DE1214056B - Drehschwingungsdaempfer mit einer ringfoermigen Schwungmasse - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F06f

Deutsche Kl.: 47 a-20

1214056
M 59742X11/47 a
30. Januar 1964
7. April 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehschwingungsdämpfer mit einer ringförmigen Schwungmasse, die sich über mehrere in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnete, radial belastete Wälzkörper auf einer Welle abstützt.

Bei Schrittantrieben, insbesondere solchen, wo ein Polrad durch wechselnde magnetische Felder schrittweise weitergedreht und magnetisch zwischen den Schritten in einer Ruhelage festgehalten wird, besteht ein Problem darin, daß das Polrad auf Grund seines eigenen Trägheitsmomentes und der Trägheitsmomente der angetriebenen Teile nicht sofort in der Ruhelage zum Stillstand kommt, sondern einige Zeit um die Ruhelage pendelt. Dies kann insbesondere bei hohen Schrittfrequenzen zu Schrittfehlern führen.

Es ist ein Drehschwingungsdämpfer der obengenannten Art bekannt, dessen Schwungmasse gegenüber einem angetriebenen Teil über sechs in gleichen Winkelabständen angeordneten elastischen Walzen bohnenförmigen Querschnittes abgestützt ist. Die Dämpfung erfolgt durch die bei Verdrehung der Schwungmasse gegenüber dem angetriebenen Teil in den elastischen Walzen aufzubringende Walkarbeit. Ein dermaßen ausgebildeter Drehschwingungsdämpfer ist wegen der hohen Trägheit wohl für größere Maschinen, z. B. Brennkraftmaschinen, geeignet, keinesfalls jedoch für Schrittantriebe mit hohen Schrittfrequenzen. Außerdem ist die in den elastischen Walzen wegen deren fertigungsbedingten Unregelmäßigkeiten aufzubringende Walkarbeit nicht ausreichend gleichmäßig, um eine vollkommen konstante Dämpfung bei einer schrittweisen Bewegung zu gewährleisten.

Es ist auch ein Axiallager zum Unterbinden der Übertragung von Schwingungen eines vibrierenden Maschinenteiles auf einen ortsfesten Stützteil bekannt. Dieses Lager weist zwei entgegengesetzte und mit dem schwingenden Maschinenteil fest verbundene Konusstücke auf, die mittels Muttern gegeneinanderpreßbar sind. Die Konusstücke sind über Kugeln gegen eine doppelt konische Büchse aus elastischem Material abgestützt, die in einer mit dem ortsfesten Stützteil fest verbundenen Hülse angeordnet ist. Dieses bekannte Lager ist jedoch hauptsächlich zum Aufnehmen von relativen Schwingbewegungen zwischen dem ortsfesten Stützteil und dem vibrierenden Maschinenteil in Richtung der Achse der Konusstücke sowie quer dazu bestimmt. Eine Drehschwingungsdämpfung für umlaufende Schwungmassen ist dabei nicht in Betracht gezogen worden.

Weiterhin ist es bei Überlastkupplungen bekannt, zwischen zwei konzentrischen sowie jeweils mit einer Drehschwingungsdämpfer mit einer ringförmigen Schwungmasse

Anmelder:

Movit Industrieanstalt, Schaan (Liechtenstein)

Vertreter:

Dipl.-Ing. A. Grünecker

und Dr.-Ing. H. Kinkeldey, Patentanwälte,

München 22, Maximilianstr. 43

Als Erfinder benannt:
Eugen Schweitzer, München

der Kupplungshälften verbundenen Zylindern unter erheblicher Druckspannung stehende zylindrische Körper anzuordnen. Die Druckspannung wird durch eine federnde Ausbildung eines der Zylinder und eine entsprechende Über- bzw. Unterdimensionierung desselben hervorgerufen und dient nur dem Übertragen eines begrenzten Drehmomentes zwischen den Zylindern durch Rollreibung.

Schließlich ist auch noch eine Vorrichtung zum Dämpfen von Pendelschwingungen bei Schrittantrieben bekannt, bei der zwischen einer Schwungmasse und einer sie tragenden Welle eine Luftbremse angeordnet ist. Diese ist aufwendig in der Fertigung und weist den Nachteil auf, daß die Dämpfungseigenschaften nach relativ kurzer Betriebszeit erheb- lieh beeinträchtigt werden.

Zweck der Erfindung ist es, eine baulich einfache Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch über lange Betriebszeiten eine vollkommen konstante Dämpfungswirkung ausübt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Verwendung bei Schrittantrieben zwecks Dämpfung der Pendelschwingungen um die jeweilige Schrittendlage drei

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starre Wälzkörper, vorzugsweise Kugeln, vorgesehen sind, die sich an einer auf oder in der Welle angeordneten Laufbahn abstützen und deren radiale Belastung durch eine auf die Wälzkörper einwirkende Feder erzeugt ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist billig zu fertigen, da handelsübliche Wälzkörper üblicher Toleranzen Verwendung finden können. Die gewählte Anzahl von drei solchen Wälzkörpern gewährleistet eine statisch bestimmte Belastung, die für eine hohe und bei Schrittantrieben erforderliche Gleichmäßigkeit der Bremswirkung wesentlich ist.

In diesem Zusammenhang dient es einer zweckdienlichen Ausgestaltung der Erfindung, daß die Größe der Federbelastung einstellbar ist. Die Bremswirkung der Vorrichtung ist daher in einfachster Weise den jeweiligen Betriebsverhältnissen, z. B. der Schrittfrequenz des Antriebes, angleichbar.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung und

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1, entsprechend der SchnittlinieH-II.

Auf der Welle 1, die von einem nicht dargestellten Schrittmotor schrittweise angetrieben wird, ist eine ringförmige Schwungmasse 2 drehbar gelagert, und es ist eine Bremseinrichtung vorgesehen, die die Drehung der Schwungmasse 2 gegenüber der Welle 1 hemmt.

Die ringförmige Schwungmasse 2 stützt sich über drei Wälzkörper3α, 3b und 3 c, die durch Federdruck radial belastet sind, auf einer mit der Welle drehfest verbundenen Laufbahn 4 ab.

Die Wälzkörper 3 α bis 3 c sind in gleichen Winkelabständen von je 120° angeordnet.

Als Wälzkörper sind Kugeln verwendet. Die Laufbahn 4 ist in einer drehfest mit der Welle 1 verbundenen Büchse 5 vorgesehen und gehärtet. Die Laufbahn 4 könnte jedoch ebensogut in der Welle selbst angeordnet sein.

Die Wälzkörper sind in radialen Durchbrechungen der ringförmigen Schwungmasse 2 angeordnet, die bei einer Ausbildung der Wälzkörper als Kugeln als einfache Radialbohrungen 6 ausgeführt sind. Die Kugeln 3 α bis 3 c sind in den Bohrungen 6 radial beweglich. Die Federbelastung wird durch eine die Kugeln umgebende Feder 7 erzeugt. Letztere ist als ringförmig gebogene Blattfeder? ausgebildet. Die Enden 7 a und Ib der Feder 7 sind an den Stoßstelle frei gegeneinander verschieblich und in Radialrichtung durchbiegbar. In die ringförmige Schwungmasse 2 ist an dieser Stelle eine Stellschraube 8 eingeschraubt, mit der die Spannung der Feder 7 einstellbar ist. Wenigstens an einer Stelle ist die Feder 7 fest mit der Schwungmasse 2 verbunden. Zu diesem Zweck sind zwei Befestigungsschrauben 9 vorgesehen, die die Ringfeder? zwischen den Kugeln36 und 3 c einerseits und 3 b und 3 α andererseits fest mit der Schwungmasse verbinden. Die Feder liegt dabei in einer Umfangsnut 10 der Schwungmasse 2, die bei 10 a im Bereich zwischen den Kugeln 3 a und 3 c sowie ein Stück über die Kugeln hinaus vertieft ist. Im Bereich 10 α ist die Blattfeder 7 also frei durchbiegbar, während sie über den restlichen Umfang der Schwungmasse am Grunde der Nut fest anliegt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wirkt folgendermaßen: Nach Befestigung der Vorrichtung an der Welle 1 wird durch Drehen an der Stellschraube .8 die Spannung der Feder 7 so weit geregelt, daß sich an den Führungsflächen der Kugeln 3 α bis 3 c die bei dem gegebenen Trägheitsmoment der Schwungmasse 2 gewünschte Reibung einstellt. Wird die Welle nun angetrieben, so bleibt die Schwungmasse 2 zunächst zurück und wird dann durch die Reibungskraft beschleunigt. Am Ende des Schrittes wird die Welle 1 abgebremst, während die Schwungmasse 2

ίο ihre Bewegung noch fortsetzt und über die Kugeln ein Drehmoment auf die Welle 1 ausübt, das diese über die Ruhelage hinauszubewegen sucht. Wenn die Welle nun über die Ruhelage zurückzupendeln versucht, dann wird sie hieran durch das von der Schwungmasse 2 ausgehende Moment gehindert. Die Schwingungsenergie der Welle wird hierbei durch die Reibung vernichtet.

Es ist möglich, an Stelle kugelförmiger Wälzkörper auch Walzen, Rollen oder Nadeln zu verwenden.

Ferner kann es unter Umständen genügen, die aus Federstahl bestehende Blattfeder 7 nur an einer Stelle zwischen zwei Kugeln an der Schwungmasse 1 zu befestigen. Die Form der Schwungmasse ist an sich beliebig. Insbesondere wäre es in Abänderung des gezeichneten Ausführungsbeispiels möglich, die durch die Vertiefung der Nut 10 bei 10 a entstehende Unwucht durch entsprechende Zusatzmassen im Bereich der Vertiefung 10 a auszugleichen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Drehschwingungsdämpfer mit einer ringförmigen Schwungmasse, die sich über mehrere in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnete, radial belastete Wälzkörper auf einer Welle abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung bei Schrittantrieben zwecks Dämpfung der Pendelschwingungen um die jeweilige Schrittendlage drei starre Wälzkörper, vorzugsweise Kugeln (3 a bis 3 c), vorgesehen sind, die sich an einer auf oder in der Welle (1) angeordneten Laufbahn (4) abstützen und deren radiale Belastung durch eine auf die Wälzkörper einwirkende Feder (7) erzeugt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Federbelastung einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (3 α bis 3 c) radial beweglich in Durchbrechungen (6) der ringförmigen Schwungmasse (2) gelagert sind und die Feder (7) als elastischer Ring ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (7) eine ringförmige gebogene Blattfeder ist, die wenigstens an einer Stelle (9) zwischen zwei Wälzkörpern fest mit der Schwungmasse (2) verbunden und an der zwischen zwei Wälzkörpern angeordneten Stoßstelle ihrer Enden (7 a, Tb) frei durchbiegbar ist, und daß an den gegeneinander verschieblichen Enden eine Stellschraube (8) zum Einstellen der Federspannung angreift.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungmasse

(2) eine Umfangsnut (10) aufweist, an deren Grund die Blattfeder (7) beiderseits eines Wälzkörpers (3 b) anliegt und befestigt ist, und daß die Nut wenigstens im Bereich zwischen den

anderen beiden Wälzkörpern (3 a, 3 c), wo die Stellschraube (8) eingeschraubt ist, vertieft ist.

6. Vorrichtung nach wenigstens Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahn (4) gehärtet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 863 156; deutsche Auslegeschrift Nr. 1115 538; USA.-Patentschrift Nr. 2460 292.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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