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Koppelung von Flüssigkeitsstellmotoren Hydraulische Stellmotoren sind
seit langem bekannt und schon für die verschiedensten Zwecke verwendet worden. _11s
Druckmittel zu ihrer Betätigung wird in der Regel 01 benutzt, das durch eine
Pumpe einem Vorratsbehälter entnommen und unter Druck über ein Steuerorgan (Steuerschieber)
an die als Zylinder mit Kolben ausgebildeten Stellmotoren geleitet wird. Je nach
der Stellung des Steuerschiebers wird entweder die Ölzufuhr gesperrt, oder das Öl
gelangt auf die eine oder andere Seite der Kolben, die sich hierauf nach der einen
oder anderen Seite bewegen und die gewünschte Verstellbewegung ausführen. Da zur
Bewegung des Steuerschiebers nur geringe Kräfte erforderlich sind, vom Stellmotor
jedoch je nach der Höhe des Öldruckes und der Größe der Kolbenfläche beliebig große
Kräfte ausgeübt werden können, hat man hydraulische Stellmotoren vorzugsweise hei
Steuer-und Regeleinrichtungen angewandt. NZan hat auch schon dadurch, daß man beispielsweise
durch ein Steuerorgan zwei oder mehr Stellmotoren steuerte oder durch die Stellmotoren
selbst wieder Steuerschieber für andere Stellmotoren betätigen ließ, zwei oder mehr
Bewegungsvorgänge in eine beliebige gegenseitige Abhängigkeit gebracht.
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In den Fällen, wo ein Stellmotor selbst wieder einen Steuerschieber
betätigt, ist es bekannt, Stellmotor und Steuerschieber zu einer baulichen Einheit
zu vereinigen. Der die ganze Anordnung steuernde Steuerschieber, der Hauptsteuerschiel>er,
wurde je nach dein Anwendungsfall der Anordnung durch mechanische oder beispielsweise
elektromagnetische Kräfte verstellt und dadurch die Bewegung der Stellmotoren eingeleitet.
Der
Zweck der vorliegenden Erfindung war es, eine Anordnung zu schaffen, bei der im
einfachsten Falle zwei Stellmotoren abwechselnd und periodisch ihre Verstellbewegungen
ausführen, ohne daß es hierzu, außer der Druckmittelzufuhr, eines fremden Impulses
oder sonst einer Einwirkung von außen bedarf. Anwendungsmöglichkeiten für solche
Anordnungen sind überall da gegeben, wo zwei oder mehr mechanische Bewegungsvorgänge
abwechselnd periodisch hervorgerufen werden sollen und es auf eine strenge Abhängigkeit
der beiden Bewegungen ankommt, wenn also beispielsweise die zweite Bewegung mit
Sicherheit erst dann eintreten soll, wenn die erste Bewegung vollendet ist. Als
Anwendungsbeispiel seien selbsttätige Arbeitsmaschinen genannt, wie z. B. selbsttätige
Flaschen- oder Ampullenabfüllmaschinen, Maschinen zur Herstellung von Verpackungsschachteln
aus Pappestücken, Verpackungsmaschinen u. dgl. m. Den Arbeitsweisen solcher Maschinen
gemeinsam ist, daß im wesentlichen zwei verschiedene Vorgänge periodisch miteinander
abwechseln: Eine Einwirkung oder Veränderung am Arbeitsstück, bei der das Arbeitsstück
im wesentlichen ruht, die sog. Arbeitsbewegung der Maschine und die Transportbewegung,
bei der die räumliche Lage des Arbeitsstückes geändert wird, indem es gedreht oder
auf einem bewegten Transporttisch, Fließband o. dgl. an einen anderen Arbeitsplatz
bewegt oder aus der Maschine ausgestoßen wird.
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Man hat bisher solche periodisch abwechselnden Bewegungen mit Hilfe
von rein mechanischen Getrieben erzeugt. Die Periodizität wurde durch die Anwendung
rotierender Maschinenteile bewirkt, und die Reihenfolge und gegenseitige Abhängigkeit
wurden durch die verschiedensten hierfür in Frage kommenden Maschinenelemente (Hebel,
Gesperre, Rasten usw.) erzwungen. Besonders, wenn die Bewegungen an räumlich weit
voneinander entfernten Stellen stattfinden sollen, wie es bei manchen Arbeitsmaschinen
der Fall ist, entstehen dann recht verwickelte mechanische Gebilde, die recht teuer
in der Herstellung und meist sehr störanfällig sind und sorgsamster Pflege bedürfen.
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Durch die vorliegende Erfindung werden diese Nachteile vermieden.
Unter Anwendung zweier mit Steuerschiebern gekoppelter oder mit ihnen baulich vereinigter
hydraulischer Stellmotoren und eines Hauptsteuerschiebers, der jeweils in Reihe
mit einem von einem Stellmotor betätigten Steuerschieber die Zufuhr des Druckmittels
zum anderen Stellmotor steuert und selbst durch einen Stellmotor verstellt wird,
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, auch die Druckmittelzufuhr zur Verstellung des
Hauptsteuerschiebers durch von den Stellmotoren betätigte Steuerschieber steuern
zu lassen. Auf diese Weise wird die erstrebte periodische und abwechselnde Bewegung
der Stellmotoren verwirklicht. Es läßt sich insbesondere auch eine solche Abhängigkeit
erreichen, daß der zweite Stellmotor erst dann mit seiner Bewegung einsetzt, wenn
der erste Stellmotor seinen Hin- und Rückgang vollendet hat. Dies geschieht erfindungsgemäß
durch eine solche Ausbildung der Anordnung, daß der Hauptsteuerschieber nach Vollendung
eines Hingangs, also eines halben Arbeitstaktes, eines Stellmotors verstellt wird,
dagegen nach Vollendung eines ganzen Arbeitstaktes eines Stellmotors in Ruhe bleibt.
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Es leuchtet ohne weiteres ein, daß man jeden der beiden Stellmotoren
durch eine Gruppe parallel oder hintereinander geschalteter einzelner Stellmotoren
ersetzen und so die Anlage beliebig erweitern kann. Bei den eine solche Gruppe bildenden
Stellmotoren sind dann die Druckräume und gegebenenfalls auch die von den Stellmotoren
betätigten Steuerschieber in Reihe oder parallel geschaltet, und jede Gruppe für
sich bildet eine Anordnung, wie sie oben als bekannt beschrieben ist. Die Wirkungsweise
der beiden Gruppen zusammen ist insofern dieselbe wie bei der neuen, aus zwei Stellmotoren
bestehenden Grundeinheit, als sich nach Beendigung der Arbeitstakte der zweiten
Gruppe sämtliche Vorgänge periodisch wiederholen und sich leicht erreichen läßt,
daß die zweit; Gruppe immer erst dann mit ihren Verstellbewegungen einsetzt, wenn
die Stellmotoren der ersten Gruppe sämtliche Arbeitstakte durchlaufen, das heißt
ihre Ausgangsstellungen wieder eingenommen haben.
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An Hand der Abbildungen wird die Erfindung näher erläutert. Die Abb.
i zeigt eine aus einem Hauptsteuerschieber i und zwei Stellmotoren 2 und 3 bestehende,
gemäß der Erfindung angeordnete Einheit. Die Anordnung ist so getroffen, daß zuerst
der eine der beiden Stellmotoren einen vollen Arbeitstakt, also Hin- und Rückgang,
und dann der andere Stellmotor einen vollen Arbeitstakt ausführt und daß sich jeder
der beiden Stellmotoren nur dann bewegen kann, wenn der andere in seiner Ausgangsstellung
in Ruhe ist. Der Hauptsteuerschieber i, der wie die Stellmotoren hydraulisch verstellt
wird, besteht aus den beiden Druckkolben 4, 5,
deren starre Verbindung die
beiden Steuerkulissen 6, 7 trägt. Nimmt der Steuerschieber seine linke Endstellung
ein, wie in der Abbildung gezeichnet, so ist die Hauptdruckleitung 8 mit der Leitung
9 und die Leitung 1o mit der Abflußleitung ii verbunden. In seiner rechten Endlage
dagegen stehen die Leitungen 8 und io sowie 9 und 12 je untereinander in Verbindung.
Die Stellmotoren 2 und 3 bestehen aus den Druckkolben 13 bzw. i.1 und den Rückführkolben
15 bzw. 16, deren starre Verbindungen die Steuerkulissen 17, 18 bzw. i9, 2o tragen.
In der gezeichneten Stellung der beiden Stellmotoren (Kolben unten) sind durch die
Steuerkulissen beider Stellmotoren folgende Leitungsverbindungen hergestellt: 21-22,
1o-23, 25-26 und 9-2d. In den oberen Endstellungen der Stellmotoren dagegen, die
durch die Abb. ia veranschaulicht wird, stellen ihre Steuerschieber die Leitungsverbindungen
22-27 bzw. 26-27 her. Die Leitung 27 ist vor dem Hauptsteuerschieber i von der flauptdruckleitung
8 abgezweigt, steht also dauernd unter Druck. Die Rückführkolben 15 und 16, die
dauernd mit der Leitung 27 verbunden sind, stehen daher ebenfalls immer unter Druck.
Dieser dauernde Druck
auf die Flächen der Kolbc n 1 5 und 16 stellt
eine bekannte hydraulische Federung dar und dient zur Rückführung der Stellmotoren,
die stattfindet, sobald die Druckflächen der Kolben 13 bzw. 14 durch Abfluß des
Druckmittels über die Leitungen 24 bzw. 23 entlastet sind. Werden dagegen die Leitungen
24 oder 23 unter Druck gesetzt, so bewegen sich die Kolben 13 oder 14 mitsamt ihren
Steuerkulissen nach oben, entgegen den Rückführkräften der Kolben 15 und 16, die
das Druckmittel in die Hauptdruckleitung zurückdrängen. (Die Druckflächen der Kolben
15 und 16 sind zu diesem Zweck wesentlich kleiner bemessen als die der Kolben 13
und 14.) An die nach außen durchgeführten Schäfte der Kolben 15 und 16 sind die
zu verstellenden Gegenstände kraftschlüssig angeschlossen zu denken.
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Die Arbeitsweise dieser Anordnung ist folgende: Das Druckmittel strömt
in der gezeichneten Ausgangslage von Steuerschiebern und Stellmotoren aus der Hauptdruckleitung
8 in die Leitung 9, dann über die Steuerkulisse 20 in die Leitung 24 zum Kolben
13. Dieser bewegt sich mitsamt den Steuerkulissen 17, 18 und dem Rückführkolben
15 nach oben. Ist er oben angelangt (vgl. Abb ia), so fließt aus der Druckleitung
27 über die Steuerkulisse 18 das Druckmittel in die Leitung 22 und von dort auf
die linke Seite des Kolbens 5 des Hauptsteuerschiebers i. Dieser bewegt sich daher
in seine rechte Endstellung. jetzt fließt das Druckmittel aus der Hauptdruckleitung
8 über die Steuerkulisse 7 des Hauptsteuerschiebers i nach der Leitung io, kann
aber von dort aus die Steuerkulisse 18 nichtpassieren. Gleichzeitig ist durch die
Steuerkulisse 6 des Hauptsteuerschiebers die Verbindung zwischen Hauptdruckleitung
8 und Leitung 9 unterbrochen und dagegen die Leitung 9 mit derAbflußleitung 12verbunden.
Daher strömt das unter demKolben 13 befindliche Druckmittel über Leitung 24, Steuerkulisse
20 und Leitung 9 nach der Abflußleitung 12. Der Druckkolben 13 wird entlastet, und
der Stellmotor 2 geht in seine untere Ausgangslage zurück. Ehe er in dieser angelangt
ist, hat sich die Stellung des Stellmotors 3 nicht verändert, da der Druckkolben
14 in der Zwischenzeit kein Druckmittel erhalten hat. Kommt aber der Stellmotor
2 jetzt, nachdem er einen Arbeitstakt vollendet hat, in seiner unteren Ausgangsstellung
an, so strömt, da der Hauptsteuerschieber inzwischen in seine rechte Endlage gebracht
wurde und die Leitung io bereits über die Steuerkulisse 7 aus der Hauptdruckleitung
8 mit Druck versorgt ist, das Druckmittel aus der Leitung io über die Steuerkulisse
18 in die Leitung 23 und gelangt so unter den Kolben 14 des Stellmotors 3, und dieser
bewegt sich nach oben. Ist er oben angelangt, so stellt die Steuerkulisse 2o die
Verbindung zwischen den Leitungen 27 und 26 her, wodurch der Kolben 4 des Hauptsteuerschiebers
von der rechten Seite her Druck bekommt und der Hauptsteuerschieber sich nach links
bewegt, wobei das Druckmittel auf der linken Seite des Kolbens 5 über Leitung 22.
Steuerkulisse 17 in die Abflußleitung 21 gedrängt wird. Ist der Hauptsteuerschieber
in der linken Endlage angekommen, so ist die Leitung i< wieder wie ursprünglich
mit der Abflußleitung ii verbunden, und das unter dem Druckkolben 14 be findliche
Druckmittel entweicht über Leitung 23 Steuerkulisse 18, Leitung io, Steuerkulisse
7 zu] Abflußleitung i1. Dadurch kehrt auch der Stellmotor 3 in seine Ausgangslage
zurück, und das ganze Spiel beginnt von vorn.
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Die in der Abb. 2 gezeichnete Anlage ist gegenüber der in Abb. i dargestellten
durch Hinzufügung weiterer Stellmotoren 2a und 3a erweitert. In der Zeichnung sind
für Teile, die mit denen in der Abb. i übereinstimmen, gleiche Bezugszahlen angewandt;
hinzugekommene Teile haben den Index a erhalten. Wie man sieht, ist der Druckkolben
13a des Stellmotors 2a durch die Leitung 24 mit dem Druckkolben 13 des Stellmotors
2 parallel geschaltet. Beide Stellmotoren werden sich daher, gleichen Arbeitswiderstand
vorausgesetzt, nahezu gleichzeitig nach oben bewegen. Ebenso sind ihre Rückführkolben
i 5a und 15 durch die Leitung 27a parallel geschaltet. Die Steuerkulisse 18 liegt
in Reihe mit der Steuerkulisse 18a, beide sind verbunden durch die Leitung roa.
Eine Verbindung zwischen den Leitungen 22 und 27 über die Steuerkulisse 18 bei hochgefahrenem
Kolben 13 ist erst dann über die Steuerkulisse 18a hergestellt, wenn der Kolben
13a ebenfalls hochgefahren ist.
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Die Kolben 14a und 14 der Stellmotoren 3a und 3 sind über die Leitung
23a hintereinandergeschaltet. Der Kolben 14 bekommt über die Leitung 23a erst dann
Druck, wenn der Kolben 14a hochgefahren ist und das Druckmittel über die Nut 29
in die Leitung 23a einströmt. Die beiden Stellmotoren 3a und 3 arbeiten also nacheinander.
Der Rückführkolben 16a des Stellmotors 3a erhält seinen Rückführungsdruck aus Gier
Leitung 28, die in der Grundstellung des Stellmotors 3 über die Steuerkulisse 20
mit der dauernd Druck führenden Leitung 27 verbunden ist. Der Kolben 16a kann sich
daher nur nach oben bewegen, wenn der Stellmotor 3 in seiner Grundstellung ist und
das Druckmittel des Kolbens 16a in die Leitung 27 zurückweichen kann. Andererseits
wird sich der Kolben 16a nur dann nach unten bewegen, wenn nicht nur der Druckraum
des Kolbens 14a über die Leitung 23 usw. entleert ist, sondern auch der Stellmotor
3 sich in seiner Grundstellung befindet. Die Arbeitsweise der Anordnung ist folgende:
In der gezeichneten Ausgangsstellung aller Teile strömt die Druckflüssigkeit aus
der Hauptdruckleitung 8 über Steuerkulisse 6, Leitung 9, Steuerkulisse 20a, Leitung
24a unter den Kolben 13a und nahezu gleichzeitig Tiber die Leitung 24 unter den
Kolben 13. Die Stellmotoren 2a und 2 bewegen sich nahezu gleichzeitig nach oben.
Sind beide oben angelangt, so besteht eine Verbindung zwischen der Druckleitung
27 und der Leitung 22a über die Steuerkulisse 18a; ferner ist die Leitung 22a Tiber
die Steuerkulisse 18 mit der Leitung 22 verbunden. Damit bekommt der Kolben 5 des
Hauptsteuerschiebers i Druck von links, und der Hauptsteuerschieber bewegt sich
nach rechts. Ist der Hauptsteuerschieber in seiner rechten End-
Stellung
angelangt, so ist u. a. die Leitung 9, die vordem noch mit der Druckleitung 8 verbunden
war, mit der Abflußleitung 12 verbunden, und das Druckmittel unter den Kolben 13
und 13a strömt über die Leitungen 24 bzw. 24a, Steuerkulisse 20a und Leitung 9 in
die Abflußleitung 12. Die Stellmotoren 2 und 2a nehmen daraufhin infolge der Rückführkräfte
der Kolben 15 und 15a die gezeichnete Grundstellung wieder ein. Da aber jetzt der
Hauptsteuerschieber i sich in seiner rechten Endlage befindet, so strömt die Druckflüssigkeit,
die inzwischen aus der Hauptdruckleitung 8 in die Druckleitung io eingeströmt war,
über die Steuerkulisse 18, Leitung ,o°, Steuerkulisse 18a, Leitung 23 unter den
Kolben 14a des Stellmotors 3a. Der Stellmotor 3a bewegt sich nach oben. Ist er oben
angelangt, so strömt die Druckflüssigkeit durch den Druckraum unter dem Kolben 14a
über die Nut 29 in die Leitung 23a und damit unter den Kolben 14. Jetzt bewegt sich
auch der Stellmotor 3 nach oben. Sobald er in seiner oberen Endstellung angelangt
ist, stellt die Steuerkulisse 2o die Verbindung zwischen Druckleitung 27' und Leitung
26 her. Über die Leitung 26 erhält die rechte Seite des Kolbens 4 des Hauptsteuerschiebers
i Druck, und der Hauptsteuerschieber bewegt sich in seine linke Endstellung, wobei
das Druckmittel aus dem Druckraum des Kolbens 5 über die Leitung 22, Steuerkulisse
17, Leitung 21 abfließt. Gleichzeitig strömt die Druckflüssigkeit aus den Räumen
der Kolben 14 und 14,1 der Stellmotoren 3 und 3a über die Leitungen 23a bzw. 23,
Steuerkulisse i8°, Leitung loa, Steuerkulisse 18, Leitung io, Steuerkulisse 7 in
die Abflußleitung i i. Damit beginnt das ganze Spiel von vorn.
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Die in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebene Zusammenschaltung
zweier Stellmotoren (Stellmotoren 2 und 2a bzw. 3 und 3a) zwecks Erzielung einer
derartigen Abhängigkeit der Bewegungsvorgänge ist bekannt. Neu dagegen ist die beschriebene
Zusammenschaltung der beiden Gruppen 2 und 2a einerseits und 3 und 3a andererseits
zur Erzielung der selbsttätigen periodischen Bewegung aller vier Stellmotoren. Man
könnte auch in der Abweichung von dem Bisherigen den Hauptsteuerschieber i gleichzeitig
als Stellmotor ausbilden, indem man an seinen Kolben angebrachte Verlängerungen
nach außen durchführt. Man hätte damit im einfachsten Falle eine Kombination von
drei, in dem Beispielsfalle gemäß Abb.2 eine Kombination von fünf Stellmotoren.
Man wird eine solche Weiterbildung dann anwenden, wenn man mehrere Verstellbewegungen
auszuführen hat, die arbeitstaktmäßig zufällig passend liegen. Am grundsätzlichen
Erfindungsgedanken wird dadurch nichts geändert.