DE1169752B

DE1169752B - Gearbox with one driving and two driven elliptical helical gears

Info

Publication number: DE1169752B
Application number: DEH36404A
Authority: DE
Inventors: Karl William Hallden
Original assignee: HALLDEN MACHINE Co
Current assignee: HALLDEN MACHINE Co
Priority date: 1959-05-16
Filing date: 1959-05-16
Publication date: 1964-05-06

Description

Getriebe mit einem treibenden und zwei getriebenen elliptischen Stirnzahnrädern Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit einem treibenden und zwei getriebenen elliptischen Stirnzahnrädern zum Antrieb einer mit Umfangswerkzeug versehenen Arbeitsvorrichtung und einer Ausgleichsvorrichtung mit einer sich ständig zwischen festgesetztem Maximum und Minimum ändernden Geschwindigkeit, wobei die getriebenen Räder sich mit den Vorrichtungen drehen, gleiche Teilkreise haben und ihre Teilkreisradien mit den koordinierten Teilkreisradien des treibenden Rades jeweils einmal während jeder Umdrehung der Räder eine fortlaufende Gerade durch die Drehachse des treibenden Rades bilden mit dem Abstand d zwischen der Drehachse jedes getriebenen Rades und der Drehachse des Antriebsrades über den Treffpunkt der Teilkreise gemessen.Gearbox with one driving and two driven elliptical spur gears The invention relates to a transmission with a driving and two driven elliptical Spur gears for driving a working device provided with a peripheral tool and a compensation device with a constantly between fixed maximum and minimum changing speed, with the driven wheels moving with the Rotate devices, have the same pitch circles and their pitch circle radii with the coordinated pitch circle radii of the driving wheel once during each Rotation of the wheels is a continuous straight line through the axis of rotation of the driving force Form with the distance d between the axis of rotation of each driven wheel and wheel the axis of rotation of the drive wheel measured over the meeting point of the pitch circles.

Die Erfindung ist insbesondere für sich drehende Abschervorrichtungen zum Abtrennen von kontinuierlich zugeführtem Material, wie z. B. Blech, in unterschiedliche Längen anwendbar. Sie kann mit gleichem Vorteil auch zu anderen Zwecken, wie beispielsweise zum Schlitzen, Stanzen oder Markieren von Material verwendet werden. Rotierende Abschervorrichtungen dieser Art sind mit einem Paar sich drehender Schertrommeln mit am Umfang angeordneten Gegenschermessern, die beim Antrieb der Trommeln das zwischen sie eingeführte Material durchtrennen, und mit einem Schwungrad zum Massenausgleich gegenüber den Schertrommeln versehen, wobei Trommeln und Schwungrad gleiche Trägheitsmomente haben. Der Antrieb der Schertrommeln und des Schwungrades ist überlicherweise auf verschiedene Umdrehungsgeschwindigkeiten der Trommeln zum Durchtrennen des kontinuierlich zugeführten Materials in verschiedene Längen veränderlich. Gewöhnlich enthält der Antrieb exzentrische Getrieberäder, welche in bezug auf die Schertrommeln für eine augenblickliche Synchronisierung der Umfangsgeschwindigkeiten der Trommeln mit dem kontinuierlich zugeführten Material in den Schneidaugenblicken bei jeder gewünschten Mäteriallänge einstellbar sind. Entsprechend schwingen die Schertrommeln. und das Schwungrad beständig zwischen einer minimalen und maximalen Geschwindigkeit, und die sich ergebenden, abwechselnd ansteigenden und abnehmenden Drehmomente der Schertrommeln werden durch abwechselnd abnehmende und ansteigende Drehmomente des. Schwungrades aufgehoben.The invention is particularly useful for rotating shear devices for separating continuously fed material, such as. B. sheet metal, in different Lengths applicable. You can use the same advantage for other purposes, such as be used for slitting, punching or marking material. Rotating Shearers of this type include a pair of rotating shear drums with counter-shear blades arranged on the circumference, which drive the drums cut through material introduced between them, and with a flywheel for mass balancing provided opposite the shear drums, with drums and flywheel having the same moments of inertia to have. The drive of the shear drums and the flywheel is usually on different speeds of rotation of the drums to cut the continuously supplied material can be changed in different lengths. Usually contains the Drive eccentric gears, which in relation to the shear drums for a instant synchronization of the peripheral speeds of the drums with the continuously fed material in the cutting moments at any desired Material length are adjustable. The shear drums vibrate accordingly. and the Flywheel constant between a minimum and maximum speed, and the resulting alternating increasing and decreasing torques of the shear drums are achieved by alternately decreasing and increasing torques of the flywheel canceled.

Zum Ausgleich der Massenkräfte bei Abschervorrichtungen durch gleich große, entgegengesetzt gerichtete Drehmomente des Schwungrads ist es bekannt, in den Antrieb in einer letzten Stufe ein antreibendes elliptisches Getrieberad und zwei angetriebene damit kämmende, die Abschertrommeln und das Schwungrad antreibende elliptische Getrieberäder einzuschalten. Diese Getrieberäder sind bezüglich der Abschertrommeln zu Synchronisationszwecken einstellbar. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß diese elliptischen Getrieberäder in der Erzeugung von gleich großen und entgegengesetzt gerichteten Drehmomenten in den Abschertrommeln und dem ausgleichenden Schwungrad mit dem Ergebnis zurückbleiben, daß übermäßige, unausgeglichene Massenkräfte bei jeder Umdrehung stoßweise in den Trommelantrieb und den weiteren Mechanismus zurückgeführt werden.To compensate for the inertia forces in shearing devices by equal large, oppositely directed torques of the flywheel are known in the drive in a final stage a driving elliptical gear wheel and two driven meshing ones, the shear drums and the flywheel driving turn on elliptical gears. These gears are related to the Shear drums adjustable for synchronization purposes. However, it turned out that these elliptical gears in the production of equal and opposite directed torques in the shear drums and the compensating flywheel with the result that excessive, unbalanced mass forces at every revolution is fed back into the drum drive and the further mechanism in bursts will.

Bei einer bekannten Ausführungsform dieser Art wurden zwei aufeinanderfolgende elliptische Getriebe stufen zu dem Zweck verwendet, um in jedem Augenblick die erforderliche Gleichheit der Drehmomente der Abschertrommeln und des Schwungrades zu erreichen. Die Getrieberäder der einen Stufe wandeln die Drehmomentwirkung der Getrieberäder, der anderen Stufe auf den Abschertrommeln und dem Schwungrad um, so daß die Drehmomente der Abschertrommeln und des Schwungrades in jedem Augenblick gleich und einander entgegengesetzt sind. Hierbei aber ist die Verwendung zweier aufeinanderfolgender Stufen von elliptischen Getrieberädern in dem Antrieb erforderlich, so daß dadurch der Kostenaufwand erheblich erhöht, die Abschervorrichtung im Umfang vergrößert und der Einbau dieser aufeinanderfolgenden Getriebestufen in bestehenden Maschinen zu kompliziert wird.In a known embodiment of this type, two consecutive elliptical gear stages used for the purpose of getting the required at every moment To achieve equality of the torques of the shearing drums and the flywheel. The gear wheels of one stage convert the torque effect of the gear wheels, the other stage on the shearing drums and the flywheel, so that the torques the shear drums and the flywheel are equal and to each other at every moment are opposite. Here, however, is the use of two consecutive Steps of elliptical gears are required in the drive, so that thereby the cost increases considerably, the shearing device increased in scope and the incorporation of these successive Gear stages in existing Machines becomes too complicated.

Bei fliegenden Abschervorrichtungen schalten radial einstellbare und mit konstanter Geschwindigkeit umlaufende, drehbare Messer tragende Trommeln die Notwendigkeit für ein Synchronisieren der Geschwindigkeit des Schwungrades und des Streifens aus. Der Streifen wird mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, und die Messer drehen sich mit konstanter Geschwindigkeit. Die Schneidleistung ist somit geringer als bei solchen fliegenden Abschervorrichtungen, bei denen die Zuführungsgeschwindigkeit des Streifens und die Drehgeschwindigkeit der Messer zwischen den Schneidvorgängen erhöht wird.With flying shear devices, radially adjustable and switch rotating at constant speed, rotating knives carrying drums die Need to synchronize the speed of the flywheel and the Strip off. The strip is moved at a constant speed, and the Knives rotate at a constant speed. The cutting performance is thus lower than with such flying shearers, where the feed speed of the strip and the speed of rotation of the knives between cutting operations is increased.

Bei einer anderen Ausführungsform arbeitet ein rotierendes elliptisches Getrieberad mit drei in Umfangsrichtung im Abstand angeordneten elliptischen Getrieberädern zusammen, wobei jedes Getrieberad um einen seiner Brennpunkte drehbar angeordnet ist. Diese Vorrichtung benötigt in Verbindung damit eine weitere, erheblich umfangreichere Vorrichtung zum Einstellen der Drehbewegung eines Messers, um verschiedene Blechmateriallängen aus dem sich kontinuierlich bewegenden Blechmaterial ausschneiden zu können.In another embodiment a rotating elliptical operates Gear wheel with three elliptical gear wheels arranged at a distance in the circumferential direction together, each gear wheel rotatably arranged about one of its focal points is. In connection with this, this device requires a further, considerably more extensive one Device for adjusting the rotary movement of a knife to different sheet metal lengths to be able to cut out the continuously moving sheet metal material.

Bei einer Ausführungsform zum Querschneiden eines sich bewegenden Streifens treibt jedes von zwei miteinander drehbaren, elliptischen, dazwischengeschalteten Antriebsgetrieberädern oder Reibungsgliedern eines von zwei elliptischen seitlichen Getrieberädern an, wobei ein seitliches Getrieberad das den Streifen nach vorn zuführende Schwungrad und das andere seitliche Getrieberad ein rotierendes Messer antreibt, welches mit einem schräg befestigten Messer zusammenwirkt. Die beiden antreibenden Zwischengetrieberäder können zueinander eingestellt werden, um die Bewegungsgeschwindigkeit der angetriebenen Seitengetrieberäder zu verändern, wodurch die maximalen Geschwindigkeiten der angetriebenen Teile des Getriebes verändert werden können.In one embodiment for cross-cutting a moving Strip drives each of two interconnected, elliptical, interposed rotatable Drive gears or friction links one of two elliptical lateral ones Gear wheels on, with a side gear wheel feeding the strip forward Flywheel and the other side gear wheel drives a rotating knife, which cooperates with an obliquely attached knife. The two driving forces Intermediate gears can be adjusted to each other to increase the speed of movement of the driven side gears to change, reducing the maximum speeds the driven parts of the transmission can be changed.

Bei einer weiteren Ausführungsform arbeiten mehrere gleiche, exzentrisch angeordnete, kreisförmige Getrieberäder mit einem stufenlosen Getriebe und verschiedenen Kegel- und Stirnzwischenrädern zum Antrieb einer fliegenden Schneidevorrichtung zusammen, so daß ein sich kontinuierlich bewegender Materialstreifen in verschiedene Längen geschnitten werden kann, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit des Materials und der Messer synchronisiert wird.In a further embodiment, several of the same work, eccentrically arranged, circular gear wheels with a continuously variable transmission and various Bevel and spur gears for driving a flying cutting device together so that a continuously moving strip of material in different Lengths can be cut, with the speed of movement of the material and the knife is synchronized.

Eine Metallspalt- und Stoßmaschine zum Teilen einer dicken Metallplatte oder breiter Schienen in Längsrichtung ist mit zwei senkrecht hin- und hergehenden Köpfen versehen, die in der Längsrichtung der Platten oder Schienen im Abstand voneinander angeordnet sind. Jeder Kopf wird von einem um einen Drehpunkt drehbaren, über Kopf angeordneten, elliptischen Getrieberad betätigt, wobei die beiden Getrieberäder mit gegenüberliegenden Seiten eines ebenfalls um einen seiner Brennpunkte drehbaren elliptischen Antriebszwischenrades kämmt und die Brennpunktachsen der drei Getrieberäder in einer Ebene liegen. Die elliptischen Antriebsgetrieberäder bewegen die Köpfe im oberen und unteren Teil ihrer Hübe langsam und üben eine maximale Kraft auf das Werkstück in dessen unteren Enden aus.A metal splitting and shaping machine for dividing a thick sheet of metal or wider rails in the longitudinal direction is with two vertically reciprocating Heads provided that are spaced from each other in the longitudinal direction of the panels or rails are arranged. Each head is rotated around a pivot point, overhead arranged, elliptical gear wheel operated, the two gears with opposite sides of one also rotatable about one of its focal points elliptical intermediate drive wheel meshes and the focal axes of the three gear wheels lie in one plane. The elliptical drive gears move the heads Slowly in the upper and lower part of her strokes and exerting maximum force on the Workpiece in its lower ends.

Bei einer kombinierten Stanz- und Abschermaschine, die der eben beschriebenen Ausführung sehr ähnlich ist, werden die Werkzeuge an gegenüberliegenden Seiten der Maschine unabhängig voneinander oder gleichzeitig durch die äußeren, ineinandergreifenden elliptischen Getrieberäder betätigt.In the case of a combined punching and shearing machine, the one just described Execution is very similar, the tools are on opposite sides of the Machine independently or simultaneously through the external, interlocking actuated elliptical gears.

Aus keinem der verschiedenen Ausführungsbeispiele einer elliptischen oder anderen unregelmäßig rotierenden Vorrichtung ist ein drehbares Messer oder eine andere das Werkzeug tragende Vorrichtung und eine Ausgleichsvorrichtung bekannt, die nur drei ineinandergreifende Getrieberäder enthält, deren Mitten im Abstand voneinander in einer Ebene liegen und mit deren Teilungsoberflächen ein gleichförmiges Drehmoment für das rotierende Messer und Schwungrad erreicht wird.None of the various embodiments of an elliptical or other irregularly rotating device is a rotatable knife or another device carrying the tool and a compensating device known, which contains only three interlocking gears, their centers in distance lie in one plane from each other and with their dividing surfaces a uniform Torque for the rotating knife and flywheel is achieved.

Gemäß der Erfindung sind die Längen der Teilkreisradien des treibenden Radius gleich wobei U der Verschiebungswinkel eines jeden Radius der größten Länge und K eine Konstante gleich n -l n -- I ist, und die Länge jedes Teilkreisradius aller getriebenen Räder gleich dem Abstand der Wellenachsen d vermindert um die Länge des Radius des treibenden Rades ist, so daß Drehmomente der Vorrichtungen und ihrer getriebenen Räder bei gleichen Trägheitsmomenten in jedem Augenblick gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet sind.According to the invention, the lengths of the pitch circle radii of the driving radius are the same where U is the displacement angle of each radius of greatest length and K is a constant equal to n -ln - I, and the length of each pitch circle radius of all driven wheels is equal to the distance between the shaft axes d less the length of the radius of the driving wheel, so that Torques of the devices and their driven wheels with the same moments of inertia at every moment are the same size, but are directed in opposite directions.

Die maximale augenblickliche Geschwindigkeit des angetriebenen Rades 75 im Verhältnis zu der gegebenen Geschwindigkeit des treibenden Rades 74, das als maximales augenblickliches Geschwindigkeitsverhältnis dieser Getrieberäder bezeichnet wird, verhält sich wie rol zu rot, worin rol und rot die maximalen und minimalen Radien der Getrieberäder 74 und 75 von ihren Drehachsen X und X' bis zu ihrem Teilkreis PI und P2 (s. Zeichnung) bedeuten. Umgekehrt verhält sich die minimale augenblickliche Geschwindigkeit des angetriebenen Getrieberades 75 im Verhältnis zu dem treibenden Getrieberad 74, das als minimales augenblickliches Geschwindigkeitsverhältnis der Getrieberäder bezeichnet werden soll, wie rot zu r.1. Das Nenngeschwindigkeitsverhältnis n des angetriebenen Getrieberades 75 beträgt infolgedessen Bei Auswahl eines geeigneten Nennverhältnisses n für einen bestimmten Synchronisierungsbereich können die maximalen und minimalen Augenblicksgeschwindigkeitsverhältnisse der Getrieberäder 74 und 75 bestimmt werden, denn die maximale Augenblicksgeschwindigkeit entspricht 1 r, und die minimale Augenblicksgeschwindigkeit entspricht entsprechend der obigen Formel für n. Das Verhältnis der Längen von rol und rot für das ausgewählte Verhältnis n und die tatsächlichen Längendimensionen von rol und rot können bei Auswahl eines geeigneten Mittelpunktsabstandes d zwischen den Getrieberädern 74 und 75 so bestimmt werden. Die Drehmomente in den angetriebenen Getrieberädern ändern sich wie zwei harmonische Kurven, beispielsweise Sinuskurven, die um l80° miteinander bei jeder Umdrehung des antreibenden Getrieberades bei jeder gegebenen Geschwindigkeit außer Phase sind, wodurch gleiche, aber entgegengesetzte Drehmomente und Beanspruchungen in den angetriebenen Getrieberädern in jedem gewünschten Augenblick erreicht werden.The maximum instantaneous speed of the driven wheel 75 in relation to the given speed of the driving wheel 74, which is referred to as the maximum instantaneous speed ratio of these gears, is like rol to red, where rol and rot are the maximum and minimum radii of the gears 74 and 75 mean from their axes of rotation X and X ' to their pitch circle PI and P2 (see drawing). Conversely, the minimum instantaneous speed of the driven gear wheel 75 behaves in relation to the driving gear wheel 74, which is to be referred to as the minimum instantaneous speed ratio of the gear wheels, as red to r.1. The rated speed ratio n of the driven gear 75 is consequently When selecting a suitable nominal ratio n for a certain synchronization range, the maximum and minimum instantaneous speed ratios of the gears 74 and 75 can be determined, because the maximum instantaneous speed corresponds to 1 r and the minimum instantaneous speed corresponds to corresponding to the above formula for n. The ratio of the lengths of rol and rot for the selected ratio n and the actual length dimensions of rol and rot can thus be determined when a suitable center distance d between the gears 74 and 75 is selected. The torques in the driven gears change like two harmonic curves, for example sinusoids, which are 180 ° out of phase with each other for every revolution of the driving gear at any given speed, resulting in equal but opposite torques and stresses in the driven gears in any desired Moment can be reached.

So wird bei Festsetzung der Charakteristiken der Teilkreise von nur drei miteinander zusammenwirkenden elliptischen Getrieberädern eine einfachere, kompaktere und leichtere Anordnung als bisher erzielt, die einen genauen Ausgleich der Massenkräfte der Arbeitsvorrichtung und des zusammenwirkenden Schwungrades, die beide entgegengesetzt durch die Getrieberäder gedreht werden, gewährleistet.So when determining the characteristics of the partial circles of only three interacting elliptical gears a simpler, more compact and lighter arrangement than previously achieved, which an exact balance the inertia forces of the working device and the interacting flywheel, both of which are rotated in opposite directions by the gear wheels.

Claims

Claim: Gearbox with one driving and two driven elliptical spur gears for driving a working device provided with a peripheral tool and a compensating device with a speed constantly changing between a fixed maximum and minimum, the driven gears rotating with the devices, having the same pitch circles and their pitch circle radii with the coordinated pitch circle radii of the driving wheel form a continuous straight line through the axis of rotation of the driving wheel with the distance d between the axis of rotation of each driven wheel and the axis of rotation of the drive wheel measured over the meeting point of the partial circles, as indicated by, that the lengths of the pitch circle radii of the driving wheel are the same are. References considered: British Patent No. 764,864; U.S. Patent Nos. 114 297, 314 221, 2142 448, 2180 202, 2,850,092; AWF and VDMA-Getriebeblätter AWF 669l670 BIT, Fig. 3 to 6, Beuth Verlag, Berlin, July 1936; Prof. F. Reu 1 eaux, "Lectures on Kinematics", edited by the students of the Königliche Gewerbe-Akademie, Berlin, 1870, printed in the lithographic institute of H. Golisch, Berlin.