DE349679C - Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit von Vibrationsmotoren - Google Patents

Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit von Vibrationsmotoren

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DE349679C
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • H02K7/065Electromechanical oscillators; Vibrating magnetic drives

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Percussion Or Vibration Massage (AREA)
  • Massaging Devices (AREA)

Description

  • Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit von Vibrationsmotoren. Verfahren zur Reglung des Ganges von Motoren, bei denen eine Antriebstrommel durch einen um sie geschlungenen, von einem oder mehreren elektrischen Vibratoren bewegten elastischen Riemen in Drehung versetzt wird, sind bekannt. Ein Motor dieser Art ist einfach dauerhaft und sehr wirksam. Er kann eine große Drehkraft bei einer verhältnismäßig geringen Winkelgeschwindigkeit hervorbringen und kann betrieben werden durch vibrierenden Strom; beispielsweise den gewöhnlichen Netzstrom, der sich mit 6o Perioden pro Sekunde ändert. Ein derartiger Motor eignet sich besonders zum Antrieb von Phonographen, Reklamevorrichtungen, Schautafeln, Lichtblinkapparaten u. dgl., wo es wünschenswert ist, den gewöhnlichen Wechselstrom des Netzes zu verwenden und damit den Apparat mit niedriger Geschwindigkeit anzutreiben. Der Motor vermeidet den üblichen Übertragungsmechanismus zur Übertragung von schneller Drehbewegung in langsame Drehbewegung. Die langsame Drehbewegung wird unmitelbar und wirksamer erzeugt. Das Hauptziel der Erfindung besteht darin, die Winkelgeschwindigkeit des angetriebenen Motorteils durch Veränderung der Antriebswirkung des Riemens und des Vibrators zu regeln. Es geschieht dies beispielsweise durch Veränderung der Riemenspannung; durch Veränderung des Berührungswinkels zwischen Riemen und Drehtrommel und durch Veränderung des Punktes der Verbindung von Riemen und Vbrator oder auch durch andere Mittel. Die verschiedenen Mittel zur Reglung der Motorgeschwindigkeit können gemeinsam oder auch getrennt, gleichzeitig oder auch nacheinander angewendet werden, um dadurch die Geschwindigkeit des Motors grob oder genau oder in weiterem Umfang zu regeln, als dies mit einzelnen Mitteln möglich ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, dort, wo der Vibrator die Form einer Stimmgabel hat, die Drehtrommel von einer Vibratorzinke aus anzutreiben und die Winkelgeschwindigkeit der Drehtrommel durch die andere Vibratorzinke zu regeln, z. B. dadurch, daß das wirksame Gewicht dieser anderen Zinke geändert wird. Abb. i ist ein Grundriß des Motors. Abb. 2 ist ein Ouerschnitt nach der Linie II-ZI der Abb. i. @Abb. 3 ist ein senkrechter Schnitt nach der Linie III-III der Abb. i.
  • Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes besteht der Vibrator i aus einer Stimmgabel, die an dem einen nach oben gebogenen Ende 2 einer U-förmigen Lagerplatte 3 befestigt ist. Die Stimmgabelzinken i werden von dem Elektromagneten 6 aus bewegt, und durch ihre Bewegung wird eine auf der Welle 2o sitzende Drehtrommel ? angetrieben, die mit dem durch den Motor anzutreibenden Apparat in Verbindung steht. Der Elektromagnet 6 mit seiner Feldspule und aus einzelnen Blechen bestehenden Polstücken 8 ist derart auf der Lagerplatte 3 angeordnet, daß die Vorderflächen der Polstücke in Ebenen liegen, die parallel zu den vibrierenden Zinken i sind, jedoch einen geringen Abstand davon haben. Der Elektromagnet wird von Maschinenschrauben 9 getragen, die durch die Polstücke hindurchgehen und in Öffnungen i i des Lagerbettes 3 eingeschraubt sind. Um die Maschinenschrauben sind zwei röhrenförmige Distanzstücke 12 zwischen den Polstükken und dem Lagerbett angeordnet, um so die Lage des Elektromagneten in bezug auf die vibrierenden Teile zu sichern.
  • Der Drehkörper 7 hat die Gestalt eines Zylinders von beträchtlicher Dicke, so daß er nicht nur als Riemscheibe dient, sondern in gewissem Maße auch als Schwungrad. Die Riemscheibe ist am Umfange mit Flanschen io versehen, die den Riemen 13 führen. Die Riemscbeibe kann zu einem später beschriebenen Zweck auf der Welle 2o gleiten. Die gemeinsame Drehung von Welle und Riemscheibe wird dadurch erzwungen, daß die Welle beispielsweise quadratischen Querschnitt hat. Die Welle 2o ist parallel zu den schwingenden Zinken i in den Schilden 2 und 4 der Lagerplatte 3 gelagert. Zu diesem Zweck sind Lager 14 und 15 vorgesehen. Das Lager 15 ist in ein Loch 16 im Seitenschild 4 eingeschraubt und hat eine konische Versenkung zur Aufnahme des Kugellagers 17. Das Ende der Welle 2o ist mit einem abgerundeten Kopf, der sich gegen das Kugellager 17 stützt, und mit einer ringförmigen Einschnürung versehen, in die eine Einstellschraube 18 hineinragt, die verhindert, daß die Welle aus dem Lager 15 herausgezogen wird.
  • Der Riemen 13 ist an seinem einen Ende mit der Befestigungsvorrichtung i9 verbunden, die in dem Längsschlitz 21 gleiten kann, der fast über die ganze Länge der linken Ga= belzinke reicht. Am anderen Ende ist der Riemen mit einer Hülse 22 verbunden, die auf der Stange 23 gleiten kann. Zwischen dem Ende des Riemens und der Hülse 22 sind Federn 24 angeordnet, um den Riemen zu spannen und ihn gegen einen Teil des Umfanges der Riemscheibe 7 zu drücken. Die Federn 24 sind vorteilhaft so angeordnet, daß sie leicht von der Hülse 22 und dem Riemen 23 abgenommen werden können, damit Federn verschiedener Spannkraft mit Leichtigkeit ausgewechselt werden können, um die Spannung des Riemens zu ändern. Ein zylindrischer Körper 26 aus Filz oder filzartigem Material ist passend in die beiden Federn eingelegt, wie aus Abb. 2 ersichtlich ist, und dient dazu, das durch die Ausdehnung und Zusammenziehung der Federn hervorgerufene Geräusch beträchtlich zu vermindern, wenn nicht ganz zu beseitigen. Die Stange 23, auf welcher die Hülse 22 sitzt, liegt vorteilhaft in bogenförmigen Schlitzen 27 der Schilde 2 und 4. Die Schlitze haben vorteilhaft entweder genau oder doch angenähert die Form von Evolventen, die so mit Bezug auf die Welle 2o angeordnet sind, daß die Spannung des Riemens durch Bewegung der Welle 23 längs der Schlitze wenig oder gar nicht geändert wird. Die Stange 23 hat am einen Ende ein Kopfstück 28 und am anderen Ende eine Mutter 29, so daß die Stange 23 in jeder Lage in den Schlitzen festgestellt werden kann. Zwischen dem Lagerbett 4 und dem Kopfstück 28 bzw. der Mutter 29 sind Unterlagscheiben 31 aus Hartgummi oder einem anderen geeigneten Material gelegt. Das Kopfstück 28 und die Mutter 29 haben vorteilhaft einen ansehnlichen Durchmesser, damit dadurch die Stange 23 leichter parallel zu der Welle 2o eingestellt werden kann.
  • In einem Schlitz 33, welcher der Länge nach in der Nähe der Welle 2o in dem Bett 3 1 verläuft, kann ein U-förmiger Bügel 32 verschoben werden. Die beiden Arme 34 des U-förmigen Bügels 32 ragen an beiden Seiten der Riemscheibe 7 nach oben. Sie umfassen die Scheibe und können dieselbe auf ihrer Welle verschieben. Der Büge132 hat einen Ansatz 36 mit einem Loch, durch das der Bolzen 37 hindurchgeht. Dieser ist mit Gewinde versehen. Mittels einer Schraube 38 läßt sich der Bügel 32 in gewünschter Lage festklemmen. Der Kopf des Bolzens 37 gleitet ineinem Schlitz 39, so daß er nicht über die Fläche des Bettes 3 hinausragt.
  • Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Wenn ein pulsierender Gleichstrom oder ein Wechselstrom von einer gewissen Frequenz, etwa 6o Perioden pro Sekunde, furch die Feldspule 6 fließt, dann bewegen äich die vibrierenden Teile i synchron mit lern Strom periodisch wechselnder Stärke hin .ind her. Die vibrierenden Zinken sind so ge->taltet, daß ihre Schwingungsfrequenz im wesentlichen gleich der Frequenz des elektrischen Stromes ist. Wenn sich die vibrierenden Zinken r zusammenbewegen, dann wird der Riemen 13 nach rechts gezogen, und infolge des Umstandes, daß der Riemen durch die Federn 24 unter Reibung gegen die Trommel gedrückt wird, bewirkt die Bewegung des Riemens die Drehung der Trommel in Richtung des Pfeiles. Wenn sich die vibrierenden Zinken auseinanderbewegen, dann wird der Zug auf das rechte Ende des Riemens aufgehoben, und die Federn bewegen den Riemen in entgegengesetzter Richtung. Die Spannung der Federn ist indessen so bemessen, daß sie den Riemen nicht so schnell zurückzieht, wie das entgegengesetzte Ende desselben durch die sich auseinanderbewegenden vibrierenden Zinken freigegeben wird. Infolgedessen wird der Riemen, wenn ex durch die Federn nach links gezogen wird, nicht fest gegen die Riemscheibe angezogen, sondern gleitet im Gegenteil über die glatte Fläche der Trommel hinweg und hat infolgedessen nur in geringem Maß das Bestreben, eine Drehung der Scheibe in der dem Pfeile entgegengesetzten Richtung hervorzurufen. Oder in anderen Worten, wenn die vibrierenden Zinken beispielsweise mit einer Frequenz von 6o Perioden pro Sekunde schwingen; dann bewegen sie sich so rasch auseinander, daß der Zug auf den Riemen schneller aufhört, als er durch die verhältnismäßig langsamer wirkenden Federn aufgenommen wird, Die Pressung zwischen. dem Riemen und der Riemscheibe ist deshalb, während die Federn denRiemen zurückziehen, vernachlässigbar. Die Federn sind infolgedessen so gespannt, daß die zeitliche Verzögerung oder Nacheilung sehr gering ist, und wenn die vibrierenden Zinken ihre Bewegungsrichtung umkehren, -spannen die Federn den Riemen wieder, so daß er wieder unter Spannung vorgezogen wird, wenn die vibrierenden Zinken sich auseinanderbewegen. Dadurch wird ein neuer Impuls auf die Drehtrommel in Richtung des Pfeiles ausgeübt. Da diese wirksamen Iriipulse 6omal prö Sekunde eintreten, wenn gewöhnlicher Strom von 6o Perioden benutzt wird, und da die Riemscheibe beträchtliches Beharrungsvermögen hat, so läuft der drehbare Teil der Vorrichtung mit im wesentlichen gleichförmiger Geschwindigkeit um.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes kann die Winkelgeschwindigkeit der sich drehenden Trommel auf mancherlei Weise geregelt werden. Es kann dies z. B. geschehen durch Einschaltung von Federn 24 von größerer oder kleinerer Spannkraft, wobei die Winkelgeschwindigkeit des drehbaren Teils sich unmittelbar mit der Spannung der Feder ändert. Dieses Mittel wird zweckmäßig benutzt, um die Geschwindigkeit verhältnismäßig grob zu ändern. Ein anderes Mittel, dieGeschwindigkeit zu regeln, besteht darin, den Berührungswinkel zwischen Riemen und Riemscheibe durch Einstellung der Stange 23 in den evolventenförmigen Schlitzen 27 zu ändern. Während die auf die Scheibe übertragene Drehkraft unmittelbar dem Berührungswinkel zwischen Riemen und Scheibe proportional ist, wechselt die Winkelgeschwindigkeit der Scheibe in umgekehrtem Verhältnis zu dem Berührungswinkel. Im Zusammenhang hiermit muß noch erwähnt werden, daß der Berührungswinkel teilweise beeinflußt wird von der Art des Riemenmaterials. Wird ein schwerer Lederriemen benutzt, dann darf der Berührungswinkel nur etwa 9ö bis r2o° betragen, während bei Benutzung eines verhältnismäßig leichten Riemens, etwa eines dünnen Leinenstreifens, der Berührungswinkel gleich 720 oder noch größer gemacht werden kann, d. h. der Riemen kann einmal oder mehreremal um die Scheibe herumgeschlungen sein. In diesem Fall wird die Scheibe länger ausgeführt, so daß der Riemen darauf spiralförmig aufgewunden werden kann. Ein weiteres Mittel, die Winkel= geschwindigkeit des Drehkörpers zu verändern, besteht darin, den Drehkörper und den Riemen längs- der Welle 2o zu verschieben. Die Verbindung zwischen dem Riemen und der Stange 23 einerseits und dem Vibrator z anderseits ist derart, daß, wenn die Scheibe mittels des U-förmigen Bügels 32 hin oder her geschoben wird, der Riemen und die Verbindungsteile der Verschiebung folgen. Die Winkelgeschwindigkeit des Drehkörpers 6 nimmt zu, wenn er nach dem freien Ende des Vibrators zu verschoben wird, da dieses Ende des Vibrators um einen größeren Betrag schwingt als seine anderen Teile. Diese besondere Art der Geschwindigkeitsreglung ist besonders wirksam. Es ist mittels derselben möglich, die Winkelgeschwindigkeit des Drehkörpers zwischen ioo und '/z Umdrehungen pro Minute zu ändern. Bei Reglung der Geschwindigkeit nur durch ein einziges Mittel ist das letztere vorzuziehen. Vorteilhaft ist es jedoch, mehrere Mittel zur Geschwindigkeitsreglung gleichzeitig anzuwenden, um damit nicht nur einen größeren Spielraum in der Geschwindigkeitsreglung zu erzielen, sondern es auch möglich zu machen, ein Mittel zur Reglung in weiten Grenzen und ein anderes zur feineren- Reglung nutzbar zu machen.
  • Eine andere Art der Geschwindigkeitsreglung bei Apparaten, bei denen der Vibrator die Form einer Stimmgabel hat, besteht darin, daß man den Drehkörper mittels einer der Stimmgabelzinken antreibt und das wirksame Gewicht der anderen Vibratorzinke und damit deren Schwingungszahl ändert, denn die beiden Zinken der Stimmgabel schwingen synchron, selbst wenn die wirksamen Gewichte der beiden Zinken etwas in ihrer Größe verschieden sind. Eine vorteilhafte Einrichtung zur Änderung des wirksamen Gewichtes der Leerlaufzinke besteht darin, ein Gewicht 41 längs des Schlitzes 4.2 in der rechtsseitigen Vibratorzinke zu verschieben. Das wirksame Gewicht der Zinke kann entweder geändert werden, indem man das Gewicht 4.i gegen Gewichte von größerer oder kleinerer Masse auswechselt, oder indem man das Gewicht längs des Schlitzes 4.2 verschiebt. Die Winkelgeschwindigkeit des Drehkörpers wechselt unmittelbar mit der Größe des Gewichtes der vibrierenden Zinken bis so weit, daß das Gewicht gerade groß genug ist, um der vibrierenden Zinke eine Schwingungsperiode zu geben, die der Periode des pulsierenden oder wechselnden magnetischen Feldes oder der anderen Antriebskraft gleich ist. Über diesen Punkt hinaus wechselt die Winkelgeschwindigkeit gleichförmig mit der Größe des Gewichtes, und die Wirkung der Verschiebung des Gewichtes nach dem freien. Ende des Vibrators ist dieselbe, als wenn das Gewicht vergrößert wird.
  • Der Ausdruck »gleichmäßige Drehung« ist in der ganzen Beschreibung insbesondere deshalb angewandt, um darzutun, daß' die Drehung des angetriebenen Teils gleichmäßig in derselben Richtung und praktisch mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt, obwohl tatsächlich die Drehung auch gleichmäßig in dein Sinn ist, daß sie ununterbrochen ist.
  • Die beschriebenen Ziele können auch noch in anderer Weise erreicht werden. Anstatt das feste Ende des Riemens längs einer Evolvente zu bewegen, kann man es längs einer Kurve bewegen, die etwas von einer Evolvente abweicht, so daß die Spannung des Riemens entweder proportional oder im umgekehrten Verhältnis mit der Änderung der Größe des Berührungswinkels zwischen Riemen und Drehkörper wechselt. Auch kann die Spannung des Riemens noch in anderer Weise geregelt werden, indem man z. B. entweder die Lage der Vibratoren oder der den Drehkörper tragenden Welle ändert, oder indem man zwischen den Spannfedern und dem Riemen eine Spannvorrichtung einfügt. Die Federn können auch ganz weggelassen werden, wenn man einen Riemen anwendet, der entweder auf seiner ganzen Länge oder aber in der Nähe des festen Endes elastisch ist.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. urerfahren zur Reglung der Geschwindigkeit von Motoren, bei welchen eine auf einer Welle sitzende Trommel durch einen um diese geschlungenen, von einem elektrischen Vibrator bewegten elastischen Riemen in Drehüng versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Geschwindigkeiten von Riemen und Trommel durch Verstellung des Berührungswinkels derselben oder der Wirkungsdauer der Antriebskraft oder durch gleichzeitige Anwendung beider Maßnahmen geändert wird.
  2. 2. Ausführungsform nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Berührungswinkel von Trommel und Riemen durch Verschiebung des Verbindungspunktes von Riemen und Maschinenbett etwa in einem evolventenförmigen Schlitz des letzteren geändert wird.
  3. 3. Ausführungsform nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungsdauer der Antriebskraft des Vibrators durch auswechselbare oder regelbare Riemenspannungsfedern oder durch Verschiebung des Verbindungspunktes von Riemen und Vibrator etwa in einem Längsschlitz des letzteren nach Stellen kleinerer oder größerer Schwingungsweite oder durch gleichzeitige Anwendung beider Maßnahmen geändert wird. q..
  4. Ausführungsform nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungsdauer der Antriebskraft durch Verschieben eines Gewichtes auf der freien Zinke des stimmgabelförmigen Vibrators etwa in einem Längsschlitz desselben geändert wird.
  5. 5. Ausführungsform nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die angetriebene Scheibe auf ihrer Welle, ohne sich auf ihr zu drehen, parallel zum Stimmgabelvibrator verschoben werden kann,: wobei gleichzeitig der Befestigungspunkt des Riemens an der Stimmgabel in einem Schlitz derselben und auch das feste Ende des -Riemens auf einer der angetriebenen Welle und der Stimmgabel parallelen Stange verschoben wird.
  6. 6. Ausführungsform nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Trommel auf ihrer Welle durch eine in einem Schlitz des Maschinenbettes j geführte, die Trommel umgreifende Gabel erfolgt.
DE1921349679D 1916-12-28 1921-03-30 Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit von Vibrationsmotoren Expired DE349679C (de)

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