DE1042982B - Vorrichtung zum Spannen und Entspannen von Speichern potentieller Energie - Google Patents

Vorrichtung zum Spannen und Entspannen von Speichern potentieller Energie

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Publication number
DE1042982B
DE1042982B DEL18017A DEL0018017A DE1042982B DE 1042982 B DE1042982 B DE 1042982B DE L18017 A DEL18017 A DE L18017A DE L0018017 A DEL0018017 A DE L0018017A DE 1042982 B DE1042982 B DE 1042982B
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DE
Germany
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drive
switched
energy
braking
potential energy
Prior art date
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Pending
Application number
DEL18017A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Hans Peter Linckh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of DE1042982B publication Critical patent/DE1042982B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H33/00Gearings based on repeated accumulation and delivery of energy
    • F16H33/02Rotary transmissions with mechanical accumulators, e.g. weights, springs, intermittently-connected flywheels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H2706/00Rotary transmissions with mechanical energy accumulation and recovery without means for automatic selfregulation essentially based on spring action or inertia

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Description

  • Vorrichtung zum Spannen und Entspannen von Speichern potentieller Energie Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spannen und Entpannen von Speichern potentieller Energie, wobei die Speicher beim Bremsen insbesondere nicht periodischer Bewegungen zwischen beliebigen An.fangs- und Endlagen geladen bzw. entladen werden.
  • Von vielen Geräten und Maschinen werden Bewegungen ausgefahrt, die in einem bestimmten Punkt beendet sein müssen. Die bei der Abbremsung frei werdende kinetische Energie wandelt sich dabei zum Teil in Wärmeenergie und zum Teil in potentielle Energie um. Während die Wärmeen.ergie zur Erwärmung der Maschinen beiträgt und durch entsprechende Kühlung abgeführt werden muß, wird die potentielle Energie von Puffern aufgenommen und gespeichert. Diese gespeicherte und potentielle Energie muß nun ebenfalls abgeführt werden, da sie sonst zu einer Veränderung der Bewegungen der Maschine gegenüber von einer Ruhelage ausgehenden Bewegung führt. Aber auch schon im statischen Zustand der Maschine wirkt die gespeicherte potentielle Energie auf d.ie einzelnen Teile der Maschine ein und verursacht durch zusätzliche Flächenpressung ein erhöhtes Reibungsmoment. Diese Vergrößerung des Reibungsmomentes muß durch eine erhebliche Vergrößerung des gesamtenAntriebsmomentes und infolge der erhöhten Flächenpressung durch eine entsprechende tSb.erdimen,sionierung ausgeglichen werden.
  • Es ist bereits eine Steuerung der die Klemmbacken tragenden und unabhängig voneinander bewegbaren sowie einzeln angetriebenen Stoßstangen eines Unterflurklsemmbackenkanters vorgeschlagen worden, bei der in den einzelnen Antrieben der Stoßstangen in Abhängigkeit der Stellungen der Klemmbacken verschiedene Stellungen einnehmende Schaltnocken vorgesehen sind, die bei Erreichen bestimmter Stellungen der ihr zugeordneten Klemmbacke den Lauf oder den Stillstand oder die Bewegungsrichtung des Motors der anderen Klemmbacke bestimmende Schalter betätigen.
  • Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Vorrichtung zum Spannen und Entspannen von Speichern potentieller Energie, wobei die Speicher beim Bremsen von Bewegungen zwischen Anfangs- und Endlagen geladen bzw. entladen werden, insbesondere beim Bremsen nicht periodischer Bewegungen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß wenigstens zwei symmetrische Antriebsglieder vorgesehen sind, die über eine steuerbare Kupplung, beispieisweise eine Magnetkupplung, derart einander zugeordnet sind, daß bei Bewegungsvorgängen, bei denen die Energiespeicher gespannt bzw. völlig entspannt werden, die Kupplung zwischen den Antriebsgliedern ausgeschaltet ist, während bei eingeschalteter Kupplung durch den Schlupf ein Ausgleich des durch die Energiespeicher hervorgerufenen Momentes ermöglicht wird, wobei durch eine Steuerung des Schlupfes die Antriebsglieder mit eine Entspannung der Energiespeicher ermöglichenden, unterschliedlichen Drehzahlen asynchron anlaufen können. Nach der Entspannung des Energiespeichers gehen bei dann starrer Kupplung die Antriebsglieder wieder in eine synchrone Bewegung über. Häufig wird man nach Erreichen dieses synchronen Laufes ein Antriebsglied absch,a,lten können. Dieses abgeschaltete Antriebsglied kann man zur Beendigung des Bewegungsvorganges wieder so an das treibende Antriebsglied binzuschalten, daß es eine Bremswirkung ausübt. In ihm wird dann ein großer Teil der bei der Bremsung frei werdenden Energie verzehrt werden, so daß ein vorgesehener Energiespeicher für die potentielle Energie nicht mehr in Tätigkeit zu treten braucht. Die Steuerung der Kupplung wird im allgemeinen slellbsttätig er folgen.
  • Die neue Vorrichtung läßt sich beispieisweise vorteilhaft bei Werkzeugmaschinen, Förderantrieben, Walzenstraßen u. dgl. verwenden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung n.ach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. In ihr ist ein Greifer l dargestellt, dessen Greiferarme 2 und 3 aufeinander zu- oder voneinander wegbewegt werden können. Zum Antrieb der Greiferarme dienen die Elektromotoren 4 und 5, die über je ein Schnecken-und Zahnradgetriebe 6 und 7 und die Kurbelstangen 8 und 9 auf die Greiferarme wirken. Die Antriebswellen 10 und 11 beider Motoren, die beide mit einer Feder 12 und 13 zur Speicherung bei der Bremsung etwa frei werdender potentieller Energie verbunden sind, sind an eine Magnetkupplung 14 geführt, deren Schlupf von einem Steuerglied 15 aus beeinflußt werden kann.
  • Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung soll ein Werkstück gedreht werden, dessen Lage im Raum nicht genau gegeben ist. Das Werkstück muß also zunächst ergriffen werden, dann in der vorgegebenen Richtung gedreht und nachher wieder freigegeben werden. Während des Drehens soll ein bestimmter Anpreßdruck der Greifer aus fabrikatorischen Grün den nicht überschritten werden.
  • Zum Greifen des Werkstüclses ist es erforderlich, die Greiferarme aufeinanderzu zu bewegen, bis sie einen bestimmten Anpreßdruck auf das Werkstück ausüben. Danach muß der gesamte Greifer so bewegt werden. daß er das Werkstück entweder dreht, hebt oder sonstwie verschiebt.
  • Die Bewegungen des Greifers bzw. der Greiferarme geschieht über die Antriebsmotoren 4 und 5. Die Drehbewegung der Motonveile wirkt auf in Richtung der NIotonvellen achse verschiebbare Schnecken und wird über je ein Schneckenrad und ein entsprechendes Übersetzungsgetriebe auf die Greiferarme übertragen.
  • Die Schnecken stehen in Motorwellenrichtung unter der Einwirlcung je einer Druckfeder, die mit einem Ende an einem in bezug auf die Motonveile festen Widerlager befestigt sind und mit ihren anderen Enden an den Stirnseiten der Schnecken anliegen.
  • Es sei zunächst angenommen, daß sich beide Federn im entspannten Zustand befinden. Zum Greifen muß nun der Greiferarm 2 nach unten und der Greiferarm 3 nach oben bewegt werden. Nimmt man einen gleichartigen Aufbau der Übersetzungsgetriebe an, so bedeutet das, daß die beiden Antriebsmotoren in entgegengesetzter Richtung laufen müssen.
  • Sobald die Greiferarme das Werkstück berühren, wird die freie Drehhewegungsmöglichkeit der Schneclienräder und des Übers etzungsgetrieb es gehemmt. Da die Schnecken nicht mehr die Schneckenräder drehen kennen, werden sich die Schnecken in Richtung der Motorachse vom Motor weg entgegen der Wirkung der Federn bewegen. Dabei werden die Federn gespannt und können, wenn sie einen bestimmten Spannungszustand erreicht haben, über ein geeignetes Abschaltorgan den Antriebsmotor abschalten.
  • Schließt sich an den Greifvorgang ein anderer Arbeitsvorgang an, beispielsweise ein Drehen des Werkstiickes, so müssen beide Motoren in gleicher Dreh richtung laufen. Das bedeutet, daß der eine Motor entgegen, der andere aber mit der Federspannung anlaufen muß. Laufen beide Motoren synchron an, so ergeben sich beiderseits der dargestellten Kupplung unterschiedliche Drehmomente, die zu einem Ausgleichsmoment führen. Um ein Ausgleichen dieses Ausgleichsmomentes zu ermöglichen, wird nun die Kupplung gerade so eingestellt, daß das auftretende Ausgleichsmoment zu einem Schlupf der Kupplung führt. Die Möglichkeit des Schlüpfens der Kupplung gestattet somit ein asynchroniZsches Hochlaufen der beiden Motoren.
  • Wenn nun das Werkstück gedreht werden soll, wird die Kupplung so gesteuert, daß sie nach Ausgleich der beiden Energiespeicher in eine starre Kupplung übergeht, die eine synchrone Bewegung der beiden Motoren zur Folge hat. Die durch das Ausgleichsmoment zum Rutschen gebrachte Kupplung ermöglicht dadurch einen Ausgleich der Energiespeicher und damit nach einem Anlaufvorgang unter schiedlicher Drehzahl den Übergang zu einem synchronen Lauf.
  • Folgende drei Vorgänge laufen also zeitlich nacheinander ab: 1. Greifen 2. Drehen (nach rechts oder nach links) 3. Lösen.
  • Der eigentliche Arbeitsvorgang ist der Vorgang 2.
  • Beim Vorgang 1, dem Greifen, sind die Wellen 10 und 11 nicht gekuppelt und laufen gegensinnig. Hat eine Greiferklaue das Werkstück berührt, ändert sich die Last nur geringfügig. Die zuerst am Werkstück anliegende Klaue soll das Werkstück auf die andere Klaue hinzu bewegen, so daß zum Abschluß des Vorganges 1 das Werkstück von beiden Klauen ergriffen ist. Bei diesem Vorgang laufen beide Motoren gegen die Federspannung an, wobei diese Federn nur vorübergehend die Beschleunigungskraft aufnehmen.
  • Beim 2. Bewegungsvorgang, dem Drehen des Werkstückes, laufen beide Wellen 10 und 11 gleichsinnig.
  • Die Kupplung ist nun im Eingriff, beispielsweise als Magnetpulverkupplung erregt, und vernichtet die Energie, die durch den Schlupf bestimmt ist. Diese Energie ist geringfügig, da die Drehzahldifferenz wie auch die Schlupfzeit sehr klein ist. Es handelt sich hier also nicht um eine Leistungsvernichtung durch Reibung. Das Kupplungsmoment wird durch die beispielsweise elektrische Erregung der Kupplung eingestellt, die den beim Arbeitsvorgang benötigten Anpreßdruck der G;tleiferklauen bestimmt. Ist das durch die Federspannung der Federn 12 und 13 hervorgerufene Moment größer als das Kupplungsmo,ment, schlüpft die Kupplung bis zum Ausgleich dieser Momente, also bis zur Entspannung.
  • Der Vorgang 3, das Lösen, nutzt eine noch vom Greifvorgang her im System vorhandene potentielle Energie zum Beschleunigen aus. Die Kupplung ist hierbei nicht im Eingriff, also entregt. Die Wellen drehen sich gegensinnig.
  • Für die Vorstellung der nacheinander ablaufenden Bewegurlgsvo,rgänge ist es zweckmäßig, sich auf den Wellen 10 und 11 angeordnete Bremsen, beispielsweise Backenbremsen, vorzustellen, die nach jedem Bewegunsvorgang das gesamte System bis zum nächsten B ewegungsvorgang, der an und für sich sofort danach erfolgt, blockieren,. Hierdurch wird ein Ausgleich der im System gespeicherten potentiellen Energie im Moment des Urnschaltens des Antriebes verhindert.
  • Der Umfang der Entspannung, und damit die verbleibende Restspannung, wird zeibhängig gesteuert.
  • Nach einer einstellbaren Zeit wird der ziehende Motor vom Netz abgeschaltet. In diesem Augenblick stellt die Magnetkupplung wieder die starre Verbindung her, da das zusätzliche Ausgleichsmoment weggefallen ist. Der übrigbleibende Motor schiebt nun über die beiden starr gekuppelten und damit jetzt synchron laufenden Getriebeglieder die Greiferarme in die gewünschte Stellung. Beim Stillsetzen wird nun nicht der schiebende Motor gebremst, sondern der vorher abgeschaltete Zugmotor erhält, z. B. durch Umpolen, ein Ubermoment, so daß die einmal eingestellte Federspannung erhalten bleibt.
  • Die durch das Abbremsen in der Feder gespeicherte potentielle Energie wirkt sich beim Anlauf beschleunigend auf den ziehenden Motor aus. Somit erleichtert also die vorstehend genannte Schaltung dadurch, daß sie die potentielle Energie der Federn mit ausnutzt, den Anlauf in seiner kritischen Phase. Dies bedeutet aber eine Verringerung des Anlaufdrehmomentes der Antriebsmotoren.

Claims (5)

  1. PATENTANSPROCHE: 1. Vorrichtung zum Spannen und Entspannen von Speichern potentieller Energie, wobei die Speicher beim Bremsen von Bewegungen zwischen Anfangs- und Endlagen geladen bzw. entladen werden, insbesondere beim Bremsen nicht periodischer Bewegungen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei symmetrische Antriebsglieder (4, 5) vorgesehen sind, die über eine steuerbare Kupplung (14), beispielsweise eine Magnetkupplung, derart einander zugeordnet sind, daß bei Bewegungsvorgängen, bei denen die Energiespeicher (12, 13) gespannt bzw. völlig entspannt werden, die Kupplung (14) zwischen den Antriebsgliedern (4, 5) ausgeschaltet ist, während bei eingeschalteter Kupplung durch den Schlupf ein Ausgleich des durch die Energiespeicher hervorgerufenen Moments ermöglicht wird, wobei durch eine Steuerung des Schlupfes die Antriebsglieder (4, 5) mit eine Entspannung der Energiespeicher (12, 13) ermöglichenden, unterschiedlichen Drehzahlen asynchron anlaufen können.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Antriebswellen (10, 11) der Antriebsglieder (4, 5) gegen die Spannung der Federn (13, 14) verschiebbare Schnecken vorgesehen sind, die bei Beendigung des Greifvorganges, wenn also die Getriebe (6, 7) blockiert sind, die Federn (12, 13) spannen.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiclmet, daß nach Entspannung des Energiespeichers die Antriebsglieder starr gekuppelt sind.
  4. 4. Verfahren unter Benutzung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach Übergang in den synchronen Lauf ein Antriebsglied abgeschaltet wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4 unter Benutzung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beendigung der Bewegung das abgeschaltete Antriebsglied so wieder hinzugeschaltet wird, daß es eine Bremswirkung ausübt.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1063564B (de) * 1958-03-07 1959-08-20 Demag Ag Kantvorrichtung fuer Walzgut
FR2491181A1 (fr) * 1980-09-30 1982-04-02 Grange Robert Dispositif de transmission mecanique de puissance
US4682510A (en) * 1984-04-11 1987-07-28 Bausano & Figli S.P.A. High torque drive means for two closely spaced shafts which are also subjected to strong axial thrusts and application thereof to a double screw extruder

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1063564B (de) * 1958-03-07 1959-08-20 Demag Ag Kantvorrichtung fuer Walzgut
FR2491181A1 (fr) * 1980-09-30 1982-04-02 Grange Robert Dispositif de transmission mecanique de puissance
US4682510A (en) * 1984-04-11 1987-07-28 Bausano & Figli S.P.A. High torque drive means for two closely spaced shafts which are also subjected to strong axial thrusts and application thereof to a double screw extruder

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