DE10306901A1

DE10306901A1 - Außenrüttler

Info

Publication number: DE10306901A1
Application number: DE2003106901
Authority: DE
Inventors: Georg Conrads
Original assignee: Brecon Vibrationstechnik GmbH
Current assignee: Brecon Vibrationstechnik GmbH
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2004-08-26

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung einer Unwuchtmasse, mit einem Gehäuse (6) und zumindest einer in dem Gehäuse (6) um eine Drehachse (D) drehbar gelagerten Antriebswelle (1) mit zumindest einem auf die Antriebswelle aufgesetzten Unwuchtgewicht (2), dessen Schwerpunkt (S) zumindest während des überwiegenden Teils des Bahnverlaufs des Unwuchtgewichtes (2) außerhalb der Drehachse (D) angeordnet ist, und mit einer Kompensationsvorrichtung zur Unterdrückung unerwünschter Schwingungsanteile. DOLLAR A Bisher wurden als Kompensationsvorrichtung gegenläufig rotierende Unwuchten verwendet, die einen hohen mechanischen Aufwand erfordern. Die Erfindung vermeidet dies dadurch, dass eine Verlagerung des Schwerpunktes aller rotierenden Bauteile von einer Kreisbahn auf eine von zumindest einem geradlinigen oder gebogenen Bahnabschnitt gebildete Wegstrecke wird. Dies geschieht durch eine drehbar um sich selbst und auf einer Kreisbahn um die Antriebswelle (1) angetriebene Unwucht (2) mit exzentrischer Lagerung auf einer neben der Antriebswelle (1) angeordneten Exzenterwelle (3).

Description

Die Erfindung betrifft einen Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung, mit einem Gehäuse und zumindest einer, in dem Gehäuse um eine Drehachse drehbar gelagerten und motorisch angetriebenen Antriebswelle mit zumindest einem auf die Antriebswelle aufgesetztem Unwuchtgewicht, dessen Schwerpunkt zumindest während des überwiegenden Teils des Bahnverlaufs des Unwuchtgewichtes außerhalb der Drehachse angeordnet ist, und mit einer Kompensationsvorrichtung zur Unterdrückung unerwünschter Schwingungsanteile.
Außenrüttler werden zum Beispiel eingesetzt, um in der Fördertechnik verschiedene Materialien voneinander zutrennen. Durch Schwingungen werden derzeit beispielsweise elastisch gelagerte Siebe in Bewegung versetzt, wodurch ein Aussieben eine Materials maschinell ermöglicht wird. Solche Schwingungen werden durch eine rotierende Unwucht erzeugt, die von dem Gehäuse des Außenrüttlers auf die Förderanlagen übertragen wird. Eine rotierende Unwucht jedoch erzeugt eine Schwingung in alle zur Rotationsachse rechtwinkligen Richtungen, was nicht in jedem Anwendungsfall erwünscht ist. Soll eine reine eindimensionale Schwingung erzeugt werden, werden daher entweder zwei Außenrüttler nebeneinander mit gegenläufig angetriebenen Antriebswellen oder, bisher jedoch eher selten in der Fördertechnik, Kompensationsvorrichtungen zur Unterdrückung der unterwünschten Schwingungsanteile vorgesehen.
Ein Außenrüttler mit einer Kompensationsvorrichtung ist aus der DE 197 41 413 A1 bekannt. Auch bei dieser Vorrichtung werden zwei Fliehkraftgewichte unabhängig voneinander mit im Wesentlichen gleicher Drehzahl angetrieben, wobei die Fliehkraftgewichte um zu einander parallele Drehachsen drehbar sind und gegensinnig zueinander rotieren. Durch die gegensinnige Rotation heben sich nun mit Ausnahme zweier gegenüber liegender Vorzugsrichtungen die Schwingungsanteile gegeneinander auf. Auf diese Weise kann mit der bekannten Vorrichtung eine eindimensionale Schwingung erzeugt werden, wobei hierunter eine Schwingung verstanden wird, bei der im Wesentlichen keine Querkraftkomponenten auftreten. In Folge von Lagertoleranzen oder nicht exakter Synchronisation kann es natürlich auch bei die sen Vorrichtungen vorkommen, dass nicht alle Querkraftkomponenten kompensiert werden. Die verbleibenden Anteile sind jedoch im praktischen Gebrauch nicht von besonderer Bedeutung. Insoweit unterscheiden sich auch die bekannten Außenrüttler mit Kompensationsvorrichtung in ihrem Prinzip kaum von der Verwendung zweier Außenrüttler, es wird lediglich eine gemeinsame Bodengruppe bzw. ein gemeinsames Gehäuse eingesetzt.
Obwohl die bekannten Außenrüttler und das Verwenden zweier gegensinnig schwingender Außenrüttler nebeneinander unerwünschte Schwingungsteile wirksam unterdrücken können, weisen beide Verfahren den Nachteil auf, dass zwei rotierende Gewichte und damit ein verhältnismäßig hoher mechanischer Aufwand zur Synchronisation sowie zum Antrieb zweier Antriebswellen erforderlich ist. Darüber hinaus müssen die zu kompensierenden Schwingungsanteile in den Lagern aufgenommen werden, was bei der Lagerdimensionierung berücksichtigt werden muss, wodurch ein verhältnismüßig hohes Gewicht in Verbindung mit höheren Herstellungskosten und einer größeren Gehäuseabmessung entsteht. Ferner können bei zwei rotierenden Wellen und zwei bewegten Bauteilen auch häufiger Verschleißprobleme auftreten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Außenrüttler der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei geringen Herstellungskosten die Anzahl der bewegten Teile und den konstruktiven Aufwand minimiert.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die Kompensationsvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass eine Verlagerung des Schwerpunktes von einer Kreisbahn auf eine von zumindest einem geradlinigen oder gebogenen Bahnabschnitt gebildete Wegestrecke bewirkt ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Außenrüttlers wird nun auf die Kompensation unerwünschter Schwingungsanteile im Rahmen der Überlagerung zweier Schwingungen verzichtet. Vielmehr wird unmittelbar verhindert, dass derartige Schwingungsanteile überhaupt erst auftreten. Generell können unerwünschte Schwingungsanteile alle zweidimensionalen Anteile sein, so dass nur eine rein eindimensionale Schwingung erwünscht ist.
Je nach Anwendungsfall kann es aber auch erwünscht sein, dass eine zweidimensionale Schwingung mit beispielsweise drei Vorzugsrichtungen der Kraftamplitude gewünscht wird, während zwischen diesen zwei Vorzugsrichtungen die Fliehkraftanteile möglichst reduziert sein sollen. Mit den bekannten Außenrüttlern müsste hier bereits ein drittes Unwuchirad vorgesehen werden, um eine solche Unterdrückung zu erzielen.
Die erfindungsgemäße Kompensationsvorrichtung ist so ausgestaltet, dass beinahe ein beliebiger Kräfteverlauf erzielt werden kann. Bei einer nur beeinflussten Unwucht, die sich auf einer Kreisbahn um die Drehachse bewegt, wird ein entlang dieser Kreisbahn verlaufender Kraftvektor eintreten. Die Kompensationsvorrichtung nun ist so ausgebildet, dass der Kraftvektor aus zumindest einer geradlinigen Bahn im Falle einer eindimensionalen Schwingung oder aus mehreren Bahnabschnitten zusammengesetzt ist. So wird beispielsweise bei drei Vorzugsrichtungen zwischen den Maxima der Fliehkraft ein Winkel von 120 ° angeordnet sein, wobei die Kompensationsvorrichtung dafür Sorge trägt, dass zwischen diesen Bereichen der Schwerpunkt möglichst nahe an die Drehachse verlagert wird, um hier unerwünschte Kraftanteile zu unterdrücken.
Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung weist eine um die Drehachse drehbare Exzenterwelle in dem Gehäuse des Außenrüttlers auf. Das Unwuchtgewicht ist an dieser Exzenterwelle wiederum drehbar gelagert, so dass es, selbst rotierend, mit der Exzenterwelle um die Drehachse verdreht wird. Das Unwuchtgewicht selbst weist einen Schwerpunkt auf, der außerhalb der Drehachse der Exzenterwelle angeordnet ist.
Die Exzenterwelle kann über eine Hebelverbindung mit der eigentlichen Antriebswelle des Außenrüttlers verbunden sein, wobei dann über einen oder mehrere radial nach außen hervorspringende Hebel die äußere Exzenterwelle mit der Antriebswelle des Außenrüttlers verbunden ist. Die Antriebswelle selbst ist in dem Gehäuse gelagert und wird bevorzugt elektromotorisch angetrieben. Alternativ zur Hebelverbindung kann auch eine Schmiedewelle, wie sie beispielsweise aus dem Automobilbau von der Kurbelwelle bekannt ist, Verwendung finden. Hier wird dann die Antriebswelle und die Exzenterwelle von einem gemeinsamen Bauteil gebildet.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung sieht eine oder mehrere getrennte Exzenterwellen vor, die über eine Verzahnung von der Antriebswelle des Außenrüttlers angetrieben werden. Hierzu können nach der Art eines Planetengetriebes die Exzenterwellen mit äußeren Zahnrädern oder auch nur einem äußeren Zahnrad in einer Innenverzahnung abrollen und von wenigstens einem auf der Antriebswelle angeordneten Antriebsritzel angetrieben werden. Durch die Lagefixierung des Antriebsritzels, das die Funktion des Sonnenrades des Planetengetriebes übernimmt, und der Innenverzahnung, die die Funktion des Hohlrades übernimmt, wird die Exzenterwelle bei Rotation des Antriebsritzels in Drehung um die eigene Achse und um die Drehachse der Antriebswelle versetzt.
Wird die Exzenterwelle nun auf eine der oben beschriebenen Weisen um die Drehachse der Antriebswelle bewegt und gleichzeitig der Schwerpunkt des Unwuchtgewichtes um die Achse der Exzenterwelle bewegt, kann auf diese Weise die Kompensationsvorrichtung gebildet werden, wenn die Verlagerung des Schwerpunktes infolge der Drehung des Unwuchtgewichtes um die eigene Achse der Verlagerung des Schwerpunktes infolge der Drehung um die Drehachse entgegenwirkt.
Der Schwerpunkt des Unwuchtgewichtes wird dabei bevorzugt so angeordnet, dass sein Abstand von der Mittelachse der Exzenterwelle dem Versatz der Exzenterwelle relativ zur Drehachse der Antriebswelle entspricht. Dabei wird bevorzugt die Unwucht nicht nur des Unwuchtgewichtes selbst, sondern aller exzentrisch angeordneten, rotierenden Bauteile berücksichtigt. Wenn in dieser Beschreibung und den Patentansprüchen daher von Unwucht gesprochen wird, ist dies die absolute, die Gesamtfliehkraft bestimmende Unwucht, die neben dem Unwuchtgewicht auch von der Exzenterwelle, eventuellen Hebeln und sonstigen bewegten Bauteilen verursacht wird.
Entspricht nun der Abstand des durch die effektive Unwucht bestimmten Schwerpunktes des drehbewegten Komplexes von Unwuchtgewicht und Exzenterwelle dem Versatz der Exzenterwelle relativ zur Drehachse der Antriebswelle entsteht hierdurch eine Schwingung, die in Ihrer Amplitude der Schwingung infolge der Drehung der Antriebswelle bei stehendem Unwuchtgewicht entspricht. Diese beiden Schwingungen werden nun bei angetriebener Exzenterwelle überlagert. Wird dabei die Drehbewegung der Exzenterwelle mit der Drehzahl der Antriebswelle synchronisiert, kompensieren sich beide Schwingungen in zwei gegenüberliegenden Richtungen nahezu vollständig. Lediglich eine gewisse, hystereseähnliche Restschwingung, die durch Lagertoleranzen oder nicht ausgleichbare Massen entstehen, lässt sich in der Praxis nicht immer vermeiden. Diese liegen jedoch erfahrungsgemäß nicht im praxisrelevanten Bereich.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Exzenterwelle an einem der beiden freien Enden der Antriebswelle angeordnet. Aus Gründen der Lagerung kann die Antriebswelle auf der dem Motor gegenüberliegenden Seite alternativ auch noch einmal auf die Drehachse der Antriebswelle zurückspringen und dort dann mit Ihrem freien Ende gelagert sein. Ferner können auch zwei oder sogar mehr Exzenterwellen, einander gegenüberliegend oder nebeneinander vorgesehen sein.
Die Antriebsmittel für die Exzenterwelle sind bevorzugt von einer drehfest mit dem Gehäuse verbundenen ersten Verzahnung, beispielsweise im Form eines in das Gehäuse eingesetzten Hohlrades, und einer drehfest mit dem Unwuchtgewicht verbundenen zweiten Verzahnung gebildet. Die zweite Verzahnung kämmt bei dieser Ausgestaltung mit der ersten Verzahnung und kann etwa als Zahnrad ausgebildet sein, dass auf der Exzenterwelle angeordnet ist. Die drehfeste Verbindung kann über eine übliche formschlüssige Verbindung, zum Beispiel eine Passfeder, erfolgen. Das Hohlrad der ersten Verzahnung ist bevorzugt ein Normteil, dass fest in dem Gehäuse montiert ist.
Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Zahnrad der ersten und der zweiten Verzahnung kann bevorzugt eins zu zwei betragen, so dass sich mit der erfindungsgemäßen Schwerpunktverlagerung die rein eindimensionale Schwingung einstellen kann. Es können je nach Einsatzzweck jedoch auch alle anderen Verhältnisse gewählt werden, wobei im Rahmen einer Umdrehung nur ganzzahlige Übersetzungsverhältnisse zu einem Abschluss einer vollständigen Schwingungsperiode führen.
Ein Übersetzungsverhältnis von eins zu drei zum Beispiel könnte dann über eine Umdrehung der Antriebswelle drei Kraftspitzen bei 120°, 240° und 360° bedeuten. Bevorzugt wird das Übersetzungsverhältnis zwischen 1,1/1 und 10/1 liegen, in den allermeisten Anwendungsfällen zwei zu eins oder drei zu eins betragen, wobei natürlich jeweils die mit dem Gehäuse fest verbundene erste Verzahnung die größere ist.
Um die Verzahnungen vor einer zu großen mechanischen Belastung infolge der Fliehkräfte zu schützen, kann die Antriebsfunktion von der Aufnahme der Fliehkraftbelastung betrennt werden. Hierzu kann das Gehäuse einen Laufbereich in Form eines runden Wandbereichs aufweisen, auf dem sich die Exzenterwelle mit einem Druckrad abstützt. Die Verzahnung ist dann in radialer Richtung entlastet und muss nicht mit den Zahnflanken die Fliehkräfte aufnehmen.
Anstelle einer Verzahnung kann auch ein Zugmittelantrieb für die Exzenterwelle gewählt werden. Das Zugmittel kann von einem Riemen, Zahnriemen oder auch von einer Kette gebildet sein, wie es im wesentlichen vom Antrieb einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors bekannt ist. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung eines Zugmittelantriebes kann das Zugmittel im Bereich der gedanklich verlängerten Drehachse mit dem Gehäuse verbunden sein.
Hierzu kann das Gehäuse ein zur Drehachse konzentrisches, feststehendes Ritzel oder eine Riemenscheibe aufweisen, während die drehbar gelagerte Exzenterwelle ebenfalls mit einem relativ zur Exzenterwelle feststehenden Ritzel versehen ist, das in radialer Richtung neben dem Ritzel des Gehäuses angeordnet ist. Bei Drehung der Exzenterwelle durch die Kurbel wird nun das Zugmittel die Exzenterwelle in Drehung um die eigene Achse versetzen, wobei die übrigen mechanischen Funktionen der ersten Ausgestaltung mit einem Antriebsmittel in Form der ersten und zweiten Verzahnung entsprechen.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann die Kompensationsvorrichtung auch von einer Kulissenführung und einer Getriebestange gebildet sein, wie es etwa aus einem üblichen Verbrennungsmotor bekannt ist. Das Unwuchtgewicht ist hier von einem in der Kulissenführung in einem Winkel zur Drehachse verschiebbaren und von der Getriebestange angetriebenen Gleitstück gebildet, wobei der Winkel zur Drehachse die Richtung der Kraftspitzen vorgibt. Um hier mehr als zwei Spitzen zu erzielen, müssten mehrere Unwuchtgewichte Verwendung finden. Bevorzugt wird jedoch auch bei dieser Ausgestaltung eine eindimensionale Schwingung eingestellt werden sollen, so dass der Winkel dann 90° beträgt.
Eine weitere alternative Ausgestaltung der Erfindung verwendet eine Nockenwelle, wie sie ebenfalls aus der Verbrennungsmotorentechnik bekannt ist. Diese Nockenwelle wird als Antriebswelle des Außenrüttlers eingesetzt, wobei die Nocken ein be vorzugt durch Federkraft an die Nocken angestelltes Unwuchtgewicht, das rechtwinklig zur Drehachse der Nockenwelle verschiebbar im Gehäuse gelagert ist, antreiben. Zwischen den Unwuchtgewichten und den Nocken kann eine Gleitlagerführung vorgesehen werden, um den Verschleiß so gering wie möglich zu halten. Alternativ kann die Nockenwelle auch als gesondertes Bauteil ausgeführt werden und über eine Zahnradpaarung bzw. einen Riemen- oder Kettentrieb über die Antriebswelle des Außenrüttlers angetrieben werden. Dies ermöglicht die Einstellung eines zusätzlichen Übersetzungsverhältnisses, sofern dieses gewünscht ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.
In den Zeichnungen zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausgestaltung eines Außenrüttlers in einer Position mit maximaler Fliehkraftwirkung,
2 eine Detailkonstruktion des Außenrüttlers gemäß 1 in einer Seitenansicht im Schnitt, ebenfalls in einer Position mit maximaler Fliehkraftwirkung, entlang der Schnittlinie I-I in 3,
3 den Außenrüttler aus 2 in einer Seitenansicht aus Richtung der Drehachse,
4 eine den Außenrüttlers gemäß 2 in einer Seitenansicht im Schnitt, hier jedoch in einer Position mit minimaler Fliehkraftwirkung, entlang der Schnittlinie II-II in 5,
5 den Außenrüttler aus 4 in der Seitenansicht aus Richtung der Drehachse und
6 eine Schnittansicht einer weiteren Ausgestaltung eines Außenrüttlers.
In 1 bis 5 ist eine bevorzugte erste Ausgestaltung eines Außenrüttlers dargestellt. Diese erste Ausgestaltung wird nachfolgend im Detail beschrieben, ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt sein soll.
1 zeigt schematisch die wesentlichen Bauteile des Außenrüttlers. Der Außenrüttler weist in seinem Gehäuse 6 eine erste Verzahlung 4 auf, die hier als Innenzahnrad bzw. verzahntes Hohlrad ausgebildet ist. Dieses Innenzahnrad ist fest zahnrad bzw. verzahntes Hohlrad ausgebildet ist. Dieses Innenzahnrad ist fest mit dem Gehäuse 6 verbunden. Der motorische Antrieb des Außenrüttlers treibt die Antriebswelle 1 an. Dies kann auf konventionelle Weise geschehen. Die Antriebswelle 1 ist über die Kurbel 8 mit der zweiten Verzahnung 5, hier als Außenzahnrad ausgebildet, verbunden, wobei die zweite Verzahnung 5 drehbar am Ende der Kurbel 8 gelagert ist, während die Kurbel 8 drehfest mit der Antriebswelle 1 verbunden ist.
Durch Drehung der Antriebswelle 1 wird nun die Kurbel 8 um die Drehachse D verschwenkt, so dass die Lagerung der zweiten Verzahnung 5 eine Kreisbahn um die Drehachse D beschreibt. Da die zweite Verzahnung 5 mit der ersten Verzahnung 4 in Eingriff steht, wird durch die Zahnkraft die zweite Verzahnung 5 in Rotation versetzt. Hierzu befindet sich die zweite Verzahnung 5 als Zahnrad auf der Exzenterwelle 3, die drehbar an der Kurbel 8 gelagert ist.
Über Verbindungsmittel ist die zweite Verzahnung 5 oder die Exzenterwelle 3 mit dem Unwuchtgewicht 2 verbunden. Das Unwuchtgewicht 2 dreht sich somit synchron mit der Exzenterwelle 3 um deren Drehachse, so dass sich die Drehbewegung der Exzenterwelle 3 selbst und die Drehbewegung des Unwuchtgewichtes überlagern.
Bevorzugt wird nun der Schwerpunkt S des Unwuchtgewichts so gewählt, dass der Abstand des resultierenden Gesamtschwerpunktes S der um die Drehachse D rotierenden Bauteile von der Mittelachse der Exzenterwelle 3 so groß ist wie der durch die Länge der Kurbel 8 bestimmte Versatz E zwischen der Drehachse D der Antriebswelle und der Mittelachse der Exzenterwelle 3. Dies führt dazu, dass bei aufeinander abgestimmtem Beginn der Drehbewegungen sich die durch die Kurbel 8 ergebende Exzentrizität der Exzenterwelle 3 und die durch die Rotation des Unwuchtgewichts 2 ergebende seitliche Verlagerung des Unwuchtgewichts in zwei gegenüberliegende Raumrichtungen aufheben.
Lediglich in den beiden zu diesen beiden gegenüber liegenden Richtungen rechtwinkligen Richtungen werden sich der Versatz E und der Abstand A zu einem Gesamtversatz aufaddieren, der dann die gerichtete Fliehkraft des monodirektionalen Außenrüttlers bestimmt. Dies setzt allerdings voraus, dass die Drehzahl der Exzenterwelle 3 um die eigene Achse sowie die Drehzahl der Exzenterwelle 3 um die Drehachse D aufeinander abgestimmt ist, also das Übersetzungsverhältnis zwi schen dem Zahnrad der zweiten Verzahnung 5 und der dem Zahnrad der ersten Verzahlung 2:1 beträgt.
Wird dagegen ein anderes Übersetzungsverhältnis gewählt, wobei theoretisch jedes beliebige Übersetzungsverhältnis sinnvoll ist und sich bei zunehmenden Übersetzungsverhältnissen der Kräfteverlauf der normalen Kreisbahn asymptotisch annähert, kann jede beliebige Form des Kräfteverlaufs eingestellt werden. Wird etwa eine Übersetzung von 3:1 gewählt, wird alle 120° eine Kraftspitze auftreten, während in den Bereichen dazwischen die Fliehkräfte im Vergleich zur rein rotierenden Unwuchtscheibe reduziert sind. ist auch hier der Abstand A gleich dem Versatz E, wird sich zwischen den beiden Kraftspitzen die Unwuchtkraft zu Null addieren. Je nach Anwendungsfall kann auch eine solche Funktion des Außenrüttlers gewünscht sein.
Durch Auswechseln der Unwuchtscheiben 2 kann nicht nur die Unwuchtkraft eingestellt werden, sondern auch das Verhältnis zwischen dem Abstand A und dem Versatz E. So kann es durchaus in einigen Fällen gewünscht sein, dass keine rein eindimensionale Schwingung entsteht, jedoch dennoch zwei Vorzugsrichtungen der Krafteinwirkung vorhanden sind. In diesem Fall wird man den Abstand A etwas kleiner wählen als den Versatz E, so dass auch im Falle der maximalen Kompensation noch eine resultierende Fliehkraft verbleibt. Die Einstellung des Streckenverhältnisses zwischen dem Abstand A und dem Versatz E kann auch über eine gesonderte Einstellvorrichtung erfolgen, etwa dadurch, dass die radiale Position des Unwuchtgewichtes 2 relativ zur Exzenterwelle 3 einstellbar ist.
In 2 ist der in 1 schematisch dargestellte Außenrüttler in einer Seitenansicht im Schnitt dargestellt, wobei hier eine Position der Unwucht 2 eingestellt ist, in der die Fliehkraft den maximalen Wert einnimmt. Dies ist der Fall, wenn sich Versatz E und Abstand A zur größtmöglichen Strecke aufaddieren. Das Unwuchtgewicht 2 ist einstückig mit der von einem Zahnrad gebildeten zweiten Verzahnung 5 verbunden. Die Verzahnung ist hier eine Geradverzahnung, wobei auch alle anderen Verzahnungsarten zum Einsatz kommen können. Die zweite Verzahnung 5 ist fest mit der drehbar in der Kurbel 8 gelagerten Exzenterwelle 3 verbunden und steht mit der ersten Verzahnung 4 in Eingriff.
Durch Drehung der Kurbel 8 wird nun die Mittelachse der Exzenterwelle 3 verdreht und durch den Eingriff der ersten Verzahlung 4 mit der zweiten Verzahnung 5 die Exzenterwelle 3 in Rotation versetzt. Hierdurch rotiert auch das Unwuchtgewicht 2, dessen Schwerpunkt außerhalb der Mittelachse der Exzenterwelle 3 angeordnet ist. Der Schwerpunkt des Unwuchtgewichts 2 ist so eingestellt, dass der resultierende Schwerpunkt S aller um die Drehachse D der Antriebswelle 1 drehbaren Bauteile den gleichen Abstand von der Mittelachse der Exzenterwelle 3 aufweist wie der Versatz E der Exzenterwelle 3 relativ zur Drehachse D der Antriebswelle 1.
Die zweite Verzahnung ist in dem Gehäuse 6 als Hohlrad ausgebildet fest eingesetzt. Konzentrisch zu diesem Hohlrad ist die Antriebswelle 1 mit der Drehachse D angeordnet. Zum Ausgleich von nicht linearen Schwingungsanteilen und sonstigen nicht kompensierbaren Unwuchtbestandteilen kann auf der dem Unwuchtgewicht 2 gegenüber liegenden Seite der Exzenterwelle 3 ein Gegengewicht angeordnet sein, dass natürlich ein geringeres Gewicht aufweist als das Unwuchtgewicht 2.
3 zeigt die in 2 dargestellte Ausgestaltung des Außenrüttlers in einer Seitenansicht aus Sicht der Drehachse. Hier ist die Form des Unwuchtgewichtes 2 zu erkennen, wobei die Einzeichnung des resultierenden Schwerpunktes S aller rotierenden Bauteile hier nicht maßstabsgerecht ist. Ferner ist in 3 zu erkennen, wie die zweite Verzahnung 5 mit der ersten Verzahnung 4 in Eingriff steht.
In den 4 und 5 ist der in den 3 und 4 dargestellte Außenrüttler in einer anderen Position, nämlich der Position mit minimaler Fliehkraftwirkung dargestellt. Hier wird der Versatz E von dem Abstand A zwischen der Mittelachse der Exzenterwelle und dem resultierenden Schwerpunkt S kompensiert, so dass der resultierenden Schwerpunkt S aus der Drehachse D der Antriebswelle 1 positioniert ist. Dies ist eine Position der Antriebswelle, die etwa um 90° oder 270° relativ zu der in 2 oder 3 dargestellten Position verdreht ist. Während einer vollen Drehung wird diese Position bei einem Übersetzungsverhältnis von zwei zu eins zweimal durchlaufen.
6 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Außenrüttlers. Dieser weist einen Wellenversatz am freien Ende der Antriebswelle 1 auf, der die Exzenterwelle 3 bildet. Hier sind Hebel 8, Exzenterwelle 3 und Antriebswelle 1 von einem Bauteil gebildet, wobei die zweite Verzahnung 5 als drehbar auf der Exzenterwelle 3 gelagertes Zahnrad ausgebildet ist.
Im äußeren Bereich der zweiten Verzahnung 5 sind zwei Absätze angeordnet, die hier die Funktion von Laufrädern aufweisen und die mechanische Belastung aufnehmen. Dies hat den Vorteil, dass über die Verzahnung die Rotationsantriebskräfte übertragen werden müssen, nicht jedoch die Fliehkräfte über die Zahnflanken aufgenommen werden müssen. So kann der Verschleiß deutlich reduziert werden.
Die in 4 dargestellte Ausgestaltung der Erfindung weist neben dem ersten Unwuchtgewicht 2 ein zweites Unwuchtgewicht 2' auf. Beide Unwuchtgewichte sind auf jeweils einer Seite der zweiten Verzahnung 5 angeordnet. Das Gehäuse 6 weist im Bereich der ersten Verzahlung 4 einen nach innen hervorspringenden Ring auf, in den das die erste Verzahnung 4 bildende Hohlrad eingepresst ist. Zu beiden Seiten dieses Ringes ergibt sich damit ein Laufkanal für das Unwuchtgewicht 2 bzw. 2'. Die Antriebswelle 1 ist über eine Wälzkörperlagerung in dem Gehäuse 6 gelagert.

1: Welle
2: Unwuchtgewicht
2': Weiteres Unwuchtgewicht
3: Exzenterwelle
4: Erste Verzahnung
5: Zweite Verzahnung
6: Gehäuse
7: Scheibenförmige Ausnehmung
8: Kurbel
D: Drehachse der Welle
S: Resultierender Gesamtschwerpunkt der um die Drehachse D
: rotierenden Bauteile
E: Versatz
A: Abstand des resultierenden Gesamtschwerpunktes von der
: Mittelachse der Exzenterwelle

Claims

Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung einer Unwuchtmasse, mit einem Gehäuse (6) und zumindest einer, in dem Gehäuse (6) um eine Drehachse (D) drehbar gelagerten Antriebswelle (1) mit zumindest einem auf die Antriebswelle aufgesetztem Unwuchtgewicht (2), dessen Schwerpunkt (S) zumindest während des überwiegenden Teils des Bahnverlaufs des Unwuchtgewichtes (2) außerhalb der Drehachse (D) angeordnet ist, und mit einer Kompensationsvorrichtung zur Unterdrückung unerwünschter Schwingungsanteile, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass eine Verlagerung des Schwerpunktes von einer Kreisbahn auf eine von zumindest einem geradlinigen oder gebogenen Bahnabschnitt gebildete Wegstrecke bewirkt ist.
Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegstrecke zur Ausbildung einer rein eindimensionalen Schwingung geradlinig ist.
Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegstrecke zur Ausbildung einer gerichteten zweidimensionalen Schwingung aus zumindest drei gebogenen und zu einer geschlossenen Bahn aneinander gesetzten Bahnabschnitten zusammengesetzt ist.
Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine relativ zur Drehachse (D) versetzte und um die Drehachse (D) drehbare Exzenterwelle (3) vorgesehen ist, wobei das Unwuchtgewicht (2) an der Exzenterwelle (3) drehbar derart gelagert ist, dass der von dem Unwuchtgewicht (2) und übrigen, zur Drehachse (D) exzentrisch angeordneten Bauelementen resultierende Unwuchtschwerpunkt (S) exzentrisch zur Exzenterwelle (3) angeordnet ist, wobei die Kompensationsvorrichtung Antriebsmittel aufweist, die eine Verdrehung des Unwuchtgewichtes (2) relativ zum Exzenterbereich (3) bewirken.
Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterwelle (3) relativ zur Drehachse (D) um einen Versatz (E) versetzt angeordnet ist und der Versatz (E) dem Abstand des Unwuchtschwerpunktes (S) von der Mittelachse entspricht.
Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterwelle (3) über zumindest eine, sich in radialer Richtung von der Drehachse (D) nach außen erstreckende Kurbel (8) mit der Antriebswelle (1) verbunden ist.
Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterwelle (3) und die Antriebswelle (1) von einem gemeinsamen Bauteil gebildet sind, wobei die Exzenterwelle (3) von einem abgekröpften Bereich der Antriebswelle (1) gebildet ist und das Unwuchtgewicht (2) drehbar an der Exzenterwelle (3) gelagert ist.
Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung nach einem der Ansprüche 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterwelle (3) an einem freien Ende der Antriebswelle (1) angeordnet ist.
Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel von einer drehfest mit dem Gehäuse verbundenen ersten Verzahnung (4) und einer drehfest mit dem Unwuchtgewicht (2) verbundenen zweiten Verzahnung (5) gebildet sind, wobei die erste Verzahnung (4) mit der zweiten Verzahnung (5) im Eingriff steht.
Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verzahnung (5) von einem drehbar auf der Antriebswelle (1) im Bereich der Exzenterwelle (3) gelagerten Zahnrad gebildet ist, wobei zumindest ein Unwuchtgewicht (2) drehfest mittelbar oder unmittelbar mit dem Zahnrad verbunden ist.
Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsver hältnis der ersten Verzahnung (4) zur zweiten Verzahnung (5) zwischen 1,1/1 und 10/1 liegt.
Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis der ersten Verzahnung (4) zur zweiten Verzahnung (5) zwei zu eins beträgt.
Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel von Zugmitteln gebildet sind, die reib- oder formschlüssig in einem drehfest am Gehäuse (6) angeordneten ersten Umlenkmittel und einem drehfest an der Exzenterwelle (3) angeordneten zweiten Umlenkmittel gehalten sind.
Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugmittel von zumindest einer Kette gebildet sind.
Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugmittel von zumindest einen Zahn- oder Keilriemen gebildet sind.
Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugmittel von zumindest einer Spannvorrichtung auf Spannung gehalten sind.
Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsvorrichtung von einer Kulissenführung und einer Getriebestange gebildet ist, wobei das Unwuchtgewicht (2) von einem in der Kulissenführung in einem Winkel zur Drehachse (D) verschiebbaren und von der Getriebestange angetriebenen Gleitstück gebildet ist.
Außenrüttler zur Erzeugung einer gerichteten Schwingung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel 90° beträgt.