-
Vorrichtung zum Umwandeln einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende
Bewegung In der Technik liegt häufig die Aufgabe vor, eine Drehbewegung konstanter
Winkelgeschwindigkeit in eine hin- und hergehende Bewegung umzuwandeln, die beispielsweise
ein Schlitten auszuführen hat, der eine möglichst gleichförnüge und gleiche Geschwindigkeit
in beiden Richtungen haben soll. Eine solche Vorrichtung findet beispielsweise bei
Kreuzwickelspulenmaschinen Verwendung, bei denen der Drahtleiter oder Spulenhalter
eine hin- und hergehende, Bewegung ausführt, die den genannten Bedingungen entsprechen
muß. üblicherweise bedient man sich hierbei einer auf einer umlaufenden Welle angebrachten
Herzscheibe, die zwischen zwei um Wellen rotierenden, die Herzscheibe abtastenden
kreisförmigen Scheiben eingeschlossen ist, deren Wellen durch ein Kupplungsstück
fest miteinander verbunden sind, das die hin- und hergehende Bewegung ausführt.
-
Theoretisch ist es nicht möglich, daß die hin- und hergehende Bewegung
gleichförmig ist; dabei würden bei idealer Gestaltung der Herzscheibe und vollkommener
Steifigkeit von Rollen und Herzscheibe bei der Umkehr der Bewegung unendlich große
Beschleunigungen und son-üt unzulässig große Kräfte in der Maschine auftreten. In
der Praxis wird durch die Wahl der Form der Herzscheibe eine optimale Annäherung
erhalten. Dennoch ist selbst dann eine höhere Drehzahl der Herzscheibe als
600 bis 700 Umdrehungen in der Minute nicht möglich. Bei einer höheren
Drehzahl würden die auftretenden Kräfte und auch die Erschütterung und der Lärm
unzulässig hoch, auch der Verschleiß der meist gehärteten Herzscheibe wäre übermäßig
groß.
-
Zur Behebung der vorliegenden Schwierigkeiten sind schon einige Vorschläge
bekanntgeworden. Schon allein der Umstand, daß es sich um sehr komplizierte Vorrichtungen
handelt, hat ihre praktische Verwendung ausgeschlossen. Vor allem wurden bei hohen
Drehzahlen der Antriebswelle die Massenkräfte, die Erschütterung und der Lärm unzulässig
groß, die auch nicht durch eine Feder zu vermindern sind, die mit einer mit Auflaufflächen
versehenen Scheibe zusammenwirkt, wodurch lediglich erreicht wird, daß an den Schwingungsenden
kein toter Gang auftritt.
-
Bekannt ist auch eine Ausführung, bei der ein Schlitzhebel durch eine
Herzkurve hin- und hergeschwenkt wird, indem zwei Nockenrollen an der Herzkurve
anliegen und ein diese Rolle tragender Schlitten zwischen zwei Führungsrollen in
einem festen Rahmen längsverschieblich ruht und durch einen Lenker an das Ende des
genannten Schlitzhebels angeschlossen ist. Bei großen Beschleunigungen und entsprechend
hohen Massenkräften hat auch diese Ausführung sich nicht bewährt.
-
Bei der eingangs genannten Vorrichtung zum Umwandeln einer Drehbewegung
konstanter Winkelgeschwindigkeit in eine hin- und hergehende Bewegung eines Schlittens
wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Kupplungsstück auf beiden Seiten mit einer
Lasche versehen und diese Lasche in an sich bekannter Weise durch eine Reibungskupplung
mit dem hin- und hergehenden Schlitten verbunden ist wobei zwischen dem Schlitten
und dem Kupplungsstück eine Zentrierung zum Einstellen der gewünschten mittleren
Lage des Schlittens bei seiner Hinundherbewegung vorgesehen ist.
-
In konstruktiver Hinsicht läßt sich der gekennzeichnete Vorschlag
z. B. in der Weise ausbilden, daß das Kupplungsstück aus einem U-förmigen
Bügel besteht, wobei die Wellen je mit einem Schenkel des U-Bügels
verbunden und die Schenkel je mit einer an der Außenseite des Bügels liegenden
plattenförmigen Lasche versehen sind, und an den Enden des Schlittens
je ein Stift angebracht ist, der mit einigem Spiel durch die Lasche hindurchgeführt
ist, welche Stifte je
durch eine vorzugsweise, einstellbare, die Lasche am
Schlitten andrückende Druckfeder umgeben sind.
-
Hierbei sollen nach einer speziellen Ausführungsform die mit den Schenkeln
des U-förmigen Bügels verbundenen Wellen durch den Schlitten hindurchgeführt werden
und die Lasche einen Kragen aufweisen,
der mit radialem Spiel im
Schlitten liegt, während an der Unterseite des Schlittens auf jeder Welle eine Platte
angebracht ist, die mittels eines Stiftes drehbar mit dem Schlitten verbunden ist,
wobei die durch die geometrische Achse der Stifte verlaufende Ebene parallel zur
und die durch die geometrischen Achsen des mit einer Platte verbundenen Stiftes
und der Welle verlaufende Ebene senkrecht auf der Ebene durch den U-förnügen Bügel
steht und die Platten durch eine federnde Stange miteinander verbunden sind, deren
Enden je an einer Platte befestigt sind.
-
Es ist vorteilhaft, wenn der U-förmige Bügel etwas federnd ausgeführt
ist.
-
Durch die gekennzeichnete konstruktive Ausbildung der Vorrichtung
werden Erschütterungen auch bei höheren Drehzahlen der Herzscheibe vermieden.
-
Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Umwandeln einer umlaufenden
Bewegung in eine hin- und hergehende Bewegung, F i g. 2 einen längs der Linie
111-111 in F i g. 3 geführten Schnitt, F i g. 3 einen längs
der Linie 11-II in F i g. 2 geführten Schnitt, Fig. 4 eine Seitenansicht
der Vorrichtung nach F i g. 2, in der Pfeilrichtung A betrachtet.
-
Ein U-förmiger Schieber 1 mit Führungsgliedern la muß eine
hin- und hergehende Bewegung ausführen, wobei in beiden Richtungen die Geschwindigkeit
möglichst gleichförmig und gleich sein soll. Auf dem Schieber befindet sich ein
U-förmiger Bügel, der aus zwei Seitenplatten 3 und 4 besteht, zwischen denen
beiderseits je ein Stift 5 liegt, der durch einen Schraubenbolzen
6 und Stellstifte 7 mit den Seitenplatten 3 und 4 verbunden
ist. Die Stifte 5 haben abgeplattete Oberteile. An dem aus dem Bügel herausragenden
Teil der Stifte 5 sind mit Stiften 8 Ansätze 9 befestigt, die
Augen 10 aufweisen, die mit weitem Spiel in öffnungen 11 des Schiebers
1 eingepaßt sind. Im Schieber 1 sind Schraubenbolzen 12 angebracht,
die mit Spiel von den Ansätzen 9 umgeben werden. Zwischen Köpfen
13 der Bolzen 12 und den Ansätzen 9 sind Druckfedern 14 vorgesehen.
An der Unterseite des Schiebers 1 liegen die Bolzen 5 umgebende Platten
15, die durch Stifte 16 drehbar mit dem Schieber 1 verbunden
sind. An der gleichen Seite ist in jeder Platte 15 das Ende einer runden
Stange 17
befestigt, die aus Federnstahl hergestellt ist.
-
Auf den Stiften 5 befinden sich Kugellager 18, und zwischen
diesen Kugellagern liegt eine Herzscheibe 19, die auf einer mit konstanter
Winkelgeschwindigkeit umlaufenden Welle 20 sitzt und von einem Lager 21 abgestützt
wird.
-
Wenn die Herzscheibe 19 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit
umläuft, wird der Schieber 1 durch die Zusammenarbeit der Herzscheibe und
der Lager 18 hin- und hergeschoben. Ideal wäre eine gleichförmige Geschwindigkeit
des Schiebers 1 in beiden Richtungen. Das ist jedoch, wie gesagt, unerreichbar,
weil bei vollkommener Steifigkeit von Lagern und Herzscheibe und bei idealer Form
dieser Herzscheibe bei der Bewegungsumkehrung unendlich große Beschleunigungen mit
unzulässig großen Kräften auftreten würden. Bewegt sich der Schieber in einer Richtung,
so hat er eine bestimmte kinetische Energie mit einer Geschwindigkeit v. Bei Umkehr
der Bewegung muß der Schieber sich mit der gleichen Geschwindigkeit v in entgegengesetzter
Richtung bewegen. Die relative Geschwindigkeitsänderung ist somit 2v. Aus der Impulstheorie
läßt sich ableiten, daß dabei eine Energie '/2 M (2 v)*-' frei wird, die vernichtet
werden muß, weil sie sonst unter anderem Erschütterungen herbeiführt. Diese Energie
wird durch die Reibung zwischen den Ansätzen 9 und dem Schieber
1 vernichtet, wobei die Ansätze durch die Druckfedern 14 an den Schieber
angedrückt werden, wodurch eine Reibungskraft [iN erzeugt wird, wenn N
die
Kraft ist, mit der die Federn auf die Ansätze drücken. Die auftretende Energie wird
somit in eine Reibungskraft mal einen Weg umgeWandelt, so daß die auftretenden Kräfte
nie größer als die eingestellte Reibungskraft sein können. Bei einer Maschine zum
Wickeln von Kreuzspulen, bei der der Wickelfinger vom Schieber angetrieben wurde,
erwies es sich durch die Verwendung der geschilderten Vorrichtung als möglich, die
Frequenz der Verschiebungsbewegung, die nie mehr als 15 Hz sein konnte, auf
30 bis 32 Hz zu erhöhen, ohne daß unzulässige, Kräfte oder Erschütterungen
auftraten. Auch der Lärm war viel geringer, während der Verschleiß der gehärteten
Herzscheibe gleichfalls herabgesetzt wurde.
-
Die Lager müssen genau ohne jegliches Spiel an der Herzscheibe anliegen,
weil sich sonst Zusammenstöße ergeben, die wieder Erschütterungen herbeiführen würden.
Zu diesem Zweck könnte man die Lager mit Federn an die Herzscheibe andrücken, aber
dies kann Komplikationen herbeiführen. Bei der geschilderten Vorrichtung ist die
Steifigkeit des von den Platten 3 und 4 gebildeten Bügels so gewählt, daß
beim Zusammenbau des Bügels mit den Stiften 5 und den Lagern 18, wobei
der Abstand der Lager voneinander etwas zu klein gemacht ist, die Lager die Herzscheibe
gerade umklammern können, wodurch sie somit stets mit konstanter Andruckkraft an
der Herzscheibe anliegen. Nach dem Zusammenbau erstrecken sich dann die Schenkel
parallel zur mit gleichförmiger Geschwindigkeit umlaufenden Welle 20.
-
Schließlich könnte der Fall eintreten, daß nach mehreren hin- und
hergehenden Bewegungen der Schieber sich in bezug auf den Bügel mit Rollen in eine
äußerste Lage bewegt und dabei wieder zu stoßen anfängt. Um dies zu verhüten, sind
die Platten 15 vorgesehen, die durch die Stange 17 mit verhältnismäßig
geringer Federsteifigkeit miteinander verbunden sind, so daß der Bügel mit den Rollen
stets die Mittellage in bezug auf den Schieber einnimmt.