DE1503340A1 - Antrieb einer langsamen Welle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb für die gleichmäßige Drehung einer langsam laufenden Welle durch zwei von hydraulischen Pressen betätigte Klinkwerke.

Derartige Antriebe werden vornehmlich für schwere Arbeitsmaschinen benutzt, deren Welle unter Ausübung eines gleich bleibend großen Drehmoments mit praktisch konstanter, vornehmlich sehr geringer Drehzahl angetrieben werden soll. Hierzu eignen sich mindestens zwei Klinkwerke, die durch hydraulische Pressen betätigt werden.

Nachteilig bei solchen Antrieben ist die für die Erreichung der notwendigen Betriebszuverlässigkeit komplizierte Steuerung, die insbesondere für den Fall des Anfahrens derart ausgelegt sein muß, daß bei jeder Stellung der beiden Pressen der gleichmässige Ablauf des gesteuerten Wechselspiels garantiert ist.

Um die dargestellte Aufgabe bei Vermeidung der vorstehenden Nachteile zufrieden stellend zu lösen, wird gemäß der Erfindung ein Antrieb vorgeschlagen, der gekennzeichnet ist durch einen zur Meisterpresse gehörenden Umsteuerer mit einem Schalter, der kurz vor Beendigung des Eingangs des Meisterkolbens den Umsteuerer der Folgepresse so betätigt, daß deren Kolben zum Hingang veranlasst wird, wobei die Zähne der Klinkwerkräder gegeneinander drehversetzt sind.

Zur Vereinfachung der Herstellung führt man die Klinkwerke mit zugehörigen Pressen gleich aus. Die Pressen, die nur an ihrer einen Stirnseite von den Kolbenstangen durchdrungen werden, haben Kolben mit unterschiedlich großen Kolbenflächen, so daß man bei seitlich konstanter Ölzufuhr unterschiedliche Geschwindigkeiten für Vor- und Rücklauf bzw. Arbeits- und Leerhub erhält; außerdem werden die Kolbenstangen hohl ausgeführt und ein feststehender, einseitig in sie eintauchender Hilfskolben vorgesehen, damit man einen Eilhub für den Anfang der Pressenbewegung erhält, wenn diese die von der anderen Presse angetriebene Welle einholen muß, um jetzt den Arbeitshub zu übernehmen.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, im folgenden näher erläutert; darin zeigt

Abb. 1 die erfindungsgemäß ausgebildete Einrichtung, während

Abb. 2 ein Funktionsschema darstellt.

Im folgenden beziehen sich sämtliche mit einem Strich versehenen Bezugszeichen auf die Meisterpresse und das zugehörige Klinkwerk, während sich die mit einem Doppelstrich versehenen Bezugszeichen auf die Folgepresse und ihr zugehöriges Klinkwerk beziehen; werden Zahlen ohne Strich oder Doppelstrich genannt, so beziehen sie sich gleicherweise auf die Meister- und Folgepresse mit zugehörigen Klinkwerken.

Auf der Maschinenwelle 1 sitzen zwei Klinkwerkräder 2 mit je acht Zähnen, womit sich ein Teilungswinkel w = 45° ergibt. Auf der Welle sind neben den Klinkwerkrädern die Klinkenträger 3 gelagert, an denen die federbelasteten Klinken 4 angelenkt sind. Der Antrieb der Klinkwerke erfolgt durch die Pressen 7, deren Kolbenstangen 6 mit Gleitsteinen 5 der Klinkenträger in bekannter Weise zusammenarbeiten. Auf jeder Presse 7 ist ein Umsteuerer 8 angebracht, der bei der Meisterpresse 7´ mit den elektrischen Schaltern 81´ und 82´, bei der Folgepresse 7´´ mit dem Elektromagneten 84"" verbunden ist. Die Kolbenstange 6 trägt einen Steuerstab 61, der über zwei Scherenlenker 62 mit der Schubstange 83 des Umsteuerers 8 verbunden ist. Der Steuerstab 61´ des Meisterkolbens 6´ trägt zum Unterschied zum Steuerstab 61´ des Folgekolbens 6´´ einen Ansatz 60´, der bei genügender Annäherung des Meisterkolbens 6´ an seine Ausgangslage die Schubstange 83´ mitnimmt und so in bekannter Weise die Umsteuerung der Meisterpresse 7´ bewirkt.

Der Umsteuerer 8 ist ein bekannter hydraulischer Schiebeschalter mit einer Druckzuleitung 91, zwei Verteilleitungen 93, 94 und zwei Rücklaufleitungen 92. Jede Presse 7 hat einen Ringdeckel 71, der von der Kolbenstange 6 durchdrungen wird, und einen Volldeckel 72, der das druckabhängig gesteuerte Rückschlagventil 73 enthält. Der Volldeckel 72 hat außerdem einen feststehenden Hilfskolben 74, der in eine Bohrung 63 des Pressekolbens 6 eindringt und eine Ölzufuhrleitung 75 enthält, die über die Bohrung 76 mit der Verteilerlei- tung 94 verbunden und andererseits durch das druckabhängig gesteuerte Rückschlagventil 73 verschlossen ist. Dies ist durch den Kolben 77 unter Zwischenschaltung einer Feder beaufschlagt und ist durch die Leitung 78 mit der größeren Seite des Pressenkolbens 6 verbunden. Der Ventilkolben 77 wird über die Leitung 95 druckbeaufschlagt, die von der Verteilerleitung 94 abgezweigt ist. Die Schubstange 83´ des Umsteuerers 8´ ist über ein flexibles Stück 96´ mit der positiven Stromleitung 96 verbunden und kann den Strom in der rechten Endstellung über den Kontakt 88´ an das Zählwerk 89´ weiterleiten, das über die Stromleitung 90 an das elektrische Negativ angeschlossen ist. An der anderen Seite des zur Meisterpresse 7´ gehörenden Umsteuerers 8´ befindet sich der elektrische Schalter 81´, dessen auf der Schubstange 83´ sitzender Schaltfinger 85´ mit dem Gehäusekontakt 86´ elektrische Verbindung erhält, wenn die Schubstange 83´ des Umsteuerers 8´ herausgezogen wird, was dann der Fall ist, wenn die Kolbenstange 6´ über den Steuerstab 61´ das Lenkerpaar 62´ gestreckt hat. Mit Schließung des Schalters 85´, 86´ wird der Strom über die Leitung 97 zum Elektromagneten 84´´ geleitet, der den zum Folgekolben 7´´ gehörenden Umsteuerer 8´´ auf Hingang bringt, kurz bevor der Meisterkolben 6´ seinen Eingang beendet hat.

Die hydraulische Anlage besteht aus den Pumpen 51 für die Meisterpresse und 52 für die Folgepresse; beide Pumpen sitzen im Reservoir 53 und werden vom Motor 54 über ein stufenlos übersetzungsveränderliches Getriebe 55 angetrieben.

In der gezeichneten Stellung fließt das Öl von der Pumpe 51 über die Leitung 91´ zum Umsteuerer 8´ und von da über die Leitung 94´, 76, 75 in den Zylinder 63´ des Kolbens 6´. Da die geförderte Ölmenge konstant ist, wird der Kolben 6´ im Eilgang vorgetrieben, bis die Klinke 4 an dem ihr nächsten Zahn des Klinkwerkrades 2 anliegt. Es sei an dieser Stelle eingefügt, daß die dargestellte Stellung der Meisterpresse 7´ praktisch nicht vorkommt, da die Welle 1 sich dauernd dreht und der Kolben nach Erreichung der Ausgangsstellung im Eilgang den nächsten vor ihm herwandernden Zahn einholt. Die in Abb. 1 gezeichnete Stellung sei aber als Ausgangsstellung, die man durchaus einstellen kann, angenommen. Der sonst stets vorhandene Eilgang ist also hier gleich Null, da die Klinke 4 am zugehörigen Zahn anliegt und Arbeit an die Welle 1 abgibt. Aus diesem Grunde erhöht sich der Druck, wodurch das Ventil 73´ geöffnet wird und das Öl durch die Bohrung 78´ auch auf die große Seite des Kolbens 6´ gelangt. Die Geschwindigkeit der Kolbenstange 6´ sinkt mit diesem Moment plötzlich ab und der Arbeitshub beginnt. Mit der Bewegung der Kolbenstange 6´ nach links werden die Steuerlenker 62´ gestreckt und nehmen die Schubstange 83´ mit, wodurch zunächst der Schalter 85´, 86´ geschlossen und dann der Umsteuerer 8´ betätigt wird, mit der Folge, daß, wie beschrieben, der Folgekolben 6´´ in Marsch gesetzt und anschließend der Meisterkolben 6´ umgesteuert wird und zurückgeht, da das Öl aus der Leitung 91´ nun über die Leitung 93´ und die Bohrung 79´ im Ringdeckel 71´ auf die kleinere Seite des Kolbens 6´ tritt. Da die linke Fläche des Kolbens 6´ kleiner ist als die rechte, die Ölmenge aber konstant, geht der Kolben schneller zurück als er hingeht. Kur vor Erreichen der Ausgangsstellung stößt der Ansatz 60´ des Steuerstabes 61´ die Schubstange 83´ zurück und sorgt für die Umsteuerung der Meisterpresse. Gleichzeitig wird das Zählwerk 89´ bei Anstossen der Schubstange 83´ am Kontakt 88´ betätigt.

Bei der Folgepresse 7´´ ist der Vorgang gleichartig, nur bleibt der Steuerstab 61´´ in der strichpunktiert gezeichneten Endlage stehen, so daß keine Beeinflussung der Schubstange 83´´ über die Kolbenstange 6´´ erfolgt. Der Umsteuerer 8´´ wird vielmehr vom Elektromagneten 84´´ in der schon beschriebenen Weise betätigt. Damit ist eine vom Weg des Meisterkolbens abhängige Steuerung des Folgekolbens gegeben mit der Wirkung, daß der Antrieb aus jeder Lage der beiden Pressen heraus nach spätestens einem Arbeitstakt der Meisterpresse in das richtige Arbeitsspiel verfällt.

Dies wird klargemacht durch das Funktionsschema nach Abb. 2. Auf der Ordinate ist der Teilungswinkel w aufgetragen und auf der Abszisse die Zeit in Zeiteinheiten ze. Die Punkte dieses Diagramms werden im folgenden in Winkelzeiten angegeben, wobei die Zeit zunächst genannt und nach einem folgenden Schrägstrich der zugehörige Winkel in Dezimalbruchteilen von 1 angegeben ist. Die in Abb. 1 gezeigte Stellung der Meisterpresse 7´ kennzeichnet der Punkt 0,5/0 des Diagramms. Die an diesen Punkt anschließende Linie 12 kennzeichnet den Winkelweg des von der Meisterpresse getriebenen Klinkwerkzahns über den gesamten Teilungswinkelbereich w = 1. Die mit der Linie 12 zusammenfallende Teillinie 23´ kommt, wie vorher ausgeführt, praktisch nicht vor und geht an denjenigem Punkt in die

Linie 23 über, an dem normalerweise die Klinke 4 den zugehörigen Zahn einholt, was beim Zusammentreffen der Linie 22 mit der Linie 12 der Fall ist. Hierauf wird später noch zurückgekommen. Von diesem Punkt an, etwa mit 1,05/0,25 zu kennzeichnen, laufen Klinke und Nocken zusammen, die Welle 1 wird angetrieben, was bis zum Punkt 2,5/1 der Fall ist. Vorher, beim Punkt 2,2/0,85 wird der Kontakt 85´, 86´ am Schalter des zur Meisterpresse gehörenden Umsteuerers geschlossen und die Folgepresse 7´´ nach Betätigung ihres Umsteuerers 8´´ durch den Elektromagneten 84´´ in Hingang versetzt, was zunächst nach Linie 43 des Diagramms im Eilgang geschieht, bis die Klinke am Punkt 2,3/0,4 den zugehörigen Klinkwerkzahn eingeholt hat, der nach Linie 32 läuft. Wenn die Meisterpresse entlang der Linie 12 den Punkt 2,5/1 erreicht hat, erfolgt die Umsteuerung in beschriebener Weise und der Meisterkolben 6´ geht zurück gemäß Linie 24 bis zum Punkt 3/0, der dem Punkt 1/0 entspricht, wobei nach diesem Punkt der nachfolgende Zahn betrachtet ist. Wie man sieht, wird nach Erreichen der Punkte 3/0 bzw. 1/0 der Meisterpresse der Eilgang des Meisterkolbens gemäß Linie 22 in Gang gesetzt, bis die Kraftübertragung zwischen Klinke 4 und folgendem Zahn am Punkt 1,05/0,25 wieder hergestellt ist. Das Spiel der Meisterpresse entlang den Linienzügen 10, 11, 12, 13, 14 (= 10) usw. der Klinkwerkzähne (hierbei stellen die Linien 11 und 13 das Rückspringen vom zunächst betrachteten Klinkwerkzahn auf den Folgezahn in der Zeit Null dar) sowie den Linienzug 20, 21, 22, 23, 24 der Arbeitsfläche der Klinke 4 geht dauernd vor sich und ist nur abhängig von der eingestellten Ölmenge, die die Meisterpresse 7´ versorgt.

Der Folgekolben 7´´ hatte, wie vorbeschrieben, seine Klinke nach Zurücklegung des Eilgangs 43 mit dem nächsten vor der Klinke liegenden Zahn im Diagrammpunkt 2,3/0,4 in Eingriff gebracht und hatte von da an antreibend gearbeitet (Hinweis: Die Diagrammpunkte 2,5/0,5 für den vorlaufenden Zahn sind identisch mit dem Diagrammpunkt 0,5/0,5 für den Folgezahn). Von letztgenanntem Punkt an steigen die Linien 30 für den Klinkwerkzahn und 40 für die Klinke kraftübertragend gemeinsam an bis zum Punkt 1,5/1, von wo ab die Klinke im beschleunigten Gang gemäß Linie 41 zurückgeht bis zum Diagrammpunkt 2/0. Vorher, nämlich am Diagrammpunkt 1,9/0,2, in dem sich die Bewegungslinie 41 der Klinke und die Bewegungslinie 32 des folgenden Zahns bremsen, fällt die Klinke auf den Rücken des Folge- zahns ab. Nachdem die Klinke abgefallen und der Folgekolben 6´´ zur Ruhe gekommen ist, verharrt er ohne Zurücklegung von Winkelbewegung gemäß der Linie 42 bis zum Zeitpunkt 2,2 (siehe darüberliegender Hinweispfeil beim Winkelwert 0,85 der Linie 12) die Wiedereinschaltung des Folgekolbens durch den Meisterkolben in der beschriebenen Weise erfolgt.

Durch diese Steuerung wird ein vollkommen zuverlässiger Betrieb erzielt, Anfahren aus jeder Stellung der beiden Pressen ermöglicht und weitgehende Streuung der Rücklaufgeschwindigkeiten, bedingt durch Herstellungsungenauigkeiten, aufgenommen. Die Linie 41 für den Rückgang der Klinke des Folgekolbens 6´´ kann vom Punkt 1,5/1 ausgehend steiler oder schräger verlaufen, ohne daß die Funktion gefährdet ist; das steilere Verlaufen, also die schnellere Rücklaufbewegung des Folgekolbens kommt praktisch nicht vor, da die Geschwindigkeit bei absoluter Dichtheit des Kolbens durch die zugelieferte Ölmenge gegeben ist, wohl aber kann ein langsamerer Rücklauf erfolgen durch auftretende Undichtigkeiten; in diesem Fall liegt die Linie 41 flacher. Läuft der Folgekolben so langsam zurück, daß er in seiner Endlage nicht mehr stehen bleibt, was man einfach beobachten kann, so wird damit das Vorliegen eines Fehlers augenscheinlich und es empfiehlt sich, die Anlage zu überprüfen, obwohl die Funktion selbst noch nicht in Frage gestellt ist. Dies ist erst der Fall, wenn das vom Meisterkolben gegebene Umkehrkommando vor dem Klinkenfall erfolgt, das heißt also, daß im Diagramm der Schnittpunkt der Linien 41 und 32 rechts von der Zeitmarke 2, 7 liegt. Auch kann der Meisterkolben gemäß Linien 21 bzw. 24 viel langsamer zurücklaufen ohne daß die Funktion gefährdet wird. Dies geschieht erst, wenn die Linie 22 die Linie 23 rechts von der Zeitmarke 1,5 schneidet. Das könnte aber nur vorkommen, wenn schwere mechanische Fehler in der Anlage vorliegen, für deren rechtzeitige Entdeckung es aber zahlreiche Mittel gibt.

Die dargestellte mechanische Einrichtung kann auch anders ausgeführt werden, zum Beispiel durch feste Anlenkung der Kolbenstangen an den Klinkenhaltern 3 und entsprechende schwenkbare Aufhängung der Pressen 7. Auch können Pressen mit gebogenen Wirkräumen verwendet werden, die die Klinkenhalter ohne Zwischenschaltung eines Gelenkes dann umittelbar beaufschlagt. Die gleiche Ausführung beider Pressen und Klinkwerke empfiehlt sich aus Gründen der Ein- fachheit und aus Gründen der weitgehenden Überdeckung der Arbeitshübe, wie aus dem Diagramm zu entnehmen ist (zum Beispiel Linie 23 zwischen den Punkten 1,05/0,25 und 1,5/0,5). Es kann ohne weiteres eine Einrichtung geschaffen werden mit ungleichen Pressen und Klinkwerken, bei denen die eine Gruppe nur einen Überbrückungshub sehr viel kleinerer Winkelerstreckung auszuführen braucht, um den Antrieb der Welle während des Rückgangs des Meisterkolbens zu übernehmen.

Weiterhin kann die Steuerung in verschiedenen bekannten Modifikationen ausgestaltet werden; zum Beispiel kann man die Steuerung vollhydraulisch oder auch vollelektrisch machen. Man kann die Umsteuerer 8 als Relais benutzen und sie einen Umschaltkolben steuern lassen, wie dies angezeigt sein wird, wenn die Anlage recht groß ist.

Als Anwendungsbeispiel für die Erfindung sei ein Stetigschleifer für die Zerspanung von Holzknüppeln angegeben, deren zerschliffene Masse man für die Papierfabrikation braucht. Solche Stetigschleifen besitzen zwei endlose Ketten, die mit ihren abwärts gehenden Trums einen Schacht bilden; in diesem Schacht werden die Holzknüppel kontinuierlich abwärts gefördert und gegen den Schleifstein gedrückt, der unterhalb des Schachtes angeordnet ist. Es werden sehr hohe Anforderungen an die Antriebsgenauigkeit gestellt, da kleinste Abweichungen schon Fehlerzeugnisse liefern. Die besonderen Vorteile der Anwendung des Antriebes nach der Erfindung auf Stetigholzschleifer liegen darin, daß der Antrieb immer gleich ausgeführt werden kann unabhängig von dem Abstand der Förderketten, daß die Ketten einzeln betrieben werden können, um bei der Einspeisung der Holzknüppel entstehende Leerräume zu beseitigen und daß die Antriebsdrehzahl feinst eingestellt werden kann durch Anwendung von hydraulischen Verstellpumpen oder, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, variogetrieben, die nur sehr klein ausgeführt zu werden brauchen im Verhältnis damit, daß man den Stetigschleifer mechanisch stufenlos fein regelbar antreiben wollte.

Mann kann natürlich auch das in der Erfindung niedergelegte Prinzip der Meister/Folge-Presse auch auf drei oder mehr Pressen an- wenden, wobei man bei drei Pressen zum Beispiel die mittlere Presse als Folgepresse für die erste Presse, hingegen als Meisterpresse für die dritte Presse ausbildet.

Dadurch, daß man hydraulisch leicht große Kräfte aufbringen kann, in der Wahl der Zähne des Klinkwerkrades weitgehend frei ist und man den Klinkenträger als langen Hebel ausbilden kann, gibt der Antrieb nach der Erfindung die Möglichkeit, Antriebe mit extrem hohen Kräften bei kleinsten Drehzahlen zuverlässig zu beherrschen.

Claims (5)

1. Antrieb für die gleichmässige Drehung einer langsamen Welle durch zwei von hydraulischen Pressen betätigte Klinkwerke, gekennzeichnet durch eine Steuerung der einen Presse (= Folgepresse) abhängig vom Kolbenweg der anderen Presse (= Meisterpresse).

2. Antrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zur Meisterpresse (7´) gehörenden Umsteuerer (8´) mit einem Schalter (81´), der kurz vor Beendigung des Hingangs des Meisterkolbens (6´) den Umsteuerer (8´´) der Folgepresse (7´´) so betätigt, daß deren Kolben (6´´) zum Hingang veranlaßt wird, wobei die Zähne der Klinkwerkräder (2´, 2´´) gegeneinander drehversetzt sind.

3. Antrieb nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß jede Presse (7´, 7´´) einen Kolben (6) mit ungleich großen Kolbenflächen und mit einem Hohlraum (63) hat, in den hinein sich ein feststehender Hilfskolben (74) erstreckt.

4. Antrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Pressen mit zugehörigen Klinkwerken gleich ausgeführt und die Klinkwerkräder (2) um eine halbe Zahnteilung (w) gegeneinander drehversetzt sind.

5. Antrieb nach Ansprüchen 1 bis 4 wahlweise, gekennzeichnet durch seine Anwendung auf Maschinen zum stetigen Schleifzerfasern von Holzknüppeln, die zwischen zwei Trums endloser, über je zwei Umkehrwellen geführten Förderketten ununterbrochen und gleichmässig gegen den Schleifstein gedrückt werden.

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