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Hydraulische Steuerung für Füllmaschinen, insbesondere zum Füllen
von Wursthüllen, Tuben od. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische
Steuerung für Füllmaschinen, insbesondere zum Füllen von Wursthüllen, Tuben od.
dgl., zum Regeln der Druckmittelbeaufschlagung eines mit dem Füllkolben verbundenen
Arbeitskolbens mittels eins beispielsweise durch einen Fußhebel, Handhebel od. dgl.
beeinflußbaren Steuerorgans und eines abhängig von dessen Steuerstellung gesteuerten
voreinstellbaren Hilfsventils.
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Beim Arbeiten mit Wurstfüllmaschinen, bei denen der Arbeitskolben
lediglich durch ein Umsteuerorgan gesteuert wird, macht sich der Übelstand bemerkbar,
daß nach dem Abziehen der gefüllten Wursthülle vom Füllstutzen das Füllgut aus diesem
nachquillt. Dieses Nachfließen wird durch die Neigung des Füllgutes verursacht,
seine durch die Druckausübung beim Füllen hervorgerufenen inneren Spannungen auszugleichen.
Um die durch das Nachquellen bedingten Verluste an Füllmasse zu vermeiden, ist bereits
vorgeschlagen worden, nach Beendigung des Füllvorganges dem Füllkolben eine kurze
Rücklaufbewegung zu verleihen, uni den Spannungsausgleich des Füllgutes herbeizuführen.
Hierzu wird bei den bekannten Wu.rstfüllmaschinen entweder die zwischen dem Steuerorgan
und der den Füllhub bewirkenden Kolbenseite des Arbeitszylinders liegende Druckmittelleitung
mittels eines Hilfsventils auf eine voreingestellte Zeit entlastet, um ein vorbestimmtes
Absinken des Füllkolbens herbeizuführen, oder das Druckmittel -zu dem gleichen Zweck
auf die dem Füllhub entgegenwirkende Kolbenseite umgesteuert. Diese Maßnahmen
haben
jedoch zu keinem befriedigenden Ergebnis geführt, weil die Dauer der Kolbenabsenkung
zwar zur Anpassung derselben an die verschiedene Beschaffenheit des Füllgutes voreinstellbar
ist, dagegen während des Abfüllens zur Anpassung an den Jeweiligen Füllzustand des
Füllzylinders nicht oder nur ungenau und zeitraubend eingestellt werden kann. Bei
nahezu vollem Füllzylinder tritt daher infolge der `beträchtlichen Raumvergrößerung
der sich entspannenden Gutmasse noch ein Nachquellen derselben ein, während bei
geringer Füllung des Füllzylinders infolge der geringen Raumvergrößerung der Gutmasse
bei der gleichbleibenden Absenkung des Füllkolbens Luft durch den Füllstutzen in
diesen eingesaugt wird.
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Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine hydraulische
Steuerung für Füllmaschinen dieser Art zu schaffen, welche die zur Beendigung des
Füllvorganges durch Umsteuern des Druckmittels bewirkte Rücklaufbewegung des Arbeitskolbens
in Abhängigkeit vom Füllzustand des Füllzylinders steuert.
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Die Maßnahmen zur Lösung dieser Aufgabe bestehen darin, daß zum Beendigen
des jeweiligen Füllvorganges in an sich bekannter Weise die Druckmittelzufuhr mittels
des Steuerorgans auf die dem Füllhub entgegenwirkende Kolbenseite umschaltbar ist
und daß das Hilfsventil im Nebenschluß der zur entgegenwirkenden Kolbenseite führenden
Druckmittelzufuhr angeordnet und abhängig vom jeweiligen Füllzustand des Füllzylin--
ders kontinuierlich voreinstellbar ist sowie derart mit dem Steuerorgan in Wirkungszusammenhang
steht, daß das umgeschaltete Druckmittel bei abnehmender Füllung des Füllzylinders
mit abnehmender Verzögerung abgesperrt wird.
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Die Steuerung nach der Erfindung hat den Vorteil, daß unabhängig von
dem jeweiligen Füllzustand des Füllzylinders sowohl ein Nachquellen des Füllgutes
aus dem Füllstutzen als auch ein Ansaugen von Luft durch diesen mit Sicherheit vermieden
wird, so daß weder Füllgutverluste noch ungleiche bzw. ungenügende Füllungen der
Hüllen, z. B. Därme, Tuben öd. dgl., auftreten können.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt Abb. i die Anordnung der .erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerung
für den Arbeitszylinder einer Wurstfüllmaschine, Abb. 2 das Steuerorgan in der Abfüllstellung
und Abb. 3 das Steuerorgan in der Stellung des Kolbenrücklaufes zum Beendigen des
jeweiligen Füllvorganges.
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In einem in der Zeichnung nur teilweise dargestellten Füllzylinder
i einer Wurstfüllmaschine, der mit Wurstmasse gefüllt ist, befindet sich ein Füllkolben
2, der mit einem Arbeitskolben 3 eines Arbeitszylinders 4 durcheine Kolbenstange
5 verbunden ist. Der Arbeitskolben 3 ist beiderseits mit einem Druckmittel, z. B.
Drucköl, beaufschlagt, das durch ein als eine Schiebersteuerung ausgebildetes Steuerorgan
gesteuert wird. Das Steuerorgan besteht aus einem hohlzylindrischen Schiebergehäuse
6, dessen zylindrischer Hohlraum aus zwei im Durchmesser verschiedenen Zylinderräumen
7 und 8 gebildet ist. In dem .mit dem kleineren Durchmesser ausgebildeten Zylinderraum
7 ist ein Kolbenschieber 9 axial verschiebbar gelagert, dessen aus dem Schiebergehäuse
6 herausragendes Ende io über ein übertragungsgestänge i i mit einem als Kipphebel
ausgebildeten und mit einer Mittelstellungsraste versehenen Fußhebel 12 verbunden
ist. Der Kolbenschieher 9 trägt zwei einen Abstand voneinander aufweisende Steuerbunde
13, die in der in Abb. i dargestellten Mittellage, die der Mittelstellung des Fußhebels
12 entspricht, zwei radial im Schiebergehäuse angeordnete Ableitungskanäle 14 und
15 abdecken und hierdurch verschließen. An den Ableitungskanal 14 ist die Kolbenseite
18 des Arbeitszylinders 4 mittels der Leitung i9 und an den Ableitungskanal 15 die
Kolbenseite 16 durch eine Leitung 17 angeschlossen. Auf .der diesen Ableitungskanälen
gegenüberliegenden Seite des Schiebergehäuses 6 ist ein radialer Zuführungskanal
2o für das Druckmittel so angeordnet, daß er in der Mittellage des Kolbenschiebers
9 in der Mitte des Steuerbundabstandes liegt. Ein weiterer auf der Seite des Zuführungskanals
2o im Schiebergehäuse6 vorgesehener radialer Kanal 21 mündet in dem den größeren
Durchmesser aufweisenden Zylinderraum 8 und dient zur Ableitung des Druckmittels.
In diesem Zylinderraum lagert ein einseitig beaufschlagbarer Hilfskolben 22, der
im unbeaufschlagten Zustand durch eine Feder 23 im Abstand von dem in diesen Raum
hineinragenden Kolbenschieberende gehalten wird. Von dem diesem Raun zunächst liegenden
Ableitungskanal 14 zweigt ein Zuführungskanal 24 ab, der in eine in der Stirnwand
25 des Schiebergehäuses 6 vorgesehene zylindrische Kammer 26 -mündet. Diese Kammer
umschließt ringförmig eine in axialer Richtung durch die Stirnwand 25 geführte und
in den Hohlraum mündende Bohrung 27, die zur Lagerung eines in ihr axial verschiebbaren
Hilfsventils 28 vorgesehen ist. Dieses Ventil weist eine diametral durch den Ventilschaft
geführte Drosselbohrung z9 und eine weitere, diese Bohrung mit dem Druckraum 3o
des Hilfskolbens 22 verbindende Axialbohrung 3 i auf. Des weiteren zweigt ein Kanal
32 vom Zuführungskanal 2o zu einer Stelle des Zylinderraumes 7 ab, an der
sich eine im Kolbenschieber 9 vorgesehene Ringnut 33 befindet, wenn dieser in der
Mittellage steht. In den an die Steuerbunde 13 nach außen anschließenden.zylindrischen
Schieberteilen 34 und 35 sowie in der Ringnut 33 sind Radialbohrungen 36, 37 und
38 vorgesehen, die durch eine Axialbohrung 39 im Kolbenschieber 9 mit dem Zylinderraum
8 in Verbindung stehen. Zur Zuführung des Druckmittels zum Steuerorgan ist eine
Pumpe 4o vorgesehen, die das Druckmittel über eine Leitung 41 aus dem Druclanittelbehälter
42 ansaugt und über die Leitung 43 in den Zuführungskanal 2o und von dort in den
Zylinderraum 7 drückt. Die Rückführung des Druckmittels vom Steuerorgan zum Druckmittelbehälter
42 erfolgt durch eine an den Kanal 21 angeschlossene Leitung 44, die über ein Überströmventil
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mit der Leitung 43 verbunden ist. Von der Leitung 44 zweigt eine zur Entlastung
des Druckraumes 3o dienende und durch einen Entlüftungshahn 46 absperrbare Leitung
47 ab. Gemäß der Erfindung ist zur Regelung des Arbeitskolbenrücklau:fes eine Verstelleinrichtung
vorgesehen. Diese besteht im wesentlichen aus einem trapezförmigen, mit ihrer kleineren
Stirnseite an der Kolbenstange 5 befestigten und parallel zu dieser verlaufenden
Führungsschiene 48. Ihr freies Ende ist von einer hohlzylindrischen Hülse 49 umschlossen,
deren Länge etwa dem Kolbenhub entspricht. Diese ist mit ihrem geschlossenen Ende
5o durch ein Hebelgestänge 5 1 mit dem Fußhebel i2 verbunden, während ihr
oberes Ende einen Anschlag 52 für einen am Führungsschienenende vorgesehenen Bund
53 aufweist. Eine der Längsseiten der Führungsschiene 48 bildet eine Gleitbahn 54
für eine am Ende des Lenkhebels 55 angeordnete Gleitrolle 56. Das andere Ende des
Lenkhebels ist an einen zweiarmigen Hebel 57 angelenkt. Dieser steht über eine einstellbare
Schraubverbindung 58 mit dem Hilfsventil 28 in Verbindung und ist um die in einer
Langlochführung 59 eingreifende Achse 6o eines in Richtung der Kolbenachse verschiebbaren
Lagerbockes 61 schwenkbar. Durch eine Feder 62 wird die Gleitrolle 56 an ihre Gleitbahn
54 gedrückt. Zur Voreinstellung des Hilfsventils 28 trägt ihr als Schraubenspindel
ausgebildeter Schaft an seinem freien Ende ein Handrad 63.
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Abb. i zeigt die Lage der Steuerglieder im Ruhezustand des Arbeitskolbens,
beispielsweise vor Beginn der ersten Füllung. Das mittels der Pumpe 40 durch die
Leitung 43 in den Zuführungskanal 2o geförderte Druckmittel gelangt durch den Kanal
32
sowie die in der Ringnut 33 vorgesehene Bohrung 36 und durch die Axialbohrung
39 in den Zylinderraum 8 und wird unmittelbar durch den Kanal 2 i und die Leitung
44 zum Druckmittelbehälter 42 zurückgeführt. Um den Füllvorgang einzuleiten,
ist der Fußhebel 12 entgegen dem Uhrzeigersinn zu schwenken, welche Stellung in
Abb. 2 dargestellt ist. Hierbei wird der Kolbenschieber 9 durch das Übertragungsgestänge
ii so weit aus dem Schiebergehäuse 6 herausgezogen, daß der Steuerbund 13 dem in
den Zuführungskanal 2o eingedrückten Druckmittel den Durchgang zum Ableitungskanal
15 und durch die Leitung 17 zur Kolbenseite 16 des Arbeitszylinders
4 freigibt. Gleichzeitig kann das im Druckraum der Kolbenseite 18 des Arbeitszylinders
4 befindliche Druckmittel durch die Leitung i9, den Ableitungskanal 14, den Kanal
21 und durch die Leitung 44 zum Druckmittelbehälter 42 zurückfließen. Das in den
Druckraum auf der Kolbenseite 16 des Arbeitszylinders 4 eintretende Druckmittel
hebt den Arbeitskolben und somit den Füllkolben 2 an, wobei das Wurstgut aus dem
in der Zeichnung nicht dargestellten Füllstutzen in den an diese angeschlossene
Hülle gedrückt wird. Um den Füllvorgang zu beenden bzw. den Arbeitskolben 3 stillzusetzen,
ist der Fußhebel i2 in der entgegengesetzen Drehrichtung umzulegen, welche Stellung
in Abb. 3 dargestellt, ist. In diesem Fall fließt das durch die Leitung 43 dem Steuerorgan
zugeführte Druckmittel über den Kanal 2o in den Zylinderraum 7 und durch den Ableitungskanal
14 sowie die Leitung i9 auf die Kolbenseite 18 des Arbeitszylinders 4, wodurch eine
Abwärtsbewegung des Arbeitskolbens 3 eingeleitet wird. Das Druckmittel aus dem Druckraum
der Kolbenseite 16 des Arbeitszylinders 4 gelangt durch die Leitung 17, den Ableitungskanal
15, die Bohrung 37 sowie durch die axiale Bohrung39 und die Radialbohrung38
in den Zylinderraum 8 und von dort durch den Kanal 2 1 und die Leitung 44 zurück
zum Druckmittelbehälter 42. Gleichzeitig fließt das dem Steuerorgan' zugeführte
Druckmittel über den von dem Ableitungskanal 14 abzweigenden Zuführungskanal 24:
zur Kammer 26 in der Stirnwand 25 des Schiebergehäuses 6, von der auS es durch die
Drosselbohrung 29 und die Axialbohrung 3 i in den Druckraum 30 gelangt und den Hilfskolben22
beaufschlagt. Dieser erleidet hierdurch eine Verschiebung entgegen dem Druck der
Feder 23 und schiebt den Kolbenschieber 9 bis in die Mittellage, in der die Steuerbunde
13 die Druckmittel Zu- bzw. Ableitung in den Druckraum der Kolbenseite 16
bzw. aus dem Druckraum der Kolbenseite 18 des Arbeitszylinders unterbrechen, wodurch
der Arbeitskolben 3 wieder zum Stillstand kommt. Bei der vorstehend geschilderten
Umsteuerung des Druckmittels erfährt der Arbeitskolben 3 eine Absenkung, deren Größe
durch das Hilfsventil 28 gesteuert wird. Denn die nur zum Teil in die Kammer
26 hineinragende Drosselbohrung 29 des Hilfsventils 28 drosselt den Durchfluß des
Druckmittelstromes, wodurch die Verschiebungsgeschwindigkeit des Hilfskolbens 22
eingestellt bzw. verzögert und der Rücklaufweg des Arbeitskolbens 3 bzw. des Füllkolbens
2 begrenzt wird. Zur Anpassung dieses Rücklaufweges an den jeweiligen Füllzustand
des Füllzylinders i ist erfindungsgemäß eine Verstellvorrichtung vorgesehen, die
den Drosselvorgang beeinflußt und hierdurch den Absenkweg des Arbeitskolbens 3 entsprechend
begrenzt. Bei noch verhältnismäßig vollgefülltem Füllzylinder i -erleidet das Hilfsventil
28 durch das geringe Verschwenken des zweiarmigen Hebels 57 nur eine geringe Verschiebung
in Richtung zum Hilfskolben 22, so daß nur ein kleiner Durchflußquerschnitt am Übergang
der Kammer 26 zur Drosselbohrung 29 zur Verfügung steht. Dagegen erfährt der zweiarmige
Hebel 57 bei geringer Füllung des Füllzylinders durch die während des vorhergegangenen
Füllvorganges auf die schräge Gleitbahn 54 die Führungsschiene 48 auflaufende Gleitrolle
56 eine größere Verschwenkung bzw, das Hilfsventil 28 eine größere Verschiebung,
wodurch der Durchflußquerschnitt für das Druckmittel vergrößert, wird. Im ersten
Fall ist daher der Absenkweg des Arbeitskolbens 3 bzw. des Füllkolbens 2 groß, im
zweiten Fall entsprechend kleiner, so daß ein Nachquellen von Füllmasse aus dem
Füllstutzen bzw. ein Luftansaugen in den Füllzylinder mit Sicherheit vermieden wird.
Um den geleerten Füllzylinder wieder auffüllen zu. können, ist der Füllkolben 2
in die unterste Lage im Füllzylinder 4 zu
bringen. Hierzu ist der
Entlüftungshahn 46 zu öffnen. Dadurch wird der Druckraum 3o entlastet, so daß der
Hilfskolben 22 den Kolbenschieber 9 nicht in die Absperrstellung bringen` kann.
Zur Begrenzung des Kolbenweges bei Erreichen einer der Endstellungen des Arbeitskolbens
wirkt der am Ende der Führungsschiene angeordnete Bund 53 auf das Ende 5o bzw. die
Anschläge 52 der Mitnehmerhülse 49, das mittels des Hebelgestänges 51 den Fußhebel
12 und dieser mittels des Übertragungsgestänges i i den Kolbenschieber 9 in die
Mittellage bringt, wodurch der Zu- bzw. Abflüß des Druckmittels zu bzw. von den
Druckräumen des Arbeitszylinders 4 abgesperrt wird.