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Exzenterkopf für eine Handschleifmaschine
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Die sp@in@unf betrifft einen Exzenterkopf für eine Handschleifmeschine
mit einer von einem Motor angetriebenen Antriebswelle, an der eine mit einer Schleiftelleranfnahme
verschene Schleiftellerwelle exzentrisch und drehbar gelagert ist.
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Schleifteller sind üblicherweise rein retierend augeordnet. Dabei
ist es jedech unvermeidlich, daß bei dem Schleifen feine Riefen eingeschliffen werden.
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Dies stürt zwar in vielen Anwendungsfüllen nickt, es stört jedoch
dann, wenn beispielsweise eine Metalloberfläche geschliffen, und anschließend lackiert
wird, Nach dem Lackieren zeichnen sich auch feinste Riefen deutlich an der Oberfläche
ab es ist daher zur Feinbearbeitung in sochen Fällen eine Handschleifsmschine verwendet
worden, deren Schleiftellerwelle in der Antriebswelle exzentrisch drehbar gelagert
ist. Dadurch führt der Schleifteller eine relativ langsame Drehbewegung und eine
dieser Drehbewegung überlagerte schnelle Radilabewegung aus.
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Der Weg, den irgend ein Funkt des Schleiftellers beschreibt, ist daher
eine Zykloide entlang eines Kreisbogens. Auf diese beise lassen sich schr feine
Schleifarbeiten aosführen, die es gestatten, nuch in dieser Weise behandelte @etalloberflächen
zu lackieren, ohne daß nach dem Lackauftrag sich Riefen in der Lackoberfläche abzeichnen.
Bei diesen bekanten zwischen Schleifteller und Handschleifmaschine angeordneten
Exzenterköpfen ist die Kraftübertragung senkrecht zur Oberfläche des Schleiftellers
etwas problematisch; es ist nämlich er@orderlich, diese Axialkraft über die Kugellager
zu äbertragen, mit denen die Schleiftellerwelle in der Antriebswelle gelagert ist.
Diese kugellager können wegen der gewünschten geringen Baugröße nicht stark überdimensioniert
weden und es kann wegen der relativ hohen Drehzahl kein Axiallager verwendet werden.
Es ist daher die Debenser Kugel agen bäufig sch beschränkt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Exzenterkopf für
Handschleifmaschinen so auszubilden, daß die Lager der Schleiftellerwelle eine erhöhte
Lebensdaner erreichen, ohne daß durch Verwendung größerer Lager die Abmessungen
des Exzenterkopfes vergrögert werden.
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Gelöst aird diese Aufgabe bei dem Exzenterkopf der einganges genannten
Art erfindungsgemäß dadurch, daß zur ax@@@ en Kraftübertragung von der Antriebswelle
des sxzenterkopfes zu der Schleiftellerwelle zwischen diesen beiden Wellen ein Zwischenglied
angeordnet ist, das mit zumindest einer der beiden Wellen in punkt- oder kreislinienförmiger
Berührung steht, und daß der Punkt bzw. der Mittelpunkt der Kreislinie im Sereich
der Wellenachsen angeordnet ist.
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Ein 70 teil des erfindungsgemäßen Exzenterkopfes liegt earin, daß
einfache Rillenkuger verwendet werden können, und keine Schräglager erforderlich
sind, die hinsichtlich Einbautoleranzen empfindlicher sind.
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Dadurch läßt sich bei gleicher Belastbarkeit die Größe des Exzenterkopfes
und damit auch dessen Gewicht vermindern. Die Übernahme der gesamten axialen Last
durch das Zwischenglied entlastet die Lagerung der Schleiftellerwelle, die ohnedies
durch die Exzenterbewegung zusätzlic massenkräften ausgesetzt ist. Durch die punktförmige
Berührung bzw.
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die einen kleinen Radius aufweisende kreislinienförmige
Berührung
ist die für Belastung und Verschleiß maßgebliche Gleitgeschwindigkeit sehr klein.
Es können daher ausreichend große Axialkräfte ohne nennenswerten Verschleiß übertragen
werden. Auch ist die Beanspruchung der Lagerung durch Radialkräfte schr geging,
weil die Anordnung so getroffen werden kann, daß der Schwerpunkt des Zwischengliedes
zumindest annäbesnd auf seiner Rotationsachse liegt.
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Das Zwischenglied kann unterschiedlich gestaltet sein. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung weist es eine Kugelkalottenfläche auf, die in zumindest
einer kugelkalottenförmigen Vertiefung gelagert ist. Das Zwischenglied kann also
beisaielsseise eine Kugel, aber auch eine Halbkugel sein. Der Durchmesser der Vertiefung
ist dabei bevorzugt etwas größer als der Durchmesser der darin gelagerten Kugel,
wodurch in gewünschter Weise die punktfürige Auflage erreicht wird. Es ist jedoch
auch möglich, dem Zwischenglied die Oberfläche eines Rotationsparaboloides oder
eines Rotationsellipsoides zu geben und die Vertiefung entsprechend zu gestalten.
Zwischen Zwischenglied und Vertiefung angeordnetes Schmiermittel bildet einen tragenden
Film in dem im Querschnitt vorzugsweise keilförmigen Spalt.
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Bei einer anderen Kusführungsform der Brfindung weist das Zwischenglied
zumindest eine Kegelfläche auf, die in einer Vertiefung gelagert ist. Dabei weist
die
Vertiefung im Längsschnitt eine konvexe Krümmung auf.
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Dadurch wird erreicht, daß ebenso wie bei dem kugelförmigen Zwischenglied
eine punkt- oder kreis linienformige Beriihrung auch dann erhalten bleibt, n die
beiden allen zueinander geringfügig verkantet und nicht exakt parallel sind.
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Das Zwischenglied kann als gesondertes Teil ausgebildet sein, das
zwischen die beiden Wellen eingesetzt ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung drigegen ist das
Zwischenglied mit einer der beiden Wellen einstückig und ist aus einer Planfläche
dieser Welle vorstehend angeordnet. Beispielsweise kann an die Planfläche der Antriebswelle
eine Halbkugel oder ein hegel angeformt sein. In die gegenüberliegende Planfläche
der Schleiftellerwelle ist dann die Vertiefung eingearbeitet. Es kann die Anordnung
jedoch auch entgegengesetzt angeordnet sein, wobei die ciileiftellerwelle mit dem
Zwischenglied und die Antriebswelle mit der Vertiefung versehen ist.
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Ist das Zwischenglied als gesondert hergestellter Körper ausgebildet,
so kann es Kugelform oder auch die Form eines Doppelkegels aufweisen, bei dem die
beiden Kegelgrundflkächen aneinindergrenzen und die Kegelspitzen einander abgewandt
sind. Dabei können die beiden Kegel gleichachaig oder mit zueinander versetzten
Achsen angeordnet sein. Dabei ist der Achsversatz gleich dem Achsversatz zwischen
Schleiftellerwelle und Antriebswelle. Diese Ausführungsform
hat
den Voeteil, daß die Vertiefungen in den Stirnseiten der beiden Wellen jeweils zu
ihrer Welle konzentrisch angeordnet sein können. Dasselbe Prinzip läft sich auch
bei einem Zwischenglied mit einer kugelkalottenförmigen Oberfläche verwirklichen,
wenn beisuielsweise zwei Halbkugeln oder zwei Dugelkalotten exzentrisch zueinander
angeordnet sind.
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Bevorzugt liegt, wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen
vorteilhaft verwirklicht, der Berührungspunkt oder der Kreislinienmittelpunkt auf
einer der beiden Wellenachsen. Es kann jedech auch die Anordnung so getroffen sein,
daß der Berührungspunkt oder der Kreislinienmittelpunkt zwischen den Achsen der
beißen Wellen liegt. Das Zwischenglied läuft dann ebenfalls um die achse der Antriebswelle
um, allerdings mit Kleinerer Exzentrität als die Schleiftellerwelle.
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Bevorzugt ist jedoch das Zwischenglied koaxial zur kntriebswelle,
weil es dann praktisch frei von Zentrifugalkräften rotieren kann.
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Der Exzentorkopf kann sehr unterschiedlich gestaltet sein, Bevorzugt
ist die Antriebswelle mit einem hohlen, topfförmigen Ansatz versehen, dessen Hohlraum
exzentrisch zur Wollenachse angeordnet ist und in dem die Schleiftellerwelle drehbar
gelagert ist. Das topfförmige Gehäuse dient gleichzeitig als Schutzhülle für die
Exzentenanordnung. An dem Topfboden nach außen vorstehend ist dann der eigentliche
Antriebswellenzapfen vorgesehen. Dabei ist in bevorzugter weiterer Ausgestaltung
die
Schleiftellerwelle mit einem Flansch versehen, der den Eohlraum der Antriebswelle
stirnseitig abdeckt. Dadurch ist der Exzenterraum nach außen abge deckt, wodurch
das Eindringen grober Fremdkörper verhindert wird. Zusätzlich ist noch ein Dichtring
zwischen Topfinnenoberfläche und Flansch vorgeschen, der das Eindringen von Staub
verhindert und dem der diinne Spalt zwischen Flanschaußenfläche und mopfinnenoberfliche
vorgeschaltet ist, um gröbere Ifö:rner :m Vordringen bis zur i)ichtung zu hindern.
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Der Exzenterkopf kann fest in die Schleifmaschine eingebaut sein.
Bevorzugt ist jedoch der Lxzenterkopf als Vorsatz fiir eine Handschleifmaschine
ausgebildet und es ist seine Antriebswelle mit einem Zapfen zur Befestigung an der
Handschleifmaschine versehen.
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Dadurch lassen sich beliebige Handschleifmaschinen, insbesondere Winkelschleifmaschinen,
auch nachträglich mit einem Exzenterkopf ausrüsten.
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Die Lebensdauer des Exzenterkopfes hängt wesentlich auch mit von feiner
ausreichenden Schmierung ab. Um diese Schmierung zweckmäßig vornehmen zu können
ist bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung von der Schleiftelleraufnahme,
die insbesondere als Gewindebohrung ausgebildet ist, eine Schmierbohrung zu der
Lagerung des awischengliedes geführt. Durch diese Schmierbohrung kann ein Schmiermittel,
vorzugsweise Fett, zugeführt werden. lst der Exzenterkopf als
Vorsatz
ausgebildet, so ist in weiterer Ausgestaltung durch den Zapfen eine weitere Schmierbohrung
geführt, die in der Lagerung des Zwischengliedes mündet. Durch die beiden Schmierbobrungen
kann sowohl die Lagerung des Zwischenglie des als auch die Lagerstelle mit den Rillenkugellagern,
die die Schleiftellerwelle in der Antriebswelle halten, mit Sclimerrnittel versorgt
werden.
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Dos Ywischenglied kann unterschiedlich gestaltet sein. Bei bevorzugte'
Ausführungsformen der Erfindung ist als Zwischenglied eine Kugel oder axial belasteter
Bolzen mit an seinem Stirnenden angeformten Kugelabschnitten verwendet. Während
sich eir:e Kugel insbesondere für niedere Drehzahlen eignet empfiehlt sich die Verwendung
eines Bolzens bei höheren Drehzahlen. Der Bolzen ergibt hinsichtlich der axial zu
übertragenden Kräfte dasselbe Ubertragungsverhalten wie eine Kugel aufgrund seiner
zumindest annähernd punktförmigen Berührung. Er ist jedoch in Aufnahmebohrungen
der beiden gegeneinander abzustützenden Teile geführt und kann sich, im Gegensatz
zu einer Kugel1 ion seiner Lage radial nicht relativ zu den übrigen Teilen verschieben.
Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, daß nur eine punktförmige Berihrurig an
den Stirnflächen stattfindet, sondern es kann vielmehr zweckmäßig sein, dieser Berührungsfläche
eine auf die zu übertragende axiale Kraft abgestimmte Größe zu geben, um eine zulässige
Flächenpressung nicht zu überschreiten.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen ist daher als Zwischenglied ein
Zylinderstift mit planen Stirnflächen oder annritiernd planen Stirnflächen verwendet,
dessen Achse parallel zur Rotationsachse angeordnet ist.
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Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
im Zusammenhnrig mit den Ansprüchen.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Handschleifmaschine mit fest angebautem Exzenteikopf
und vorgeschaltetem Winkelgetriebe, teils in Ansicht, teils im Schnitt, Fig. 2 einen
Längsschnitt durch einen als Vorsatz ausgebildeten Exzenterkopf und Fig. 3 einen
Längsschrlitt durch eine andere Ausführungsform eines als Vorsatz ausgebildeten
Exzenterkopfes für Haridschleifmaschinen.
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Ein Antriebsmotor 1, der über eine Zuleitung 2 gespeist wird, treibt
eine Zwischenwelle 3 an, auf deren freies Ende ein Kegelritzel 4 aufgekeilt ist.
Das Kegeiritzel 4 kämmt mit einem Kegelrad 5, das auf einer Antriebswelle 6
drehstarr
befestigt ist, die in einem Getriebegehäuse 7 gelagert ist, in dem auchdie Zwischenwelle
3 gelagert ist.
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Das Getriebegehäuse 7 ist am abtriebseitigen i;ncie der Antriebswelle
6 durch einen Lagerdeckel 8 abgeschlossen, der eine zentrale Aussparung aufweist,
durch die die Antriebswelle 6 nach außen geführt ist. Kußerhalb des bagerdeckels
8 geht die Antriebswelle 6 in einen topfförmigen Ansatz 9 über, in den eine zur
Wellenachse exzentrische Lagerbohrung 10 eingearbeitet ist. In der Dagerhohrung
10 ist mittels eines Doppelrillenlagers 11 eine Schleiftellerwelle 12 drehbar gelagert.
Die Schleiftellerwelle 12 ist daher mit der Antriebswelle 6 nicht drehscjiliissig
gekoppelt. Die Ilotation der Schleiftellerwelle 12 erfolgt daher allein durch Reibungskräfte
und umlaufende Massenkräften. An der Schleiftellerwelle 12 ist ein Schleifteller
17, in üblicher Weise lösbiir befestigt. Eine axial verschiebbare und in der Betriebslage
einrastende Schutzhülse 14 überdeckt die Befestigung des Schleiftellers 13 an der
Schleiftellerwelle 12. Die dem Getriebegehäuse 7 zugewandte Stirnseite der Schleiftellerweile
12 ist mit einer kugelkalottenförmigen Vertiefung 15 versehen, in der eine Kugel
16 gelagert ist, die nndererseits in einer weiteren Vertiefung 17 liegt, tlie in
die Bodenfläche der Lagerbohrung 10 eingearbeitet ist. Uber die Kugel 16 werden
alle axialen Kräfte übertragen, so daß dis Doppelrillenlager 11 von der Übertragung
axialer Kriifte völlig entlastet ist.
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Bei den in den Pig. 2 und 3 dargestellten Aus;ührungsformen ist eine
Schleiftellerwelle 22 bzw. 32 mittels zweier liillenkugellager 21 in der Lagerbohrung
10 gelagert.
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Die bagerbohrung 10 ist in einen Knsatz 19 eingearbeitet der in einen
Gewindezapfen 18 übergeht und mit diesem zusammen eine Antriebswelle bildet. Zine
der Antriebswelle G entsprechende Antriebswelle in der Handschleifmaschine ist an
Stelle des Ansatzes ') mit; mit einer den Gewindezapfen 18 aufnehmenden konzentrischen
Gewindebohrung versehen. Der Gewindezapfen 18 bildet zusammen mit den Ansatz 19
einen Vorsatz, der an der Handschleifmaschine durch Einschrauben befestigbarist
und in dem wiederum in bekannter Wise ein Schleifteller 13 durch einschrauben in
eine Gewindebchrung 20 befestigbar ist.
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Gährend bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die kugel G konzentrisch
zur Achse dir Schleiftellerwelle 12 auge ordnet ist, ist sie gemäß Fig. 2 konzentrisch
zur Achse des Gewindezapfens 18 angeordnet. Dies ist dann von Vorteil, wenn durch
Unwucht erzeugte Massenkrüfte vermieden werden sollen 7>ur Schmierung ist von
der Gewindebohrung 20 ausgehend ein Schmierkanal 23 in die Schleiftellerwelle 22
bzw. 32 eingearbeitet. Beide Schleiftellerwellen 22 bzw. 32 sind an ihrem den Gewindezapfen
18 abgewandten Ende mit einem Flansch 24 versehen, in dessen äußeren Umfang eine
Ringnut eingearbeitet ist:, in der ein i)ic,iitring 25 liet, dttr andererneits in
einer innenoberfläche des Ansatzes 19 dichtend anliegt.
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Durch den Schmierkanal 23 hindurch kann Schmiermittel für Rillenlager
21 und das Zwischenglied in Form der kugel 16 bzw. in form eines kegels 33 eingepreßt
werden.
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Zusätzlich oder anstatt des Schmierkanals 23 ist in den Gewindezapfen
18 ein Schmierkanal 26 eingearbeitet, durch den allerdings nur dann Schmiermittel
eingepreßt werden kann, wenn die Anordnung aus der entsprechenden Aufnahmebohrung
der der Antriebswelle 6 entsprechenden Antriebswelle herausgedreht ist.
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Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an den Grund
der Lagerbohrung 10 der Kegel 33 angeformt, dessen Kegelachse zur Achse der Schleiftellerwelle
32 konzentrisch angeordnet ist. Die Oberfläche des Kegels 33 liegt kreislinienförmig
an einer bogenförmigen Kontur 34 an, die den tibergang einer Bohrung 35 nach außen
hin bildet, die in die Schleiftellerwelle 32 zu dieser konzentrisch eingearbeitet
ist. In diese Bohrung 35 münden zwei Radialbohrungen 36, durch die hindurch in die
Bohrung 35 eingepreßte Schmiermittel zu den Rillenkugellagern 21 gelangen kann.
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Der Durchmesser der Berdhrungslinie des Kegels 33 an der bogenförmigen
Kontur 34 kann gemäß der zulässigen Umfangsgeschwindigkeit und der auftretenden
Flächenpressung in gewissen Grenzen frei gewählt werden.
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Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in den Grund
der Lagerbohrung 10 eine zylinderförmige Vertiefung 37 eingearbeitet, die vorzugsweise
konzentrisch zur Lagerbohrung 10 ausgerichtet ist. Gegenüberliegend ist in eine
ßchleiftellerwelle 42 eine gleichartige zylindrische Vertiefung 38 eingearbeitet
und es ist in die beiden Vertiefungen 37 und 38 ein Zylinderstift 39 eingesetzt,
dessen Stirnflächen in ihrer Gestalt dem Grund der jeweiligen Vertiefung 37 bzw.
38 angepaßt sind. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Stirnflächen
Planflächen
oder leicht ballig. Obwohl 1 n der Darstellung der Fig Ii der Durchmesser des Bolzens
71C) kleiner dargestellt ist als die Durchmesser der Vertiefungen 37 und 38 versteift
es sicht drall dies lediglich der Darstellung halber erfolgt ist. Tatsächlich sind
die Durchmesser der Vertiefungen rrtid des Bolzens so aufeinander abgestimmt, daß
sie anirhernd gleich und so groß sind, daß sich der Bolzen 39 in den Vertiefungen
57, 38 gut geführt drehen kann wie eine Welle in ihren Lagern.
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Die in Fitr. ) dalgestellte Ausfiihrurigsform unterscheidet sich von
der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform lediglich dadurch, daß ein Bolzen 40
verwendet ist, dessen Stiraseitei Kugelabschrlittform haben, wobei die entsprechenden
Vertiefungen an iirem Grund entsprechend kugelförmig ausgebildet sind. Es versteht
sich dabei, daß es hier nicht auf eine exakte Kugelform ankommt, sondern auch davon
abweichende Formen vorgesehen sein können, beispielsweise paraboloide oder ellipsoide
Formen Verwendung finden können. Beispielsweise kann als Bolzen 40 ein Stift Verwendung
finden, wie er als Nadel in Nadellagern üblich ist. Auch ist es nicht erforderlich,
daß die Vertiefungen zylindrisch sind und die Mantelfläche des Bolzens ebenfalls
zylindrisch ist. Vielmehr kann als Zwischenglied auch ein tonnenförmiger Körper
Verwendung finden, wie er von Rollenlagern her bekannt ist. Die Vertiefungen sind
dabei
entsprecherld so angepaßt, daß sie eine Lagerung bilden, die ein Verkanten der Rotationsachse
des Zwischengliedes ausschließt und ihn geführt in seiner Lage halt.
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Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausfiihrungsbeispiele
beschrärlkt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen. Insbesondere können einzelne der Erfindungsmerkmale für sich oder
zu mehreren kombiniert Anwendung findet Wesentlich ist für die vorliegende Erfindurig,
daß ein "Dreieck" für die Ubertragung der Kräfte von der ScileiftelLerwelle auf
die Antriebswelle vorgesehen ist. Der eine Punkt dieses Dreiecks ist durch den Berührungspunkt
des Zwischengliedes an der Antriebswelle gegeben, wogegen die beiden anderen Ecken
des Dreiecks durch die Lagerung gegeben sind, die beispielsweise auch als Einfachrillenlager
ausgebildet sein kann. Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 4 und Fig. 5 kann es
auch zweckmißig sein, die Achse des Zwischengliedes nicht parallel zur Rotationsachse
sondern schräg dazu anzuordnen, wobei die Achse des Zwischengliedes eine Verbindungslinie
zwischen der Achse der Antriebswelle und der Achse des Schleiftellers bildet, die
diese beiden Achsen jeweils in dem Punkt schneidet, in dem diese Achsen die Auflagefläche
des Zwischerlgliedes an der Antriebswelle bzw. der Schleiftellerwelle schneiden.
Eine solche Ausführungsform
kann insofern zwec}ma'ßig sein, als
sie das Zwischeriglied bei der Rotation eine Kegelmairtelfläche bestreichen läßt,
deren Spitze auf der Antriebswellenachse liegt. Auf das Zwischenglied ausgeübte
Zentrifugalkräfte werden dabei von den als Lagerung wirkenden Vertiefungen 38 bzw.
39 aufgenommen.