DE2117466A1 - Hydraulischer Schrittmotor - Google Patents

Description

DR-INQ. DIPL.-INO. M. SC. Ol l· I..- Ph »a. DM. OIPL..PHV5.

HÖGER - STELLRECHT-GRiESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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AB Källe-Regulatorer

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Hydraulischer Schrittmotor

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Schrittmotor. Um eine Welle oder einen Hebel zu bewegen, bzw. zu drehen, ist es bekannt, sogenannte Schrittmotoren zu verwenden, die von elektrischen Impulsen derart angetrieben werden, daß sie sich bei jedem Impuls um einen vorbestimmten Weg bzw. um einen vorbestimmten Drehwinkel bewegen. Elektromechanische Schrittmotoren sind schon seit vielen Jahren bekannt, weisen jedoch den Nachteil auf, daß zu ihrem Betrieb eine komplizierte v/eitere Regelanordnung notwendig ist. Darüber hinaus v/eist die von den elektrischen Schrittmotoren verrichtete Arbeit nur einen geringen Wirkunsgrad auf.

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Die Erfindung hat die Aufgabe, einen hydraulischen Schrittmotor vorzusehen, der einfach angetrieben und einfach geregelt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem hydraulischen Schrittiaotor und besteht darin, daß ein hydraulischer Zylinder mit Kolben und Kolbenstange vorgesehen ist, daß · mindestens ein Endteil des Zylinders mit dem Auislaß einer volumetrischen Flüssigkeitspumpe verbunden ist, die von einem mittels elektrischer Impulse erregbaren Solenoid angetrieben ist, daß an dem anderen' Endteil des Zylinders ein, von einem magnetisch betätigbaren Ventil kontrollierter Auslaß vorgesehen ist, und daß das Ventil von den die Flüssigkeitspumpe antreibenden Stromimpulsen geöffnet wird.

Voteilhaft bei einer solchen Anordnung ist, daß aufgrund der Eigenheiten des hydraulischen Antriebs dieses Motors es einfach ist, für jeden einzelnen Fall ein geeignetes Übertragungsverhältnis auszuwählen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden beide Endteile des Zylinders mit volumetrischen Flüssigkeitspumpen und Auslaßventilen, die magnetisch gesteuert sind, ausgerüstet, es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, anstelle der Flüssigkeitspumpe eine Feder zu verwenden, die so wirkt, daß sie den Kolben in einer Richtung verschiebt, d. h., beispielsweise den Rückführhub übernimmt.

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Anhand der Figuren werden im folgenden Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels der Erfindung im Einzelnen näher erläutert, dabei zeigt:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfinderischen Schrittmotors,

Fig. 2 ein Schaltdiagramm für die verwendeten Solenoide.

In Fig. 1 ist ein hydraulischer Zylinder 3 mit Kolben 4 und Kolbenstange 5 dargestellt. Die Endteile des Zylinders sind mit Leitungen 6 und 7 verbunden, die jweils abwechselnd als Einlaß und Auslaß dienen. Da die Leitungen 6 und 7 von zueinander identischen Anordnungen kommen, wird in folgenden lediglich auf Aufbau und Viirkungsv?eise eines dieser Anordnungen im Einzelnen genauer eingegangen.

Die Leitung G kommt von einen Gefäß 8, welches am oberen Teil eines Blockes 9 angebracht ist, der in eine, in einem Behälter 10 vorhandene Flüssigkeit untergetaucht ist. Die obere V'and des Gefäßes 8 v/eist eine Öffnung 11 auf, die von einem sich außerhalb des Gefäßes^ 8 befindlichen Ventilelement 12 kontrolliert ist. Das Ventildement 12 besieht aus einer, in Richtung auf die Öffnung 11 und von der Öffnung 11 wegbewegbaren Stange, wobei Stange und Öffnung aufgrund eines konischen Endteiles an der Stange miteinander in Kirkverbindung treten. Die Ventilstange wirkt gleichzeitig noch als Anker in einem sie umgebenden Solenoid 14 und wird von einer Feder 13 in Schließrichtung des Ventils gepreßt. Wird der Solenoid 14 unter Strom gesetzt, dann

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hebt er die Ventilstange 12 gegen die Wirkung der Feder 13 an, so daß die Aislaßöffnung 11 freigelegt wird.

Der Boden des Gefäßes 8 weist eine Öffnung 16 auf, die mit einen Hohlraum 15 in dem Block 9 in Verbindung steht; dabei ist in dem Gefäß 8 ein Klappenventil 17 vorgesehen, welches die Öffnung 16 freigibt, wenn indem Hohlraum 15 ein überdruck auftritt. Ein Verbindungskanal 18 erstreckt sich von dem Ibhlraum 15 schräg nach unten durch den Block 9 in den unteren Teix einer vertikalen Bohrung 19, die in dem Block angebracht ist. Das untere Ende dieser Bohrung 19, die leicht aufgev/eitet ist, ist von einer Platte

20 abgeschossen, die eine öffnung 21 enthält, durch welche die Bohrung 19 mit dem Behälter 10 in Verbindung steht. Die öffnung

21 ist ebenfalls von einem Klappenventil 22 kontrolliert, welches in der Bohrung 19 angeordnet ist und sich öffnet, wenn in der Bohrung 19 ein Unterdruck herrscht.

Weiterhin ist ein länglicher, stangenförmiger Kolben 23 in den oberen Endteil der Bohrung 19 eingeführt. Normalerweise wird der Kolben 23 in seiner oberen Stellung durch eine Schraubenfeder 24 festgehalten, er kann jedoch gagen die Wirkung dieser Feder um eine kurze Weglänge nach unten geschoben werden, so daß, wie weiter unten genauer ausgeführt wird, ein Pumpenhub erhalten wird. Das obere Endteil des Kolbens 23 und die Feder 24 sind mit Abstand von einem zylindrischen Gehäuse 25 umgeben, weiches auf dem Block 9 angebracht ist« Das obere Ende des Gehäuses 25 trägt einen Solenoiden 26, welcher koaxial zu dem Kolben 23 ausgerichtet ist« Durch den Solenoid 26 erstreckt sich ein schwerer Ankerteil 27 und liegt mit seinem unteren Ende auf dem oberen

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Endteil des Kolbens 23 auf. Wird der Solenoid unter Strom gesetzt, dann wird der Anker 27 nach unten gezogen und bewegt den Kolben 23 in die Bohrung 19 gegen die Wirkung der Feder 24 hinein. Die Bewegung des Ankers 27 und infolgedessen die Hut— länge des Kolbens 23 sind so bemessen, daß der untere Teil des Kolbens niemals den Einlaß des Durchlaßkanales 18 verdeckt. Ivird der Solenoid 26 wieder stromlos, dann hebt die Feder 24 den Kolben 23 sowie den Anker 27 wieder zurück in ihre Ausgangspositionen.

Die mit der Leitung- 7 verbundene Anordnung ist in ihrem strukturellen Aufbau genau die gleiche wie die mit der Leitung 6 verbundene Anordnung, so daß infolgedessen auch die gleichen Bezugszeichen verwendet worden sind, jedoch mit dem Unterschied, daß diese mit einem Index-Zeichen versehen sind.

Das in Figur 2 dargestellte Schaltdiagramm zeigt, wie die vier Solenoide 26, 14', 26' und 14 mit einer Spannungswelle verbunden sein können. Mittels eines Transformators 28 wird eine Wechselspannung von 220 Volt auf eine geeignete, niedrigere Spannung heruntertransformiert, über eine Verbindungsleitung ist ein Halbwellen-Gleichrichter 30 mit der Sekundärwicklung 29 des Transformators verbunden, von dem Halbwellen-Gleichrichter 30 erstreckt sich eine weitere#erbindungsleitung 31 zu einem Schaltarm, welcher von einer Leerstellung aus jeweils mit zwei Kontaktelementen 33 und 34 in Berührung gebracht werden kann. Das eine Kontaktelement 33 ist mit dem linker Hand in Fig. 1 angeordneten Pumpen-Solenoid 26 verbunden, sowie mit dem rechter Hand angebrachten Ventilsolenoid 14', während das andere Kontaktelement 36 mit dem rechter Hand angebrachten Pv.:npen-Sole-

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noid 26' und rait dem linker Hand angebrachten Ventilsolenoid verbunden ist. Der andere Anschluß äer Sekundärwicklung 29 des Transformators ist mit den restlichen Anschlüssen an sämtlichen vier Solenoiden verbunden. Wenn der Stromkreis über das Kontaktelement 33 geschlossen ist, dann werden die beiden parallel zueinander liegenden Solenoide 26 und 14' erregt, während die beiden ebenfalls parallel geschalteten Solenoide 26' und 14 dann erregt werden, wenn der Stromkreis über das Kontakteleraent- 34 geschlossen ist. Da allgemein der den Sclenoiden zugeführte Wechselstrom eine Periodizität von 50 hz aufweist, macht auch jeder Anker in den. Soienoiden 50 Hübe, wenn der zugeordnete Solenoid erregt ist.

Der weiter vorn schon erwähnte Schrittmotor arbeitet in folgender Weise: Soll beispielweise der Kolben des Arbeitszylinder3 nach außen, d. h., in der Zeichnung der Fig. 1 nach rechts bewegt werden, dann wird der Kontakt 33 geschlossen, so daß die Solenoidä 26 und 14' Stromimpuls© erhalten. Dadurch hebt der Solenoid 14' das Ventilelement 12' an, so daß die Flüssigkeit, die sich in dem Raum rechts des Kolbens 4 befindet, durch die Leitung 7, das Gefäß 8' und die Auslaßöffung 11' entweichen kann; von der Auslaßöffnung 11' fließt die Flüssigkeit dann nach unten in den umgebenden Eehälter 1O. Zur gleichen Zeit preßt der Anker 27 den Pumpenkolben 23 nach unten, so daß das Ventil 22 geschlossen wird und Flüssigkeit aus dem Raum 19 über den Durchlaßkanal 18, das nun offene Ventil 17 in den Eehälter 8 und von dort in die Leitung 6 und in den Raum auf der linken Seite des Zylinders getrieben wird, so daß dort ein Flüssigkeitsvolumen eingeführt wird, welches den Kolben 4 um einen kleinen Schritt nach rechts bewegt. Sobald nach dem kurz andauernder- elektri-

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sehen Impuls (nämlich 1/100 sek.) die Solenoide 26 und 14' wieder stromlos werden, wird auch das Ventileleraent 12 * geschlossen und die Feder 24 bringt den Pumpenkolben 23 und den Anker 27 wieder in ihre Ausgangspositionen zurück. Aufgrund der nun erfolgenden Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens 23 bildet sich ein Unterdruck in dem Raum 19, wodurch das Ventil 17 geschlossen und gleichzeitig das Ventil 22 geöffnet wird, welches auf diese Weise wieder neue Flüssigkeit in den Raum 19 aus dem Behälter 10 einläßt.

Sind die Solenoide stromlos, dann ist der Kolben 4 in der auf diese Weise eingestellten Position blockiert, da beide Rückschlagventile 17 und 17' als auch die beiden von den Solenoiden gesteuerten Ventile 12 und 12" geschlossen sind.

Der soeben beschriebene Zyklus wiederholt sich beim nächsten Stromimpuls. Somit wird sich der Kolben 4 Schritt für Schritt nach rechts bewegen, und zwar solange, als der Stromkreis über den Kontakt 33 geschlossen ist, wobei es auf diese Weise viccr-Lbh ist,die Länge ces Kolbenhubs mit außerordentlich guter Genauigkeit zu bestimmen« Die Bewegung des Kolbens 4 nach links erhält man dadurch, daß man nunmehr den Stromkreis über den Kontakt 34 schließt, so daß die Solenoide 26' und 14 erregt werden. Dabei kann der Schalthebelteil 32 oder ein sonstiges bewegliches Kontaktelement, wenn gewünscht, entweder von Hand oder auch automatisch mittels geeigneter der Regelmechanismen betätigt werden.

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Claims (1)

1. 2 M7A66

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   Patentansprüche

   Hydraulischer Schrittmotor, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydraulischer Zylinder (3) mit Kolben (4) und Kolbenstange (5) vorgesehen ist, daß mindestens ein Endteil des Zylinders (3) mit dem Auslaß einer volumetrischen Flüssigkeitspumpe (23, 24; 23', 24') verbunden ist, die von einem mittels elektrischer Impulse erregbaren Solenoid {26, 26^!) angetrieben ist, daß an dem anderen Endteil des Zylinders (3) ein von einem mag-/betätigbaren Ventil (12/ 12') kontrollierter Auslaß vorgesehen ist und daß das Ventil (12'/ 12) von den die Flüssigkeitspumpe (23, 24; 23', 24') antreibenden Stromimpulsen geöffnet wird.

   !. Hydraulischer Schrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Endteil des Zylinders (3) mit einem Gefäß (8, 8') verbunden ist, dessen Ausgang (11, 11') von dem magnetisch betätigbaren Ventil (12, 12') kontrolliert wird, daß ein das Gefäße (8, 8') mit der Druckseite der Flüssigkeitspumpe (23, 24; 23', 24') verbindender Kanal (18, 18') vorgesehen ist, daß in dem Kanal ein sich in das Gefäß (8, 8') öffnendes Rückschlagventil (17, 17') vorgesehen ist und daß ein Speichergefäß (10) für die Flüssigkeit vorgesehen ist, welches über Rückschlagventile (22, 22¹^ die sich in die Pumpen öffnen, mit beiden Pumpen verbunden ist.

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