DE1548820C3 - Steuerung für eine selbsttätig abgleichende Hebelwaageeinrichtung - Google Patents

Description

an der Basis 2 befestigt ist. Eine Feder 7 wirkt der Einwärtsbewegung der Stange 3 entgegen.

Dreh- oder Gelenkrollen 8 und 9 sitzen in einer Laufbahn 10 eines Käfigs 11. Die Laufbahn 10 erlaubt eine seitliche Bewegung der Drehrollen, verhindert jedoch deren Längsbewegung relativ zum Käfig.

Zwei Hebel 12 und 13, im weiteren auch als Waagebalken bezeichnet, sind an dem Gestell durch Blattfedern 14 und 15 aufgehängt, wobei diese seitlich durch Hebel 16 und 17 und Schrauben 18 und 19 verstellbar sind. Die Berührungslinien zwischen den Drehrollen 8 und 9 und den Waagebalken stellen Drehachsen F1 und F 2 für die Hebel 12 und 13 dar. Die Drehrollen können an irgendeiner Stelle längs der Waagebalken angeordnet werden.

Die Stange 3 ist in einem Lager 30 in dem Gehäuse 2 des Luftmotors geführt, und der Käfig 11 sitzt zwischen Führungsplatten 21, 22, 23 und 24. Die Drehrollen 8 und 9 überbrücken die Führungsplatten, die — falls vorhanden — die Differenz zwischen der Kraft- plus B und der entgegengesetzten Kraft C plus D aufnehmen, die durch die Lastzellen A, B, C und D entstehen, wobei diese paarweise auf derselben Mittellinie über Stoßstangen 25, 26, 27 und 28 auf die Waagebalken einwirken.

Die Waagebalken haben U-förmigen Querschnitt und sind mit Bolzen 29, 30, 31 und 32 ausgestattet, die den Stoß der Stangen aufnehmen. Die Berührungslinien zwischen den Stoßstangen und den Bolzen werden die Enddrehachsen der Waagebalken.

Die Waagebalken besitzen als Verlängerung Prallplatten 37 und 38, die Düsenblocks ML und NR mit Düsen 39 und 40 und Verengungen 41 und 42 gegenüberliegen. Die linke Düse 39 ist an einem Balg 43 angebracht, wobei dieser wiederum an einem festen Block 44 befestigt ist. Die rechte Düse 40 ist an einem festen Block 45 angebracht.

Die Belastungszellen A, B, C und D besitzen alle denselben Aufbau und sind entsprechend der Anordnung nach der US-PS 3190 553 ausgebildet. Abweichend von der bekannten Anordnung ist aber nur eine Lastzelle, die mit einer Düsenanordnung oder dem Steuerventil verbunden ist, mit einem Balg 43 versehen. Die Figuren zeigen die Verbindungen zum Ziehen einer Quadratwurzel.

Die Eingabe von Kräften in die Hebelwaageeinrichtung erfolgt an den Eingabepunkten 30 und/oder 28 der Belastungszellen B und/oder D.

Die Düsendruckanzapfung des Düsenblocks NL steht in Verbindung mit dem Balg 43 und ist über den Durchgang bzw. die Leitung 46 mit dem Luftmotor AM verbunden. Die Rückdruckanzapfung des Düsenblocks NR steht über die Leitung 47 mit dem Steuerventil in Verbindung und endigt zwischen der Kappe 48 und der Membran 49. Das Steuerventil besteht ferner aus einem Hautptteil 50 mit einer Auslaßöffnung 51 und einem zweiten Teil 52 mit Auslassen 53 und 54. Die Auslaßleitung 54 hat ferner einen Auslaß 67. Das Ventil hat ferner einen inneren Teil 55 mit O-Ringcn 56 und 57, einem Ventilsitz 58, einer Ventilscheibe 59 und einer Feder 60. Vervollständigt wird der Aufbau durch einen Kolben 61 mit einem Auslaßrohr 62, ferner durch eine Rückstellfeder 63 und eine Dichtung 64.

Kolben 61 und Auslaßrohr 62 werden durch die Membran 49 und durch die Gleitführung in dem Teil 55 geführt. Die Teile 61 und 62 bewegen sich aus der ausgeglichenen Mittelstellung auf und ab entsprechend dem Rückdruck in der Leitung 47, der von der Düse 40 ausgeht.

In F i g. 1 ist das Ventil geschlossen dargestellt, wie es der Fall ist, wenn das System im Gleichgewicht ist.

In F i g. 4 ist das Ventil in einer Auslaßstellung gezeigt, was bei einer Abnahme des Auslaß- oder Abgabedruckes der Fall ist; Fig. 5 zeigt das Ventil in Zufuhrstellung, d. h. bei einer Zunahme des Äuslaß- oder Ausstoßdruckes.

ίο Beim normalen Betrieb werden die durch Ti, B, C und D dargestellten Kräfte mit Hilfe von Balgen oder Druckdosen auf die Waagebalken ausgeübt.

Die Kräfte B und/oder D können durch andere Mittel, wie z. B. Federn, Magnete usw., auf die Waagebalken übertragen werden. Wenn das System im Gleichgewicht ist, so ergeben die Momente der Kräfte A, B, C und D um die Drehachsen F1 und F 2 offenbar die folgenden Gleichungen, in denen die Größen α, b, c und d jeweils den Abstand der Angriffspunkte der entsprechenden Kräfte A, B, C und D von den Drehachsen 8 und 9 bzw. F1 und F 2 darstellen:

A ■ a = B ■ b ,
C · b = D · a .

Durch Multiplikation erhält man die Gleichung

oder

A-C-ab = B-D-a-b A-C = B-D.

In der Hauptsache interessiert hier das Ziehen der Quadratwurzel, wobei mit

A = C, A² = BD oder A —

ist.

Der zur Erzielung eines hohen Ausstoßes erforderliche Einsatz des Steuerventils hat zur Folge, daß sich ein stabiler Ausgangsdruck nur unter Schwierigkeiten einstellt. Mit einer geeigneten Verengung 65 in der Leitung 66, die zu der Belastungzelle A führt, kann diese Schwierigkeit jedoch völlig überwunden werden. Die Verengung 65 läßt die Luft in die Lastzelle A oder aus dieser Zelle mit einer so kleinen Geschwindigkeit strömen, daß der Luftmotor in der Lage ist, den linken Waagebalken fortlaufend im Gleichgewicht zu halten, ohne Rücksicht auf die von dem Steuerventilausstoß herrührenden schnellen Druckänderungen nehmen zu müssen. Ohne Verengung 65 würden die durch den Luftmotor in ihre Lage gebrachten Drehrollen sich zu weit bewegen, wodurch Schwingungen auftreten würden.
Wenn das System verwendet wird, um eine Quadratwurzel zu ziehen, arbeitet es wie folgt:

Ausgehend von einer Gleichgewichtslage wird angenommen, daß sich der Eingangsdruck zu der Belastungszelle A ändert, wobei dieser gleichzeitig der Ausgang aus dem Steuerventil ist. Dadurch wird das Gleichgewicht auf dem Waagebalken 12 aufgehoben, wodurch sich die Waagebalkenverlängerung 37 in Richtung auf die Düse 39 zu oder von dieser weg bewegt, wodurch der Rückdruck in der Leitung 46 zu dem Luftmotor AM je nachdem erhöht oder vermindert wird, und dieser versucht, die Rollendrehachsen F 1 und F 2 in ihre ursprüngliche Stellung zu bringen, um das Gleichgewicht wiederherzustellen. Durch die Änderung der Lage der Drehrollen wird

jedoch das Gleichgewicht an dem Waagebalken 13 aufgehoben, wodurch sich dessen Verlängerung 38 in Richtung auf die Düse 40 zu oder von dieser weg bewegt, wodurch der Rückdruck in der Leitung 47, die zu der Membrankammer des Steuerventils führt, entsprechend zu- oder abnimmt. Das Steuerventil ist als Nicht-Anzapf-Ventil ausgeführt, d. h., wenn das System im Gleichgewicht ist, berührt das Auslaßrohr 62 gerade die Ventilscheibe 59 in ihrer Sitzstellung auf dem Ventilsitz 58.

Durch Erhöhung des Drucks auf die Hauptmebran 49 über den Wert, der notwendig ist für die nicht angezapfte oder Gleichgewichtsstellung, wird das Ventil geöffnet, um den Auslaß- oder Ausstoßdruck zu erhöhen (F i g. 5), und umgekehrt wird durch Reduzierung des Drucks auf die Membran das Auslaßoder Abströmrohr zurückgezogen und der Auslaßoder Ausstoßdruck vermindert (F i g. 4). In jedem Augenblick werden beide Belastungszellen A und C beeinflußt, Η·> hr-idc mit dem Ausgang des Steuerventils verbunden sind. Bei dem Hochgeschwindigkeitssteuerventil würden die Drehrollen einen zu großen Weg machen, wodurch Schwingungen entstehen würden, die einen instabilen Ausgangsdruck hervorrufen würden, wenn dies nicht durch die Einführung der Verengung 65 verhindert würde, die in die Leitung zu der Belastungszelle A eingesetzt ist.

ίο Die linke Düse ist mit einem kleinen Balg versehen, um den linken Waagebalken stationär relativ zu dem Traggestell zu halten. Die rechte Düse hat keinen Balg, da durch die Verwendung des nichtanzapfbaren Steuerventils der rechte Waagebalken immer dieselbe Stellung einnimmt, wenn das System im Gleichgewicht ist. Das heißt, das Steuerventil hält den rechten Waagebalken stationär relativ zu dem Traggestell. ■■

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Steuerung für eine selbsttätig abgleichende Hebehvaageeinrichtung mit zwei einseitig an einer ortsfesten Halterung federnd angelenkten zweiarmigen Hebeln, die sich auf je einer längs der Hebel durch einen Stellantrieb gemeinsam verschiebbaren Drehachse abstützen, mit Belastungszellen-Elementen, die an Eingabepunkten Eingabekräfte und an Kompensationspunkten Kompensationskräfte auf die Hebel ausüben und dadurch Momente bezüglich der Drehachsen erzeugen, und mit Einrichtungen, die auf Änderungen der an den ersten Hebel angreifenden Kräfte ansprechen und diesen Hebel durch entsprechende Verschiebung der Drehachsen im Gleichgewicht halten, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelventil (48 bis 64) vorgesehen ist, das die auf die Hebel (12, 13) einwirkenden und bezüglich der Drehachsen (8, 9) entgegengesetzte Momente erzeugenden Kompensationskräfte (A, C) regelt und dabei den zweiten Hebel (13) in die Gleichgewichtslage setzt, und daß Einrichtungen

(65) zur Verzögerung der von dem Regelventil (48 bis 64) auf den ersten Hebel (12) ausgeübten Änderungen der Kompensationskraft (A) vorgesehen sind, die das Überschwingen der Hebelwaageeinrichtung verhindern. ■

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gegekennzeichnet, daß die Eingabepunkte (28, 30) und ebenso die Kompensationspunkte (31, 29) an einander entgegengesetzten Enden der Hebel (12, 13) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabekräfte in Form eines Druckluftstrahls auf die Hebel (12, 13) ausübbar sind und daß die Einrichtungen (65) zur Verzögerung der von dem Regelventil (48 bis 64) auf den ersten Hebel (12) ausgeübten Änderung der Kompensationskraft als Querschnittsverengung der Druckluft-Zufuhrleitung

(66) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb für die Drehachsen (8, 9) als pneumatischer Stellantrieb ausgebildet ist und in Abhängigkeit von der Stellung des ersten Hebels (12) steuerbar ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (4ß bis 64) ein verschiebbares Auslaßrohr (62) besitzt, dessen Lage durch den zweiten Hebel (13) so steuerbar ist, daß entweder die die Kompensationskräfte ausübenden Einrichtungen an eine Druckversorgung anschließbar oder belüftbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßrohr (62) des Steuerventils (48 bis 64) durch eine Steuereinrichtung (38, 40, 42) gesteuert ist, die an eine Druckversorgung angeschlossen ist und deren Druck durch die Stellung einer Prallplatte (38) relativ zu einer Düse (40) festgelegt ist, und daß die Prallplatte (38) eine Verlängerung des zweiten Hebels (13) darstellt und durch diesen positionierbar ist.

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für eine selbsttätig abgleichende Hebelwaageeinrichtung mit zwei einseitig an einer ortsfesten Halterung federnd angelenkten zweiarmigen Hebeln, die sich auf je einer längs der Hebel durch einen Stellantrieb gemeinsam verschiebbaren Drehachse abstützen, mit Belastungszellen-Elementen, die an Eingabepunkten Eingabekräfte und an Kompensationspunkten Kompensationskräfte auf die Hebel ausüben und dadurch

ίο Momente bezüglich der Drehachsen erzeugen, und mit Einrichtungen, die auf Änderungen der an den ersten Hebel angreifenden Kräfte ansprechen und diesen Hebel durch entsprechende Verschiebung der Drehachsen im Gleichgewicht halten.

Eine derartige Steuerung ist aus der US-PS 3190 553 bekannt. Diese Steuerung war jedoch nicht völlig zufriedenstellend, weil die Hebelwaageeinrichtung, im weiteren auch als Kraftbrücke bezeichnet, im Betrieb verhältnismäßig langsam wirkt und ein entsprechend kleines zeitliches Ausstoßvolumen besitzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuerung für eine selbsttätig abgleichende Hebelwaage anzugeben, bei der die Hebel schnell und ohne Überschwingen in die Gleichgewichtslage übergehen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Regelventil vorgesehen ist, das die auf die Hebel einwirkenden und bezüglich der Drehachsen entgegengesetzte Momente erzeugenden Kompensationskräfte regelt und dabei den zweiten Hebel in die Gleichgewichtslage setzt, und daß Einrichtungen zur Verzögerung der von dem Regelventil auf den ersten Hebel ausgeübten Änderungen der Kompensationskraft vorgesehen sind, die das Überschwingen der Hebelwaageeinrichtung verhindern.

Weitere bevorzugte Ausbildungsformen der Erfindung sind durch die in den Kennzeichen der nachgeordneten Patentansprüche angegebenen Merkmale gekennzeichnet.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß die Hebelwaageeinrichtung bei Änderungen der Eingabekräfte schnell in die Gleichgewichtslage zurückkehrt und dadurch eine rasche Auswertung der mit dieser Einrichtung durchführbaren Analogenrechenschritte ermöglicht und damit gegenüber bekannten Hebelwaageeinrichtungen eine erhöhte Leistungsfähigkeit besitzt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt

F i g. 1 einen Horizontalschnitt einer Hebelwaageeinrichtung gemäß der Erfindung einschließlich des Steuerventils in ausgeglichener Lage,

F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt der Hebel und einiger dazugehörender Teile,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 2,

F i g. 4 einen Teilschnitt mit dem Ventil in seiner Auslaßstellung und

F i g. 5 einen Teilschnitt mit dem Steuerventil in Zufuhrstellung, d. h. in zur Luft hin geöffnetem Zustand.

In der Zeichnung ist 1 ein Gestell mit einem Luftmotor AM, dessen Basis 2 an dem Gestell befestigt ist. Der Luftmotor hat eine Stange 3, die in ihm angebracht ist und sich linear bewegen kann; sein äußeres Ende ist mit einer Schale 4 verbunden, die eine Membran 5 innerhalb eines Gehäuses 6 hat, das