuppelten, ein Schleifwerkzeug tragenen Stößels, direkt von einer Reversierpumpe eines Lageregelkreises beaufschlagt ist, auf welchen eine Hublagen- und Hubgrößenverstellung geschaltet ist und der Lageregelkreis einen Sollwertaufbereitungskomplex, welcher auf ein Summierglied und dessen Ausgang auf eine Pumpenverstellung geschaltet ist sowie ein Lagemeßsystem des Hydromotors, welches im Lageregelkreis rückgeführt ist, aufweist, unter Verwendung der an sich bekannten Pumpenverstellung, die aus einem Servoventil und einer von dieem angesteuerten Über-Null-Verstelleinrichtung gebildet und mit einem Pumpen-Lagemeßsystem gekuppelt ist, dessen Ausgang am Summierglied anliegt, auf welches eine Differenzdruckrückführung der Steuerleitunen des Hydromotors geschaltet ist, gekennzeichnet dadurch, daß in den Sollwertaufbereitungskomplex (7) ein Funktionsgenerator (9) von einer Hubgeschwindigkeits-Sollwertstufe (8), von einer Hubparameter-Sollwertgrundgrößenstufe (10) sowie von einem Analogwertspeicher (19) ansteuerbar und mit seinem Ausgang über einen Hubreduzierungsbaustein (21) auf ein erstes Summierglied (22) geführt ist, auf welches weiterhin ein Rampengenerator (17) geschaltet ist, an den eingangsseitig ein Signalausgang der Hubparameter-Sollwertgrundgrößenstufe (10) anliegt und der weiterhin von einem Sollwertgeber für Einrichtebetrieb (18) ansteuerbar ist, dessen Eingänge Signalverbindung zur Hubparameter-Sollwertgrundgrößenstufe (10) aufweisen, und das erste Summierglied (22) mit seinem Ausgang auf ein zweites Summierglied (23) geschaltet ist, das übe einen weiteren Eingang Signalverbindung zum Lagemeßsystem des Hydromotors (31) besitzt und mit seinem Ausgang über einen Lageverstärker (24) geführt ist, dessen Ausgang der des Sollwertaufbereitungskomplexes (7) ist und an dem Summierglied (5) des Lagerregelkreises anliegt, der damit geschlossen ist und an den die Hublagen- und Hubgrößenverstellung, realisiert durch ein direkt werkstückbezogen arbeitendes Eingriffsstrecken-Meßsystem mit Signalverbindung zum Analogwertspeicher (19), zu dem weiterhin die Signalverbindung Lagemeßsystem des Hydromotors (31) - zweites Summierglied (23) abgezweigt ist, zu- und abschaltbar angeschlossen ist.
  2. 2. Steuerung für ein hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Funktionsgenerator (9) aufgebaut ist aus einem Multiplikator (32) mit einem nachgeordneten Integrator (33), dessen Ausgang an einem Summierglied (34) anliegt und zu einem Fensterkomparator (35), sowie zu einem Umsteuerbereichsbildner (38) abgezweigt ist, einem Referenzwertbildner (37), dessen Ausgang auf zweite Eingänge des Umsteuerbereichsbildners (38) und des Fensterkomparators (35) geführt ist, der ausgangsseitig über einen Signalspeicher (36) an einem Eingang des Multiplikators (32) anliegt und der Umsteuerbereichsbildner (38) auf ein nichtlineares Netzwerk (40) sowie mittels einer Abzweigung auf einen weiteren Eingang des Summiergliedes (34) geschaltet ist, an dessen dritten Eingang das nichtlineare Netzwerk (40) mit seinem Ausgang angelegt ist, wobei am Multiplikator (32) ein Sollwertsignal der Hubgeschwindigkeits-Sollwertstufe (8) und am Referenzwertbildner (37) ein Hubgrößen-Sollwertsignal der Hubparameter-Sollwertgrundgrößenstufe (10) und ein Korrektursignal vom Analogwertspeicher (19) eingangsseitig anliegen und der Ausgang des Summiergliedes (34) der Ausgang für die Führungsfunktion des Funktionsgenerators ist.
  3. 3. Steuerung für ein hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Referenzwertbildner (37) und der nachgeschaltete Fensterkomparator (35) sowie der parallel dazu angesteuerte Umsteuerbereichsbildner (38) vom Korrektursignal des Analogwertspeichers (19) im Sinne einer Hubgrößen- und Hublagenbeeinflussung ansteuerbar sind.
  4. 4. Steuerung für ein hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Hubgeschwindigkeits-Sollwertstufe (8) aus einem Sollwertgeber (11) für die Hubgeschwindigkeit des Hydromotors (1) und einer nachgeschalteten Anlaufschaltung (12) besteht, an deren Signalausgang das Sollwertsignal vorliegt.
  5. 5. Steuerung für ein hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß in der Hubparameter-Sollwertgrundgrößenstufe (10) ein Sollwertgeber für den oberen Totpunkt (13) und ein Sollwertgeber für den unteren Totpunkt (14) jeweils parallel auf Eingänge eines vorzeichenbewertenden Differenzbilderns (15) und eines vorzeichenbewertenden Summenbildners (16) geschaltet sind, wobei der Ausgang des vorzeichenbewertenden Differenzbildners (15) das Hubgrößen-Grundwerksignal an den Funktionsgenerator (9) und der Ausgang des vorzeichenbewertenden Summenbildners (16) ein Hublagen-Grundwertsignal an den Rampengenerator (17) ausgibt und die Ausgänge der Sollwertgeber für den oberen bzw. unteren Totpunkt (13; 14) zu dem Sollwertgeber für Einrichtebetrieb (18) abgezweigt sind.
  6. 6. Steuerung für ein hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß an dem das Schleifwerkzeug (26) tragenden Stößel (25) beidseitig des Schleifwerkzeuges (26) paarweise Initiatoren (27; 28; 29; 30) angeordnet sind, deren von der Bewegungsrichtung des Stößels (25) abhängige Signale auf den Analogwertspeicher (19) geschaltet sind.
  7. 7. Steuerung für ein hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die jeweils zu einem Paar gehörenden Initiatoren (27; 28) in Bewegungsrichtung des Stößels (25) symmetrisch gleich weit vom Mittelpunkt des Schleifwerkzeuges (26) entfernt sind und ihr Abstand zueinander dem kleinsten unreduzierten Hubweg entspricht.






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