DE3810672A1

DE3810672A1 - Dynamisch optimierter gewichtsausgleich fuer drehbewegungen ueber einen kreissektor

Info

Publication number: DE3810672A1
Application number: DE19883810672
Authority: DE
Inventors: Albert Seemueller
Original assignee: Albert Seemueller
Current assignee: SEEMUELLER, ALBERT, 8039 PUCHHEIM, DE
Priority date: 1988-03-29
Filing date: 1988-03-29
Publication date: 1991-02-14

Description

Die Erfindung betrifft einen Gewichtsausgleich mit kurzem Kraftarm und winkeliger Anordnung zum Lastarm, an dessen Ende ein Energiespeicher mit linearer Kennlinie (Feder) angebracht ist, der an einem festen Punkt in solcher Weise aufgehängt ist, daß Drehpunkt und Endpunkte der Wirkungs linie des Energiespeichers ein stumpfwinkliges Dreieck bilden.

Solche Gewichtsausgleiche werden insbesondere für Schranken, Parkplatz sperren etc. benutzt, bei denen der Lastarm Drehbewegungen um eine horizontale Achse über einen Viertelkreis ausführt.

Herkömmliche Lösungen verwenden als Gewichtsausgleich eine Masse, die als Gegengewicht dient, aber einen relativ hohen Platzbedarf aufweist; oder Federn, deren geometrische Anordnung und Auslegung keine dynamisch optimierte Ausgleichscharakteristik aufweisen; oder verzichten gänzlich auf einen Gewichtsausgleich, was erhöhten Bauaufwand und Platzbedarf für den Antrieb zur Folge hat.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die auftretenden Kräfte in solcher Weise auszugleichen, daß einerseits die vorhandenen Gewichtskräfte kompensiert werden, andererseits aber auch ein Großteil der Beschleunigungs- und Bremskräfte bzw. -arbeiten während der Bewegung übernommen werden und eine Haltekraft in den Endlagen zur Verfügung steht.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Gewichtsausgleich der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß durch Abstimmung der Parameter: Winkel zwischen Kraft- und Lastarm, Länge des Kraftarms, Anordnung der Aufhängung des Energiespeichers und Kenndaten des Energiespeichers ein Gewichtsausgleich im vorgenannten Sinne erfolgt.

Vorzugsweise wird als Energiespeicher eine oder mehrere Schraubenfedern verwendet und der feste Aufhängungspunkt so gewählt, daß dessen Ver bindungslinie über den Drehpunkt mit dem Lastarm einen für den jeweiligen Anwendungsfall charakteristischen Winkel bildet.

Die Erfindung wird anhand der

Fig. 1 Kennlinien von Lastverlauf und Feder

Fig. 2 Geometrie der Anordnung

Fig. 3 Kennlinien von Lastverlauf und optimiertem Gewichtsausgleich am Beispiel des Anwendungsfalles - Schranke - näher erläutert.

In Fig. 1 ist die Kennlinie (1) des Lastverlaufes eines unter Eigen gewicht belasteten Schrankenbaumes zwischen der Ausgangslage: Baum waagrecht, Winkel 0 Grd. und der Endlage: Baum senkrecht, Winkel 90 Grd. dargestellt. Dieser Kennlinienverlauf entspricht dem Abschnitt einer cos-Funktion. Weiter ist die Kennlinie (2) des Kraftverlaufes einer Ausgleichskraft mit linearer Kennlinie angegeben. Dieser Gewichtsausgleich ist nicht optimiert, so daß die statische Ausgleichsarbeit (Fläche zwischen 1 und 2) vom Antrieb übernommen werden muß. Der Antrieb muß ferner die gesamten auftretenden Beschleunigungs- und Abbremskräfte übernehmen.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung, die dazu in der Lage ist, einen optimier ten Gewichtsausgleich vorzunehmen. Der Schrankenlastarm (3) ist mit dem Kraftarm (6) unter einem Winkel fest verbunden und im Punkt (4) drehbar gelagert. Am Ende des Kraftarmes (6), Punkt (7) greift die Wirkungslinie der Ausgleichsfeder (8) an, welche ihrerseits im Punkt (9) einstellbar und drehbar aufgehängt ist. Die Punkte (7, 4, 9) schließen in der Anfangsstellung einen stumpfen Winkel (5) ein.

Fig. 3 stellt den, sich aus der in Fig. 2 angegebenen Geometrie, erreichbaren Kraftverlauf (12) dar. Die Kennlinie (1) zeigt wieder den Lastverlauf. Die Strecke (10) stellt den Kraftbetrag dar, der die Schranke in Ruhestellung hält. Die Strecke (11) stellt den Kraftbetrag dar, der die Schranke geöffnet hält. Beim Öffnen der Schranke übernimmt der Bereich (13) zwischen den Kennlinien die entsprechende Beschleuni gungsarbeit, während der Bereich (14) die entsprechende Bremsarbeit übernimmt. Der Schließvorgang gestaltet sich entsprechend umgekehrt (Bereich (14) beschleunigt, Bereich (13) bremst). Zum Öffnen bzw. Schließen der Schranke sind also nur die geringen Kräfte (10 bzw. 11) und der Ausgleich der evtl. vorhandenen Arbeitsdifferenz zwischen (13) und (14) erforderlich.

Begriffsliste

1 Kennlinie der Lastanforderung
2 Kennlinie eines linearen Gewichtsausgleichs
3 Lastarm
4 Lager
5 charakteristischer Winkel
6 Kraftarm
7 Anlenkpunkt des Energiespeichers
8 Energiespeicher
9 einstellbarer, fester Lagerpunkt des Energiespeichers
10 Öffnungswiderstand
11 Schließwiderstand
12 Kennlinie des optimierten Gewichtsausgleichs
13 Beschleunigungsarbeit beim Öffnen
14 Bremsarbeit beim Öffnen

Claims

1. Gewichtsausgleich für Drehbewegungen über einen Kreissektor, dadurch gekennzeichnet, daß ein definierter Winkel zwischen Kraft- und Lastarm vorhanden ist.

2. Gewichtsausgleich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftarm eine massenunabhängige konstante Länge aufweist.

3. Gewichtsausgleich nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß ein definierter Abstand zwischen Drehpunkt (4) und Lagerpunkt des Energie speichers vorhanden ist.

4. Gewichtsausgleich nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Energiespeicher mit linearer oder linearähnlicher Kennlinie Verwendung findet.

5. Gewichtsausgleich nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des Energiespeichers einstellbar ist.

6. Gewichtausgleich, dadurch gekennzeichnet, daß sich aus der Summe der Eigenschaften der Ansprüche 1-5 und dem Winkel zwischen Kraftarm und Energiespeicher die Auslegungsdaten des erforderlichen Energie speichers im Sinne der optimierten Kennlinie ergeben.

7. Gewichtsausgleich, dadurch gekennzeichnet, daß manueller und maschineller Antrieb gleichermaßen, ohne Änderung der Konzeption an wendbar ist.