-
mechanischer Hammer. Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage
vom 2. Juni 19 r I die Priorität auf Grund der Anmeldung in Dänemark vom
23. November cgao beansprucht. Beim bekannten: mechanischen Antrieb eines Hammerbären
h (Abb. z) durch eine Kurbel A ist man genötigt, eine Feder U
zwischen
Kurbel und Bär einzuschalten, um diesem; einen gewissen Grad von Frefheit gegenüber
dem Zwang der Kurbelbewegung zu geben, so daß sich beim Aufschlage die in ihm aufgespeicherte
lebendige Arbeit 'frei in Vortrieb für den bearbeiteten Werkstoff umsetzen kann,
und weil-ohne die Feder,
durch den direkten Kurbeltrieb, der Bär
in seiner Tiefstlage die Geschwindigkeit Null erhalten. würde. Die Erzwingung der
Bewegungsfreiheit des Bären dadurch, daß man ihn mittels der Feder nur lose kuppelt,
hat den Nachteil, daß ein großer Teil der Arbeit, statt in der Masse des Bären lebendig
zu werden, in der Feder steckenbleibt. Die Bauart wird daher stets verhältnismäßig
groß und schwer und ist aus in der Sache liegenden Gründen erheblichen Erschütterungen
ausgesetzt. Ihrer ganzen Natur nach ist somit die Federkurbel nicht sonderlich für
den Antrieb von. Hämmern geeignet und hat meistens gegenüber der Preßluft und dem
Dampf das Feld räumen müssen, bei denen von Hause aus der Bär freie Beweglichkeit
hat.
-
Der Zweck dieser Erfindung ist es, den Hammerbär mit einfachen mechanischen
Mitteln unmittelbar so anzutreiben, daß er dieselbe Freiheit hat wie beim Antrieb
durch gespannte Gase, und ferner die Einrichtung so zu treffen, daß im Augenblick
des Aufschlages der Bär die denkbar höchste Geschwindigkeit besitzt. Das soll dadurch
erreicht werden, daß zur Aufspeicherung der für den Schlag erforderlichen Arbeit
eine am Bär gelagerte Gewichtsmasse relativ zum Bär beweglich angeordnet ist, so
daß die bei der Bewegung der Gewichtsmasse am Bär entstehenden Reaktionskräfte diesen
in Be-#vegung setzen..
-
Es werden also zum Betriebe des Hammers an Stelle der unmittelbar
wirkenden Kurbelkräfte die Reaktionskräfte auf das Kurbellager K (Abb. z) ausgenutzt.
Das Kurbellager wird- nicht mit dem Gestell, sondern mit dem Bären selbst verbunden.
Dies möge an Hand von Abb.2 erläutert werden. Hier ist V ein Hammerbär, der sich
in Führung C C auf und ab bewegen kann. An seinem oberen Ende trägt V die Kurbel
A, die sich in den Lagern K K drehen kann und von: der Feder Y aus angetrieben wird.
Durch Kardankupplungen und in der Längsrichtung etwas nachgiebiger Welle wird erreicht,
daß der Antriebsmechanismus die Bewegungen des Bären nicht hindert. Feder Y wird
von dem Motor D aufgewunden. Ihre besondere Aufgabe wird am Schluß dieser Beschreibung
erläutert werden.
-
Durch die Schubstange B ist mit der Kurbel das Gewicht W verbunden,
das sich frei in einer Führung des Bären V auf und ab bewegen kann. Auf dem Ambos
H soll das WerkstückT bearbeitet werden. Bei Drehung der Kurbel A wird das
Gewicht W abwechselnd beschleunigt und verzögert. Die hierzu erforderlichen
Schubstangenkräfte haben gleich große Reaktionskräfte zur Folge, mit c'enen die
Kurbelwelle in .ihre Lager K K hineingedrückt wird. Da nun die Lager mitsamt dem
Bären V frei beweglich sind, so werden sie auch den Bären in Bewegung setzen, der
im allgemeinen im Takte der Kurbelumdrehungen auf und ab schlagen wird. Bei Überschreiten
einer kritischen Umdrehungszahl wird die Schlagfrequenz kleiner als die Umdrehungszahl
der Kurbel. Ist der kritische Wert nicht überschritten, so spielt sich der Arbeitsvorgang,
d. h. der Vorgang der Energiespeicherung im Hammer, wie folgt ab.
-
V sei in der untersten Lage und ruhe auf dem Werkstück T. W
habe seine größte Geschwindigkeit überschritten (v in Abb. d.) und werde durch die
Kraft P1 verzögert. Dann entsteht in dem Kurbellager K die Reaktionskraft P2, die
gleich P1 ist. P2 hebt den Bären. Diese Kraft hat ihren höchsten Wert, wenn W die
oberste Lage erreicht hat ,und wieder nach unten beschleunigt wird (Abh. 5). Sie
kehrt ihre Richtung um, wenn W über die Mittellage hinweggeht (Abb. 6). Von da ab
wirkt P2 gemeinsam mit der Schwerkraft auf den Bär beschleunigend nach unten. Bei
richtiger Wahl des Gewichtes W, des Kurbelradius und der Drehgeschwindigkeit wird
V kurz vor dem Aufschlage auf das Werkstück T die größte Geschwindigkeit erreicht
haben.
-
Die Schlagkraft wird vervielfacht, wenn man den Bär nicht bloß der
Schwerkraft überläßt, sondern ihn noch anderen ähnlich wirkendem Kräften, z. B.
einem Federdruck, aussetzt. Bei Hämmern, die horizontal oder gar vertikal nach oben
wirken sollen, ist diese Feder wichtig, sowohl um den Schlag zu verstärken als zur
Aufnahme des Rückstoßes.
-
Abb.7 zeigt einen gefederten Hammer, eine Rainme. Die auf den Bären
drückende Feder ist X. Sie ist mittels Zahnradgetriebes und Gewindes durch das Rad
S1 nachstellbar.
-
Wird der Bär V durch die Reaktion des Gewichts B nach oben gerissen:,
so wird die Feder X komprimiert; nach der Umkehrung der Bewegungsrichtung der Masse
W wirkt die Feder beschleunigend auf das Bärgewicht V, so daß ein Teil der Beschleunigungskraft
von der Feder X geleistet wird und so eine erhöhte Schlagwirkung entsteht.
-
Die Feder X sollte so eingerichtet werden., daß sie ebenso wie die
Schwerkraft mit praktisch konstantem Druck auf den Bären einwirkt, gerade so, als
ob die Erdbeschleunigung g vergrößert wäre. Dies wird, dadurch erreicht, daß man:
der Feder eine so große Vorspannung gibt, daß sie bei der wechselnden, Spannung
und Entspannung während des Schlagens ihre Kraft wenig verändert. Ist
der
Hub z. B. io cm, so wird man die Feder etwa so wählen, daß sie vor dem Einsetzen
einen Meter zusammengedrückt wird. Dann ist ihre Kraftschwankung
| -I- 5 X 100 = -I- 4,76 Prozent. |
| 105 |
Bei Handhämmern ist die Gleichmäßigkeit der Kraft besonders wichtig, da eine zu
schwach vorgespannte Feder zu unzulässigen Erschütterungen führen würde.
-
Die untere Feder U dient zum Mildern des Schlages und zur Regelung
seiner Stärke. Für gewöhnlich steht sie so tief, daß die Entfernung a größer ist
als b, so daß U völlig tot liegt. Stellt man durch Drehen des Rades
S= U höher, so wird ein Teil der lebendigen Arbeit von V durch U aufgenommen und
schließlich der Pfahl T überhaupt nicht mehr getroffen. Es läßt sich zwischen diesen
beiden Endlagen eine Zwischenlage für die Feder feststellen, bei der ein Maximum
der Schlagkraft auftritt; dieses wird dadurch erhalten, daß ein günstigster Prozentsatz
der im Bären V enthaltenen Energie in U aufgespeichert wird, der nun zur Beschleun@igting
des Bären V nach oben wirkt.
-
Kurbel und Schubstange sind nicht immer die besten Mittel, um die
Gewichtsmasse W zu bewegen. Zunächst wird man meistens wegen der Erschütterungen
in den Lagern, die mit dem Aufschlagen. des Hammerbären verbunden sind, die Wellendurchmesser
so groß machen, daß sich Kurbel und Schubstange in Exzenter verwandeln. Dann wird
man, um Vibrationen senkrecht zur Schlagrichtung zu unterdrücken, die Gewichtsmasse
w oft nicht mit einem Satze Exzenter, sondern mit zweien betreiben, die sich mit
gleicher Winkelgeschwindigkeit, aber gegenläufig drehen.
-
In Abb. 8 ist ein Handhammer dargestellt, der gegen Abb. 2 die erwähnten
Abänderungen zeigt. R ist eine mit dem Bären fest verbundene Achse, um die sich
die Exzenter A2 und A3 im gleichen Sinne drehen. A' läuft entgegengesetzt um. Diese
Exzenter werden über die Zahnradsätze E und F und die in. ihrer Längsachse verschiebbare
Vierkantwelle N von der Spiralfeder Y angetrieben, die ihrerseits
die Kraft über- die Welle 0 von dem Motor D bezieht. Wie die Kurbel durch die Exzenter
Al,"A2, As ersetzt worden ist, so. sind an die Stelle der Schubstange die Exzenter
B', B2, BI getreten. M ist ein Membranverschluß für das Innere des Gehäuses. Infolge
der Gegenläufigkeit der Exzenter bedarf die Gewichtsmasse W keiner besonderen Führung
mehr. Ihre Stellung ist in. jedem Augenblick durch die Exzenterstellungen eindeutig
bestimmt. Abb. 9, io und ii erläutern dies. Abb. 9 und io sind Schnitte durch A',
B' und A2, B', bezogen auf einen Augenblick während der Aufwärtsbewegung von W.
Abb. i i ist das den Exzentern äquivalente Kurbeischubstangendiagramm, Die Massen
der Exzenter A und B unterstützen das eigentliche »Abstoßgewicht«
W derart, daß W als besonderer Körper nahezu oder völlig in Fortfall kommen kann.
-
Außer den genannten gibt es noch sehr zahlreiche kinematische Mittel,
die für die Erzeugung der Relativbewegung zwischen W und TI in" Betracht kommen,
wie Planetengetriebe, Lenker u. dgl. Diese sind so bekennt, daß sich eine besondere
Beschreibung erübrigt. Die Verwendung einer feststehenden Achse R (Abb. 8), die
die beiden Zinken Z des Bären mechanisch miteinander verbindet, ist für die Festigkeit
des Schlagkörpers von großer Wichtigkeit, noch mehr aber zur Sicherung guten Arbeitens
in den Laufflächen, da sich der umlaufende Teil unter den auftretenden Drücken und
Stößen der festen Achse gut anschmiegt. Bei drehender Welle und festem Lager findet
diese gute Anpassung nicht statt. Zur Zuführung des Schmiermittels und zur Gewichtsverminderung,
die für die Steigerung der Schlagkraft wichtig ist, wird die Achse R zweckmäßig
als dünnwandiges Rohr ausgeführt.
-
Abb. 14 bis 17 zeigen eine Ausführungsart, wo Kurbel und Schubstange
zu Exzentern A', A= und B', B' geworden sind und die Gewichtsmasse
ff,' in A und B hineingelegt worden ist. Der Antrieb von A'-und A' erfolgt durch
das zwischen den Exzentern angeordnete Getriebe E. Die Exzenter B'- und B' werden
durch die kreuzförmigen Kulissen E', in denen die mit Armen E' an Bl, B' befestigten
Führungsbolzen oder Führungsrollen E3, E4 gleiten, gezwungen, die Drehung um A',
A' auszuführen. In Abb. 17 hat sich Exzenter B um d.5° weitergedreht. An Stelle
der Kulissen kann die Bewegung von B auch durch Planetengetriebe und ähnliche Mittel
erzwungen werden.
-
Die Exzenter A', A' drehen sich hier fliegend auf der festen
Achse R. Dadurch wird die bisweilen sches .er durchzuführende Gabelung als Tragmittel
am Bär V vermieden, das Gewicht vermindert und dadurch die Schlagkraft erhöht und
nach der Aufschlagstelle weitergeleitet.
-
Die Umrisse der Exzenter B brauchen dann natürlich nicht mehr kreisförmig
zu sein. Wesentlich ist die Exzentrizität des Schwerpunktes und wichtig für die
Form b-,ider Exzenter, daß ihr gemeinsamer Schwerpunkt in den Endstellungen möglichst
weit verlagert ist. In der Mittelstellung
30llte er möglichst genau
in der Mittelachse des Hammerbären liegen.
-
Die Bewegungskomponenten senkrecht zti dieser Nutzrichtung sind dann
zwar tot anzusprechen,, unter Umständen 'sogar als schä-llich, aber man erhält oft
konstruktiv einfach Formen. Läßt man die Schubtange B fortfallen und legt den Körper
W an das Ende der Kurbel, so beschreibt TV relativ zu T' einen Kreis. Ist (AN).
12) in irgendeinem Augenblick v die Geschwindigkeit von W, so hat diese die Nutzkomponente
7,1 und die tote Komponente v=. In gleicher Richtung fallen die Beschleunigungskräfte,
deren tote Komponenten durch eine Führung aufgenommen werden müssen. Dadurch, daß
man (Abb.13) zwei gegenläufige Gewichte W' und W~ von gleichem Schwungmoment anordnet,
heben sich in jedem Augenblick die toten Kraftkomponenten in ihrer Wirkung auf V
auf. Als Lagerbelastung sind sie allerdings immer noch vorhanden.
-
Zum Antrieb dient am besten eine gespannte Feder Y (Abb. 2 und 8),
die durch einen Motor oder von Hand dauernd oder periodisch aufgewunden wird. Das
Getriebe erfordert, wenn die Drehgeschwindigkeit konstant bleiben soll, ein stark
schwankendes Antriebsdrehmoment, das verschieden ist, j e nach dem Grade der Beschleunigung
der Masse W .(Abb. d. bis 6) und auch verschieden bei der Hub- und Schlaghalbperiode.
Unmittelbar nach dem Schlag tritt eine sehr hohe Spitze in der Kurve des Kraftbedarfs
auf, entsprechend der vorhergehenden plötzlichen Energieentziehung. Hierdurch werden:
Zahnräder und Wellen unter Umständen gefährdet. Treibt man den Mechanismus aber
mittels Feder an wie eine Uhr, so wird diese Feder in ihrer Winkelgeschwindigkeit
so weit nachgeben, daß gefährliche Stöße verhindert werden. Unmittelbar nach dem
Schlag, wenn der Bär V zum Stillstand gekommen ist, wird sich die Triebwelle am
langsamsten drehen. Allmählich steigert sich dann ihre Winkelgeschwindigkeit, bis
sie beim Schluß des Vorganges der Arbeitsaufspeicherung im Bär weit über die mittlere
Geschwindigkeit hinausgeht, zur höchsten Kraftentfaltung im Moment des Schlages.
-
In den Abb. 18 und i9 ist im Längsschnitt und Querschnitt nach der
Linie z-z noch eine Ausführungsform mit Hohlachse dargestellt. Das Antriebsrad E
greift in die verzahnten Exzenter A', A= ein, die sich auf der Hohlachse
R drehen, die mit Innenverzahnungen G', G= ausgestattet ist. In diese Innenverzahnungen
greifen Zahngetriebe F'- und F= der äußeren Exzenter Bl, BZ ein, so daß diese gezwungen?
sind, sich gegenläufig zu den Exzentern A', A` zu drehen. Der Teil V schlägt
nach der Darstellung der Abb. 18 unmittelbar gegen den Körper T.