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Steuervorrichtung für Maschinen, insbesondere Schleudermaschinen Die
Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für Maschinen, in denen sich beim Arbeiten
mehrere Vorgänge in bestimmter Reihenfolge wiederholen, die mittels einer besonderen
Reglereinrichtung eingeleitet und nach einer beliebig einstellbaren Zeitlauer wieder
beendet werden. Eine solche Steuervorrichtung ist namentlich bei selbsttätig arbeitenden
Schleudermaschinen erforderlich, bei denen sich hauptsächlich folgende Vorgänge
wiederholen: Füllen der Schleudertrommel mit Gut, Schleudern des Gutes - in gewissen
Fällen auch Waschen und Nachschleudern des Gutes - und schließlich Entleeren der
Trommel. Zum Durchführen dieser Vorgänge ist seit vielen Jahren eine selbsttätig
arbeitende Druckmittelsteuerung angewendet worden, welche als Schalt- bzw. Zeitregler
eine langsam umlaufende Reglerscheibe aufweist, die mit versetzbaren, zum Einleiten
der verschiedenen Arbeitsvorgänge dienenden Anschlägen (Stiften) besetzt ist. Die
sich dauernd drehende Reglerscheibe kuppelt hierbei im voraus bestimmten Augenblick
vorübergehend eine gleichförmig umlaufende Antriebswelle mit einer Steuerwelle,
die entsprechend der Anzahl zu bedienender Arbeitsvorrichtungen und vorgeschalteter
Arbeitszylinder mit mehreren Verdrängerscheiben (Nocken) besetzt ist. Diese Verdrängerscheiben,
welche so gegeneinander versetzt sind, daß die einzelnen Arbeitsvorgänge in der
gewollten, bestimmten Reihenfolge nacheinander eintreten, schalten im betreffenden
Augenblick einen Umschaltschieber um, der das Druckmittel (Drucköl) des zu jeder
Arbeitsvorrichtung gehörigen Arbeitszylinders steuert. Die Bewegungsumkehr des Umschaltschiebers
erfolgt durch das Druckmittel selbst.
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Diese bekannte Steuervorrichtung hat sich zwar im allgemeinen gut
bewährt; jedoch ergibt der mechanische Antrieb des Umschaltschiebers einen ziemlich
schleichenden Steuervorgang, d. h. die Zeit für das Einleiten des betreffenden Arbeitsvorganges
dauert zu lange. Es ist die Aufgabe der Erfindung, diesen schleichenden Steuervorgang
zu beseitigen und somit ein schnelles Steuern zu erreichen. Erfindungsgemäß wird
dies durch Ausbildung des Umschaltschiebers, als Stufenkolben mit mindestens zwei
verschieden großen, gegeneinander gerichteten Druckflächen erzielt, die stetig vom
Drucköl der Steuervorrichtung beaufschlägt werden, wobei die Bewegungsumkehr des
Schiebers durch zeitweise Herabsetzung des Druckes im Raum der größten Kolbenfläche
infolge vorübergehenden Öffnens eines Auslasses dieses Raumes herbeigeführt wird.
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Hierdurch werden die. Umschaltschieber in beiden Richtungen kraftschlüssig
bewegt. Eine solche Steuervorrichtung gestaltet außerdem den Aufbau sehr einfach
und arbeitet zudem sehr genau und zuverlässig.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus deh Ansprüchen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Abb.
i zeigt in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch die für die Erfindung
wesentlichen Teile der Steuerungsvorrichtung, während Abb.2 den in größerem Maßstab
herausgezeichneten Umschaltschieber (Stufenkolben) im Längsschnitt veranschaulicht.
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Die in Abb. i schematisch dargestellte Steuervorrichtung ist für eine
nicht näher dargestellte Schleudermaschine gedacht, die beispielsweise drei zu steuernde
Arbeitsvorrichtungen, Einlaufventil, Waschventil und Ausschälvorrichtungen, aufweist.
Dementsprechend sind drei gewöhnliche Arbeitszylinder (Servomotore) i, 2, 3 vorgesehen,
deren Steuerkolben 4 über die Stange 5 mit dem zu steuernden Glied der zugeordneten
Arbeitsvorrichtung der Schleudermaschine bewegungsschlüssig verbunden sind und in
bekannter Weise durch ein Druckmittel, zweckmäßig Drucköl, wechselseitig beaufschlagt
werden, das durch Leitungen 6 und 7 zu- bzw. abfließt. Diese Leitungen sind jeweils
an eine den Arbeitszylindern vorgeschaltete Umschaltvorrichtung 8, 9 bzw. io angeschlossen.
Jede Umschaltvorrichtung enthält einen Ölsteuerschieber in Form eines Stufenkolbens
mit beispielsweise drei im Durchmesser verschieden großen Kolben i1, 12' und 13,
die durch kurze, dünne spindelähnliche Verbindungsstücke zu einer Einheit zusammengehalten
werden. Die Verbindungsstücke und der größte und mittelgroße Kolben ii, i2.sind
von einer axialen Längsbohrung 15 durchsetzt, die auf dem dem kleinsten Kolben 13
zugekehrten Ende geschlossen ist (vgl. insbesondere Abb. 2). Das Verbindungsstück
zwischen den beiden Stufenkolben 12, 13 besitzt mehrere radiale Bohrungen 14, die
in die Axialboh,rung 15 münden und somit den Raum zwischen den beiden Kolbenstufen
12, 13 mit dem Raum i9 vor dem größten Kolben i i ständig verbinden. Der mittlere
Stufenkolben 12 steuert den Olzu- und -abfluß der bei 36 angeschlossenen Steuerölleitung
7 des jeweils zugehörigen Arbeitszylinders, während der kleinste Stufenkolben 13
den Ölzu-und '-abfluß der zweiten bei 35 angeschlossenen Steuerölleitung 6 des betreffenden
Arbeitszylinders steuert. Beide Zylinderräume des mittleren als auch des kleinsten
Stufenkolbens stehen über je einen von diesem gesteuerten Auslaß 22 bzw. 17 mit
dem Ölvt>rratsbehälter 18 der Steuervorrichtung in Verbindung. Der Zylinderraum
i9 vor dem größten Stufenkolben ii besitzt einen in seiner Achse liegenden Auslaß
20, der durch das Absperrglied 21 gesteuert wird. Dieses ist als Drehscheibe ausgebildet,
die am Außenrande mit Ausschnitten 37 versehen ist; welche bei Deckung mit dem Auslaß
2o das Abfließen von Steueröl aus dem Zylinderraum i9 gestatten. Außer dem Auslaß
2o .ist noch ein zweiter Auslaß 33 im Zylinderraum i9 vorgesehen, der durch ein
Ventil 32 öldicht abgeschlossen ist. Das Drucköl wird den unter sich verbundenen
Umschaltvorrichtungen '8 bis io mittels der Pumpe 24, welches das Öl aus dem Vorratsbehälter
18 ansaugt, durch die Druckleitung 23 zugeführt, welche in den Zylinderraum zwischen
dem mittleren und kleinsten Stufenkolben mündet. In die Druckleitung 23 ist ein
Sicherheitsventil 16 eingebaut, das auf jeden gewünschten Betriebsdruck eingestellt
werden kann. Der Abfluß dieses Ventils führt in den Ölvorratsbehälter 18.
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Sämtliche zum Steuern des Auslasses 2o der Zylinderräume i9 der Umschaltvorrichtungen
8 bis io dienenden scheibenförmigen Absperrglieder 21 sitzen auf einer gemeinsamen
Steuerwelle 34 die absatzweise gedreht wird. Die Absperrglieder sind dabei in bezug
auf ihre Ausschnitte 37 gegeneinander versetzt, so daß sie in bestimmter Reihenfolge
entsprechend der gewollten Abwicklung der Arbeitsvorgänge den zugehörigen Zylinderraum
i9 des in Frage kommenden Umschaltschiebers aufsteuern. Der absatzweise Antrieb
.der Steuerwelle 31 erfolgt durch das Sperradvorgelege 28, 29, 3o, das mit dem eigentlichen
Schaltregler der langsam und gleichförmig umlaufenden Reglerscheibe! 26 zusammenwirkt.
Die Reglerscheibe ist mit einer Anzahl in ihrer Lage versetzbarer, vorteilhaft in
einer Nut verschiebbarer Anschläge 27 besetzt, die durch Einwirkung auf das besagte
Sperradvorgelege die einzelnen Arbeitsvorgänge über die Umschaltschieber 8 bis io
und zugehörigen Arbeitszylinder i bis 3 einleiten und beenden. Der Abstand der Anschläge
auf der Reglerscheibe ist entsprechend der gewünschten Schaltzeiten gewählt. Je
dichter die Anschläge aufeinanderfolgen, um so, schneller wird geschaltet. Die Reglerscheibe
erhält ihren fortlaufenden Antrieb von dem Matar 25, der auch die Ölpumpe 24 treibt
und( über das Untersetzungsgetriebe 39 und das Schraubenradvorgelege 40 mit der
Reglerscheibe 26 gekuppelt ist. 27a ist ein Handrad, mit dessen Hilfe die Reglerscheibe
26 im Bedarfsfall von ihrem Antrieb abgekuppelt -werden kann.
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Die beschriebene Steuervorrichtung arbeitet wie folgt: Die v oin Motor
25 getriebene Pumpe 24 saugt aus dem .Ölvorratsbehälter 18 Öl an und drückt es durch
die Leitung 23 in den zwischen dem mittleren und kleinsten Stufenkolben 12; 13 befindlichen
Zylinderraum aller Umschaltschieber 8 bis i o. Von hier gelangt das Drucköl durch
die radialen Bohrungen
1¢ der einzelnen Umschaltschieber in den
Längskanal 15 und weiter in den Zylinderraum ig vor dem größten Stufenkolben i i.
Solange der Zylinderraum ig bis auf seinen Eimaß geschlossen -ist, überwiegt der
Druck in diesem Raum, so daß ,der Umsohaltschieber nach unten bewegt wird. Diese
Stellung zeigen die beiden Umschaltschieber 8, g, welche den Arbeitszylindern i
und 2 zugeordnet sind. In dieser Stellung sperrt der untere (kleinste) Stufenkolben
13 die Abflußöffnung seines Zylinderraumes nach dem Abflußrohr 17 zu ab,
während die von diesem Stufenkolben gesteuerte, nach dem zugehörigen Arbeitszylinder
führende Steuerölleitung 6 freigegeben ist. Das aus der Druckleitung 23 zufließende
Drucköl strömt dabei durch die Leitung 6 nach dem zugehörigen Arbeitszylinder, und
zwar auf die eine der beiden Seiten des Steuerkolbens 4, so daß dieser in Richtung
des Ölzuflusses zurückgedrückt wird. Dieser Steuervorgang wird auf die an den Arbeitszylinder
angeschlossene Arbeitsvorrichtung übertragen. Der mittlere Stufenkolben 12 sperrt
bei diesem Vorgang den Ölzufluß aus der Druckleitung 23 nach der Steuerölleitung
7 ab, wobei er gleichzeitig .den Durchgang zwischen dieser Leitung und dem Olauslaß
22 freigibt. Die Steuerölleitung 7 ist nunmehr drucklos, und das auf der ihr zugekehrten
Seite des Steuerkolbens 4 befindliche Steueröl wird durch den Steuerkolben in den
Vorratsbehälter i8 zurückgedrückt, wie dies an Hand der eingezeichneten Pfeile-,
zu erkennen ist.
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Die Stellung des Umschaltschiebers io ist eine entgegengesetzte, da
hier der Zylinderraum ig vor dem größten Stufenkolben ii über den aufgesteuerten
Auslaß 2o, vor dem augenblicklich der Ausschnitt 37 des Absperrgliedes 21 liegt,
mit der Atmosphäre, d. h. mit dem Ölvorratsbehälter 18 verbunden ist. Der Zylinderraum
ig ist demzufolge drucklos. Es überwiegt dadurch der von der Druckleitung 23 her
auf den mittleren Stufenkolben 12 wirkende Öldruck, so daß der Umschaltschieber
nach oben gedrückt wird. In dieser Stellung sperrt der kleinste Stufenkolben 13
den Ölzufluß aus der Druckleitung 23 nach der Steuerölleitung 6 ab und verbindet
diese gleichzeitig mit dem Ölabflußrohr 17. Der mittlere Stufenkolben 12 gibt dagegen
den Zufluß des Drucköles nach der Steuerölleitung 7 frei und sperrt deren Verbindung
nach dem Auslaß 22 ab. Die Steuerölleitung 7 steht demzufolge unter Druck, während
die Steuerölleitung 6 drucklos ist.
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In der gezeichneten Stellung verbleiben die einzelnen Umschaltschieber
nun so lange, bis wieder eine weitere Teildrehung der Steuerwelle 31 erfolgt, die
durch einen der Anschläge 27 der sich langsam drehenden Regler-Scheibe 26 über das-Sperradgetriebe
28, 29, 30 hervorgerufen wird. Durch Weiterdrehen der Steuerwelle werden
die Absperrglieder 21 mitgedreht. Der Auslaß 2o im Zylinderraum rg des Umschaltschiebers
io wird dabei wieder geschlossen. Sofort kommt im Zylinderraum ig wieder ein Druck
zustande, und der Umschaltschieber wandert, sobald dieser Druck den auf der entgegengesetzten
Druckfläche des mittleren Stufenkolbens wirkenden Druck überwiegt, nach unten, d.
h. in die Lage, wie sie die beiden Umschaltschieber 8, g auf der Zeichnung in Abb.
i zeigen.
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Zur gleichen Zeit oder erst bei der nächsten Teildrehung der Steuerwelle
31 steuert der nächstfolgende Umschaltschieber gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel
der Umschaltschieber g um. Der Auslaß 2o im Zylinderraum ig wird freigelegt, indem
sich unmittelbar vor diesen Auslaß ein Ausschnitt 37 des zugehörigen Absperrgliedes
2i legt, so daß das Öl aus diesem Raum abfließt. Der im Zylinderraum ig herrschende
Überdruck ist damit vernichtet; der auf der entgegengesetzten Druckseite des mittleren
Stufenkolbens 12 wirkende Öldruck überwiegt und bewegt den Stufenkolben nach oben.
Es werden hierbei dieselben Verbindungen hergestellt und die gleichen Vorgänge abgewickelt,
wie#sie im Zusammenhang mit dem Umschaltschieber io oben erläutert worden sind,
so daß auf die .diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird.
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Durch Änderung der Steuerwellengeschwindigkeit, d. i. die Anzahl in
der Zeiteinheit erfolgender Teildrehungen der Steuerwelle 31, ist es möglich, die
Schaltzeiten der Umschaltschieber den jeweiligen Betriebserfordernissen weitgehendst
anzupassen. Die Steuerwellengeschwindigkeit wird hierbei bestimmt durch die Umlaufsgeschwindigkeit
der Reglerscheibe 26 und den Abstand der darauf angebrachten Anschläge 27, die das
Sperradgetriebe 28, 29, 3o betätigen. Um die Schaltzeiten je nach den Erfordernissen
des Betriebes und der Verhältnisse in weitestem Maße einstellen zu können, ist in
gewissen Fällen auch die Umlaufsgeschlvindigkeit der Reglerscheibe io zu ändern,
was durch Ändern des Untersetzungsverhältnisses geschieht, indem z. B. gewisse Teile
des der Reglerscheibe vorgeschalteten Getriebes ausgewechselt werden. Um die gewollte
Reihenfolge der Vorgänge in der Maschine zu erreichen, ist zu beachten, daß die
Absperrglieder 21 auf der Steuerwelle hinsichtlich der Randausschnitte 37 in eine
entsprechend richtige Lage zueinander gebracht sind.
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In weiterer Durchbildung der neuen Steuervorrichtung ist erfindungsgemäß
dafür gesorgt, daß jederzeit im Betrieb irgendein gewünschter
Vorgang
in der Maschine auch außerhalb-der eingestellten Reihenfolge durchgeführt werden
kann, sei es bei unvollkommener Füllung noch etwas Schleudergut nachlaufen zu lassen
oder bei irgendwelchen Störungen die Maschine rasch zu entleeren. In solchen Bedarfsfällen
wird lediglich das zusätzliche Auslaßventil 32 des betreffenden Umschaltschiebers
geöffnet, gleichgültig, ob die Reglerscheibe 26 läuft oder -nicht. Der Zylinderraum
i9 vor dem größten Stufenkolben ii des Umschaltschiebers wird auf diese Weise drucklos
gehalten bzw. gemacht, und zwar so lange, bis das Ventil 32 wieder geschlossen
wird. Man hat somit die Möglichkeit, während des Betriebes jederzeit einen bestimmten
Arbeitsvorgang in die normale Reihenfolge zwischenzusteuern, was beim Auftreten
etwaiger Unregelmäßigkeiten oder anderer außergewöhnlicher Betriebsverhältnisse
erwünscht und von großem Vorteil ist.
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Durch den Einbau des Sicherheitsventils 16 in die Pumpendruckleitung
23 ist Gewähr dafür geboten, daß alle Umschaltschieber stets mit einem gleichmäßigen
Öldruck beaufschlagt werden, so daß irgendwelche Teile keine schädliche Überbeanspruchung
erfahren. Stellt sich z. B. vorübergehend eine erhöhte Pumpenleistung ein, so öffnet
sich sogleich das Sicherheitsventil 16. Auf diese Weise bleibt ein stetiger Gleichdruck
in der Druckleitung 23 erhalten. Muß jedoch der Druck in ihr aus irgendwelchen Gründen
geändert werden, so läßt sich dies ohne weiteres durch entsprechendes Einstellen
des Sicherheitsventils 16 durchführen.
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-Es liegt im Wesen der neuen Steuerung, daß mannigfache Abänderungen
der Anlage getroffen werden können, ohne daß sich am Erfindungsgedanken selbst etwas
ändert. Insbesondere gilt dies bezüglich der Form und Anordnung der Einzelteile
der Steuerung. So könnte z. B. statt der besonderen Absperrglieder 2i auch die Steuerwelle
31 selbst als entsprechendes Absperrmittel ausgebildet werden. Auch kann der Erfolg
der Erfindung mit jedem anderen gespannten Steuermittel herbeigeführt werden.