DE2507350B2 - Vorrichtung zum umsetzen einer drehbewegung in eine intermittierende bewegung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umsetzen einer Drehbewegung in eine intermittierende Bewegung, insbesondere für die Werkstückplatte eines Arbeitstisches, mit einem in Antriebuverbindung mit dem Abtriebsglied gehaltenen angetriebenen Antriebsrad, das außerhalb seines Mittelpunktes mit einem angetriebenen Zwischenrad fest verbunden ist, wobei das Antriebsrad oder das Zwischenrad quer zur Bewegungsrichtung des Abtriebsgliedes um den Mittelpunkt jeweils des anderen Rades beweglich geführt ist und der Mittelpunkt des Antriebsrades parallel zur Bewegungsrichtung des Abtriebsgliedes verschiebbar ist, nach Patent 21 50 410.

Bei der Vorrichtung nach dem Hauptpatent wird die intermittierende Bewegung des Abtriebsgliedes dadurch erhalten, daß der gleichförmigen Drehbewegung des Antriebsrades über die Exzenterverbindung zum Zwischenrad eine Harmonische der Grundbewegung überlagert wird.

Durch Wahl der Exzentrizität und der Übersetzungsverhältnisse zwischen Antriebsglied Zwischenrad und und Abtriebsglied läßt sich dort die Bewegungsform der ho Bewegung des Abtriebsgliedes beeinflussen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demgegenüber eine noch größere Variationsbreite der am Abtriebsglied einstellbaren Bewegungsformen zu ermöglichen, fts

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1.

Bei ihr kann durch die zusätzliche Anordnung eines zweiten Exzentergetriebes der Grundbewegung zusätzlich zu einer ersten harmonischen Bewegung noch eine zweite harmonische Bewegung überlagert werden. Damit können die Verweilphasen bei den Endpunkten der Bewegung des Abtriebsgliedes erheblich verlängert werden. Außerdem läßt sich durch Einstellung der Phasenlage zwischen der ersten harmonischen Uberlagerungsbewegung und der zweiten harmonischen Oberlagerungsbewegung die Spitzengeschwindigkeit des Abtriebsgliedes beeinflussen. Durch die Amplitude der zweiten harmonischen Uberlagerungsbewegung und deren Phasenwinkel bezüglich der ersten harmonischen Oberlagerungsbewegung läßt sich somit ein sehr breiter Bereich symmetrischer und unsymmetrischer Bewegungsformen des Abtriebsgliedes einstellen, wobei sowohl lange Verweilphasen bei den Endpunkten der Bewegung des Abtriebsgliedes als auch ein sanftes und ruckfreies Anfahren und Anhalten desselben eingestellt

werden kann. , . , .

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemaßen Vorrichtung - nachstehend kurz Vorschubgetriebe genannt - werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 eine seitliche Ansicht eines erfindungsgemaßen Vorschubgetriebes. .

F i g 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 von F1 g. 1,

F i g 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 von F1 g. 1,

F i g 4 einen Schnitt längs der Linie 4 von F1 g. 1,

Fig 5 bis 9 eine schematische Darstellung der wesentlichen Teile des in Fig.l dargestellten Vorschubgetriebes in unterschiedlichen Stellungen,

Fig 10 eine auseinandergezogene Darstellung der wesentlichen Teile des in Fig.l dargestellten Vorschubgetriebes, welche bei der mathematischen Behandlung dieses Vorschubgetriebes verwendet wird,

Fig 11-13 Kurven, in denen die Relativgeschwindigkeit und die Relativbeschleunigung des Abtriebsteiles bezogen auf die entsprechenden Größen des Antriebsteiles im Verlauf charakteristischer Bewegungsphasen des Vorschubgetriebes dargestellt sind,

Fig. 14-16 schematische Ansichten eines abgewandelten erfindungsgemäßen Vorschubgetriebes, wobei die Lage eines der Teile geändert ist,

Fig. 17 und 18 schematische Ansichten eines Vorschubgetriebes, bei dem die Exzentrizitäten £, und £2 in derselben Richtung umlaufen,

Fig. 19 eine schematische Darstellung, in der der Einfluß einer Änderung des Winkels θ dargestellt ist,

F i g. 20 und 21 Kurven, in denen die Auslenkung des Abtriebsteiles gemäß den unten angegebenen Gleichungen 17 und 18 dargestellt sind,

F i g. 22 eine seitliche Ansicht eines abgewandelten erfindungsgemaßen Vorschubgetriebes mit einem linear bewegten Abtriebsteil.

Fig 23 eine Aufsicht auf das in Fig. 22 dargestellte Vorschubgetriebe, wobei einige Teile im Schnitt längs der Linie 23 23 von F i g. 22 dargestellt sind,

F i g. 24 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemaßen Vorschubgetriebes mit linear bewegtem Abtriebsteil,

Fig.25 einen Schnitt längs der Lr.ie 25-25 von Fig. 24,

Fig.26 einen Schnitt längs der Linie 26-26 von F i g. 24,

Fig. 27 eine seitliche Ansicht einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemaßen Vorschubgetriebes

mit linear bewegtem Abtriebsteil,

Fig.28 einen Schnitt längs der Linie 28-28 von F ig. 27,

Fig.29 einen Schnitt längs der Linie 29-29 von Fig.27.

Fig.30 eine seitliche Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform des mit einer angelenkten Zahnstange arbeitenden Vorschubgetriebes nach der F i g. 27,

Fig.31 einen Schnitt längs der Linie 31-31 von F ig. 30,

Fig.32 einen Schnitt längs der Linie 32-32 von F ig-30,

F i g. 3^ eine seitliche Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Vorschubgetriebes mit einem umlaufenden Abtriebsteil, welches durch ein Zahnrad mit außenliegendem Zähnkranz gebildet ist,

F i g. 34 einen Schnitt durch das in F i g. 33 dargestellte Vorschubgetriebe längs der Linie 34-34 von F i g. 33,

F i g. 35 einen Schnitt durch das in F i g. 33 dargestellte Vorschubgetriebe längs der Linie 35-35 von F i g. 33,

F i g. 36 eine seitliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vorschubgetriebes, welches ein umlaufendes Abtriebsteil aufweist, das durch ein Zahnrad mit innenliegendem Zahnkranz gebildet ist,

Fig.37 und 38 Schnitte längs der Linie 37-37 und 38-38 von F i g. 36.

F i g. 39 eine seitliche Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Vorschubgetriebes, welches vom Bewegungsablauf her dem in F i g. 36 dargestellten Vorschubgetriebe mit dem Zahnrad mii innenliegendem Zahnkranz gleicht, bei welchem jedoch eine Kette und Kettenräder verwendet werden,

Fig.40 und 41 Schnitte längs der Linien 40-40 und 41-41 von Fig. 39,

Fig.42 eine seitliche Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Vorschubgetriebes, welches von der Kinematik her dem in Fig.33 dargestellten Vorschubgetriebe mit einem einen außenliegenden Zahnkranz aufweisenden Zahnkranz gleicht, bei dem jedoch eine Kette und Kettenräder verwendet werden,

F i g. 43 und 44 Schnitte längs der Linien 43-43 und 44-44 von F i g. 42,

F i g. 45 eine seitliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vorschubgetriebes, bei der die Erzeugung der zweiten harmonischen Bewegungskomponente zwischen dem Paar bewegter Achsen bewerkstelligt wird, und

F i g. 46 unci 47 Schnitte durch das in F ι g. 45 dargestellte Vorschubgetriebe längs der Linien 46-46 und 47-47.

Das in den F i g. 1 bis 4 dargestellte Vorschubgetriebe weist einen Maischinenraum 2 auf, der an seinen beiden Enden Stützen 4 und 6 trägt. Die Stützen 4 und 6 tragen ihrerseits ein hin- und herbewegbares oder Antriebsschritte ausführendes Abtriebsteil 8. Hierzu sind zwei Sätze von Führungsrollen 10 und 12 vorgesehen, die das Abtriebsteil 8 in Längsrichtung auf seinem Weg führen.

An dem Abtriebsteil 8 ist eine Zahnstange 14 befestigt. Diese greift in ein Antriebszahnrad 16 ein, das unter Verwendung eines Abstandsteiles 18 auf einem Kettenrad 20 angeordnet ist, wie F i g. 2 zeigt. Das Kettenrad 20 ist seinerseits auf einer Welle 22 angebracht, die um eine Achse A₂ umläuft. Das Antriebszahnrad 16 ist über Lager 26 und eine Lageraiifnahme 28 mit einer Stummelwelle 24 verbunden, so daß die Stummelwelle 24 bezüglich des Antriebszahnrades 16 um eine Achse Ai gedreht werden kann, die die Mittellinie des Antriebszahnrades 16 ist Die Stummelwelle 24 ist über einen Haltering 32 mit einem Abstandsteil 30 verbunden. Ein weiteres Ende des Abstandsteiles 30 trägt zwei Sätze von Führungsrollen 34 und 36, die an einer Führungsplatte 38 anliegen. Die letztere ist auf dem Abtriebsteil 8 vorgesehen und erstreckt sich parallel zu der Zahnstange 14 Das Abstandsteil 30 und die ihm zugeordneten Teile befinden sich somit stets in gleichbleibendem Abstand von der Teilgeraden der Zahnstange 14 und der Mittellinie Ai des Antriebszahnrades 16.

Die Welle 22 ist in Lagern 40 und 42 im äußeren Ende eines schwenkbaren Trägers 44 gelagert Das andere Ende des schwenkbaren Trägers 44 ist über Lager 46 und 48 mit exzentrischen Wellenabschnitten 50 und 52 gelenkig verbunden, die um eine Achse A\ umlaufen. Diese exzentrischen Wellenabschnitte 50 und 52 sind starr mit einer gekröpften Welle 54 verbunden oder an dieselbe angeformt Die gekröpfte Welle 54 läuft um eine feststehende Achse A₀ um und ist in Lagern 56 und 58 gelagert, die ihrerseits in einem am Maschinenrahmen 2 befestigten Träger 60 gelagert sind.

Die gekröpfte Welle 54 wird durch ein Untersetzungsgetriebe 62 um ihre Achse Ao gedreht. Das Untersetzungsgetriebe 62 ist auf dem Maschinenrahmen 2 derart angeordnet, daß seine Ausgangswelle ebenfalls auf der Achse A₀ liegt. Ein exzentrisches Kupplungsteil 64 verbindet das Untersetzungsgetriebe 62 mit dem exzentrischen Wellenabschnitt 52. Auf dem exzentrischen Wellenabschnitt 52 ist ein Kettenrad 66 angeordnet und läuft um die bewegte Achse A\ um. Das Kettenrad 66 treibt über eine Kette 68 ein Kettenrad 20 an. Dabei ist das Übersetzungsverhältnis 2 : 1, d. h., zwei Umdrehungen des Kettenrades 66 führen zu genau einer Umdrehung des Kettenrades 20. Bei anderen Ausführungsformen können die Kettenräder 66 und 20 durch ineinander eingreifende Zahnräder ersetzt werden, wobei zugleich dazwischenliegende frei laufende Zahnräder vorgesehen werden können oder auch nicht. Das einzig wichtige Merkmal ist, daß die um die Achse A₂ umlaufende Weile 22 jeweils für zwei Umdrehungen der um die Achse A« umlaufende Welle 54 oder für jeweils zwei Umdrehungen der um die Achse A\ umlaufenden exzentrischen Wellenabschnitte 50 und 52 eine Umdrehung ausführt.

Der Eingangswelle des Untersetzungsgetriebes 62 wird über eine Riemenscheibe 70, einen Riemen 72 und eine Riemenscheibe 74 angetrieben. Die Riemenscheibe 74 ist an einem auf dem Maschinenrahmen 2 befestigten Motor 76 angebracht. Der Motor 76 wird durch Grenzschalter, elektrische Schaltungen und durch eingebaute oder getrennt vorgesehene Bremsen in Gang gesetzt und angehalten.

In der weiteren Beschreibung wird der Abstand zwischen den Achsen A\ und A₀ als Exzentrizität E₁, der Abstand der Achse Ai von der Achsp A₇ als Exzentrizität E₂ und die Länge des schwenkbaren Trägers 44 gemessen von der Achse A< bis zur Achse A₂ mit Li bezeichnet (vgl. Fig. 14).

Aus den obigen Darlegungen geht hervor, daß die Bewegung des Abtriebsteiles 8 durch die Addition bzw. die Überlagerung von vier Bewegungskomponenten erhalten wird:

eine in eine Richtung gerichtete und im wesentlichen konstante Bewegungskomponente, welche durch die Drehung de, Antriebszalinradcs 16 um die Achse Ai erhalten wird,
eine erste harmonische Bewegungskomponente mit der

Fundamentalfrequenz, welche einer Schwingungsbewegung pro Abtriebszyklus entspricht und durch die Drehung der Achse Ai um die Achse A₃ erhalten wird,
eine zweite harmonische Bewegungskomponente, bei der zwei Schwingungsbewegungen pro Abtriebszyklus erfolgen und die durch die Drehung der Achse A\ um die Achse Λο erhalten wird, und

eine variable Bewegungskomponente mit einer Vielzahl höherer Harmonischer, die durch das Schwingen der Achse A₂ um die Achse A\ erhalten wird.

Die durch Kombination insgesamt herstellbare Anzahl von Bewegungsformen, die ein Fachmann unter Kenntnis dieser Darlegungen anstellen kann, ist sehr groß. In den die Kinematik darstellenden schematischen Fig.5 bis 9 ist ein einziges, jedoch repräsentatives qualitatives Beispiel hierfür dargestellt. Die dargestellten Verhältnisse entsprechen denen, die zum Erhalten einer langen Verweilzeit erforderlich sind. Dabei ist unter Verweilzeit ein sehr schmaler Bereich der Abtriebsbewegung zu verstehen, jedoch nicht notwendigerweise ein vollständiger Stillstand des Abtriebsteiles 8. Es wird angenommen, daß die gekröpfte Welle 54 mit irgendeiner konstanten Winkelgeschwindigkeit im Uhrzeigersinn um die Achse Λο umläuft.

F i g. 5 zeigt die Stellung der Teile des Vorschubgetriebes, wenn das Abtriebsteil sich in etwa in der Mitte der Verweilphase befindet. Die Geschwindigkeit des Abtriebsteils ist Null oder liegt in der Nähe von Null; auch die Beschleunigung des Abtriebsteiles 8 ist Null oder liegt in der Nähe von Null. Die Auslenkung des Abtriebsteiles wird so gemessen, daß sie in dieser Stellung Null ist.

F i g. 6 zeigt die Stellung der Teile des Vorschubgetriebes nach einer Drehung der Welle 54 um 180° im Uhrzeigersinn aus der in Fig. 5 dargestellten Stellung. Di«· Geschwindigkeit des Abtriebsteiles hat einen nicht besonders hohen Wert in Richtung nach rechts erreicht (etwa die Hälfte der Maximalgeschwindigkeit), während die Beschleunigung einen maximalen Wert in Richtung nach rechts erreicht hat oder fast den maximalen Wert; die Auslenkung des Abtriebsteiles ist sehr klein.

F i g. 7 zeigt die Stellung der Teile des Vorschubgetriebes nach einer Drehung der Eingangswelle im Uhrzeigersinn um 360° aus der in F i g. 5 dargestellten Stellung. Die Geschwindigkeit des Abtriebsteiles hat in etwa ihren maximalen Wert erreicht, die Beschleunigung des Abtriebsteiles ist wieder auf einen Wert nahe bei Null abgefallen; die Auslenkung des Abtriebsteiles beträgt in etwa die Hälfte des A ι beitshubes.

Fig.8 zeigt die Stellung der Teile des Vorschubgetriebes nach einer Drehung der Eingangswelle im Uhrzeigersinn um 540° aus der in F i g. 5 dargestellten Stellung. Die Geschwindigkeit des Abtriebsteiles hat wiederum einen nicht zu hohen Wert (etwa die Hälfte des Maximums) erreicht und hat in etwa wieder denselben Wert wie in F i g. 6, die Beschönigung des Abtriebsteiles hat jedoch nun ganz oder fast ein Maximum in der entgegengesetzten Richtung wie in Fig.6, dh. nach links erreicht; die Auslenkung des Abtriebsteiles entspricht fast dem vollen Arbeitshnb.

Ia F i g. 9 befindet sich das Abtriebsteil 8 wiederum in einer Verweilphase; es ist jedoch um eine Strecke (Arbeitshub) bewegt worden, die dem Teükreisumfang des Antriebszahnrades 16 entspricht Seine Geschwindigkeit und seine Beschleunigung sind wieder Null oder fast NuIL

Die Bewegung des Abtriebsteiles ist im wesentlichen eine Oberlagerung einer im wesentlichen gleichförmigen Geschwindigkeitskomponente, die durch die Winkelbewegung des Antriebszahnrades 16 hervorgerufen wird, einer eine Schwingung pro Zyklus durchführenden Fundamentalbewegung der Achse Ai, die durch die Drehung der Achsen Aj und A₃ umeinander hervorgerufen wird, einer zwei Schwingungen pro Zyklus aufweisenden zweiten harmonischen Bewegungskomponenten, die durch eine Drehung der Achse A\ um die Achse Λο erhalten wird, und einer Bewegung, die durch das Oszillieren der Achse Ai um die Achse A\ hervorgerufen wird.

Aus den das Vorschubgetriebe zeigenden F i g. 1 bis 4 und aus den den Bewegungsablauf darstellenden F i g. 5 bis 9 geht deutlich hervor, daß das Vorschubgetriebe seiner Art nach umkehrbar ist. Wird in Fig.9 die das Eingangsteil darstellende Welle 54 entgegen dem Uhrzeigersinn um einen Gesamtwinkel von 720° gedreht, so kehrt das Vorschubgetriebe wieder in die in F i g. 5 dargestellte Lage zurück, wobei aufeinanderfolgend die in den F i g. 8,7 und 6 dargestellten Stellungen durchlaufen werden. Beim Rückwärtshub, bei dem die Welle 54 entgegen dem Uhrzeigersinn umläuft, werden aus Verzögerungen beim Vorwärtshub nunmehr Beschleunigungen und umgekehrt. Die Geschwindigkeits-

kurven bleiben dieselben, die Geschwindigkeiten weisen jedoch die entgegengesetzte Richtung auf.

Im folgenden werden Verfahren zur Behandlung der Verweilphasen unter ausschließlicher Verwendung von Funktionen beschrieben. Die quantitative mathematisehe Behandlung des Vorschubgetriebes läßt sich am einfachsten darstellen, wenn zunächst einmal die Bewegungskomponente außer Betracht gelassen wird, die durch die Oszillation der Achse A₂ um die Achse Λι hervorgerufen wird. Das bedeutet nichts anderes, als daß der Abstand L, sehr groß gegenüber den Exzentrizitäten E, und E₂ ist. Der Einfachheit halber wird der Radius des Antriebszahnrades 16 zu einer Längeneinheit gewählt und die Werte der Exzentrizitäten E- und E₂ sind Vielfache dieser Längeneinheit.

Fig. 10 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung der verschiedenen wesentlichen Teile des Vorschubgetriebes, deren Bewegungen zur Erzeugung der Gesamtbewegung des Abtriebsteiles überlagert werden. Ist U die Auslenkung des Abtriebsteiles (nach rechts positiv)

und ist 2Θ die Drehung der Welle 54 aus ihrer Anfangslage, so gilt:

U = Θ - E₁ sin θ + E₂ sin 2 θ.

Durch Ableitung erhält man die zugehörige Geschwindigkeit :

dß

= 1 - E, cos θ + 2 E₂ cos 2 θ (2)

(Geschwindigkeit) Die Beschleunigung wird dementsprechend:

JgT- = E₁ sin θ - 4 £₂sin2 © (3J

(Beschleunigung) Die Änderung der Beschleunigung ergibt sich zn:

-jfp— — Ei«»© — %E₃cas2e. (4)

■f.-J

Bei θ = O ist die Beschleunigung gleich Null für alle Werte der Exzentrizitäten Ei und £2. Um eine lange Verweildauer zu erhalten, sollen E₁ und £2 dadurch

berechnet werden, daß die Geschwindigkeit

die Änderung der Beschleunigung ^--j bei θ = 0 Null

dU , d» ^und

gesetzt werden. Damit ergibt sich:

E₁ + 2 E₂ = O (Aus

^H =

E₁ - 8 E₂ = o(

aus ~^,^; = 0; θ =

Als Lösungen erhält man Ei — 1.33 und E₂ = 0.167.

Damit ist die Größe der beiden Exzentrizitäten E₁ und Ei bezogen auf den Radius des Antriebszahnrades 16 bekannt. Werden diese Werte für E₁ und £2 wieder in die Gleichung (1) eingesetzt und wird über einen Bereich des Winkels θ die Auslenkung Uberechnet, so wird die in F i g. 11 dargestellte Kurve Ao erhalten. Zu Vergleichszwecken ist dort auch eine mit »Ref.« bezeichnete Kurve dargestellt, welche die Verweileigenschaften für den Fall darstellen, daß E₂ = 0 und E\ = 1 ist, d. h., daß die Größe der zweiten harmonischen Bewegungskomponenten Null ist. Die in F i g. 11 dargestellten Werte für die Auslenkung sind in Einheiten angegeben, bei denen der volle Hub zwischen einer Verweilphase und der nächsten In Einheiten beträgt.

Im folgenden wird eine zweite verbesserte Methode zur Bestimmung maximalen verwertbaren Verweilens beschrieben. Von der Mathematik her kann von einem Verweilen in strengem Sinne nur gesprochen werden,

wenn =0 ist. In der Praxis hat man jedoch ein

Verweilen, wenn das Abtriebsteil nur eine sehr geringe Bewegung ausführt, während der Winkel θ des Eingangsteiles in einem beträchtlichen Bereich geändert wird. Die Größe des innerhalb einer Verweilphase zulässigen Bereiches der Bewegung des Abtriebsteiles hängt von den jeweils in der Praxis angefundenen Einsatzbedingungen ab, wobei noch weitere Faktoren berücksichtigt werden müssen wie tctes Spiel von Zahnrädern, Spiel von Lagern und die erforderliche Genauigkeit der Bewegung des Abtriebsteiles.

Da die Gleichung (1) eine ungerade Funktion ist, d. h. da /"(θ)=-/(-θ) ist, ist die Auslenkung Null bei Θ= — Θνι, wenn die Auslenkung bei irgendeinem Wert des Winkels θ = Θμ Null ist. Da für θ = 0 für alle Werte der Exzentrizitäten E\ und E₂U= 0 ist, kann man fünf Nulldurchgänge der Auslenkungskurve erzwingen, wenn entsprechende Werte für die Exzentrizitäten E₁ und E₂ gewählt werden. Die fünf Nulldurchgänge liegen bei den Punkten

0 = -0N2, -Θνι,Ο,Θνι und 0N2. wobei 0Ni und0_N2

zwei willkürliche, jedoch berechenbare Werte des Winkels θ sind, bei denen die Auslenkung Null sein muß. Verwendet man in Gleichung (J), daß für θ = Θ_Μ U = 0 sein muß, so erhält man die nachfolgende erste Beziehung zwischen E\ and Er.

0_m - E₁ sin 0_m + E₂ sin 2 Θ_Ν1 = 0 (5)
in ähnlicher Weise erhält man:

τ> 8

Die Gleichungen (5) und (6) können nach beiden Gleichungen genügenden Wertepaaren für die Exzentrizitäten Ei und E2 aufgelöst werden. Einige repräsentative Musterlösungen der Gleichungen (5) und (6) sind in s der untenstehenden Tabelle angegeben:

Winkel
θ Ν ι

Exzentrizitäten

E\ E₂

Kurve in F i g. 11

!O SO30°
25°
25°

25°
20"
20°
20°

50°
45°
40°
45°
40°
35°
40°
35°
30°

1.4040
1.3934
1.3842
1.3886
13791
1.3710
1.3751
1.3668
1.3599

.20603

.19986

.19455

.196461

.19125

.18680

.18860

.18421

.18052

A₂

Wird irgendein Paar der Werte für die Exzentrizitäten wieder in die Gleichung (1) eingesetzt und werden für verschiedene Werte von θ die Werte für U berechnet, so kann die Auslenkung graphisch dargestellt werden. Dies ist für drei Wertepaare der Exzentriziiäten Ei und E₂ zur Erläuterung durchgeführt worden. Die Ergebnisse sind in Fig. 11 als Kurven Au A₂ und A_s dargestellt, auf die auch in der obenstehenden Tabelle Bezug genommen ist. Wie zu erwarten, überqueren die Auslenkungskurven die Abszissenachse bei Winkeln Qs, die zuvor zur Berechnung der zugeordneten Exzentrizitäten Ei und E₂ verwendet worden ist. Berücksichtigt man, daß alle drei Kurven Punktsymmetrie zum Ursprung aufweisen, so sieht man, daß die Auslenkungskurve 5 Nulldurchgänge hat. Durch entsprechende Wahl von Θμ und Θλο kann ein »Verweilband« erhalten werden, das sich für die gewünschte Anwendung eignet. Betrachtet man z. B. die Kurve A₂, so sieht man, daß die Oszillation der Gesamtauslenkung des Abtriebsteiles in der Verweilphase bei einer Drehung des Eingangsteiles über einen Bereich von ±44° innerhalb von ± 0.0005 Einheiten liegt. Da diese Bewegung auf 2π Einheiten des Hubes bezogen ist, erhält man eine Verweilphase von 88°, wenn man das Verweilen durch den 6280. Teil des Arbeitshubes festlegt, was eine für viele praktische Anwendungsfälle repräsentative Kennzeichnung der Verweilphase darstellt. Bei einem Hub von 50 cm (20 Zoll) erhält man ein Oszillieren der Bewegung des Abtriebsteiles in der Verweilphase von nur 0.0075 cm (0.003 Zoll); dies ist vergleichbar mit dem

so Totgang von Zahnrädern und mit dem Spiel von Lagern.

Die dynamischen Eigenschaften dieses auf maximale

Verweilphase ausgelegten Vorschubgetriebes sind in den Fig. 12 und 13 dargestellt, wobei die Kurve A sehr gut mit irgendeinem Paar der in der obenstehenden Tabelle angegebenen Werte erhaltenen Ergebnisse darstellt Fig. 12 ist eine graphische Darstellung der Relativgeschwindigkeit des Abtriebsteiles über einen gesamten VorschubzyMus hinweg, wobei unter Relativgeschwindigkeit das Verhältnis der wirklichen Geschwindigkeit zur über den Vorschubzyklus gemittelten Geschwindigkeit verstanden wird. Die in Fig. 12 mil »Ref.« bezeichnete Kurve entspracht einer einfachen Zykloiden, d. h. im Fall E\ = i und JEf₂ = 0.

F i g. 13 ist eine graphische Darstellung der relatiyen Beschleunigung des Abtriebsteiles über den gesamten Vorschubzyklus hinweg, wobei unter Relativbeschleunigung das Verhältnis der Momentanen Beschleunigung zur Spitzenbeschleunigung beider äquivalenten ZykJci-

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den-Anordnung verstanden wird. Die in Fig. 13 mit »Ret.« bezeichnete Kurve ist wiederum die graphische Darstellung des einfachen Zykloiden-Falles.

Im folgenden wird die Auslegung des Vorschubgetriebes auf extremale Geschwindigkeit unter ausschließlicher Verwendung von Funktionen beschrieben. Wie oben ausgeführt worden ist, kann eine zweite harmonische Bewegungskomponente dazu verwendet werden, die in der Praxis verwertbare Verweilphase spürbar zu vergrößern. Wahlweise kann eine zweite harmonische Bewegungskomponente dazu verwendet werden, die in der Mitte des Arbeitshubes oder bei der Mitte desselben erreichte Spitzengeschwindigkeit möglichst klein zu machen. Bei den meisten praktischen Anwendungsfällen wird trotzdem noch eine möglichst lange Verweilphase gewünscht. Die Exzentrizitäten E\ und E₂ können jedoch nur zwei unabhängigen Beziehungen gleihzeitig genügen. Davon wird die erste so gewählt, daß die Geschwindigkeit bei θ = 180° einen möglichst flachen Verlauf hat. Dies wird dann erreicht, wenn die Ändeiung

der Beschleunigung 13 Null ist, da die Beschleunigung J^₁ bei θ = 180° für alle Werte von & und E₂ gleich Null ist. Aus Gleichung (4) erhält man daher

--E₁-SE₂ = O. (7)

Die zweite Beziehung kann dadurch erhalten werden, daß man wieder bei einem Winkel θ = Bm einen Nulldurchgang der Auslenkungskurve erzwingt. Damit hat die Auslenkungskurve drei Nulldurchgänge, d. h. bei Q = —Θν3, 0, und θ\3 ist U=O. Diese zweite Beziehung lautet dann:

θ_κ3 - E₁ sin »_N 3 + E₂ sin 2 Θ_Ν3 = 0.

(8)

Werden die Gleichungen (7) und (8) für verschiedene Werte von Θλο aufgelöst, so erhält man spezielle Paare von Werten für £Ί und E₂, die beiden Gleichungen genügen. Einige Musterlösungen der Gleichungen (7) und (8) sind in der untenstehenden Tabelle aufgeführt:

Winkel

Exzentrizitäten
E, E₂

Kurve in

4	.801040	-.100130	B]
6	.802343	-.100293
8	.804171	-.100521	B2
10	.806527	-.100816
12	.809416	-.101177	B3
14	.812845	-.101606
16	.816821	-102103
18	.821353	-.102669
20	.826448	-.103306

Wie in der Tabelle oben angegeben, werden drei Sätze der Exzentrizitäten zusammen mit Gleichung (1) dazu verwendet, die in Fi g. i 1 dargestellten Kurven Bx, Bi und Bi zu berechnen. Man sieht, daß die Verweileigenschaften merklich schlechter sind als die bei einem auf maximales Verweilen ausgelegten Vorschubgetriebe; sie können jedoch für viele praktische Anwendungsfälle noch ausreichen.

Der charakteristische Verlauf der Realtivgeschwindigkeit des auf niedere Spitzengeschwindigkeit ausgelegten Vorschubgetriebes ist in Fig. 12durch die Kurve B dargestellt Es wird nur eine Kurve gezeigt, da der

Unterschied im charakteristischen Verlauf der Geschwindigkeit bei Verwendung irgendeines Paares von Exzentrizitäten aus der obenstehenden Tabelle sehr klein ist. Es fällt auf, daß die Relativgeschwindigkeit sowohl kleiner ist als auch einen flacheren Verlauf aufweist als bei der Kurve »Ref.« oder der Kurve A, welche dem auf maximales Verweilen ausgelegten Vorschubgetriebe zugeordnet ist.

Der charakteristische Verlauf der Relativbeschleunigung des auf niedere Spitzengeschwindigkeit ausgelegten Vorschubgetriebes ist in Fig. 13 durch die Kurve B dargestellt.

Ein Vorzeichenwechsel bei der Exzentrizität E₂ zeigt an, daß die durch dieselbe erzeugte Bewegungskomponente verglichen mit dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel in entgegengesetzte Richtung weist. Dies kann einmal dadurch erhalten werden, daß die Anfangsstellung diametral gegenüberliegend zu der in uen Fig. 5 und 10 dargestellten gewählt wird. Die Ausgangslage eines so arbeitenden Vorschubgetriebes ist entsprechend in F i g. 14 dargestellt.

Bei den beiden oben beschriebenen Anwendungen wurden die Bewegungsabläufe unter der Annahme ermittelt, daß die Exzentrizitäten Ei und E₂ in gleicher Richtung umlaufen. Dies ist dann der Fall, wenn die Kettenräder 66 und 20 wie in den F i g. 1 und 4 dargestellt durch eine Kette verbunden sind, oder auch dann, wenn sie durch Zahnräder mit einem zwischengeschalteten frei laufenden Zahnrad oder einer ungeraden Anzahl zwischengeschalteter frei laufender Zahnräder ersetzt werden. Wird jedoch eine Antriebsverbindung zwischen den Wellen 54 und 22 gewählt, bei der die Wellen 54 und 22 in entgegengesetzter Richtung umlaufen, so ändern sich die zur Erläuterung des Bewegungsablaufes gegebenen schematischen Darstellungen, die Ergebnisse bleiben jedoch dieselben. Dies gilt jedoch nur so lange, wie die auf die Oszillation der Achse A₂ um die Achse A\ zurückzuführende Bewegungskomponente vernachlässigt wird.

F i g. 15 zeigt ein auf maximales Verweilen ausgelegtes Vorschubgetriebe zu Beginn eines Zyklus in einer Ausgangslage, wobei die Wellen 54 und 22 in entgegengesetztem Sinne umlaufen. Fig. 16 zeigt ein auf minimale Spitzengeschwindigkeit ausgelegtes Vor-

schubgetriebe zu Beginn eines Zyklus in der Ausgangslage, wobei die Wellen 54 und 22 ebenfalls in entgegengesetztem Sinne umlaufen.

Die Schaffung eines Vorschubgetriebes mit verbesserten Verweileigenschaften oder mit einer verminderten Spitzengeschwindigkeit ist zwar die wichtigste praktische Anwendungsform; andere Abwandlungen und Kombinationen sind jedoch ohne weiteres möglich. Im Grunde ist es möglich, jedes Bewegungsprofil zu erhalten oder anzunähern, welches sich mathematisch durch eine harmonische Synthese unter Verwendung einer ersten harmonischen Bewegungskomponente und einer zweiten harmonischen Bewegungskomponente aufbauen läßt Dies schließt insbesondere nichtsymmetrische Bewegungsformen ein, die dadurch erhalten, daß die erste und die zweite harmonische Bewegungskomponente gegeneinander phasenverschoben sind. Dies bringt die nachstehende Gleichung zum Ausdruck:

L/= θ - JEisine + Εζύη{29 + Φ)

wobei Φ der Winkel der Phasenverschiebung ist

Bei den oben vorgenommenen Untersuchungen wurde die Oszillation der Achse A₂ und die Achse A, vernachlässigt, um die Darstellung zu vereinfachen. Die

bei diesen vereinfachten Untersuchungen erhaltenen Werte für E\ und E₁ stellen jedoch gute Näherungen für die Werte dar, die für das gesamte Vorschubgetriebe berechnet werden. Die Grundzüge der oben beschriebenen Untersuchungen können auch für die völlig exakte und strenge Behandlung von Vorschubgetrieben übernommen werden, wobei die Oszillation der Achse A₂ um die Achse A\ mit eingeschlossen wird. Will man z. B. die Bedingungen herausfinden, bei denen ein maximales Verweilen des Abtriebsteiles erhalten wird, so kann immer noch das Konzept der Erzwingung eines fünfmaligen Nulldurchganges der Auslenkungskurve verwendet werden. Auf Differentiation beruhende Verfahren sind nur von geringem Interesse, da, wie noch gezeigt wird, viele der Beziehungen so komplex sind, daß eine Differentialion aus praktischen Gründen weniger vorteilhaft ist.

Zur Erläuterung des Bewegungsablaufes ist in F i g. 17 eine schematische Darstellung eines auf maximales Verweilen ausgelegten Vorschubgetriebes in einer Stellung gezeigt, die dem Mittelpunkt der Verweilphase entspricht. Die Exzentrizitäten £Ί und £2 laufen im selben Sinne um.

Zur Vereinfachung der Untersuchung wird der Radius des Antriebszahnrades 16 wieder zu einer Längeneinheit gewählt, auf die alle anderen Längen bezogen sind.

Folgende Größen werden verwendet:

Bei der Konstruktion angenommene Größen:

L] = Abstand zwischen den Achsen A\ und A2 auf dem -50 Träger 44

ö =■ Abstand der Achse Aa von einer zur Teilgeraden der Zahnstange parallelen Linie durch den Mittelpunkt des Antriebszahnrades 16 gemessen in zur Teilgeraden der Zahnstange senkrechter Richtung

Unbekannte, denen zeitweilig Werte zugeordnet werden:

4ΰ

Abstand der Achsen A₂ und A₃

Abstand der Achsen A₀ und A]

Winkel zwischen E-, und einer zur Teügeraden der Zahnstange senkrechten Richtung

Winkel zwischen E₂ und einer zur Teügeraden der Zahnstange senkrechten Richtung

Abhängige Variable:

Xn =■■ Winkel zwischen Li und einer zur Teügeraden der Zahnstange parallelen Linie

/Jo == Winkel zwischen L] und E]

X₀ =■■ Abstand zwischen den Achsen A₀ und A₃ gemessen längs einer zur Teügeraden der Zahnstange parallelen Linie.

Diis abhängigen Größen können aus den vorgebbaren Gröfleri unter Verwendung der nachstehenden Gleichungen berechnet werden:

= sin

ßo = ©ο - «0 + 90%

(10)

X₀ = £jsine₀ + L₁COSa₀- E₂ sin Ψ_ο. (11)

Fig. 1β zeigt die kinematische Beziehung der wesentlichen Teile des Vorschubgetriebes, nachdem die Exzentrizität Ei um einen Winkel 2Ψν aus ihrer Anfangslage gedreht worden ist. Die dieser neuen Stellung zugeordneten neuen Winkel und Abstände sind:

Ψ = ίΡο + 2Φ_Λ' = Winkel zwischen E₂ und einer zur

Teilgeraden der Zahnstange senkrechten Linie
θ = Winkel zwischen E\ und einer zur Teilgeraden dei Zahnstange senkrechten Linie
ca = Winkel zwischen Z-i und einer zur Teilgeraden dei

Zahnstange parallelen Linie
β - Winkel zwischen L\ und E\ X = Abstand der Achsen A₀ und A₃ gemessen längs einer zur Teilgeraden der Zahnstange paralleler Linie

U = Auslenkung der Zahnstange aus ihrer in Fig. 17 dargestellten Anfangslage.

Die Drehung der Exzentrizität £Ί bezüglich L\ um die Achse A] führt zu einer Drehung der Exzentrizität E_: bezüglich L₁ um die Achse A₂, was auf das Übersetzungsverhältnis von 2 :1 zwischen der Drehgeschwindigkeit der beiden Exzentrizitäten zurückzuführen isi (dieses Übersetzungsverhältnis wird durch die Kettenräder 66 und 20 und die sie verbindende Kette 68 od. dgl sichergestellt). Ist nun α = <xo, so ist Θ-Θο-Ψν Normalerweise ist jedoch χ φ λ« und zur Ermittlung von θ für ein gegebenes Ψ ν muß ein Iterationsverfahren verwendet werden.

Fig. 19 ist eine zur Erläuterung der Kinematik des Vorschubgetriebes verwendete Zeichnung, in der die Auswirkung einer Änderung des Winkels tx auf den Winkel θ dargestellt ist. Dies muß zusätzlich in der Beziehung θ = θ/ν=Ψ ν berücksichtigt werden. Aus

F i g. 19 kann abgelesen werden: θ - Θο = -■ ~~--■" ■
Daher gilt:

ft - θ₀ = Y'„ + 0.5 (* - (X₀)

θ = θ₀+ V^+0.5 (λ - λ₀). (12)

oder

Aus Fig. 18 erhält man:

cos θ - Λ - E₂ cos (Ψ_ο + 2 Ψ_Ν

λ = sin ' ί -

*)■

(13)

6ο Durch iterative Lösung der Gleichungen (12) und (13) kann für jeden speziellen Wert von Ψν ein eindeutiger Wert für θ ermittelt werden. Dies läßt sich ganz leicht dadurch bewerkstelligen, daß man in Gleichung (12) annimmt, daß «=«o ist daß man θ berechnet und in Gleichung (13) einsetzt und einen neuen Wert für « berechnet. Dieser wird dann in Gleichung (12) eingesetzt und das ganze Verfahren wird so lange wiederholt, bis die Werte für α und θ beiden Gleichungen genfigen.

Mit dem so erhaltenen Wert für θ kann der Wert für ATaus Gleichung (18) abgeleitet vrardea:

X = Ei sin θ+ L₁ cos α -E₂SOiW. (14)

Die Auslenkung des Abtriebsteiles infolge der Drehung von Ei ist winkelmäßig ausgedrückt:

U = θ - θ₀ - (X - X₀)- (15)

Werden die beiden Winkel, bei denen das Vorschubgetriebe eine verschwindende Bewegung des Abteäebstefles aufweist, nnt Wm und Wra bezeichnet, so erlauben

die vorstehend beschriebenen Verfahren die Berechnung der möglichen Auslenkungen des Abtriebsteiles zu diesen Winkeln. Diese Auslenkungen werden mit Um und Um bezeichnet Durch die im Moment angestellte Untersuchung soll herausgefunden werden, unter welchen Bedingungen Um — 6 und Um = 0 sind. Es gibt jedoch vier Beziehungen oder vier Eingangsvariablen, die abgeändert werden können, um Us\ = Uta = 0 zu erhalten. Daher muß eine Mehrzahl von Lösungen existieren.

Unter Orientierung an der vereinfachten Untersuchung wird demgemäß dem System eine weitere Zwangsbedingung auferlegt, nämlich die, daß die Beschleunigung des Abtriebsteiles in der Ausgangslage Null ist Dies läßt sich in guter Näherung durch folgende ι j Beziehungen herbeigeführen:

aus Gleichung (10) erhält man damit «ο=θο·

Nach Einsetzen in Gleichung (9) und Vereinfachen erhält man

Dann wird der gesamte BerechnungszylJus wiederhat, wobei neue Werte für Um und Um gefunden werden, die wesentlich kleiner sind als die ausgehend von den ursprünglichen Werten für fi und E₂ berechneten. Auch Gi und G₂ werden neu berechnet und die Werte E₁ und E₂ werden neu korrigiert Dieses Näherungsverfahren kann so lange wiederholt werden, bis die Werte für U_w und Um beliebig klein werden. Die Lösungen konvergieren recht schnell. Ein programmierter Rechner erleichtert die anzustellenden Rechnungen, ist jedoch nicht absolut dafür erforderlich.

Unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens und unter Annahme der folgenden Ausgangsparameter:

(E₁ - E₁) cos H₀-Li sin <9₀ = .5.

(16)

L1	= 3
δ	= 0
	= 30°
9m	= 50°
;endt	;n Ergebnisse:
Et	= 1.372
Ei	= 706343
θο	= Φο = 21.2337

θο kann aus Gleichung (16) bestimmt werden, und derselbe Wert wird «o und Φο zugeordnet Nunmehr verbleiben nur noch zwei Unbekannte: E\ und E₂. In erster Näherung werden E\ und E₂ die Werte zugeordnet, die bei der vereinfachten Untersuchung gefunden wurden, d.h. 1.33 Lnd .167. θο, Λο und Φο werden aus Gleichung (16) ermittelt Für den ersten Winkel Φ μ wird der entsprechende Wert Un\ wie oben beschrieben berechnet; in ähnlicher Weise wird für den zweiten Winkel Φ/« der entsprechende Wert Um berechnet

Diese Werte für U_Ni und U_w stellen den Fehler des Näherungsverfahrens dar, der ausgeräumt werden soll. Hierzu wird angenommen, daß die Fehler durch eine Fehlerfunktion nachfolgender Form dargestellt werden können:

U_E = G₁ sin Q + G₂ sir. 2 Q .

Da bei ρ = Y

ist, gilt

= G₁ sin Y'_N1 + G₂ sin 2 Ψ_ΝΧ

und da bei Q = Ψ_Ν2 U =

ist, gilt

υ_Ν2 = G₁ sin Ψ_Ν2 + G₂ sin 2 Ψ_Ν2.

(17)

(18)

Werden diese Werte dazu verwandt, die Auslenkung über einen Bereich der Werte des Eingangswinkels Φ zu berechnen, so wird die in F i g. 20 dargestellte Kurve C, erhalten. In diesem Fall ist unter der Bezeichnung »Eingangsseitige Drehung« die Drehung der Eingangs-

exzentrizität aus ihrer Nullage (diese wird durch <P₀ gegeben) geteilt durch zwei zu verstehen. Die Kurve C, verläßt das Schaubild zwischen -72° bis -15° unter Bildung eines nicht gezeigten Maximums der Größe 0.040 bei -50°. Die Kurve Q schneidet die Achse zwar bei Φ = 0°, 30° und 50°, wie dies angestrebt ist, das Verhalten der Auslenkungskurve im Bereich negativer Werte für Φ ist jedoch nicht vorteilhaft.

Um dem zu begegnen, muß einer der ursprünglich angenommenen Parameter von Φ_ο = θο auf Φο = θ₀ + ε geändert werden, wobei/ε ein kleiner Winkel ist, der in der Tat eine Phasenverschiebung zwischen den Exzentrizitäten E_x und E₂ darstellt. Das in F i g. 17 dargestellte Schaubild der wesentlichen Teile des Vorschubgetriebes bei der Nullage ist immer noch gültig, nur ist jetzt Φο = θο +ε.
Aus Gleichung (16) wird nun:

E₁ cos W₀ - ^L\ ^sin

Zur Ermittlung diskreter Werte für G\ und Gi können die Gleichungen (17) und (18) aufgelöst werden. G\ und G₂ sind die Koeffizienten einer angenommenen Fehlerfunktion, mit der dieselben Fehler erhalten werden wie bei dem wirklichen Vorschubgetriebe. Da die Größe der Bewegungskomponenten mit der Grundfrequenz bei dem Vorschubgetriebe selbst mit der Größe der Exzentrizität E\ verknüpft ist, wird ein verbesserter Wert für E\ dadurch erhalten, daß G\ von dem ursprünglich angenommenen Wert für E\ abgezogen wird, d. h.:

£1 (verbessert) = E\ (ursprünglich) — G\.
In ähnlicher Weise erhält man:

E₂ (verbessert) = E₂ (ursprünglich) - G₂.

Die korrigierten Werte für Ei und E₂ werden nun dazu verwandt, neue Werte für θο. «ο und Ψ» zu berechnen.

so hieraus kann θο bestimmt werden.

Der Rest des Verfahrens bleibt unverändert, und nimmt man bei unveränderten anderen Ausgangsparametern (Li =3, O=O, Φ_Μ =30°, Φν2 = 50°) einen Wert für ε von 5° an, so erhält man die folgenden Ergebnisse: ss

E, = 1.31992
E₂ = .188564
θο = 20.7786°
Φο = 25.77860

6o Werden diese Werte dazu verwendet, die Auslenkung des Abtriebsteiles über einen Wertebereich des Eingangswinkels Φ zu berechnen, so wird die in F i g. 20 dargestellte Kurve C₂ erhalten. Diese Kurve hat zwar ebenfalls Nulldurchgänge bei 0, 30 und 50°, ihr Verhalten bei negativen Werten für Ψ ist jedoch gerade das Gegenstück zu dem des für die Kurve G (ε = 0) gefundenen.

Nun wird ein neuer Winkel für die Phasenverschiebung angenommen: ε = 2J>°. Hiermit wird die in F i g. 20 dargestellte Kurve C₃ erhalten. Nunmehr wird ein weiterer Winkel für die Phasenverschiebung von ε=4° angenommen, der zur Berechnung der in F i g. 21 dargestellten Kurve C₁ dient Die Fig.21 ist getrennt dargestellt, um eine ÜberfüHung der Fig.20 zu vermeiden. Wie man sieht, wird eine erhebliche Verbesserung im Verlauf der Auslenkungskurve für negative Werte für Ψ erhalten.

Durch Vergleich der Kurven C₂ (ε = 5°) und G (ε=4°) wurde nunmehr ein Wert von ε=4.2° durch Interpolation ermittelt Hiermit werden als endgültige Resultate erhalten:

E1	= 132766
E2	= .191129
θο	= 20.8464
«Ό	= 25.0464

20

Werden diese Werte dazu verwendet, die Auslenkung des Abtriebsteiles über einen Bereich des Winkels Ψ zu berechnen, so wird die in F i g. 21 dargestellte Kurve Q, erhalten. Man sieht, daß der charakteristische Verlauf der Auslenkungskurve im Bereich negativer Winkel Φ im wesentlichen dem Verlauf im Bereich positiver Werte für Ψ gleicht Es ist daher möglich, eine praktisch verwertbare Auslegung des Vorschubgetriebes zu finden, bei der die Auslenkungskurve fünf Nulldurchgänge aufweist. Damit werden praktisch verwertbare Verweilphasen von sehr beachtlicher Ausdehnung erhalten. Beim vorliegenden Fall liegt die Bewegung des Abtriebsteiles des Vorschubgetriebes innerhalb eines Bandes von ±0.0018 (verglichen mit einem Gesamthub von 6.28) über 100°, d.h. mehr als ¹A des Zyklus der Eingangsseite hinweg. Dies ist für sehr viele praktische Anwendungen ein ganz ausgezeichneter Wert.

Das oben beschriebene Rechenverfahren mag kompliziert und aufwendig erscheinen. Hat man jedoch eine Familie zusammengehöriger Lösungen gefunden, so kann man neue Annahmen für die Ausgangsparameter an den schon erhaltenen Lösungen orientieren, so daß das Verfahren sehr schnell konvergiert. Dieses Verfahren wird als ein verwendbares Beispiel zur Bestimmung des gewünschten Verlaufes der Auslenkungskurve angegeben. Andere Verfahren der Anpassung von Kurven können gleichermaßen Verwendung finden.

Vergleichbare Verfahren werden dazu verwendet. Kombinationen der Werte Ei, £2, θο und Ψο herauszufinden, bei denen im mittleren Abschnitt des Arbeitshubes niedere Spitzengeschwindigkeiten erhalten werden. Unter diesen Bedingungen wird für die Verweileigenschaften ein Kompromiß geschlossen, wozu die die vereinfachten Lösungen ergebende Untersuchung verwendet wird, bei der der Einfluß der Bewegung der Achse A} um die Achse A\ vorläufig unberücksichtigt blieb.

Eine wichtige Abwandlung des Vorschubgetriebes mit linear bewegtem Abtriebsteil ist in den F i g. 22 und 23 dargestellt. Hierbei ist die gesamte Antriebsordnung auf dem schwenkbaren Träger angeordnet, und das antreibende Drehmoment wird auf die Achse A₂ ausgeübt.

Bei dieser Ausführungsform trägt ein Maschinenrahmen 80 eine aufrechte Stütze 82. In der letzteren ist eine gekröpfte Welle 84 durch Lager 86 um eine nicht bewegte Achse Ao drehbar gelagert.

Ein exzentrischer Wellenabschnitt 88 läuft um eine bewegte Achse A, um und trägt über Lager 92 einen schwenkbaren Träger 90. Auf dem schwenkbaren Träger 90 ist ein Untersetzungsgetriebe 94 angeordnet Dieses wird durch eine eingangsseitige Riemenscheibe 96, einen Riemen 98 und eine auf einem Antriebsmotor 102 vorgesehene Riemenscheibe 100 angetrieben. Auf der Ausgangswelle des Untersetzungsgetriebes 94 ist ein Kettenrad 104 befestigt, das um die Achse Ai umläuft Das Kettenrad 104 treibt seinerseits über eine Antriebskette 108 ein Kettenrad 106 an, das auf dem exzentrischen Wellenabschnitt 88 angeordnet ist und um die Achse A\ umläuft Das Antriebszahnrad 16 ist über ein Abstandsstück 109 exzentrisch auf dem Kettenrad 104 angeordnet und läuft wiederum im die Achse A3 um. Das Antriebszahnrad 16 befindet sich wieder im Eingriff mit der Zahnstange 14, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 der Fall war. Die Achse Λ3 des Antriebszahnrades 16 wird wieder durch das Abstandsteil 30 und die ihm zugeordneten Einzelbauteile in gleichbleibendem Abstand von er Teilgeraden der Zahnstange 14 gehalten.

Die mathematischen Verfahren zur Bestimmung der durch den Abstand der Achsen Ai und A^ vorgegebenen Exzentrizität Ei und der durch den Abstand der Achsen Ao und A\ gegebenen Exzentrizität Ei bleiben im wesentlichen dieselben wie die bei den oben beschriebenen Beispielen. Das dynamische Verhalten der Abtriebsbewegung wird jedoch abgeändert da bei diesem Ausführungsbeispiel sich der Winkel β in gleichen Zeiten um einen gleichbleibenden Betrag ändert, während es bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 4 der Winkel Ψ war, der in gleichen Zeiten um gleichbleibende Beträge geändert wurde. In den F i g. 17 und 18 ist der Winkel β als der zwischen der die Achsen A\ und Ai verbindenden Geraden und der die Achsen A₂ und A3 verbindenden Geraden liegende Winkel dargestellt

In den F i g. 24,25 und 26 ist eine dritte Ausführungsform des Vorschubgetriebes mit linear bewegtem Abtriebsteil dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Verbindung zum Abtriebsteil über eine Zahnstange und ein Antriebszahnrad durch eine Kette und ein Kettenrad ersetzt. Ein Maschinenrahmen trägt über eine aufrechte Stütze 126 ein von einem Motor 124 angetriebenes Untersetzungsgetriebe. Der Maschinenrahmen trägt ferner Träger 128 und 130, in denen eine das Abtriebsteil darstellende Stange 132 hin- und herbewegbar ist. Die Stange 132 wird von Rollen 134 getragen und geführt.

Eine die Stange 132 übergreifende Einheit weist eine Platte 136, ein Abstandsstück 138 und eine Platte 140 auf. Die die Stange 132 übergreifende Einheit ist durch Rollen 142 auf der das Abtriebsteil darstellenden Stange 132 gelagert und wird durch diese Rollen geführt. Die Platte 136 trägt über Lager zwei freilaufende Kettenräder 144. Darüber hinaus trägt die Platte 136 ein durch Lager 148 auf einer Stummelwelle 150 angeordnetes Antriebskettenrad. Das Antriebskettenrad läuft um eine Achse A 3 um. Eine geeignete Antriebskette 152 läuft über die Kettenräder 144 und 146. An ihren Enden ist sie mit der das Abtriebsteil darstellenden Stange 132 übet Befestigungsblöcke 154 und 156 verbunden. Der Weg, auf dem die Antriebskette 152 läuft, ist au¹.; F i g. 24 klar ersichtlich.

Das Antriebskettenrad 146 ist an einer exzentrischen Stelle über ein Abstandsteil 158 mit einem Kettenrad 160 verbunden. Das Kettenrad 160 ist auf einer Welle 162 angeordnet, die in Lagern 164 gelagert ist und um

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eine Achse A₂ umläuft Die Lager 164 sind im äußeren Ende eines schwenkbaren Trägers 166 angeordnet, wie Fig.'z5 zeigt Das andere Ende des schwenkbaren Trägers 166 ist durch Laiger 168 mit einer exzentrischen Welle 170 verbunden, die um eine bewegte Achse A, umläuft Die exzentrische Welle 170 ist ihrerseits exzentrisch auf der Ausgangswelie 172 des Untersetzungsgetriebes 122 angeordnet Die Ausgangswelle 172 läuft um eine nicht bewegte Achse Ao um, wie Fig.26 zeigt Auf der exzentrischen Welle 170 ist ein Kettenrad 174 angeordnet und läuift miit dieser um. Das Kettenrad 174 treibt über eine Kette 17G das Kettenrad 160 an (vgL F i g. 24). Das Übersetzungsverhältnis ist dabei 2 :1, d. h. das Kettenrad 174 läuft zweimal vollständig um, wenn das Kettenrad 160 einmal ganz umläuft

Diese Ausführungsform des Vorschubgetriebes ist das genaue kinematische Äquivalent der in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Aujiführangsform. Der Arbeitshub der das Abtriebsteil darstellenden Stange 132 ist gleich dem Teilkreisumfang das Antriebskettenrades 146. Das Antriebskettenrad 146 ist das Äquivalent des Antriebszahnrades 16 der Fig. 1. Läuft die Ausgangswelle 172 zweimal um die Achse A₀ um, so läuft das Kettenrad 160 einmal um die Achse A3 um und das Antriebskettenrad 146 einmal um die Achse A3 um. Dabei oszilliert die Achse A3 längs einer parallel zu der Stange 132 verlaufenden Linie, und die Achse Ai oszilliert unter im wesentlichen rechtem Winkel zum Weg der das Abtriebsteil darstellenden Stange 132. Schließlich laufen die Achsen .-I2 und A3 umeinander um.

Eine vierte Ausführungsform des Vorschubgetriebes mit linear bewegtem Abtriebsteil ist in den F i g. 27, 28 und 29 dargestellt Während bei den oben beschriebenen drei Ausführungslonnen das Abtriebsteil längs einer im wesentlichen feststehenden Linie bewegt wurde, wird bei dieser Ausfuhrungsform eine das Abtriebsteil darstellende Zahnstange längs einer Linie bewegt, welche bezüglich des Maschinenrahmens hin- und herbewegt wird. Dit: von dem schwenkbaren Träger auszuführende Oszillation wird hierdurch wesentlich vermindert

Wie die F i g. 27, 28 und 2!) zeigen, weist diese vierte Ausführungsform einen Maschinenrahmen 180 auf. Dieser trägt über einen aufrechten Träger 184 ein Untersetzungsgetriebe 1182. Das Untersetzungsgetriebe 182 wird über eine Kupplung: 18* von einem Motor 186 angetrieben. Die Ausgangswelie 190 des Untersetzungsgetriebes 182 läuft um eine Achse A₀ um. Auf ihr ist eine exzentrische Welle 192! angeordnet, welche um eine Achse Ai umläuft. Über ein Lager 1% ist ein schwenkbarer Träger 194 mit der exzentrischen Welle 192 verbunden. Das andere Ende des schwenkbaren Träeers 194 ist, wie F i g. 28 zeigt, über ein Lager 200 mit einer Welle 198 verbunden. Die Welle 198 ist ihrerseits durch Lager 202 in einem oszillierenden Träger 204 gelagert, der mit dem Maschinenrahmen 180 über Stummelwellen 206, Lager 208 und Stützen 210 gelenkig verbunden ist. Der Träger 204 kann daher frei um die feststehende Achse A-, geschwenkt werden, wenn er durch den schwenkbaren Träger 194 angetrieben wird. Ein auf der exzentrischen Welle 192 angeordnetes Kettenrad 213 treibt über eine Kette 216 ein auf der Welle 198 angeordnetes Kettenrad 214 an. Das Übersetzungsverhältnis ist dabei 2 : 1, d. h. das Kettenrad 214 führt eine vollständige Drehung um die Achse fts Λ2 um, wenn das Kettenrad 213 zweimal um die Achse A\ umläuft. In dem Zeitraum, in dem das Kettenrad 214 und die Welle 198 eine Umdrehung um die Achse A2 ausführen, führt die Achse A₂ somit zwei vollständige Oszillationszyklen in einer im wesentlichen horizontal verlaufenden Ebene um die feststehende Achse A* aus, wobei die Amplitude dieser Oszillation durch die exzentrische Lage der Achse Ai bezüglich der feststehenden Achse A₀ bestimmt wird.

Auf der Welle 198 ist über einen exzentrischen Arm 215 ein Antriebszahnrad 212 angeordnet Das Antriebszahnrad 212 läuft um eine exzentrische Achse A₃ um. Eilte Zahnstange 216' befindet sich in Eingriff mit dem Antriebszahnrad 212 Die Zahnstange 216' ist über einen Stift 220 gelenkig mit einer Verbindungsstange 218 verbunden. Die Verbindungsstange 218 wird über einen Schwenkstift 222 und einen Träger 224 vom Maschinenrahmen 180 getragen. Ein das Abtriebsteil darstellender Arm 226 ist über einen Stift 228 mit der Verbindungsstange 218 verbunden Das andere Ende des Armes 226 ist mit der anzutreibenden Einrichtung verbunden. Die Zahnstange 216' wird durch eine Führungseinrichtung in richtigem Eingriff in das Antriebszahnrad 212 gehalten. Die Führungseinrichtung weist in dem Antriebszahnrad 212 angeordnete Lager 230, eine in den Lagern 230 um die Achse A₃ drehbar gelagerte Welle 232, eine Abstandsplatte 234 und Führungsrollen 236 auf. Die Führungsrollen 236 laufen auf auf der Abstandsplatte 234 vorgesehenen Wellen 238 um.

Läuft somit das Antriebszahnrad 212 um die Achse A₃ um, so läuft die Achse A₃ um die oszillierende Achse A₂ um. Hierdurch erhält die Zahnstange 216' eine erste harmonische Bewegungskomponente mit der Grundfrequenz und darüber hinaus die durch die Bewegung der Achse A₂ erzeugte zweite harmonische Bewegungskomponente. Bei der Drehung des Antriebszahnrades 212 wird die Berührungsstelle zur Teilgeraden der Zahnstange 216' nach oben und unten bewegt wodurch die Zahnstange um den Stift 220 geschwenkt wird.

Kinematisch gesehen sind die Bewegungseigenschaften dieser Ausführungsform sehr ähnlich zu denen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Die oben dargelegte vereinfachte Untersuchung der Kinematik läßt sich gleichermaßen gut anwenden. Die exakte Analyse der Bewegung ist jedoch etwas anders, ohne jedoch aus dem gemeinsamen Gesamtrahmen herauszufallen.

Eine Abwandlung des Vorschubgetriebes mit geschwenkter Zahnstange, d. h. des vierten Ausführungsbeispieles, ist in den Fig.30, 31 und 32 dargestellt. Hierbei wird die zweite harmonische Bewegungskomponente nicht auf der Eingangsseite des Vorschubgetriebes erzeugt Vielmehr wird sie über die Lagerachse der mit dem Abtriebsteil verbundenen Verbindungsstange eingeführt. Neben dem Herstellen einer Verbindung zwischen der Zahnstange und der zu bewegenden Einrichtung dient die Verbindungsstange damit zusätzlich als Addiereinrichtung, die die erste harmonische Bewegungskomponente mit der Grundfrequenz, die von der Zahnstange bereitgestellt wird, und die /weite harmonische Bewegungskomponente, die über die Verbindung ihrer l.agerachse mit dem Maschinenrahmen erzeugt wird, zusammengesetzt.

Wie die Fig. 30, 31 und 32 zeigen, weist diese abgewandelte Ausführungsform einen Maschinenrahmen 250 auf. Dieser trägt eine Unterlage 25? auf, auf der ein Untersetzungsgetriebe 254 und ein Motor 256 angtordnet sind. Der Motor 256 treibt über eine Kupplung 257 das Untersetzungsgetriebe 254 an.

Ein Ende einer Ausgangswelie 258 des Untersetzungsgetriebes 254 trägt eine exzentrische Befesli-

gungsplatte 260, auf der ein Zahnrad 262 angeordnet ist. Die Ausgangswelle 258 läuft um eine feststehende Achse A₂ um, während das Zahnrad 262 um die bewegte Achse A₃ umläuft Damit läuft es auch um die Achse A₂ um. Eine Zahnstange 264 befindet sich i-n Eingriff mit dem Zahnrad 262. Durch Rollen 266 wird die Teilgerade der Zahnstange 264 in Berührung mit dem Teilkreis des Zahnrades 262 gehalten. Die Rollen 266 laufen um in einer Abstandsplatte 270 angeordnete Wellen 268 um. Die Abstandsplatte 270 ist ihrerseits über eine Welle 272 ι ο mit dem Zrhnrad 262 verbunden. Die Welle 272 ist auf der Abstandsplatte 270 angeordnet und wird drehbar von Lagern 274 aufgenommen, die konzentrisch zur Achse A₃ im Zahnrad 262 vorgesehen sind.

Die Zahnstange 264 ist über eine Welle 278 mit einem Hebel 276 verbunden. Das untere Ende des Hebels 276 ist über Lager 280 schwenkbar auf einer exzentrischen Welle 282 angeordnet Das obere Ende des Hebels 276 ist durch eine Welle 284 mit einer das Abtriebsteil darstellenden Stange 286 verbunden, deren anderes Ende gelenkig mit der durch das Vorschubgetriebe zu bewegenden Einrichtung verbunden ist

Die um die Achse A₁ umlaufende Welle 282 ist auf einer exzentrischen Platte 288 angeordnet, die ihrerseits von einer Welle 290 getragen wird. Die Welle 290 läuft um eine feststehende Achse A₀ um und ist in Lagern 292 gelagert, die in auf dem Maschinenrahmen 250 befestigten Stützen 294 angeordnet sind. Die Welle 290 wird über ein Kettenrad 295 und eine Kette 296 von einem Kettenrad 297 angetrieben. Das letztere ist auf der Ausgangswelle 258 des Untersetzergetriebes 254 angeordnet.

Die Kette 296 läuft über die zugeordneten Kettenräder 295 und 297. Das Kettenrad 297 hat einen Teilkreisdurchmesser vom Doppelten des Teilkreisdurchmessers des Kettenrades 295. Läuft daher die Ausgangswelle 258 des Untersetzungsgetriebes 254 mit einer vorgegebenen Winkelgeschwindigkeit um die feststehende Achse A₂ um, so wird die Welle 290 mit der doppelten Winkelgeschwindigkeit um die Achse A₀ gedreht.

Damit läuft die exzentrische Welle 282 exzentrisch um eine Achse Ai um, die ihrerseits um die Achse A₂ umläuft Da die Welle 282 das Lager des Hebels 276 darstellt, wird der Bewegung des Abtriebsteiles eine oszillierende Bewegungskomponente mit der doppelten Frequenz der durch das Zahnrad 262 und der Zahnstange 264 zusammenerzeugten Grundbewegung überlagert. Dieses Vorschubgetriebe erzeugt damit im wesentlichen den gleichen charakteristischen Verlauf der Abtriebsbewegung wie die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen.

Wie schon unter Bezugnahme auf die F i g. 1 bis 9 ausgeführt worden ist, ist jedes der oben beschriebenen Vorschubgetriebe mit linear bewegtem oder im wesentlichen linear bewegtem Abtriebsteil seiner Natur nach umkehrbar. Bei jeder der Ausführungsformen wird der Rückwärtshub einfach durch Umkehren der Drehrichtung der Eingangswelle herbeigeführt. Beim Rückwärtshub ändern die für den Vorwärtshub berechneten charakteristischen kinematischen Größen einfach ihr Vorzeichen.

Bei den oben beschriebenen Untersuchungen und bei den oben beschriebenen Ausführungsformen des Vorschubgetriebes wird eine Bewegung des Abtriebsteilcs <\s auf einer im wesentlichen geraden Linie erhalten. Diese Vorschubgetriebe lassen sich jedoch gleichermaßen dazu verwenden. Bewegungen des Abtriebsteiles zu erzeugen, die längs einer gekrümmten Linie erfolgen. Es können auch umlaufende Bewegungen des Abtriebsteiles um eine feststehende Achse erzeugt werden. Das Abtriebsteil kann dabei ein Zahnrad mit außenliegendem Zahnkranz oder ein Zahnkranz mit innenliegendein Zahnkranz sein. Ferner kann es ein Kettenrad sein, das in derselben Richtung umläuft wie das Eingangskettenrad, oder das in entgegengesetzter Richtung umläuft wie das Eingangskettenrad.

Eine Ausführungsform eines Vorschubgetriebes, bei dem das Abtriebsteil ein Zahnkranz mit außenliegendem Zahnkranz ist ist in den Fig.33, 34 und 35 dargestellt.

Eine Eingangswelle 300 läuft um eine feststehende Achse A₀ um. Sie ist in Lagern 302 gelagert, die in einem auf einem Maschinenrahmen befestigten Träger 304 angeordnet sind. Die Eingangswelle wird über ein Kettenrad 308 angetrieben. Dieses wird seinerseits über eine Kette 310 von einem Primärantrieb angetrieben. Eine exzentrische Welle 312 ist mit der Eingangswelle 300 starr verbunden oder an diese angeformt Die exzentrische Welle 312 läuft um eine exzentrische Achse At um und trägt über Lager 316 einen schwenkbaren Träger 314. Das andere Ende des schwenkbaren Trägers 314 trägt eine in Lagern 320 gelagerte Welle 318. Die Welle 318 läuft um eine Achse A₂ um und wird durch ein auf ihr angeordnetes Kettenrad 321 über eine Kette 322 von einem Kettenrad 324 angetrieben, welches auf der exzentrischen Welle 312 angeordnet ist. Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Kettenrad 320 und dem Kettenrad 324 ist 2 :1, d. h. das Kettenrad 324 läuft zweimal um die Achse Ai um, solange das Kettenrad 321 einmal um die Achse A₂ umläuft.

Eine Welle 326 ist über ein exzentrisches Abstandsteil 328 mit der Welle 318 verbunden. Die Welle 326 läuft um eine Achse A3 um und trägt ein Antriebszahnrad 330, das ebenfalls um die Achse A₃ umläuft. Das Antriebszahnrad 330 befindet sich im Eingriff mit einem das Abtriebsteil darstellenden Zahnrad 332, das um eine feststehende Achse A₄ umläuft. Das das Abtriebsteil darstellende Zahnrad 332 ist auf einer Welle j34 angeordnet, die in auf dem Maschinenrahmen 306 vorgesehenen Lagern 336 gelagert ist.

Das Antriebszahnrad 330 wird über einen Verbindungsträger 338 in richtigem Eingriff in das Zahnrad 332 gehalten. Ein Ende des Verbindungsträgers 338 ist über ein Lager 340 mit der Welle 334 verbunden, sein anderes Ende ist über ein Lager 342 mi* der Welle 326 verbunden.

Die F i g. 36, 37 und 38 zeigen eine Ausführungsfom eines Vorschubgetriebes, bei dem das Abtriebsteil ein Zahnrad mit innenliegendem Zahnkranz ist. Eine Eingangswelle 350 läuft um eine feststehende Achse Ao um und ist in Lagern 352 gelagert, die in einem auf einem Maschinenrahmen 356 befestigten Träger 354 aufgenommen werden. Die Eingangswelle 350 wird durch ein von ihr getragenes Kettenrad 358 angetrieben. Das Kettenrad 358 wird über eine Kette 360 von einem Primärantrieb angetrieben. Eine exzentrische Welle 362 ist starr mit der Eingangswelle 350 verbunden oder an üiese angeformt. Die exzentrische Welle 362 läuft um die exzentrische Achse Ai um. Ein schwenkbarer Träger 364 ist über Lager 366 mit der exzentrischen Welle 362 verbunden. An seinem anderen Ende trägt der schwenkbare Träger 364 eine um eine Achse A: umlaufende Welle 368, die in im schwenkbaren Träger 364 vorgesehenen Lagern 370 gelagert i.;t. Ein auf der

exzentrischen Welle 362 angeordnetes Kettenrad 372 treibt ein auf der Welle 368 angeordnetes Kettenrad 374 über eine Kette 376 an. Dabei ist das Übersetzungsverhältnis 2:1, d. h., das Kettenrad 374 läuft einmal um, wenn das Kettenrad 372 zweimal umläuft.

Eine Stummelwelle 378 ist starr und exzentrisch mit der Welle 368 über eine Platte 380 verbunden. Die Stummelwelle 378 läuft um eine Achse A3 um und trägt ein Antriebszahnrad 38Z Das Antriebszahnrad 382 steht im Eingriff mit einem das Abtriebsteil darstellenden Zahnrad 384 mit innenliegendem Zahnkranz, welches um eine feststehende Achse A₄ umläuft. Das Zahnrad 384 ist auf einer Welle 386 angeordnet, die ihrerseits in im Maschinenrahmen 356 Aufnahme findenden Lagern 388 gelagert ist.

Das Antriebszahnrad 382 wird durch einen Verbindungsträger 390 in richtigem Eingriff mit dem Zahnrad 384 gehalten. Der Verbmdungsträger 390 ist am einen Ende über ein Lager 392 mit der Welle 386 verbunden, an seinem anderen Ende ist er über ein Lager 394 mit der Stummelwelle 378 verbunden.

Die kinematischen Eigenschaften der in den F i g. 33 bis 35 und 36 bis 38 dargestellten Vorschubgetriebe mit umlaufendem Abtriebsteil gleichen im wesentlichen denen des in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Vorschubgetriebes. Bei dem Vorschubgetriebe mit einem außen verzahnten Zahnrad als Abtriebsteil wird jedoch eine geringe Abweichung beobachtet, da die Achse A₃ auf einem leichtkonvexen Bogen hin- und herbewegt wird anstatt auf einer geraden Linie. Im Falle des Vorschubgetriebes mit einem innen verzahnten Zahnrad als Abtriebsteil wird eine leichte Abweichung beobachtet, da die Achse Az auf einem leichtkonkaven Bogen hin- und herbewegt wird. Die in jedem Falle erforderliche streng exakte Analyse der Kinematik ähnelt jedoch der für das Vorschubgetriebe mit geradlinig bewegtem Abtriebsteil, und es können dieselben streng exakten Verfahren zur Untersuchung verwandt werden.

Unter dem Hub des Abtriebsteiles bei diesen Vorschubgetrieben mit umlaufendem Abtriebsteil ist die Bewegung zu verstehen, die durch eine Umdrehung des um die Achse A3 umlaufenden Antriebszahnrades erzeugt wird.

Bei beiden der oben beschriebenen Ausführungsformen eines Vorschubgetriebes mit umlaufendem Abtriebsteil kann die Antriebsverbindung zwischen der um die Achse Ai umlaufenden Welle und der um die Achse Ai umlaufenden Welle auch durch eine Zahnradanordnung anstelle von Ketten und Kettenrädern gebildet sein. Der einzige wichtige Gesichtspunkt ist der, daß die um die Achse A2 umlaufende Welle für jede Umdrehung der um die Achse A\ umlaufenden Welle zwei Umläufe ausführt Obwohl dies zu einer leichten Abänderung des kinematischen Verhaltens führt, kann die um die Achse A2 umlaufende Welle in entgegengesetztem Drehsinn wie die tun die Achse A\ umlaufende Welle.

Das in den Fig.39, 40 und 41 dargestellte Vorschubgetriebe ist das genaue kinematische Äquivalent zu dem in den Fig.36, 37 und 38 dargestellten Vorschubgetriebe, bei dem das Abtriebsteil durch ein Zahnrad mit innenliegendem Zahnrad gebildet ist Die Herstellung der Verbindung zum Abtriebsteil, d. h. die Herstellung einer Verbindung zwischen dem um die Achse A₃ umlaufenden Teil und dem um die feststehende Achse A4 umlaufenden Abtriebsteil erfolgt hier über äine Kette und Kettenräder anstatt durch Zahnräder.

Bei dem in den Fig.39, 40 und 41 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Untersetzungsgetriebe 400 auf einem Maschinenrahmen 402 angeordnet. Dieses wird durch einen Motor 404 angetrieben. Die Ausgangswelle 406 des Untersetzungsgetriebes 400 läuft um eine feststehende Achse Ao um und trägt eine starr mit ihr verbundene exzentrische Welle 408, welche um die exzentrische Achse At umläuft.

Eine Ausgangswelle 410 läuft um eine feststehende Achse Ai um und ist in Lagern 412 gelagert, die in einem auf dem Maschinenrahmen 402 angeordneten Träger 414 Aufnahme linden. Die Ausgangswelle 410 trägt über Lager 418 einen Verbindungsträger 416. An seinem anderen Ende trägt der Verbindungsträger 416 seinerseits über Lager 422 eine Welle 420. Die Welle 420 läuft um die Achse A j um. Ein auf der Welle 420 angeordnetes Kettenrad 424 treibt über eine Kette 428 ein von der Ausgangswelle 410 getragenes Kettenrad 426 an, welches das Abtriebsteil darstellt Die Welle 420 ist exzentrisch auf einem Kettenrad 430 angeordnet, das

um die Achse A2 umläuft und wird von diesem angetrieben. Eine Welle 432 ist konzentrisch zur Achse des Kettenrades 430 angeordnet und mit demselben verbunden. Ein Träger 434 stellt über Lager 436 bzw. 438 eine Verbindung zwischen der Welle 432 und der Welle 408 her. Das Kettenrad 430 wird über eine Kette 442 von einem durch die Welle 408 getragenen Kettenrad 440 angetrieben. Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Kettenrad 440 und dem Kettenrad 430 ist wiederum 2 :1, d. h. das Kettenrad 440 läuft zweimal um die Achse A, um, wenn das Kettenrad 430 einmal um die Achse A₂ umläuft

Die in den Fig.42, 43 und 44 dargestellte Ausführungsform des Vorschubgetriebes ist das kinematische Äquivalent des in den Fig.33, 34 und 35

dargestellten Vorschubgetriebes. Die Herstellung einer Verbindung zum Abtriebsteil, d. h. die Herstellung einer Verbindung von dem um die Achse A₃ umlaufenden Teil zu dem um die feststehende Achse eu, umlaufenden Teil erfolgt über eine Kette und Kettenräder anstatt ber Zahnräder.

Bei dem in den Fig.42, 43 und 44 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein auf einem Maschinenrahmen 452 angeordnetes Untersetzungsgetriebe 450 von einem Motor 454 angetrieben. Eine Ausgangswelle 456

des Untersetzungsgetriebes 450 läuft um eine feststehende Achse A₀ um. Eine exzentrische Welle 458 ist starr mit der Ausgangswelle 456 verbunden und läuft um die exzentrische Achse A^ um.
Eine Ausgangswelle 460 läuft um eine feststehende Achse A₄ um und ist in Lagern 462 gelagert die in einem auf dem Maschinenrahmen 452 befestigten Träger 464 Aufnahme finden. Die Ausgangswelle 460 trägt über Lager 468 einen Verbindungsträger 466. Der Verbindungsträger 466 trägt seinerseits an seinem anderen Ende über Lager 472 eine Welle 470. Die Welle 470 läuft um die Achse A₃ um und trägt ein Kettenrad 474. Auf Wellen 477 sind zwei freilaufende Kettenräder 476 angeordnet die in Lagern 478 umlaufen. Die Lager 478 finden zu beiden Seiten der Achse A₃ in dem Verbindungsträger 466 Aufnahme. Eine über die freilaufenden Kettenräder 476 laufende Kette wird von einem Kettenrad 474 angetrieben und treibt ihrerseits ein auf der Ausgangswefle 460 befestigtes Kettenrad 482 an, wetcfres das Abtriebsteil darstellt Die WeOe 470 äst exzentrisch auf einem Kettenrad 484 angeordnet welches um die Achse A₂ umläuft, und wird von diesem angetrieben. Eine WeOe 486 ist konzentrisch zu dem Kettenrad 484 angeordnet, und mit diesem verbunden.

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Ein Träger 488 stellt über Lager 490 und 492 eine Verbindung zwischen der Welle 486 und der exzentrischen Welle 458 her. Das Kettenrad 484 wird über eine Kette 496 von einem durch die exzentrische Welle 458 getragenen Kettenrad 494 angetrieben. Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Kettenrad 494 und dem Kettenrad 484 ist wiederum 2 :1, d. h. das Kettenrad 494 läuft zweimal um die Achse A\ um, während das antreibende Kettenrad 484 einmal um die Achse A₂ umläuft.

Bei jeder der vier Ausführungsformen für ein Vorschubgetriebe zur Erzeugung einer umlaufenden Bewegung eines Abtriebsteiles wurde die eingangsseitige Kraft bzw. das eingangsseitige Drehmoment auf eine Welle ausgeübt, die um die feststehende Achse Ao umlief. Es ist natürlich gleichermaßen möglich, die Kraft oder das Drehmoment eingangsseitig auf die um die Achse A₂ umlaufende Welle oder die auf die Achse A₁ umlaufende Welle auszuüben. In diesen Fällen muß der Motor und das ihm zugeordnete Untersetzungsgetriebe auf einem bewegten Verbindungsträger angeordnet werden, was für manche Anwendungsfälle vorteilhaft sein kann.

Auch bei den Vorschubgetrieben mit umlaufendem Abtriebsteil ist die Winkelbewegung des Abriebsteiles wiederum eine Überlagerung von vier Bewegungskomponenten. Diese sind: eine gleichförmige Bewegung, die durch die winkelmäßige Drehung des Antriebsteiles um die Achse A3 erzeugt wird; eine Bewegungskomponente mit der Grundfrequenz, bzw. einer Hin- und Herbewegung pro Zyklus, welche durch die Drehung der Achse Ai um die Achse Ai erzeugt wird; eine zweite harmonische Bewegungskomponente, welche durch die Drehung der Achse A\ um die Achse Aq erzeugt wird; und eine variable Bewegungskomponente, welche durch die Oszillation der Achse A₂ um die Achse A₁ erzeugt wird.

Bei all den oben beschriebenen Ausführungsformen war der zur Erzeugung der zweiten harmonischen Bewegungskomponente verwendete Teil des Vorschubgetriebes stets eine exzentrische Achse Au die um eine bezüglich des Maschinenrahmens feststehende Achse Ao bewegt wurde. Dies braucht nicht immer so zu sein. Es ist gleichermaßen möglich, die zweite harmonische Bewegungskomponente durch die Relativbewegung zwischen einem Paar bewegter Achsen zu erzeugen, während die Bewegungskomponente mit der Grundfrequenz durch die RElativbewegung eines Paares von Achsen erzeugt wird, von denen eine feststeht.

Ein dies erläuterndes Vorschubgetriebe ist in den F i g. 45,46 und 47 dargestellt Dieses Vorschubgetriebe ist eine Umkehrung des in den Fig.36, 37 und 38 dargestellten Vorschubgetriebes, wobei ein Antriebsritzel verwendet wird, das ein innen verzahntes Zahnrad antreibt, welches das Abtriebsteil darstellt.

Bei dem in den Fig.45, 46 und 47 dargestellten Ausführungsbeispiel läuft eine Eingangswelle 500 um eine feststehende Achse A₀ um und ist in Lagern 502 gelagert, die in einem auf einem Maschinenrahmen 506 befestigten Träger 504 Aufnahme finden. Die Eingangswelle 500 wird durch ein von ihr getragenes Kettenrad 508 und über eine Kette 510 von einem Primärantrieb her angetrieben. Eine exzentrische Kröpfplatte 511 ist starr mit der Eingangswelle 500 verbunden und trägt ihrerseits starr eine exzentrische Welle 51Z die um eine exzentrische Achse A\ umläuft

Die durch die Eingangswelle 500, die Kröpfplatte 511 und die exzentrische Welle 512 gebildete Einheit kann zur leichteren Herstellung aus einem Stück gefertig sein. Ein schwenkbarer Träger 514 ist über Lager 51( mit der exzentrischen Welle 512 verbunden. An seinen anderen Ende trägt der schwenkbare Träger 51' _s seinerseits eine Welle 518, die um eine Achse A₂ umlauf und in von dem schwenkbaren Träger 514 getragener Lagern 520 gelagert ist. Ein von der exzentrischen Weih getragenes Kettenrad 522 treibt über eine Kette 526 eit von der Welle 518 getragenes Kettenrad 524 an. Dabe

ίο ist das Übersetzungsverhältnis 2:1, d.h. bei einei Umdrehung des Kettenrades 522 läuft das Kettenrac 524 zweimal um. Von den mechanischen Teilen her is dieses Vorschubgetriebe im wesentlichen dasselbe wie das in den F i g. 36, 37 und 38 dargestellte, nur ist da!

Übersetzungsverhältnis der Kettenräder gerade umgekehrt

Eine Stummelwelle 528 ist starr und exzentrisch übet eine Platte 530 mit der Welle 518 verbunden. Die Stummelwelle 528 läuft um eine Achse A3 um und trägt ein Antriebszahnrad 532. Das Antriebszahnrad 532 steht im Eingriff mit einem innen verzahnten Zahnrad 534 das um eine feststehende Achse Aa umläuft und das Abtriebsteil darstellt. Das innen verzahnte Zahnrad 534 wird von einer Welle 536 getragen, die in in dem Maschinenrahmen 506 Aufnahme findenden Lagern 538 gelagert ist. Es sei wiederum darauf hingewiesen, daß bei dieser Ausführungsform die Abstände zwischen den Achsen Ao und A] sowie zwischen den Achsen A₂ und A3 im wesentlichen gegeneinander ausgetauscht sind, wenn man zum Vergleich die Abstände des in den F i g. 36, 37 und 38 dargestellten Ausführungsbeispieles betrachtet.

Das Antriebszahnrad 532 wird über einen Verbindungsträger 540 in richtigem Eingriff mit dem innen verzahnten Zahnrad 534 gehalten. Der Verbindungsträ-

}5 ger 540 ist am einen Ende über ein Lager 542 mit der Welle 536 verbunden und an seinem anderen Ende über ein Lager 544 mit der Stummelwelle 528 verbunden.

Die am Abtriebsteil bereitgestellten Bewegungsformen sind bei dieser Ausführungsform im wesentlichen gleich wie bei der Ausführungsform nach den F i g. 36, 37 und 38. Bei der Ausführungsform nach den F i g. 36, 37 und 38 wurde die erste harmonische Bewegungskomponente der Bewegung des Abtriebsteiles (mit der Grundfrequenz) durch die Drehung der Achse A3 um die Achse A₂ und die zweite harmonische Bewegungskomponente durch die Drehung der Achse A] um die Achse Ao erhalten. Dagegen wird bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 45,46 und 47 gerade umgekehrt die erste harmonische Bewegungskomponente der Bewegung des Abtriebteiles (Bewegungskomponente mit Grundfrequenz) durch die Drehung der Achse A] um die Achse Ao erhalten, während die zweite harmonische Bewegungskomponente durch die Drehung der Achse A₃ um die Achse A₂ erhalten wird und ein GesamtzykJus des Abtriebsteiles zwei Umläufe des Antriebszahnrades 532 erfordert.

Die beiden Ausführungsformen sind zwar von den mechanischen Bauteilen her gesehen im wesentlichen gleich, weisen jedoch einen funktioneilen Unterschied

auf, auf den hingewiesen werden solL

Dieselbe Art der Umkehrung der Erzeugung der Bewegungskomponenten kann natürlich auch bei all den anderen Ausführungsförmen Verwendung finden; & h, die SteDen im Vorschubgetriebe, an denen die erste und die zweite harmonische Bewegungskomponente erzeugt werden, können gegeneinander ausgetauscht werden. Bei einigen Anwendungsfällen kann dies von beachtlichem Vorteil sein, z.B. dann, wenn große

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Vorschubwinkel des Abtriebsteiles gewünscht werden und nur ein begrenzter Raum für das mit dem Ausgangszahnrad kämmende Antriebszahnrad zur Verfügung steht.

Wie oben ausgeführt worden ist, weisen alle Ausführungsformen gemeinsame mechanische und kinematische Eigenschaften auf, wobei die Bewegung des Abtriebsteiles durch Überlagerung von vier Bewegungskomponenten erhalten wird. Diese sind:
eine im wesentlichen gleichförmige Bewegung, die durch die Drehung eines Teiles um eine Achse A₃ erhalten wird,

eine oszillierende Bewegung, die durch eine Drehung der Achse A3 um eine Achse A2 erhalten wird,
eine weitere oszillierende Bewegung einer Achse A\ um eine feststehende Achse A₀ mit einer Frequenz, die doppelt so groß ist wie die der oszillierenden Bewegung der Achse A3 um die Achse A₂, und
eine komplexe Bewegungskomponente, welche durch das Oszillieren der die umlaufenden Teile verbindenden Verbindungsstangen hervorgerufen wird.

Wie schon für die Vorschubgetriebe mit linear bewegtem Abtriebsteil ausgeführt worden ist, sind auch alle Ausführungsformen für Vorschubgetriebe mit umlaufendem Abtriebsteil ihrer Natur nach umkehrbar, wobei die Bewegungsumkehr des Abtriebsteiles wieder durch Drehrichtungsumkehr der Eingangswelle erhalten wird. Dabei ändern die die Bewegung charakterisierenden Größen mit einer Änderung der Drehrichtung der Eingangswelle wiederum ihr Vorzeichen.

Werden sich wiederholende nur in einer Richtung erfolgende Bewegungszyklen des Abtriebsteiles erzeugt, so ist es wichtig, daß das Verhältnis der Drehung der Achse A\ um die Achse Ao zur Drehung der Achse A₃ um die Achse Ai genau 2 :1 ist. Sonst wird zu Ende eines jeden Bewegungszyklus eine anwachsende Phasenverschiebung, d. h. ein sich anhäufender Fehler beobachtet. Diese Anwendungsart wird häufig bei Vorschubgetrieben mit umlaufendem Abtriebsteil beobachtet, ist jedoch nicht auf diese beschränkt.

Werden Abtriebsbewegungen in zwei Richtungen gewünscht, wie dies bei Vorschubgetrieben mit linear bewegtem Abtriebsteil üblicherweise der Fall ist, jedoch nicht nur bei diesen, so braucht das Verhältnis der Drehung der Achse A₁ um die Achse Ao zur Drehung der Achse A₃ um die Achse nicht genau 2 :1 zu sein, sondern kann innerhalb eines Bereiches zwischen etwa 1,6 :1 bis etwa 2,5:1 liegen. Derartigen Änderungen muß natürlich in der genauen mathematischen Analyse der Kinematik Rechnung getragen werden. Bei Vorschubgetrieben mit Abtriebsbewegungen in zwei Richtungen treten jedoch keine sich anhäufenden Phasenverschiebungen auf.

Hierzu 14 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Umsetzen einer Drehbewegung in eine intermittierende Bewegung, insbesondere für die Werkstückplatte eines Arbeitstisches, mit einem in Antriebsverbinduing mit dem Abtriebsglied gehaltenen angetriebenen Antriebsrad, das außerhalb seines Mittelpunktes mit einem angetriebenen Zwischenrad fest verbunden ist, wobei das >o Antriebsrad oder das Zwischenrad quer zur Bewegungsrichtung des Abtriebsgliedes um den Mittelpunkt jeweils des anderen Rades beweglich geführt ist und der Mittelpunkt des Antriebsrades parallel zur Bewegungsrichtung des Abtriebsgliedes verschiebbar ist nach Patent 21 50410, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenrad (20, 104,160,214,297,321,374,430,484,524) mit einem Exzenterrad (66, 106, 174, 213, 295, 324, JZ2, 440, 494,522) auf der Achse (A\) treibend verbunden ist und das Exzenterrad im Gehäuse exzentrisch um die Achse (A₀) gelagert ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Zwischenrad am schwingenden Ende eines einarmigen Schwenkhebels gehaltert ist dadurch gekennzeichnet daß die Schwenkachse (Ai) am anderen Ende des Schwenkhebels (44,90,166,314,364,434, 488,514) exzentrisch um die Achse (Ao) im Gehäuse gelagert ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Exzenterrad (295) exzentrisch zu der Schwenkachse (A\) eines Hebels (276) im Gehäuse gelagert und an dem Hebel das Abtriebsglied (264) angelenkt ist.

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