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Verfahren zur Steuerung des Verschiebeantriebes für
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die Filterplatten einer Kammerfilterpresse sowie Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
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Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Steuerung des Verschiebeantriebes
für die Filterplatten einer Kammerfilterpresse, bei welchem eine Drehrichtungsumsteuerung
des Antriebsmotors bei Überschreitung eines auf den Filterplattenverschub wirkenden
Bewegungswiderstandes erfolgt.
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Aus DE-PS 18 19 901 ist eine Vorrichtung an einer Filterpresse zum
Verschieben der jeweils vordersten Filterplatte bekannt. Bei derartigen Kammerfilterpressen
besteht die Notwendigkeit, nach einem Filtervorgang die zwischen den parallel aneinanderliegenden
Filterplatten befindlichen Filterkammern sukzessive dadurch zu öffnen, daß die jeweils
vorderste Platte von dem Plattenstapel abgeschoben wird, wodurch die Kammer zwischen
der jeweils vordersten und der nachfolgenden Filterplatte freiliegt und der Filterkuchen
zu entfernen ist. Der sukzessive Verschub der Filterplatten (jeweils der vordersten
Filterplatte) erfolgt über einen am Maschinengestell in Verschieberichtung laufenden,
motorisch angetriebenen Schlitten, an welchem Rastelemente angeordnet sind, die
mit an den Filterplatten befindlichen Gegenrasten zusam-
menwirken.
Beim Plattenverschiebebetrieb bewegt sich der Schlitten gegen die jeweils vorderste
Platte, verrastet diese und wird dann - durch Hemmung seiner Verschiebebewegung
- derart drehrichtungsungesteuert, daß er die vorderste Filterplatte von dem Plattenstapel
abzieht und in die Öffnungsendstellung überführt.
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Dort wird die Verriegelung zwischen Schlitten und Platte wieder gelöst
und eine erneute Drehrichtungsumsteuerung durch Bewegungshemmung des Schlittens
vollzogen. Danach läuft der Schlitten zu dem Platten stapel zurück, um die nächste
Platte abzulösen.
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Der Schlittenantrieb derartiger Maschinen erfolgt in der Regel durch
einen mit dem Maschinengestell fest verbundenen Drehstrommotor, dessen Abtriebsachse
über einen Kettentrieb mit dem Schlitten zusammenwirkt.
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Der Plattenverschiebebetrieb beim Öffnen derartiger Kammerfilterpressen
erweist sich aus folgenden Gründen als problemhaft: a) Nur im Idealfall fällt der
Filterkuchen beim Auseinanderschieben der Platten aus der Filterkammer. Oftmals
ist es notwendig, daß die Bedienungsperson der Maschine zum restlosen Entfernen
des Filtrats nachhelfen muß, was in der Regel dadurch geschieht, daß manuell zwischen
die sich verschiebenden Platten hineingegriffen wird und Filterkuchenreste herausgelöst
werden. Damit ist jedoch eine nicht unerhebliche Verletzungsgefahr für die Bedienungsperson
verbunden, da der Plattenverschub mit einer relativ hohen Verschiebeleistung vollzogen
werden muß, um sicherzustellen, daß z.B.
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miteinander verklebte Platten auch sicher vom Plattenstapel abgelöst
werden. Darüber hinaus ist die Schlitten- und/oder Plattenführung des Maschinengestells
bei älteren Maschinen oftmals stark
verschmutzt, so daß die Verschiebebewegung
der Platten und/oder des Schlittens mehr oder minder stark gehemmt ist. Diese Hemmung
muß überwunden werden, ohne eine sofortige Drehrichtungsumsteuerung herbeizuführen.
Die Umschaltleistungsschwelle muß deswegen relativ weit oberhalb der mittleren Verschiebeleistungsschwelle
liegen, die zu einem gleichmäßigen Platten- und Schlittenverschub an sich ausreichend
ist.
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b) Eine weitere Gefährdung der manuell zwischen die Platten eingreifenden
Bedienungsperson resultiert daraus, daß die Antriebsaggregate herkömmlicher Maschinen
relativ massebehaftet sind. Die verwendeten Motoren haben zum einen auf Grund ihrer
Ausbildung eine relativ hohe Schwungmasse, zum anderen sind die antriebsübertragenden
Elemente wie Kettentriebe u.dgl. schwungmassebehaftet. Daraus resultiert im Falle
eines irgendwie ausgelösten Notstops der Verschieberichtung ein nicht unerheblicher
Weiterlauf der Antriebsmittel, so daß für den Fall, daß die Bedienungsperson ihre
Hand zwischen den sich verschiebenden Platten hat, eine erhebliche Quetschgefahr
existiert. Dieser Quetschgefahr ist man beim Stand der Technik dadurch begegnet,
daß vor den sich bewegenden Platten ein sogenannter Lichtvorhang angeordnet war,
bei dessen Unterbrechung der Plattenantrieb gestoppt wurde. Lichtvorhänge sind jedoch
teuer.
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c) Wird die Umschaltschwelle zur Vermeidung von Unfallgefahren gegenüber
der mittleren Verschubleistung zu niedrig gewählt, so würde bei bereits geringfügigen
Bewegungshemmungen eine Antriebsmotorumsteuerung erfolgen. Dies ist unerwünscht,
da in diesem Falle der Schlitten immer zwischen zwei Hemmpunkten innerhalb seines
Soll-Verschiebeweges
hin- und herlaufen würde, womit ein ordnungsgemäßer
Verschub der Platten nicht mehr gewährleistet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zunächst ein Verfahren zur
Steuerung des Verschiebeantriebs einer Kammerfilterpresse anzugeben, bei dem zur
Vermeidung einer Verletzungsgefahr der Plattenantrieb sanft und gefühlvoll erfolgt
und dennoch ein sicheres Verschieben der Platten von der einen in die andere Endlage
gewährleistet ist. Diese Aufgabe wird durch die Kombination der kennzeichnenden
Merkmale des Verfahrensanspruches 1 gelöst.
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Zunächst ist durch eine Regeleinrichtung die Verschubleistung P so
eingestellt, daß ein gleichmäßiger Motorlauf und damit ein gleichmäßiger Plattenverschub
gerade noch gewährleistet ist. Greift eine Bedienungsperson in die sich verschiebenden
Platten ein, so wird - ohne daß eine irgendwie geartete Verletzungsgefahr besteht
- die Platte sofort zum Stillstand gebracht.
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Bei herkömmlichen Maschinen würde dies bedeuten, daß auf Grund der
relativ hohen Verschiebeleistung, die zur Überwindung von Antriebshemmungen in das
Antriebssystem gesteckt werden muß, das Körperteil der Bedienungsperson zunächst
gequetscht würde und danach die Bewegung der Antriebsvorrichtung umgesteuert würde.
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Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird jedoch auf Grund der gefühlvollen
Führung der Platten über ihren gesamten Verschiebeweg eine Verletzungsgefahr durch
sofort eingeleiteten Stillstand der Platte unterbunden.
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Nach dem Anhalten des Verschiebesysteme, das sowohl durch Verschmutzung
der Maschine und damit verbundene Bewegungshemmungen als auch durch ein Körperteil
der
Bedienungsperson verursacht werden kann, wird die Bewegungsumsteuerung
nicht sofort vollzogen, sondern zunächst zugewartet, ob die Bewegungshemmung gegenüber
dem aufrechterhaltenen (gefühlvollen) Drehmoment des Motors bestehen bleibt oder
nachgibt. Für den Fall, daß beispielsweise die Bedienungsperson ihre Hand aus dem
Verschiebeweg nimmt, wird der Motor erneut anlaufen und der Verschiebevorgang ordnungsgemäß
beendet. Bleibt die Hemmung hingegen bestehen, so wird über einen gewissen Zeitraum
eine geringfügig erhöhte Verschiebeleistung zugeführt (durch diese können Verletzungen
nicht verursacht werden, da die Erhöhung der Verschiebeleistung erst nach dem Plattenstop
eingeregelt wird, wodurch der bewegungsverursachte dynamische Verletzungsanteil
entfällt). Die gestoppte Platte versucht durch eine gefühlvolle Erhöhung der dem
Verschiebemotor zugeführten Verschubleistung das Bewegungshemmnis zu überwinden.
Sollte also die Bedienungsperson ihre Hand noch zwischen den (gestoppten) Platten
haben, so wird es auch der ungeschicktesten Person gelingen, ihre Hand aus dem Plattenspalt
herauszuziehen, wodurch Verletzungen so gut wie ausgeschlossen sind.
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Gemäß Verfahrensanspruch 2 soll dem Motor des Verschiebeantriebs nach
dem Umschaltvorgang, d.h. unmittelbar nach Bewegungsanlauf in die eine oder andere
Richtung ein gegenüber der mittleren Verschubleistung erhöhtes Leistungsniveau über
einen kurzen, vorgebbaren Zeitabschnitt zugeführt werden. Damit wird sichergestellt,
daß der zusätzliche Bewegungswiderstand auf Grund der Entklinkung zwischen dem Schlitten
und den Platten sowie ein eventuelles Verkleben von Platten mit Sicherheit überwunden
bzw. gelöst wird, ohne sogleich eine Bewegungsumsteuerung des Motors herbeizuführen.
Diese Leistungserhöhung unmittelbar nach dem Umschaltvorgang ist nicht geeignet,
die Verletzungs-
gefahr zu erhöhen, da während des kurzen leistungserhöhten
Zeitabschnittes der Abstand zwischen den Platten in Bewegungsrichtung so groß ist,
daß eine irgendwie geartete Quetschgefah r von Körperteilen ausscheidet.
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Eine weitere Absenkung einer Verletzungsgefahr wird durch Anspruch
3 erzielt, da nach Motorstillstand die mittlere Verschubleistung über einen vorgebbaren
Zeitabschnitt zunächst konstant gehalten und erst dann stetig erhöht wird.
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Gemäß Anspruch 4 wird die gegenüber der mittleren Verschubleistung
erhöhte Anlaufleistung nach Vollzug des Umsteuervorgangs stetig oder stufenweise
auf die mittlere Verschubleistung abgesenkt, wodurch der Tatsache Rechnung getragen
ist, daß zum Beschleunigen der Filterplatten ein höherer Leistungsaufwand notwendig
ist als lediglich zum Konstanthalten der bereits erreichten Endgeschwindigkeit.
Somit läßt sich das Niveau der mittleren Verschubleistung P1 noch weiter absenken.
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Mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 5 ist es möglich, zunächst die
mittlere Verschubleistung den tatsächlichen Verhältnissen an der Maschine (Masse
der Filterplatten, Verschmutzungsgrad der Vorrichtung pp.) anzupassen. Mit Vorteil
ist der Motor der Verschiebevorrichtung ein permanenterregter Gleichstromservomotor.
Ein derartiger Motor hält sein Drehmoment im erzwungenen Stillstand im wesentlichen
aufrecht, ohne daß eine Schädigung des Motors durch den bestehen bleibenden Stillstandestrom
zu befürchten ist. Weiterhin soll dieser Motor ein kleines Schwungmoment aufweisen,
d.h. seine bewegten Massen sind möglichst dicht an der Motordrehachse angeordnet,
wodurch im Notstopfall ein schnelleres Anhalten des Motors möglich ist.
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Mit Vorteil wird einem in den Motorstrompfad eingeschalteten Stromspannungswandler
eine Doppelfunktion zugeordnet. Sein Ausgang stößt nämlich ein erstes setzbares
Zeitglied an, während dessen Ablauf die verfahrensgemäße stetige Leistungserhöhung
eingeregelt wird, zum anderen dient er zur Ansteuerung eines Komparators, in welchem
die dem Motorstrom entsprechende Spannung mit einer vorgebbaren Soll-Spannung verglichen
und bei Erreichen des Umschaltleistungsniveaus die Drehrichtungsumsteuerung des
Motors angeregt wird.
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Durch Anspruch 8 werden antriebsübertragende Mittel wie Spindeln,
Ketten u.dgl. vermieden, die nicht nur ein hohes Trägheitsmoment haben, sondern
im Falle von Verschmutzung u.dgl. auch hemmend auf den Schlittenverschub und damit
auf die Feinfühligkeit der Regelung einwirken.
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Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Leistungs-Zeitdiagramm zur Verdeutlichung
der während eines Verschiebevorgangs vorgesehenen Regelabläufe sowie Fig. 2 ein
Blockschaltbild mit den wesentlichen Funkt ionskomponenten der Regelungsvorr ichtung
für die Kammerfilterpresse.
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Im folgenden sei zunächst auf das Leistungs-Zeitdiagramm gemäß Fig.
1 Bezug genommen.
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Zum Zeitpunkt t0 soll die dem Motor zugeführte Leistung zunächst P1,
betragen. Wie zeichnerisch dargestellt, kann die erhöhte Anlaufleistung entweder
als Rechteckimpuls über einen Zeitraum t1 aufrechterhalten werden oder stufig nach
unten zur mittleren Verschubleistung P1 geregelt werden (Abstufung S).
Während
der Zeit t1 ist die Umschaltleistungsschwelle P2 auf ein erhöhtes Niveau P2' gelegt;
wird die Leistung P1' gemäß der Abstufung S nach unten geregelt-, so empfiehlt es
sich, die erhöhte Umschaltleistung P2' entlang einer Geraden G oder einer entsprechend
verlaufenden Treppenfunktion nach unten zu regeln.
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Nachdem ein Zeitraum t2 verstrichen ist, soll beim Zeitpunkt H eine
Hemmung des Plattenverschubes beispielsweise durch einen manuellen Eingriff der
Bedienungsperson in die sich verschiebenden Platten eintreten. Dann wird die mittlere
Verschubleistung P1 zunächst über einen Zeitraum t3 konstant gehalten und dann,
während eines Zeitraumes t4 entlang einer ansteigenden Geraden A zur Umschaltleistungsquelle
P2 hochgeregelt. Bei Erreichen der Umschaltleistungsschwelle P2 wird die Drehrichtung
des Motors umgekehrt.
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Sollte während der Anstiegsgeraden A das Hindernis entfallen, so wird
die Umschaltleistungsschwelle P2 nicht erreicht werden, vielmehr die dem Motor zugeführte
Leistung P1 über einen Zeitraum t5 weiterlaufen, bis zum Zeitpunkt t6 der Schlitten
seine Endstellung erreicht hat und - ausgelöst durch die End-Hemmung - umkehrt.
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Im folgenden wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Mit 1 ist eine Stromquelle
bezeichnet, deren Ausgang 2 mit einem Umschalter 3 verbunden ist. Dem Ausgang 4
des Umschalters 3 ist der Stromeingang 5 eines Reglers 6 nachgeschaltet, dessen
Ausgang 7 unter Zwischenschaltung eines Strom-Spannungswandlers 8 mit den Polen
9 des Antriebsmotors 10 in Verbindung steht.
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Ein Spannungsausgang 11 des Strom-Spannungswandlers 8 steht mit einem
ersten Zeitglied 12 in Verbindung, dessen Eingang 13 durch einen ersten Stromanstieg
am Ausgang 7 und die damit verbundene Spannungserhöhung angestoßen wird. Während
das erste Zeitglied 12 abläuft, wird über einen diesem nachgeschalteten ersten Steuereingang
14 die Verschubleistung am Ausgang 7 des Reglers 6 erhöht. Falls während der Leistungserhöhung
am Ausgang 7 das den Plattenverschub hemmende Bewegungshindernis entfällt, wird
über eine nicht näher dargestellte, mit dem Strom-Spannungswandler 8 zusammenwirkende
Rücksetzschaltung sowohl die Reglerleistung auf die mittlere Verschiebeleistung
als auch das erste Zeitglied 12 zurückgesetzt (die Rücksetzschaltung reagiert zweckmäßigerweise
auf eine abfallende Spannungsflanke am Ausgang des Strom-Spannungswandlers).
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Es ist auch möglich, den Ausgang des ersten Zeitgliedes 12 mit dem
Steuereingang 15 des Umschalters 3 zu verbinden (Leitung 29). Damit wird nach Ablauf
einer über eine Sollzeiteingabevorrichtung 16 voreinstellbaren Zeit der Umschaltvorgang
vollzogen, falls das Bewegungshindernis während der gesamten Laufzeit des ersten
Zeitgliedes bestehen bleibt.
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Ein weiterer Ausgang des Strom-Spannungswandlers 8 ist mit einem ersten
Eingang 17 eines Komparators 18 verbunden, in dessen zweiten Eingang 19 ein Spannungs-Sollwert
über eine Eingabevorrichtung 20 einspeisbar ist. Stellt der Komparator 18 das Ansteigen
der vom Strom-Spannungswandler 8 gelieferten Referenzspannung auf den eingegebenen
Sollwert fest, so wird über den Ausgang 21 des Komparators 18 auf den Steuereingang
15 des Umschalters 3 ein Umsteuerbefehl abgegeben.
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Darüber hinaus ist der Ausgang 21 des Komparators 18 mit dem Eingang
eines zweiten Zeitgliedes 22 verbunden, dessen Ausgang 23 einen weiteren Steuereingang
24 des Reglers 6 beeinflußt, über welchen das Zeitintervall für die erhöhte Anlaufleistung
eingegeben wird.
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Eine Sollzeiteingabevorrichtung 25 dient zur Voreinstellung der Laufzeit
des zweiten Zeitgliedes 22.
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Uber weitere Eingabevorrichtungen 26-28 können die Höhe der Anlaufleistung,
die Höhe der mittleren Verschubleistung sowie gegebenenfalls die Steilheit des bei
Bewegungshemmung des Schlittens einsetzenden Leistungsanstieges eingegeben werden.
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Bezugszeichenliste 1 Stromquelle 2 Ausgang 3 Umschalter 4 Ausgang
5 Stromeingang 6 Regler 7 Ausgang 8 Strom-Spannungswandler 9 Pole 10 Antriebsmotor
11 Spannungsausgang 12 Erstes Zeitglied 13 Eingang 14 Steuereingang 15 Steuereingang
von 3 16 Sollzeiteingabevorrichtung 17 Erster Eingang 18 Komparator 19 Zweiter Eingang
20 Eingabevorrichtung 21 Ausgang 22 Zweites Zeitglied 23 Ausgang von 22 24 Weiterer
Steuereingang 25 Sollzeiteingabevorrichtung 26 Eingabevorrichtung 27 Eingabevorrichtung
28 Eingabevorrichtung 29 Leitung