Rüttelwellen in verschiedenen Ausführungen sind bekannt als Schwingantriebe von Siebmaschinen, Fördereinrichtungen, Gleitschleifmaschinen, Vibrationswalzen usw. Sie bestehen in der Regel aus einer stabil gelagerten Welle, auf welcher mindestens ein Unwuchtkörper befestigt ist, dessen Schwerpunkt neben der Mittenachse der Rüttelwelle liegt. Die Grösse der Fliehkraft errechnet sich nach bekannten Formeln, bei denen die Grösse der Masse, deren Abstand vom Drehzentrum, sowie deren Winkelgeschwindigkeit die bestimmenden Faktoren sind.
Es sind verschiedene Massnahmen und Vorrichtungen bekannt, um die Fliehkräfte der Rüttelwellen an den erwähnten Maschinen zu verändern. Die einfachste Massnahme besteht darin, die Drehzahl der Rüttelwelle zu verändern. Damit wird aber nicht nur die Grösse der Rüttelkraft, sondern gleichzeitig die Schwingfrequenz verändert, was in vielen Fällen nicht erwünscht ist.
Eine andere, einfache Massnahme besteht darin, die Un wuchtkörper mit Gewindebohrungen usw. zu versehen, so dass nach Bedarf Zusatzgewichte angeschraubt oder weggenommen werden können, um so die Unwuchtmasse zu vergrössern oder zu verringern.
Eine weitere bekannte Vorrichtung weist einen Unwuchtkörper auf, der aus zwei Teilen besteht, wovon der eine fest auf der Welle sitzt. während der andere, zugehörige Teil, zentrisch zur Welle gedreht und an beliebiger Stelle mit dem erstgenannten, fest auf der Welle angeordneten Teil verbunden werden kann. Sind bei dieser Vorrichtung die Grössen und die Massen beider Körper gleich und stehen sie einander diametral gegenüber, so heben sich die Fliehkräfte auf. Werden sie gegeneinander verdreht, so steigt die Fliehkraft progressiv an, bis sie einen Maximalwert erreicht; nämlich dann, wenn sie einander überdecken.
Es ist auch eine Vorrichtung bekannt für eine Rüttelwelle mit zwei axial gegeneinander versetzten Fliehgewichten, von denen ein Fliehgewicht zentrisch zur Achse der Rüttelwelle schwenkbar ist, so dass es seine Winkellage bezüglich des andem, fest mit der Welle verbundenen Fliehgewichtes ändern kann. Mit Hilfe dieser Vorrichtung kann aber nur die Richtung der, auf der Rüttelwelle ausgeübten Kräfte, nicht deren Grösse geändert werden. Die Erfindung will eine Vorrichtung schaffen, mit deren Hilfe auch die Grösse der Rüttelkräfte geändert werden kann.
Bekanntlich berechnet sich die Grösse der Fliehkraft nach der Formel: C = m r w2 worin
C = Grösse der Fliehkraft m = Masse des Fliehgewichtes r = Abstand des Schwerpunktes des Fliehgewichtes von der Rotationsachse (= Mitte Rüttelwelle) w = Winkelgeschwindigkeit
Beschwert oder erleichtert man das Fliehgewicht, so ändert die Masse m, schwenkt man dagegen das Fliehgewicht um die Rotationsachse, so bleiben alle Faktoren gleich und ändert sich (bei konstanter Tourenzahl) die Grösse der Fliehkraft nicht.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Änderung der Rüttelkräfte geht aus von einer Rüttelwelle, die mit zwei axial gegeneinander versetzten Fliehgewichten versehen ist, von denen das eine fest mit der Rüttelwelle verbunden ist.
Sie zeichnet sich erfindungsgemäss dadurch aus, dass das andere Fliehgewicht um einen, mit der Rüttelwelle verbundenen, aber nicht zentrisch zur Rüttelwellenachse verlaufenden Zapfen schwenkbar angeordnet ist, so dass eine Schwenkung des Fliehgewichtes um diesen Zapfen eine Änderung der Grösse der wirksamen Masse und/oder eine Änderung des Abstandes des Schwerpunktes der wirksamen Masse von der Rüttelwellenachse hervorruft.
Bei einer solchen Vorrichtung bewirkt die Schwenkung meist gleichzeitig eine Änderung der Grösse der wirksamen Masse m und eine Änderung des Abstandes r des Schwerpunktes dieser Masse von der Rotationsachse. Dies wird in der Zeichnung, an Hand von zwei Extremfällen erläutert. Die Zeichnung zeigt auch Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes:
:
Fig. la und lb sowie 2a und 2b sind vereinfachte Dar stellungen von Extremfällen zur Erläuterung der Wirkung beim Schwenken des Fliehgewichtes,
Fig. 3 eine Rüttelwelle mit einem festen und einem von
Hand schwenkbaren Fliehgewicht in Ansicht von der Seite,
Fig. 4 und 5 Ansichten derselben Rüttelwelle von oben,
Fig. 6 einen Vertikalschnitt eines Teiles einer Rüttelwelle mit einem, bei Drehrichtungsumkehr, selbsttätig schwenkenden Fliehgewicht, und
Fig. 7 eine Ansicht der Rüttelwelle nach Fig. 6 von oben, teilweise im Schnitt.
In den Fig. la und lb stellt 1 eine Rüttelwelle mit einem auf ihr befestigten, exzentrisch angeordneten Zapfen 2 dar.
Um diesen Zapfen ist ein Fliehgewicht 3 schwenkbar. Es wird von den folgenden Voraussetzungen ausgegangen:
1. das Fliehgewicht hat die Form einer homogenen, über all gleich dicken und gleich breiten Platte;
2. der exzentrische Zapfen hat die gleiche Dicke und das selbe spez. Gewicht wie die Platte des Fliehgewichtes.
Betrachtet man nun Fig. la, so sieht man, dass die beiden
Teile mit der Länge a symmetrisch zur Rüttelwellenmittenlinie liegen. Bezüglich der Fliehkraft hebt sich daher die Wir kung dieser beiden Teile gegenseitig auf. Nur der restliche
Teil der Platte (von der Länge l-2a) bildet eine, für die Fliehkraft wirksame Masse, von der Grösse M1.
Wird das Fliehgewicht (Platte 3) 180 um den Zapfen 2 gedreht, so entsteht das Bild nach Fig. lb. Der für die Flieh kraft wirksame Teil der Platte ist nun erheblich grösser (Länge l-2b) und auch die wirksame Masse ist entsprechend grösser, nämlich M2.
Es lässt sich leicht beweisen, dass bei dieser Anordnung nach den Fig. la und lb der Abstand x des Schwerpunktes der wirksamen Masse zur Mitte der Rüttelwelle in beiden
Fällen gleich der halben Länge list und dass sich nur die
Grösse der wirksamen Masse geändert hat.
Die Fig. 2a und 2b zeigen einen andern Extremfall; unter der Voraussetzung, dass man die Masse des Armes 4, an dem das Fliehgewicht 5 befestigt ist, vernachlässigt, ändert sich bei einer Schwenkung um den exzentrischen Zapfen 6 nur der Abstand des Schwerpunktes der wirksamen Masse von der Rüttelwellenmitte, während deren Grössen N unverän dert bleibt.
In beiden Fällen tritt (trotz gleichbleibender Drehzahl) beim Schwenken des Fliehgewichtes eine Änderung der
Grösse der Fliehkraft C auf; und zwar im Fall nach den Fig.
la und lb: Ca = M1 zu x zu M1xw2 Cia * Clh
Clb = M2xw2 und im Fall nach den Fig. 2a und 2b:
C2a = N zu y zu Nyw2
C2a C2a * C2b
C2b = NWZZO2
Bei praktischen Ausführungen, wie sie die Fig. 3-7 zeigen wird beim Schwenken der Fliehgewichte sowohl die Grösse der wirksamen Masse als auch der Abstand von deren
Schwerpunkt zur Mitte der Rüttelwelle geändert.
In den Fig. 3-5 ist eine Rüttelwelle 20 dargestellt, die mit zwei Fliehgewichten 21 und 22 ausgerüstet ist. Fliehge wicht 21 ist fest auf der Rüttelwelle 20 befestigt, Fliehgewicht 22 dagegen ist um Zapfen 23 schwenkbar. Die Fliehgewichte sind um 90" gegeneinander versetzt. Bei 24 sind schematisch die Lager der Rüttelwelle angedeutet, die mit dem Gerät, welches gerüttelt werden soll (meist starr) verbunden sind. Am schwenkbaren Fliehgewicht 22 ist ein Griff 25 angebracht, mit dessen Hilfe es um den Zapfen 23 geschwenkt werden kann. Zapfen 23 kreuzt die Rüttelwellenachse senkrecht im Abstand d (Fig. 4). Schwenkt man das Fliehgewicht in die Lage 22' (Fig. 1 und 5), so wird dadurch sowohl die Grösse der für die Fliehkraft wirksamen Masse als auch der Abstand von deren Schwerpunkt zur Rüttelwellenachse vergrössert.
Eine solche Vorrichtung kann ganz allgemein bei schwingenden Maschinen, wie Gleitschliff-Vibratoren, Schwingsieben oder Schwing-Förderanlagen Verwendung finden. Sie ist insbesondere für Gleitschliff-Vibratoren geeignet, in denen Werkstücke eine Oberflächenbehandlung wie Entgraten, Schleifen und/oder Polieren erfahren. In gewissen Geräten dieser Art werden die Werkstücke zuerst bearbeitet und nachher durch Aussieben von den Abrasiv- und Zuschlagstoffen getrennt. Für den Bearbeitungsvorgang ist beispielsweise eine Schwingung mit kleiner Amplitude, für das Aussieben eine solche mit grösserer Amplitude erwünscht.
Um eine kombinierte Schwing- und Kreiselbewegung zu erzeugen, wie sie für das Gleitschliffverfahren erforderlich ist, müssen die Fliehgewichte auch noch gegeneinander versetzt sein, beispielsweise so, dass das obere Fliehgewicht dem unteren Fliehgewicht um 90" voreilt. Die Lage der Fliehgewichte nach Fig. 3 und 4 eignet sich beispielsweise zur Erzeugung einer Rüttelbewegung für den Bearbeitungsvorgang. Ein nicht dargestellter Motor treibt dabei die Rüttelwelle in Richtung V1. Zum Aussieben eignet sich die Lage der Fliehgewichte nach Fig. 5, wobei auch die Drehrichtung des Motors umgekehrt wird, wie Pfeil V2 andeutet. Bei beiden Drehrichtungen eilt Fliehgewicht 22 dem Fliehgewicht 21 vor.
Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Vorrichtung, bei der die Umkehr der Drehrichtung der Rüttelwelle 30 eine selbsttätige Schwenkung des Fliehgewichtes 31 hervorruft, wobei sich zugleich die Grösse der Fliehkraft (trotz gleicher Drehzahl) ändert. Dazu ist das Fliehgewicht 31 schwenkbar um den exzentrisch zur Rüttelwellenmittenachse angeordneten Zapfen 32 gelagert. Zapfen 32 hat die Form einer exzentrischen Büchse, die auf einer Verjüngung 33 der Rüttelwelle 30 mittels eines Federkeiles 34, einer Scheibe 35 und einer Schraube 36 befestigt ist. Unterhalb des Zapfens 32 ist eine Platte 37 auf der Welle 30 befestigt, auf der Anschlagsklötze 38 verstellbar angeordnet sind. Die ganze Vorrichtung ist mittels eines Kugellagers 39 zentrisch in einem runden Gehäuse 40 angeordnet.
Das Fliehgewicht kann um den Zapfen 32 von Anschlag 38 zu Anschlag 38' um 1800 geschwenkt werden. Damit diese Schwenkung bei einer Umkehr der Drehrichtung auch tatsächlich erfolgt, ist die Vorrichtung noch zusätzlich mit einer sich automatisch lösenden Bremse versehen. Die Bremse ist auf dem Fliehgewicht 31 montiert. Sie umfasst zwei Lager 50, 50', in denen eine Stange 51 verschiebbar gelagert ist. Vorne ist sie mit einem Bremsklotz 52 versehen und am andern Ende trägt sie ein kleines Fliehgewicht 53.
Im Stillstand drückt eine Feder 54 den Bremsklotz an die Innenwand 40' des runden Gehäuses.
Im Stillstand bremst daher der Bremsklotz 52 das Fliehgewicht 31 bezüglich des Gehäuses ab, so, dass beim Anlauf des Motors, der die Rüttelwelle treibt, das Fliehgewicht mit Sicherheit am Anschlag 38 oder am Anschlag 38' zum Anliegen kommt. Beim Beschleunigen wird die Fliehkraft der Masse 53 immer grösser, bis sie die Kraft der Feder 54 überwindet und den Bremsklotz von der Wand 40' wegzieht, so dass der Bremsklotz 52 mit seiner Rückseite am Lager 50' zum Anliegen kommt.
Die Vorrichtung würde auch ohne Bremse funktionieren, infolge der Massenträgheit des Fliehgewichtes. Die Funktion ist dann aber abhängig von der Reibung des Fliehgewichtes auf dem Zapfen und von der Beschleunigung beim Anlauf des Motors. Durch Verstellen der Anschläge 38 und 38' kann man natürlich auch den Schwenkungswinkel kleiner oder grösser als 1800 wählen oder auch den Vorlaufwinkel des schwenkbaren Fliehgewichtes gegenüber einem festen Fliehgewicht ändern. Bei einer Schwenkung um 1800 ist die Grössenänderung der wirksamen Masse am grössten.
Sie wird bei einer Schwenkung um einen grösseren oder um einen kleineren Winkel kleiner als bei einer Schwenkung um 1800
Schliesslich kann man auch noch die den exzentrischen Zapfen 32 bildende Büchse nicht mit einem Federkeil, sondern winkelverstellbar auf der Rüttelwelle, bzw. auf deren Verjüngung 33 befestigen. Dies erlaubt die Grösse der auftretenden Flieh- bzw. Rüttelkräfte in gewissen Grenzen stufenlos zu verstellen.