Mechanischer Hammer. Beim bekannten Antrieb eines Hammer bärs durch eine Kurbel ist man genötigt, eine Feder zwischen Kurbel und Bär einzuschalten, um diesem einen gewissen Grad von Freiheit gegenüber dein Zwang der Kurbelbewegung zu geben, so dass sich beim Aufschlage die in ihm aufgespeicherte lebendige Arbeit frei in Vortrieb für das bearbeitete Material um setzen kann, und- weil ohne die Feder, durch den direkten Kurbeltrieb, der Bär in seiner Tiefsilage die Geschwindigkeit null erhalten würde. Die Erzwingung der Bewegungsfrei heit des Bärs dadurch, dass man ihn mittelst der Feder nur lose koppelt,
hat konstruktive Nachteile, da ein grolier Teil der Arbeit, statt in der Masse des Bärs lebendig zu werden, in der Feder stecken bleibt. Die Konstruktion wird daher stets verhältnis mässig gross und schwer und ist aus prin zipiellen Gründen erheblichen ErSChÜtterun- geci ausgesetzt. Ihrer ganzen Natur nach ist somit die Federkurbel nicht sonderlich für den Antrieb von Hämmern geeignet und hat meistens gegenüber der Pressluft und dem Dampf das Feld räumen müssen, bei denen von Hause aus der Bär freie Beweglich keit hat.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein mechanischer Hammer, bei welchem eine am Bär gelagerte Gewichtsmasse relativ zum Bär beweglich angeordnet ist, derart, dass die bei der Bewegung der Gewichtsmasse am Bär entstehenden Reaktionskräfte diesen in Be wegung setzen, wobei der Bär in einem Ge häuse geführt und zwischen ihm und einem am Gehäuse festen SViderlager eine Feder derart im Gehäuse eingesetzt ist, dass sie beim Leerhub durch den Bär zusammenge drückt wird und eine Aufspeicherung von Energie stattfindet, die beim Arbeitshub auf den Bär übertragen wird.
In beiliegenden Zeichnungen sind Aus führungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
In Fig. 1 ist eine Anordnung zur Aus nutzung der Reaktionskräfte auf das Kurbel lager K zum Betriebe des Hammers an Stelle der direkt wirkenden Kurbelkräfte veran- schaulicht. Das Kurbellager wird nicht mit dem Gestell, sondern mit dem Bär selbst verbunden.
Dies möge anhand voll Fig. 2 erläutert werden: Hier ist 1-' ein Hammerbär, der sieh in Führung C C auf- und abbewe- gen kann. All seinem obern Ende trägt V die Kurbel A., die sich in den Lagern KK drehen kann und von der Feder Y aus an getrieben wird.
Durch Kardankupplungen und in der Längsrichtung etwas nachgiebiger Welle wird erreicht, dass der Antriebsmechanismus die Bewegungen des Bärs nicht hindert. Feder<I>Y</I> wird von dem Motor<I>D</I> aufgewun den. Ihre besondere Aufgabe wird am Schluss dieser Beschreibung erläutert werden.
Durch die Schubstange B ist mit der Kurbel das Gewicht IV verbunden, das sich frei in einer Führung des Bärs V auf- und abbewegen kann. Auf dem Ambos H soll das Werkstück T bearbeitet werden. Bei Drehung der Kurbel :I wird das Gewicht 1V abwechselnd beschleunigt und verzögert. Die hierzu erforderlichen Schubstangenkräfte ha ben gleichgrosse Reaktionskräfte zur Folge, mit denen die Kurbelwelle in ihre Lager K k hineingedrückt wird.
Da null die Lager mitsamt dem Bär V frei beweglich sind, so werden sie auch den Bär in Bewegung setzen, der im allgemeinen im Takte der Kurbel umdrehungen auf- und abschlagen wird. Bei Überschreiten einer kritischen Tourenzahl wird die Schlagfrequenz kleiner als die Umdrehungs zahl der Kurbel. Ist der kritische Wert nicht überschritten, so spielt sich der Arbeitsvor gang, d. h. der Vorgang der Energieaufspei cherung im Hammer, wie folgt ab.
V sei in der untersten Lage und ruhe auf dem Werkstück T. IV habe seine grösste Geschwindigkeit überschritten (Fig.4) und werde durch die Kraft P' verzögert. Dann entstellt in dem Kurbellager h die Reaktions kraft Pz, die gleich P' ist. P liebt den Bär. Diese Kraft hat ihren höchsten Wert, wenn <B><I>117-</I></B> die oberste Lage erreicht hat und wieder nach unten beschleunigt wird (Fig. 5).
Sie kehrt ihre Richtung um, wenn 117 über die Mittellage hinweggeht (Fig. 6). Voll dann ab wirkt P= gemeinsam mit der Schwerkraft auf den Bär beschleunigend nach unten. Bei richtiger Wahl des Gewichtes IIV, des Kurbel radius und der Drehgeschwindigkeit wird V kurz vor dein Aufschlage auf das Werkstück T die grösste Geschwindigkeit erreicht haben.
Die Schlagkraft wird vervielfacht,, wenn inau den Bär nicht bloss der Schwerkraft überlässt, sondern ihn noch andern ähnlich wirkenden Kräften, z. B. einem Federdruck, aussetzt. Bei Hämmern; die horizontal oder gar vertikal nach oben wirken sollen, ist diese Feder wichtig, sowohl um den Schlag zu verstärken, als zur Aufnahme des Rück stosses.
Fig.7 zeigt einen gefederten Hammer, eine Ramme; die auf den Bär drückende Feder ist X. Sie ist mittelst Zahnradgetriebes und Gewindes durch das Rad S' nachstellbar. Die untere Feder U dient zum Mildern des Schlages und zur Regulierung seiner Stärke. Für gewöhnlich steht sie 'so tief, dass die Entfernung u grösser ist als<I>b,</I> so dass<I>17</I> völlig tot liegt.
Stellt man durch Drehen des Rades .S' U höher, so wird ein Teil der lebendigen Arbeit voll V durch U aufgenommen und schliesslich der Pfahl T überhaupt nicht mehr getroffen.
Die Feder X sollte so eingerichtet werden, dass sie ebenso wie die Schwerkraft mit prak tisch konstantem Druck auf den Bär einwirkt, gerade so, als ob die Erdbeschleunigung g vergrössert wäre. Dies wird dadurch erreicht, dass man der Feder eine so grosse Vorspail- nung gibt, dass sie bei weiterer Kompression ihre Kraft wenig verändert. Ist der Hub zum Beispiel 10 Centimeter, so wird man die Feder etwa so wählen, dass sie vor dem Einsetzen in ihr Gehäuse einen Meter zusammenge drückt wird.
Dann ist ihre Kraftschwankung Konstanz der Kraft besonders wichtig, da
EMI0002.0067
= 4,76 Vo. Bei Handhämmern ist die eine zu schwach vorgespannte Feder zu un zulässigen Erschütterungen führen würde.
Kurbel und Schubstange sind nicht immer die besten Mittel, um die Gewichtsmasse IV zu bewegen. Zunächst wird man meistens wegen der Erschütterungen in den Lagern, die mit dem Aufschlagen des Hainmerbärs verbunden sind, die Wellendurchmesser so gross machen, dass sich Kurbel und Schub stange in Exzenter verwandeln. Dann wird man, um Vibrationen senkrecht zur Schlag richtung zu unterdrücken, die Gewichtsmasse lV oft nicht mit einem Satze Exzenter, son dern mit zweien betreiben, die sich mit glei cher Winkelgeschwindigkeit; aber gegenläufig drehen.
In Fig. 8 ist ein Handhammer dargestellt, der gegen Fig. 2 die erwähnten Abänderun gen zeigt. R ist eine finit dem Bär fest ver bundene Achse, um die sich die Exzenter A2 und As iin gleichen Sinne drehen. A1 läuft entgegengesetzt um. Diese Exzenter werden über die Zahnradsätze E und F und die in ihrer Längsachse verschiebbare Vierkantwelle IV von der Uhrfeder Y angetrieben, die ihrer seits die Kraft über die Welle 0 von dem Motor D bezieht.
Wie die Kurbel durch die Exzenter A', A , As ersetzt worden ist, so sind an die Stelle der Schubstange die Ex zeuter B', B2, B3 getreten. 1Y1 ist ein Mem- brauverschluss für das Innere des Gehäuses. Infolge der Gegenläufigkeit der Exzeuter bedarf die Gewichtsmasse W keiner besondern Führung mehr.
Ihre Stellung ist in jedem Augenblick durch die Exzenterstellungen ein deutig bestimmt. Fig. 9, 10 und 11 erläutern dies. Fig. 9 und 10 sind Schnitte durch A', B' und A2, B2, bezogen auf einen Augenblick während der Aufwärtsbewegung von W. Fig. 11 ist das den Exzentern äquivalente Kurbel Schubstangen-Diagramm.
Die Massen der Exzenter A. und B unter stützen das eigentliche "Abstossgewicht" W derart, dass W als besonderer Körper nahezu oder völlig in Fortfall kommen kann.
Ausser den genannten gibt es noch sehr zahlreiche kinematische Mittel, die für die Erzeugung der Relativbewegung zwischen W und V in Betracht kommen, wie Planetenge triebe, Lenker und dergleichen. Diese sind so bekannt, dass sich eine besondere Beschrei bung erübrigt. Die Verwendung einer mit dein Bär fest verbundenen Achse R (Fig. 8), die die beiden Zinken Z des Bärs mechanisch miteinander verbindet, ist für die Festigkeit des Schlagkörpers von grosser Wichtigkeit, noch mehr aber zur Sicherung guten Arbei tens in den Laufflächen, da sich der rotie rende Teil unter den auftretenden Drücken und Stössen der festen Achse gut anschmiegt. Bei drehender Welle und festem Lager findet diese gute Anpassung nicht statt.
Zur Zu führung des Schmiermittels und zur Gewichts verminderung, die für die Steigerung der Schlagkraft wichtig ist, wird die Achse R zweckmässig als dünnwandiges Rohr aus geführt.
Fig. 14 bis 17 zeigen eine Ausführungs art, wo Kurbel und Schubstange zu Exzen tern A', A2 und B', B2 geworden sind und die Gewichtsmasse<I>W</I> in A und<I>B</I> hinein gelegt worden ist.
Die in diesen Figuren ge zeigte Ausführungsform des Schlagwerkes ist natürlich als in einem Gehäuse, wie es bei spielsweise Fig. 6 zeigt, untergebracht zu denken, wobei die in Fig. 8 gezeigten Ein zelteile, wie die Teile<I>X</I> und<I>Y</I> ebenfalls hinzutreten. Der Antrieb von A' und A2 er folgt durch das zwischen den Exzentern an geordnete Getriebe E. Die Exzenter B' und <I>B2</I> werden durch die kreuzförmigen Kulissen E', in denen die mit Armen E2 an<I>B',</I> B2 befestigten Führungsbolzen oder Führungs rollen E3, E4,
und zwar erstere immer in den senkrechten, letztere in den wagrechten Füh rungen gleiten, gezwungen, die Drehung um 4', A2 auszuführen, wodurch das Heben und Senken des Bärs bewirkt wird. Nach Fig. 17 hat sich Exzenter B um 45 Grad weiterge dreht. An Stelle der Kulissen kann die Be wegung von' B auch durch Planetengetriebe und ähnliche Mittel erzwungen werden.
Die Exzenter drehen sich .hier fliegend auf der festen. Achse R. Dadurch wird die bisweilen schwer durchzuführende Gabelung als Tragmittel am Bär V vermieden, das Gewicht vermindert und .dadurch die Schlag kraft erhöht und diese ohne Biegungsbean- spruchung der Achse R nach der Aufschlag stelle weitergeleitet. Die Umrisse der Exzenter B brauchen dann natürlich nicht mehr kreis förmig zu sein. Wesentlich ist die Exzen- trizität des Schwerpunktes der Exzenter und wichtig für die Forin beider Exzenter, dass ihr gemeinsamer Schwerpunkt in den End stellungen möglichst weit verlagert ist.
In der Mittelstellung sollte er möglichst genau in der Mittelachse des Hammerbärs liegen.
Die Bewegungskomponenten senkrecht zri dieser Nutzrichtung sind dann '/,war tot an zusprechen, unter Umständen sogar als schäd lich, aber man erhält oft konstruktiv einfache Formen. Lässt man die Schubstange B fort fallen und legt den Körper hl' an das Ende der Kurbel, so beschreibt W relativ zu f' einen Kreis.
Ist bei Fig. 12 in irgend einem Augen blick v die Geschwindigkeit von TV, so hat diese die ?Nutzkomponente v' und die tote Komponente v'. In gleicher Richtung fallen die Beschleunigungskräfte, deren tote Kom ponenten durch eine Führung aufgenommen werden müssen.
Dadurch, dass man nach Fig. 13 zwei gegenläufige Gewichte l1'' und IYI von gleichem Schwungmoment anordnet, heben sich in jedem Augenblick die toten Kraftkomponenten in ihrer Wirkung auf I' auf. Als Lagerlastung sind sie allerdings immer noch vorhanden.
Zum Antrieb dient eine gespannte Feder (Y in Fig. 3 und 8), die durch einen Motor oder von Hand dauernd oder periodisch auf gewunden wird. Das Getriebe erfordert, wenn die Drehgeschwindigkeit konstant bleiben soll, ein stark schwankendes Antriebs-Drehinorneut, das verschieden ist, je nach dein Grade der Beschleunigung der Masse TI' (Fig. 4 bis d) und auch verschieden bei der Hub- und Schlag Halbperiode. Unmittelbar nach dem Schlag tritt eine sehr hohe Spitze des" Kraftbedarfs auf, entsprechend der vorhergehenden plötz lichen Energieentziehung.
Hierdurch werden Zahnräder und Wellen unter Umständen ge fährdet. Treibt inan den Mechanismus aber mittelst Feder an, wie eine Uhr, so wird diese Feder in der Winkelgeschwindigkeit ihres Endes so weit differieren, dass gefähr liche Stösse verhindert werden. Unmittelbar nach -dein Schlag, wenn der Bär Z' zum Still stand gekommen ist; wird sich die Triebwelle zwischen Feder und Kurbelwelle am lang- samsten drehen.
Allmählich steigert sich dann ihre Winkelgeschwindigkeit, bis sie beire Schluss des Prozesses der Arbeitsaufspei cherung im Bär weit über die mittlere Ge schwindigkeit hinausgeht, zur höchsten Kraft entfaltung im iNIonient des Schlages.
In den Fig. 18 und 19 ist im Längsschnitt und Querschnitt nach der Linie z-z noch eine Ausführungsform eines in dem Gehäuse geniüss Fig. 8 unter der erläuterten Feder- wirkung anzuordnenden Schlagwerkes mit Hohlachse dargestellt.
Das Antriebsrad L' trifft auf die verzahnten Exzenter A\, AI, die sich auf der Hohlachse R drehen, die niit Innenverzahnungen C', G- ausgestattet ist. In diesen Innenverzahnungen greifen Zahn triebe I" und TI ein, welche auf festen Zapfen der äussern Exzenter B', B'= sitzen.
Die Exzenter B' bezw. B' werden durch die Drehung von<B>A</B>' bezw. As in Verbindung mit den in der Hohlachse 1i bezw. der Innen verzahnung C' bezw. C= abrollenden Zahn- rädern I'' bezw. r zu der vorgeschriebenen Bewegung gezwungen.
Der Teilt' schlägt nach der Darstellung der Fig. 18 unmittelbar gegen den Körper 'I'.