DE1202603B - Schwinggetriebe als Schrittschaltwerk - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F 06h

Deutsche Kl.: 47 h-23

Nummer: 1202 603

Aktenzeichen: D 28750 XII/47 h

Anmeldetag: 13. August 1958

Auslegetag: 7. Oktober 1965

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe mit einem in einer Führung hin- und herbeweglichen Schlitten und einer oder mehreren in dem Schlitten gelagerten, exzentrisch rotierenden Massen zur Verwendung als Schrittschaltwerk für ein absatzweise zu bewegendes band- oder stangenförmiges Teil, beispielsweise ein Förderseil.

Es ist bekannt, mittels umlaufender exzentrischer Schwungmassen hin- und hergehende Bewegungen zu erzeugen. Dieses Prinzip findet beispielsweise in Werkstoffprüfmaschinen Anwendung, um ein schwingungsfähiges Gebilde in Schwingungen zu versetzen. Oft ist der Schwungmassenträger in beiden Bewegungsrichtungen elastisch gefesselt und dient gleichzeitig als Träger für ein Fördergut, wie es beispielsweise bei Schüttelrinnen üblich ist.

Auch ist es bekannt, eine hin- und hergehende Bewegung in eine absatzweise fortschreitende Bewegung umzuwandeln. Hierbei bedient man sich eines Schaltwerkes aus Reib- und Klemmgesperren, wobei zur Sicherung des absatzweise zu bewegenden Schaltstückes gegen unbeabsichtigten Rück- oder Weiterlauf beispielsweise eine Reibungsbremse vorgesehen sein kann.

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, die mittels rotierender Schwungmassen erzielbaren Impulse zur absatzweisen Förderung von Lasten in einer Richtung auszunutzen. Man könnte beispielsweise hin- und hergehenden, umlaufende Schwungmassen aufweisenden Schlitten mit einem Reib- oder Klemmgesperre obengenannter Art vereinigen, das in einer Schwingrichtung beispielsweise mit einem als Lastträger dienenden Förderseil gekuppelt, in der anderen Schwingrichtung jedoch von diesem gelöst wird.

Eine derartige Einrichtung würde jedoch nur kurze Zeit wirksam bleiben. Die Schwungmasse erteilt dem Schlitten im Zusammenwirken mit den ihn in beiden Bewegungsrichtungen elastisch fesselnden Federn eine harmonische Schwingung. Wird der Schlitten in der einen Schwingrichtung mit einer Last gekuppelt, so wird seine Bewegungsenergie in geleistete Arbeit umgesetzt, so daß er in dieser Richtung nicht mehr die volle Schwingweite der unbelasteten Schwingbewegung erreicht. Wird dann bei Bewegungsumkehr des Schlittens die Last abgekuppelt, so schwingt er, da kein zusätzlicher Widerstand entgegenwirkt, um die volle Schwingweite der harmonischen Schwingung zurück, d. h., es wandert der Schwingungsmittelpunkt entgegen der Vorschubrichtung der Last aus. Dieser Vorgang würde sich bei jeder weiteren Schwingung wiederholen mit der Folge, daß dann, wenn der Weg des Schlittens begrenzt ist, der Schlitten schließlich Schwinggetriebe als Schrittschaltwerk

Anmelder:

Norman L. Dean, Washington, D. C. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. M. Eule, Patentanwalt,

München 2, Hilblestr. 20

Als Erfinder benannt:

Norman L. Dean, Washington, D. C. (V. St. A.)

beim Rücklauf gegen die Endbegrenzung stoßen und unter Umständen die gesamte Einrichtung zerstören würde. Ein weiterer Mangel einer derartigen Vorrichtung würde in der Ungenauigkeit des zeitlichen Bewegungsverlaufs durch Änderungen der Belastung liegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, insbesondere diese durch die Last bedingte rückläufige Auswanderung aufzuheben und eine genaue Vorschubbewegung zu erzeugen.

Diese Aufgabe ist durch die gemeinsame Anwendung folgender Maßnahmen bei einem Getriebe der eingangs gekennzeichneten Art gelöst:

a) Der in einer Führung bewegliche Schlitten ist durch Federn in beiden Bewegungsrichtungen elastisch gefesselt;

b) zwischen dem durch die exzentrisch rotierenden Massen schwingend bewegten Schlitten und dem absatzweise zu bewegenden Teil ist in bekannter Weise eine ein- und ausrückbare Mitnehmeverbindung vorgesehen, welche im Rhythmus der Bewegung des Schlittens derart gesteuert wird, daß ein Teil der einen Bewegungsphase des Schlittens auf den anzutreibenden Teil übertragen, die übrige Bewegung leer zurückgelegt wird;

c) ein ebenfalls im Rhythmus der Schlittenbewegungen gesteuerter Impulsgeber erteilt dem Schlitten bei Beginn seiner Bewegung in Lastvorschubrichtung einen gleichgerichteten Impuls derart, daß die Lage des Schwingungsmittelpunktes gegenüber der ortsfesten Schlittenführung, wie sie sich bei harmonischer Schwingung

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allein infolge Unwucht und elastischer Fesselung des Schlittens in Lastvorschubrichtung im geeigneten ergeben würde, das ist also die Lage in der Augenblick mit ortsfesten Kontakten in Verbindung Mittelebene, erhalten bleibt, wobei die Mit- treten, um die elektrischen Stromkreise zu schließen, nahmeverbindung mit dem zu bewegenden Teil Die Erfindung wird im folgenden an Hand sche-

hergestellt wird, wenn der Massenschwerpunkt 5 matischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen des Schlittens bei seiner Bewegung in Lastvor- näher erläutert.

schubrichtung diesen Schwingungsmittelpunkt F i g. 1 zeigt eine frei aufgehängte, exzentrisch

erreicht hat. rotierende Masse während einer Umdrehung;

Bei einem solchen Getriebe, bei dem die als Trans- F i g. 2 zeigt eine Anordnung, bei welcher zwei

portarbeit verbrauchte kinetische Energie dem io exzentrisch rotierende Massen vorgesehen sind;
Schwinger nicht nur in bekannter Weise durch die F i g. 3 zeigt ein Getriebe gemäß der Erfindung;

Antriebswelle nachgeliefert wird, sondern zusatz- F i g. 4 zeigt die elektrischen Schaltmittel des Ge-

liche Impulse eingespeist werden zur periodischen triebes;

Rückstellung des Massenmittelpunktes in den der Fig. 5 ist ein Schaltschema für die Anordnung

Ruhelage entsprechenden Mittelpunkt, treten die 15 nach F i g. 4.

obenerwähnten Mangel nicht auf, die darin be- Das Prinzip, von welchem die Erfindung ausgeht,

stehen, daß bei wechselnder Größe der Belastung der ist an Hand der F i g. 1 erläutert. Eine Masse W mit zeitliche Verlauf der Bewegung abhängig ist von dem Schwerpunkte rotiert um die Welle«, die frei dieser wechselnden Belastung in ihrem Verhältnis zu zwischen den Federn / aufgehängt ist. Kann sich die den Daten des Schwingers und daß der Mittelpunkt 20 Welle α nur in der Führung g bewegen, dann wird die der Schwingungsbewegung einseitig auswandert, Bewegung der Welle α eine Schwingbewegung innerebenfalls in Abhängigkeit von der relativen Belastung. halb des Führungskanals g um den Mittelpunkt O, Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird die durch welchen die Drehachse A während der in Transportarbeit umgesetzte Energie durch den zu- Schwingung hindurchgeht.

sätzlichen Impulsgeber in jeder Periode durch einen 25 Einem Schwinggetriebe nach F i g. 1 ist wirkungs-Einzelimpuls nachgeliefert. Da bei der Anwendung mäßig das Schwinggetriebe nach F i g. 2 gleich, bei des Schwingers als Schrittschaltwerk sowieso eine dem zur Einsparung der Führung g auf parallelen Kupplung zwischen Schwinger und Transportgut Wellen« und b in einem Schlitten 15, der wie nach periodisch geöffnet und geschlossen werden muß, F i g. 1 durch zwei (nicht dargestellte) Federn elakann man mit den gleichen Mitteln, die dieses peri- 30 stisch gefesselt ist, zwei gleiche exzentrische Massen W dische Kuppeln bewirken, auch den genannten Im- und W₁ sich um ihre Achsen^ bzw. A₁ entgegenpulsgeber steuern. Außerdem hat man dabei dieMög- gesetzt gleichphasig drehen.

lichkeit, Beginn und Ende des Zusatzimpulses in Aus der F i g. 3 sind der Aufbau und die Betriebs-

Relation zur Bewegung des Schwingers zu bringen. weise eines Getriebes nach der Erfindung ersichtlich: Auch wird durch den Zusatzimpulsgeber schon mit 35 zwei Wellen 10 und 12 sind in einem vertikal beeinem kleinen Schwinger eine große Schrittgenauig- weglichen Schlitten 15 gelagert. Auf jeder Welle ist keit erzielt, weil der Schwinger nur auf die auf- ein Gewicht 16 bzw. 14 exzentrisch befestigt und wird tretenden Reibungsverluste in den Führungen usw. durch die betreffende Welle mit hoher Drehzahl in dimensioniert zu sein braucht und im übrigen nur Umdrehungen versetzt. Jede Welle trägt ein Zahnrad noch Steuermittel für den Impulsgeber sein muß, 40 19 bzw. 18. Die beiden Zahnräder sind gleich und welcher seinerseits den aus der Belastung herrühren- stehen miteinander im Eingriff. Die eine der beiden den Widerstand überwindet, vergleichbar einem Uhr- Wellen, die Welle 12, wird bei 20 über ein Kardanwerk, das mit einem Federmotor als Kraftquelle einen gelenk 21 von einer Motorwelle 22 angetrieben. Die Sekundenzeiger schrittweise bewegt, wobei ein beiden exzentrischen Massen 14 und 16 drehen sich schwingendes Pendel nur als Steuermittel für die be- 45 mit gleicher Drehzahl in entgegengesetzten Richwegende Federkraft dient. tungen.

Zweckmäßig wird der Impulsgeber bei Deckung Der Schlitten 15 besteht aus zwei Seitenplatten 17

von Massenschwerpunkt und Schwingungsmittel- und einer Querbrücke 23, die einen Elektromagneten punkt des harmonischen Systems ausgeschaltet, da er 25 als ein- und ausrückbare Mitnahmeverbindung dann seine Funktion erfüllt hat. 50 trägt. Dieser Magnet wirkt auf ein Stahlband 30, das

Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Impuls- durch einen Schlitz 27 der Querbrücke hindurchgeht, geber und die Mitnahmeverbmdung in Abhängigkeit Der Schlitten 15 ist in einem gestellfesten Rahmen

von der Winkellage der Schwungmassen und zusatz- 31 vertikal beweglich aufgehängt, und zwar mittels lieh in Abhängigkeit von der Lage des Schlittens einstellbarer Zugfedern 32. Er kann mit Rollen 33 gegenüber dem Schwingungsmittelpunkt gesteuert 55 od. dgl. versehen sein, die auf Führungsschienen 34 werden, und zwar wird von der Winkellage die Ein- reibungsarm laufen.

Satzbereitschaft, von der Schlittenlage der Einsatz Als Impulsgeber für den Schlitten 15 sind zwei

selbst gesteuert. Auf diese Weise kann erreicht wer- Elektromagnete 40 vorgesehen. Die Magnetspulen den, daß die Mitnahmeverbindung zeitlich nach dem sind an dem äußeren Rahmen 31 angebracht. Die in Impulsgeber und erst dann in Funktion tritt, wenn 60 den Spulen axial beweglichen Magnetkerne sind über der Massenschwerpunkt des Schlittens den Schwin- Hubstangen 42 an der Querbrücke 23 des Schlittens gungsmittelpunkt des harmonischen Schwingung- 15 befestigt. Die Erregung der Magnete 40 und des systems erreicht hat. Dieses Steuern läßt sich auf ein- als ein- und ausrückbarer Mitnehmer dienenden Mafache Weise elektrisch bewerkstelligen, und zwar gneten25 muß zeitlich genau gesteuert werden, um mittels von den Schwungmassenwellen betätigter 65 eine gleichmäßige Arbeitsweise des Schwinggetriebes Schalter, die für die Betriebsbereitschaft von Impuls- zu gewährleisten. Der Mitnehmer 25 wird erregt, geber und Mitnahmeverbindung sorgen, sowie mit wenn die Resultierende der Fliehkräfte der Massen Schleifkontakten am Schlitten, die bei der Bewegung 14,16 in Vorschubrichtung des Bandes 30 gerichtet

ist (in Fig. 3 nach oben); die Magnetspulen40 hingegen werden eingeschaltet, wenn der Schlitten 15 seine größte Auswanderung entgegen der Bandvorschubrichtung durchlaufen hat.

Um diese zeitlich geregelte Arbeitsweise zustande zu bringen, sind Steuerungsmittel vorgesehen, um die Erregung der Magnete 25 und 40 zur rechten Zeit vorzunehmen. Diese Mittel sind in F i g. 3 bis 5 dargestellt.

Nach F i g. 3 sind rotierende Kontakte 45, 46 nach Art der Stromwender bei Gleich- oder Wechselstrommaschinen an den Enden der Fliehgewichtswellen 10,12 vorgesehen, die mit am Schlitten 15 befestigten Kontaktfedern zusammenarbeiten. Alternativ zu den rotierenden Kontakten 45, 46 nach Fi g. 3 sind in F i g. 4, 5 mit den Fliehgewichtswellen 10,12 umlaufende Nockenscheiben 47, 49 verwendet, welche am Schlitten 15 befestigte blattfederartige Kontakte 44,48 betätigen. Außerdem sind am Schlitten 15 Schleifkontakte 50, 56 angeordnet, die mit gestellfesten Schleifkontakten 51, 57 zusammenwirken. Als Stromquelle für die Magnete ist eine Batterie 52 vorgesehen, deren Spannung mittels der einstellbaren Widerstände 53, 54 verändert und damit die Erregung der Magnete auf optimale Betriebsverhältnisse justiert wird.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Getriebe mit einem in einer Führung hin- und herbeweglichen Schlitten und einer oder mehreren in dem Schlitten gelagerten, exzentrisch rotierenden Massen zur Verwendung als Schrittschaltwerk für ein absatzweise zu bewegendes band- oder stangenförmiges Teil, beispielsweise ein Förderseil, gekennzeichnet durch die gemeinsame Anwendung folgender Maßnahmen:

a) Der in einer Führung (34) bewegliche Schlitten (15) ist durch Federn (32) in beiden Bewegungsrichtungen elastisch gefesselt;

b) zwischen dem durch die exzentrisch rotierenden Massen (14,16) schwingend bewegten Schlitten und dem absatzweise zu bewegenden Teil (30) ist in bekannter Weise eine ein- und ausrückbare Mitnahmeverbindung (25) vorgesehen, welche im Rhythmus der Bewegungen des Schlittens derart gesteuert wird, daß ein Teil der einen Bewegungsphase des Schlittens auf den anzutreibenden Teil übertragen, die übrige Bewegung leer zurückgelegt wird; -

c) ein ebenfalls im Rhythmus der Schlittenbewegungen gesteuerter Impulsgeber (40, 42) erteilt dem Schlitten bei Beginn seiner Bewegung in Lastvorschubrichtung einen gleichgerichteten Impuls derart, daß die Lage des Schwingungsmittelpunktes gegenüber der ortsfesten Schlittenführung, wie sie sich bei harmonischer Schwingung allein infolge Unwucht und elastischer Fesselung ergeben würde, das ist also die Lage in der Mittelebene (R-R), erhalten bleibt, wobei die Mitnahmeverbindung mit dem zu bewegenden Teil hergestellt wird, wenn der Massenschwerpunkt des Schlittens bei seiner Bewegung in Lastvorschubrichtung diesen Schwingungsmittelpunkt erreicht hat.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (40, 42) bei Dekkung von Massenschwerpunkt und Schwingungsmittelpunkt ausschaltbar ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (40, 42) und die Mitnahmeverbindung (25) in Abhängigkeit von der Winkellage der Schwingmassen (14,16) und zusätzlich in Abhängigkeit von der Lage des Schlittens (15) gegenüber dem Schwingungsmittelpunkt gesteuert wird.

4. Getriebe nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei gegenläufig rotierende, dem Schlitten (15) in bekannter Weise eine Bewegung parallel zur Lastvorschubrichtung erteilende Schwungmassen (14 und 16).

5. Getriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeverbindung (25) eine elektromagnetisch betätigte Klemmvorrichtung mit einem von einer Schwungmassenwelle (10) betätigten Schalter (47, 48) ist.

6. Getriebe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (40,42) eine elektromagnetische Spule (40) mit stabförmigem Magnetkern (42) ist, die über einen von einer Schwungmassenwelle (12) betätigten Schalter (44, 49) gesteuert wird.

7. Getriebe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Erregerstromkreise von Impulsgeber (42, 40) und Mitnahmeverbindung (25) je ein Unterbrecher (50,51 bzw. 56, 57) mit einem ortsfesten und einem am Schlitten befindlichen Kontakt (51,57 bzw. 50,56) eingeschaltet und die Anordnung so getroffen ist, daß die Erregerstromkreise bei Verschieben des Schlittens (34) in Lastvorschubrichtung nacheinander geschlossen werden.

8. Getriebe nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeverbindung (25) unmittelbar mit einem als Lastträger dienenden unmagnetischen Band (30) zusammenwirkt.

9. Anordnung von Getrieben nach Anspruch 5 bis 8, gekennzeichnet durch mehrere hintereinandergeschaltete Getriebe, die so aufeinander abgestimmt sind, daß in lückenlos wechselnder Folge jeweils eines der Getriebe mit dem die Last bewegenden Teil gekuppelt ist und diesem eine gleichförmige Bewegung erteilt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 218 342, 348 110,
167;

Reuleaux-Mitteilungen, Heft 12/1937, S. 637;
AWF-Getriebeblatt 614.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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