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Die Erfindung betrifft einen Antrieb für hydraulische Hubeinrichtungen, wie z. B. Hubpodien oder Hebebühnen, mit mehreren Hubzylindern, die über eine Gleichlaufeinrichtung verbunden sind, insbesondere einen gemeinsamen Antrieb für mehrere gleichlaufende, nicht unbedingt gleichzeitig in Betrieb befindliche, aber unterschiedlich belastbare Hubeinrichtungen, mit integrierter Verriege- lungseinrichtung.
Es ist bekannt, zum Antrieb von Hubpodien elektromechanische Antriebe zu verwenden. Dies kann eine Elektrowinde mit Seil, eine Treibscheibenwinde, ein Kletterantrieb oder auch ein Spindelantrieb sein. Da hiebei die elektrischen Motoren sehr gross ausgebildet werden müssen, werden meistens zum Gewichtsausgleich Gegengewichte verwendet, wodurch der ganze Antrieb einen grossen Platzbedarf hat. Um den Platzbedarf zu verringern, wurde bei kleinen Anlagen auf das Gegengewicht verzichtet, bzw. wurden Spindelantriebe entwickelt, die aber infolge des grossen Leistungsbedarfes geräuschvoll waren. Um diesen Nachteilen zu begegnen, wurden Hydraulikantriebe entwickelt, bei welchen ein oder mehrere hydraulische Zylinder der Hubarbeit verrichteten.
Um die Hydraulikzylinder zu verkürzen, wurden dieselben oft indirekt angeordnet, so dass sie über Scherenantriebe oder flaschenzugähnliche Seilschaltungen bei geringem Hubantrieb grosse Wege bewerkstelligten. Bei diesen hydraulischen Antrieben tritt jedoch der Nachteil auf, dass die Verriegelung in den einzelnen Höhen Schwierigkeiten bereitet und dass auch die Regelung des Gleichlaufes mehrerer Hydraulikzylinder kompliziert ist.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, den Hydraulikantrieb so zu gestalten, dass mehrere Hydraulikzylinder absolut synchron arbeiten, und dass gleichzeitig eine stufenlose Verriegelung automatisch vorgesehen ist, so dass es bei einem Druckabfall zu keinem Abstürzen der Hubeinrichtung kommen kann.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Hubzylinder eine Spindel mit einem Spindelantrieb vorgesehen ist, dessen Gleichlauf mit dem hydraulischen System über eine Belastungsmesseinrichtung wie z. B. eine Kraftmessdose, über das hydraulische System regelbar ist. Wesentliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angeführt.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise dargestellt, wobei auf der rechten Seite der Zeichnung ein Antrieb mit direkt angreifenden Hydraulikzylindern und auf der linken Seite der Zeichnung ein Hubpodienantrieb mit indirekt angreifenden Hydraulikzylindern, die über einen Flaschenzug arbeiten, dargestellt ist. Beide Hubpodien können durch einen gemeinsamen Antrieb in Form eines elektrischen Drehstromgenerators --5--, wie dargestellt, oder eine gemeinsam angeordnete Hydraulikpumpe --7-- (nicht dargestellt) betrieben werden. Das Hubpodium-l- wird von zwei oder mehreren Antriebsgruppen gehoben bzw. gesenkt, wobei jede Antriebsgruppe als Hubelemente je eine Spindel --2-- und je einen Zylinder --3-- besitzt.
Die Spindeln --2-- werden von als Drehstromschleifringläufermotoren ausgebildeten Spindelantrieben betrieben. Diese Motoren sind rotorseitig mit dem Drehstromgenerator --5-- verbunden und bilden zusammen eine elektrische Leitmaschinenwelle. Dem als Leitmaschine ausgebildeten Drehstromgenerator --5-- können weitere Spindel antriebe --4-- auch anderer Hubpodien-l- zugeordnet werden, so dass der Gleichlauf über mehrere Hubpodien ausgedehnt werden kann. Die Auslegung der Spindeln --2-- liegt entweder vollkommen im Selbsthemmungsbereich oder in der Nähe des Selbsthemmungsbereiches. Im letzteren Falle sind Bremsen --6-- vorgesehen, so dass in jedem Fall das Festhalten des Hubpodiums --1-- allein von den Spindeln --2-- übernommen werden kann.
Die Spindeln --2-- dienen somit auch zur stufenlosen Verriegelung des Hubpodiums
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Wegen der Unzweckmässigkeit, grössere Hubleistungen über Spindeltriebe zu übertragen, werden die Spindeln hydraulisch solcherart unterstützt, dass unabhängig von der äusseren Lastgrösse und der äusseren Nutzlastanordnung nur ein kleiner, annäherend konstanter Leistungsanteil über die Spindeln übertragen wird. Die darüber hinausgehende, stark veränderliche Restleistung wird von dem der jeweiligen Spindel zugeordneten Hydraulikzylinder erbracht. In diesem Sinne ist ein Gleichlauf der Hydraulikzylinder bei stark unterschiedlichen Belastungen der Antriebsgruppen möglich. Abhängig von der Ursache der Veränderung der Hubtransportleistung, gibt es zweierlei regeltechnische Verknüpfungen zwischen dem Spindel- und dem Hydraulikantrieb :
1.
Die Hubgeschwindigkeit ist klein und die dynamischen Einflüsse sind gering, die Hub-
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transportleistung ist bei einer bestimmten, kleinen Hubgeschwindigkeit hauptsächlich von der äusseren Nutzlastgrösse und deren während der Podienfahrt unveränderten An- ordnung bestimmt (statischer Fall).
Die Anpassung der Zylinderkraft an die äussere Last zur Entlastung der zugeordneten Spindel wird wie folgt vorgenommen :
Vor Beginn der Podienbewegung läuft das Potentiometer --9-- für den Hydraulikantrieb so lange hoch, bis es von der Kraftmessdose --10-- über den Regelverstärker --11-- das Signal erhält, den Hochlauf zu beenden. Der somit gebildete Sollwert für die Druckreduzierung der Regel- ventile --8-- gegenüber dem von der Pumpe --7-- gelieferten Systemdruck bleibt während der Podienfahrt unverändert. Die Druckreduzier-Regelventile --8-- besitzen jeweils eine Servoeinrichtung (z. B. Proportionalmagnet), die innerhalb gewisser Grenzen die erforderliche Ventilstellung über einen konstanten Magnetstrom und somit über eine konstante Magnetkraft sicherstellt.
Die Stromkonstanz wird über die Rückführung --12-- des Magnetstromes zum Regelverstärker --11-- überprüft. Bei kleinen Druchflussmengen durch das Regelventil --8--, die den kleinen Hubgeschwindigkeiten entsprechen, spielt der veränderliche Durchflusswiderstand des Regelventils --8-zwischen dem Fall des Podienstillstandes und dem der Podienfahrt keine wesentliche Rolle, die Proportionalität zwischen Strom- und Druckreduktion ist hinreichend genau gegeben.
2. Die Möglichkeit der elektrischen Welle, die Hubgeschwindigkeiten in weiten Grenzen zu verändern, wird aus Funktionsgründen (z. B. bei szenischem Einsatz, bei grossen Hubhöhen mit grossen Hubgeschwindigkeiten u. dgl.) ausgenutzt. In diesem Fall reicht die Anpassung des Regelsystems an eine über den Hub konstante, statisch gegebene Sollwertvorgabe des Potentiometers --9-- nicht hin, die Belastungen der Spindeln annähernd konstant zu halten. Bei wirtschaftlichen Baugrössen der Regelventile --8-- und grossen, veränder- lichen Durchflussmengen stört deren Durchflusswiderstand die Proportionalität zwischen dem Magnetstrom und der Druckreduktion (dynamischer Fall).
Die Anpassung an die Dynamik des Systems wird wie folgt vorgenommen : Vor Beginn der Fahrt erfolgt die Bildung einer statisch bedingten Sollwertvorgabe durch das Potentiometer --9-- in gleicher Weise wie im Fall 1. Wird während der Fahrt die Drehzahl des Generators --5-- erhöht, dann folgen dieser Erhöhung die vom Hydrauliksystem unabhängigen Spindelantriebe--4--.
Mit der Drehzahlerhöhung steigen die Hubgeschwindigkeiten der Podien und die von den Zylindern - benötigten Flüssigkeitsströme, sowie die zur Abdeckung der Beschleunigungskräfte nötigen Zylinderdrücke. Die Druckreduzier-Regelventile --8-- vermögen der erforderlichen Zylinderdruckerhöhung bei unveränderlichen Sollwertvorgaben der Potentiometer --9-- aus folgenden Gründen nicht zu genügen : Die konstanten Kräfte der Proportionalmagnete können nur für konstante Zylinderdrücke über die veränderlichen Stellungen der Steuerkanten der Regelventile --8-- und somit über die an diesen Steuerkanten sich ergebenden Druckabfälle sorgen.
Bei grösseren Flüssigkeitsströmen und wirtschaftlicher Ventilbaugrösse werden aber zusätzlich Druckabfälle wirksam, die nicht vom Magnetstrom und von der Stellung der Steuerkante beeinflusst werden können, der gesamte Druckabfall des Ventils wird durchflussabhängig. Beschleunigungsvorgänge bedingen erhöhte Durchflussmengen, erhöhte Drosselwiderstände und verminderte Zylinderdrücke, wobei letztere aber der Forderung nach erhöhten Beschleunigungskräften entgegenstehen. Zu geringe Zylinderdrücke bedingen erhöhte Spindelbelastungen. Diese werden im 2. Falle ständig durch die Kraftmessdosen - erfasst und deren Ist-Wertsignale über die Regelverstärker --11-- zur Nachführung der Potentiometer --9-- herangezogen.
Die Sollwertgrösse für die Regelung der Potentiometer --9-ist als Fixgrösse durch die Sollmomente der Spindelantriebe --4-- vorgegeben.
Auf der linken Seite der Zeichnung sind hängende Spindeln, einfach wirkende Zylinder und
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Flaschenzüge, wie auf der rechten Seite der Zeichnung dargestellt, oder andere wegreduzierende Elemente, die den Spindeln die hydraulische Unterstützung bieten, möglich. Ebenso ist es möglich, die Kraftmessdosen an andern Stellen, z. B. an den Spindellagerungen anzubringen, oder die Momentenbelastungen der Wellenmaschinen nicht von den Spindelbelastungen herzuleiten, sondern die Momente an den Motoren, z. B. durch Stromaufnahmemessungen, zu erfassen.
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Das oben beschriebene Antriebssystem ist insofern theaterspezifisch, als innerhalb der Bühnengrube nur sehr kleine Antriebsmotoren mit reinem Sinusstrom ohne Phasenanschnittsteuerung zum Einsatz kommen, was für die Geräuschentwicklung von wesentlicher Bedeutung ist, und als mit diesem System eine stufenlose mechanische Verriegelungsmöglichkeit gegeben ist, was einer freizügigen Podienstaffelung und Bühnenbodengestaltung entgegenkommt. Die Pumpenmotoren und die Leitmaschine sind ausserhalb der Bühnengrube untergebracht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Antrieb für hydraulische Hubeinrichtungen, wie z. B. Hubpodien oder Hebebühnen, mit mehreren Hubzylindern, die über eine Gleichlaufeinrichtung verbunden sind, insbesondere gemeinsamer Antrieb für mehrere gleichlaufende, nicht unbedingt gleichzeitig in Betrieb befindliche, aber unterschiedlich belastbare Hubeinrichtungen mit integrierter Verriegelungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Hubzylinder (3) eine Spindel (2) mit einem Spindelantrieb (4) vorgesehen ist, dessen Gleichlauf mit dem hydraulischen System über eine Belastungs-
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