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Vorrichtung zur Umwandlung einer Dreh-
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bewegung in translatorische Bewegungen Die Erfindung bezieht sich
auf eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in translatorische Bewegungen,
mit einer rotierend angetriebenen Kurbelscheibe und einem mittels eines Gelenkbolzens
an dieser drehbar gelagerten Kurbelarm und ist insbesondere zum Antrieb eines Stellgliedes
zum Anheben eines Fallgewichtes eines Bodenprüfgerätes geeignet.
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Kurbeltriebe, mittels denen eine drehende in eine hin-und hergehende
Bewegung oder umgekehrt umgewandelt wird, werden vielfach bei Kolbenmaschinen, Verbrennungsmotoren,
Kolbenpumpen und dgl. zur übertragung von Arbeitskräften verwendet. Der Kolben,
an dem der Kurbelarm mit einem Ende angelenkt ist, ist hierbei in einer Zylinderlaufbüchse
verschiebbar geführt und der Verstellweg entspricht dem Durchmesser, den die Anlenkung
des anderen Endes des
Kurbelarmes beschreibt. Derartige Kurbeltriebe
bauen daher in axialer Richtung, zumal deren Teile hintereinander angeordnet sind
und die Auslenkung des Kurbelarmes begrenzt ist, außerordentlich groß, so daß diese
zum Antrieb von kleineren Geräten, wie z. B. zum Antrieb eines Führungsschlittens,
mittels denen Fallgewichte von Bodenprüfgeräten auf eine vorbestimmte Fallhöhe gebracht
werden, nicht geeignet sind.
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Es ist zwar bekannt, das Fallgewicht eines Bodenprüfgerätes mittels
einer kontinuierlich angetriebenen, umlaufenden Kette hochzuziehen, indem ein an
dieser angebrachter Mitnehmer, der das Fallgewicht bei einer Aufwärtsbewegung mitnimmt,
nach Erreichen der vorgegebenen Fallhöhe von diesem gelöst wird, diese Antriebsvorrichtungen
sind aber ebenfalls sehr aufwendig und bauen, da die Kette sich über die gesamte
Fallhöhe erstrecken muß und umzulenken ist, ebenfalls groß. Außerdem ist eine hohe
Störanfälligkeit gegeben, da durch die ständigen Erschütterungen, denen die Antriebsglieder
ausgesetzt sind, die Kette von den Kettenrädern abspringen kann, des weiteren sind
aufgrund dessen hohe Antriebsgeschwindigkeiten nicht zu erzielen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Umwandlung
einer Drehbewegung in translatorische Bewegungen zu schaffen, die nicht nur einen
störungsfreien Betrieb auch bei hohen Antriebsgeschwindigkeiten des zu verstellenden
Teils ermöglicht, sondern die vor allem klein baut, aber dennoch einen großen Verstellbereich
aufweist, so daß eine vielseitige Verwendbarkeit, insbesondere bei kleineren Bodenprüfgeräten,
gegeben ist. Dies soll mit wenigen Bauteilen erreichbar sein, damit auch eine wirtschaftliche
Herstellung der Vorrichtung zu erzielen ist.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Kurbelarm
entgegen der Drehrichtung der Kurbelscheibe über ein konzentrisch zu dieser angeordnetes
ortsfestes Zahnrad, ein in dieses eingreifendes in der Kurbelscheibe drehbar gelagertes
Zwischenrad sowie ein auf dem Gelenkbolzen drehfest gehaltenes Zahnrad zwangläufig
in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Kurbelscheibe antreibbar ist, daß
die Übersetzung des auf dem Gelenkbolzen des Kurbelarmes angeordneten Zahnrades
zu dem ortsfesten Zahnrad 1 : 2 beträgt und daß der Kurbelarm mit seinem freien
Ende in einem an dem anzutreibenden Teil befestigten Führungsglied achssenkrecht
zu der Verstellrichtung des anzutreibenden Teils verschiebbar gehalten ist.
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Sehr zweckmäßig ist es hierbei, den Kurbelarm in seiner Länge derart
zu bemessen, daß diese etwa dem doppelten Achsabstand zwischen dem Gelenkbolzen
und der Kurbelscheibe entspricht. Dies ergibt eine optimale Auslegung der Antriebsvorrichtung,
da durch die Kurbelscheibe die Baubreite bestimmt und ein Verstellweg von der Größe
des zweifachen Durchmessers der Kurbelscheibe gegeben ist.
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Angebracht ist es ferner, wenn das Führungsglied eine stirnseitig
offene Führungsnut aufweist, in der das freie Ende des Kurbelarmes mittels eines
an diesem angebrachten Kugellagers oder dgl. abgestützt ist und das ortsfest angeordnete
Zahnrad an einer die Antriebswelle der Kurbelscheibe tragenden Lagerplatte zu befestigen.
Außerdem kann das Zwischenrad in einfacher Weise auf einem in die Kurbelscheibe
eingesetzten Bolzen drehbar gelagert werden.
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Die gemäß der Erfindung ausgebildete, aus wenigen Bauteilen bestehende
Vorrichtung zur Umwandlung einer
Drehbewegung in translatorische
Bewegungen ist nicht nur einfach in der konstruktiven Ausgestaltung und somit in
wirtschaftlicher Weise herzustellen, sondern diese baut auch klein und ermöglicht
es vor allem, ein Stellglied mit hoher Geschwindigkeit bei dennoch hoher Betriebssicherheit
anzutreiben. Wird nämlich der mit seinem freien Ende mit dem anzutreibenden Teil
seitlich verschiebbar verbundene. Kurbelarm entgegen der Drehrichtung der Kurbelscheibe
mittels eines konzentrisch zu dieser angeordneten ortsfesten Zahnrades, einem in
dieses eingreifenden Zwischenrades sowie einem weiteren Zahnrad zwangläufig angetrieben,
wobei sich die Zähnezahlen der beiden Zahnräder wie 2 ; 1 verhalten sollten, so
führt der Kurbelarm eine elyptische Bewegung aus und ist in den beiden Endlagen
entgegengesetzt gerichtet. Dies ermöglicht einen Verstellweg des Verstellgliedes,
der dem Durchmesser der Kurbelscheibe und der Länge des Kurbelarmes entspricht,
so daß bei kleiner Baugröße dennoch ein großer Verstellbereich zu erzielen ist.
Und da die einzelnen Teile zwangläufig miteinander verbunden sind, ist ein störungsfreier
Betrieb auch bei hohen Antriebsgeschwindigkeiten gewährleistet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der gemäß der Erfindung
ausgebildeten Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in translatorische Bewegungen
dargestellt, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist. Hierbei zeigen: Fig. 1
die in einem Gehäuse eines Bodenprüfgerätes eingebaute Vorrichtung in Ansicht, Fig.
2 die Vorrichtung nach Fig, 2 in Seitenansicht, teilweise im Schnitt nach der Linie
II-II und
Fig. 3 die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer 0 um 90 verdrehten
Lage der Kurbelscheibe.
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Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte und mit 11 bezeichnete in einem
Gehäuse 1 eines Bodenprüfgerätes eingebaute Vorrichtung dient zur Umwandlung einer
Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung, um einen auf einer Führungsstange
3 verschiebbar angeordneten Schlitten 4, der eine Ausnehmung 2 des Gehäuses 1 durchgreift
und beispielsweise mit einem Fallgewicht zusammenwirkt, anzutreiben. Dazu ist auf
einer angetriebenen Welle 13 mittels eines Keils 14 eine Kurbelscheibe 12 drehfest
angeordnet und in dieser ist in einer Bohrung 17 ein Gelenkbolzen 16 drehbar gehalten,
auf dem ein Kurbelarm 15 gelagert ist.
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Um den Kurbelarm 15 entgegen der eingezeichneten Drehrichtung der
Kurbelscheibe 12 zwangläufig zusätzlich anzutreiben, ist ein konzentrisch zu dieser
angeordnetes Zahnrad 18 vorgesehen, das ortsfest gehalten ist. Dazu dient eine Tragplatte
19, die mittels Schrauben 22 an Konsolen 21 des Gehäuses 1 befestigt und an der
mittels weiterer Schrauben 20 das Zahnrad 18 abgestützt ist.
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Außerdem ist auf einem in der Kurbelscheibe 12 gehaltenen Bolzen 24
ein Zwischenrad 23 drehbar gelagert, das in das ortsfeste Zahnrad 18 sowie ein auf
dem Gelenkbolzen 16 angeordnetes Zahnrad 25, das mittels eines Keiles 26 s drehfest
mit diesem verbunden ist, eingreift.
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Das freie Ende des Kurbelarmes 15 ist in einem an dem Schlitten 4
befestigten Führungsglied 27 achssenkrecht zu dessen Verstellrichtung geführt. Dazu
ist das Führungsglied 27 mit einer stirnseitig offenen Führungsnut 28 versehen und
an dem Kurbelarm 15 ist zur Verminderung der Reibung auf einem Bolzen 29 ein Kugellager
30 angebracht.
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Wird die Kurbelscheibe 12 durch die Antriebswelle 13 in Richtung des
eingezeichneten Pfeiles gedreht, so wälzt sich das Zwischenrad 23, da dieses von
der Kurbelscheibe 12 mitgenommen wird, in dem ortsfesten und damit stillstehenden
Zahnrad 18 ab. Dadurch wird das auf dem Gelenkbolzen 18 gelagerte Zahnrad 25 in
Drehrichtung versetzt, wobei dessen Drehrichtung jedoch umgekehrt ist, so daß der
Gelenkbolzen 16 und damit der Kurbelarm 15 in entgegengesetzter Richtung gedreht
werden. Und da sich die Zähnezahlender Zahnräder 18 und 25 wie 2 : 1 verhalten,
nimmt der Kurbelarm 15 bei einer Verdrehung der Kurbelscheibe 12 um 900 eine, wie
dies in Fig. 3 gezeigt ist, waagrechte Lage, bei einer Verdrehung um 1800 wiederum
eine gemäß der strichpunktierten Darstellung in Fig. 1, allerdings in entgegengesetzter
Richtung,gestreckte Lage ein. Das Führungsglied 27, durch das die elyptische Bewegung
des freien Endes des Kurbeltriebes 15 ausgeglichen wird, wird somit um einen Hub
verstellt, der sich aus dem doppelten Achsabstand zwischen der Antriebswelle 13
und dem Gelenkbolzen 16 sowie dem Abstand zwischen diesem und dem Bolzen 29 ergibt.
Trotz geringer Baubreite ist bei optimaler Auslegung somit ein Verstellweg zu erzielen,
der etwa dem doppelten Durchmesser der Kurbelscheibe 12 entspricht. Und da die einzelnen
Bauteile zwangläufig miteinander verbunden sind, ist auch bei hohen Antriebsgeschwindigkeiten
ein störungsfreier Betrieb über einen langen Zeitraum gewährleistet.
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