DE3518984C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Schwingschleifer mit
den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bzw.
des Anspruchs 3.
Bei derartigen, aus der US 28 93 174 bekannten Schwingschleifern
liegt der Schwerpunkt des Auswuchtgewichts auf
der Verbindungsgeraden zwischen den beiden Drehachsen des Exzenters,
und zwar bezüglich der Drehachse in dem Gehäuse
diametral zu der Drehachse des Exzenters im
Schleifschuh. Bei abgehobenem Schwingschleifer werden
auf diese Weise praktisch sämtliche von dem Schleifschuh
ausgehenden Kräfte, die um die Drehachse des Exzenters
im Gehäuse umlaufen, kompensiert.
Zumindest dann, wenn der solchermaßen ausgewuchtete
Schwingschleifer an die zu bearbeitende Oberfläche angepreßt
wird, treten Schnittkräfte auf, die bezüglich
der Drehachse des Exzenters in dem Gehäuse ein Drehmoment
erzeugen und außerdem an dem Exzenter angreifende
Querkräfte hervorrufen, die entsprechend der Orbitalbewegung
des Schleifschuhs um die Drehachse des
Exzenters im Gehäuse umlaufen. Diese ständig die Richtung
ändernden Querkräfte werden vom Schleifschuh auf
das Gehäuse bzw. die Handgriffe übertragen. Die am
Handgriff auftretenden Querkräfte werden von der Bedienperson
als lästige Schwingungen empfunden.
Darüber hinaus kann zumindest bei größeren Schwingschleifern
der Fall eintreten, daß die elastischen
Glieder, mit denen der Schleifschuh an dem Gehäuse befestigt
ist, bereits nennenswerte Querkräfte erzeugen,
wenn der Schleifschuh in die oszillierende bzw. Orbitalbewegung
bezüglich des Gehäuses gebracht wird. In solchen
Fällen würde ein Auswuchtgewicht, dessen Schwerpunkt
in Verlängerung der die beiden Drehachsen schneidenden
Normalen liegt, nur eine ungenügende Auswuchtung
ermöglichen.
Bei einem anderen, aus der DE-A 33 26 854 A1 bekannten
Schwingschleifer wird der Schleifschuh von zwei achsparallel
nebeneinander angeordneten Exzentern angetrieben.
Jeder der beiden Exzenter ist drehfest mit einem
Auswuchtgewicht verbunden, um die von dem oszillierenden
Schleifschuh hervorgerufene Fliehkraft zu kompensieren.
Die Exzenter und damit auch die Auswuchtgewichte laufen,
um die gewünschte Bewegung des Schleifschuhs zu erzeugen,
mit derselben Phasenlage synchron um.
Bei dem bekannten Schwingschleifer ist ebenfalls keine
Kompensation der Reib- und Schnittkräfte vorgesehen,
die beim Einsatz des Schwingschleifers auftreten.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen Schwingschleifer, insbesondere einen handgeführten
Schwingschleifer zu schaffen, der im Schleifbetrieb
geringere Vibrationen am Gehäuse bzw. am Handgriff
erzeugt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schwingschleifer
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. einen
Schwingschleifer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3 gelöst.
Je nach dem, wie die Relation zwischen den Fliehkräften,
die von dem auf einer Kreisbahn schwingenden Schleifschuh
erzeugt werden, und den Querkräften ist, die durch
die Reibung des Schleifschuhs relativ zu dem Gehäuse und
den Schnittkräften beim Schleifen hervorgerufen werden,
kann es ausreichen, das ohnehin vorhandene
Auswuchtgewicht geringfügig gedreht anzuordnen oder
es bezüglich des Exzenters verstellbar zu lagern. In beiden
Fällen soll im Lastfall die Verbindungsgerade zwischen
der Drehachse des Exzenters in dem Gehäuse und
dem Schwerpunkt des Auswuchtgewichts etwa parallel
bzw. entgegengesetzt zu dem Summenvektor aus der
Fliehkraft des längs der Kreisbahn bewegten Schleifschuhs
und der an dem Exzenter angreifenden Querkraft
liegen. Im Falle des fest angeordneten Auswuchtgewichts
wird davon ausgegangen, daß der Summenvektor
infolge der vergleichsweise geringen Querkräfte keinen
nennenswert größeren Betrag aufweist als der Betrag
des Kraftvektors infolge der Fliehkraft.
Bei größeren zu erwartenden Querkräften ist die Masse
des Auswuchtgewichts und/oder der
Abstand von dessen Schwerpunkt von der in dem Gehäuse
ortsfesten Drehachse derart bemessen, daß bei einer
bestimmten Drehzahl des Exzenters eine Kraft und
ein Vektor entsteht, der betragsmäßig gleich wie
der Summenvektor, diesem jedoch entgegengesetzt ist.
Die solchermaßen unveränderliche Auswuchtung, die für
den Lastfall bemessen ist, bedingt jedoch eine schlechtere
Auswuchtung bei abgehobenem Schwingschleifer, was
an sich normalerweise deswegen nicht besonders störend
ist, weil der abgehobene Schwingschleifer nicht zu laufen
braucht. Zweckmäßigerweise ist es jedoch, den Schwingschleifer
sowohl für den Lastfall als auch für den entlasteten
Fall auszuwuchten. Dies ist insbesondere vorteilhaft,
wenn der Schwingschleifer während des Schleifvorgangs,
ohne ausgeschaltet zu werden, häufig umgesetzt
werden muß. In diesem Falle ist es zweckmäßig,
wenn der Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Auswuchtgewichts
und der Normalen, die die beiden Drehachsen
schneidet, in Abhängigkeit von der Schnittkraft selbsttätig
verstellbar ist.
Hierzu kommen - ausgehend von dem Gegenstand des Patentanspruchs 3 - grundsätzlich zwei Lösungen in Frage.
Gemäß der einen Lösung ist das Auswuchtgewicht drehfest
mit dem Exzenter verbunden, der seinerseits winkelverstellbar
auf der Abtriebswelle des Antriebsmotors gelagert
ist. Die Drehachse, um die der Exzenter auf der
Abtriebswelle drehbar ist, liegt zwischen der in dem
Schleifschuh ortsfesten sowie der in dem Gehäuse ortsfesten
Drehachse und verläuft zu diesen beiden Drehachsen
parallel.
Diese Anordnung erreicht eine Drehung des aus Quer- bzw.
Schnittkraft und Fliehkraft zusammengesetzten Summenvektors,
der hierdurch zu dem Fliehkraftvektor parallel
wird, der am Schwerpunkt des Auswuchtgewichts
angreift.
Eine andere Möglichkeit für die selbsttätige Verstellung
sieht vor, daß sowohl das Auswuchtgewicht als
auch der Exzenter drehbar auf der Abtriebswelle des
Antriebsmotors gelagert sind, deren Drehachse
die ortsfeste Drehachse des Exzenters in dem Gehäuse
bildet.
In dem Exzenter
ist dabei ein Getriebeelement gelagert, das bei
einer Drehung des Exzenters um die Abtriebswelle
das Auswuchtgewicht in derselben Richtung um die Abtriebswelle
verdreht.
Dieses Getriebeelement wirkt damit ähnlich wie ein
Planetenrad, das zwischen der Abtriebswelle und dem
Fliehgewicht angeordnet ist, während der Exzenter
selbst den Planetenträger darstellt.
Da bei den meisten Schwingschleifern sowohl im Lastfall
als auch im Freilauf die jeweils auftretenden Reib- und
Schnittkräfte innerhalb gewisser Toleranzen konstant
sind, genügt es bereits, wenn der Exzenter bezüglich
der Abtriebswelle in seinem Drehwinkel dadurch begrenzt
ist, daß die Federkraft des drehelastischen Kupplungsglieds
so bemessen ist, daß im Freilauffall der
Exzenter in der Ruhelage verbleibt, während beim
Überschreiten einer vorbestimmten Schnittkraft der
Exzenter in seine andere, dem Lastfall entsprechende
Betriebsstellung umklappt. Zweckmäßig ist dabei der Drehwinkel
des Exzenters bezüglich der Abtriebswelle mechanisch begrenzt.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstands
der Erfindung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 einen Schwingschleifer gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht
mit teilweise geöffnetem Gehäuse sowie teilweise
geöffnetem Schleifschuh,
Fig. 2 eine schematisierte Draufsicht auf den
Schleifschuh sowie den ihn antreibenden Exzenter
unter Veranschaulichung der dort angreifenden
Kräfte,
Fig. 3 einen Ausschnitt des Schwingschleifers nach
Fig. 1 mit selbsttätiger Verstellung des Auswuchtgewichts
in einem Längsschnitt,
Fig. 4 und 5 eine schematisierte Draufsicht auf die
Anordnung aus Exzenter und Auswuchtgewicht
nach Fig. 3 unter Veranschaulichung der angreifenden
Kräfte in den verschiedenen Betriebsfällen und
Fig. 6 die schematisierte Draufsicht auf die Anordnung aus Exzenter und Auswuchtgewicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
für eine selbsttätige Verstellung
des Auswuchtgewichts bei einem Schwingschleifer
gemäß der Erfindung.
In Fig. 1 ist ein Schwingschleifer 1 veranschaulicht,
in dessen Gehäuse 2 ein Antriebsmotor in Gestalt
eines Elektro- oder Druckluftmotors angeordnet ist, der
dazu dient, einen mit dem Gehäuse 2 elastisch verbundenen
Schleifschuh 3 relativ zu dem Gehäuse 2 in eine
oszillierende Bewegung zu versetzen. Das Gehäuse 2 stellt
dabei den raumfesten Bezugspunkt dar und soll möglichst
in Ruhe bleiben. Zum Erzeugen der Relativbewegung ist
hierzu eine Abtriebswelle 4 des Antriebsmotors
in einem Lagerflansch 5 des Gehäuses 2 mittels eines
Rillenkugellagers 6 um eine Drehachse 7 drehbar
gelagert, die rechtwinklig zu einer durch den Schleifschuh
3 definierten Ebene verläuft. Die oszillierende
Bewegung des Schleifschuhs 3 erzeugt ein Exzenter 8,
der drehfest auf dem aus dem Rillenkugellager 6 herausragenden
Ende der Abtriebswelle 4 befestigt ist und
eine zylindrische Außenumfangsfläche aufweist, deren Dreh- bzw.
Symmetrieachse 9 bezüglich der Drehachse 7 der Abtriebswelle
4 radial versetzt ist. Auf dem Exzenter 8
steckt ein weiteres Rillenkugellager 11, das
bis zur Anlage an einer Schulter 12 des Exzenters 8
aufgeschoben ist. Die Symmetrieachse 9 bildet hierdurch
die Drehachse des Exzenters 8 in dem Schleifschuh
3, die zu der Drehachse 7 parallel ist.
Der äußere Lagerring des Rillenkugellagers 11 steckt
in einer Lagerbohrung 13, die in einem domartigen Aufsatz
14 des Schleifschuhs 3 angebracht ist. Der domartige
Aufsatz 14 ist einstückiger Bestandteil des
Schleifschuhs 3 und wölbt sich der Unterseite des
Gehäuses 2 entgegen. Er befindet sich etwa mittig
auf dem rechteckigen Schleifschuh 3, der auf seiner
Unterseite aufgeklebt oder sonst wie befestigt, eine
elastische Auflageplatte 15 trägt, die die Auflagefläche
für die Rückseite eines aufzuspannenden Schleifpapiers
darstellt. Die Befestigungseinrichtungen zum
Halten des Schleifpapiers sind der Übersichtlichkeit
halber weggelassen.
Zur Kompensation der von dem Schleifschuh 3 samt Auflageplatte
15 sowie dem Exzenter 8 und den Schnittkräften
erzeugten Unwucht ist an dem Exzenter 8 ein
Auswuchtgewicht 16 einstückig angeformt, das in dem
Hohlraum umläuft, der von dem domartigen Aufsatz 14
und der Auflageplatte 15 begrenzt wird.
Die axiale Sicherung des Exzenters 8 auf der Abtriebswelle
4 erfolgt mittels einer Senkschraube 17, die
unter Zwischenlage einer Beilagscheibe 18 in eine
koaxiale Gewindebohrung 19 der Abtriebswelle 4 eingeschraubt
ist. Die Beilagscheibe 18 bildet dabei die
Anlagefläche für die untenliegende Stirnseite des
Exzenters 8 bzw. des Auswuchtgewichts 16.
Um beim Ingangsetzen des Exzenters 8 ein Umlaufen des
Schleifschuhs 3 um die Drehachse 7 zu verhindern und
um die gewünschte Orbitalbewegung zu erzwingen, befinden
sich in der Nähe der vier Ecken des Schleifschuhs
3 längliche elastische Glieder oder Füße, von
denen lediglich der elastische Fuß 21 im aufgebrochenen
Teil des Gehäuses 2 erkennbar ist. Diese zylindrischen
elastischen Füße 21 stecken, wie der elastische Fuß
21 stellvertretend zeigt, mit ihren Endabschnitten in
zylinderförmigen Näpfen 22 und 23, die an dem Schleifschuh
3 bzw. dem Gehäuse 2 einander gegenüberliegend
angeformt sind. Auf diese Weise verlaufen die in den
Näpfen 22, 23 befindlichen Abschnitte des elastischen
Fußes 21 parallel zu der Drehachse 9 bzw. der Drehachse
7. Durch Ingangsetzen des Exzenters 8, d. h. dadurch,
daß er, angetrieben von der Abtriebswelle 4 um die raumfeste
Drehachse 7 umläuft und sich hierbei gleichzeitig
in dem Rillenkugellager 11 um seine eigene Drehachse 9
dreht, vollführen sämtliche Punkte des Schleifschuhs 3
Kreisbewegungen mit einem Radius, der dem Abstand der
beiden Drehachsen 7 und 9 voneinander entspricht.
Fig. 2 enthält eine schematisierte Draufsicht
auf den Schleifschuh 3 sowie den Exzenter 8, wobei zur
übersichtlichen Veranschaulichung der am Exzenter 8
angreifenden Kräfte alle übrigen in diesem Zusammenhang
unwichtigen konstruktiven Einzelheiten weggelassen
sind.
Zur Erläuterung der erfinderischen Maßnahme sei der
Exzenter 8 als einarmiger Hebel aufgefaßt, dessen Länge
dem Abstand der beiden zueinander parallelen Drehachsen
7 und 9 entspricht. Weiterhin sei angenommen, daß die
gesamte Masse des Schleifschuhs 3 in dem freien Ende
des gedachten einarmigen Hebels, d. h. in der Drehachse
9, konzentriert ist und daß auch an dieser Stelle die
von dem Schleifschuh 3 hervorgerufenen Reib- und Schnittkräfte
angreifen. Da der Exzenter 8 um die möglichst
raumfeste Drehachse 7 als aufgezwungene Drehachse rotiert,
läuft die in der Drehachse 9 konzentrierte Masse
des Schleifschuhs 3 um die Drehachse 7 mit einem
Radius entsprechend dem Abstand der Drehachse 7 von
der Drehachse 9 um. Hierdurch erzeugt die Masse des
Schleifschuhs 3 eine Fliehkraft gemäß der Formel
F = ω²rm,
wobei ω die Winkelgeschwindigkeit, r der Abstand zwischen
den beiden Drehachsen 7 und 9 und m die Masse des
Schleifschuhs 3 ist. Diese Fliehkraft greift an der
Drehachse 9 an und wirkt, wie ein Pfeil 25 veranschaulicht,
in Verlängerung der Verbindungsgeraden zwischen
den beiden Drehachsen 7 und 9, und zwar in Verlängerung
des gedachten einarmigen Hebels. Der Pfeil 25
veranschaulicht also den Fliehkraftvektor.
Die Schnittkraft, die beim Einsatz des Schwingschleifers
1 entsteht, wirkt rechtwinklig zu der Fliehkraft,
ebenso wie Reibkräfte, die zwischen dem Schleifschuh 3
und dem Gehäuse 2 auftreten. Unter der Annahme, daß
der Exzenter 8 im Gegenuhrzeigersinn, wie durch einen
Pfeil 26 angedeutet, um die Drehachse 7 rotiert,
wirken die Schnitt- und Reibkräfte in Richtung eines
Pfeils 27, der den zum Fliehkraftvektor 25 rechtwinklig
verlaufenden Querkraftvektor veranschaulicht. Beide
Kräfte zusammen ergeben eine Summenkraft entsprechend
der vektoriellen Addition der beiden Kraftvektoren
25 und 27, d. h. der Schnitt- und Reibkräfte einerseits
und der Fliehkraft andererseits. Die resultierende
Summenkraft ist in Fig. 2 durch einen Summenvektor
entsprechend dem Pfeil 28 dargestellt.
Bei den bisher bekannten Schwingschleifern ist lediglich
ein Ausgleichsgewicht vorgesehen, das nur dazu
dient, die vom Schleifschuh 3 hervorgerufene Fliehkraft
zu kompensieren. Bei diesen Schwingschleifern liegt
deshalb auch der Schwerpunkt des Ausgleichsgewichts
auf der Verbindungsgeraden durch die beiden Drehachsen
7 und 9, d. h. in Verlängerung des Fliehkraftvektors
25. Die effektive Masse des Auswuchtgewichts 16
ist dabei so bemessen, daß dessen Fliehkraft die Fliehkraft
des Schleifschuhs 3 kompensiert. Solange
keine Schnittkräfte auftreten, wird auf diese Weise
ein vibrationsarmer Betrieb erhalten, bei
dem das Gehäuse 2, das von der Bedienperson in der
Hand gehalten wird, weitgehend in Ruhe bleibt. Wenn
aber mit dem Schwingschleifer tatsächlich geschliffen
wird und Schnitt- und Reibkräfte auftreten, geht
bei den bekannten Schwingschleifern der vibrationsarme
Lauf verloren, weil am Exzenter 8 die oben erläuterten
Schnittkräfte angreifen. Diese Schnittkräfte rufen entsprechende
Querkräfte (Pfeil 27) an der Drehachse 7 und damit am
Gehäuse 2 hervor, die zu entsprechenden Schwingungen
des Gehäuses 2 führen.
Bei dem neuen, in den Figuren gezeigten Schwingschleifer
1 ist deshalb das Auswuchtgewicht 16 geringfügig verdreht
angeordnet. Der Schwerpunkt 29 des Auswuchtgewichts
16 liegt bei dem neuen Schwingschleifer 1
neben der Verbindungsgeraden, die rechtwinklig die
beiden Drehachsen 7 und 9 des Exzenters 8 schneidet
und sich in einer Ebene befindet, die den Schwerpunkt
29 enthält. Der Versatz des Schwerpunkts 29, d. h. die
Verdrehung des Auswuchtgewichts 16 bezüglich des
Exzenters 8 bzw. der Abtriebswelle 4, ist so festgelegt,
daß die an dem Schwerpunkt 29 des Auswuchtgewichts
16 angreifende Fliehkraft in eine Richtung
wirkt, die parallel zu dem Summenvektor 28 verläuft
und diesem entgegengesetzt ist.
Da bei schnellaufenden Schwingschleifern mit kleinem
Schleifkreisdurchmesser die auftretenden Schnitt- und
Reibkräfte um den Faktor 10 oder mehr kleiner sind als
die von dem Schleifschuh 3 hervorgerufenen Fliehkräfte
genügt es, das bereits bekannte Auswuchtgewicht zum
Ausgleich der Fliehkräfte in der oben erläuterten
Weise gedreht vorzusehen. Wenn jedoch sich das Verhältnis
zwischen den Schnittkräften und den Fliehkräften
in Richtung auf die Schnittkräfte verlagert,
kann möglicherweise die oben erläuterte Maßnahme noch
nicht ausreichen und es ist dann zusätzlich zu dem
Auswuchtgewicht 16, dessen Schwerpunkt auf der Verbindungsgeraden
zwischen den beiden Drehachsen 7 und
9 liegt, ein weiteres Auswuchtgewicht an dem Exzenter
8 oder der Abtriebswelle 4 zu befestigen, das bei der
Betriebsdrehzahl eine Fliehkraft erzeugt, die betragsmäßig
gleich den Schnitt- und Reibkräften entsprechend
dem Kraftvektor 27 ist, jedoch in entgegengesetzte
Richtung wirkt und an der Drehachse 7 angreift. Selbstverständlich
lassen sich diese beiden Auswuchtgewichte
in bekannter Weise wiederum zu einem einzigen Auswuchtgewicht
zusammenfassen, das gegenüber dem Auswuchtgewicht
zur Kompensation der Fliehkraft gemäß dem
Kraftvektor 25 eine größere effektive Masse und eine
geänderte Schwerpunktlage aufweist. Auch hierbei ist
dann im Betriebsfall wiederum die Bedingung erfüllt,
daß der an dem Schwerpunkt 29 angreifende Fliehkraftvektor
denselben Betrag hat wie der Summenvektor 28,
diesem jedoch entgegengesetzt wirkt.
Der gemäß den Fig. 1 und 2 aufgebaute Schwingschleifer 1
zeigt im Betriebs- oder Lastfall eine größere Laufruhe,
als wenn er von dem Werkstück abgehoben ist und
freiläuft, weil dann der von dem Schwerpunkt 29 ausgehende
Fliehkraftvektor nicht mehr parallel zu dem
nunmehr ausschließlich vorhandenen Fliehkraftvektor
25 verläuft; die Schnittkräfte entsprechend dem Kraftvektor
27 sind im Freilauffall auf null zurückgegangen.
Wenn dieses Verhalten stört, ist es möglich, eine
dynamische Verstellung der Lage des Schwerpunkts 29
des Auswuchtgewichts relativ zu dem Fliehkraftvektor
25 bzw. dem Summenvektor 28 vorzusehen, wie dies in
den nachfolgenden Figuren gezeigt ist. Bei diesen Ausführungsbeispielen
wird das von der Abtriebswelle 4
auf den Schleifschuh 3 übertragene Drehmoment dazu
verwendet, die Verstellung der Kraftvektoren im Last-
und im Freilauffall zu verwirklichen.
Fig. 3 zeigt ausschnittsweise den im aufgebrochenen
Teil von Fig. 1 erkennbaren Bereich des Schwingschleifers
1, soweit er für die Erläuterung erforderlich ist.
Für die einzelnen Bauteile werden, soweit sie bereits
in den vorhergehenden Figuren dargestellt sind, dieselben
Bezugszeichen verwendet.
Auf dem aus dem Rillenkugellager 6 herausragenden Ende
der Abtriebswelle 4 sitzt drehfest eine exzentrisch angeordnete
zylindrische Hülse 31, auf der wiederum drehbar,
jedoch axial gesichert, der Exzenter 8 angeordnet
ist. Die Drehmomentübertragung von der Abtriebswelle 4
auf den Exzenter 8 erfolgt mittels eines drehelastischen
Glieds 32, das einerseits drehfest
mit der Ausgangswelle 5 in deren Bereich zwischen dem
Rillenkugellager 6 und der oberen Stirnseite der exzentrischen
Hülse 31 angebracht ist, und das andererseits drehfest
mit der Außenumfangsfläche des Exzenters 8 verbunden
ist. Das Auswuchtgewicht 16 sitzt wiederum einstückig
an dem Exzenter 8.
Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, treten bei dieser Ausführungsform
insgesamt drei Drehachsen auf: die Drehachse
7 und die Drehachse 9, wie sie bereits vorher beschrieben
sind, sowie eine neue Drehachse 33, die parallel
zu den Drehachsen 7 und 9 verläuft und sich etwa zwischen
diesen befindet, d. h. die Drehachse 33 verläuft
mit Abstand zu der Drehachse 7 und auch mit Abstand zu
der Drehachse 9, wobei sich jedoch die beiden Drehachsen
7 und 9 an unterschiedlichen Seiten der Drehachse 33 befinden.
Unabhängig von der Belastung des Schwingschleifers 1
soll wiederum die Drehachse 7, die mit der Achse der
Abtriebswelle 4 zusammenfällt, und in dem Gehäuse 2
ortsfest ist, möglichst in Ruhe bleiben. Die Drehachse
9 läuft, wie vorher beschrieben, auf einer Kreisbahn
um die Drehachse 7 um, so daß der Abstand der beiden
Drehachsen 7 und 9 voneinander den Schleifkreisdurchmesser
festlegt. Im unbelasteten Fall, bei dem auch
praktisch keine Reibungen zwischen dem Gehäuse 2 und
dem Schleifschuh 3 auftreten, entstehen zwei Fliehkräfte,
nämlich einmal die Fliehkraft entsprechend dem
Fliehkraftvektor 25 aufgrund des oszillierenden Schleifschuhs
3 und die Fliehkraft, hervorgerufen durch das
synchron mit dem Exzenter 8 umlaufende Auswuchtgewicht
16, entsprechend einem Fliehkraftvektor 30, der an dem
Schwerpunkt 29 angreift und in Verlängerung der Normalen
durch den Schwerpunkt 29 auf die Drehachse 7 verläuft.
Damit die beiden Vektoren 30 und 25 zueinander
parallel und in entgegengesetzter Richtung verlaufen,
ist die in Fig. 3 gezeigte Anordnung so montiert, daß
das elastische Glied 32 den Exzenter 8 in
einer Stellung hält, in der die Normale durch die
Drehachsen 7 und 9 auch durch den Schwerpunkt 29 verläuft.
Sobald an dem Schleifschuh 3 eine Schnittkraft entsprechend
dem Vektor 27 abgenommen wird, wird über das
elastische Glied 32 ein Drehmoment von der Abtriebswelle
4 auf den Exzenter 8 übertragen. Dieses Drehmoment
bewirkt eine Verdrehung zwischen der
Abtriebswelle 4 und dem Exzenter 8, und zwar um die zur Abtriebswelle
4 exzentrischen Drehachse 33. Bei einer Drehrichtung
entsprechend dem Pfeil 26 dreht sich die Abtriebswelle
4 um die Drehachse 33 in derselben Richtung
aus der in Fig. 4 gezeigten Ruhelage in die in Fig. 5
gezeigte Arbeitslage.
Physikalisch gesehen entsteht die Drehung deshalb, weil
an der Drehachse 7 ein Drehmoment angreift, das im Uhrzeigersinn
wirkt, während durch den Schnittkraftvektor
27 an der Drehachse 9 ein Gegendrehmoment entsteht,
die zusammen eine entsprechende Verdrehung der Achsen
bezüglich der Drehachse 33 hervorrufen. Da der Fliehkraftvektor
25, der die Fliehkraft des Schleifschuhs
3 veranschaulicht, immer in Verlängerung der Normalen
durch die beiden Drehachsen 7 und 9 verläuft, schwenkt
er bei der veranschaulichten Relativdrehung zwischen
der Abtriebswelle 4 und dem Exzenter 8 ebenfalls im
Uhrzeigersinn herum, was zu einer entsprechenden
Drehung auch des Schnittkraftvektors 27 und des entstehenden
Summenvektors 28 führt. Gleichzeitig mit der
erwähnten Relativdrehung schwenkt auch der Fliehkraftvektor
30, der die von dem Auswuchtgewicht 16 ausgehende
und an dem Schwerpunkt 29 angreifende Fliehkraft
veranschaulicht, herum, jedoch im Gegenuhrzeigersinn,
denn dieser Vektor 30 verläuft in der Verlängerung der
Normalen durch den Schwerpunkt 29 und die Drehachse 7.
Durch die Verdrehung zwischen dem Exzenter 8 und der
Abtriebswelle 4 werden als bezüglich der Drehachse 7
der Summenvektor 28 und der Fliehkraftvektor 30 derart
in der Ebene gedreht, daß sie parallel zueinander,
jedoch in entgegengesetzten Richtungen, wirken.
Es ist ersichtlich, daß die Relativdrehung zwischen
der Ausgangswelle 7 und dem Exzenter 8 abhängig ist
von der Eigenelastizität des drehelastischen Kupplungsglieds
32, das den an der Drehachse 33 angreifenden
beiden Biegemomenten entgegenwirkt. Durch entsprechende
Abstimmung der Eigenelastizität des Kupplungsglieds
32 kann gewährleistet werden, daß bei jedem
Wert der Schnittkraft 27 immer der Summenvektor 28
parallel zu dem Fliehkraftvektor 30 verläuft.
Es ist auch erkennbar, daß das drehelastische
Glied 32 zu einem Rückdrehen des Exzenters 8 in die
Ausgangslage führt, sobald die Schnittkraft 27, beispielsweise
wegen des Abhebens des Schwingschleifers 1 von
dem Werkstück verschwindet, so daß wieder die Lage nach
Fig. 4 eingenommen wird.
Da in der Praxis die auftretenden Schnittkräfte keinen
großen Streubereich aufweisen, genügt es, wenn der
Exzenter 8 auf der zylindrischen Hülse 31 lediglich
zwischen zwei Endstellungen hin- und herdrehbar ist,
von denen die eine dem Freilauffall entsprechend Fig. 4
entspricht, während die andere Endstellung auf den
Lastfall gemäß Fig. 5 abgestimmt ist. Es sind dazu
in bekannter Weise auf der Außenumfangsfläche der
zylindrischen Hülse 31 und in der entsprechenden Aufnahmebohrung
des Exzenters 8 Anschläge vorzusehen.
Die Eigenelastizität des drehelastischen Kupplungsglieds
32 wird hierbei so bemessen, daß es einerseits
im Freilauffall ein zuverlässiges Rückdrehen
des Exzenters in die Stellung nach Fig. 4 gewährleistet,
andererseits aber bei einer Kraft, die kleiner
als die kleinste Schnittkraft ist, ein Verdrehen des
Exzenters 8 in die Stellung nach Fig. 5, d. h. die
andere Endstellung nicht verhindert.
Eine andere Ausführungsform für eine lastabhängige
Verstellung des Auswuchtgewichts 16 zeigt in weiter
vereinfachter Form Fig. 6, die ähnlich wie die Fig. 2,
4 und 5 einen Querschnitt rechtwinklig zu der Abtriebswelle
4 veranschaulicht.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sitzt drehbar
auf der Abtriebswelle 4 der Exzenter 8, der wiederum
über ein nicht veranschaulichtes drehelastisches Glied
zur Drehmomentübertragung mit der Abtriebswelle 4 gekuppelt
ist. Unterhalb des Exzenters 8 sitzt ebenfalls
drehbar auf der Abtriebswelle 4 das Auswuchtgewicht
16.
In dem Exzenter 8 ist ein zweiarmiger Hebel 34 schwekbar
gelagert, der einerseits in einer Ausnehmung 35 der
Abtriebswelle 4 und andererseits in einer Ausnehmung
36 des Auswuchtgewichts 16 eingreift. Dieser zweiarmige
Hebel 34 wirkt ähnlich einem Planetenzahnrad eines
Planetengetriebes, wobei die Abtriebswelle 4
dem Sonnenrad entspricht.
Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel von der Abtriebswelle
4 über das nicht gezeigte drehelastische
Glied 32 ein Drehmoment auf den den Schleifschuh 3
antreibenden Exzenter 8 übertragen wird, und zwar in
Richtung des Pfeils 26, verdreht sich entsprechend
dem abgenommenen Drehmoment die Abtriebswelle 4 in
dem Exzenter 8 um ihre Drehachse 7. Die Abtriebswelle
4 verschwenkt hierbei den in die Ausnehmung 35
eingreifenden zweiarmigen Hebel 34, der daraufhin das
Auswuchtgewicht 16 entgegen der Drehrichtung des Pfeils
26, nämlich in Richtung eines Pfeils 37, auf der
Abtriebswelle 4 dreht. Die Übertragung der anhand der
vorherigen Figuren ausführlich erläuterten Kräftediagramme
auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 zeigt,
daß durch die Verschwenkung des Auswuchtgewichts
16 im Lastfall, d. h. bei auftretender Schnittkraft,
der Fliehkraftvektor 30, der am Schwerpunkt des Auswuchtgewichts
16 angreift, in Richtung parallel zu dem
Summenvektor 28 aus der Fliehkraft 25 des Schleifschuhs 3
und der Quer- bzw. Schnittkraft 27 gedreht wird. Sobald die Schnittkraft 27
verschwindet, dreht das drehelastische
Glied 32 den Exzenter 8 wiederum in die gezeigte Lage
zurück, so daß auch für den Freilauffall eine optimale
Auswuchtung wie bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 3 gewährleistet ist.
Claims (6)
1. Schwingschleifer (1) mit einem einen Antriebsmotor
enthaltenden Gehäuse (2), an dessen einer Seite
ein Schleifschuh (3) beweglich befestigt ist, mit einem
an dem Antriebsmotor angekuppelten und den
Schleifschuh (3) in eine Orbitalbewegung bezüglich
des Gehäuses (2) versetzenden Exzenter (8), der zwei
zueinander parallele und voneinander beabstandete
Drehachsen (7, 9) aufweist, von denen die eine (7)
ortsfest bezüglich des Gehäuses (2) und die andere (9)
ortsfest bezüglich des Schleifschuhs (3) ist, sowie
mit einem synchron mit dem Exzenter
(8) umlaufenden Auswuchtgewicht (16), das fest auf
der Abtriebswelle (4) des Antriebsmotors
sitzt und die Unwucht kompensiert, die der relativ
zu dem Gehäuse (2) oszillierende Schleifschuh (3) erzeugt,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation
der von den Reib- und Schnittkräften hervorgerufenen
Querkräfte (27) der Schwerpunkt (29) des
Auswuchtgewichts (16) einen Versatz gegenüber
einer Normalen aufweist, die die beiden Drehachsen
(7, 9) des Exzenters (8) schneidet und die in einer
zu den Drehachsen (7, 9) rechtwinkligen und den
Schwerpunkt (29) enthaltenden Ebene liegt, derart,
daß die an dem Schwerpunkt (29) angreifende Fliehkraft
eine Richtung aufweist, die etwa parallel
zu dem Summenvektor (28) aus der Fliehkraft
(25) des Schleifschuhs (3) und der an dem Exzenter
(8) angreifenden Querkraft (27) verläuft.
2. Schwingschleifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Masse des Auswuchtgewichts
(16) und/oder der Abstand von dessen Schwerpunkt
(29) von der in dem Gehäuse (2) ortsfesten
Drehachse (7) derart bemessen ist, daß bei einer
bestimmten Drehzahl des Exzenters (8) eine Kraft
mit einem Vektor entsteht, der betragsmäßig gleich
wie der Summenvektor (28), diesem jedoch entgegengesetzt
ist.
3. Schwingschleifer (1) mit einem einen Antriebsmotor
enthaltenden Gehäuse (2), an dessen einer Seite
ein Schleifschuh (3) beweglich befestigt ist, mit
einem an dem Antriebsmotor angekuppelten und
den Schleifschuh (3) in eine Orbitalbewegung bezüglich
des Gehäuses (2) versetzenden Exzenter (8),
der zwei zueinander parallele und voneinander beabstandete
Drehachsen (7, 9) aufweist, von denen die
eine (7) ortsfest bezüglich des Gehäuses (2) und
die andere (9) ortsfest bezüglich des Schleifschuhs
(3) ist, sowie mit einem synchron mit dem
Exzenter (8) umlaufenden Auswuchtgewicht (16), das
die Unwucht kompensiert, die der relativ zu dem Gehäuse
(2) oszillierende Schleifschuh (3) erzeugt,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der von den
Reib- und/oder Schnittkräften hervorgerufenen Querkräfte
(27) der Abstand des Schwerpunkts (29) des Auswuchtgewichts (16)
in Abhängigkeit von der Schnittkraft selbsttätig
gegenüber einer Normalen verstellbar ist, die die
beiden Drehachsen (7, 9) des Exzenters (8) schneidet
und die in einer zu den Drehachsen (7, 9) rechtwinkligen
und den Schwerpunkt (29) enthaltenden
Ebene liegt, derart, daß die an dem Schwerpunkt (29)
angreifende Fliehkraft (30) eine Richtung aufweist, die
etwa parallel zu dem Summenvektor (28) aus der
Fliehkraft (25) des Schleifschuhs (3) und
der an dem Exzenter (8) angreifenden Querkraft (27)
verläuft, und daß für die selbsttätige Verstellung des
Schwerpunkts (29) der Exzenter (8) und das
Auswuchtgewicht (16) winkelverstellbar bezüglich der Abtriebswelle
(4) des Antriebsmotors auf der Abtriebswelle (4)
gelagert und mit ihr über ein drehelastisches Glied
(32) gekuppelt sind.
4. Schwingschleifer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Auswuchtgewicht (16) drehfest mit dem Exzenter
(8) verbunden ist, der seinerseits winkelverstellbar auf der
Abtriebswelle (4) des Antriebsmotors gelagert
ist, wobei die Drehachse (33), um die der Exzenter (8)
auf der Abtriebswelle (4) winkelverstellbar ist, zwischen der
in dem Schleifschuh (3) ortsfesten sowie der in dem
Gehäuse (2) ortsfesten Drehachse (7, 9) liegt und
zu diesen beiden Drehachsen (7, 9) parallel verläuft.
5. Schwingschleifer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Auswuchtgewicht (16) gegenüber dem Exzenter
(8) winkelverstellbar auf der Abtriebswelle (4) gelagert
ist und daß in dem Exzenter (8) ein einerseits in
eine Ausnehmung (35) der Abtriebswelle (4) und
andererseits in eine entsprechende Ausnehmung
(36) des Auswuchtgewichts (16) eingreifendes und um eine zu den Drehachsen (7, 9) parallele Achse drehbares Getriebeelement
(34) gelagert ist, das bei einer Drehung des
Exzenters (8) um die Abtriebswelle (4) das Auswuchtgewicht
(16) in derselben Richtung gegenüber dem Exzenter
(8) verdreht.
6. Schwingschleifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche
3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel des
Exzenters (8) bezüglich der Abtriebswelle (4) mechanisch begrenzt
ist.
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