Reibradantriebsmechanismus Diese Erfindung bezieht sich auf einen Reibradan triebsmechanismus mit lenkbaren Reibrädern, insbeson dere einem solchen in Verbindung mit Linien-Abtast einrichtungen. Bisher sind solche Einrichtungen zum Steuern von Metallbearbeitungsmaschinen, speziell Gas- Brennschneidgeräten, mittels Schablonen bekanntgewor den. Gelegentlich erfolgt das Nachführen längs der Schablone von Hand, in anderen Anordnungen sind Vorrichtungen zum automatischen Nachführen vor handen.
Für den Antrieb des Bearbeitungsaggregates eignet sich am besten ein solcher für konstante Bewegungs geschwindigkeit, beispielsweise mittels eines Elektromo tors, welcher ein Reibrad antreibt, das mit einer Fläche in Berührung steht. Das Rad wird dabei so gelenkt, dass der Brenner dem Verlauf der Schablone entspre chend bewegt wird.
In einer solchen Anordnung wird die Maschine mit einer von der Motordrehzahl abhängigen Geschwindig keit angetrieben. Immerhin muss festgehalten werden, dass diese konstante Geschwindigkeit, je nach Situation im Zuge der Lenkbewegungen, durch einen zusätzlichen Rotationseffekt entweder in addierendem oder subtra hierendem Sinne zur normalen Radgeschwindigkeit be einflusst werden muss, und zwar in Abhängigkeit vom Getriebe, welches den Motor mit dem Rad verbindet.
Erfahrungsgemäss ergeben sich infolge der Geschwin digkeitsänderungen gewisse Nachteile. Es ist beispiels weise notwendig, dass Gas-Schneidbrenner mit konstan ter Geschwindigkeit arbeiten, um Stahl schablonengetreu und genau und mit gleichbleibender Schnittbreite zu schneiden. Die Lösung des Problems bedingt beispiels weise in bekannten Ausführungen eine spezifische Dis position für ein gegebenes Übersetzungsverhältnis, wo mit die Lösung verhältnismässig wenig anpassungsfähig wird.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein vereinfachter Antriebsmechanismus vorgeschla gen, welcher nicht nur die sonst auftretenden Geschwin digkeitswechsel beim Lenken kompensiert, sondern auch einen sehr einfachen Antriebsmechanismus schafft, der für die Anpassung der Motordrehzahl an die erforder liche Antriebsradgeschwindigkeit geeignet ist. Durch sei nen Aufbau ist dieser Antriebsmechanismus sehr kom pakt und ermöglicht eine einfache und wirtschaftliche Herstellung.
Zum besseren Verständnis der Erfindung soll diese nachstehend anhand eines Beispiels und mit Hilfe einer Zeichnung beschrieben werden, in welcher darstellen: Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Linien-Abtast anordnung, und Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf dieselbe Anordnung. Der in den Figuren gezeigte Antriebsmechanismus einer Linien-Abtastanordnung enthält eine Grund platte 4, in welcher eine Hülse 5 drehbar gelagert ist. Am unteren Ende der Hülse 5 befindet sich ein Zahn rad 6 mit einer flachen Zone 7.
In gleicher Weise ist ein weiteres Zahnrad 8 in der Grundplatte 4 eingebaut, welches mit dem einen Ende einer Welle 9 verbunden ist und seinerseits vom nichtsichtbaren Antriebsmotor angetrieben wird. Mit der Hülse 5 ist eine Welle 10 drehbar verbunden. Die untere Partie der Welle 10 endigt in einem Gehäuse 11, welches die Lager für die im Gehäuse drehbare Welle 12 enthält. Auf jedem Ende der Welle 12 sitzt je ein mit 13 und 14 bezeichnetes Rad. Diese Räder weisen konstruktiv gleiche Gestalt auf und sind mit der Welle 12 fest verbunden. Das Rad 13 steht mit der flachen Zone 7 auf dem Zahn rad 6 in Wirkverbindung, während das Rad 14 antrei bend mit dem Tisch oder der Oberfläche 17 in Ver bindung steht.
Ein Distanzstück 15 distanziert die bei den Lager und ist mittels der Stellschraube 16 im Ge häuse blockiert. Das obere Ende der Welle, 10 trägt ein Zahnrad 18, in welches ein gezahnter Treibriemen 19 eingreift. Ein Lenkmotor 20 trägt auf seiner Welle eine gezahnte Riemenscheibe 21, welche ebenfalls in den gezahnten Treibriemen 19 eingreift. Dieser Treib riemen 19 steht, wie ersichtlich, auch mit einer Riemen scheibe am oberen Ende der optischen Fühleranordnung 2 in Eingriff.
Diese Fühleranordnung kann irgendein geeignetes Schablonennachführgerät sein, welches Lenk signale für den Motor 20 erzeugt und den Motor ver anlasst, sich so zu drehen, dass die Fühleranordnung sich längs der Schablone vorwärtsbewegt.
Für den Betrieb der Einrichtung ist vorausgesetzt, dass die Fühleranordnung 22 ein geeignetes Signal für den Motor 20 liefert und sich dieser demgemäss so dreht, dass der Fühler stets der Schalbonenkontur folgt. Gleichzeitig dreht der Antriebsmotor die Welle 9 und damit das Zahnrad 8, welches seinerseits das mit ihm in Eingriff stehende Zahnrad 6 antreibt. Somit dreht sich das Zahnrad 6 mit einer konstanten Drehzahl. Solange das Rad 14 auf der Tischfläche 17 aufliegt, bewirkt eine seiner Kraftkomponenten gegenüber denn Tisch, dass das Rad 13 gegen die flache Zone des Zahnrades 6 gedrückt wird. Dieser Andruck zwischen dem Rad 13 und der flachen Zone 7 bewirkt das Mit drehen des Rades 13, wodurch mittels der Welle 12 auch das Rad 14 angetrieben wird.
Ohne die Lenk bewegung zu berücksichtigen, geht aus Fig. 1 hervor, dass das Rad 13 mit konstanter Geschwindigkeit um läuft, welche durch das Übersetzungsverhältnis zwischen den Zahnrädern 6 und 8 sowie dem Durchmesser des Rades 13 und dem Abrolldurchmesser auf der Zone 7 festgelegt ist.
Wenn nun der Lenkmotor 20 erregt wird und da durch das Rad 21 antreibt, wird auch die Riemen scheibe 18 mittels des Treibriemens 19 angetrieben, so dass das Gehäuse 11 eine Drehbewegung ausführt. Diese Drehbewegung des Gehäuses 11 lenkt das Rad 14 und veranlasst die Anordnung, einer Schablonenfigur zu fol gen, durch welche die auf den Motor 20 einwirkenden Signale bestimmt sind.
Gleichzeitig wird, wie ersichtlich, diese Lenkdrehung nicht so auf das Rad 14 übertragen, dass eine Ge schwindigkeitsänderung erzeugt wird. Dies wird ver ständlich durch die Voraussetzung, dass sich das Zahn rad 6 mit Bezug auf Fig. 2 im Uhrzeigersinn dreht.
Eine weitere Voraussetzung sei, dass ein Lenksignal die Riemenscheibe 18 in derselben Richtung dreht. Die Drehgeschwindigkeitsreduktion auf das Rad 13 durch die Drehung der Welle 10 wird bei der Übertragung dieser Drehung auf Rad 14 exakt ausgeglichen.
Es wird selbstverständlich vorausgesetzt, dass die Räder 13 und 14 genau gleich sind und der Abstand der Roll-Mittel- linie des Rades 13 zur Rotationsachse des Gehäuses 11 genau mit dem Abstand der Roll-Mittellinie des Rades 14 zur Rotationsachse des Gehäuses 11 übereinstimmt, d. h. dass die Distanzen d in Fig. 1 gleich gross sind. Dies erklärt sich auch dadurch, dass beim Blok- kieren der Welle 9 und damit bei stillstehendem Zahn rad 6 die Riemenscheibe 18 gedreht werden kann, ohne dass irgendwelche Verschiebung der Achse der Welle 10 eintritt.
Diese Anordnung verhindert nicht nur Geschwindig- keitsänderungen infolge der Lenkbewegungen, es schliesst auch das Auftreten von Gegendrehmomenten durch die Art der Einführung des Lenksystems in das Antriebs system aus, indem dieses keine Drehmomente auf die Riemenscheibe 18 erzeugt, welche allenfalls durch die Rotation des Zahnrades 6 oder durch den Reibungs widerstand auftreten.
Es ist auch festzuhalten, dass die Räder 13 und 14 ballige Auflagezonen aufweisen, die mit der flachen Zone 7 und mit der Tischfläche 17 in Berührung stehen. Die Auflagezonen der Räder ent sprechen Kugelzonenabschnitten und stellen deshalb im wesentlichen einen punktförmigen Kontakt her. Wie bereits erwähnt, müssen die Abstände d gleich sein. Das Ausrichten dieser Abstände d kann wie folgt vor sich gehen: Das Zahnrad 6 wird blockiert und der Tisch 17 durch eine um die Achse der Welle 10 drehbare Scheibe ersetzt.
Wird die Welle 10 angetrieben und die Scheibe dreht mit, dann sind die Abstände d ungleich. Nach dem Lösen der Stellschraube 16 werden die Räder so lange seitlich verschoben, bis sich die Scheibe nicht mehr dreht. Alsdann wird die Stellschraube wieder festgezo gen.
In der vorstehenden Beschreibung wurde festgehal ten, dass die Räder 13 und 14 identisch und die Ab stände d gleich sein müssen. Indessen sind, gerade wegen der einfachen konstruktiven Gestaltung, Varia tionen möglich. Weil es vorteilhaft ist, wenn die Räder nicht denselben Durchmesser aufweisen oder infolge Ab nützung oder Unachtsamkeit sich Differenzen ergeben können, kann der Ausgleich durch entsprechendes Ein- regulieren der Abstände d erfolgen.
Dieses Einregu lieren erfolgt auch bei ungleichen Raddurchmessern ein wandfrei auf die vorher beschriebene Weise. Es sei fest- gehalten, dass folgende Beziehung erfüllt sein muss: Das Produkt aus dem Rollradius des Rades 13 auf der fla chen Zone 7 um die Achse 10 mal dem Durchmesser des Rades 14 ist gleich dem Produkt aus dem Rollradius des Radeis 14 auf der Fläche 17 um die Achse 10 mal dem Durchmesser des Rades 13.
Auf Grund von praktischen Erfahrungen sind in dessen gewisse Raddurchmesser und Einstellungen un geeignet. Trotzdem ist die vorerwähnte Bedingung ganz allgemein richtig. Es kann auch auf analytische Weise bestätigt werden, dass die Antriebsgeschwindigkeit, wel che eine konstante Drehzahl der Welle 9 und ein festes übersetzungsverhältnis zwischen den Zahnrädern 8 und 6 voraussetzt, eine Funktion des Rolldurchmessers, be zogen auf die Kontaktpunkte zwischen dem Rad 14 und der Oberfläche, 17 um die Achse der Welle 10 ist.
Die Geschwindigkeit dieser Kontaktpunkte des Rades 14 auf der Fläche 17 ist:
EMI0002.0068
Hierin sind:
EMI0002.0070
V <SEP> die <SEP> Geschwindigkeit <SEP> der <SEP> Kontaktpunkte,
<tb> r <SEP> die <SEP> Winkelgeschwindigkeit <SEP> des <SEP> Zahnrades <SEP> 6,
<tb> d <SEP> die <SEP> Länge <SEP> der <SEP> Welle <SEP> 12 <SEP> zwischen <SEP> der <SEP> Mittel ebene <SEP> des <SEP> Rades <SEP> 14 <SEP> und <SEP> der <SEP> Achse <SEP> der <SEP> Welle <SEP> 10,
<tb> D <SEP> der <SEP> Durchmesser <SEP> des <SEP> Rades <SEP> 14,
<tb> der <SEP> Winkel <SEP> zwischen <SEP> der <SEP> Achse <SEP> der <SEP> Welle <SEP> 12
<tb> und <SEP> der <SEP> Oberfläche <SEP> 17.
<tb> behandelt Die vorstehende Beziehung stimmt nur in einregu lierten Anordnungen,
die auf Grund der vorstehenden Angaben justiert sind.
Andere Ausführungsarten zum Anpassen des An triebsmechanismus sind im Rahmen dieser Erfindung möglich, beispielsweise eine andere Gestaltung der Lenk welle 10 oder der Antriebsfläche 7.
Auch können die Räder in irgendeiner geeigneten Weise zur Verbesserung des Reibungskoeffizienten be handelt werden, um den Betrieb der Einrichtung zu verbessern.
Eine einfache Behandlungsart ist das Sandstrahlen der Oberfläche. Die flache Zone 7 kann in gleicher Weise werden.