DE2029814A1

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Info

Publication number: DE2029814A1
Application number: DE19702029814
Authority: DE
Priority date: 1969-06-16
Filing date: 1970-06-16
Publication date: 1970-12-23
Also published as: FR2052670A5; GB1311303A; US3578278A; CA930753A

Description

Beschreibung ,

zu der Patentanmeldung der Firma

Robintech Incorporated, 3421 Vestal Road, Vestal, New York, USA

betreffend ■

Lagestabiliserte, stoß- und schwingungsgedämpfte Plattform

Die Erfindung betrifft eine lagestabilisierte, stoß* und schwingungsgedämpfte Plattform zur Aufnahme von Lasten.

In der Industrie besteht infolge der zunehmenden Miniaturisierung das Problem, Anlagen, wie z.B. Produktionswerkzeuge, Instrumente, Überwachungsvorrichtungen oder dgl. nicht nur von Bewegungen des diese Ausrüstung tragenden Rahmens zu isolieren, die von Senkungen des Bodens oder Fundamentes herrühren, sondern auch von außen kommende Stöße und Vibrationen sicherheitshalber abzufangen. In manchen Fällen wird auch eine stabile Bezugeebene gewünscht während des Hindurchfahrens einer Vorrichtung, um diese von störenden Einflüssen frei zu halten, etwa durch die Bewegung eines Fahrzeuges» ·■■'

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Bei miniaturisierten ingetrierten Schaltungen sind bestimmte Anlagen zum Herstellen und Prüfen der winzigen Teile oft deswegen in ihrer Funktion gestört, weil Schwingungen größerer, in der Nahe arbeitende Maschinen einwirken, oder durch den Verkehr in benachbarten Straßen* Diese Störungen treten selbst dann auch, wenn die Anlage fest mit dem Boden verankert ist und wenn die Verankerung von dem Fundament des Gebäudes, in dem die Anlage betrieben wird, isoliert ist.

Bisher hat man als Träger für empfindliche Anlagen, etwa elektrooptische Vorrichtungen, Trägheitsplattformsysterne, Layser-Schweiß« vorrichtungen, Komparatoren und dgl, auf aktiven Vibrationsieolatoren, etwa servogesteuerten pneumatischen Einrichtungen, die dl« Anlage innerhalb bestimmter Abweichungsgrensen an Ort und Stelle . halten. Eine derartige typische Tragstruktur umfaßt einen Tisch mit einer verhältnismäßig schweren Plattform, die durch Verwendung pneumatischer Stutzeinrichtungen auf ihrem Niveau gehalten wird, wobei die Stutzeinrichtungen auf Abweichungen der Lage der Plattform von der Normallage ansprechen.

Derartige Vorrichtungen unter Verwendung üblicher Servosysteme sind zwar für quasi-stationäre Anwendungen verhältnismäßig gut geeignet, jedoch besteht ein immer größeres Bedürfnis nach Vorrichtungen mit einer vollständigeren dynamischen Steuerung, größerer'" Empfindlichkeit bei angemessener Ansprechzeit, und einem steiferen Verhalten gegen schnelle Belastungswechsel bei verhältnismäßig geringem Oberschwingen, welches normalerweise bei Ein- und Aueschwingvorgängen auftritt. Ea wird auch eine korrigierende Wirkung verlangt, welche in Bezug auf den Grad der Störung steht, so daß . ungewöhnlich große Abweichungen entsprechend große und schnelle Rückstellwirkungen auslösen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stabilisierverfahren und eine stabilisierte Plattform zu schaffen, welche die vorstehend genannten Eigenschaften aufweist.

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Die Lösung dieser Aufgabe ist im wesentlichen gegeben durch eine Plattform, die sich auszeichnet durch Mindestens eine pneumatische Einrichtung zum Tragen der Plattfora, durch mindestens einen Meßfühler zum Feststellen von Lageabweichungen der Plattform von einer Bezugslage, durch ein von dem Meßfühler gesteuertes Ventil in dem Verbindungsweg von einer Druckluftquelle zu der pneumatischen ESnrichtung, durch einen Druckregler bei' den Ventil sub Konstanthalten des Druckunterschiedes zwischen 'der auf die pneumati-' sehe Einrichtung wirkenden Druckluft und dem Druck der von der Druckluftquelle austretenden Luft, derart, daß der Differenzdruck unabhängig ist von dem Ist-Druck an der Druckluftquelle und dem -Ist-Druck an der pneumatischen Einrichtung. ,

Anstelle von Druckluft kann natürlich auch jedes andere gasförmige Fluid verwendet werden.

Die Vorrichtung nach der Erfindung eignet sich nicht nur zum Tragen von Tischen und Plattformen, sondern für beliebige andere zu -., stabilisierende Gegenstände.

Die Plattform ist normalerweise aus Granit oder Gu&eisen hergestellt. Eine zusätzliche Stabilität des Systems wird dadurch erreicht, daß die Plattform an getrennten Stellen oberhalb des Massenmittelpunktes der Plattform unterstützt wird. Dies ist der Fall, wenn die Unterstützungsetellen bei einer dicken Plattform ,., nahe der Oberseite liegen, so daß sich ein pendelartiger Aufbau ergibt, der eine zusätzliche Stabilität gegenüber von unterhalb unterstützter Plattformen ergibt. .

Die pneumatischen Einrichtungen zum Tragen der Plattform können·-*.

Luftfedern bilden., die eine Druckkammer aufweisen sowie einen beweglichen Kolben oder eine dehnbare Membran, auf der ein Teil der Plattform ruht. Eb kfinnen mehrere Luftfedern zum Tragen der ·, Plattform verwendet werden, wobei vorzugsweise vier Luftfedern vorgesehen sind, die an den Ecken einer rechteckigen Plattform

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angreifen« Nahe den Luftfedern sind Meßfühler angeordnet, welche . Abweichungen der Lage der' betreffenden Teile der Plattfora von einer Bezugεlage feststellen. Die Meßfühler steuern den Zufluß von Druckluft zu den Luftfedern derart, daß die Lage der unterstützten Teile immer beibehalten wird. Die Druckregler regeln die Druck«» luftströmung derart, daß ein Eingangsdruck aufrechterhalten wird, der «inen konstanten Betrag über dem für das richtige Arbeiten der Luftfedern erforderlichen Druck liegt.

Gemäß der Erfindung können ferner Zusatzeinrichtungen zum Drosseln und Ablenken von Teilen der Druckluftströmung von der Druckluftquelle zu einer Dämpfungskammer vorgesehen sein, um das Ansprechverhalten der Luftfedern zu beeinflussen.

Die Ventileinrichtung kann so ausgebildet sein, daß ungewöhnliche Auslenkungen der Plattform eine schnellere und wirksamere Luftdruckänderung herbeiführen ale unter normalen Umständen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematiecher Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel ergänzend beschrieben.

Fig. 1 ist eine perspektivische, teilweise gebrochen dargestellte Ansicht einer stabilisierten Plattform nach der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt durch eine Luftfeder

in einem rohrförmigen Fuß, wobei gewisse Teil« höhenmäßig zusammengedrängt dargestellt sind}

Fig. 3 ist ein Vertikalschnitt länge der Linie 3-3

von Fig. 1 zur Veranschaulichung der pendel-..' artigen Aufhängung der Plattform, und

Fig. if ist ein Querschnitt durch ein Luftsteuerven-

til mit zugeordnetem Meßfühler und Druckregler,

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Die in den Figuren dargestellte stabilisierte Plattform umfaßt ein« Platte 10 mit einer Anzahl rohrförmigen Stützen 11 und Verstärkungen Btreben 12, Dieser Aufbau ist durch eine Blechumhüllung 13 abgedeckt, um das Aussehen zu verbessern und die Steifigkeit zu erhöhen. Eine 2u stabilisierende Plattform 14 ist als Schweißkonstruktion aus Stahlträgern hergestellt und umfaßt horizontale Flansche 15 am oberen Ende der Plattform, die von den Enden derselben nach außen vorstehen und auf der die Plattform abgelegt ist. Mit der Plattform 14 sind nahe dem unteren Ende derselben eine Anzahl Streben 16 verbunden, die eine als Arbeitsfläche dienende, verhältnismäßig massive Platte 17 tragen, wie sie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist. Die obenliegende Oberfläche 18 der Platte 17 bildet eine verhältnismäßig genaue ebene Fläche, die stabilisiert werden soll und auf der beispielsweise ein Werkzeug, ein Meßinstrument 19 oder dgl· steht»

Die Plattform 14 ist an mehreren Stellen unterstützt, um ein größtmögliches Gleichgewicht zu erreichen. An der Oberseite jeder ; Stütze 11 ist jeweils eine Luftfeder 21 angebracht. Diese Luftfedern stützen die Plattform 14 pendelartig an vier Stellen, wobei _; zwei in Tandembetrieb arbeiten können, um eine Stabilität zu er- : reichen, wie sie normalerweise bei Dreipunktunterstützen vorhanden; ist. Die zwei in Tandem betriebenen Stützen können auch durch eine einzige, dazwischenliegende Stütze ersetzt sein, so daß sich eine Dreipunktlagerung ergibt. Die Platte hat Oberflächenabmessungen von 62 χ 93 cm und ein Gewicht von 113 kg. Wenn die Stützpunkte etwa 2,5 cm oberhalb des Massenmittelpunktes der abgestützten Massen liegen, ergibt sich ein stabilisierendes Pendelaoment von 2,9 mkg.

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Die in Figur 2 dargestellte Luftfeder 21 ist von üblicher Bauart , und weist eine Druckkammer 22 auf mit einer Grundplatte 23 und , einer rohrförmigen Seitenwand 24 sowie einer flexiblen Membran 25,_f die sich nach Art einer Barometerdose ausbiegt· Die Membran 25 .^ ist vorzugsweise aus einem elastomerenMaterial oder einem, _c

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elastomer beschichteten Polyesterharz oder Nylongewebe hergestellt, welches mit der Bodenplatte und der Seitenwand eine fluiddichte Druckkammer bildet. Es ist ferner ein Kolben 26 vorgesehen, der von dem unteren, tassenförmigen Bereich der Membran 25 umhüllt ist, und oben durch einen Deckel 27 abgeschlossen ist und sich in vertikaler Richtung durch die Wirkung des Fluiddruckes in der Druckkammer 22 bewegen läßt.

Die Membran 25 ist mittels einer Klemmplatte 31 an dem Kolben befestigt und gegenüber dem Gehäuse abgedichtet. Die Membran kann jedoch auch auf andere Weise befestigt sein, etwa durch eine KIebeverbindung.

Gemäß Fig. 2 weist die Membran einen radialen» flanschartigen Bereich 32 auf, der zwischen einem Flansch 34 der Seitenwand 21 und einem Klemmring 33 durch Kopfschrauben 35 eingespannt ist. Die Luftfeder wird über eine Einlaßleitung 36 gespeist, welche über eine Verbindungsleitung 37 mit dem Luftsteuerventil verbunden ist.

Der Kolben 26 ist in seiner Gleichgewichtslage dargestellt, in der der Druck innerhalb der Druckkammer 22 gerade dem auf den Kolben 26 wirkenden Gewicht das Gleichgewicht hälto Der Kolben 26 enthält an der Oberseite ein Gewindeloch 38, in das ein Gewindezapfen 39 * eingreifen kann, der das Gewicht der Plattform 14 und des daraufliegenden Gegenstandes 19 von dem Flansch 15 auf den Kolben 26 über»= trägt. Der Kolben 26 schwimmt also innerhalb der Druckkammer und ist sowohl in horizontalen als auch in vertikaler Richtung frei be~ weglich. Durch die Dimensionierung der Membran 25 läßt sich eine gewisse seitliche Dämpfung erreichen» Man erkennt aus Figur 2, daß ein Teil der Membran sich nach oben um den Kolben 26 erstreckt und daß daran anschließend ein umgestülpter Bereich 23 mit größerem Durchmesser liegt, dessen Umstülpkante mit 29 bezeichnet ist« Der umgestülpte Bereich der Membran ist im Querschnitt gesehen haarnadelförmig, wobei die Länge desselben die Bewegungsmöglichkeit der Membran begrenzt. Dieser umgestülpte Bereich trägt zur seitlichen Dämpfung bei. Je kürzer die Schenkel des umgestülpten

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Bereiches sind, desto größer ist der Dämpfungsfaktorc

Ein Teil der durch die Verbindungsleitung 37 strömenden Druckluft gelangt durch einen steuerbaren Nebenschluß 41 an der Druckkammer 22 vorbei, wobei die Menge der vorbeigeführten Strömung teilweise durch ein Nadelventil 12 als Drossel geregelt wird, welches eine veränderbare öffnung aufweist. Auf diese Welse wird ein Teil der Druckluft in eine der Stützen 11 geleitet, die aufgrund ihrer Abdichtung am Boden und der Oberseite eine Dämpfungekammer 43 bildet« Der Kolben 26 spricht auf den Druck in der Druckkammer 22 an, der wiederum abhängt von der Menge der durch den Nebenschluß 41 umgelenkten Druckluft, welche Menge wiederum sum Teil von dem Druck in der Dämpfungskammer 43 abhängt. Der Einfluß auf den Kolben 26 läßt sich also in hohem Maße durch die Einstellung des Nadelventils 42 steuern und durch die stabilisierende Wirkung der Dämpfüngskammer 43. Das Volumen der Dämpfungskammer sollte ein Mehrfaches, vorzugsweise das Dreifache des Volumens der Druckkammer 22 sein. Die Eigenfrequenz des Systems kann beispielsweise zwischen 0,6 und 2 Hz liegen, wobei die Frequenz weitgehend durch die öffnung des Nadelventile 42 bestimmt wird. Ein öffnen dieses Ventils läßt mehr Druckluft im Nebenfluß zu der Dämpfungskammer 43 fließen, so daß die Eigenfrequenz herabgesetzt wird und die Ansprechzeit erhöht wird. Dadurch gibt sich eine weichere Regelung, während ein Schließen des Nadelventils 42 die Eigenfrequenz und Steifigkeit des Systems erhöht.

Da die auf den Kolben 26 nach oben drückende Kraft gleich dem Produkt aus der wirksamen Fläche der Membran 25 und dem Druck in" der Druckkammer 22 ist, beträgt diese Kraft bei einer Luftfeder 21 mit einer Querschnittsfläche von 48 cm und einem Kammerdruck von 7 atü theoretisch maximal 336 kg, d.h. bei Verwendung von vier Stützen insgesamt 1344 kg. Bei einem Gewicht der Plattform von 181 kg eignet sich dieser also für die Aufnahme einer Last von 1163 kg.

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Die Luftfeder 21 wird von einem Steuerventil HH gesteuert, welches einen Ventilkörper 46 umfaßt mit einer Einlaßöffnung 45, die mit Gewinde versehen ist zum Anschrauben eines Anschlußrohres oder dgl» zur Luftdruckquelle (nicht dargestellt)« üblicher» weise wird gut gefilterte trockene Luft verwendet, wie sie in Industriebetrieben verfügbar ist, mit einem Druck von etwa 7 atü, der fUr diesen Zweck am günstigsten ist» Es läßt sich auch wegen des geringen Luftverbrauches auch Flaschengas verwenden, etwa Stickstoff, insbesondere für bewegliche Anlagen. Der Druck be« stimmt in erster Linie die Lastaufnahmefähigkeit der stabilisier» ten Plattform, unabhängig davon, ob er auß druckgeregelten Korn« pressoren, Speichern oder dgl» herrührt» In jedem Fall muß er etwas höher sein als der Druck, der zum Anheben des Kolbens 26 in der Druckkammer 22 erforderlich ist=

Gemäß Fig. 4 umfaßt das Steuerventil 44 eine Auslaßöffnung Hl₉ die mit den Luftfedern in Verbindung steht, sowie eine Lüftungsöffnung 48 zum Ausblasen von Luft in die Atmosphäre« Die Lüftungs~ öffnungen 48 sämtlicher Steuerventile einer Anlage sind durch ein Kunststoff- oder Metallrohr miteinander verbunden und führen zu einem gemeinsamen Auslaß. Das Steuerventil 44 weist eine zentrale durchgehende Bohrung 49 auf, die sich von der Spitze bis zum Boden des Steuerventils erstreckt und Bereiche unterschiedlichen Durchmessers umfaßt, die mit den öffnungen 45, 4? und 48 in Ver·= bindung stehen. Der weiteste Bereich der Bohrung 49 bildet eine Einlaßkammer 51, die unten durch eine Grundplatte 52 geschlossen ist, welche sich über den Boden des Steuerventils 44 erstreckt und abgedichtet ist= Die Einlaßkammer 51 steht direkt mit dem Einlaß 45 in Verbindung und führt daher normalerweise hohen Druck, der unter statischen Bedingungen dem Druck der Druckluftquelle entspricht. Die Einlaßkammer 51 enthält eine Ventilscheibe 53, die normalerweise diese Kammer nach oben.abdichtet und durch eine Druckfeder 5^ gegen den Ventilsita 55 gedrückt ist₉ der zur besse~ reu Abdichtung mit einem Dichtungsring versehen ist.

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Die Ventilseheibet 53 bildet zugleich den Boden einer Zwischenkammer 56, welche einen Bereich mittleren Durchmessers der Bohrung >»9 bildet. Der Boden der Zwischenkammer 56 ist durch einen Ventilteller 57 verschlossen, der durch eine Feder 59 nach oben gegen einen Ventilsitz 58 gedrückt wird. Die Federkonstante der Feder 59 ist kleiner als die der Druckfeder 5t, so daß der Ventilteller 57 bereits nach unten öffnet, wenn die Ventilscheibe 53 noch geschlossen ist» Letztere wird ab einer bestimmten Stellung des Ventiltellers 57 geöffnet, beispielsweise bei einer plötzlichen Belastungsänderung der Plattform oder während des Betriebsbeginns, so daß die Hochdruck führende Einlaßkammer 51 direkt mit dem Auslaß 17 in Verbindung steht und Druckluft ungehindert von der Druckluftquelle an die Verbindungsleitungen 37 zu den Luftfedern gelangt, bis der Gleichgewichtszustand erreicht ist.

Während normaler Betriebsperioden ist der Druck in der Zwischenkammer 56 um einen konstanten Betrag oberhalb des Druckes an der Auslaßöffnung 47 gehalten und unabhängig vom Eingangsdruck. Dies wird durch Verwendung eines Druckreglers 61 erreicht, der vor« zugsweise in dem Ventilgehäuse «*H untergebracht ist 6 Der Druckregler 61 ist von üblicher Bauart und umfaßt eine Hochdruckkammer 62, die mit der Einlaßkammer 51 in Verbindung steht. Gegen einen Ventilsitz 64 ist ein Ventil, vorzugsweise eine gehärtete Ventilkugel 63, mittels der Druckfeder 65 gedrückt, wobei die Feder von dem verhältnismäßig hohen Druck in der Hochdruckkammer 62 unterstützt wird. Die Ventilkugel läßt sich durch einen Zapfen 66 herunterdrücken, der durch einen Regelkolben 67 betätigt wird, an dem der Zapfen befestigt ist. Der . Regelkolben 67 weist eine Ringdichtung 69 auf, durch die eine hermetische Abdichtung gewährleistet ist, und arbeitet innerhalb eines eng passenden Zylinders 68, wobei der Regelkolben als bewegliche Trennwand arbeitet, die den Zylinder in eine Niederdruckkammer 71 oberhalb des Regelkolbens und eine Hochdruckkammer 72 unterhalb desselben trennt. In der Niederdruckkammer liegt eine starke Feder 73, ^

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die einerseits an dem Regelkolben anliegt und andererseits an dem Kopf 75 einer Stellschraube 74, welche in das Gehäuse des Druckreglers eingeschraubt ist und mittels eines Werkzeuges einstellbar ist. Der Kopf der Schraube kann auch, wie gestrichelt dargestellt, als Rändelkopf ausgebildet sein» der sich von Hand betätigen läßt- Auf der Schraube sitzt eine Verriegelungsmutter 76, die einen Griff 77 zur schnelleren Betätigung aufweist und die Schraube 74 in der eingestellten Lage verriegelt. Die Niederdruckkammer 71 steht über eine Leitung 78 mit dem Auslaß M-7 in Verbindung und läßt damit im wesentlichen den Druck in der Luftfeder auf den Regelkolben 87 gelangen, auf defl auch die starke Feder 73 gleichsinnig ?irkt. Im Gleichgewichtszustand reicht die= ser Druck jedoch nicht aus, um die Ventilkugel 63 abzuheben. Dies geschieht nur, wenn die Plattform ihre Stellung ändert.

Die Figuren 1 bis 7 zeigen ferner einen Meßfühler 79, der die Stellung der Plattform m an das Steuerventil weiterleitet, welches eine Lagekorrektur der Plattform bewirkt, so daß dann der Meßfühler wieder die ursprüngliche Lage einnimmt. Der Meßfühler 79 umfaßt eine glatte zylindrische Stange 81, die in einem oberen und einem unteren Bereich mit kleinem Durchmesser der Bohrung 19 gleitet, insbesondere in einer eng passenden Kunststoffbuchse

82 aus einen Material axt guten Schmiereigenschaften, die innerhalb der Bohrung 49 dicht sitzend angeordnet ist. Das untere Ende der Stange 81 ruht frei auf dem Ventilteller 57, wobei die Stange jedoch nicht schwer genug ist, um den Ventilteller zu öffnen= Der Abstand zwischen dem Umfang der Stange und dem anliegenden Bereich der Buchse 82 hat einen so geringen Wert, daß keine Lecketrömung auftritt, etwa durch Verwendung des Dichtungsringes 83, der in einer Umfangsnut der Stange 81 sitzt. Der Dichtungsring'

83 hat einen kreisförmigen Querschnitt und besteht aus einem mäßig verformbaren elastomeren Material, typiacherweise aus Polytetrafluoräthylen oder einem ähnlichen Material mit geringem Reibungskoeffizienten. Die Dichtung ist an die umgebende Wand derart angepaßt, daß die Stange 81 verhältnismäßig leicht gleitet,

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ohne daß eine nennenswerte Luftströmung um den Dichtungsring erfolgt. Die Anordnung kann so getroffen sein, daß bei geringfügiger Bewegung der Stange 81 der Dichtungsring 83 in seiner Nut rollt, so daß die Reibung gegenüber einer Gleitbewegung des Ringes verringert ist.

Die Stange 81 ist mit einer Bohrung 88 versehen, die eine seitliche öffnung 8^ aufweist, weiche eine kontinuierliche geringe Strömung von Luft ermöglicht, die möglicherweise zwischen dem Ventilteller 57 und den Boden der Stange 21 als Leckströmung in die Bohrung 88 gelangt. Die Strömungsstärke ist durch die fet der Endbearbeitung der aneinandergrenzenden Flachen, der verwen·* deten Baustoffe aneinanderliegender Teile und der Art der Passung gegebene Die Strömung braucht nur so groß zu sein, daß ein kontinuierlicher Druckabfall des auf die Kolben 26 wirkenden Druckes erfolgt, so daß nach einem bestimmten Intervall eine begrenzte Verkleinerung des Volumens der Druckluft in einer Luftfeder die Membran zusammendrückt und dadurch eine meßbare Senkung der Platt» form 14 hervorruft Die Abweichung derselben aus ihrer Normal·=' stellung kann sehr klein sein, ζ B_s in der Grüße von 10* mm, läßt sich jedoch durch die Stange 81 in beliebiger Weise» Vorzugs*» weise durch eine kleine bandförmige Kupplung, übertragen, welche zwar axiale Kräfte überträgt, jedoch seitliche Kräfte, die ein Verklemmen der Stange 81 bewirken könnten, nicht weitergibt. Als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme gegen den Aufbau eines Druckes in der Zwischenkanimer 56, der bei Verschmutzung des Ventils 53 auftreten könnte, ist ein winziges AusstrÖmloch 60 vorgesehen, welches mit einem 71-Bohrer durch den Ventilteller 57 gebohrt ist und die Zwischenkäufer 56 mit den Luftfedern verbindet«. Die gleiche Wirkung läßt sich erreichen durch eine genau bemessene Porosität der Dichtung zwischen dem Ventilteller 57 und dem Ventil= sitz 58, etwa durch Verwendung von Ventilflächen mit einer be° stimmten Rauhigkeit. Die dadurch hervorgerufene Leckströraung ist jedoch so klein, daß sie den Differenztfruck zwischen der Zwischenkammer 56 und der AuslaßSffnung U7 nicht beeinflußt,

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Gemäß den Figuren 1 und «♦ erstreckt eich ein gerader Draht 86, etwa gehärteter Stahldraht, von der Stange 81 zu einen unter* halb der Plattform befestigten Bügel 87. An beiden Enden des Drahtes können Gewindeschäfte 85 angelötet oder anderweitig befestigt sein. Mit diesen Gewindeschäften läßt sich der Draht an dem Bügel bzw. der Stange 81 befestigen und Mittels Verriegelungsmuttern 89 verriegeln.

Es sei angenommen, daß die Plattform 14 sich in ihrer normalen Stellung befindet, so daß das System im Gleichgewicht ist und die beweglichen Teile der Luftfeder 21, des Ventils 44 und des Druckreglers 61 in den in den Figuren 2 und 4 dargestellten Stellungen sind. Wenn eine zusätzliche Last auf die Plattform gelegt wird, d.h. wenn in einem bestimmten Intervall der Kolben 26 sich nach unten bewegt, wird über den Draht 86 ein Druck auf den Ventilteller 57 ausgeübt, so daß dieser sich genügend abhebt und eine Luftströmung aus der Zwischenkaner 56 durch die Auelaßöffnung 47 in die Verbindungsleitungen 37 gelangt, wodurch der Druck in den Luftfedern in Richtung auf eine Wiederherstellung der ursprünglichen Lage der Plattform erhöht wird. Zugleich mit dem geringfügigen Abheben des Ventilteller« 57 strömt Luft aus der mittleren Kammer 56 durch die Öffnung 78 und erhöht den Druck in der Niederdruckkammer 71, so daß das Ventil 63 betätigt wird und ein bestimmter Druck in der Zwischenkammer 56 wiederhergestellt wird. Wenn die Belastung der Plattform verringert wird, sind die Luftfedern bestrebt, diese anzuheben, und bei der beginnenden Bewegung heben die verhältnismäßig dünnen Drähte 86 die Stange von de* Ventilteller 57 ab, so daß Luft aus den Luftfedern über den Auslaß 47 und die Bohrung 88 an die Lüftungsöffnung 48 gelangt.

Eine Auslenkung der Plattform mit einer korrigierenden Servowirkung erfolgt bereits bei einer Belastungsänderung der Plattfora von weniger als 3g. Die Auslenkung der Plattform ist Bit

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dem bloßen Auge liicht feststellbar, so daß diese Bewegung richtig als beginnende Bewegung bezeichnet werden darf„Natürlich läßt sich diese Bewegung mit geeigneten Meßgeräten feststellen, Der Druckregler, der auf die Differenz der Drücke zwischen der Einlaßkaramer und der Zwischenkammer anspricht, hält den Druck in letzterer verhältnismäßig konstant, unabhängig von dem Eingangsdruck und auch unabhängig von dem Druck der Luftdruckquelle« Die Weichheit in der Ansprache des Systeme ist eine umgekehrte Funktion des Differentialdruckes zwischen der Zwischenkammer "und der Auslaßöffnung 47. Bei fest eingestelltem nadelventil ist die Ansprache um so weicher, je niedriger der Druck in der Zwischenkammer 56 gegenüber dem Auslaß 47 1st, je größer ist jedoch die Empfindlichkeit.

Es hat sich als günstig herausgestellt, eine konstante Druckdifferenz von 0,7 bis 1,1 atü bei einem Eingangsdruck von 7 atü. aufrechtzuerhalten und bei einem Druckanstieg von etwa 50 bis 57 atü. Das Ansprechverhalten des Systems läßt sich offenbar variieren durch Verändern des Differenzdruckes mittels der Stell·« schraube 74. Für normale Betriebsbedingungen läßt sich das dy- , namische Verhalten des Systems an die beabsichtigte Belastung und die Betriebsbedingungen anpassen, indem lediglich der Differenzdruck mittels des Druckreglers eingestellt wird und/oder die Dämpfungswirkung verändert wird durch Verändern des Nebenschlußweges zur Dämpfungskammer. '

Wenn bei Betriebsbeginn der Einlaß 45 von der Druckluftquelle abgeschaltet ist, ist alle Luft aus dem System abgeblasen» so daß die Plattform sich in ihrer untersten Stellung befindet und die Stange 81 sich in einer unteren, zweiten Stellung, die weit, unterhalb des normalen Betriebsbereiches liegt. Demgemäß ist der Ventilteller 57 voll geöffnet und die Feder 56 soweit zusammen-, gedrückt, daß die Vantilecheibe 53 ebenfalls abgehoben ist» Wenn sodann Druckluft in die Einlaßkamraer 51 gelangt, fließt sie

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direkt an der Ventilscheibe S3 und dem Ventilteller 57 vorbei unter Umgehung des Druckreglers 61 und der Zwischenkammer und fließt direkt in die Luftfedern 21 und die Dämpfungskammer »♦ 3. Dadurch wird die Anlaufzeit, die sonst möglicherweise mehrere Minuten beträgt, erheblich verringert, und zwar etwa um den. Faktor 10 bei einer üblichen Anordnung. Ein ähnlicher außergewöhnlicher Betriebszustand kann vorkommen, wenn eine schwere Last plötzlich auf den Tisch gelegt wird, so daß über den Draht 86 eine schnelle Abwärtsbewegung der Stange 81 in ihre zweite Stellung erfolgt und die Ventile 56 und 53 geöffnet werden, so daß der Obergangszustand kürzer dauert, indem die Luftfedern Kurz mit der Druckluftquelle verbunden werden, bis der Gleichgewichts° zustand erreicht ist. Da der Draht 86 gegen seitliche Bewegungen der Enden desselben verhältnismäßig flexibel ist» erfolgt eine Bewegung der Stange 81 ohne Erzeugung wesentlicher Seitenkräfte.

Wenn hingegen eine Last von der Plattform fortgenommen wird, etwa beim Anheben mittels eines Kranes, macht die Plattform eine plötzliche Bewegung nach oben durch die Wirkung der Luftfedern» Die Stange 81 wird daher über den Draht 86 angehoben, so daß Luft durch die Bohrung 88 und die seitliche Öffnung 8H zur Lüftungsöffnung 18 gelangt und ausgeblasen wird. Die seitliche Öffnung 84 kann als Drosselöffnung ausgebildet sein, so daß die Strömung etwas gedrosselt wird, wenn die Belastungsänderung so groß ist, daß die Stange 81 in eine zweite obere Stellung gelangt,, in der der Dichtungsring 83 außerhalb der Buchse 82 liegt und.die Bohrung 19 nicht mehr abdichtet. Der normale Abstand Von wenigen 1/100 mm zwischen der Stange/81 und der Bohrung bildet dann einen Durchtritt, dessen Querschnittsfläche größer ist als die der seitlichen Öffnung 81 und die wesentlich zum Ausblasen von Luft aus den Luftfedern direkt in die Auslaßkam» »er 91 und die Lüftungsöffnung 48 beiträgt, so daß eine schneilere Stabilisierung 4er Plattform erfolgt«, Ii) extremen Fällen, wenn z.B. die Plattfora oder die daraufliegende Platte plötzlich von den Trägern angehoben wird, werden die Stangen 81 vollständig

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durch die Druckluft in dem System aus ihren Gehäusen herausgedrückt» so daß die Drähte 86 verbogen werden_t falls die oberen Enden festgehalten werden. Das plötzliche Herausdrucken der Stangen 81 wirkt als Sicherung und schützt die Luftfedern und die anderen Teile des Systems, indem die Luftfedern Ober die dann offene Bohrung M9 vollständig mit der Atmosphäre verbunden werden .

Die Vorrichtung kann noch in verschiedenartiger Weise abgeändert werden, etwa zur Anpassung an die gewünschte.Art der Unterstützung und an das Regelverhalten. Falls lediglich eine Niveauregulierung gewünscht wird, reicht ein einziges Ventil und ein einziger Meßfühler, und es können mehrere Luftfedern zusaaaen an den einzigen Auslaß H7 angeschlossen werden. Da drei Punkte zum Festlegen einer Ebene erforderlich sind, sind zur Konstanthaltung der Orientierung einer Fläche drei Meßfühler und Regelstrecken erforderlich, die jeweils auf eine zugeordnete Luftfeder einwirken. Bei dem dargestellten Ausführungsbaispiel mit vier Federn sind zwei Federn an getrennte, eigene Regelstrecken, Ventile und Meßfühler angeschlossen, während die beiden anderen Luftfedern zueamen von dem dritten Ventil und dritten Meßfühler geregelt werden. -

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Claims

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Patentansprüche

Lagestabilisiertes, vibrationsisoliertes.Tragsystem_s S β - " ennzeichnet durch eine Plattform₉ die sich auszeichnet durch mindestens eine pneumatische Einrichtung.sum Tragen. der Plattform, durch mindestens einen Meßfühler sum Feststellen von Lageabweichungen der Plattform won einer Bezugslage» durch ein von dem Meßfühler gesteuertes Ventil in dem Verbindungsweg von einer Druckluftquelle zu der pneumatischen Einrichtung» durch einen Druckregler bei dem Ventil zum Konstanthalten des Druckunterschiedes zwischen der auf die pneumatische Einrichtung wirkenden Druckluft und dem Druck der von der Druckluftquelle austretenden Luft, derart: , daß der Differenzdruck unabhängig ist von dem Ist-Druck an der Druckluftquelle und dem Ist-Druck an der pneumatischen Einrichtungο

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Druckregler (61) in einem gemeinsamen Gehäuse mit dem Ventil (44) untergebracht ist»

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge« kennzeichnet, daß der Druckregler (61) ein® Miederdruckkammer (71) umfaßt, die mit der pneumatischen Stelleinrichtung (21) in Verbindung steht, sowie eine Hochdruckkammer (72), die über ein Ventil (63,64) mit der Luftdruckquelle in Verbindung steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Niederdruckkammer (71) und die Hoch« druckkamaer (72) durch eine bewegliche Trennwand (Kolben 67) getrennt sind, welche mit dem Ventil (63,64) gekuppelt ist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η ζ e i c h ·- net, daß die Trennwand als Regelkolben C67) ausgebildet ist, an dem ein Zapfen (66) befestigt ist, welcher mit dem beweglichen Ventilteil (63) des Ventils (63,61) in Berührung kommen kanne

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder S, dadurch gekennzeichnet 9 daß auf die der Niederdruckkammer zugewandten Seite der beweglichen Trennwand (67) eine Feder (73) druckt»

7. Vorrichtung nach Anspruch 6« dadurch gekennzeich» net , daß die Vorspannkraft der Feder (73) durch ein Stellglied (74,75* 76, 77)einstellbar ist.

8ο Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch g e k e η η ° ζ e ich η e t , daß der Meßfühler (79) eine Stange (81) umfaßt, die mit der Plattform (14) längsbeweglich starr gekuppelt ist und ein erstes■Ventil (57, 58) beeinflußt, welches den der Druckluftquelle abgewandten Raum (72,56) des Ventils (63,64) des Druckreglers mit dem Auslaß (47) zu den pneumatischen Stelleinrichtungen (21) verbinden kann.

9* Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η ζ eic h -net, daß das erste Ventil (57,58) einen Nebenschlußweg (60) mit verhältnismäßig großem Drosselwiderstand aufweist«

10_e Vorrichtung"nach Anspruch 8 oder 9, dadurch g e k e η η ~ ze i c h η e t » daß das erste Ventil e^en Ventilteller (57) umfaßt, der in einem erweiterten Bereich (Zwischenkammer 56) der die Stange (81) aufnehmenden Bohrung (49) liegt und durch eine Feder (59) gegen den Ventilsitz (58) gedrückt ist_o

H₀ Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch g e k e η η *· ze i c h η e t , daß die Stange (81) einen Nebenschlußweg (88, 64) aufweist, der einerseits mit einer Lüftungsöffnung (48) in Verbindung steht und andererseits an einer auf dem Ventilteller

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(57) aufliegenden Stelle der Stange C81) mündet«

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis Ii₉ dadurch g e k e η a ■=» zeichnet , daß der Meßfühler über einen in Längsrichtung starren, jedoch seitlich flexiblen Draht (86) mit einem zu sta» bilisierenden Punkt der Plattform starr verbunden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch g e k β η η ■=» zeichnet , daß die Stange (81) aus der Bohrung (19) frei heraushebbar ist.

It. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch g e k e η η *> zeichnet« daß die Stange (Sl) in den Bereich zwischen des Auslaß (17) und der Lüftungsöffnung («*8> in einer Buchs© (82) mit Paßsitz geführt ist»

15. Vorrichtung nach Anspruch 1%, dadurch g e k e η η ·=· zeichnet , daß die Stange (81) Im Bereich der Buchse (82i? eine Dichtung (83) aufweist.

16o Vorrichtung naph-Anspruch IS₃ dadurch g @ k e η η <» zeichnet"^ daß die Dichtung C83) in einer Umfangsnut der Stange (81) mit einer gewissen Rollbeweglichkeit unterge«= bracht ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1«J bis IS₉ dadurch g e k e η η <=> zeichnet , daß ein Leckströmungsweg mit bestimmter .Drossel= wirkung zwischen der Auslaßseite W) der Buchse (82) und der Lüftungsseite (48) derselben angebracht ist»

18. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 17, dadurch g e k e η η ·=· zeichnet , daß zwischen der Luftdruckqueil© und dem ©rsten Ventil ein zweites Ventil (53,55)angeordnet ist, dessen Ventil« scheibe (S3) mit dem Ventilteller (57) des ersten Ventils gekuppelt ist und das erst nach einer bestimmten Abhebstrecke

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des Ventiltellers (57) öffnet.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet β daß die Ventilscheibe (S3) in einer Ein* trittskammer (Sl) mit größere« Durchmesser als der Zwischen« kammer (56) untergebracht ist und Ober die Druckfeder (S9) des ersten Ventile (57,58) mit diesem gekuppelt ist und daß die andere Seite der Ventilscheibe (53) von einer Druckfeder C5«O beaufschlagt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatischen Stellglieder Luftfedern (21) bilden.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch g e k· η η zeichnet, daß mindestens eine Dampfungskamuer (43) vorgesehen ist, die über eine Drossel mit dem die Luftfeder (21) speisenden Anschluß (36,37,47) verbunden ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch g e k e η η -zeichnet, daß das Volumen der Dimpfongakammer (H 3) größer 1st als das Volumen der Luftfedern·

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