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Antriebsmechanismus für eine Maschine zum Behandeln von Fussböden
böden Die Erfindung betrifft einen Antriebsmechanismus für eine Maschine zum Behandeln
von Fussböden, z.B. eine Bohner- oder Schrubbmaschine oder eine Teppichrzlnigungsmaschine,
mit einem oder mehreren Haltern für Behandlungswerkeeugs, welche Halter jeweils
frei um eine lotrechte Achse drehbar gelagert sind, deren Lage in bezug auf ein
vom Motor der Maschine angetriebenes, rotierendes Tragorgan exzentrisch ist, Aus
den Beschreibungen zum dänischen Patent 81.675 und dem schwedischen Patent 116.274
sind solche Antriebsmechanismen bekannt geworden, die bezwecken, den Behandlungswerkzeugen
eine gewisse langsame Rotation um deren eigene Achsen zu verleihen, während die
Halter wegen der Exzentrizität ihrer Achsen gleichzeitig eine Kreisbewegung um die
Achsen der angetriebenen Tragorgane ausführen. Die hierdurch angestrebte kombinierte
Bewegung der Werkzeuge ist vorteilhafter als eine Rotation des gesamten Werkzeuges,
die durch Befestigung des Halters am Tragorgan bewirkt werden würde, weil die einzelnen,
in verschiedenen Abständen vom Mittelpunkt befindlichen Teile des Werkzeuges bei
einer solchen Anordnung stark variierende Geschwindigkeiten in bezug auf die zu
behandelnde Fussbodenfläche aufweisen würden, Es hat sich jedoch in der Praxis erwiesen,
dass der angestrebte Zweck durch die bekannten Antriebsmechanismen nicht immer erreicht
wird, und speziell bei Maschinen, deren Werkzeuge aus Bürsten bestehen, kann es
geschehen, dass die Spitzen der Borsten auf der Fussbodenfläche stillstehen und
die Bürsten und Halter sich lediglich um die als Unterstützungspunkte dienenden
Borstenspitzen
hin- und herwiegen, oder dass die Bürsten nur mit geringer oder ohne jegliche reinigende
Wirkung über die Fussbodenfläche hinwischen. Dieser Nachteil ist besonders ausgeprägt,
wenn das Gewicht der Maschine verhältnismässig gross ist.
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Der der vorliegenden Erfindung gemässe Antriebsmechanismus ist dadurch
gekennzeichnet, dass das Tragorgan über ein Untersetzungc getriebe mit dem Motor
verbunden ist, und dass der Halter sich längs einer mit seiner Rotationsachse koaxialen
Angriffsfläche in kraftübertragender Verbindung mit einer stationären und mit dem
Tragorgan koaxialen Antriebsfläche befindet.
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Mit einem derartig ausgebildeten Antriebsmechanismus wird die angestrebte
langsame Rotation der Werkzeuge zwangsweise als eine der Planetenbewegung ähnliche
Bewegung erreicht, die vom kraftübertragenden Eingriff zwischen dem Halter und dem
stationären Teil der Maschine hervorgebracht wird, und zwar unabhängig von der Ausbildung
der Werkzeuge, wozu auch deren eventuelle Biegsamkeit zu rechnen ist, und dem auf
den Werkzeugen lastenden Gewicht. Da das gesamte Untersetzungsverhältnis zwischen
dem Motor und dem Werkzeug das Produkt des Untersetzungsverhältnisses zwischen dem
Motor und dem Tragorgan und dem Untersetzungsverhältnis in der Verbindung des Halters
mit dem stationären Teil darstellt, welches letztgenannte Verhältnis bei einem kleinen
Unterschied der Durchmesser der beiden aufeinander abrollenden Flächen einen hohen
Wert annehmen kann, ist es möglich, den Werkzeugen selbst bei einer hohen Motordrehzahl
eine geeignet niedrige Drehzahl zu verleihen. Es lässt sich daher ein Antriebsmotor
mit kleinem Gewicht benutzen, z.B. ein Standard-Staubsaugermotor, so dass das Gewicht
der Maschine als Gesamtkeit betrachtet auf einer für deren Anwendung zweckdienlich
-iedrigen Grösse gehalten werden kann.
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Aus dem amerikanischen Patent 2.023.588 ist eine Schleif- und Bohnermaschine
mit exzentrisch gelagerten Werkzeughaltern bekannt geworden, die jeweils durch Eingriff
zwischen einer
Friktionsfläche am Halter und einer gegenüberliegenden
stationären Fläche dazu gebracht werden, eine Planetenbewegung auszuführen. In diesem
Fall wird das Tragorgan für den Halter jedoch direkt vom Motor angetrieben, welche
Massnahme einen langsamlaufenden Motor mit entsprechend hohem Gewicht und Herstellungspreis
erfordert, falls die Arbeitsgeschwindigkeit des Werkzeuges nicht unzweckmässig hoch
werden soll.
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Erfindungsgemäss können die beiden genannten kraftübertragenden Flächen
von einer Innenverzahnung beziehungsweise einer Aussenverzahnung gebildet werden.
Der formbestimmte Eingriff zwischen den beiden kraft#bertragenden Flächen bewirkt
im Gegensatz zum Eingriff zwischen zwei Friktionsflächen, dass kein eigentlicher
radialer Anlagedruck erforderlich ist, so dass die Abnutzung der Flächen verringert
wird, und die Rotationsgeschwindigkeit der Werkzeuge wird völlig unabhängig von
der Belastung. Im Hinblick auf eine Reduktion von in der Maschine auftretenden Schwingungen
kann die eine der beiden Verzahnungen aus einem elastischen Material gefertigt sein.
Auch die Anwendung eines Riemenantriebes als Untersetzung zwischen Motor und Tragorgan
trägt dazu bei, dem Auftreten von Schwingungen in der Maschine entgegenzuwirken.
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Für Maschinen mit zwei oder mehreren Werkzeughaltern kann der Antriebsmechanismus
so ausgebildet werden, dass nur das eine Tragorgan vom Motor angetrieben wird und
dass sich sämtliche Tragorgane mit einem endlosen Zahnriemen oder ähnlichem im Eingriff
befinden. Durch die zwangsweise Kopplung der Rotation der Tragorgane ist es möglich,
die Bewegungen der exzentrischen La gerzapfen der einzelnen Halter in einer solchen
Weise zu synchronisieren, dass sich die Halter gleichzeitig auf ihren gemeinsamen
Schwerpunkt zu und wieder von diesem fortbewegen, wodurch ein praktisch vollständiges
Auswuchten der waagerechten Ttassen kräfte erzielt werden kann, welche von den exzentrisch
bewegten Werkzeugen hervorgerufen werden und die Maschine beanspruchen.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung
näher
erklärt. Es zeigt Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine Ausführungsform eines
erfindungsgemässen Antriebsmechanismus in einer Fussbodenschrubbmaschine, Fig. 2
eine Untenansicht der Maschine, bei der zwecks Veranschaulichung von Einzelheiten
gewisse Teile weggelassen sind, Fig. 3 eine schematische Darstellung des in den
Figuren 1 und 2 gezeigten Antriebsmechanismus und Fig. 4 eine der Darstellung in
Fig. 3 entsprechende schematische Darstellung eines geänderten Antriebsmechanismus.
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Die in den Figuren 1-3 veranschaulichte Maschine ist auf einer kräftigen
Trägerplatte 1 aufgebaut, die generell die Form eine Dreiecks besitzt, vgl. Fig.
2, und in jeder ihrer Ecken mit Laorganen für eine rotierende Bürste 2 versehen
ist. Ein generell mit 3 bezeichneter Elektromotor ist in der Mitte der Platte 1
befestigt und die Welle 4 des Motors trägt eine Riemenscheibe 5. Jede der drei Bürsten
2 ist auf nicht näher gezeigte Weise an einem Halter 6 befestigt, der mit Hilfe
eines Wälzlaufers 7 auf einem Zapfen 8 an einem generell mit 9 bezeichneten Tragorgan
für die Bürste 2 drehbar gelagert ist. Jedes Tragorgan ist mit einem emporragenden
Zapfen 10 ausgebildet, der mit Hilfe von Wälslagern 11 in der Trägerplatte 1 gelagert
ist. Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Zapfen 8 in bezug auf die Drehachse
des Zapfens 10 exzentrisch versetzt. Das Tragorgan 9 weist ausserdem einen mit dem
Zapfen 10 koaxialen Kranz 12 auf, und ein Treibriemen 13 ist über die Riemenscheibe
5 an der Motorwelle 4 und die drei als Riemenscheiben dienenden Kränze 12 an den
Tragorganen 9 geführt, siehe auch Fig. 2 und 3. Damit der Riemen 13 ständig unter
einer gewissen Spannung steht, ist eine Spannrolle 14 vorgesehen, die in einem um
einen stationäre Zapfen 15 schwenkbaren Gabelarm 16 gelagert und mit einer Feder
17 belastet ist.
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Jeder der haupts#chlich scheibenförmigen Halter 6 ist an seiner Pßr2rber3e
mit einer Verzahnung 18 versehen, die mit einer entsprechenden
Innenverzahnung
19 eines aus vorzugsweise elastin schem Material, z.B. einer Gummikomposition, hergestellten
Ringes 20 kämmt, der in fester Verbindung mit der Trägerplatte 1 steht und mit dem
Lagerzapfen 10 des entsprechenden Tragorgans 9 koaxial ist. Damit die Maschine von
Hand über eine nicht gezeichnete Fussbodenfläche bewegt werden kann, die mit Hilfe
der Bürsten 2 bearbeitet werden soll, ist sie mit einem schematisch angedeuteten
Handgriff 27 versehen.
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Wenn die Maschine in Funktion ist, rotieren die vom Riemen 13 angetriebenen
Tragorgane 9 mit einer Geschwindigkeit, die wegen des grossen Untersetzungsverhältnisses
zwischen dem Durchmesser der Riemenscheiben 12 und der Scheibe 5 wesentlich kleiner
ist als die Drehzahl des Motors 3. Während dieser Rotation rollt sich die Verzahnung
18 gleichzeitig auf der Innenverzahnung 19 ab, wodurch die translatorische Kreisbewegung
der Bürsten 2 auf Grund der Exzentrizität des Zapfens 8 mit einer langsamen Rotation
der Bürste um die Achse dieses Zapfens überlagert wird.
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Die Drehzahl der letztgenannten Rotation wird vom Verhältnis zwischen
den Anzahlen der Zähne der beiden Verzahnungen 18 und 19 bestimmt, und zwar wird
das Untersetzungsverhältnis um so grösser - wodurch die Rotationsgeschwindigkeit
abnimmt - je kleiner der Unterschied zwischen den beiden Anzahlen der Zähne ist.
In der Praxis lässt sich ohne Schwierigkeiten ein Gesamtuntersetzungsverhältnis
zwischen der Motorwelle 4 und den Bürsten 2 von etwa 70 erzielen, so dass die Bürsten
2 z.B. bei einer Drehzahl des Motors 3 von 14.000 U/min nur mit 200 U/min rotieren.
Ein Motor mit einer so hohen Drehzahl lässt sich mit entsprechend kleinen Abmessungen
und kleinem Gewicht herstellen, so dass sich auch das Gewicht der gesamten Maschine
und damit die auf die Bürsten 2 wirkende Belastung auf einem niedrigen Wert halten
lässt.
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Es ist einleuchtend, dass sich, obwohl voranstehend eine Maschine
besprochen worden ist, deren Werkzeugorgane von Bürsten mit relativ steifen Borsten
zum Reinigen einer Fussbodenfläche gebildet werden, diese Werkzeuge auch durch andere
erstatten lassen, wie
z.B. weichere Bürsten zum Reinigen von Teppichen,
Filzscheiben zum Bohnern eines Fussbodens oder Schleif- und Polierwerkzeuge zum
Schleifen von Fussböden. Statt der gezeigten Verzahnungen zur Hervorbringung der
Zwangsrotation der Werkzeuge liessen sich auch zylindrische oder hauptsächlich zylindrische
Friktionsflächen benutzen.
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Fig 4 veranschaulicht analog mit Fig. 3 eine geänderte Ausführungsform
mit drei in derselben Richtung rotierenden Werkzeugorganen, die lediglich durch
die Aussenverzahnungen 18 ihrer im übrigen nicht näher gezeigten Halter angedeutet
sind. Wie bei der Ausführungsform in Fig. 1 kämmen diese Verzahnungen mit je einer
stationären Innenverzahnung 19, die koaxial mit einer Verzahnung 21 an einem dem
Organ 9 entsprechenden Tragorgan ist, welches in der Trägerplatte der Maschine drehbar
gelagert ist Die Verzahnungen 21 der drei Tragorgane sind mit Hilfe eines Zahnriemens
22 zusammengekoppelt, so dass sie immer völlig synchron rotieren. Dadurch können
auch die der Planetenbewegung ähnlichen Rotationsbewegungen der mit den Verzahnungen
18 fest verbundenen Werkzeughalter in einer solchen Weise synchronisiert werden,
dass sich sämtliche Halter zum gleichen Zeitpunkt entweder zur Mitte der Arbeitsfläche
hin oder von dieser fortbewegen. Dadurch können die einander entsprechenden Massenkräfte
dazu gebracht werden, einander in wesentlichem kusmass aufzuheben.
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Da die drei Tragorgane mit Hilfe des Zahnriemens 22 zusammengekoppelt
sind, genügt es, dass nur das eine Tragorgan vom Motor der Maschine angetrieben
wird, so wie es aus Fig. 4 ersichtlich ist. Die der Riemenscheibe 5 entsprechende
Scheibe an der Motorwelle ist hier mit 23 bezeichnet und ein Treibriemen 24 ist
über die Scheibe 23 sowie einefmit-dem Tragorgan des einen Behandlungswerkzeuges
--und der zugehörigen Verzahnun 21 - koaxialen Riemenscheibe 25 und über eine Spannrolle
26 geführt.
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Die an der Riemenscheibe 25 befestigte Verzahnung treibt dann mit
Hilfe des Riemens 22 die beiden anderen zanuen und die jeweils zugehörigen Tragorgane
und exzentrisch gelagerten Werkzeuge an.