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Steuerung des eine Arbeitsmaschine antreibenden Flüssigkeitsgetriebes
Es ist bekannt, eine Arbeitsmaschine mit ihrem Antriebsmotor durch ein Flüssigkeitsgetriebe
zu verbinden, das in zweifacher Weise gesteuert werden kann, indem sowohl der mit
dem Antriebsmotor gekuppelte Pumpenteil hinsichtlich seiner Fördermenge als auch
der mit der Arbeitsmaschine gekupkelte und von der Pumpe gespeiste Motorteil hinsichtlich
seines Schluckvermögens verstellbar ist. Will cnan ohne Änderung der Drehzahl des
Antriebsmotors die Arbeitsmaschine mit höherer Drehzahl antreiben, also das Übersetzungsverhältnis
des Flüssigkeitsgetriebes erhöhen, so kann man dies entweder durch Vergrößerung
der Fördermenge des Pumpenteiles oder aber durch Verringerung des Schluckvermögens
des Motorteiles erreichen. Diese doppelte Steuermöglichkeit wird bei einer bekannten
Anordnung zur Lösung der häufig auftretenden Aufgabe ausgenutzt, die Drehzahl der
Arbeitsmascliine während des Arbeitsvorganges entsprechend einer Überlagerung zweier
unabhängiger Regelkurven zu verändern. So gibt es z. B. Arbeitsmaschinen, deren
Antriebsgeschwindigkeit im Takt der Arbeitsspiele periodisch verändert werden muß,
während außerdem die Durchschnittsgeschwindigkeit verschieden einstellbar sein soll.
In diesem Falle kann der Motorteil durch ein Element der Arbeitsmaschine entsprechend
der periodischen Regelkurve verstellbar sein, während der Pumpenteil zum Anlassen,
Stillsetzen und etwaigen anderen Einstellungen geregelt wird. Insbesondere ist es
bekannt, zu diesem Zweck den Pumpenteil durch zwei überlagerte Bewegungen zu verstellen,
deren eine von Hand erfolgt und zum Ein- und Ausschalten der Arbeitsmaschine dient
und deren andere durch ein Stellglied zum Zwecke einer zusätzlichen Geschwindigkeitsänderung
erfolgt.
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Zur Überlagerung der beiden dem Pumpenteil zu erteilenden Stellbewegung
kann ein zweiarmiger
Hebel dienen, der an dem zu verstellenden Glied
des Pumpenteiles gelagert ist und dessen Arme die beiden Stellbewegungen erfahren.
Insoweit ist die Steuerung bekannt.
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Auch die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine solche Steuerung.
Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, diese so auszubilden, daß einerseits der Bereich
der periodischen Regelung größer bemessen werden kann, als es die bloße Verstellung
des Motorteiles gestattete, und daß andererseits beim Anlassen der Arbeitsmaschine
zur besseren überwindung des Trägheitswiderstandes das größte Antriebsmoment zur
Verfügung steht, also das kleinstmögliche Übersetzungsverhältnis des Getriebes eingestellt
ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das den Motorteil
verstellende Element der Arbeitsmaschine in demjenigen Abschnitt seines Stellbereiches,
in welchem es den Motorteil im wesentlichen auf sein größtes Schluckvermögen eingestellt
hat, auf das Überlagerungselement, z. B. den zweiarmigen Hebel, einwirkt, um die
Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine durch Verstellung des Pumpenteiles noch weiter
herabzusetzen, und daß außerdem der Motorteil auch durch das Handstellorgan beim
Ausschalten der Arbeitsmaschine auf sein größtes Schluckvermögen eingestellt wird.
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Im nachstehenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
in Anwendung auf den Antrieb eines Wirkstuhls, einer sogenannten Cottonmaschine,
erläutert.
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In den Zeichnungen zeigt Fig. i schematisch den Grundriß der Steuerung
und Fig. 2 den Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. i. Beim Antrieb der Cottonmaschine
ist folgende Aufgabe zu lösen: Die Drehzahl muß im Verlauf eines Arbeitsspiels periodisch
verändert werden. Außerdem soll es möglich sein, die Maschine durch allmähliche
Steuerung ihrer Drehzahl anzulassen; dabei soll das Übersetzungsverhältnis bei Beginn
des Anlaßvorganges möglichst klein sein, um eine Überlastung des Antriebsmotors
zu vermeiden.
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Es ist also dafür Sorge zu tragen, daß zum Anfahren das größte Drehmoment
von dem Flüssigkeitsgetriebe aufgebracht wird. Der Motorteil muß also beim Anlassen
der Wirkmaschine auf sein größtes Schluckvermögen eingestellt sein.
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Als Flüssigkeitsgetriebe gelangt beim vorstehenden Ausführungsbeispiel
das sogenannte Sturmgetriebe gemäß Patent 5i9 686 zur Verwendung, dessen Motorteil
und Pumpenteil von Kapselpumpen mit veränderlicher Exzentrizität gebildet werden.
Dabei wird der Pumpenteil von einem Elektromotor angetrieben, während der Motorteil,
der vom Pumpenteil gespeist wird, seinerseits die Arbeitsmaschine treibt. Die Verstellung
der Exzentrizität des Pumpenteils erfolgt durch axiale Verschiebung einer Stange
25 und die Verstellung der EXentrizität des Motorteiles durch axiale Verstellung
einer Stange 31. In der dargestellten Lage der Teile ist die Fördermenge des Pumpenteils
durch die Stange 25 auf Null eingestellt, während das Schluckvermögen des Motorteils
durch die Stange 31 den größtmöglichen Wert erhalten hat.
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Auf der Stange 25 ist verschiebbar eine Hülse 37 angebracht, die einen
aufwärts ragenden 'Arm 38 hat. Dieser ist auf einem Zapfen 39 des Maschinenrahmens
verschiebbar geführt und trägt einen Lagerzapfen 40 zur Aufnahme eines Hebels 33,
der für gewöhnlich durch eine an seinem oberen Ende angreifende Zugstange 34 in
der dargestellten Lage gehalten wird. Zu diesem Zweck stützt sich eine die Stange
34 umgebende Schraubenfeder 36 einerseits an einem Federsteller 41 der Stange 34
und andererseits an dem Arm 38 ab. Der Hebel 33 bildet eine Gabel 42, die über einen
Querzapfen der Stange 25 greift, und durch Verschiebung der Hülse 37 in Richtung
der Stange 25 wird diese daher mitgenommen. Durch Schwenken des Hebels 33 kann aber
der Stange 25 eine zusätzliche Stellbewegung überlagert werden.
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Zum Zwecke des Ein- und Ausschaltens der Arbeitsmaschine wird nun
die Hülse 37 verschoben. Zu diesem Zweck hat sie einen Querzapfen 23, der in einem
Längsschlitz der Stange 25 reichlichen Spielraum hat und in einen Kulissenschlitz
eines waagerechten Armes 22 einer senkrechten Welle 43 greift. Diese ist im Maschinenrahmen
gelagert und trägt einen an ihr befestigten Schalthebel 20. Nimmt dieser die Stellung
der Fig. i ein, so hält er bei der dargestellten Lage des Hebels 33 die Stellstange
25 in der Ausschaltstellung fest, in der sich das Fördervolumen der Pumpe auf Null
beläuft. Das bedeutet, daß die Arbeitsmaschine keinen Antrieb erfährt, obgleich
der Antriebsmotor läuft.
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Zum Anlassen der Arbeitsmaschine wird der Stellhebel 20 langsam im
Uhrzeigersinn mit Bezug auf Fig. i verschwenkt. Dadurch wird die Hülse 37 und mit
ihr die Stange 25, ausgehend von der in Fig. 2 gezeigten Stellung, nach links verschoben
und erhöht fortschreitend das Fördervolumen des Pumpenteils.
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Eine im Maschinenrahmen gelagerte Welle 44 trägt an ihrem unteren
Ende einen Kulissenarm 30, dessen Längsschlitz über einen aufrechten Querzapfen
der Stellstange 31 greift. Die Welle 44 trägt ferner in ihrem mittleren Abschnitt
einen anderen Arm 27, an welchem eine am Maschinenrahmen verankerte Feder 28 angreift,
welche die Welle 44 im Gegenuhrzeigersinn zu drehen sucht. Auf diesen Arm 27 kann
ferner eine Rolle 26 einwirken, die von einer Verlängerung 46 des Schalthebels 20
getragen wird, und bei der in Fig. i gezeigten Ausschaltstellung den Arm 27 in seiner
äußersten Grenzstellung entgegen der Wirkung der Feder 28 festhält. In dieser Stellung
nimmt die Stange 31 eine Grenzlage ein, in welcher der Motorteil in der höchsten
Exzentrizität gehalten wird, also sein höchstes Schluckvermögen hat. Er kann dann
sein größtes Drehmoment entwickeln, läuft aber am langsamsten.
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Das Ende des Armes 27 hat eine Schrägfläche 45, die dem Arm 20 eine
gewisse Ausschwingung ohne gleichzeitige Verstellung des Armes 27 gestattet.
Beim.lnlassen
der Cottonrnaschine behält daher der Motorteil zunächst seine größte Exzentrizität
bei und wird dann bei weiterem Ausschwenken des Hebels 20 mit zunehmendem Fördervolumen
des Pumpenteils unter dem Einfluß der Feder 28 auf ein kleineres Schluckvermögen
eingestellt.
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Eine nicht näher dargestellte Kurvenscheibe der Cottonmaschine dient
dem Zweck, deren Drehzahl während eines jeden Arbeitsspiels periodisch zu ändern.
Sie wirkt hierzu auf das rechte Ende eines Hebels 2 1 ein, der auf der im Maschinenrahmen
gelagerten Welle .4.4 schwenkbar ist und einen Querzapfen 29 hat, der im Bewegungsbereich
des Armes 27 liegt.
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Beim Anlassen der Cottonmaschine legt sich nun der Arm 27 unter dein
Einfluß seiner Zugfeder 28 an den Zapfen 29 an und macht alsdann die periodischen
Pendelbewegungen des Nockenhebels 21 mit, wodurch der Motorteil des Flüssigkeitsgetriebes
periodisch verstellt wird.
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Mangels besonderer Vorkehrungen würde aber der Steilbereich des Motorteils
nicht ausreichen, um das volle Maß der erforderlichen Drehzahlschwankungen herbeizuführen.
Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß hierfür der Pumpenteil mit herangezogen.
Zu diesem Zweck ragt in die Bahn des Nockenhebels 21 ein Stößel 32 hinein, der,
parallel zur Zugstange 34 verschiebbar, im Arm 38 gleitend geführt ist. Wenn nun
der Nockenhebe121, ausgehend von der Lage der Fig. i, in vollem Maße abwärts geschwenkt
wird, wobei er den Motorteil des Getriebes annähernd auf sein größtes Schluckvermögen
einstellt, trifft er auf den Stößel 32 und verschiebt diesen mit Bezug auf Fig.2
nach rechts. Dabei trifft der Stößel auf das obere Ende des Hebels 33 und verschwenkt
diesen im Uhrzeigersinn tun den Drehzapfen 40. Das hat die Wirkung, daß die Stange
25 relativ zur Hülse 37 mit Bezug auf Fig. 2 nach rechts verschoben wird, also daß
durch den Handhebel 20 eingestellte Fördervolumen des Pumpenteils verrilrgert. Dadurch
wird eine weitere Drehzahlverminderung der Cottonmaschine herbeigeführt, die hinausgeht
über diejenige, welche durch Verstellung des Motorteils herbeigeführt wurde.
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Schwinkt dann der Nockenarm 21 beim weiteren Verlauf des Arbeitsspiels
der Cottonmaschine wieder zurück in Richtung auf die in Fig. i gezeigte Lage, so
gilt er den Stößel 32 frei, wobei der Hebel 33 unter (lern Einfluß der Feder 36
ebenfalls in die Lage der Fig. 2 zurückkehrt.
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Zusammenfassend ist also festzustellen, daß der Motorteil mittels
der Stange 31 durch die Kurvenscheibe der Cottonmaschine verstellbar ist, während
der Pumpenteil des Getriebes durch zwei überlagerte Bewegungen verstellbar ist.
Die eine dieser beiden überlagerten Bewegungen erfolgt von Hand durch den Hebel
20 über die Hülse 37. Sie dient zum Ein-und Ausschalten der Cottonmaschine. Die
andere der beiden überlagerten Bewegungen erfolgt durch ein Stellglied in Gestalt
des Stößels 32 zum Zwecke zusätzlicher Drehzahländerung. Die Steilbewegungen des
Stellgliedes 32 einerseits und des Handhebels 20 andererseits werden, durch den
zweiarmigen Hebel 33 überlagert, auf die Steilstange 25 des Pumpenteiles übertragen.
Für die vorliegende Erfindung wesenlich ist es nun, daß das Stellglied 32 von dem
Nockenhebel 21 der Cottonmaschine angetrieben wird, und zwar in einer Arbeitsphase,
in welcher der Motorteil bereits im wesentlichen auf sein größtes Schluckvermögen
eingestellt ist und die Drehzahl der Cottonmaschine bereits erheblich herabgesetzt
hat. Dabei bewirkt dann das Stellglied 32 eine noch weitere Herabsetzung der Drehzahl
durch Einwirken auf den Pumpenteil.
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Weiter ist es wesentlich für die vorliegende Erfindung, daß der Motorteil
außer durch den Nockenhebel 21 noch durch den Handstellhebel 2o bewegt wird, um
beim Ausschalten der Arbeitsmaschine den Motorteil auf sein . größtes Schluckvermögen
einzustellen. Das geschieht durch Zusammenwirken der Teile 26 und 27.