AT94251B

AT94251B - Von der Getriebereibung unabhängige Steuerungsverfahren und Vorrichtung zu seiner Durchführung.

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Publication number: AT94251B
Authority: AT
Original assignee: Siemens Schuckertwerke Wien
Priority date: 1921-05-24
Filing date: 1921-05-24
Publication date: 1923-09-25

Description

Von der Getriebereibllng unabhängige Steuerungsverfahren und Vorrichtung zu seiner Durchführung.

In allen Betrieben, die der Grösse nach wechselnde Kräfte übertragen, wirkt die Reibung bei ansteigender Kraft im Sinne der Last ; also der Kraft entgegen, während sie bei sinkender Kraft diese unterstützt. Es fordert daher ein und derselbe Wert der nutzbaren Kraft zwei verschiedene Werte der Antriebskraft, je nachdem diese im Ansteigen oder Abnehmen begriffen ist. Der Unterschied jener beiden Werte ist gleich dem doppelten Betrage des im Getriebe auftretenden Reibungswiderstandes.

Dieser Erscheinung wird erfindungsgemäss dadurch Rechnung getragen, dass durch die Steuervorrichtung in ein-und denselben Steuerhebelstellungen oder Regelstufen verschiedene Werte der Antriebskraft eingestellt werden, je nachdem diese gesteigert oder verringert werden soll, wobei sich jene Werte von der gewünschten nutzbaren Kraft um den jeweiligen (positiven oder negativen) Betrag der Reibung unterscheiden.

Die Erfindung möge beispielsweise an Einrichtungen erläutert werden, bei denen der Steuerhebel ein Regelorgan betätigt, das eine beliebige Antriebsmaschine steuert und damit die von dieser gelieferte Triebkraft eindeutig regelt. Es soll also jeder Stellung des Regelorgans eindeutig eine bestimmte Triebkraft oder ein bestimmtes Drehmoment entsprechen. Die Antriebsmasehine arbeite auf ein beliebiges mit Reibung behaftetes Getriebe (z. B. Zahnradvorgelege oder Schneckentrieb für Hebemaschinen, Schraubengetriebe für Spindelbremsen oder Spindelpressen und andere). Es muss nun im Interesse der einfachen Bedienung jedem Werte der nutzbaren Kraft oder jeder Laststufe eindeutig eine bestimmte Stellung oder Rastlage des Steuerhebels entsprechen, anderseits verlangt das wechselnde Vorzeichen der Reibungswiderstände zwei verschiedene.

Kraftwerte, also zwei verschiedene Stellungen des Regelorganes.

Daher wird nach der Erfindung durch ein den Regelorganen übergeordnetes Umschaltorgan in unmittelbarer oder mittelbarer Abhängigkeit vom Bewegungssinne des-Steuerhebels die eine oder andere von zwei vorgesehenen Regelweisen eingeschaltet.

In Fig. 1 ist der Erfindungsgegenstand an einer Steuerung einer pneumatischen, hydraulischen oder Dampfbremse veranschaulicht.

1 ist der aus der Stellung 1 in die Stellung 11 auslegbare Steuerhebel, der über die Welle 2 eine Kurventrommel 3 mitbewegt. Diese trägt zwei durch eine Übergangsfläche verbundene Auflaufkurven 5 und 6 und ist längs des Keiles 4 auf der Welle verschiebbar. Sie nimmt entweder die voll eingezeichnete oder die gestrichelt angedeutete Endstellung ein, so dass die Rolle 7 und mit ihr das Gestänge 8 unter dem Einflusse der Kurve 5 oder der Kurve 6 bewegt wird. Das Gestänge 8 wirkt auf einen Druckregler 20, der in bekannter Weise den Druck im Bremszylinder 21 in eindeutiger Abhängigkeit von seiner Stellung einstellt. Es wird nun für das Erhöhen der Bremskraft die Kurve 5, für das Vermindern die Kurve 6 eingeschaltet.

Die zu derselben Winkellage der Trommel 3 gehörigen Kurvenhübe von 5 und 6 stellen am Druckregler zwei verschiedene Drücke ein, deren Wirkung sich um den doppelten Betrag der auf dieser Stufe im Bremsgestänge zu erwartenden Reibung unterscheidet. Während nämlich bei Vermehrung der Bremskraft ein um den einfachen Reibungswiderstand höherer Druck eingestellt wird, wird für dieselbe Bremskraft beim Herabregeln ein um den einfachen Reibungswiderstand niedrigerer Druck eingestellt.
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des Steuerhebels 1 bewirkt, wie folgt : Auf der Welle 2 sitzt lose ein Hebel 9, der vom Hebel 1 durch eine Rutschkupplung 10, 11, 12 mitgenommen wird, so weit es sein geringer durch die Anschläge 14 begrenzter Bewegungsarm erlaubt.

Die Rutschkuppelung besteht aus einer Unterlagscheibe-M, die durch eine Feder H gegen die Kulisse 13 des Hebels 9 gepresst wird. Die Federspannung ist mittels der Mutter 12, die auf einem am Hebel 1 befestigten Bolzen sitzt, beliebig regelbar. Der erste dem Hebel 1 erteilte Bewegung-

impuls wird dazu ausgenützt, über den Hebel 9 mittels des Zhnsegmentes 15 und des Zahnrades 16 einen Steuerschieber 17 zu verstellen, der einen im Zylinder 18 beweglichen Hilfskolben in die eine oder andere Endlage steuert. Dadurch wird mittels des Hebels 19 auch die Trommel. 3 in die eine oder andere Endlage
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der Rolle 7 aus der der einen Kurve entsprechenden Stellung in die durch die andere Kurve bedingte.

Dieser Vorgang erfolgt ruckweise bei dem ersten am Hebel 1 ausgeübten Bewegungsimpuls. Für die weitere Auslage des Hebels 1 ist dann schon die richtige Auilaufkurve zur Übertragung der Bewegung auf das Druekreglergestänge 8 vorbereitet. Dieses Umsteuern vollzieht sich auch in richtiger Weise bei Umkehr des Hebels 1 aus einer beliebigen Zwischenlage.

Der Übergang aus einer Trommelendlage in die andere entspricht einem bestimmten Reibunss- koeffizienten im Getriebe. Würde dieser z. B. durch bessere Schmierung geringer, so ist auch der Unterschied zwischen den beiden einer bestimmten Last zugeordneten Kräften ein geringerer. Um diesen geänderten Verhältnissen Rechnung zu tragen, braucht man nur die Axialbewegung der Trommel. 3 durch verstellbare Anschläge einzuschränken, so dass in den neuen Endlagen nicht die äussersten Kurven 5
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Die Regelgesetze für das Auf- und Abwärtsregeln können auch in der Weise unterschiedlich gestaltet werden, dass der Nettobetrag der Last durch eine Hauptmaschine übeiwunden wird, während den Reibungskräften durch eine zusätzliche Antriebsmaschine Rechnung getragen wird, die bald im Sinne der Hauptmasehine bald dieser entgegen wirkt. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 2 veranschaulicht.

1" ist "der Hauptmotor einer Pressvorrichtung mit Schraubenantrieb 2, dessen Drehmoment mittels des vom Steuerhebel 3"aus über die Welle 4"und die Kegelräder 5"verstellbaren Reglers kontinuierlich geregelt wird. Das Drehmoment des Hauptmotors ist so bemessen und wird so geregelt, dass es gerade die
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steigendem Druck im Sinne des Hauptmotors, bei sinkendem Di'ielk diesem entgegenwirkt. Da das Reibungsmoment dem Kraftmoment proportional ist, wird die Regelung des Hilfsmotors auch proportional zu jener des Hauptmotors durchgeführt, indem der Regler 8"tuber die Kegelräder 9" gleichfalls von der Steuerwelle 4"angetrieben wird.

Die Umschaltung des Hilfsmotors wird bei Bewegungsumkehr des Steuerhebels. 3"durch den Umschalter 10" herbeigeführt, der mittels einer Rutschkuppelung 77 am Steuerhebel hängt. Der Umschaltweg ist möglichst klein bemessen, so dass der erste Bewegungsimpuls am Steuerhebel genügt, um den Hilfsmotor 7" im richtigen Sinne zur Wirkung zu bringen.

Die Anordnung kann auch so getroffen sein, dass der Hauptmotor ein Drehmoment erhält, das gleich ist dem Lastmoment weniger dem einfachen Reibungsmoment, das also für den Betrieb bei sinkendem Arbeitsdruck ausreicht, während für dessen Ansteigen der für das doppelte Reibungsmoment bemessene Hilfsmotor in Abhängigkeit vom Auslegesinn des Steuerhebels zugeschaltet wird.

Fig. 3 zeigt eine Manövrierbremse mit einer erfindungsgemäss ausgebildeten Steuervorrichtung. l' ist der Hauptzylinder, der gemeinsam mit dem Hilfszylinder 7'auf das Gestänge der Manövrierbremse 2' wirkt. Soll der Bremsdruck erhöht werden, so wird der Steuerhebel 3'aus der Stellung I gegen die Stellung 11 ausgelegt, wobei der Dreiweghahn 10' sofort in die mit a bezeichnete Einströmstellung gedreht
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da auf beiden Kolben derselbe durch den Druckregler 6'in Abhängigkeit von der Steuerhebelstellung bedingte Druck lastet. Bei der geringsten Rückbewegung des Steuerhebels 3'wird der Hahn 101 aus der
Lage a in die Lage z gebracht, in der er die vom Druckregler 6' kommende Leitung abschliesst, dagegen die vom Zylinder 7'kommende Leitung nach aussen öffnet.

Dadurch wird der Hilfszylinder wirkungslos und die Bremse steht nun mir mehr unter der Kraft des Hauptzylinders 1', die während der Druck- verminderung zur Erzielung der gewünschten Bremsdrücke ausreicht.

Die beiden Kolben können auch, wie in Fig. 4 gezeichnet, zu einem Stufenkolben vereinigt werden.

Die Hauptstufe l'ist ständig an den Druckregler 6'angeschaltet, während die Hilfsstufe 7', welche die doppelte Reibungskraft überwindet, nur während der Drucksteigerung durch den Steuerhahn 10'zuge- schaltet wird. Der nicht gezeichnete Steuerhebel und die übrigen Gestängeteile sind ganz der Fig. 3 ent- sprechend gedacht.

Es ist unter Umständen zweckmässig, den Hauptantrieb für die Höchstkraft, also Last mehr
Reibung, zu bemessen und den der doppelten Reibungskraft, entsprechenden Zusatzantrieb während des
Herabregelns dem Hauptantrieb entgegenarbeiten zu lassen.

In diesem Falle kommt die Ausführung des Differentialkolbens nach Fig. 5 in Betracht. Hier ist das Verhältnis der Kolbenflächen l'und 7'gleich dem Verhältnis von Last mehr Reibungswiderstand zum doppelten Reibungswiderstand.

Die angeführten Ausführungsbeispiele beziehen sich zwar auf Vorrichtungen mit kleinem Arbeitsweg, doch sind die angegebenen Einrichtungen ohneweiters z. B. an Hebemaschinen verwendbar, wo auf eindeutigen Zusammenhang zwischen Steuerhebelstellung oder Regelstufe und Hubkraft Wert gelegt wird (im Gegensatze zu solchen, bei denen der eindeutige Zusammenhang zwischen Hebelstellung und Gesehwindigkeit angestrebt wird).

Diese Ausführungen können auch ohneweiters auf elektrischen Antrieb sinngemäss übertragen werden, wobei man den Antriebsmotor mit zwei parallel geschalteten Nebenschlusserregerwicklungen ausstattet, die gemeinsam geregelt werden, und in ihren magnetisierenden Wirkungen im Verhältnisse von Last weniger Reibungswiderstand zum doppelten Reibungswiderstand, oder Last zum einfachen Reibungswiderstand, oder Last mehr Reibungswiderstand zum doppelten Reibungswiderstand stehen.

Im ersten Falle wird die Zusatzerregung während der Kraftsteigerung zugeschaltet, während der Kraftverringerung ausgeschaltet ; im zweiten Falle ist die Zusatzerregung während der Kraftsteigerung zugeschaltet, während der Kraftverringerung gegengeschaltet; im dritten Falle ist sie während der Steigerung ausgeschaltet, während der Verringerung gegengeschaltet.

In ähnlicher Weise können auch zwei parallel liegende Ankerwicklungen Verwendung finden.

In der in Fig. 6 und 7 dargestellten Einrichtung wird das Drehmoment des Motors 1''' durch Vorschaltwiderstände geregelt u. zw. sind für die Steigerung und Verminderung des Momentes zwei verschiedene Widerstandsreihen 31 und 4""vorgesehen. Diese können aber auch zu einem einzigen Widerstand vereinigt werden, von dem sämtliche Anzapfungen ausgehen. Der Steuerhebel 2"'wird zur Steigerung des Drehmomentes aus seiner gezeichneten Nullstellung nach links ausgelegt. Hiebei folgt der Schleppschalter 5''' dem erteilten Bewegungssinn, der um den Punkt 9''' schwenkbare Umschalter 8''' wird gegen die rechte Kontaktreihe gedrückt.

Es ist also, noch bevor die Bürste 12111 am Hebel 21'! das erste Kontaktpaar 13"'erreicht, die richtige Widerstandsreihe- vorbereitet. Da bei steigendem Drehmoment neben der Last auch die Reibung zu überwinden ist. ist der Widerstand 4''' kleiner zu wählen, als der für fallendes Drehmoment zur Wirkung gelangende Widerstand 3'''. Die Umschaltung erfolgt im ersten Momente des Zurücklegens des Steuerhebels 2'''. Die Bauart der am Schleppschalter 5''' angebrachten Rutschkuppelung, die der schon in Fig. 1 perspektivisch dargestellten entspricht, geht aus Fig. 7 hervor. 2''' ist der um die Achse 16"'lose drehbare Steuerhebel, der einen Bolzen J mit Gewinde trägt.

Der Bolzen gleitet in einer Kulisse des um die gleiche Achse 16111 lose drehbaren Hebel 5'" und trägt eine durch Gegenmutter gesicherte Mutter 20, die über eine Feder 6"', eine Unterlagsscheibe zugegen den Rand der Kulisse presst und so die zumMitnehmen nötige Reibungskraft hervorbringt. Das Mitnehmen dauert nur so lange, bis der Umschalter den geringen Schaltweg zurückgelegt hat, dann tritt das Gleiten der Rutschkuppelung ein.

Die Einrichtung kann durch sinngemässe Verdoppelung auch auf umsteuerbare Motoren Anwendung finden.

Die einfachtse Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in Fig. 8 dargestellt.

Die Steuerbewegung wird hiebei durch eine unveränderliche Übersetzung dem Regelorgan mitgeteilt, das zu jeder Stellung des Steuerhebels einen bestimmten Regelwert einstellt. Der Steuerhebel erhält für jede Regelstufe zwei einander entsprechende Raststellungen, die für seinen Hin-und Rückgang um einen solchen Steuerweg verschieden sind, der dem doppelten Werte der jeweilig auftretenden Reibungskraft entspricht. In Fig. 8 ist ein Steuerbock dargestellt, der zwei mit Einkerbungen versehene Rollenbahnen 2"" und 4''''trägt. Diese Einkerbungen (Rastkerben) sind infolge ihrer unsymmetrischen Form nur einseitig wirksam und in den beiden Rollenbahnen gegenläufig angeordnet.

In die Einkerbungen fallen die durch Federn 6'''' und 7'''' abwärts gedrückten Rollen 3""und 5""in den Raststellungen ein.

Während bei Rechtsauslage des Steuerhebels l"" die Rolle 3"" in den Kerben ihrer Bahn 2""deutlich fühlbaren Widerstand findet, gleitet die Rolle 5"aus den Kerben der Bahn 4/leicht heraus. Die Raststellungen werden also bei Rechtsbewegung nur entsprechend den auf der Bahn 2"" vorgezeichneten Stufen fühlbar, während bei Linksbewegung des Steuerhebels die Stufen der Bahn 41111 zur Geltung kommen und jene von 3" zurücktreten :
Die Rollen 3'''' und 5'''' können auch durch eine Rutschkuppelung so gesteuert werden, dass je nach dem Bewegungssinne des Hebels 1'''' eine Rolle allein anliegt, während die zweite abgehoben wird.

In diesem Falle brauchen die Kerben nicht einseitig ausgebildet zu sein.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Von der Getriebereibung unabhängiges Steuerungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass in gleichen Regelstufen bzw. gleichen Steuerhebelstellungen verschiedene Werte der Antriebskraft eingestellt werden, die um den Betrag des jeweilig auftretenden Reibungswiderstandes grösser oder kleiner sind als die zu erzielende nutzbare Kraft, je nachdem diese gesteigert oder vertingert werden soll.

Claims

- 2. Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein den Regelorganen übergeordnetes Umschaltorgan, das in unmittelbarer oder mittelbarer Abhängigkeit <Desc/Clms Page number 4> vom Bewegungssinne des Steuerhebels verschieden wirkende Regelorgane oder verschiedene Regelstufen einschaltet.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Umschaltorgan, das bei Änderung des Bewegungssinnes des Steuerhebels (1) innerhalb eines geringen Steuerweges die Antriebskraft um den doppelten Betrag des auf der jeweiligen Kr. aftstufe auftretenden Reibungswiderstandes verändert.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltorgan dem Steuerhebel (1) mit dem es durch eine Rutschkupplung (10, H, 12) verbunden ist, nur auf seinem eigenen kurzen Schaltwege folgt, dagegen an der Weiterbewegung des Steuerhebels nicht teilnimmt.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltorgan auf eine Vorrichtung einwirkt, die das Übersetzungsverhältnis zwischen Steuerhebel und Regelorgan ändert.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Steuerhebelbewegung auf das Regelorgan über eine Kurventrommel (3) erfolgt.

7. Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurventrommel (3) für die verschiedenen Regelgesetze verschiedene Kurven trägt, die durch Axialverschiebung der Trommel umgeschaltet werden.

8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialverstellung der Kurventrommel (3) durch einen vom übergeordneten Umschaltorgan gesteuerten Servomotor erfolgt.

9. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine zusätzliche, die Reibungswiderstände ganz oder teilweise ausgleichende Zusatzkraft.

10. Steuervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung für die Zusatzkraft und jene für den Hauptantrieb derart miteinander vereinigt oder miteinander gekuppelt sind, dass sie beide Antriebe proportional zueinander regeln.

11. Steuervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzkraft sich zur Hauptantriebskraft verhält wie der einfache Reibungswiderstand zur Last. EMI4.1 Hauptantriebskraft verhält wie der doppelte Reibungswiderstand zu der um den einfachen Reibungwiderstand verminderten Last.

13. Steuervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzkraft sich zur Hauptantriebskraft verhält wie der doppelte Reibungswiderstand zu der um den einfachen Reibungswiderstand vermehrten Last.

14. Steuervorrichtung nach Anspruch 12 für Kolbenantrieb, gekennzeichnet durch einen Stufen- EMI4.2 fachen Reibungswiderstand vermehrte Kraft zum doppelten Reibungswiderstand (Fig. 5).

16. Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10 für elektrischen Antrieb, gekennzeichnet durch eine Hilfserregerwicklung am Antriebsmotor C, die in Parallelschaltung zur Haupterregerwicklung das Feld beeinflusst.

17. Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 13 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisierende Wirkung der Hilfserregerwicklung zu jener der Hauptwicklung im Verhältnisse des einfachen Reibungswiderstandes zur Last oder des doppelten Reibungswiderstandes zu der um den einfachen Reibungswiderstand verminderten Last oder des doppelten Reibungswiderstandes zu der um den einfachen Reibungswiderstand vermehrten Last steht.

18. Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10 für elektrischen Antrieb, gekennzeichnet durch eine Hilfsankenick1ung am Antriebsmotor f), die inParallelschaltung zur Hauptwicklung liegt.

19. Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 13 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromstärken in der Hauptankerwick1ung und Hilfsankerwick1ung in einem konstanten Verhältnisse stehen, das gleich ist dem Verhältnisse von Lastmoment zu Reibungsmoment oder Lastmoment weniger Reibungsmoment zu doppeltem Reibungsmoment oder Lastmoment mehr Reibungsmoment zu doppeltem Reibungsmoment.

20. Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 für elektrische Einrichtung, gekennzeichnet durch zwei mit verschiedenen Stufen versehene, über einen Umschalter abwechselnd einschaltbare Regelwiderstände r, .' 21. Steuervorrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch-einen einzigen Regelwiderstand mit zwei umschaltbaren Reihen von Anzapfstufen.

22. Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, deren Steuerhebel (1fff') verschiedene Reihen von gleich vielen einander entsprechenden Raststellungen für Hin- und Rückgang besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugeordneten Raststellungen um einen dem doppelten Wert der jeweiligen Reibungskraft entsprechenden Steuerweg gegeneinander versetzt sind. (Fig. 8.)