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Die Erfindung bezieht sich auf eine verstellbare Hubsteuervorrichtung,
insbesondere für eine Einrichtung mit einem Drehschwingungen ausführenden Bauteil,
mit einem um eine zur Bewegungsbahn des Antriebsgliedes quer gerichtete Achse schwenkbaren
Kraftantrieb, der mit einer Stelleinrichtung verbunden ist, um den Kraftantrieb
in eine gewählte Winkelstellung zu bringen.
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Es ist bereits eine derartige verstellbare Hubsteuervorrichtung bekannt,
die mit Kegelrädern für einen Zahnstangenantrieb versehen ist. Dabei ist die Zahnstange
über eine Verbindungsstange und Kugelgelenke mit einem Kegelrad verbunden, das um
die Achse eines zweiten Kegelrades drehbar angeordnet ist. Dieses kann dazu in einer
Buchse gelagert sein, welche als drehbarer Halter mit der Lagerbuchse für das erste
Kegelrad ausgebildet ist. Bei einer solchen Vorrichtung ist es sehr nachteilig,
daß Kugelgelenke erforderlich sind, um die von dem ersten Kegelrad ausgehende Bewegung
in einen geradlinigen Hub zu verwandeln. Die Gleitlagerung des getriebenen Bauteils
wird dabei außerordentlich stark in allen möglichen Richtungen quer zur hin- und
hergehenden Bewegung beansprucht.
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Es ist eine Vielzahl anderer Antriebsvorrichtungen mit einer umlaufenden
Kurbel und einer Einstellvorrichtung für den Hub eines getriebenen Bauteils bekannt.
Zur Verstellung des Hubes hat man die verschiedenartigsten Einrichtungen benutzt.
Im allgemeinen arbeiten diese Kurbeltriebe durchaus zufriedenstellend. In vielen
Fällen ist es jedoch weder erwünscht noch möglich, einen Kurbeltrieb als Antrieb
zu verwenden, so daß man auf einen hin- und hergehenden Antrieb zurückgreifen muß,
z. B. die Kolbenstange eines Druckmittelzylinders, um die Winkelbewegung eines Eingangselementes
der Vorrichtung zu steuern. Dabei soll vielfach der Hub bzw. die Winkelamplitude
des getriebenen Bauteils verstellbar sein. Dies hat man bislang nicht auf einfache
Weise bewerkstelligen können, weil ein Druckmittelzylinder eine in sich abgeschlossene
Einheit darstellt und daher der Hub nicht ohne weiteres verstellt werden kann, wenn
man nicht eine komplizierte Zusatzeinrichtung in Kauf nehmen will. Infolgedessen
bestanden die herkömmlichen Vorrichtungen in den Fällen, in denen es auf die Hubverstellbarkeit
in weitem Bereich ankam, grundsätzlich aus einem umlaufenden Kurbeltrieb, nicht
aber aus einem geradlinig hin- und hergehenden Kraftantrieb, dessen Hub man nicht
mit einfachen Mitteln in größerem Umfange verstellen konnte.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine
einfache, wirtschaftlich herstellbare und im Betrieb zuverlässig arbeitende Vorrichtung
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, wobei der geradlinig hin- und hergehende
Kraftantrieb bequem so schwenk- bzw. einstellbar ist, daß der Hub des getriebenen
Bauteils zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert nahe Null verstellt werden
kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kraftantrieb
in an sich bekannter Weise als geradlinig hin- und hergehendes Antriebsglied ausgebildet
und daß er in der Bewegungsebene des getriebenen Bauteils schwenkbar gelagert ist.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß ein Kraftantrieb,
beispielsweise ein vollständiger Druckzylinder, in einer Ebene schwenkbar angeordnet
ist, in der sich sowohl das geradlinig hin-und hergehende Antriebsglied als auch
das getriebene Bauteil bewegen. Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung besteht
darin, daß die Verwendung irgendeiner aufwendigen oder kompliziert aufgebauten Vorrichtung
zwischen dem hin- und hergehenden Antriebsglied und dem getriebenen Bauteil überflüssig
ist. Insbesondere sind keine Kugelgelenke erforderlich, sondern es genügen einfache
Pleuellager, und die Lagerung des getriebenen Bauteils ist keinerlei erhöhter Beanspruchung
ausgesetzt. Infolgedessen ist auch während des Betriebes mit einfachsten Mitteln
eine stufenlose Einstellung möglich, beispielsweise durch Verdrehen eines mit einer
Skala versehenen Knopfes. Als Stelleinrichtung kann ein Schneckentrieb verwendet
werden, der das selbsttätige Halten des Kraftantriebes in einer gewählten Winkelstellung
bewirkt. Der Hub des getriebenen Bauteils kann bequem und stufenlos verändert werden,
ohne daß es notwendig wäre, den Hub des Kraftantriebes selbst veränderbar zu begrenzen.
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Zwar ist bereits eine Vorrichtung bekannt, bei der zwischen einer
hydraulischen Antriebseinheit und der getriebenen Maschine ein System mit Keilriemen
und veränderlichen Riemenscheiben eingeschaltet war. Diese Vorrichtung war einer
starken Abnutzung unterworfen. Häufig riß der Keilriemen; sein Ersatz bedingte nicht
nur Stillstandszeiten zu ungelegenem Zeitpunkt, sondern auch einen bisweilen beträchtlichen
Arbeitsaufwand unter Einsatz entsprechender Hilfsmittel.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das Antriebsglied
mit einem Kolben fest verbunden ist, der auf beiden Seiten sich verjüngende Vorsprünge
aufweist, die in Totpunktnähe in zugehörige Aussparungen der Zylinderköpfe eintreten.
Die dadurch bewirkte Verdrängung des Druckmittels verlangsamt die Kolbenbewegung
an den Enden des Hubes. Das Ausmaß dieser Verlangsamung kann man durch entsprechende
Gestaltung der Vorsprünge und Aussparungen innerhalb eines gewissen Bereiches festlegen.
Mit einfachen Mitteln kann man daher eine längere Verweilzeit des getriebenen Bauteils
in den Grenzlaggen und in deren Nähe erreichen, was für viele Anwendungen sehr vorteilhaft
ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der
Zeichnungen beschrieben. Darin zeigt F i g. 1 eine schematisierte Ansicht
einer verstellbaren Hubsteuervorrichtung gemäß der Erfindung mit gestrichelt angedeuteten
Grenzlagen, F i g. 2 eine Stimansicht, teilweise im Schnitt, der Vorrichtung
nach F i g. 1,
F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III
in Fig. 1,
F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in F i-.2 und
F i g. 5 eine Schnittansicht der Verstelleinrichtung längs der Linie
V-V in F i g. 2.
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem ein
Schwingantrieb einer elektrochemischen Schleifmaschine hydraulisch betätigt wird.
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Die verstellbare Hubsteuervorrichtung 10 nach F i
g. 1 und 2 weist eine Antriebseinheit 11 auf ' die an einem
Schwenkrahmen 12 angebracht ist. Dieser
ist gegenüber einem Traggestell
13 mit Hilfe einer Stelleinrichtung 14 drehverstellbar.
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Die Antriebseinheit 11 kann durch ein Druckmittel betätigt
werden. Sie besitzt einen Druckzylinder 16, der ein Pleuel 17 betätigt,
das den Schwinghebel 75 einer schwingenden Schleifscheibe 77 treibt.
Letztere schwingt um eine Achse 74.
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Der Druckzylinder 16 ist am Schwenkrahmen 12 angebracht. Dieser
ist mit einer Welle 18 versehen (F i g. 3), die sich vom Rahmen 12
rückwärts erstreckt und in einem Lager 19 (F i g. 5) um eine horizontale
Achse drehbar gelagert ist. Das Lager 19
ist mit Hilfe einer Klemmschraube
21 an dem Traggestell 13 befestigt.
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Der Druckzylinder 16 besitzt einen hohlzylindrischen Teil
38, in dem ein Kolben 39 gleitet (F i g. 4). Mit dem Teil
38 sind an dessen gegenüberliegenden Enden zwei Zylinderköpfe 41 und 42 dicht
verbunden und mit Schrauben 40 und 45 befestigt (F i g. 1). An den Zylinderköpfen
41, 42 ist je ein Nippel 43 bzw. 44 angebracht, der mit dem Inneren des zylindrischen
Teils 38 in Verbindung steht. Der Kolben 39 ist mit dem üblichen Kolbenring
48 versehen und an einer Kolbenstange 49 befestigt, die den Zylinderkopf 42 und
den Befestigungsrahmen 12 durchsetzt. Im Zylinderkopf 42 ist ein Dichtungsring
51 vorgesehen, der einen Austritt von Druckmedium verhindert. An beiden Stirnflächen
des Kolbens 39 ist je ein sich verjüngender Vorsprung 52 bzw.
53 angeordnet. Die Zylinderköpfe 41 und 42 enthalten entsprechende Aussparungen
54 und 56 mit parallelen Wandungen. Wenn sich der Kolben 39
seinem
linken Totpunkt nähert und der Vorsprung 52 in die zugeordnete Aussparung
54 des Zylinderkopfes 41 eintritt, wird die austretende Druckmittelmenge fortschreitend
kleiner. Infolgedessen setzt das Druckmittel der Bewegung des Kolbens einen immer
größeren Widerstand entgegen. Wenn dann der Kolben 39 umgesteuert ist und
sich seinem rechten Totpunkt nähert, wiederholt sich der beschriebene Vorgang bei
dem Vorsprung 53, der in den Hohlraum 56 eintritt. Auf diese Weise
wird die Bewegung des Kolbens 39 an den Enden seines Hubes verlangsamt; sie
erreicht im mittleren Teil des Hubes ihre größte Geschwindigkeit.
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Am rechten Ende der Kolbenstange 49 ist ein Joch 57 angebracht,
das mit einer Gleitführung 58
zusammenwirkt (F i g. 3). Diese hat einen
Jochzapfen 59, der das Joch 57 und Führungsrollen 61
durchsetzt.
Am Zapfen 59 ist das linke Ende des Pleuels 17 angelenkt. Das gegenüberliegende
Ende des Pleuels 17 ist bei 62 auf geeignete Weise an dem getriebenen
Bauteil, hier dem Schwinghebel 75, angelenkt. Der Jochzapfen 59 kann
mittels einer Mutter 63 in seiner Lage gehalten sein. Die Führungsrollen
61 können zwischen Verschleißstreifen bzw. Gleitsteinen 64 und
66 angeordnet sein, die mit Schrauben im Rahmen 12 gehalten sind. Der Zapfen
59 hat zwei Abflachungen 67 und 68, die an je einem
Entlastungs-Tellerventil 69 bzw. 71 angreifen können (F i
g. 4), um in der nachstehend beschriebenen Weise die hin- und hergehende
Bewegung zu steuern. Das Tellerventil 69 ist am Schwenkrahmen 12 mit Hilfe
eines L-förmigen Tragstückes 72 angebracht (F i g. 1 und 2). Das Tellerventil
71 ist mittels eines L-förmigen Tragstückes 73
am Schwenkrahmen 12
befestigt.
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Das hintere Ende der Welle 18 trägt ein Schneckenrad 22, das
zur Stelleinrichtung 14 gehört. Diese weist ferner eine Welle 23 auf, die
drehbar in Lagern 24 und 26 gelagert ist, die gegenüber dem Traggestell
13 fest angeordnet sind. In der Nähe des dem Schneckenrad 22 benachbarten
Endes der Welle 23 ist eine Schnecke 27 befestigt, die mit dem Schneckenrad
kämmt. Am entgegengesetzten Ende der Welle ist ein Knopf 28 angebracht (F
i g. 5). Zum Drehverstellen des Schwenkrahmens 12 dreht man den Knopf
28, so daß über die Schnecke 27 und das Schneckenrad 22 die Welle
18 des Schwenkrahmens 12 verdreht und dadurch der Druckzylinder
16 verschwenkt wird. Der Verstellbereich kann mit Hilfe eines fest mit dem
Traggestell 13 verbundenen Anschlagbundes 29 und mittels Anschlagschrauben
31
und 32 begrenzt sein (F i g. 1 und 2).
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Zur Aufnahme eines zwischen Schneckenrad 22 und Schnecke
27 etwa vorhandenen Spiels ist ein exzentrisches Lager 19 vorgesehen
(F i g. 5), dessen Außenumfang den Mittelpunkt a und dessen Innenumfang den
Mittelpunkt b hat. Bei Drehung des Lagers 19 im Uhrzeigersinn wird
die Welle 18 zu der Schnecke 27 hin angehoben. Die richtige Einstellung
kann mit Hilfe der Klemmschraube 21 festgelegt werden.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung wird zum besseren Verständnis im
folgenden erläutert.
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Der Druckzylinder 16 hat eine ähnliche Funktion wie übliche
druckmittelbetätigte Antriebe. Bei Beaufschlagung des Zylinderteils 38 (F
i g. 4) mit Druckmittel über den Nippel 43 (F i g. 1) wird der Kolben
39 nach rechts gedrückt. Die Abflachung 67
(F i g. 4) des Zapfens
59 greift an dem Entlastungs-Tellerventil 71 an, das eine (nicht gezeigte)
Umschalteinrichtung betätigt. Dadurch wird die Strömung des Druckmittels umgesteuert,
so daß das Druckmittel jetzt durch den Nippel 44 ein- und aus dem Nippel 43 austritt,
wodurch sich der Kolben 39 nach links bewegt. Der Hub des Druckzylinders
16 bleibt stets konstant, doch kann man seine Wirkung auf die Schleifscheibe
77 oder eine andere schwingende oder hin- und hergehende Einrichtung verändern.
Soll der Hub der Schleifscheibe möglichst klein sein, so kann der Knopf
28 gedreht werden, bis der Zylinder 16
die Stellung A in F i
g. 1 erreicht, in der die Richtung des hin- und hergehenden Antriebsgliedes
49 dem von der Achse 74 durch das Gelenk 62 gehenden Schwenkradius
76 des getriebenen Bauteils 75
annähernd parallel ist. In dieser Stellung
schwingt das Pleuel 17 vorwiegend um das Gelenk 62 und die Achse des
Jochzapfens 59, während die eine Schwingbewegung des Hebels 75 herbeiführende
Hubkomponente minimal ist. Wenn der Hub möglichst groß sein soll, wird durch Verstellen
des Knopfes 28 der Zylinder 16 annähernd in die Stellung B in F i
g. 1 bewegt. In dieser Lage ist die Richtung des hin- und hergehenden Antriebsgliedes
49 zu dem Schwenkradius 76 des getriebenen Bauteils 75 annähernd rechtwinklig
und die eine hin-und hergehende Bewegung der Schleifscheibe 77
herbeiführende
Hubkomponente daher möglichst groß. Nach Einstellen des Druckzylinders
16 mittels der Stelleinrichtung 14 wird diese Einstellung durch den normalen,
selbsthemmenden Eingriff zwischen der Schnecke 27 und dem Schneckenrad 22
in dem Einstellgetriebe aufrechterhalten. Durch die Drehverstellung des Knopfes
28 kann jeder gewünschte Hub des Pleuels 17 und damit des Schwinghebels
75
der Schleifscheibe zwischen den vorstehend angegebenen
Grenzlagen erzielt werden.