SE519351C2 - Inställningsanordning för en ventilslids läge - Google Patents

Description

15 20 25 30 519 351 därtill potentiometern påverkas av arbetsfluidet, t.ex. olja, hos ventilsliden, t.ex. tillsammans med otillräcklig tätning av ventilsliden i ventilhuset, t.ex. beroende därpå att ar- betsfluidet tränger in mellan utgången och potentiometerns re- sistor, så att kontaktmotståndet dem emellan förändras.

Uppfinningen baseras på ändamålet att åstadkomma en inställ- ningsanordning såsom nämnts inledningsvis, i vilken ärvärdes- givaren har längre livstid, men trots detta är av relativt en- kel utformning.

Detta ändamål uppnås därigenom att ärvärdesgivaren omvandlar ventilslidens läge beröringsfritt till ärvärdessignalen.

I denna utföringsform arbetar ärvärdesgivaren väsentligen trådlöst, så att den har längre livslängd. Ett kontaktmot- stånd, likt i en potentiometer, föreligger inte.

Företrädesvis anordnas så att ärvärdesgivaren har två spolar lindade i motsatta riktningar och anordnade koaxiellt efter varandra, varvid spolarna matas av en vâxelströmsgenerator och en magnetkârna är förflyttbar av slidventilen relativt båda spolarna i sina magnetfält. Detta ger en enkel utföringsform av ârvärdesgivaren.

Vâxelspânningsgeneratorn kan vara en sinusgenerator. Emeller- tid år den företrädesvis en triangulär generator. Emellertid är en triangelgenerator, som möjliggör en "kvotmetrisk” ärvär- dessignal tillsammans med nämnda spolar mer enkel i sin kon- struktion.

Detta medger en enkel utföringsform, när de två spolarna är förenade i serie, växelspânningsgeneratorn har en triangulär- 700913; 00-07-10 10 15 20 25 30 519 351 pulsgenerator som ger ena sidan av en triangelpuls och en överföringslänk med överföringsfaktorn -1, och när triangel- pulsgeneratorns utgång är förenad direkt med den ena och via överföringslänken med den andra förbindningen för de två spo- larnas serieförbindelse.

Särskilt kan anordnas så att triangelpulsgeneratorn har en in- tegrator och en Schmitt-trigger, där var och en har en opera- tionsförstärkare, där integratorns utgång bildar utgången för triangelpulsgeneratorn och är förenad med Shmitt-triggerns jämförelseingång, att Schmitt-triggerns utgång är förenad med integratorns ingång, och så att referensförbindningen för in- tegratorn och Schmitt-triggern ligger på driftlikspänningen via en resistor. Detta ger en särskilt enkel utföringsform av triangelpulsgeneratorn.

För detta ändamål kan förbindelsen för de båda spolarna vara förenad med komparatorn hos regleranordningen via en faskäns- lig likriktare, ett lågpassfilter och en förstärkare för att likrikta växelströmssignalen, som representerar inte bara storleken utan också riktningen för slidventilens förflytt- ning, till en likspänningssignal, som också visar slidventi- lens läge i enlighet med storleken och riktningen och ändå är kvotmetrisk, så att i regleringsanordningens komparator den kan jämföras med en börvärdessignal som också visar en kvot- metrisk likspänningssignal. I detta sammanhang kan förstärka- ren tillförsäkra att proportionalitetsfaktorerna eller överfö- ringskoefficienterna hos båda givarna är lika.

På ett enkelt sätt - såsom vanligt - kan börvârdesgivaren ha en potentiometer, vars upptagning är förenad med regleringsan- ordningens komparator. 700918; 00-07-10 10 15 20 25 30 519 351 I det följande kommer uppfinningen och dess utföringsformer att i detalj beskrivas pä basis av ritningarna av en föredra- gen utföringsform av reglerorganet enligt uppfinningen.

Figur 1 visar därvid ett slidventilarrangemang, vars ventil- slidläge är valfritt inställbart manuellt direkt medelst en reglerarm eller medelst inställningsanordningen enligt uppfin- ningen.

Figur 2 visar ett schematiskt blockdiagram av utföringsformen av ett instâllningsorgan enligt uppfinningen.

Figur 3 visar mer detaljerat ett schematiskt diagram av en triangelpulsgenerator som ingår i ärvärdesgivaren hos inställ- ningsorganet enligt figuren 2.

Slidventilarrangemanget enligt figuren 1 har ett hus 1 med ett lopp 2, i vilket en ventilslid är anordnad att axiellt för- skjutas i ena eller andra riktningen så att en hydraulisk ar- betsmaskin ansluten till förbindelserna A och B av huset 1 kan opereras i en riktning eller den andra medelst tryckfluidum, här olja. Tryckfluidet från en pump 4, som enbart visas sche- matiskt i huset 1, är i själva verket anordnat pä utsidan av huset och tillföres via en bryggförbindning 5 av fyra slidven- tiler 6, 7, 8 och 9, alternativt till den ena eller andra si- dan av ventilsliden 3, i beroende av läget för styrarmen 10, såsom beskrives i detalj nedan medelst figurerna 2 och 3. T är beteckningen för förbindelserna för tryckfluidumreservoaren (tank). P är en pumpförbindelse.

Läget för den manuellt manövrerade styrarmen 10 (även benämnd joystick) omvandlas medelst en uppsättning börvärdesgivare 11 till en kvotmetrisk börvârdessignal U; och jämförd genom en 700913; 00-07-10 10 15 20 25 30 519 351 komparator 12 hos regulatorn 13 av regleringsanordningen 14 med en kvotmetrisk ärvärdessignal Ug som visar läget för ven- tilsliden 3. Ãrvärdessignalen U; är utgángssignalen hos en är- värdesgivare 15 som mäter läget för ventilsliden 3. I beroende av storlek och riktning hos en kontrollskillnad eller kon- trollavvikelse bestämd av komparatorn 12, förflyttar regula- torn 13, via en inställare 13a hos regleringsanordningen 14, som har slidventiler 6 till 9 och tillhörande drivare 16, 17, 18 och 19, ventilsliden 3 i den ena eller den andra riktningen till dess ventilsliden, åtminstone ungefârligen intagit det läge som bestäms av läget för styrarmen 10.

Börvârdesgivaren 11 består av en potentiometer 20 med en glidringspickup 21, vars läge w är bestämt av styrarmen 10.

Potentiometern 20 innefattar en ohmisk resistor med resistensvärdet R. För spänningen som upptagits av glidringspickupen 21, bildande börvârdessignalen Ug gäller sedan: _ U5-W' = _-_ [fl¿ - ICO -R .kl 123 FI (1) där ku - w är lika med resistensvärden mellan glidringspickupen 21 hos potentiometern 20 och jord. Således är börvärdessigna- len U; proportionell mot både styrarmens 10 läge w och opera- tionslikspänningen tg, kl = ko/R bildar proportionalitetsfak- tOITl . Ãrvärdesgivaren 15 omvandlar slidventilens 3 läge X kontakt- fritt till ärvärdessignalen Ug. För detta ändamål innefattar ärvârdesgivaren 15 tvà motsatt lindade spolar 22, 23 anordnade koaxiellt efter varandra, elektriskt förenade i serie och ma- tade av en växelströmsspänningsgenerator 24. Vidare innefattar ärvârdesgivaren en magnetkârna 25, som är stelt förenad med 700913; 00-07-10 10 15 20 25 30 519 351 ventilsliden 3, och genom denna förbindning är den rörlig re- lativt de två spolarna 22 och 23 i deras magnetfält.

Våxelströmsspánningsgeneratorn 24 kan vara en sinusgenerator.

Företrâdesvis är den emellertid gjord som en triangelgenera- tor. För detta ändamål består vâxelströmsspänningsgeneratorn 24 av en triangelpulsgenerator 26 som alstrar en ensidig tri- angelpuls och en överföringslânk 27 med överföringsfaktorn -1.

Triangelpulsgeneratorns 26 utlopp är direkt förenat med en förbindning och via transmissionslânken 27 med den andra för- bindningen hos serieförbindningen för de två spolarna 22, 23.

Enligt figuren 3 består den triangulåra pulsgeneratorn 26 av en integrator 28, här en Miller-integrator, och en Schmitt- trigger 29, var och en försedd med en operationsförstärkare 30, 31. Integratorns 28 utgång bildar utgången för triangel- pulsgeneratorn 26 och är förenad, via en ohmisk resistor 32, med Schmitt-triggerns 29 jämförande ingång, här en ej om- kastande ingång (+) hos operationsförstàrkaren 31. En refe- rensförbindning för integratorn 28, här den ej omkastande in- gången (+) hos operationsförstârkaren 30 och en referensför- bindning hos Schmitt-triggern 23, här omkastande ingången (-) hos operationsförstârkaren 31 ligger på en referensnivå Un vilket motsvarar hälften av likriktade operationsspänningen Ug.

Referensnivån Ur upptages från förbindelsepunkten för två lika ohmiska resistorer 33, som bildar en spänningsdelare och lig- ger i serie vid den opererande likströmsspänningen Ug. Schmitt- triggerns 29 utgång ligger över en ohmisk resistor 34 på lik- strömsoperationsspânningen U5 och operationsförstärkarens 31 utgång är förenad via en utgångsresistor 35 och en återkopp- lingsresistor 36 med den ej omkastande ingången (+) hos opera- tionsförstârkaren 31. Förhållandet för motståndsvârdena hos resistorerna 32 och 36 är valt att motsvara den önskade ampli- 700913; 00-07-10 10 15 20 25 30 519 351 7 tuden för triangelpulserna. I dess slutsteg består operations- förstärkaren 31 av en transistor med öppen kollektor, som, se- dan den stängts av, ”hissas upp” igen via resistorn 34.

Schmitt-triggerns 29 utgångssignal är en rektangelvágsspân- ning, vars rektangelvágpulser âr, i beroende av deras polari- tet i den ena eller den andra riktningen, integrerade av in- tegratorn 28, varvid polariteten hos utgångssignalen hos Schmitt-triggern 29 förändras varje gång utgångssignalen hos integratorn 28 överskrider eller går under referensnivån Ur.

När referensnivån U, förändras i beroende av operationslik- strömsspänningen Ug, beror också amplituden hos triangelpulsen vid utgången hos triangelpulsgeneratorn 26 på operationslik- strömsspänningen UB, dvs., en ökning av operationslikström- sspänningen Ug komer också att förorsaka en ökning av refe- rensnivån Ug och således också amplituden för triangelpulsen proportionell mot operationslikströmsspânningen Ug och vice VeISa .

Istället för en triangulär pulsgenerator 26, kan också en si- nusgenerator användas, men emellertid är den visade utförings- formen med en triangulär pulsgenerator 26 enklare än en sinus- generator.

Vidare representerar den triangulâra pulsgeneratorns triangel- puls en pulserande likspänning, som genom omkastning av po- lerna i överföringslänken 27 omvandlas till en motsatt pulse- rande triangulär signal med överföringsfaktorn -1.

I beroende av läget för ventilsliden 3 och således magnetkâr- nan 25 ändras impedansen för de två spolarna 22, 23: När mag- netkärnan 25 förflyttas i den ena riktningen eller den andra riktningen i förhållande till de två spolarna 22, 23 från vi- sat centrumlâge, ökar impedansen hos en spole, medan impedan- 700913; 00-07-10 10 15 20 25 30 519 351 sen för den andra spolen minskar. I denna förbindelse uppträ- der en växelströmspänning med en ungefärligen triangelformad bana vid förbindelsepunkten för de två spolarna 22; 23, där amplituden för spänningen är proportionell mot läget x för _ ventilsliden 3 och vars fasläge beror på riktningen hos för- flyttningen av magnetkärnan 25 i förhållande till spolarna 22, 23.

Förbindningarna för de två spolarna 22, 23 är förenade med komparatorn 12 hos regleranordningen 14 via en faskänslig likriktare 27, ett lågpassfilter 38 förenat i serie med likriktaren och glâttande den likriktade spänningen jämte en förstärkare 39. Komparatorn 12 mottager därför också en kvotmetrisk ârvärdessignal U; genom ärvärdesgivaren 15, vilken signal är proportionell mot läget x för ventilsliden 3 och vars polaritetstecken motsvarar riktningen för ventilslidens 3 förflyttning. Således gäller också för ärvärdessignalen att Ux = kz ' UB ' x Ãven i detta fall är ârvärdessignalen Eb proportionell mot ope- rerande likströmsspänningen Ug och ventilslidens 3 läge x, var- vid proportionalitetsfaktorn kzmotsvarar produkten av serie- förenade länkarnas 37, 38 och 39 överföringsfaktorer i statio- närt (insvängnings-) tillstånd. Genom ett motsvarande val av dessa överföringsfaktorer, särskilt förstärkarens 39 förstärk- ningsfaktor, kan proportionalitetsfaktorn k; så väljas att den är lika med proportionalitetsfaktorn kl. Varje läge för regler- armen 10 motsvarar således en ärvärdessignal Uglika stor med avseende på storlek och polaritetstecken, när ventilsliden 3 är i sitt nominella tillstånd och således komparatorns 12 ut- gångssignal dvs. reglerskillnaden eller regleravvikningen, är ungefärligen 0. En förändring av verksamma likspänningen Ck har 700913; 00-07-10 10 15 20 25 30 519 351 därför praktiskt taget ingen inverkan på utgångssignalen hos komparatorn 12.

Vidare innefattar regulatorn 13 en summeringslânk 40 och en triangelpulsgenerator 41, som alstrar en dubbelriktad eller riktningsändrande triangelpuls, dvs. en alternerande signal med triangelformad bana, som genom summeringslänken 40 är överlagrad komparatorns 12 utgångssignal. Summeringslânkens 40 utgångssignal har därför ett medelvärde, som är proportionellt mot komparatorns utgångssignal med avseende på storlek och po- laritetstecken. Summeringslânkens 40 utgång är förenad med jämförelseingången hos Schmitt-triggarna 42, 43 ingående i kontrollen. Referensingángarna hos Schmitt-triggarna 42 och 43 är vanligen förenade med en central pick-up hos spänningsdela- ren som utgöres av motstànden 33 (fig. 3), dvs. båda ligger på samma referenspotential U; som Schmnitt-triggerns 29 referens- ingång. När utgångssignalen hos summeringslänken 40 överskri- der referenspotentialen Ug, alstrar varje Schmitt-trigger 42, 43 en binâr 1-signal. Om emellertid utgångssignalen hos summe- ringslänken 40 går under referenspotentialen U;, alstrar de en 0-signal. Utgångssignalerna hos Schmitt-triggerna 42 och 43 ledes först direkt via drivarna 16, 19 till solenoidventiler- nas 6 och 9 magnetiska lindningar och där i andra hand via växelriktarsteg (icke-grind) 44 och 45 och drivarna 17 och 18 i serie med dem till magnetlindningarna hos solenoidventilerna 7 och 8. Utgångssignalerna hos Schmitt-triggarna 42 och 43 är pulsbreddmodulerade i beroende av utgångssignalens storlek hos summeringslänken 40, så att också förhållandet mellan öpp- ningsvaraktigheten och stângningsvaraktigheten hos solenoid- ventilerna 7 till 9 är pulsbreddmodulerade i enlighet med re- lativa pulslängden för utgångssignalerna hos Schmitt-triggarna 42 och 43. 7009la; 00-07-10 10 15 20 25 30 519 351 10 När en 1-signal uppträder på utloppen för Schmitt-triggarna 42 och 43, omkastas solenoidventilerna 6 och 9 från läget visat i figur 1, dvs., solenoidventilen 6 öppnar och solenoidventilen 9 stänger. I motsats härtill mottager solenoidventilerna 7 och 8 en 0-signal, så att de bibehåller lägena visade i figur 1, dvs. solenoidventilen 7 förblir stängd och solenoidventilen 8 förblir öppen. Pumpen 4 kommer sedan, via den öppna solenoid- ventilen 6, att verka pá slidventilen 3 medelst ett tryckflui- dum på sidan till höger visad i figur 1, således förflyttande ventilsliden át vänster, varvid tryckfluidum strömmar tillbaks till tanken från den andra sidan av ventilsliden 3 via den öppna solenoidventilen 8. När à andra sidan, summeringslänkens 40 utgángssignal blir lägre än referenspotentialen U}, uppträ- der 0-signaler på utloppen för Schmitt-triggarna 42 och 43, vilket gör att solenoidventilerna 7 och 9 âr öppna och sole- noidventilerna 6 och 8 stängda, så att tryckfluidum från pum- pen 4 strömmar via solenoidventilen 7 till vänstra sidan av ventilsliden 3, förflyttar denna át höger i figur 3, strömmar ut pá högra sidan av ventilsliden 3 och sedan därifrån till tanken via solenoidventilen 9.

Beroende på pulsbreddsmodulation av öppningstiden och stäng- ningstiden för solenoidventilerna 6 till 9, antager också ven- tilsliden 3 ett mittläge, vilket motsvarar läget för styrarmen 10 eller inställningen av börvärdessignalen Uw.

Olika variationer av den visade utföringsformen, fortfarande inom uppfinningstanken skulle kunna vara att regulatorn 13 ut- gjordes av en kontinuerligt arbetande kontroller och att också inställaren 13a arbetade kontinuerligt, varvid solenoidventi- lerna också arbetar kontinuerligt och kan ersättas av två so- lenoidventiler. 700913; 00-07-10 519 351 ll Om så behövs kan styrarmen 10, vid bortfall av regleranord- ningen, bringas i ingrepp med ventilsliden 3 medelst en styr- arm, för att utföra direkt manuell styrning. 700918; 00-07-10

Claims (6)

10 15 20 25 30 519 351 12 PATENTKRAV

1. Inställningsanordning för en ventilslids (3) läge (x), med en genom en likspänning (U5) opererad börvärdesgivare (11), som alstrar ett börvärde (tm) proportionellt mot en styrarms (10) läge (w) och den arbetande likspänningen (UB), och med en är- värdesgivare (15) opererad med samma likströmsspänning (Ug) som börvärdesgivaren (ll), vilken alstrar en ärvärdessignal (Ufl proportionell mot ventilslidens (3) läge (x) och arbetande likspänningen (U5), varvid proportionalitetsfaktorerna (kl, ky är lika med beroendet hos börvärdes- och ärvärdessignalerna (Uy, Ug) av ventilslidens (3) läge (x) respektive läget (w) för styrarmen (10) och av arbetande likspänningen (Ug), och med en regleranordning (14) som har en komparator (12), vilken reg- leringsanordning (14) gör att ventilslidens (3) läge (x) föl- jer läget (w) för styrarmen (10) i beroende av skillnaden mel- lan börvärdessignalen och ärvärdessignalen (Uw, Ux) avkänd av komparatorn (12), kännetecknad av, att ärvärdesgivaren (15) omvandlar ventilslidens (3) läge (x) beröringsfritt till är- värdessignalen (U¿),att ärvärdesgivaren (15) uppvisar två lika spolar (22, 23) lindade i motsatta riktningar, kopplade i serie och anordnade axiellt efter varandra, varvid spolarna är förenade med en växelspänningsgenerator (24) och att ärvärdesgivaren (15) vidare uppvisar en magnetkärna (25) som förflyttas av ventilsliden (3) relativt de båda spolarna (22, 23) i deras magnetfält.

2. Inställningsanordning enligt krav l, kännetecknad av, att växelströmsgeneratorn (24) är en triangelgenerator.

3. Inställningsanordning enligt krav 2, kånnetecknad av, att växelströmsgeneratorn (24) har en triangelpulsgenerator (26) alstrande en ensidig triangelpuls och en 7009lC.dOC; 2002-11-22 10 15 20 25 519 351 13 transmissionslänk (27) med transmissionsfaktorn -1 och att triangelpulsgeneratorns (26) utgång är förenad direkt med ena förbindningen och via transmissionslänken (27) med den andra förbindningen hos de två spolarnas (22,23) serieförbindelse.

4. Inställningsanordning enligt krav 3, kännetecknad av, att triangelpulsgeneratorn (26) har en integrator (28) och en Schmitt-trigger (29), vilka var och en har en arbetande för- stärkare (30, 31) att integratorns (28) utgång bildar utgången för triangelpulsgeneratorn (26) och är förenad med Schmitt- triggerns (29) jämförelseingáng (+), att Schmitt-triggerns (29) utgång är förenad med integratorns (28) ingång, att refe- rensförbindningen för integratorn (28) och Schmitt-triggern (29) ligger på en referensnivà (Ur) motsvarande hälften av ar- betande likspänningen (U5) och att Schmitt-triggerns (29) ut- gäng ligger pà arbetande likspänningen (UB) via en resistor (34).

5. Inställningsanordning enligt något av kraven 1 till 4, kånnetecknad av, att förbindningarna för de båda spolarna (22, 23) är förenade med regleranordningens (14) komparator (12) via en faskänslig likriktare (37), ett làgpassfilter (38) och en förstärkare (39).

6. Inställningsanordning enligt något av kraven 1 till 5, kännetecknad av, att börvärdesgivaren (ll) har en potentiome- ter (20), vars pick-up (21) är förenad med regleringsanord- ningens (14) komparator (12). 7009lC.dOC; 2002-11-22