DE3050542C2 - Schwinggetriebe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung - bezieht sich auf ein Schwinggetriebe, welches aus von einem Schwingantrieb erzeugten Schwingungen mit einer axialen und einer Drehkomponente eine reine Drehbewegung ableitet.

Die Erfindung geht dabei zunächst aus von einem solchen Schwingantrieb zur Erzeugung von Schwingungen mit einer axialen und einer Drehkomponente, wie er aus der DE-OS 25 32 547 oder dem DE-GM 17 62 479 bekannt ist. Bei diesen bekannten Ausbildungen handelt es sich um Schwingförderer, bei denen die Schwingungen mit axialer und Drehkomponente einem Behälter erteilt werden, in dem zu fördernde Kleinteile liegen, die bei jeder Schwingung ein Stück weit geworfen werden und dabei längs Rinnen oder dergl. in der gewünschten Richtung wandern. Die aus diesem Stand der Technik bekannte Erzeugung von längs Schraubenlinien verlaufenden Schwingungsbewegungen kann auch im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung vorteilhaft Anwendung finden.

Ein Drehantrieb, bei dem die Drehbewegung von einer schwingenden Bewegung abgeleitet wird, ist aus W. F. Malzew »Freilauf-Rollenmechanismen«, Moskau-Kiew, 1959, S. 52, bekannt. Die schwingende Bewegung wird hier von einem Exzenternocken erzeugt und mit Hilfe von als Freilauf bzw. Überholkupplung wirkenden Stößeln und abgefederten Rollen in eine reine, dabei ä aber intermittierende Drehbewegung umgesetzt

Dieser Drehantrieb gewährleistet die Drehung der Ausgangswelle nur um durch die Konstruktion bestimmte diskrete Winkel. Dabei wird die Genauigkeit der Stillsetzung der Abtriebsweile schnell durch den

ίο Verschleiß der zusammenwirkenden Oberflächen des Stößels und des abgefederten Nockens herabgesetzt. Außerdem ist die freie Wahl der Drehgeschwindigkeit und der Drehbewegungspausen während des Betriebs schwierig.

Ähnliches gilt für Drehtischantriebe mit Nockenoder Kulissenmechanismen bzw. mit Malteserkreuzgetrieben, wie sie aus Kapustin 1.1. und andere »Einrichtungen und Mechanismen der automatischen Montagemaschinen«, Moskau, 1968, S. 74—89, bekannt sind.

Auch diese Drehantriebe bewirken ihre Abtriebsdrehungen nur um streng bestimmte Winkel sowie eine vorgegebene Zahl von Stillsetzungen während einer Umdrehung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schwinggetriebe zu schaffen, das eine hochpräzise Drehung der Ausgangswelle um jeden beliebigen vorgegebenen Winkel und die Einstellung der Drehgeschwindigkeit während des Betriebs sowie der Stillsetzungszeit ermöglicht. Es soll besonders geeignet sein als leicht regelbarer langsamlaufender Motor für periodische Drehungen, z. B. zum Antrieb von Drehtischen.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch ein Schwinggetriebe mit einem Schwingantrieb zur Erzeugung von Schwingungen mit einer axialen und einer Drehkomponente, wobei erfindungsgemäß zum Ableiten der Antriebs-Drehbewegung von der Drehkomponente des Schwingantriebs ein schalenartiger Behälter mit stückigem Füllmittel mit dem Ausgangselement des Schwingantriebs starr verbunden und gleichachsig mit der Ausgangswelle angeordnet ist, an welcher radiale Flügel starr befestigt sind, die in das stückige Füllmittel eintauchen.

Ein soL-hes Schwinggetriebe kann vorzugsweise als Drehwerk der Planscheibe in einem Drehtisch eingesetzt werden, der außerdem einen Feststeller der Planscheibe aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorschläge ergeben sich aus den Unteransprüchen. Dabei betrifft Anspruch 4 eine Ausbildung für Anwendungsfälle, die ein größeres Drehmoment erfordern. In allen Ausbildungen ist eine Drehung der Ausgangswelle um jeden beliebigen Winkel bei einer beliebigen Zahl von Stillsetzungen möglich. Das Schwinggetriebe zeichnet sich durch hohe Betriebssicherheit und einfache Konstruktion aus. Die Drehgeschwindigkeit und die Stillsetzungszeit während des Betriebes lassen sich leicht steuern.

Nachfolgend wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Ansicht eines Schwinggetriebes zur Erzeugung einer Drehbewegung;

F i g. 2 einen Drehtisch mit einem Schwinggetriebeantrieb in einer ersten Ausbildung;

Fig. 3 einen Drehtisch mit einem Schwinggetriebeantrieb in einer zweiten Ausbildung.

Die betrachteten Schwinggetriebe leiten ihre Ausgangsdrehbewegung ab von einem Schwingantrieb, dessen Ausgangselement Schwingungen mit einer axia-

len und einer Drehkomponente ausführt Dieser Schwingantrieb kann ein bekannter mechanischer, pneumatischer oder mit Elektromagneten bestückter Schwingantrieb sein. Die beispielsgemäßen Ausbildungen haben einen elektromagnetischen Schwingantrieb mit geneigten Blattfedern, wie er bei Schwingförderern verbreitet ist und einleitend auch betrachtet wurde.

Das vorgeschlagene Schwinggetriebe hat einen auf einer Grundplatte 1 befestigten Elektromagenten 2, dessen Anker 3 mittels einer Schraube 4 starr mit dem Boden eines schalenartigen Behälters 5 verbunden ist. Der Anker 3 mit dem schalenartigen Behälter 5 ist mit der Grundplatte 1 mittels geneigter Federn 6 verbunden. Der Anker 3 ist das Ausgangselement des Schwingantriebs und führt bei Wechselstromspeisung der Spule des Elektromagenten 2 Schwingungen aus, die eine axiale und eine Drehkomponente aufweisen.

Der schalenartige Behälter 5 ist mit stückigem Füllmittel gefüllt. Gleichachsig mit dem schalenartigen Behälter 5 ist in Lagern 8 die Ausgangswelle 9 des Wandlers gelagert. An der Welle 9 sitzt ein Flansch 10, dessen dem schalenartigen Behälter 5 zugekehrte Oberfläche radiale Flügel 11 aufweist, die in die Masse des stückigen Füllmittels 7 eintauchen.

Als stückiges Füllmittel 7 können beliebige Kleinteile (z. B. Muttern, Buchsen, Würfel) dienen, die eine möglichst große Berührungsfläche mit der Wandung und dem Boden des Behälters 5 sowie untereinander gewährleisten und eine Masse haben, die zur Überwindung des Trägheitsmomentes der Ausgangswelle 9 ausreicht. Die Flügel 11 haben öffnungen 12, deren Abmessung größer als die Außenmaße eines Einzelstücks des stückigen Füllmittels 7 ist.

F i g. 2 zeigt, wie ein solches beschriebenes Schwinggetriebe als langsamlaufender Motor in periodisch wirkenden Drehtischen Anwendung findet.

Der Drehtisch hat eine Planscheibe 13, deren Drehwerk ein solches Schwinggetriebe ist, und einen Feststeller 14 der Planscheibe 13. Der Elektromagnet 2 und der schalenartige Behälter 5 stützen sich über Verstellstützen 15 und Stoßdämpfer 16 auf die Grundplatte des Gehäuses 17 des Drehtisches.

Die Planscheibe 13 besteht aus einem zentralen Teil 18 und einem Randteil 19, die sich an der ringförmigen Stützoberfläche 20 berühren. Die Planscheibe 13 oder deren Zentralteil 18 besteht mindestens itn Bereich der Stützfläche 20 aus einem Werkstoff mit hoher Verschleißfestigkeit und Reibungseigenschaften, z. B. aus Polytetrafluoräthylen. Die Planscheibe IJ ist das Antriebsglied, und der schalenartige Behälter 5 ist unter ihrem Zentralteil angeordnet, dessen dem Behälter zugekehrte Oberfläche die Radialflügel 11 trägt, die in die Masse des stückigen Füllmittels 7 eintauchen.

Der Feststeller 14 hat eine Raste 21 mit kegelförmigem Kopf und einen elektromagnetischen Antrieb 22. der im Gehäuse 17 untergebracht ist und die Raste 21 gegen den Randteil 19 der Planscheibe 13 drücken kann. Zwecks dieser Zusammenwirkung hat die dem Feststeller 14 zugekehrte Oberfläche des Randteils 19 am Kreisumfang verteilte kegelförmige Vertiefungen 23 für den Kopf der Raste 21.

Der Randteil stützt sich auf einen Ring 24, der von im Gehäuse 15 untergebrachten Stützen 25 getragen wird. In der Oberfläche des Ringes 24 und in der dieser zugekehrten Oberfläche des. Randteils 19 sind gleichartige ringförmige Rillen 26 bzw. 27 für Kugeln 28 ausgeführt.

Unter dem Zentralteil 18 der Planscheibe 13 ist gleichachsig mil dieser ein ringförmiger Dauermagnet 29 angebracht, dem gegenüber gleichachsig mit diesem am schalenartigen Behälter 5 ein ringförmiger Dauermagnet 30 angeordnet ist. Die Magnete 29 und 30 sind einander mit ungleichnamigen Polen zugekehrt Um Einwirkungen des Magnetfeldes der Magnete 29,30 auf das stückige Füllmittel 7 zu vermeiden, besteht dieses aus einem unmagnetischen Werkstoff oder einem Material mit schwach ausgeprägten magnetischen Eigenschaften.

Auf der Arbeitsoberfläche der Planscheibe 13 ist einer der Bezugsflächenanschläge 31 für das zu bearbeitende Werkstück gezeigt.

F i g. 3 zeigt einen Drehtisch mit einem zusätzlichen

Behälter 32 mit stückigem Füllmittel 7. Der Behälter 32 ist ringförmig ausgebildet, unter dem Randteil 19 der Planscheibe 13 angeordnet und durch Konsolen 33 mit dem Anker 3 des Elektromagneten 2 starr verbunden.

An der dem Behälter 32 zugekehrten Oberfläche des Randteils 19 sind radiale Flügel 34 mit Fensteröffnungen 12 befestigt, die in die Masse des stückigen Füllmittels 7 im Behälter32 eintauchen.

Der Betrieb der beschriebenen Schwinggetriebe verläuft wie folgt:

Beim Erregen der Wicklung des Elektromagneten 2 mit einer Wechselspannung führt der Anker 3 mit dem schalenartigen Behälter 5 vertikale Schwingungen aus, denen durch die geneigten Federn 6 eine Drehkomponente überlagert wird, so daß die erzeugten Schwingungen entsprechend einer Schraubenlinie verlaufen, d. h. eine Axial- und eine Drehkomponente aufweisen. Aufgrund dieser Schwingungen des schalenartigen Behälters 5 fängt das stückige Füllmittel 7 an, sich im Kreis zu bewegen. Die wandernden Einzelstücke des Füllmittels ' 7 wirken auf die Flügel 11 ein, wodurch der Flansch 10 mit der Ausgangswelle 9 in Drehung gerät.

Die Fensteröffnungen 12 in den Flügeln 11 verhindern den Aufbau eines etwaigen übermäßigen Drucks des Füllmittels 7 auf die Flügel 11. was die Betriebssicherheit erhöht.

Bei der Abschaltung der Speisung des Elektromagneten beendet das Füllmittel seine Bewegung und wirkt augenblicklich als Bremse des Flanschs 10 mit der Ausgangswelle 9. was die sofortige Stillsetzung der Welle 9 bewirkt.

Die Drehgeschwindigkeit cer Ausgangswelle 9 läßt sich leicht durch die Änderung der Amplitude der Schwingungen des Schwingantriebs und diese durch die an die Spule des Elektromagnetes 2 angelegte Spannungsteuern.

Der Drehtisch mit der Planscheibe 13 gemäß Fig. 2 funktioniert wie folgt:

Beim Erregen der Spule des Elektromagneten 2 wird der Zentralteil 18 der Planscheibe 13 in Drehung versetzt. Durch die Wechselwirkung der Magnete 29 und 30 wird der Zentralteil 18 stets an den Randteil 19 an der Ringfläche 20 angedrückt. Wenn die Raste 21 sich in der unteren Stellung befindet, d. h. die Vertiefungen 23 freigegeben sind, nimmt der sich drehende Zentralteil 18 infolge der Reibungskräfte an der Oberfläche 20 den bo Randteil 19 mit sich, wodurch dieser ebenfalls in Drehung versetzt wird.

Wenn die Raste 21 sich in der oberen Stellung befindet und in eine der Verliefungen 23 greift, ist der Randteil arretiert und bleibt stehen, während der Zentralteil ei 18. an der Kuppliingsfläche 20 gleitend, seine Drehbewegung ununterbrochen fortsetzt. Die Periodizität der Stillsetzungen des Drchtischs und ihre Dauer werden durch Speisung des elektromagnetischen Antriebs 22

des Feststellers 14 gesteuert.

Die Ausbildung der Planscheibe 13 aus zwei durch Reibungskräfte miteinander verbundenen Teilen 18 und 19 ist besonders beim Verklemmen des Tisches in einer der Positionen vorteilhaft. In diesem Falle bleibt der verklemmte Randteil 19 stehen, während der Zentralteil 18, am Randteil gleitend, die Drehung fortsetzt, wodurch die Gefahr des Bruchs vermieden wird.

Die in F i g. 3 gezeigte Variante des Drehtisches ist für Anwendungsfälle bestimmt, die ein großes Drehmoment der Planscheibe 13 erfordern, z. B. zur Steuerung von Endschaltern, Schiebern und dergl. Bei diesem Tisch bewirkt die Wechselwirkung der Flügel 34 mit dem stückigen Füllmittel 7 im Behälter 32 eine Erhöhung des Drehmomentes der Planscheibe 13. Bei der Stillsetzung des Rand;ciis 19 bleiben die Flüge! 34 ebenfalls stehen, wobei das stückige Füllmittel 7 im Behälter 32 durch die Fensteröffnungen 12 wandern kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schwingantrieb zur Erzeugung von Schwingungen mit einer axialen und einer Drehkomponente, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ableiten einer Abtriebs-Drehbewegung von der Drehkomponente des Schwingantriebs ein schalenartiger Behälter (5) mit stückigem Füllmittel (7) mit dem Ausgangselement des Schwingantriebs starr verbunden und gleichachsig mit der Ausgangswelle (9) angeordnet ist, an welcher radiale Flügel (11) starr befestigt sind, die in das stückige Füllmittel eintauchen.

2. Schwingantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (11) öffnungen (12) aufweisen, deren Abmessungen die Abmessungen eines Einzelstücks des stückigen Füllmittels (7) übersteigen.

3. Schwingantrieb nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichne: durch eine angetriebene zweiteilige Planscheibe (13) mit einem zentralen Teil (18), unter dem der schalenartige Behälter (5) angeordnet ist, und einem Randteil (19), der mit dem zentralen Teil durch Berührung auf einer ringförmigen Stützfläche (20) reibungsverbunden ist, durch einen Feststeller (14), der mit dem Randteil zusammenwirkt, und durch zwei mit ihren ungleichnamigen Polen zueinander gekehrten, zylindrischen, koaxial angeordneten Dauermagneten (29,30), deren einer am zentralen Teil der Planscheibe und deren anderer am schalenartigen Behälter starr befestigt ist.

4. Schwingantrieb nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen ringförmigen Behälter (32) mit stückigem Füllmittel (7), der mit dem Ausgangselement des Schwingantriebs starr verbunden und unter dem Randteil (19) der Planscheibe (13) angeordnet ist, an deren dem zusätzlichen Behälter zugekehrten Oberfläche radicle Flügel (34) angebracht sind, die in das stückige Füllmittel des zusätzlichen Behälters tauchen.