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Hebelgetriebe zur Geradfährung eines Teiles, insbesondere bei Gitter#Schweißmaschinen
Die Erfindung geht aus von einem Hebelgetriebe zur Geradführung eines Teiles, insbesondere
bei Gitter-Schweißmaschinen, mit einem um einen festen Lagerpunkt schwenkbaren Traghebel,
der über ein Verbindungssystem gelenkig mit einem Schwenkhebel gekuppelt ist, dessen
freies Ende sich auf einer im wesentlichen geraden Arbeitslinie bewegt, wobei Teile
des Verbindungssystems durch eine Parallelführungseinrichtung in einer zur Arbeitslinie
stets gleichen Winkellage gehalten werden.
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Für die Geradführung von Maschinenteilen werden Ausführungsformen
bevorzugt, die vor allem einfach sind und ohne besondere Wartung längere Zeit einwandfrei
arbeiten können. In vielen Fällen ist aus konstruktionsbedingten Gründen die Anwendung
von Gleitführungen unerwünscht oder unmöglich, ganz abgesehen davon, daß solche
Führungen einer besonderen Wartung bedürfen. Es wurden deshalb schon Geradführungen
der im ersten Absatz dieser Beschreibung dargestellten Art vorgeschlagen, die aus
gelenkig verbundenen Teilen bestehen. Bekannte Geradführungen dieser Art weisen
einen um einen Fixpunkt schwenkbar gelagerten Traghebel und einen gleichlangen,
einarmigen Schwinghebel auf, der an einem Ende mit dem freien Schwenkende des Traghebels
durch eine gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete Winkelau-,schläge der beiden
Hebel ergebendes Verbindungssystem kraftschlüssig gekuppelt ist, wobei das andere
Ende des Schwinghebels den geradgeführten Punkt bildet. Die kraftschlüssige Kupplung
der beiden Hebel erfolgt dabei entweder durch Stirn- oder Kegelzahnräder.
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Derartige Geradführungen entsprechen jedoch nur teilweise den gestellten
Anforderungen, weil die Zahnräder regelmäßig in kurzen Zeitabständen eine Schmierung
erfordern. Beide Arten von Zahnrädern weisen außerdem zwangläufig zwischen den ineinandergreifenden
Zähnen ein Spiel auf, das durch Ab-
nutzung mehr oder minder schnell zunimmt.
Die sich dadurch ergebenden Abweichungen des geradegeführten Punktes von einer genau
geraden Linie beeinträchtigen zwar in den meisten Fällen die Verwendungsfähigkeit
derartiger Geradführungen nicht, doch sind diese im Hinblick auf die im Dauerbetrieb
erzielbare beschränkte Genauigkeit relativ teuer. Es treten auch Fälle auf, bei
welchen die Zahnräder in der zur übertragung der auftretenden Kräfte notwendigen
Größe im verfügbaren Einbauraum nicht untergebracht werden können.
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Es ist auch schon ein Linial mit einer modifizierten Parallelführung
bekanntgeworden, bei dem eine Platte vorgesehen ist, an der zwei Hebel angelenkt
sind. Gegenüber diesem Bekannten besteht die Aufgabe der Erfindung darin, Hebelgetriebe
der im ersten Ab-
satz dieser Beschreibung dargestellten Art insoweit zu verbessern,
daß mit einfachen, wenig aufwendigen Mitteln erreicht wird, daß bei langer Lebensdauer
und leichter Wartungsmöglichkeit die bisherige Genauigkeit in der Geradführung beibehalten
wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vereinigung folgender Merkmalgruppen
vorgesehen: a) In an sich bekannter Weise ist als winkelfester Teil des Verbindungssystems
eine Platte vorgesehen, an der die beiden Hebel angelenkt sind.
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b) Von den beiden Hebeln ist bezüglich der Anlenkpunkte an
der Platte der eine zweiarinig und der andere einarmig.
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c) Das freie Ende des langen Hebelabschnittes des Traghebels ist am
festen Lagerpunkt angelenkt, und das freie Ende das langen Hebelabschnittes des
Schwenkhebels ist an dem gerade zu führenden Abtriebsteil angelenkt.
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d) Das Ende des kurzen Hebelabschnittes des Traghebels ist
mit dem Schwenkhebel gelenkig durch einen Verhindungshebel verbunden,dessen Länge
zumind äst -annähernd dem in Richtung
der geraden Arbeitslinie gemessenen
Abstand der Hebelanlenkpunkte an der Platte ist.
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e) Der kurze Hebelabschnitt des Traghebels zwischen dem Anlenkpunkt
am Verbindungshebel ist gleich groß wie der kurze Hebelabschnitt des Schwenkhebels
zwischen dem Anlenkpunkt an der Platte und dem Anlenkpunkt am Verbindungshebel.
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f) Der Anlenkpunkt des zweiarmigen Hebels ist gegen den Anlenkpunkt
des einarmigen Hebels um einen Abstand, der in der Größenordnung der doppelten Länge
eines kurzen Hebelabschnittes der Hebel liegt, zur geraden Arbeitslinie hin versetzt
angeordnet.
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g) Die Parallelführungseinrichtung besteht aus einem Führungshebel,
der an einem Festpunkt schwenkbar gelagert ist, wobei dieser Festpunkt in Höhe des
festen Lagerpunktes für den Traghebel angeordnet ist und der Führungshebel die gleiche
Länge wie die langen Hebelabschnitte der beiden Hebel hat.
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Als für die Aufgabenlösung förderliche und vorteilhafte Weiterbildungen
sind weitere Merkmale aus den am Schlusse der Beschreibung angeführten Unteransprüchen
2 bis 4 zu entnehmen.
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Eine erfindungsgemäße Geradführung weist somit nur Hebel mit Schwenklagern
auf, die sämtlich kugelgelagert werden können. Die Geradführung ist somit praktisch
wartungsfrei, in der Herstellung sehr billig und kann nahezu beliebig große Kräfte
übertragen.
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Eine derartige Geradführung arbeitet zwar im geometrischen Sinne nicht
vollkommen exakt, weil das Verbindungsstück, welches die beiden Hebel verbindet,
bei den meisten Hebelstellungen nicht vollkommen parallel zur Arbeitslinie steht.
Dadurch ergibt sich ein geringer Unterschied in der Größe der Winkelausschläge von
Trag- und Schwinghebel, so daß die Arbeitslinie des Schwenkhebelendpunktes etwas
von einer theoretisch geraden Bewegungslinie abweicht. Da aber in allen Lagerstellen
nur ein Spiel in der Größe von Kugellagertoleranzen auftritt, liegt diese Abweichung
von der Geraden nur etwa in einer Größenordnung, wie sie sich auch bei den schon
geschilderten bekannten Geradführungen infolge des Spiels zwischen den Zähnen der
ineinandergreifenden Zahnräder ergibt.
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Die Erfindung wird an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen
näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt die Erfindung schematisch in einer Ausführungsform,
welche ein durch eine Parallelführung winkelrecht gehaltenes geradgeführtes Element
aufweist, wobei der zweiarmige Hebel als Traghebel verwendet ist; in Fig. 2 ist
eine andere Ausführungsform schematisch dargestellt, bei welcher der Schwenkhebel
zweiarmig ausgebildet ist; F i g. 3 zeigt die Ausführungsform nach F i
g. 2 in konstruktiver Ausbildung und F i g. 4 einen Schnitt längs
der Linie IV-IV in F ig. 3.
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In F i g. 5 ist eine Ausführungsform, die zur Parallelverschiebung
einer schweren Tür u. dgl. geeignet ist, dargestellt.
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Bei dem in F i g. 1 dargestellten Hebelgetriebe ist ein zweiarmiger
Traghebel 1, der um einen Festpunkt 2 schwenkbar ist, im Punkt
5 an der Platte 9
angelenkt. Ein an der Platte 9 im Punkt
13 angelenk# ter Führungshebel 11, welcher die gleiche Länge R wie
der lange Hebelarm des Traghebels 1 hat und parallel zu ihm in Richtung der
gewünschten geraden Arbeitslinie versetzt angeordnet ist, führt diese Platte
9 nach Art einer Parallelführung in einer winkelfesten Lage. An der Platte
9 sind bei 6 ein Schwenkhebel 3 und bei 14 ein Führungshebel
10
angelenkt. Der Schwenkhebel 3 hat die gleiche Länge R wie der lange
Hebelarin des Traghebels 1.
Der Führungshebel 10 dient zur Parallelführung
eines am freien Ende 15 des Schwenkhebels 3 angebrachten Abtriebteils
12 und ist an diesem im Punkt16 angelenkt. Der kurze Hebelarmr1 des zweiarmigen
Traghebels 1 ragt in gerader Verlängerung des langen Hebelarmes R über den
Anlenkpunkt 5 hinaus und hat an einem Ende ein Schwenklager 7 für
einen Verbindungshebel 4. Dieser Verbindungshebel 4 hat eine Länge a, welche gleich
dem in Richtung der geraden Arbeitslinie gemessenen Abstand b der Hebelanlenkpunkte
5 und 6
ist. Im Punkt 8 ist der Verbindungshebel 4 mit dem Schwenkhebel
3 gelenkig verbunden. Dieser Punkt liegt um einen Abstand, welcher gleich
der Länge der kurzen Traghebelanne rl, r2 ist, vom Schwenkhebeldrehpunkt
6 entfernt.
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Der Anlenkpunkt 5 des Traghebels 1 und der Anlenkpunkt13
des parallelliegendenFührungshebelsll sind um den Abstand c gegen die Anlenkpunkte
6
bzw. 14 des Schwenkhebels 3 bzw des Führungshebels 10 auf
der Platte 9 zur Arbeitslinie hin ver-, setzt angeordnet. Der Abstand c beträgt
die doppelte Länge eines kurzen Hebelarmes r" r2. Somit steht der Verbindungshebel
4 dann zur Arbeitslinie genau parallel, wenn die Hebel 1, 3, 10 und
11 senkrecht zur Arbeitslinie stehen. In allen anderen Hebelstellungen ist
der Verbindungshebel 4 etwas zur Arbeitslinie geneigt, so daß die Winkelausschläge
von der Vertikalen auf die Arbeitslinie weg gemessen beÜn Trag- und beim Schwenkhebel
nicht vollkommen
gleich groß sind. Diese Abweichungen werden um so kleiner,
je länger der Verbindungshebel 4 im Vergleich zu den übrigen Hebeln ausgeführt
werden kann.
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Wird nun der Traghebel 1 um einen bestimmten Winkel Alpha geschwenkt,
so wird derSchwenkhebel 3
über den Verbindungshebel-4 um einen im wesentlichen
gleich großen Winkel in entgegengesetzter Richtung geschwenkt. Da die langen Hebelarme
R der Hebel 1 und 3 gleich lang sind, kompensieren sich am Schwenkhebelende
die beim Schwenken der Hebel auftretenden, senkrecht zur Hauptbewegungsrichtung
verlaufenden Bewegungskomponenten. Es resultiert daher am Schwenkhebelende eine
praktisch geradlinige Arbeitsbewegung (Linie 14). Durch den Führungshebel
10 wird der Abtriebsteil 12 immer in einer zur Arbeitslinie gleichbleibenden
Stellung ge-m halten.
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F i g. 2 ist eine Geradführung, bei welcher der Schwenkhebel
3 zweiarmig ausgebildet ist, in den beiden Extremstellungen dargestellt.
In diesem Fall muß daher der Anlenkpunkt 6 dieses Hebels an der Platte
9 gegen die Anlenkpunkte 5 und 13 der Hebell und
11 zur Arbeitslinie hin um den Abstandc versetzt sein. Der Abstandc entspricht
hier nicht genau der doppelten Länge2r eines kurzen Hebelarmes, weil er so gewählt
ist, daß der Verbindungshebe14 bei einerHebelneigung#,cnAlpha=300
gegen
die Normale auf die Arbeitslinie, welche der äußersten Hebelstellung entspricht,
parallel zur Arbeitslinie liegt. Der Abstand c beträgt daher 2r-cos 30'.
Die Platte 9 weist eine längliche Form auf, weil der Schwenkpunkt
6 des Schwenkhebels 3
neben den Anlenkpunkten 5 und
13 der Hebel 1 und 11 angeordnet ist.
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Die F i g. 3 und 4 zeigen die konstruktive Ausführung der in
F i g. 2 schematisch dargestellten Geradführung. An sämtlichen Schwenkpunkten
sind Kugellager 17 vorgesehen, die benachbart reichlich bemessene Räume
18 zur Fettlagerung aufweisen, so daß die Geradführung praktisch wartungsfrei
arbeiten kann. Die Platte 9 besteht aus zwei Wangen 19, welche durch
Distanzstücke 20 in Abstand voneinander gehalten werden. Zwischen diesen Wangen
sind der Führungshebel 11, der Traghebel 1 und der Schwenkhebel
3 gelagert. Der Traghebel 1 und der Schwenkhebel 3 sind gabelartig
ausgebildet, so daß der Verbindungshebel 4 genau in der Symmetrieebene der Führung
liegend an den beiden Hebeln angelenkt ist. Der Zapfen 21, der am Ende des Schwenkhebels
3 gelagert ist, bewegt sich auf der gewünschten geraden Arbeitslinie 14.
Der vorgesehene Hub betätigt 400 mm, die dabei durch die endliche Länge des Verbindungshebels
4 entstehende Abweichung von der theoretisch geraden Linie beträgt 1 mm,
d. h. 2,5 Promille der Hublänge.
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Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 ist besonders zur Bewegung
von schweren Lasten in horizontaler Richtung geeignet. In dieser Form kann es z.
B. an Bunkertüren, schweren Garagentoren od. dgl. zur Verwendung gelangen. Wird
die in den Punkten 15
und 16 angreifende Last 22 von einer Endstellung
in die andere befördert, so bewegt sie sich auf einer horizontalen Geraden N; sie
muß also während der Bewegung nicht angehoben werden. Zur Bewegung braucht daher
nur Kraft zur überwindung der Lagerreibung und der Massenträgheit aufgewendet zu
werden. In der Mittelstellung ist der Schwerpunkt des Hebelsystems etwas angehoben,
was aber keinen erheblichen zusätzlichen Kraftaufwand bei der Bewegung von einer
Endstellung in die andere erfordert. Diese Eigenschaft bietet aber den wesentlichen
Vorteil, daß die Bewegung aus der Mittellage (in der sich das System in labiler
Lage befindet), d. h. beispielsweise das Schließen eines Tores nach der einen
Seite oder das öffnen nach der anderen Seite, unterstützt wird, indem sich der Schwerpunkt
des Hebelsystems bei Bewegung in jeder der beiden Richtungen aus der gehobenen Lage
absenkt. Die Last 22 hat also die Tendenz, sich von der Mittellage aus gegen die
Endstellung zu bewegen und in dieser Stellung zu verbleiben.