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Gleichlaufsteuerung für hydraulische Hebevorrichtungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichlaufsteuerung für hydraulische Hebevorrichtungen mit zwei oder mehr mit Hochdruckmedien arbeitenden Servomotoren, bei der im hydraulischen Strang den einzelnen Servomotoren zugeordnete, für das Heben und Senken der Last hydraulisch oder mechanisch gekuppelte, durch in Umlaufleitungen vorgesehene Feinregulierdüsen überbrückbare Volumsmesser angeordnet sind.
Für den Gleichlauf von hydraulischen Windwerken mit zwei oder mehr Hebevorrichtungen sind bereits mechanische Führungen bei schweren, ecksteifen Schützentafeln, Hubbühnen usw. bekannt, die mit Hilfe von besonderen Seitenführungen den Gleichlauf erzwingen. Nachteilig wirken sich bei diesen Konstruktionen das grosse Gewicht und der grosse Anschaffungspreis aus.
Ausserdem sind statische Druckerzeuger mit hydraulischen Mehrfachkolben und Kopfwindkessel bekannt, wobei das Hubmedium durch Druckrohr zu den einzelnen hydraulischen Servomotoren zugeführt wird.
Auch finden hydraulische Gleichlaufsteuerungen für zwei oder mehr Servomotoren mit eingebauten Reduzier-, Kompensations- und Reglerventilen mit translativen und rotierenden Kolbenventilen Anwendung.
Die beiden letztgenannten Bauarten sind im Aufbau kompliziert und haben geringe hydraulische Beweglichkeit, erfordern Geradführungen und sind druck-, temperatur- und ortsabhängig hinsichtlich der An-und Abzapfstelle.
Andere Konstruktionen verwenden in den Öldruckleitungen Konstantventile oder auch einfache nicht gekuppelte Volumsmesser, die im Alleinlauf arbeiten. Konstantventile sind solche, die den Durchgang einer vorbestimmten Zuflussmenge für die Zeit ihrer Einstellung mit unwesentlichen und unvermeidlichen Abweichungen aufrechterhalten.
Diese verbesserten Bauarten sind zwar schon unabhängig von den Druckverhältnissen vor und hinter den Regelgeräten, die dynamisch gut ausbalanciert auch mit hoher Drehzahl laufen können, aber durch die getrennte Anordnung der Regelvorrichtungen keinen einwandfreien Gleichlauf der einzelnen hydraulischen Servomotoren gewährleisten.
Es wurden auch bei hydraulischen Hebevorrichtungen elektrische Wellen mit Asynchronmaschinen
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eignen sich nicht für das Schnellsenken der Last, und die Null-Rückstellung ist von Hand aus vorzunehmen. Die Gleichlaufkontrolle ist bei diesen Konstruktionen separat erforderlich, da die mechanische Kupplung sowohl im maschinellen Teil als auch bei den hydraulischen Ausrüstungen fehlt.
Ausserdem sind hydraulische Hebeanlagen bekannt, die mit zwei oder mehr Pumpenanlagen arbeiten, wobei je Servomotor eine regelbare Pumpe vorhanden ist.
Die Nachteile der genannten Konstruktion überbrückt der gegenständliche Vorschlag der"hydrauli- schen Welle".
Bekannte Steuerungen dieser Art verwenden starr gekuppelte Volumsmesser, die mit einem gemeinsamen Mehrfachsteuerventil nur mit der Einschränkung überbrückbar sind, dass der Druck in den Hubzylindern beim Absetzen der Last fallende Tendenz hat. Ein Nachsteuern unter Last ist nicht möglich und wird sogar durch eine druckabhängige Verriegelungsvorrichtung unterbunden. Es Ist also eine Feinregulierung bei diesen Bauarten während der Bewegung nicht vorgesehen. Daher eignen sich diese nur für Hubzylinder mit kleiner Hubhöhe.
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Demgegenüber ist die erfindungsgemässe Gleichlaufsteuerung dadurch gekennzeichnet, dass zum Aus- gleichen von Volumsabweichungen der Volumsmesser die in den Umlaufleitungen vorgesehenen Feinre- gulierdüsen während der Hubbewegung einschaltbar und justierbar angeordnet sind. Dadurch ist der völli- ge Gleichlauf aller Servomotoren gesichert und ein Aussertrittfallen in der Bewegung aller Servomotoren ist ausgeschlossen (Selbstregulierung).
Die Bewegungsführung der gesamten Anlage befindet sich in einer einzigen Vorrichtung ohne lange mechanische Gleichlaufwellen, bewegliche Steuerorgane, elektrische Zusatzsteuerapparate usw.
Es laufen die hydraulischen Servomotoren nicht auseinander. Das errichtete starre hydraulische Ge- stänge gleicht einer mechanischen Welle.
Eine Hochdruckpumpe fördert eine inkompressible Flüssigkeit in einen hydraulisch und mechanisch gekuppelten Volumsmesser, der vorausbestimmte Flüssigkeitsmengen genau dosiert und diese den einzelnen Servomotoren zuteilt. Diese Volumsmesser bestimmen genau die Länge des gewünschten hydraulischen
Gestänges, und die gleich oder unterschiedlich grossen Servomotoren erhalten ihre Führungsgrösse nur über den Weg des mechanisch und hydraulisch gekuppelten Volumsmessers für alle Bewegungsrichtungen.
Erfindungsgemäss ist ferner jedem Servomotor ein gesonderter Volumsmesser zugeordnet, und diese sind durch einen Antrieb mit konstanter oder veränderlicher Übersetzung miteinander gekuppelt, um im letzteren Falle bei erforderlicher Veränderung der Durchflussmenge die gewünschte Aussteuerung der Servomotoren vornehmen zu können.
Die gekuppelten Volumsmesser steuern, wie erwähnt, den Zu- und Ablauf der Servomotoren, um beide Bewegungsrichtungen unter der gewünschten Laufkontrolle zu halten.
Durch Kombination verschieden grosser, mechanisch gekuppelter Volumsmesser mit verschieden gro- ssen zugeordneten Servomotoren wird ein Regeleffekt mit grosser Präzision mit einfachen und betriebssicheren Mitteln erreicht, deren Vorzüge ausführlich noch erläutert werden.
Beim Lastsenken ist kein Betriebsstrom erforderlich.
Zwei Beispiele der erfindungsgemässen Steuerung in Anwendung zur Bewegung von Wehrverschlüssen sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt das Steuerschema für eine Anordnung mit zwei verschieden grossen Kolbenservomotoren, wogegen Fig. 2 die Anwendung der Gleichlaufeinrichtung auf zwei getrennt angeordnete Rotationsservomotoren darstellt.
In Fig. 1 treibt ein Elektromotor 1 beim Heben der Wehrschützentafel 15 eine Hochdruckpumpe 2 an, die durch das Saugrohr 3P aus dem Ölbehälter 3 die Betriebsflüssigkeit aufnimmt. Diese wird über das Rückschlagventil 4 in die Leitung 31 gedrückt und über die Druckleitung 36 der Gleichlaufeinrichtung zugeführt. Das Rückströmventil 28 ist dabei geschlossen.
Die Gleichlaufeinrichtung besteht beispielsweise im vorliegenden Falle aus einem kleinen Volumsmesser 5, über den das Öl über die Leitung 32 dem kleinen Servomotor 11 unter den Kolben 13 zugeführt wird. Mit dem Kolben 13 ist die Hubstange 14 verbunden, die am unteren Ende mittels eines Bolzens 16 an der Schützentafel angelenkt ist.
Vom grossen Volumsmesser 6 führt die Druckleitung 33 in den grossen Servomotor 12, der ähnlich wie der kleine Servomotor ausgeführt ist.
Die Volumsmesser 5 und 6 sind auf der Primärseite hydraulisch gekuppelt und ausserdem mechanisch durch eine Kupplung 7 verbunden.
Volumsmesser dieser Bauart sind dynamisch ausbalanciert. Die eingebauten Förderschrauben dichten gut und wirken wie Kolben. Diese Kolben bewegen das Öl bei einer Drehrichtung immer in derselben Richtung. Jeder Umdrehung entspricht eine konstante Flüssigkeitsmenge. Kleine Mengen werden ebenfalls gemessen, da die Schrauben der Volumsmesser leicht beweglich sind. Sie arbeiten geräuschlos und vibrationsfrei, messen das Volumen genau und sind unempfindlich auf Druckdifferenzen zwischen Primärund. Sekundärseite. Die Flüssigkeit wird mit einer Toleranz von A o, bezogen auf die Menge, gefördert. Durch die kleinen Durchmesser sind hohe Drehzahlen bei hohem Wirkungsgrad zulässig. Die Drehzahl ist proportional der durchströmenden Ölmenge und die Volumsmesser wirken auch, wenn nötig, wie hydrauliche Bremsen.
Die Massenwirkung der Volumsmesser und die Leckverluste sind klein. Bewegliche Ventile sind zur Regelung der Flüssigkeit nicht vorhanden.
An Stelle der Volumsmesser können auch mechanisch gekuppelte Konstantventile verwendet werden.
Die unterschiedlichen Servomotoren werden erforderlich, da im Beispiel nach Fig. 1 auf der Wehr- schiltzentafel 15 eine Aufsatzklappe 17 angenommen ist, die sich um die Drehachse 18 bewegt und mit Hilfe des einseitig liegenden Servomotors 19, gegen den sich die Rolle 20 der Aufsatzklappe stützt, ge-
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hoben und gesenkt wird. Das Heben der Wehrschützentafel von der Schwelle 22 nach oben erfolgt mit Hilfe des elektrisch angetriebenen Pumpenaggregates 1, 2.
Zum Senken der Tafel 15 wird nun das Rückströmventil 28 z. B. durch einen Hubmagnet 29 gehoben.
Dadurch strömt das Betriebsöl aus den Servomotoren 11,12 unter den Kolben 13 über die Druckleitungen
32 und 33 und über die Volumsmesser 6 und 5 sowie die Rücklaufleitungen 34 und 35 in den Ölbehälter 3 zurück.
Sowohl beim Heben als auch beim Senken hält die "hydraulische Welle den völligen Gleichlauf der
Lastbewegung aufrecht.
Parallel zu den Volumsmessern 5 und 6 liegen die Umlaufleitungen 8 mit eingebauten, erfindungsge- mäss während der Hubbewegung einschaltbaren und justierbaren Feinregulierdüsen 9, um von aussen kleine Volumsabweichungen der Volumsmesser 5 und 6 bei der Inbetriebnahme mit oben genannter Toleranz einstellen zu können.
Die Feinregulierdüsen können auch mit Hubmagneten 10 ausgerüstet werden, um den vollen Quer- schnitt der Umlaufleitung zum Zwecke von Leckölaufbringungen, kurzzeitiger, aussergewöhnlicher Nachregulierungen usw. freigeben zu können. Dafür eignen sich z. B. Magnetventile. Die Hubmagnete 10 erhalten ihr Kommando von Stellungsfühlern üblicher Bauart, z. B. von elektrischen, mechanischen oder hydraulischen Horizontalwaagen.
Die gegenständlichen Anlagen können bei grosser Ausführung auch parallel zu den Umlaufleitungen 8 Überlaufdruckleitungen 37, 38 erhalten, um in den Grenzstellungen der Servomotoren 11, 12 eine NullRückstellung zu erreichen. Dies ist möglich, wenn die Servomotoren 11, 12 mit den Kolben 13 am oberen Zylinderdeckel anschlagen. Dadurch erhöht sich der Druck in den Pumpendruckleitungen, die Überströmventile 25 öffnen, und es wird der schleppende Kolben 13 eines Servomotors 11, 12 dadurch bei Umgehung des betreffenden Volumsmessers in die Grenzstellung gedrückt.
Das Pumpensicherheitsventil 24 ist auf einen grösseren Freilaufdruck als die Überströmventile 25 einzustellen.
Da die Volumsmesser 5 und 6 synchron mit den Kolben 13 der Servomotoren 11, 12 laufen, kann über die Welle 39 der Teufenzeiger 26 angetrieben werden, der die Lage der Wehrschützentafel 15 anzeigt.
Li Fig. 2 ist die Gleichlaufvorrichtung in Verbindung mit rotierenden Servomotoren 40 dargestellt, die direkt oder über Vorgelege die Hubkettenräder 41 antreiben. Die Schützentafel 15 hängt bei dieser Anordnung an den Hubketten 42. Die Maschinengestelle sind als Ölbehälter 3 mit einer Verbindungsleitung 43 für die Rückförderung des Betriebsmediums zum Pumpenaggregat 1, 2 ausgebildet.
Die Leckölleitungen 44 führen in die Ölbehälter 3 und dienen im Betrieb der rotierenden Servomotoren 40 als Zirkulationsweg für das Betriebsöl.
Das Senken und Schnellsenken erfolgt ohne Fremdkraft. Es sind keine Hilfsaggregate erforderlich.
Es ist Senk- und Stopbremsen möglich, auch in Verbindung mit mechanischen Windwerken.
Bewegungsvorläufe bei Stufenkolben- oder Stufenplungerservomotoren können mit der erfindungsgemässen Bauweise völlig kompensiert werden.
Es sind keine praktisch ausschlaggebenden Ungleichförmigkeitsgrade vorhanden, d. h. es treten keine Beschleunigungen und Verzögerungen während des Laufes auf, weder beim Heben noch beim Senken.
Die Null-Rückstellung erfolgt in den Grenzlagen automatisch. Die Volumsmesser bestimmen das Zumessungsgesetz für die Servomotoren. Bewegungskorrekturen übernehmen die gesteuerten Feinregulierdüsen.
Es ist automatische Steuerung, Handdruckknopfsteuerung und Handbetrieb ohne Systemänderung möglich.
Die Rohrleitungen zwischen den Volumsmessern und den Servomotoren können lang sein und auch verschiedene Teillängen aufweisen.
Die Kombination von Servomotoren mit mechanisch gekuppelten Volumsmessern kann auch für Bühnenhebewerke sowie Fahrpark-, Pressen-, Walzwerks- und sonstige Ausrüstungen verwendet werden, wo zwei oder mehrere hydraulische Kolben- oder Rotationss8rvomotoren irgend wie gesetzmässig bewegt werden müssen. Ebenso eignet sich die Bauart für hydraulische Schnellschlussorgane beliebiger Konstruktion.
Da beim Schnellschluss grosse Massenkräfte auftreten, ist eine Gleichlaufrichtfahrt besonders wichtig.
Die Anlage kann bei ihrer Bewegung nie ausser Tritt fallen.
Es sind Kombinationen zwischen mechanischen und hydraulischen Windwerken möglich, wobei das Verzögern der Last (Bremsen) am einfachsten hydraulisch erfolgt.
Es sind gleich grosse Geschwindigkeiten bei gleichen oder verschieden grossen Servomotoren möglich.
Auch sind verschiedene Geschwindigkeiten bei gleichen oder verschieden grossen Servomotoren zu erreichen.
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Durch die erfindungsgemässe Kupplung der Volumsmesser durch einen Antrieb ist ein beliebiger Wechsel in der Geschwindigkeit erzielbar.
Im Rahmen des Vorschlages sind mannigfaltige Ausführungen möglich. Die Fig. 1 und 2 zeigen nur Beispiele von Anlagen mit zwei Servomotoren unterschiedlicher bzw. gleicher Grösse, die sich im Gleichlauf automatisch kontrollieren.
Die Abnützung ist sehr gering und auch beim Lastsenken übernimmt der gekuppelte Dosierapparat die Gleichlaufführung ohne Aufwendung von Kraftstrom, wenn von Stufenservomotoren abgesehen wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gleichlaufsteuerung für hydraulische Hebevorrichtungen mit zwei oder mehr mit Hochdruckmedien arbeitenden Servomotoren, bei der im hydraulischen Strang den einzelnen Servomotoren zugeordnete, für das Heben und Senken der Last hydraulisch oder mechanisch gekuppelte, durch in Umlaufleitungen vorgesehene Feinregulierdüsen überbrückbare Volumsmesser angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleichen von Volumsabweichungen der Volumsmesser die in den Umlaufleitungen vorgesehenen Feinregulierdüsen während der Hubbewegung einschaltbar und justierbar angeordnet sind.