DE2425245C3 - Steuerung für ein Parallelogrammgetriebe, insbesondere zum Antrieb des Preßstempels von Haushalts-Müllverdichtern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für ein Paralielogrammgetriebe, insbesondere zum Antrieb des Preßstempels von Haushalts-Müllverdichtern, mit einem von einem Elektromotor angetriebenen Verstellörgan, wie Gewindespindel, Kettenzug od. dgl., sowie mit einem im Stromkreis des Elektromotors liegenden Überstromrelais, das beim Erreichen eines vorbestimmten Motorstroroes den Elektromotor ab- bzw. dessen Antriebsrichtung umschaltet.

Bei bekannten Parallelogrammgetrieben der genannten Art hat sich als nachteilig erwiesen, daß die auf den Preßstempel übertragene, einem konstanten Drehmoment des Antriebsmotors entsprechende maximale Preßkraft nicht konstant ist, sondern sich sehr stark mit dem jeweiligen Hub ändert. Diese starke Abhängigkeit der Preßkraft vom Hub des Preßstempels ist auf die besondere Kraft/Hub-Charakteristik des Parallelogrammgetriebes zurückzuführen, welche im wesentlichen einer Tangensfunktion folgt. Demnach nimmt die vom Stempel ausgeübte maximale Preßkraft bei großem Hub gegenüber der maximalen Preßkraft bei nur geringem Hub um ein Vielfaches zu. Dies ist insbesondere dann sehr unerwünscht, wenn das im Stromkreis des Antriebsmotors liegende überstromrelais diesen beim Erreichen eines vorbestimmten Motorstromes und einem diesem entsprechenden größten Drehmoment ab- bzw. dessen Antriebsrichtung umschaltet. Bei einer über den gesamten Hub des Preßstempels oder aber wenigstens über dessen mittleren Bereich geforderten Mindestpreßkraft muß daher von der beim kleinsten Hub auftretenden geringsten Preßkraft ausgegangen werden. Dies hat zur Folge, daß die Preßkraft bei großem Hub wesentlich größer ist, als dies überhaupt für den Preßvoreanc erforderlich wäre, bei kleinem Hub hingegen

gerade noch erreicht wird.

Wird ein derartiges Parallelogrammgetriebe zum Betätigen des Preßstempels eines Haushalts-Müllverdichters verwandt, so wirkt sich dessen besondere Kraft/Hub-Charakteristik wegen der speziellen Betriebsbedingungen von Haushalts-Müllverdichtern besonders ungünstig und nachteilig aus, denn hierbei ist es üblich, den in einen Behälter eingefüllten Müll schichtweise zu verdichten; d. h. wenn der Behälter mit lose geschichtetem Müll nahezu voll ist, wird er durch einen Hub des Preßstempels verdichtet. Der dadurch freigewordene obere Behälterabschnitt wird dann erneut mit losem Müll aufgefüllt, der daraufhin mit einem neuen Hub des Preßstempels verdichtet wird. Dieser Vorgang wird dann so oft wiederholt, bis der Behälter nahezu bis zu seiner vollen Höhe mit verdichtetem Müll gefüllt ist. Der auf diese Weise bedingte stufenweise Betrieb mit aufeinanderfolgenden, jeweils kurzer werdenden Hüben bringt es mit sich,

ao daß bis zur endgültigen Füllung des Behälters mit verdichtetem Müll die größte Preßkraft nur beim ersten Hub, also nur ein einziges Mal, auftritt. Trotzdem ist es notwendig, daß die der Kraftwirkung ausgesetzten Teile eines derartigen Haushalts-Müllverdichters je-

»5 weils nach der dem größten Hub entsprechenden größten Preßkraft ausgelegt werden müssen. Diese übersteigt zudem noch die zu einer befriedigenden Verdichtung des Mülls ausreichende Preßkraft um ein Vielfaches. Die der Kraftwirkung ausgesetzten Teile müssen daher viel stabiler, schwerer und teurer ausgebildet werden, als dies zum Erreichen des gewünschten Verdichtungsgrades bei einer konstanten PreB-kraft der Fall wäre.

Wollte man nun die Preßkraft des Parallelogrammgetriebes nur nach dem hinreichenden Verdichten des Mülls erforderlichen Wert bestimmen, so müßte man bei dem für Haushalts-Müllverdichtern üblichen stufenweisen Betrieh eine mit jedem neuen und kleineren Hub geringer werdende Verdichtung in Kauf nehmen, denn bei konstantem Drehmoment des Antriebsmotors und einer von dessen Stromaufnahme abhängigen Ab- bzw. Umschaltvorrichtung würde die erforderliche Preßkraft vor dem Ab- oder Umschalten des Antriebsmotors jeweils nur beim ersten und größten Hub erreicht. Jeder weitere, darauf folgende und schrittweise kleiner werdende Verdichtungshub wird infolge der nach einer Tangensfunktion verlaufenden Kraft/ Hub-Charakteristik des Parallelogrammgetriebes zwangsläufig mit geringerer Kraft ausgeübt. Auf diese Weise wäre wenigstens bei den letzten Hüben ein befriedigender und zum Zusammendrücken widerstandsfähiger und harter Bestandteile des Mülls, wie leere Dosen, Flaschen u. dgl., ausreichender Verdichtungsdruck nicht mehr zu erreichen.

Wird aber bei der Auslegung des mit einem Parallelogrammgetriebe ausgestatteten Haushalts-Müllverdichters die geringste, während des Betriebes erforderliche Preßkraft zugrunde gelegt, so ist neben der bereits erwähnten, sich auf die Herstellungskosten und das Gewicht des Gerätes sehr ungünstig auswirkenden Überdimensionierung des Parallelogrammgetriebes und aller übrigen kraftaufnehmenden Teile des Müllverdichters auch eine wesentlich größere Auslegung von dessen Antriebsmotor notwendig. Dies wirkt sich wiederum sehr ungünstig auf den Energieverbrauch, den Raumbedarf und das Gewicht derartiger Geräte aus.

Bei einem bereits auf dem Markt befindlichen an-

deren bekannten Gerät hat man versucht, die sich infolge der besonderen Kraft/Hub-Charakteristik seines Parallelogrammgetriebes ergebenden Schwierigkeiten durch den Einbau von Zugfedern zu beheben. Diese Zugfedern sind dabei parallel zur Schraubenspindel so angebracht, daß sie sich beim Absenken des Stempels entspannen, bei seinem Anheben jedoch wieder spannen. Sie sollen die anfangs nur geringe Preßkraft erhöhen und dadurch die ungünstige Kraft/Hub-Charakteristik des Parallelogrammgetriebes kompensieren. Die mit Hilfe der Schraubenfedern erreichte Preßkraftverstärkung ist in ihrer Wirkung jedoch sehr unbefriedigend, da der zum Verstellen des Parallelogrammgetriebes dienende Schraubentrieb selbsthemmend ist, so daß die gespannten Schraubenfedern im wesentlichen dazu beitragen, die Reibung im Antrieb zu erhöhen.

Die Verwendung von Schraubenfedern zur Kompensation der abnehmenden Pießkraft im Bereich kleiner Hübe hat auch noch den Nachteil, daß das Parallelogrammgetriebe bei angehobenem Preßstempel, also in seiner Ruhelage, unter der vollen Spannung der Schraubenfedern steht. Dies wirkt sich jedoch ungünstig auf die Lager und die beweglichen Teile des Parallelogrammgetriebes aus. Darüber hinaus wird durch die Verwendung von Schraubenfedern in der erforderlichen Stärke und Länge die Abmessung des Parallelogrammgetriebes in unerwünschter Weise ungünstig beeinflußt.

Infolge der beschriebenen besonderen Preßkraft/ Hub-Charakteristik des Parallelogrammgetriebes bedient man sich solcher Parallelogrammgetriebe nur selten zum Antrieb von Haushalts-Müllverdichtern, obwohl gerade hier das Parallelogrammgetriebe wegen seines geringen Raumbedarfes im Ruhezustand bei angehobenem Preßstempel den sonst üblichen Schraubenspindeln zum direkten Antrieb der Preßstempel erheblich überlegen ist und große Vorteile aufzuweisen hat.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch einfache Maßnahmen und durch entsprechende Steuerung des Antriebs ein Parallelogrammgetriebe den besonderen Betriebsbedingungen bei Haushalts-Müllverdichtern anzupassen und damit die sich aus dessen ungünstiger Preßkraft/Hub-Charakteristik ergebenden Nachteile auszuschalten.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß dem Übet Stromrelais ein in Abhängigkeit von der Getriebestellung veränderbares Potentiometer parallel geschaltet ist, welches den über das Überstromrelais fließenden Strom derart beeinflußt, daß die Preßkraft des Parallelogrammgetriebes wenigstens über dessen wirksamen Hub annähernd konstant ist.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Maßnahme läßt sich auf einfache und zuverlässige Weise die ungünstige Preßkraft/Hub-Charakteristik eines von einem Antriebselektromotor mit konstanter Antriebskraft und lastabhängiger Umschaltung angetriebenen Parallelogrammgetriebes kompensieren und damit eine für Haushalts-Müllverdichter günstige konstante Preßkraft über die gesamte wirksame Hubhöhe des Preßstempels herbeiführen.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung besteht darin, daß der Abgriff des dem Überstromrelais parallel geschalteten Potentiometers über ein der Preßkraft/Hub-Charakteristik des Parallelogrammgetriebes angepaßtes Getriebe in Abhängigkeit von der Stellung des Parallelogrammgetriebes steuerbar ist.

Hierdurch läßt sich die gewünschte Anpassung d«s Kraft/Weg-Verhältnisses des Parallelogrammgetriebes lediglich durch entsprechendes Verstellen des Potentiometers in Abhängigkeit von der jeweiligen Bewegungsphase des Parallelogrammgetriebes erzielen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung in schematischer Weise dargestellt. Es zeigt

ίο Fig. 1 eine Prinzipskizze eines von einer Anbaueinheit einer Anbauküche als Gehäuse umgebenen, mit einem Parallelogrammgetriebe ausgestatteten Haushai ts-Müllverdichters,

Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltbild, aus dem die Schaltung des Antriebsmotors sowie seiner wichtigsten Schalt- und Steuerorgane für den Antrieb des Parallelogrammgetriebes hervorgeht, und

Fig. 3 eine graphische Darstellung, aus welcher die Preßkraft/Hub-Charakteristik des Parallelogramm-

ao getriebes sowohl ohne, als auch mit Kompensation des Kraftverlaufes hervorgeht.

In einem in der Fig. 1 mit 10 bezeichneten, aus einer Anbaueinheit einer Anbauküche bestehenden Gehäuse ist ein Haushalts-Müllverdichter 11 eingebaut, welcher im wesentlichen aus einem Gestell 12, einem darin angeordneten räumlichen Parallelogrammgetriebe 13 mit einem Preßstempel 14 und einem Behälter 15 zur Aufnahme des zu verdichtenden bzw. des bereits verdichteten Mülls besteht. Der Antrieb des den Preßstempel 14 betätigenden Parallelogrammgetriebes 13 erfolgt über einen im Gestell 12 senkrecht angeordneten Elektromotor 16 als Antriebsmotor, welcher über ein Untersetzungsgetriebe 17 eine Gewindespindel 18 in Drehung versetzt. Mit Hilfe der Gewindespindel 18 werden die Hebel des Parallelogrammgetriebes 13 zwischen den beiden Endlagen bewegt, welche in Fig. 1 mit voll ausgezogenen, der oberen Endlage des Preßstempels 14 entsprechenden und durch strichpunktierte, der unteren Endlage des Preßstempels 14 entsprechenden Linien dargestellt sind.

Die Steuerung des Elektromotors 16 geht aus dem vereinfachten Schaltbild nach Fig. 2 hervor. Danach ist in den Stromkreis des Elektromotors 16 ein als Umschalter ausgebildetes Überstromrelais 19 gelegt, zu dem über Verbindungsleitungen 20 ein Potentiometer 21 parallel geschaltet ist. Das Potentiometer 21 dient als Korrekturglied, welches bewirkt, daß der vom Elektromotor 16 aufgenommene Strom entweder in der vollen Stärke oder nur als Teilstrom über das parallel dazugeschaltete Oberstromrelais 19 geleitet wird. Das in der üblichen Weise mit einem verstellbaren Abgriff und einen Schleifkontakt ausgestattete Potentiometer 21 ist mit dem Elektromotor 16 über ein in der Fig. 2 als strichpunktierte Linie symbolisiertes Übertragungsglied 22 gekoppelt, in welches, falls erforderlich, ein mit 23 bezeichnetes Getriebe eingeschaltet sein kann.

Als Getriebe 23 zur Beeinflussung der Stellung des Potentiometer-Abgriffs kann je nach den Gegebenheiten die Gewindespindel 18, ein von dieser angetriebenes besonderes Zahnradgetriebe, aber auch ein Hebel des Parallelogrammgetriebes als mechanische Kopplung dienen. Weiterhin ist jede andere Art der Kraftübertragung zum Verstellen des Potentiometers denkbar, sei es durch Seilzug oder auch hydraulisch. In der in Fig. 3 dargestellten Hub/Preßkraft-Kennlinie des Parallelogrammj>etriebes 13 entspricht

die Abszisse » Η« der vollen Länge eines Hebels des Parallelogrammgetriebes 13. Dem Nullpunkt des Diagramms entspricht eine horizontale Stellung dieses Hebels in Höhe der Gewindespindel 18, der rechten Begrenzung »//« der Abszisse dagegen dessen senkrechte Stellung. Der mit dem Buchstaben »/t« bezeichnete Abszissenabschnitt versinnbildlicht den wirksamen Hub »Λ« des Preßstempels 14 in Fig. 1. Als Ordinate ist in dem Diagramm nach Fig. 3 die am Preßstempel 14 nach unten wirkende resultierende Preßkraft P₁ in kp aufgetragen. P_k stellt den vorbestimmten absoluten Höchstwert der Preßkraft dar. Die in dem Diagramm nach Fig. 3 vom Nullpunkt ausgehende, zunächst voll ausgezogene und dann strichpunktiert gezeichnete Kurve stellt den positiven Ast der Tangensfunktion im ersten Quadranten des Einheitskreises dar. Sie entspricht dem Verlauf der unkompensierten Preßkraft/Hub-Charakteristik des von dem Parallelogrammgetriebes 13 angetriebenen Preßstempels 14, wenn die als Verstellorgan des Parallelogrammgetriebes 13 dienende Gewindespindel 18 vom Elektromotor 16 und dem Untersetzungsgetriebe 17 angetrieben wird und stellt die der jeweiligen Hubhöhe entsprechende maximale Preßkraft dar. Demnach ist die vom Preßstempel 14 ausgeübte, nach unten gerichtete maximale Preßkraft stark von dessen jeweiligem Hub abhängig. Sie steigt vom Wert Null bei H=O zunächst allmählich an und nähert sich bei H=I dem Wert unendlich. Durch Verstellen des als Kompensationsglied dienenden, parallel zum Überstromrelais 19 liegenden Potentiometers 21 in Abhängigkeit von der Stellung des Parallelogrammgetriebes 13 bzw. von dem Hub des Preßstempels 14 wird die zunächst entlang dein vollausgezogenen Ast des Kurvenzuges ansteigende maximale Preßkraft auf den konstanten, durch die parallel zur Abszisse verlaufende Gerade auf den Wert P_k begrenzt.

Die durch die beschriebene Parallelschaltung des Überstromrelais 19 und des Potentiometers 21 bewirkte Kompensation arbeitet in der folgenden Weise doppelt:

Soll der in dem Behälter IS gesammelte, zunächst lose geschichtete Haushaltsmüll erstmals verdichtet werden, so wird in bekannter Weise durch Betätigen eines nicht dargestellten Start-Schalters der Elektromotor 16 in Gang gesetzt. Über das Untersetzungsgetriebe 17 wird dabei die Gewindespindel 18 in Drehung versetzt, wodurch über das Parallelogrammgetriebe 13 der Preßstempel 14 nach unten bewegt wird. Der Bewegung des Parallelogrammgetriebes 13 folgend, wird dabei der Schleifer des Potentiometers verstellt. Der im Behälter 15 eingefüllte Müll wird nun bei Berührung mit dem Preßstempel 14 nach unten gedrückt. Dabei baut sich in dem zusammengedrückten Mull ein Gegendruck auf, dessen Größe zunächst in dem mit »ft« bezeichneten Abszissenabschnitt unterhalb des von dem vollausgezogenen Kurvenabschnitt und der Gerade P_k begrenzten Bereichs liegt. Bei der meist inhomogenen Zusammensetzung des Mülls wird der von mm erzeugte Gegendruck - dem die vom Preßstempel 14 aufzubringende Preßkraft entspricht - zunächst einen schwankenden Verlauf in dem bezeichneten Bereich nehmen, um dann bei entsprechendem Hub des Preßstempels den durch den vollausgezogenen Kurvenabschnitt oder die Gerade P_k im Bereich »It« symbolisierten Höchstwert zu erreichen. Wird nun der absolute Höchstwert P_k bei einem Hub des Preßstempels erreicht, so hat der über das Übertragungsglied 22 in Abhängigkeit von dem Parallelogrammgetriebes 13 gesteuerte Schleifer des Potentiometers 21 eine Stellung erreicht, in welcher der über das Überstromrelais 19 fließende Teilstrom dessen Anker ansprechen laßt. Über den mit dem Überstromrelais 19 gekoppelten Umschalter wird dabei die Drehrichtung des Elektromotors 16 umgekehrt, wobei der PreSstemipel 14 durch das Parallelogrammgetriebe 13 so weit angehoben wird, bis dieser wieder seine obere Ausgangsstel lung erreicht hat. In dieser Stellung wird in bekannter Weise ein nicht dargestellter Endschalter und der Umschalter betätigt, so daß der Preßstempel 114 beim nächsten Betätigen des Start-Schalters wieder nach unten bewegt werden kann.

Der Schleifer des Potentiometers 21 wird bei der beschriebenen Anordnung durch das Übertragungsglied 22 derart gesteuert, daß der bei eingeschaltetem Elektromotor 16 über das Potentiometer 21 fließende ao Teilstrom bei vollem Hub »Α« den kleinsten Wert, bei einem dem Übergang des Kurvenabschnitts in die Gerade P_k entsprechenden Hub dagegen seinen größten Wert hat. Auf diese Weise wird erreicht, daß der sich umgekehrt verhaltende, das Überstromrelais 19 »5 durchfließende Teilstrom bei vollem Hub bereits bei einer wesentlich geringeren Stromaufnahme und damit bei einem wesentlich geringeren Drehmoment des Elektromotors 16 auslöst, als das bei geringem Hub der Fall ist.

Die Steuerung des Schleifers über das Übertragungsglied 22 ist dabei so ausgebildet, daß sie dem in Fig. 3 strichpunktiert eingezeichneten Abschnitt der nicht linearen, unkompensierten Preßkraft/Hub-Charakteristik des Parallelogrammgetriebes 13 angepaßt ist. Hierzu dient das in Fig. 2 durch ein gestri cheltes Rechteck symbolisierte Getriebe 23. Dieses Getriebe kann in bekannter Weise als ein Hebel- oder Zahnradgetriebe sowie als ein - gegebenenfalls durch eine bekannte Kurvenscheibe angepaßtes - Seilzuggetriebe ausgebildet sein. Die Steuerung des Schleifers am Potentiometer 21 kann aber auch mittel- oder unmittelbar durch das Parallelogrammgetriebe 13 erfolgen. Darüber hinaus ist auch jede andere bekannte .Art der Übertragung denkbar.

Es kann aber auch vorgesehen sein, daß die Widerstandscharakteristik des Potentiometers 21 der Preßkraft/Hub-Charakteristik des Parallelogrammgetriebes 13 angepaßt ist. Dies kann in bekannter Weise durch Änderung des Windungsabstandes, des Draht-Widerstandes (Querschnittänderung) oder auch Än derung des Querschnitts des Wickelkörpers des Potentiometers 21 geschehen. In diesem Falle kann dann der Schleifer durch ein Übertragungsglied mit linearer Abhängigkeit - beispielsweise direkt von der Gewindespindel 18 - verstellt werden. Es ist aber aaeh eine Kombination beider Systeme, sowohl Potentiometer mit nicht linearer WideTstandscharakteristik als auch Übertragungsglied mit ebenfalls nicht linearer Bewegungs-Charakteristik möglich, solange dabei nor der besonderen Preßkraft/Hub-Charakteristik des Parallelogrammgetriebes 13 Rechnung gelragen wird.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der wirksame Hub des Parallelogrammgetriebes 13 auf den Abschnitt » h* beschränkt, da mit dem PaxaQelo-6s grammgetriebe nur in diesem Beräch eine praktisch auswertbare Preßkraft erzeugt werden kann. Im Anfangsbereich dieses Hubes kann dabei eine geringere maximale Preßkraft in Kauf genommen weiden, da

ohnehin im obersten Bereich des Behälters ein entsprechender Raum zum Einfüllen des losen Mülls zur Verfügung stehen muß, der somit keinen gepreßten Muli aufnehmen kann.

Die maximale Preßkraft P_h ist bei dem beschriebe- 5 nen Haushalts-Müllverdichter so angesetzt, daß der Preßstempel 14 in der Lage ist, besonders widerstandsfähige Bestandteile im Müll, wie Blechdosen, Flaschen u. dgl., zusammenzudrücken bzw. zu zertrümmern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Steuerung für ein Parallelogrammgetriebe, insbesondere zum Antrieb des Preßstempels von Haushalts-Müllverdichtern, mit einem von einem Elektromotor angetriebenen Verstellorgan, wie Gewindespindel, Kettenzug od. dgl., sowie mit einem im Stromkreis des Elektromotors liegenden Überstromrelais, das beim Erreichen eines vorbestimmten Motorstromes den Elektromotor ab- bzw. dessen Antriebsrichtung umschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß dem überstromrelais (19) ein in Abhängigkeit von der Getriebestellung veränderbares Potentiometer (21) parallel geschaltet ist, welches den über das Überstromrelais (19) fließenden Strom derart beeinflußt, daß die Preßkraft des Parallelogrammgetriebes (13) wenigstens über dessen wirksamen Hub annähernd konstant ist.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriff des dem Überstromrelais (19) parallel geschalteten Potentiometers (21) über ein der Preßkraft/Hub-Charakteristik des Parallelogrammgetriebes (13) angepaßtes Getriebe (23) in Abhängigkeit von der Stellung des Parallelogrammgetriebes steuerbar ist.