DE3123516C2 - Hydraulisches Steuerventil mit elektromagnetischem Stellantrieb für Warenbahn-Führungsvorrichtungen - Google Patents

Abstract

Das hydraulische Steuerventil (1) mit elektromagnetischem Stellantrieb (2) für Warenbahn-Führungsvorrichtungen dient zur automatischen Korrektur von Abweichungen einer laufenden Warenbahn von der Sollage. Es verfügt über einen Stellmagneten (3) mit einem davon verstellbaren Ankerstück (4), eine Ventilkammer (5) mit einem darin verstellbaren Ventilkörper (6), der mit dem Ankerstück (4) durch eine Stellstange (7) verbunden ist, und über ein den Stellmagneten (3) und das Steuerventil (1) verbindendes Zwischengehäuse (14), das ein dicht an die Wand des Zwischengehäuses (14) angeschlossenes, eine Öffnung (13) für den Durchtritt der Stellstange (7) besitzendes Widerlager (15) für ein zwischen dem Widerlager (15) und dem Stellmagneten (3) angeordnetes Federglied (16) aufweist, das einenends am Widerlager (15) und andernends an einem Anschlagring (17) an der Stellstange (7) oder dem Ankerstück (4) abgestützt und als hülsenförmiger Federkörper aus einem elastomeren Kunststoff ausgebildet ist, der die Stellstange (7) bzw. das Ankerstück (4) mit freiem Abstand umgibt und durch dichtschließende Anlage sowohl am Widerlager (15) wie am Anschlagring (17) den Stellmagneten (3) gegen das Stellventil (1) abdichtet. Querverschiebungen der Warenbahn erzeugen Stellbewegungen des Stellmagneten (3). Das Steuerventil (1) steuert einen die Rückführung der Warenbahn in die Sollage bewirkenden Servomotor (8).

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Steuerventil mit elektromagnetischem Stellantrieb für Warenbahn-Führungsvorrichtungen zur automatischen Korrektur von Abweichungen einer laufenden Warenbahn von der Sollage, mit einem Stellmagneten und einem davon verstellbaren Ankerstück, einer Ventilkammer und einem darin verstellbaren Ventilkörper, der mit dem Ankerstück durch eine Stellstange verbunden ist, und mit einem den Stellmagneten und das Steuerventil verbindenden Zwischengehäuse, das von der Stellstange durchgriffen ist und zwischen dem Stellmagneten und dem Steuerventil ein dicht an die Wand des Zwischengehäuses angeschlossenes, eine öffnung für den Durchtritt der Stellstange besitzendes Widerlager für ein zwischen dem Widerlager und dem Stellmagneten angeordnetes Federglied aufweist, das einenends am Widerlager und andernends an einem Anschlagring an der Stellstange oder dem Ankerstück abgestützt ist, wobei Querverschiebungen der Warenbahn Stellbewegungen des Stellmagneten erzeugen und das Steuerventil einen die Rückführung der Warenbahn in die Sollage bewirkender; Servomotor steuert.

Bei einem aus der Praxis bekannten Steuerventil dieser Art ist der Ventilkörper durch eine öffnung an der Wand der Ventilkammer an die Stellstange angeschtossen. Diese Öffnung ist gegen die Stellstange durch einen Dichtring abgedichtet, damit aus der Ventilkammer in das Zwischengehäuse möglichst wenig Hydraulikflüssigkeit übertreten kann, die zu Verschmutzungen und u.U. zu Beschädigungen am Stellmagneten führen könnte.

Aus der US-PS 32 44 340 ist ein hydraulisches Steuerventil mit einem pneumatischen Stellantrieb bekannt. Dieser Stellantrieb besieht im wesentlichen aus einem Membrangehäuse, dessen Innenraum durch eine senkrecht zur Achse des Membrangehäuses angeordnete Stellmembran in zwei Membrankammern unterteilt ist. Die Membrankammern sind mit öffnungen zum Anschluß an einen die Abweichungen der laufenden Warenbahn erfassenden Tastkopf und eine Druckluftversorgung versehen, so daß Druckunterschiede in den Membrankammern die im übrigen durch ein Federglied vorgespannte Steümembran in axialer Richtung des Membrangehäuses verstellen. Die mit ihren beiden Enden einerseits an die Stellmembran_: andererseits an den Ventilkörper fest angeschlossene, dit Bewegung der Stellmembran auf den Ventilkörper übertragende Stellstange ist an ihrem Durchtritt in die Ventilkammer durch eine sich ganzflächig über die aneinandergrenzenden Stirnseiten des Membrangehäuses und des hydraulischen Steuerventiles erstreckende, feststehende Dichtung gegen das Steuerventil abgedichtet. Die Verschmutzung der Steuerluft durch Hydraulikflüssigkeit soll bei dieser Vorrichtung vermieden werden.

Die Dichtwirkung der Abdichtungen beider bekannter Anordnungen läßt jedoch zu wünschen, weil die von der Dichtung auf die Stellstange ausgeübte Gleitreibung gering bleiben muß, damit die Stellbewegungen des Ventilkörpers nicht behindert werden. Das Eindringen von Hydraulikflüssigkeit in das Zwischengehäuse läßt sich daher nicht vollständig vermeiden. Auch muß daher das Steuerventil in Schwerkraftrichtung unter dem Stellmagneten und dem Zwischengehäuse liegen. Eine Überkopfmontage mit oben liegendem Steuerventil und darunter befindlichem Stellmagneten ist nicht möglich. — Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnungen besteht darin, daß das als Schraubenfeder aus Stahl ausgebildete Federglied, das im Sinne einer Rückstellkraft auf das Ankerstück bzw. die Stellstange arbeitet, nur gering, im Fall der ersteren Anordnung nur etwa bis zur Größe des Gewichtes aus Ankerstab, Stellstange und Ventilkörper, vorgespannt werden kann, wenn im Stellmagneten ein- großer Ruhestrom vermieden werden soll. Insbesondere ist dadurch auch keine Einstellung des Arbeitspunktes des Federgliedes auf seiner Fe-

derkennlinie möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil mit Stellmagnet der eingangs genannten Art so auszubilden, daß jede Verschmutzungsgefahr für das Stellmagnetsystem durch Hydraulikflüssigkeit aus der Ventilkammer des Steuerventils vermieden wird, ohne dabei die Verstellbarkeit der Stellstange durch von einer Abdichtung herrührende Gleitreibung zu beeinträchtigen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Federglied als hülsenförmiger Federkörper aus einem elastomeren Kunststoff ausgebildet ist, der die Stellstange bzw. das Ankerstück mit freiem Abstand umgibt und durch dichtschließende Anlage sowohl am Widerlager wie am Anschlagring den Stelimagneten gegen die Ventilkammer abdichtet Vorzugsweise ist zwischen dem Anschlagring und dem Stellmagneten ein weiteres Federglied vorgesehen und sind beide Federglieder über den zwischen ihnen liegenden Anschlagring gegeneinander vorgespannt

Durch die Erfindung wird die für die Verschrnutzungsgefahr durch die Hydraulikflüssigkei: maßgebende Abdichtung zwischen das Widerlager und den Anschlagring verlegt. Das Zwischengehäuse wird dadurch in einen ventilseitigen und in einen magnetseitigen Teüraum aufgeteilt, und beide Teilräume sind dichtschließend durch das Federglied voneinander getrennt, so daß Hydraulikflüssigkeit aus dem ventilseitigen Teilraum nicht in den magnetseitigen Teilraum gelangen kann. Dadurch ist auch eine Überkopfanordnung des erfindungsgemäßen Steuerventils mit darunter liegendem Zwischengehäuse und Stellmagneten möglich, weil in den ventilseitigen Teilraum des Zwischengehäuses gelangende Hydraulikflüssigkeit nicht stört — Das abdichtende Federglied übt keinerlei Gleitreibung auf die Siellstange oder das Ankerstück aus.

Da er im übrigen den sonst zwischen der Wand der Ventilkammer und der Stellstange erforderlichen Dichtring ersetzt, dieser somit entfallen kann, wird auch die durch den Gleitring bedingte Gleitreibung vermieden. — Durch geeignete Auswahl des Werkstoffes für den hülsenförmigen Federkörper, also der Ait des Elastomers selbst und/oder seiner Struktur, etwa massiver oder geschlossenzelliger Kunststoff, ist es leicht möglich, die schwingungsmechanischen Eigenschaften des Ventilsystems nach Wunsch zu beeinflussen, beispielsweise durch entsprechende innere Dämpfung des Hülsenwerkstoffes eine hohe äußere Dämpfung des Regelsystems zu verwirklichen, um trotz hoher Kreisverstärkung des Regelkreises und entsprechend geringer Regelabweichung, also hoher Regelgcnauigkeit, ein Aufschwingen des Regelkreises verhindern zu können. Schließlich besteht ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung darin, daß die beiden Federglieder gegeneinander beliebig vorgespannt werden können, weil sich die Federglieder gegeneinander das Gleichgewicht halten und es im Stellmagneten keines der Vorspannung entsprechenden hohen Ruhestromes bedarf.

Zweckmäßig ist auch das Federglied zwischen dem Anschlagring und dem Stellmagneten als hülsenförmiger Federkörper aus einem elastomeren Kunststoff ausgebildet, was den Vorteil einer weitgehend symmetrischen Anordnung mit dadurch statisch und dynamisch sehr günstigen Verhältnissen bringt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Widerlager aus drei ineinander geschraubten Ringstücken, von welchen das innere Ringstück stirnseitig die Auflagefläche für das Federglied bildet, das äußere Ringstück drehbar, aber axial unverschiebbar im Zwischengehäuse und das miitlers Ringstück zwar axial verstellbar, aber unverdrehbar geführt ist, und daß der Stellmagnet am mittleren Ringstück gehalten ist Wird das äußere Ringstück verdreht, verstellt sich entsprechend axial das mittlere Ringstück mit dem inneren Ringstück einerseits und dem Stellmagneten andererseits, so daß zwar eine axiale Feineinstellung des Ankerstückes und der Stellstange erfolgen, jedoch

ίο gleichzeitig die Vorspannung der Federglieder zwischen dem inneren Ringstück und dem Stellmagneten unverändert bleibt

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; die einzige Figur zeigt einen Axialschnitt durch ein Steuerventil mit magnetischem Stellantrieb nach der Erfindung.

Das in der Zeichnung dargestellte Steuerventil 1 mit einem allgemein mit 2 bezeichneten elektromagnetisehen Stellantrieb ist für Warenbe/o.-Führungsvorrichtüügen bestimmt die dazu dienen, Abweichungen einer nicht dargestellten laufenden Warenbahn von einer Sollage automatisch zu korrigieren. Dazu wird der Rand der laufenden Warenbann in einem beispielsweise fotoelektrisch arbeitenden Tastkopf überwacht der als Geber für den elektromagnetischen Stellantrieb 2 des Steuerventils 1 dient. Der Stellantrieb 2 verfügt über einen Stellmagneten 3 mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Magneiwicklung und einem vom Stcllma-

jo gneten verstellbaren Ankerstück 4. Das Steuerventil 1 besitzt eine Ventilkammer 5 nut einem darin verstellbaren Ventilkörper 6, der durch eine Stellstange 7 mit dem Ankerstück 4 verbunden ist. Das Steuerventil 1 steuert einen bei 8 lediglich schematisch angedeuteten Servomotor, und zwar mit je nach Stellung des Ventilkörpers 6 wechselnder Bctatigungsrichtung und -kraft, wozu dem Steuerventil 1 durch die Leitung 9 unter Druck zugeführte Hydraulikflüssigkeit wechselweise gber die Anschlußleitungen 10,11 dem Servomotor 8 zugeführt bzw. von ihm abgeführt werden kann. Die Rücklaufleitüngen für die Hydraulikflüssigkeit vom Steuerventil 1 zum nicht dargestellten Reservoir sind mit 12 bezeichnet. Der Stellmagnet 3 und das Steuerventil t sind durch ein Zwischengehäuse 14 verbunden, das von der Stellstange 7 durchgriffen ist Es enthält zwischen dem Steilmagneten 3 und dem Steuerventil 1 ein dicht an seine Wand angeschlossenes, eine Öffnung 13 für den Durchtritt der Stellstange 7 besitzendes, allgemein mit 15 bezeichnetes Widerlager, zwischen dem und dem Stellmagneten 3 ein Federglied 16 angeordnet ist. Das Federglied 16 ist einenends am Widerlager 15 und andernends an einem Anschlagrir.g 17 abgestützt, der im Ausführun^sbeispiel am Ankerstück 4 sitzt, etwa als Ringbund des Ankerstückes ausgebildet sein kann. Dieses Federglied 16 ist als hulsenförmiger Federkörper aus einem elastomeren Kunststoff, beispielsweise auf Polyurethanbasis mit einer geschlossenzelligen Schaumstruktur, ausgebildet Da? Federglied umgibt das Ankerstück 4 und die Stellstange 7 mit freiem Abstand, so daß keine Gleitreibung auftreten kann. Axial liegt es dichtschließend sowohl am Widerlager 15 wie am Ansihidgring 17 an und dichtet dadurch den Stellmagneten 3 gegen die Ventilkammer 5 ab, so daß aus der Ven tilkammer 5 etwa in den ventilseitigm Teilraum 18 des Zwischengehäuses 14 übertretende Hydraulikflüssigkeit nicht in das System des Stellmagneten 3 gelangen kann.

Zwischen dem Anschlagring 17 und dem Stelimagneten 3 ist ein weiteres Federglied 19 vorgesehen, das

ebenfalls als hülscnförmigcr Federkörper aus einem elastumeren Kunststoff ausgebildet ist. Beide Federglieder 16,19 sind über den zwischen ihnen liegenden Anschlagring 17 gegeneinander vorgespannt, so daß ohne weiteres eine Einstellung ihres Arbeitspunktes auf ihrer Federkennlinie möglich ist, ohne daß es dazu eines hohen Ruhestromes im Stellmagneten 3 bedarf.

Das Widerlager 15 besteht aus drei ineinander geschraubten Ringstücken 20,21,22 Das innere Ringstück 20 bildet stirnseitig die Auflagefläche für das Federglied 16 und ermöglicht durch Verdrehen im mittleren Ringstück 21 eine Änderung der Vorspannung der Federglieder 16,19. Das äußere Ringstück 22 ist drehbar, aber axial unverschiebbar am Zwischengehäuse 14 gelagert. Das mittlere Ringstück 21 ist im Zwischengehäuse 14 zwar axial verstellbar, aber unverdrehbar geführt, wozu ein in der Wand des Zwischengehäuses 14 gehaltener Querstift 23 in eine Axialnut 24 des mittleren Ringstükkes 2l greift. Das mittlere Ringstuck 2i trägt den Steiimagneten 3. Wird das äußere Ringstück 22 verdreht. verschiebt sich das mittlere Ringstück 21 axial, wodurch die Nullage des Ventilkörpers 6 in der Ventilkammer 5 eingestellt werden kann. Da sich mit dem mittleren Ringstück 21 das innere Ringstück 20 und der Stellmagnet 3 axial in gleicher Weise bewegen, ändert sich die Vorspannung der zwischen dem inneren Ringstück 20 und dem Stellmagneten 3 eingespannten Federglieder 16,19 nicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hydraulisches Steuerventil (1) mit elektrogmagnetischem Stellantrieb (2) für Warenbahn-Führungsvorrichtungen zur automatischen Korrektur von Abweichungen einer laufenden Warenbahn von der Sollage, mit einem Stellmagneten (3) und einem davon verstellbaren Ankerstück (4), einer Ventilkamnier(S) und einem darin verstellbaren Ventilkörper (6), der mit dem Ankerstück (4) durch eine Stellstange (7) verbunden ist, und mit einem den Stellmagneten (3) und das Steuerventil (1) verbindenden Zwischengehäuse (14), das von der Stellstange (7) durchgriffen ist und zwischen dem Stellmagneten (3) und dem Steuerventil (1) ein dicht an die Wand des Zwischengehäuses (14) angeschlossenes, eine öffnung (13) für den Durchtritt der Stellstange (7) besitzendes Widerlager (15) für ein zwischen dem Widerlager (15) und dem Stellmagneten (3) angeordnetes Feder^alied ^l<&*i*uiweis* dss einenends sin Widerlager (15) und andernends an einem Anschlagring (17) an der Stellstange (7) oder dem Ankerstück (4) abgestützt ist, wobei Querverschiebungen der Warenbahn Stellbewegungen des Stellmagneten (3) erzeugen und das Steuerventil (1) einen die Rückführung der Warenbahn in die Sollage bewirkenden Servomotor (8) steuert, dadurch gekennzeichnet, daß das Federglied (16) als hülsenförmiger Federkörper aus einem elastomeren Kunststoff ausgebildet ist, der drc Stellstange (7) bzw. das Ankerstück (4) mit freiem Abstand umgibt und durch dichtschlicßende Anlage sowohl am Widerlager (15) wie am Anschlagring (17) den Steliroagneten (3) gegen die Ventilkammer (5) abdichtet.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anschlagring (17) und dem Stellmagneten (3) ein weiteres Federglied (19) vorgesehen ist und beide Federglieder (16,19) über den zwischen ihnen liegenden Anschlagring (17) gegeneinander vorgespannt sind.

3. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Federglied (19) zwischen dem Anschlagring (17) und dem Stellmagneten (3) als hülsenförmiger Federkörper aus einem elastomeren Kunststoff ausgebildet ist.

4. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (15) aus drei ineinander geschraubten Ringstücken (20, 21, 22) besteht, von welchen das innere Ringstück (20) stirnseitig die Auflagefläche für das Federglied (16) bildet, das äußere Ringstück (22) drehbar, aber axial unverschiebbar am Zwischengehäuse (14) und das mittlere Ringstück (22) im Zwischengehäuse (14) zwar axial verstellbar, aber unverdrehbar geführt ist, und daß der Stcllmagnet (3) am mittleren Ringstück (2t) gehalten ist.