DE2046215A1

DE2046215A1 - Vibrationsantrieb

Info

Publication number: DE2046215A1
Application number: DE19702046215
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-09-18
Filing date: 1970-09-18
Publication date: 1971-04-15
Also published as: DE2046215B2; JPS496849B1; DE2046215C3; US3600957A; ZA706360B; CA921290A

Description

iDie Erfindung betrifft einen Vibrationsantrieb.

Vibrationsantriebe, Schwungmassenantriebe und ähnliche Einrichtungen, die in Verbindung mit unterschiedlichsten werkzeugenund Masch nen, beispielsweise Steinbrechern, Bergwerks- und Bohranlagen, Auf reißmaschinen und dergleichen verwendet werden, enthalten im wesen liehen eine um eine Drehachse umlaufende Unwucht, die eine Antrieb kraft mit wechselnder Kraftriohtung erzeugt. Derartige Antriebe
sind normalerweise so ausgelegt, daß die größten Antriebskräfte in vorgegebenen Richtungen erzeugt werden, jedoch treten auch in ande ren Richtungen unerwünschte Kräfte auf und aus diesem Grund müssen die Antriebe entweder hinsichtlich ihrer maximalen Antriebsleistuni begrenzt oder derartig überdimensioniert werden, daß sie auch den unerwünschten Belastungen widerstehen können, selbst wenn aber die Antriebe für derartige Belastungen ausgelegt werden, können die
Einrichtungen, an die die Antriebe angebracht werden, diese übermäßigen Belastungen häufig nicht aushalten.

Bs sind Vibrationsantriebe mit Doppel-Sohwungmaeeen bekannt, deren Bewegung derart aufeinander abgestimmt ist, daß die von Ihnen er-

^mmC.^m*

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BAD ORIGINAL

zeugten Antriebskräfte sich in der einen Richtung verstärken und in der anderen Richtung entgegengesetzt zueinander verlaufen. Solehe Vibrationsantriebe sind im Verhältnis zur erzeugten Antriebsleistung aufwendig und vermögen die oben erwähnten Schwierigkeiten! nicht vollständig zu beseitigen. Außerdem läßt sich die Leistung derartiger Vibrationsantriebe im allgemeinen nur schwierig oder überhaupt nicht einstellen, ohne daß die Einrichtung zalegt wird, und,die Drehzahl oder Frequenz ist häufig die einzige, leicht verstellbare Veränderliche derartiger bekannter Vibratoren.

Erfindungsgemäß soll daher ein Vibrationsantrieb geschaffen werden!, der bei einer kompakten Bauwelse über eine hohe Antriebsleistung verfügt, die in einfacher Weise reguliert werden kann.

Zu diesem Zweck schafft die Erfindung den in den Ansprüchen beschriebenen Vibrationsantrieb.

Der erfindungsgemäße Vibrationsantrieb ist in Verbindung mit einer Reihe von Werkzeugen und Einrichtungen verwendbar, die während des Betriebs in Schwingungen versetzt werden sollen. Bei dem erfindungsgemäßen Vibrationsantrieb wird eine um einen feststehenden Schwenkzapfen schwingfähig abgestützte Schwungmasse durch einen umlaufenden Exzenterantrieb derart angetrieben, daß die wirksame Antriebskraft längs einer einzigen Bewegungeachse konzentriert und in alle anderen Richtungen äußerst gering gehalten wird. Der Exzenterantrieb hat einen leicht einstellbaren, veränderlichen Hub, so daß die Antriebsleistung auoh dann wahlweise verändert werden kann,wenh der erfindungsgemäße Antrieb in eine Arbeitsmaschine eingebaut is

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ohne daß der Antrieb zerlegt werden muß, und dennoch sind sämtlich«» bewegten Bauteile mit Ausnahme der Antriebswelle bei dem erfindungi gemäßen Antrieb in einem Gehäuse eingeschlossen.

Im einzelnen ist der Schwungmassen-Vibrationskörper des erfindungs·; gemäßen Vibrationsantriebes in einer Ebene, in der die Antriebsleistung des Antriebs wirksam sein soll, hin- und hergehend schwingfähig angeordnet und wird durch den auf einer Kreisbahn umlaufenden Exzenterantrieb derart angetrieben, daß die maximale Antriebskraft in dieser Richtung erzeugt wird und in anderen Richtungen wirkende Störkräfte im wesentlichen ausgeschaltet werden. In einem kompakten Gehäuse sind sämtliche bewegten Bauteile mit Ausnahme der Antriebswelle vollständig eingeschlossen und der erfindungsgemäße Antrieb läßt sich in einfacher Weise in Verbindung mit verschiedenen werkzeugen und Maschinen, die einen regelbaren Vibrationsantrieb benötig gen, verwenden. Zusätzlich zur Drehzahlregelung läßt sich die Antriebsleistung des erfindungsgemäßen Vibrationsantriebes durch Änderung des Exzenterhubes einstellen. Eine derartige Einstellung kann Ln einfacher Weise durch bequem zugängliche öffnungen im Gehäuse vorgenommen werden, ohne daß der Antrieb von der zugeordneten Arbeltsnaschine abgenommen oder zerlegt werden muß.

Der umlaufende Exzenterantrieb ist mit einer kinematischen Einrichtung versehen, die die Drehbewegung der Antriebswelle in eine hinind hergehende, lineare Schwenkbewegung des in der Schwungmasse angeordneten Exzenterantriebs umsetzt, wobei die Schwungmasse durch Jiese lineare Schwenkbewegung in eine hin- und hergehende Schwenkjewegung um den feststehenden, versetzt angeordneten.Schwenkzapfen

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versetzt wird. Die bei der Kraftübertragung von der Antriebswelle zur Schwungmasse erzeugten Trägheitskräfte zwischen dem Exzenterantrieb und der Schwungmasse führen zu hin- und hergehenden Massenkräften in einer vorgegebenen Ebene und schalten in anderen Richtungen wirkende Massenkräfte aus. Die Größe der erzeugten Massenkräfte läßt sich wahlweise einstellen, indem ein erster Exzenter
des Exzenterantriebs in einem zweiten Exzenter des Exzenterantriebi winklig verdreht wird. Hierdurch kann der Exzenterhub des Exzenterantriebes wahlweise eingestellt und somit der Schwenkweg der Schwungmasse und infolgedessen die erzeugte Vibrationskraft in erwünschte!· Weise verändert werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den
Ansprüchen und der nachfolgenden, beispielsweisen Beschreibung.in
Verbindung mit den zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles,

Fig. 2 ein Anwendungsbeispiel eines erfindungsgemäßen vibration^·

antrlebes, |

Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig.I^

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 4, j

Fign. 6a bis 6c schematische Darstellungen unterschiedlicher Exzen-j

ι terhub-Einstellungen, und j

i _R_ '

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i Pign. 7a schematisehe Darstellungen sechs unterschiedlicher Stelbis 7f

lungen eines erfindungsgemaßen Vibrationsantriebes während eines Arbeitstaktes.

!Der erfindungsgemäße Vibrationsantrieb ist in einem zylindrischen

j Gehäuse 10 untergebracht, das durch Stirnwände 12 verschlossen und

;an einem Träger 14 befestigt ist, so daß der erfindungsgemäße Vibra tionsantrieb in einfacher Weise mit den verschiedenen Arbeitsmasch inen verbunden werden kann. Wie gezeigt, enthält der Träger 14 eine Grundplatte 16 und zwei gebogene Tragplatten 18, in denen das Gehäuse 10 einsitzt, jedoch kann die Form des Trägers 14 in Abhängig keit von den besonderen Anwendungsfäll verändert werden.

Im Gehäuse 10 ist eine im wesentlichen scheibenförmige Sehwungmass in Form eines Schwingkörpers 20 angeordnet, die an ihrem unteren Ende schwenkbar auf einem Schwenkzapfen 22 gelagert ist, der parallel zur Achse des zylindrischen Gehäuses 10 durch das Gehäuse ve läuft. Um den für die Schwingbewegung des Schwingkörpers 20 erforderlichen freien Raum zu erhalten, ist der Schwingkörper 20 kleine: als die Innenkammer des Gehäuses 10 ausgebildet, und in Radiairich tung des Schwenkzapfens 22 ist der Schwingkörper 20 ferner von geringfügig gestreckter Form. Infolgedessen ist der am oberen und unteren Ende des Schwingkörpers 20 vorhandene freie Raum sehr klein, der seitlich des Schwingkörpers 20 vorhandene freie Raum jedoch aui reichend groß bemessen. In der Mitte des Schwingkörpers 20 ist eine erweiterte, in Horizontalrichtung länglich ausgebildete Bohrung 24 vorgesehen, die den Schwingkörper 20 in Axialrichtung durchsetzt. An den sich zugekehrten Seitenflächen der Bohrung 24 sind senkrechte

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Gleitplatten 26 mit sich zugekehrten, parallelen Gleitflächen angeordnet. Der Schwenkzapfen 22 ist an seinen Enden in Taschen 28 von Lagerkörpern 30 gehaltert, die in öffnungen der Stirnwände 12 ein-\

sitzen (s. Fig. 3). Die Lagerkörper 30 sind durch Schrauben 94 an den Stirnplatten 12 befestigt, und Verschlußschrauben 32 dienen zum Verschließen von Gewindebohrungen, in die zum Zwecke eines βΐηίθσηφη Abnehmens der Lagerkörper 30 Zapfen eingeschraubt werden können. :

In der Bohrung 24 ist ein im wesentlichen ovaler Gleitkörper 36 geordnet, an dessen sich gegenüberliegenden Enden Seitenplatten 38 ^! befestigt sind, die in glatter, gleitfähiger Anlage mit den Gleitplatten 26 zusammenwirken. In der Mitte ist der Gleitkörper 36nit einer kreisförmigen Bohrung 40 versehen, in der Axial-Walzenlager 42 angeordnet sind. In den Walzenlagern 42 ist ein exzentrischer Antriebskörper 44 gelagert. Der Antriebskörper 44 ist in einer zu seiner Längsachse senkrecht verlaufenden Ebene in zwei Antriebseiet

mente 44a und 44b unterteilt, die durch in Axialrichtung verlaufen·}

de, in Umfangsrichtung verteilte Schrauben 46 miteinander verbunden sind. Die Köpfe 47 der Schrauben 46 sitzen in öffnungen des An-

triebselementes 44a ein, und die Gewindeabschnitte 49 der Schrauben

46 sind mit de» Antriebselement 44b verschraubt. Durch die Köpfe 4 7 werden Druckfedern 48 in sich zugekehrten Taschen 50 zwischen den beiden Antriebselementen gehaltert (s. Pig. 3)· Zur Zentrierung des Gleitkörpers 36 dienen am Schwingkörper 20 angebrachte Führung^ platten 52, die an gegenüberliegenden Bnden der Gleitplatten 26 angeordnet sind und die Enden der Oleitplatten 38 nach innen übergreifen.

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Der Antriebskörper 44 wird durch eine Antriebswelle 54 angetrieben die in Axialrichtung durch das Gehäuse 10 verläuft und an ihren Enden in geeigneten Lagern 56 abgestützt ist. Die Lager 56 sind in Lagerplatten abgestützt, die beispielsweise aus einer vorderen La-j

gerplatte 58 und einer hinteren Lagerplatte 6O, welche durch Schrauben 95 an den Stirnwänden 12 befestigt sind, bestehen können. In der vorderen Lagerplatte 58 sind Stellschrauben 62 angeordnet, die mit dem zugeordneten Lager 56 zusammenwirken und dieses in Axialrichtung beaufschlagen, unrein Axialspiel auszuschalten. Die Antriebswelle 54 ist in der Mitte mit einem erweiterten, exzentri-I sehen Nocken 64 versehen, der geneigt verlaufende, zylindrische Uohultern 66 und Endabschnitte 68 verringerten Durchmessers aufweist. Die Antriebselemente 44a und 44b sind mit exzentrisch verlaufenden Bohrungen 70 versehen, die engsitzend an den Nocken 64 und die Schultern 66 angepaßt sind, so daß die Antriebselemente be m Pestziehen der Klemmschrauben 46 gegen die geneigten Schultern gezogen und antriebsschlüssig mit diesen verklemmt werden.

Wie die Pign. 3 und 4 zeigen, sind die fluchtend angeordneten Bohrungen 71 der Antriebselemente 44a und 44b zur Achse der Antriebswelle 54 versetzt angeordnet. Infolgedessen jsfc die in den Figuren obere radiale Wandstärke der Antriebselemente größer als die untere radiale Wandstärke. Weiterhin ist die Mittelachse des erweiterten mittleren Nockens 64 zur Drehachse der Antriebswelle 54 versetzt angeordnet. Da die Antriebswelle 54 in den Bohrungen 71 verdreht werden kann, bestimmen die versetzten Bohrungen 71 und der mittlere Nocken 64 die Exzentrizität der beiden Bauteile, wobei diese Exzentrizität einstellbar ist. Durch diese Einstellmöglichkeit

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kann die gesamte Massenkraft der beiden Bauteile, d.h. des Nockens 64 und der Antriebselemente 44, sowie ihre Radialauslenkung gegenüber der Drehachse der Antriebswelle wahlweise eingestellt werden, so daß der Exzenterhub des Exzenterantriebs in erwünschter Weise verstellt werden kann. Der Antrieb enthält somit einen innerhalb eines ersten Exzenters angeordneten zweiten Exzenter und läßt sich hinsichtlich seines Exzenterhubes leicht verstellen.

In der vorderen Lagerplatte 58 sind abnehmbare Verschlußkappen 72 Mit uinem derartigenUmfangsabstand angeordnet, daß sie in der in Fig. 5 gezeigten Winkellage des Exzenterantriebs fluchtend zu den Klemmschrauben 46 ausgerichtet sind. Um den Exzenterantrieb in diese Winkellage zu bringen, ist an der vorderen Lagerplatte 58 ein Einstei:.-zapfen 74 vorgesehen, der durch eine Feder 76 in einen Radialschlitz 78 des Antriebselementes 44a gedrückt wird. Der Einstellzapfen 74 ist an seinem erweiterten Kopf 8O mit Flügeln 82 versehe^i, die normalerweise in Schlitznuten 84 einsitzen, welche in einem koaxial zum Einstellzapfen von der Lagerplatte 58 vorstehenden Ansatz 86 ausgebildet sind. In der in Fig. 5 gezeigten Lage ist der Einstellzapfen außer Eingriff mit dem Schlitz 78. Zur Verriegelung

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des Exzenterantriebes wird der Einstellzapfen um 90 gedreht, so daß die Flügelabschnitte 82 in die Schlitznuten 88 des Ansatzes 86! einrasten können, wodurch der Einstellzapfen 74 in den Schlitz 78 ! eingreifen kann, wenn der Exzenterantrieb in dieser Lage verriegelt ist und die Verschlußkappen 72 entfernt sind, können die Klemmschrauben 46 gelockert werden und die Federn 48 drücken die Antriebselemente auseinander. Da der Einstellzapfen 74 an der Stirnwand 12 get haltert ist, werden die Antriebselemente 44 in der Verriegelungs- !

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lage des Einstellzapfens in der gezeigten Winkellage gehalten. Die Antriebswelle 54 kann daher gegenüber den Antriebselementen 44 ver-I dreht werden, wodurch die Exzentrische Lage des Nockens 64 zur ex-

j zentrischen Lage der Bohrungen 70 verändert wird. Die Antriebswelle 54 ist an ihrem einen Ende mit einem Schlitz 57 versehen, der zur :

I j

[ Anzeige der Relativlage der beiden Exzenter und somit des Exzenterihubs des erfindungsgemäßen Vibrationsantriebes dienen kann. Es las[-

i *

I sen sich jedoch auch andere, genauere Markierungen zur Anzeige das '. Ausmaßes der Exzentrizität verwenden. Der Schlitz 78 ist in Radialji richtung länglich ausgebildet, um die geringe Radialverschiebung

1 :

der Antriebselemente 44 aufzunehmen, die bei einer Relativdrehung der beiden Exzenter auftreten. Wenn die gewünschte Exzentrizität :

j I

i eingestellt wurde, werden die Klemmschrauben angezogen, so daß der!

I !

I Exzenterantrieb verriegelt wird, und die Verschlußkappen 72 werden !wieder eingesetzt und der Einstellzapfen Jk wird aus dem Schlitz 78 herausgezogen und in der Hiehtbetätigungslage verriegelt.

Zur Verdeutlichung der Einstellmöglichkeiten des zur Verfügung stehenden Exzenterhubes zeigen die Fign. 6a, 6b und 6c drei unterschiedliche Exzentereinsteilungen. Zum besseren Verständnis der unterschiedlichen Exzentereinstellungen ist der Antriebskörper 44 mil; einer Bezugsmarkierung 90 und der Nocken 64 mit einer Bezugsmarkierung 92 versehen. Gemäß pig. 6a ist der Exzenterantrieb auf den maximalen Exzenterhub T eingestellt, wobei beide Bezugsmarkiirungeii in Radialrichtung fluchten. In dieser Lage befindet sich die Achs« der Antriebswelle 54 am Punkt 91, die Achse des Exzenterantriebe am Punkt 93 und die Achse des Nockens 64 am Punkt 61. Der Radial-

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hub des Doppelexzenters entspricht somit der Länge T. Diese Länge entspricht der Weglänge, um die der Schwinkörper 20 in beiden Richtungen ausgelenkt wird,und von dieser Länge hängt auch die seitliche und nach oben und unten gerichtete Relativbewegung des Antriebekörpers 44 und somit des Gteltkörpers 36 ab. Diese maximale Exzen-

in
terhubeinstellung ist auch/den Pign. 3 und 4 gezeigt. Gemäß pig.6b ist die Artriebswelle 54 um 90° gedreht und die Exzenter befinden sich in einer Zwischenlage, wobei die Verschiebung zwischen den Mittelpunkten 91 und 93 zu einem verringerten Exzenterhub Tl führt. Gemäß Pig. 6c liegen sich die Bezugsmarkierungen 90 und 92 im wesentlichen gegenüber und der Exzenterhub T2 ist bis auf Null verringert. Es sei darauf hingewiesen, daß bei einer solchen Einstellung das Ausmaß der Exzentrizität des Nockens 64 genau gleich dem Ausmaß der Exzentrizität des Antriebskörpers 44 ist. Somit hebt sich in dieser Lage die Exzenterwirkung der beiden Exzenter genau auf und der Massenmittelpunkt und der Auslenkungspunkt 93 liegen auf der Drehachse der Antriebswelle 54. Bei dieser Einstellung wird daher der Schwingkörper 20 vom Antriebskörper 44 nicht in Schwingungen versetzt, wenn der Antr^ebskörper 44 von der umlaufenden Antriebswelle 34 in Drehung versetzt wird.

Die verschiedenen Bauteile sind durch entsprechend bemessene Schrauben 94 miteinander verbunden, wobei die Stirnwände 12 während des Zusammenbaus durch Paßstifte 96 in genauer Ausrichtung gehalten werden. Einzelheiten der Befestigungsmittel und des Zusammenbaues richten sich nach der Art des verwendeten Materials, und der Größe des Vibrationpantriebes.

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Zur Schmierung der Einrichtung sind im Schwingkörper 20 ölkanäle '> 101 und Hilfskanäle 105, im Gleitkörper 36 ölkanäle 10J und für dif Kugellager ölkanäle 105 vorgesehen. Während des Betriebs befindet ^:sich das öl im afindungsgemäßen Antrieb normalerweise auf dem durch die gestrichelten Linien 111 angedeuteten Pegel. Während der ¹ Schwingbewegung des Schwingkörpers 20 wird das Öl durch die Kanäle' 105 und 101 und um die Außenfläche II3 des Schwingkörpers 20 in den oberen freien Raum zwischen dem Schwinkörper 20 und dem Gleitkörper 36 getrieben. Das öl strömt dann durch die oberen ölkanäle 101 zum :Gleitkörper 36 und ebenso an der Außenfläche des Schwingkörpers 20 \ nach unten. Während der Auf- und Abbewegung des Gleitkörpers 36 trifft dieser auf das öl auf und treibt es durch die unteren Kanäl£ : 103 nach oben und leitet gleichzeitig öl über die oberen Kanäle 10£ und die Kanäle 105 zu den Lagern 42. Das öl strömt weiterhin über die oberen Kanäle 101 und die Außenfläche des Gleitkörpers 36 zu J

; l

ι den Lagerflächen zwischen den Platten 26, 38 und 52. Der mit ölnuten 34 versehene Schwalczapfen 22 erhält das Schmiermittel über die' Kanäle 101. Das öl kann über das obere Ventil 109 und die Bohrung ,

107 in das Gehäuse eingefüllt werden. Das Ventil 109 kann ein auf einen geeigenten Druck eingestelltes Überdruckventil sein, das einen unzulässigen Druck-aufbau verhindert und den Druck in der Innenkammer des Vibrationsantriebes ausgleicht. Der ölpegel 111 wird so hoch eingestellt, daß der umlaufende Antriebskörper 44 auch dann ausgereichend geschmiert wird, wenn der Exzenterhub des Exzenterantriebes auf Null eingestellt ist.

Der Abstand zwischen den Stirnflächen II5 des Schwingkörpers 20 unp den Innenflächen der Stirnwände 12 ist so groß, daß das Schmier-

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mittel zu den Lagern 56 gelangen kann. Die Stirnflächen II5 des Schwingkörpers 20 sind außerdem mit ölnuten (nicht gezeigt) versehen, um für einen regulierten Schmiermittelstrom zwischen den sich zugekehrten Stirnflächen des Schwingkörpers 20 und der Stirnwände 12 zu sorgen. Zur Abdichtung der Antriebswelle 54 sind Dichtungen j 49 vorgesehen.

Betriebsweise:

Die Antriebswelle 54 1st mit einer geeigneten Kraftmaschine verbun den. Der Exzenterantrieb wird auf die oben beschriebene Weise auf den erwünschten Exzenterhub eingestellt. Anschließend wird die Antriebswelle 54 angetrieben, wodurch die Antriebselemente 44 in den Lagern 42 umlaufen. Da zwischen dem Nocken 64 und den Antriebselementen 44 eine Exzentrizität besteht, bewegt sich der Gleitkörper ; 36 in seitlicher Richtung und nach oben und unten. Infolgedessen j verschiebt sich der Gleitkörper 36 in senkrechter Richtung relativj zum Schwingkörper 20 und versetzt den Schwinkörper 20 in eine hin- und hergehende Schwingbewegung um den Schwenkzapfen 22. Diese Bewe-

gung ist in den Elgn. 7a bis 7f gezeigt, wobei die Bewegungslage des Antriebskörpers 44 in im Uhrzeigersinn um 60° verdrehten Winkel lagen gezeigt ist. Zum besseren Verständnis ist die Drehachse der Antriebswelle 54 durch den Kreis 98 dargestellt, und die betrachte* te Exzenterhubeinstellung des Nockens 64 und des Antriebskörpers 44 ist durch das Bezugszeichen 65 gekennzeichnet.

Gemäß Pig. 7a ist der Exzenterantrieb in seiner oberen senkrechten Hublage und der Gleitkörper 36 am oberen ümkehrpunkt seiner Hubbe-

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wegung. wenn sich die Antriebswelle 54 im Uhrzeigersinn dreht,wird j der Gleitkörper 36 nach rechts und nach unten verstellt. Hierdurch

I . 1

j wird der Schwingkörper 20 nach rechts verschwenkt. Bei einer weite|-

ren Drehung der Antriebswelle 54 verschieben sich der Gleitlagerkörper und der Schwingkörper 20 nach rechts, bis der für den eingestellten Exzenterhub maximale Verstellweg erreicht ist. Wenn sich der Gleitkörper 36 weiter nach unten verschiebt, bewegt er sich j gleichzeitig in Richtung auf die Mittellage zurück, wodurch der

¹ SchwlTgkörper 20 aus seiner äußersten rechten Endlage nach links ge-

, zogen wird. Bei einer weiteren Drehbewegung der Antriebswelle 54 j wird der Gleitkörper 36 in die in Fig. 7d gezeigte untere Lage gebracht und wandert dann weiter nach links auf die gleiche Weise wie dies oben in Verbindung mit seiner Bewegung nach rechts beschrieben wurde. Somit wandert der Gleitkörper in senkrechter Rieh tung und verstellt sich gleichzeitig in seitlicher Richtung und beschreibt im wesentlichen eine Kreisbahn, die der kreisenden Bewe gung des Nockens 64 und der Antriebselemente 44 entspricht.

Die vom erfindungsgemäßen Vibrationsantrieb erzeugten Massenkräfte verlaufen im wesentlichen lediglich in Horizontalrichtung, d.h. in Richtung der Pfeile I51 und 153. Der Gleitkörper 36 hat eine senkrechte Bewegungskomponente, Jedoch erzeugt der Vibrationsantrieb in senkrechter Riohtung beinahe keine Oszillationskräfte. Bei der seitlichen Bewegung der Einrichtung addieren sich die Trägheitskräfte des Gleitkörpers 36 mit denen des Schwingkörpers 20, wobei die Trägheitskräfte des Schwingkörpers 20 an der Achse des Schwenk zapfens 22 über einen großen Hebelarm angreifen. Die Masse des Gleitkörpers 36 einschließlich des Antriebskörpers 44 und des Nockens 64 bildet nur einen Teil der bewegten Bauteile und wirkt

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über einen kleineren Hebelarm als die gesamte, bewegte Masse. Zusätzlich wird die Bewegungsenergie des Gleitkörpers 56 über die während des größten Teils des Arbeitszyklus zur Vertikalen geneig-!

ten Gleitflächen 26 und 38 an den Schwingkörper 20 übertragen. Infolge dieses geringenifeigungswinkeIs (s. Plgn. 7b, 7c, 7e und 7f) j wird die Bewegungsenergie des Gleitkörpers 36 fast vollständig in eine seitliche Schwingbewegung des Schwingkörpers 20 umgesetzt.Wenh der. Massenschwerpunkt des Gleitkörpers 36 nach unten durch den Mittelpunkt der Einrichtung wandert, übt der Gleitkörper auf den Schwingkörper 20 eine Kraft aus, durch die die Schwingbewegung des Schwingkörpers 20 umgekehrt wird. Die vertikalen Kraftkomponenten des Glejlt-

i körpers werden somit in Bewegungsenergie des Schwingkörpers umge- \ wandelt, und die Horizontalauslenkung der gesamten Unwuchtmasse erzeugt die horizontalen Kraftkomponenten.

Bei Einrichtungen, in Verbindungen mit denen der erfindungsgemäße _; Vibrationsantrieb verwendbar ist, ist das anzutreibende Bauteil gejwöhnlich in einer einzigen Ebene oder längs einer einzigen Achse ; verschiebbar angeordnet. Falls ein Vibrationsantrieb verwendet ^!

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wird, der auch in anderen als der erwünschten Richtung Vibrationskräfte erzeugt, muß die Einrichtung in unerwünschter Weise so be- i messen werden, daß sie diese erhöhten Anspruchungen aushält. Bei dem erfindungsgemäßen Vibrationsantrieb ist eine derartige Uberdimensionierung nioht erforderlich. Ein Anwendungsbeispiel dee erfin dungsgemäßen Antriebs ist in pig. 2 gezeigt. Der Antrieb 100 ist am oberen Ende eines Brechers angeordnet, der an einem Schaft 102 einen Aufreißzahn 104 oder eine ähnliche Einrichtung trägt. Der Sohaft 102 ist schwenkbar an einem Rahmen 106 angelenkt, so daß er naoh vorne und hinten schwingen kann, wie dies durch die

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Pfeile angedeutet ist. Der Rahmen ist mit einer Zugstange 108 ver-; sehen, die an einem Fahrzeug befestigt werden kann, und der Vibra-i tionsantrieb wird in Betrieb gesetzt, wenn die Einrichtung nach j vorn gezogen wird, wobei der Arbeitsschaft 102 unterhalb der Erdoberfläche liegt und die Vibrationsbewegung sDmit das Eindringen er leichtert. Zum Antrieb des Vibrationsantriebes dient ein nicht gezeigter Motor. Dieser Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Vibra- ; tionsantriebes ist lediglich beispielsweise gezeigt, und der erfindungsgemäße Antrieb kann in einer Reihe weiterer Anwendungsfälle verwendet werden und muß nicht notwendigerweise in der gezeigten, senkrechten Lage angebracht werden.

Der verstellbare Exzenterhub des Exzenterantriebes ermöglicht es, die Antriebsleistung ohne Änderung der Drehzahl zu regulieren, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn die Frequenz der Einrichtung aus Resonanzgründen begrenzt ist. Eine derartige Hubeinstellung läßt sich auf die oben beschriebene Weise durchführen, ohne : daß das Gehäuse des erfindungsgemäßen Antriebes entfernt oder der Antrieb von der zugehörigen Arbeitsmaschine abgenommen werden muß. Die Schwirgbewegung des Schwingkörpers 20 und die Gleitbewegung des Gleitkörpers 36 sorgen für einen Schmiermittelumlauf in demerfindungsgemäßen Antrieb. Der ölstand läßt sich wahlweise einstellen und gewünscht enfa Ils an unterschiedliche Exzenterhübe oder Vertikalauslenkungen des Gleitkörpers anpassen. Wegen der gedrängten Bau- '■ weise und der geringen Trägheitsmasse des Exzenterantriebs selbst -kommt der erfindungsgemäße Vibrationsantrieb sehr rasch in Gang j und zum Stillstand, und beim Abschalten des Antriebsmotors wirkt j ί !

; die Trägheitskraft des Schwingkörpers 20 als Bremse und wirkt eine*·

Bewegung des Gleitkörpers entgegen, so daß der Gleitkörper und die Antriebswelle beinahe..augenblicklich zum Stillstand kommen.

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Claims

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Del Mar Avenue 17· September 1970

San Diego, Calif.,USA Anwaltskate M-I336

Patentansprüche

Vibrationsantrieb mit einem durch Stirnwände verschlossenen Gehäuse und einer drehbar im Gehäuse gelagerten, zwischen den Stirnwänden verlaufenden Antriebswelle, gekennzeichnet durch einen im Gehäuse (10) im wesentlichen parallel und in Radialrichtung versetzt zur Antriebswelle (54) angeordneten Schwenkzapfen (22),eine schwenkbar am Schwenkzapfen (22) gelagerte Schwungmasse (20) und einen die Antriebswelle (54) mit der Schwungmasse (20) antriebsschlüssig verbindenden Exzenterantrieb (26,36,38,40,42,44,64)mit einem verstellbaren Hub.
2.Vibrationsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der Exzenterantrieb (26,36,38,40,42,44,64) einen exzentrisch auf der Welle (54) angeordneten Nocken (64) und einen exzentrisch am
Nocken (64) angebrachten Antriebskörper (44) enthält.
3.Vibrationaantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Schwungmasse (20) ein im wesentlichen in Radialrichtung
des Schwenkzapfens (22) verschiebbarer Gleitkörper (36) angeordnet und der Antriebskörper (44) drehbar im Gleitkörper (36) gehaltert ist.

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4. Vibrationsantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebskörper (44) durch eine Klemmvorrichtung (46) verstellbar an der Antriebswelle (54) befestigt ist.
Vibrationsantrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet^ daß der Nocken (64) mit in Axialrichtung geneigt verlaufenden j Nockenabschnitten (66) versehen ist und der Antriebskörper (44)j aus zwei in Axialrichtung voneinander getrennten Antriebselemenf ten (44a,44b) besteht, die auf den geneigten Nockenabschnitten (66) aufsitzen undburch eine Klemmvorrichtung (46) miteinander verbunden sind.
6. Vibrationsantrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichne daß in einer der Stirnwände (12) des Gehäuses abnehmbare Verschlußklappen (72) angeordnet sind, über die die Klemmvorrichtung (46) zugänglich ist.
7. Vibrationsantrieb nach Anspruch 6, gekennzeichnet dirch eine im Gehäuse (10) angeordnete Einstellvorrichtung (74), durch die Antriebskörper (44) wahlweise in einer stellung festlegbar ist, in der die Klemmvorrichtung (46) mit den abnehmbaren Verschlußkappen (72) ausgerichtet ist.
8. Vibrationsantrieb, gekennzeichnet durch einen am einen Ende auf einem Schwenkzapfen (22) in Radialrichtung schwingfähig abgestützten Schwingkörper(20), einen im Schwingkörper (20) mit radialem Abstand zum Schwenkzapfen (22) angeordneten, umlaufenden Exzenterantrieb (56,44,54), der eine exzentrisch kreisende Bewegungsbahn beschreibt, und eine lineare Gleitverbindung (26,j58|)

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zwischen dem Exzenterantrieb (36,44,54) und dem Schwingkörper (20), die die Kreisbewegung des Exzenterantriebs in eine um den Schwenkzapfen (22) hin- und herschwingende Radialbewegung des Schwingkörpers (20) umsetzt.
9. Vibrationsantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen des Exzenterantriebs (36,44,54) und des Schwenkzapfens (22) parallel zueinander verlaufen und in einer gemeinsamen Ebene liegen.
10.Vibrationsantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkörper (20) mit einer Bohrung (24) versehen ist und die Gleitverbindung (26,38) zwei sich zugekehrte, in der öffnung (24) angeordnete lineare Seitenflächen (26) enthält, die parallel zu der gemeinsamen Ebene der Exzenterantriebs- und Schwenkzapfen-Drehachsen verlaufen, und daß zwischen den oberen und unteren Rändern des Exzenterantriebs (36,44,54) und des Schwingkörpers (20) ein freier Raum vorhanden ist, der eine Linearbewegung des! Exzenterantriebs (36;44,54) in der Schwingkörperbohrung (24) gestattet. ;
11.Vibrationsantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterantrieb (36,44,54) einen Gleitkörper (36) mit zwei . in gleitender Anlage mit den Seitenflächen (26) der Schwingkörperbohrung (24) zusammenwirkenden Seitenflächen (38) und einen zylindrischen Antriebskörper (44) enthält, der drehfähig in einer zylindrischen Bohrung (40) des Gleitkörpers (36) gelagert, und durch eine Antriebswelle (54) angetrieben ist, deren Drehachse (91) zur Achse (93) des Antriebskörpers (44) versetzt angeordnet, ist. -19-

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12.Vibrationsantrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß! die Antriebswelle (54) mit einem erweiterten, zylindrischen J Nocken (64) versehen ist, dessen Achse (61) gegenüber der Achse; der Antriebswelle (54) versetzt angeordnet ist,wobei der Nocken^
. (54) drehfähig im Gleitkörper* (36 Jangeordnet ist, und daß zur HaJL· terung des Antriebskörpers (44) am Nocken (64) in vorgegebenen \
Winkellagen eine Klemmvorrichtung (46) vorgesehen ist, durch* der Exzenterhub des Nockens wahlweise einstellbar Jsfc.
15.Vibrationsantrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der im zylindrischen Antriebskörper (44) ausgebildeten Zylinderbohrung (70) versetzt zur Achse des Antriebskörpers ^! (44) angeordnet ist. j

Il4. Vibrationsantrieb nach Anspruch XJ>, dadurch gekennzeichnet, daß j j der Abstand der Achse der Zylinderbohrung (70) von der Achse defc Antriebskörpers (44) im wesentlichen gleich dem Abstand der j

i Achse des Nockens (64) von der Achse der Antriebswelle (54) ist j,

15.Vibrationsantrieb nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkörper (20) zylinderförmig aus-

gebildet und mit ebenen Stirnflächen (115) versehen ist, und daß ein Gehäuse (10,14) mit einer den Schwingkörper (20) um- ■ schließenden zylindrischen Kammer vorgesehen ist, das im Bereich , der Stirnflächen (II5) des Schwingkörpers (20) mit ebenen Stirn^ wänden (12) versehen und in dem der Schwenkzapfen (22) ab-. gestützt ist, und daß im Schwingkörper (20) am oberen-und unteren Ende in die Kammer führende Öl-Durchgangskanäle (101,103,

105) ausgebildet sind.

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16.Vlbrationsantrieb nach einem der Ansprüche 11 bis 15* dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Antriebskörper (44) aus mindestens zwei getrennten, axialen Antriebselementen (44a,44b) besteht, die auf den axialen Enden des Nockens (64) aufsitzen, und daß die Antriebselemente (44a,44b) durch eine Klemmvorrichtung (46) in Axialrichtung zusammenziehbar und fest mit dem Nocken (64) verbindbar sind.
17.Vlbrationsantrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Antriebskörper (44) eine Schubeinrichtung (48) angeordnet ist, die die Antriebselemente (44a,44b) beim Lösen der Klemmvorrichtung (46) auseinanderdrückt.
18.Vibrationsantrieb nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (54) in an den ebenen Stirnwänden (12) des Gehäuses (10,14) angebrachten Lagern (56) gelagert und der zylindrische Antriebskörper (44) an seiner einer der Stirnwände (12) des Gehäuses (10,14) benachbarten Stirnfläche mit einem Radialschlitz (78) versehen 1st, und daß in der einen Gehäusestirnwand (12) ein wahlweise In den Radialschlitz (78) einführbarer, lösbarer Riegelzapfen (74) angeordnet ist, der in der Betätigungslage die Winkellage des Antriebs körpers (44) bei einer Drehbewegung des Nockens (64) aufrechterhält.

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