DE1947915C - Vorrichtung zur Erzielung einer rotierenden Bewegung mit periodisch abwechselnd zu- und abnehmender Winkelgeschwindigkeit - Google Patents

Description

♦ · Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzielung einer rotierenden Bewegung mit periodisch abwechselnd zu- und abnehmender Winkelgeschwindigkeit, bei der koaxial zu einer AbtriebsweJIe ein Pendel angeordnet ist, das über einen von einer motorisch angetriebenen Antriebswelle, deren Antriebsmotor gegenüber der Abtriebswelle schwenkbar gelagert ist, abgeleiteten Antrieb in durch Abstützen an einem ortsfesten Bauteil erzwungene Schwingungen gebracht wird und das schwingende Ende des Pendels über einen schlupffreien Trieb mit der Abtriebswelle der Vorrichtung derart in Verbindung steht, daß die Schwingungsbewegungen des Pendels der Abtriebswelle als periodische Beschleunigung bzw. Verzögerung überlagert sverden.

Antriebe mit periodisch an- und abschweifender Winkelgeschwindigkeit werden für die unterschiedlichsten Zwecke benöliei. So gibt es beispielsweise in der chemischen Industrie Rührverfahren, deren Wirkungsgrad bei Verwendung eines derart angetriebenen Rührers beträchtlich größer ist als mit einem konventionellen, mit konstanter Winkelgeschwindigkeit umlaufenden Rührer.

Des weiteren benötigt man derartige Antriebe mit periodisch wechselnder Winkelgeschwindigkeit für Rührmechanismen zur Erzielung einer taumelnden und rotierenden Körperbewegung, die die Kinematik um stülpbarer Gi-'enksysteme benützen (schweizerische Patentschriften 216760, 361701 und 366710). Die Eigentümlichkeit solcher Mecnanismen besteht darin, daß die beiden anzutreibenden Hilfswellen ungleichförmig rotieren müssen. Bei bisher verwendeten Kreuzgelenken, die auf Grund ihrer Geometrie an der Abtriebsseite eine periodisch wechselnde Winkelgeschwindigkeit erzeugen, wird das gesamte Drehmoment über diese im Winkel angeordneten Gelenkt* übertragen, die daher bald ausgeschlagen sind und die Genauigkeit sowie die Lebensdauer des Antriebs beeinträchtigen.

13ei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art (USA.-Patentschrift 3 364 770) ist für den Antrieb der Abtriebswelle und den Antrieb des Pendels eine Kraftverzweigung vorgesehen. Die motorisch angetriebene Antriebswelle treibt über eine Untersetzung die Abtriebswclle und über einen Trieb eint: Kurbelschcibe, deren Kurbelstange am freien Ende des Pendels angreift und diesen in erzwungene Schwingungen versetzt, die sich der Ablriebswclle überlagern. Diese Art des Pendelantriebes über eine Kraftverzweigung macht es unvermeidlich, daß auf die Antriebswelle der Vorrichtung die diskontinuierliche Bewegung des Pendels ebenfalls übertragen wird und damit unerwünschter Verschleiß auf der Motorseite auftritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Rückwirkung auf die Antriebswelle der Vorrichtung zu vermeiden und damit eine einfache und vcrschlcißarmc Vorrichtung zur Erzielung einer periodisch zu· und Abnehmenden Winkelgeschwindigkeit zu schaffen.

Zur Lösung wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß an dem freien finde des Pendels als Antrieb für dessen erzwungene Schwingungen ein von dem .schlupffreien Trieb unmittelbar angetriebenes Steuerorgan angeirdncl ist, das sich am ortsfeslen Bauteil nur gegenüber der Scliwingungseinrichliing des Pendels ah-.ÜM/I.

Dadurch ist erreicht, daß ohne Kraftverzweigung sowohl die Abtriebswelle als auch das Pendel vom gleichen Antrieb angetrieben werden und Mch trotzdem die diskontinuierliche Bewegung des Pendels nur der Abtriebswelle überlagert und die gewünschte periodisch zu- und abnehmende Winkelgeschwindigkeit der Abtriebswelle erzeugt. Das Pendel wird mit der Antriebswelle kontinuierlich angetrieben.

In zweckmäßiger Ausbildung der Erfindung ist das

ίο Steuerorgan eine am Pendel drehbar gelagerte Kurbel, deren freier Zapfen in einer Führungsbahn geführt ist. Weitere Ausbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Bei den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt

Fig. I eine Antriebsvorrichtung in vereinfachter perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 vier verschiedene Arbeitsphasen bei vier ausgewählten Pendelstellungen mit der dazugehörigen charakteristischen Bewegungskurve und

F i g. 3 bis 5 weitere Arbeitsphasendarstcllungen der Vorrichtung entsprechend Fig. 2 mit abgeändertem Pendelantrieb.

In Fig. 1 ist mit 1 die Abiriebswelle der Vor-

J5 richtung bezeichnet Diese Abtriebswelle 1 ist in einem ortsfesten Lagerbock 2 drehbar gelagert und trägt auf ihrem hinteren Abschnitt eine Stufenscheibe 3, die über einen Treibriemen 4 mit der Abtriebswelle S bzw. der Abtriebswclle 5 a eines Motors 6 verbunden ist. Auf der Abtriebswelle 1 ist ein Pendel 7 schwenkbar angeordnet. Der Motor 6 ist mit dem Pendel 7 schwenkbar. Am unteren, freien Ende des Pendels 7 ist eine Kurbel 8 drehbar gelagert. Der Antrieb dieser Kurbel erfolgt zwangläufig über einen schlupffreien Trieb 9. welcher eine auf der Abtriebswelle I sitzende Scheibe 10 mit der Antriebswelle 11 der Kurbel8 verbindet. Die Durchmesser der Scheiben 10 und 11 sind im vorliegenden Falle so aufeinander abgestimmt, daß die Kurbel 8 mit der halben Drehzahl der Abtriebswelle 1 angetrieben wird. Der freie Zapfen 12 der Kurbel 8 ragt als Steuerorgan in den geradlinigen, vertikalen Schlitz einer Führungsbahn 13, die frontal vor dem Pendel 7 angeordnet ist und deren Längsachse durch die Achse der Abtriebswellc 1 verläuft. Der Zapfen 12 trägt im Bereich der Führungsbahn 13 ein Kugellager 14.

Wird nun die Abtriebswelle 1 von der Welle 5a des Motors 6 mil. konstanter Winkelgeschwindigkeit angetrieben, so dreht sich mit dieser — über den Trieb 9 — auch die Kurbel 8, und zwar bei der erläuterten Ausführung im Drehzahlverhältnis 2 : 1. Bei jeder Umdrehung der Abtriebswellc 1 wird daher das Pendel 7 zwei volle Hin- und Hergänge ausführen. Bewegt sich das Pendel 7 dabei im Sinne der Drchrichlunp de Abtriebswellc 1, so ergibt sich durch Überlagerung der beiden Drehbewegungen eine. Beschleunigung; wird das Pendel 7 dagegen in der entgegengesetzten Richtung verschwenkt, so wird die Winkelgeschwindigkeit der Abtriebswclle 1 cnlsprechend verzögert.

Die Fig. 2 veranschaulicht das Pendel 7 in vier jeweils um 9(Γ gegeneinander verdrehten Lagen I bis IV. wobei unterhalb davon die Pendelauslchkungen in Winkclgraden über dem Drehwinkel der Abtriebswelle I aufgetragen sind. Die sich ergebende Kurve !5 isl in bezug auf die ideale Simiskurve 26 etwas verzerrt, da die Führungsbahn 13 ihre Winkellage in bc/ug auf die Pendelachse ständig ändert.

Zur Erzielung einer genauen Sinuskurve müßte die Führungsbahn in jeden» Augenblick parallel zur Pendellängsachse liegen. Eine solche Ausführungsform ist grundsätzlich möglich und wird nachstehend an Hand einer weiteren Ausführungsvariante veranschaulicht.

Die F i g. 3 veranschaulicht wiederum in schematicher Form, in vier aufeinanderfolgenden Lagen, eine Vorrichtung mit einem geradlinigen Führungsprofil 17. Im Gegensatz zur Ausführung nach den Fig. I und 2 ist das Führungsprofil hier jedoch nicht starr befestigt, sondern über gelenkige Führungsorgane mit einem ortsfesten Drehpunkt 18 verbunden.

Die Führungsorgane umfassen eine am Führun^sprofil 17 angreifende Gabel 19 a, eine am Drehpunkt 18 schwenkbar gelagerte Verbindungsstange 20 sowie eine zweite Gabel 19 b, welche um einen in der Symmetrieachse der Pendelbewegung angeordneten Punkt 21 schwenkbar gelagert ist. Der aus den Teilen 18, 19 und 20 bestehende Gelenkmechanismus bildet einen gleicharmigen Hebel mit dem Drehpunkt bei 18. Dank dieser Anordnung bleibt die Längsachse des Führungsprofils 17 stets parallel zur Pendellängsachse, wodurch die Erzielung der im unteren Teil von F i g. 3 dargestellten Sinuskurve ermöglicht wird.

Das Steuerorgan, durch welches die von der Abiriebswelle 1 selbst abgeleitete Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung des Pendels 7 umgewandelt wird, braucht selbstverständlich nicht unbedingt in Form einer Kurbel ausgeführt zu werden. F i g. 4 zeigt eine am freien Ende des Pendels 7 angeordnete Kurvenscheibe 22, die über den schlupffreien Trieb 9 und die Antriebsscheibe 11 von der Abtriebswelle 1 aus in Drehung versetzt wird. Durch eine Zugfeder 23 wird die Kurvenscheibe 22 in ständigem Kontakt mit einer ortsfesten Führungsfläche24 gehaltf n, so daß das Pendel 7 bei der Drehung der Kurvenscheibe 22 eine zwangläufige hin- und hergehende Bewegung ausführt. Eine Korrektur der Bewegungskurve im Sinne der Angleichiing an die ideale Sinuskurve kann in diesem Falle durch die Wahl der Kurvenscheibcnform erzielt werden.

Eine weitere Konstrukiionsvariante ist in Fig. 5 dargestellt, wobei für die den vorangehenden Ausführungen entsprechenden Teile auch wieder die gleichen Bezugszeichen verwendet sind. In diesem Falle wird, wie gemäß Fig. 1 und 2, eine am freien Ende des Pendels gelagerte Kurbel 8 verwendet. Der Kurbelzapfen 12 ist hier jedoch über eine Führungsstange25 mit einem festen Drehpunkt 26 verbunden. Dei der Drehung der Kurbel 8 ergibt sich somit ebenfalls eine hin- und hergehende Bewegung des Pendels. Wie die im unteren Teil von Fig. 5 dargestcllu*· Bewegungskurve 27 zeigt, weicht diese von der idealen Sinusform 28 ebenfalls ah, was aber für viele praktische Anwendungsbereiche ohne weitere^ in Kauf genommen werden kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzielung einer rotierenden Bewegung mit periodisch abwechselnd zu- und abnehmender Winkelgeschwindigkeit, bei der ko-

axial zu einer Abtriebswelle ein Pendel angeordnet ist, das über einen von einer motorisch angetriebenen Antriebswelle, deren Antriebsmotor gegenüber der Abtriebswelle schwenkbar gelagert ist, abgeleiteten An.;eb in durch Abstützen an

einem ortsfesten Bautei' erzwungene Schwingungen gebracht wird und das schwingende Ende des Pendels über einen schlupffreien Trieb mit der Abtriebswelle der Vorrichtung derart in Verbindung steht, daß die Schwingungsbewegungen des

Pendels der Abtriebswelle als periodische Beschleunigung bzw. Verzögerung überlagert werden, dadurch gekennzeichnet, daß an dem freien Ende des Pendels (7) als Antrieb für dessen erzwungene Schwingungen ein von dem

schlupffreien Trieb (9, 11) unmittelbar angetriebenes Steuerorgan (12; 22) angeordnet ist, das sich am ortsfesten Bauteil (13; 17; 25) nur gegenüber der Schwingungsrichlung des Pendels abstützt.

2. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan eine am Pendel drehbar gelagerte Kurbel (8) ist, deren freier Zapfen (12) in einer Führungsbahn (13) geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kurbelzapfen (12) über eine Führungsstange (25) mit einem festen Drehpunkt (26) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan eine Kurvenscheibe (22) ist, welche durch ein elastisches Organ (23) in ständigem Kontakt mit einer Fühlungsfläche (24) gehalten ist und an dieser abläuft.

Hierzu 2 Blatt Zeichnur gen