AT345042B - Federsatz insbesondere fuer einrichtung zur konzentrischen, federnden fuehrung oszillierend bewegter bauteile - Google Patents

Description

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   Für die Lagerung oszillierender Bauteile von Maschinen und Apparaten finden Elemente wie Kugellager, Kugelführungen, Gleitlager und hydrostatische Lager Verwendung. Die Führung solcher Bauteile kann auch durch Blattfedern mit weicher Einspannung zum Längenausgleich oder durch Membranen erreicht werden. 



   Alle vorher angeführten Elemente haben bei oszillierenden Bewegungen, wobei der Frequenzbereich bis 104 Hz oder auch mehr betragen kann, technische oder kostenmässige Nachteile. 



   Kugellager oder Rollen müssen, um einen spielfreien und ruhigen Lauf zu gewährleisten, mit hohen Anstellkräfte an den zu führenden Bauteil angepresst werden. Die Anstellkraft soll aber während des Betriebs immer aufrecht erhalten werden. Weiters tritt bei hohen Frequenzen und kleinen Wegen Reiboxydbildung an den Laufflächen im Lager auf. Die Anstellkräfte bewirken ein Einarbeiten der Kugeln in die jeweilige Lauffläche, wodurch die Laufruhe empfindlich gestört, wenn nicht sogar das Lager dadurch zerstört wird. 



   Bei Gleitlagern für oszillierende Bewegung fehlt der sich bei Lagern für rotierende Bewegung durch die Umfangsgeschwindigkeit und die Adhäsion des Öls aufbauende Ölfilm. Es können deshalb nur Lagerwerkstoffe mit ausgezeichneten Notlaufeigenschaften eingesetzt werden. Die Belastbarkeit solcher Lager ist gering und die Reibzahl hoch. 



   Hohe   Anschaffungs-und   Betriebskosten ergeben sich bei der Verwendung von hydrostatischen Lagern. 



  Die Abdichtung des Lagers ist sehr schwierig. Die Gefahr einer Beschädigung des Lagers bei Ausfall der Ölzufuhr ist sehr gross. 



   So wie es notwendig wird, oszillierende Bauteile federnd gegen ihre Umgebung und spielfrei zu lagern, ist es erforderlich, neben den bereits beschriebenen Führungselementen noch zusätzlich Federn anzuordnen. 



  Dies wird automatisch bei Verwendung von geeigneten Membranen oder Federn mit weicher Einspannungwegen des   Längenausgleichs-erzielt.   
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 keinwesentlich wirksamer Verdrehschutz beim Auftreten eines Moments gegeben. Membranen können wegen der auftretenden hohen inneren Spannungen nur bedingt eingesetzt werden (nur kleine Wege möglich). 



   Aus der US-PS Nr. 3,744,783 ist eine reibungslose Federaufhängung bekanntgeworden, insbesonders für Anwendung in Beschleunigungsvorrichtungen bzw. für Entfernungsmessungen bei Standortangaben. In dieser Anordnung wird die Trägheitsmasse über parallele Blattfederpaare geführt, wobei ein weiteres paralleles Federpaar, das an der Trägheitsmasse angreift, durch eine weitere   (Hilfs-) Trägheitsmasse   verbunden ist. 



  Die Anordnung hat den Zweck, Fehlangaben, wie sie durch Ausbiegungen nur eines einzelnen Federpaares zufolge Schwerkraftbelastungen oder anderer Kräfte, deren Richtung senkrecht zu der gewünschten Vertikalrichtung bei   Beschleunigungs- oder Verzögerungskräften   ist, zu vermeiden. Eine Kompensation der Störkräfte erfolgt dadurch, dass die beiden Federpaare unter gewissen Voraussetzungen entgegengesetzt gleiche und somit einander aufhebende Ausbiegungen   ausführen. Die   Anordnung funktioniert jedoch nur so lange richtig im Sinne einer Anwendbarkeit gemäss der erfindungsgemässen Aufgabenstellung, solange sich die Trägheitsmasse mit verhältnismässig niedriger Frequenz hin-und herbewegt.

   Mit steigender Frequenz kommt die Anordnung in jenen Frequenzbereich, bei dem das die   (Haupt-) Trägheitsmasse führende   Federpaar samt Trägheitsmasse in Resonanz kommt. Es ist dann nur schwer möglich, die Masse gezielt, d. h. hin-und hergehend zu bewegen, da ihre Bewegung stark beeinflusst wird. Die Belastbarkeit senkrecht auf die Bewegungsrichtung ist ebenfalls sehr gering. Da die Federn in einem bestimmten Abstand gehalten werden, tritt ein Moment auf, welches die Federn verwölbt. 



   Gegenstand der Erfindung ist ein Federsatz insbesondere für Einrichtungen zur konzentrischen, federnden Führung oszillierend bewegter Bauteile, mittels parallel gerichteter und durch Abstandselemente an ihren Enden gegeneinander fixierter Federelemente, insbesondere Blattfedern, wobei erfindungsgemäss der Federsatz aus drei Federelementen, insbesondere Blattfedern besteht, wovon die beiden parallelen Federelemente an dem einen Ende an dem frei   schwingbaren Abstandselement befestigt   sind, sowie an diesem Abstandselement gleichzeitig das einzelne dritte Federelement mit dem einen Ende fixiert ist, welches senkrecht zu den beiden parallelen Federelementen angeordnet ist,

   und die Befestigung der jeweils andern Enden der beiden parallelen Federelemente und des zu diesen beiden senkrecht gerichteten dritten Federelements an einer parallel zur Rüttelachse gerichteten Fläche, die mit dem Rütteltisch verbunden ist, erfolgt, oder an einem ortsfest im Raum befindlichen Abstandselement, das an einer Fläche senkrecht zur Rüttelachse befestigt ist. 



   In Weiterbildung des Erfindungsgedankens können wenigstens zwei Federsätze in mindestens zwei fluchtenden und senkrecht zur Rüttelachse liegenden Ebenen angeordnet sein, wobei diese um einen beliebigen Winkel gegeneinander versetzt oder mehrere zentrisch symmetrisch zur Rüttelachse angeordnet sind. 



   Es können auch gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Federsätze einer Ebene zu den Federsätzen der andern Ebene bzw. Ebenen fluchtend oder symmetrisch gegeneinander versetzt sein. 

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   Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt an Hand der nachstehenden Zeichnungen, in der die Fig. 1 und 2 zur Erläuterung der theoretischen Grundlagen an Hand einer einseitig eingespannten Blattfeder dienen, die Fig. 3 und 4 bzw. 5 und 6 einen erfindungsgemässen Federsatz jeweils in Ruhe und in belastetem Zustand zeigen und die Fig. 7a un 7b in Auf-und Grundriss die erfindungsgemässe Einrichtung zur konzentrischen, federnden Führung oszillierend bewegter Bauteile unter Verwendung   erfindungsgemässerFedersätze   darstellen. 



   Wird ein einseitig eingespanntes Federblatt nach Fig. 1 durch einseitige Kraftwirkung dermassen durchgebogen, dass die Tangenten an den Einspannstellen parallel bleiben (Fig. 2), so bewegt sich das oszillierende Ende der Feder auf einer Kurve und nicht geradlinig. Die Verschiebung des Federendes um das Mass e wächst nicht linear mit der Durchbiegung f der Feder. Mit grosser Annäherung kann man schreiben 
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 wobei   l   die Länge der Feder bedeutet. 



   Um eine Führungsfeder, welche nach Fig. 2 verformt wird, nicht Uberzubeanspruchen, muss ein Län- 
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 haltung der Parallelität der Tangenten in den Einspannstellen ermöglicht der erfindungsgemässe Federsatz gemäss Fig. 3, bei dem die zwei parallelen, senkrecht zur Hauptfeder --1-- angeordneten Ausgleichsfedern   --2, 2'--Verwendung   finden, welche über die Abstandselemente --3, 4-- und die Druckleisten --5-- mit der   Hauptfeder --1-- verbunden   sind. Erfolgt nun eine Verschiebung des zu führenden Bauteils in der Führungsachse (Rüttelachse R) (Fig. 4) um das Mass f, so werden gleichzeitig die   Ausgleichsfedem-2, 2'-   um das Mass e verformt. Die Durchbiegung der   Ausgleichsfedern --2, 21-- um   das Mass e ermöglicht der 
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 federn) nach einer idealen Biegelinie zu verformen.

   Die parallel zur Rüttelachse R gerichtete Fläche ss symbolisiert eine Fläche, die mit dem Rütteltisch T (strichliert eingezeichnet) verbunden ist. Mit   o ;   ist eine senkrecht zur Rüttelachse R gerichtete Fläche bezeichnet, die ortsfest im Raum steht. 



   Das gleiche Prinzip wie für die Fig. 3 und 4 gilt für eine Anordnung nach Fig. 5 bzw. 6 für den belasteten Zustand bei der an Stelle einer, zwei   Hauptfedern   l'-Verwendung finden und an Stelle von zwei nur eine Ausgleichsfeder --2-- eingesetzt wird, die über das Abstandselement --3-- mit den Hauptfedern   - l, l'-verbunden ist.   Bei dieser Anordnung verformen sich ebenfalls alle Federn so, dass die Tangenten 
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Federsätze (Elemente) --A,1.   D'--für   die zweite Ebene bezeichnet. Die Ausgleichsfedern sind analog mit --2. A, 2. B, 2. C und 2. D-für die erste Ebene und   mit --2. A I, 2. B I,   2. C 1 und 2.   D'-four   die zweite Ebene bezeichnet. 



   Als Vorteil der erfindungsgemässen Führung sei erwähnt, dass sie völlig wartungsfrei ist, während andere Konstruktionen diesen Vorteil nicht aufweisen. 



   Tritt z. B. eine Beiastung --Q-- des oszillierenden Bauteils quer zu seiner Bewegungsrichtung auf, so werden die Auflagerkräfte --P1 und   B ;-von   den normal zur   Belastung--Q-stehenden   Federsätzen (Elementen)-B und D--in der oberen   und-B'und D'-in   der unteren Führungsebene aufgenommen. Die 
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 ser Elemente werden auf Schub beansprucht. Die Belastung-Q-kann in jeder beliebigen Richtung erfolgen. Es werden dann die Komponenten der   Kräfte--pu   und   P2 -- in   den einzelnen Federsätzen (Elementen) wirksam, welche bedingt durch die starre Verbindung der Federn nur Schubspannungen hervorrufen. Bei der Verwendung von extrem dünnen Federplatten sind diese auf Ausbeulen zu untersuchen. 



   Ebenso treten in allen Federsätzen Schubspannungen bei Vorhandensein eines   Drehmoments-Md--auf.   



  Die Schubspannungen in den Federn, welche bei Beanspruchung des gesamten Aufbaus mit einer Querlast - oder einem Moment --Md-- auftreten, wirken einer Verschiebung oder Verdrehung des geradlinig zu führenden Bauteils hart entgegen. 



   Die Anordnung kann somit als äusserst quer-und verdrehungssteif angesehen werden. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Federsatz insbesondere für Einrichtungen zur konzentrischen, federnden Führung oszillierend be- EMI2.6 <Desc/Clms Page number 3> ter Federelemente, insbesondere Blattfedern, dadurch gekennzeichnet, dass der Federsatz aus drei Federelementen, insbesondere Blattfedern (1, 1', 2 ; 1, 2, 21 ;) besteht, wovon die beiden parallelen Federelemente (2, 2' ; 1, 1') an dem einen Ende (2a, 2a' ; la, la') andem freischwingbarenAbstandselement (3) befestigt sind, sowie an diesem Abstandselement (3) gleichzeitig das einzelne dritte Federelement (l ; 2) mit dem einen Ende (la, 2a) fixiert ist, welches senkrecht zu den beiden parallelen Federele- EMI3.1 1 ; 1, 11) angeordnet ist, und die Befestigung der jeweils andern Enden (2b, 2b 1, lb ;

   lb, lb 1,tisch (T) verbunden ist, erfolgt, oder an einem ortsfest im Raum befindlichen Abstandselement (4), das an einer Fläche (m) senkrecht zur Rüttelachse (R) befestigt ist.

   2. Federsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Federsätze in mindestens zwei fluchtenden und senkrecht zur RUttelachse (R) liegenden Ebenen angeordnet sind, wobei diese um einen beliebigen Winkel gegeneinander versetzt oder mehrere zentrisch symmetrisch zur Rüttelaehse (R) angeordnet sind.

   3. Federsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federsätze einer Ebene zu den Federsätzen der andern Ebene bzw. Ebenen fluchtend oder symmetrisch gegeneinander versetzt ist bzw. sind.