DE459120C - Werkzeugmaschine mit federnd abgestuetztem, mittels umlaufender Wuchtmassen angetriebenem hin und her gehendem Teil - Google Patents

Description

Es ist für Werkzeugmaschinen bereits vorgeschlagen worden, den Werkzeugträger durch die Schleuderkraft umlaufender Massen hin und her zu bewegen, die mit diesem hin und her gehenden Teil verbunden sind; doch arbeiten diese Maschinen lediglich nach dem Gesetz von der Erhaltung des Schwerpunktes und werfen die Massen durch Reaktionswirkungen hin und her. Die Federn, gegen welche sich die Massen stützen, dienen lediglich als Pufferfedern.

Diesem Vorschlag gegenüber beruht die Erfindung darin, den hin und her zu bewegenden Teil der Maschine mit den Federn zu einem schwingungsfähigen Gebilde zu vereinigen, dessen Schwingungszahl in der Gegend der Arbeitsschwingungszahl liegt oder durch Regelung der die Schwingungszahl beeinflussenden Mittel der Arbeitsschwingungszahl angepaßt werden kann. Die Schwingungserregung dieses aus der schwingenden Masse und den Federn bestehenden Gebildes erfolgt erfindungsgemäß in oder nahezu in seiner Eigenschwingungszahl.

Durch diese Schwingungserregung in der Eigenschwingungszahl des Gebildes kann die Schwingung mittels erheblich kleinerer Schwungmassen hervorgerufen werden als bei den bisher gemachten Vorschlägen, während es möglich wird, sehr große Schwingungszahlen zu erzeugen und auch zu beherrschen, ohne daß die sonst bei hohen Schwingungen störenden Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte die Wirkung der Maschine beeinträchtigen. Die Anpassung der Impulstaktj zahl des Schwingungserregers an die Eigenschwingungszahl des arbeitleistenden Schwingungssystems bzw. umgekehrt die des Schwingungssystems an die Impulstaktzahl erfolgt erfindungsgemäß durch Änderung der Federkonstante, der Größe der schwingenden Masse des schwingungsfähigen arbeitleistenden Teiles oder durch Änderung der Aufhängung dieser Masse. Auf diese Weise kann die Energieübertragung in weiten Grenzen leicht geregelt werden.

Die Anwendung der Erfindung ist bei Werkzeugmaschinen jeder Art möglich, die rasche hin und her gehende Bewegungen ausführen sollen, also beispielsweise bei Feilenhaumaschinen, bei Feil- oder Schabmaschinen, gegebenenfalls auch bei Sägemaschinen.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch einige der möglichen Ausführungsformen und Anwendungsarten des Erfindungsgedankens, und zwar zeigen die

Abb. ι und 2 eine Shaping- oder Stoßmaschine im Längs- und Querschnitt.

Abb. ι a veranschaulicht einen Querschnitt durch die Aufhängung des hin und her gehenden Teiles mittels Ellipsenlenkers.

Abb. 3 ist ein Schnitt in Richtung s-.v der Abb. 2, während

Abb. 3a die zur Schwingungserregung dienende Masse im Längsschnitt veranschaulicht.

Abb. 4 zeigt die Abhängigkeit des Schwingungsausschlages von der Taktzahl des Schwingungserregers.

Der Tisch oder Schlitten a, welcher die schwingende Bewegung ausführen soll und entsprechend geführt wird, ist mit einer Federung·, beispielsweise dem Eederstab b, durch ein Zwischenglied ^₁ beliebiger Art verbunden. Um den Zapfen U₁ des Schlittens α kann ίο sich eine Scheibe oder ein trommeiförmiger Körper c drehen, der, \vie in Abb. ι schematisch angedeutet ist, eine Wuchtmasse C₁ besitzt. Wird die Trommel c beispielsweise von der Antriebsriemenscheibe d aus in Drehung versetzt, so bringt die Schleuderwirkung der Wuchtmasse C₁ das gesamte federnde und schwingungsfähige Gebilde a, b in hin und her gehende Bewegungen, die bei e zur Bearbeitung des Werkstückes verwendet werden können.

Der Kraftaufwand zur Erzeugung der hin und her gehenden Bew-egung ist dann besonders gering, wenn die Schwingungserregung durch die Wuchtmasse C₁ in der Eigenschwingungszahl des schwingungsfähigen Gebildes a, b erfolgt. Dieses Gebilde läßt sich nämlich dann besonders leicht in Schwingbewegungen versetzen, wenn der von der Wuchtmasse C₁ herrührende Bewegungsimpuls in einer bestimmten Taktzahl erfolgt, die von der Größe der Schwingungsmasse, dem Trägheitsmoment des Massensystems bezüglich seiner Schwingungsachse und der Abfederung abhängig ist. Das Schwingungsgebilde a, b ist einem Pendel vergleichbar, dessen Masse der Masse α und den übrigen Gewichten des Schwingungsgebildes entspricht, während an Stelle der Schwerkraft, welche beim Pendel die Rückstellkraft bildet, im vorliegenden Falle Federn treten. Ebenso wie ein Pendel eine bestimmte Eigenschwingungszahl aufweist, gehört auch zum Schwingungsgebilde a, b eine von den genannten Größen beeinflußte Eigenschwingungszahl. Um den Takt des Schwingungsimpulses der Wuchtmasse C₁ mit demjenigen des Schwingungsgebildes a, b in Übereinstimmung zu bringen, ist gemäß der Erfindung die Federkonstante der Federung beispielsweise durch Veränderung der Länge des Federstabs b Toder bei Verwendung von ein oder mehreren Schraubenfedern durch Zuschalten und Abschalten von Windungen oder auch durch Auswechseln einzelner oder aller Federn) regelbar eingerichtet. Um die Eigenschwingungszahl des Schwingungsgebildes zu ändern, kann gegebenenfalls auch die Größe der hin und her schwingenden Masse des Schlittens α verändert werden. Zu diesem Zweck können in dem Schlitten α Räume vorgesehen oder mit ihm besondere Behälter verbunden werden, welche vor oder während des Betriebes durch Massen beliebiger Art, z. B. Stahlkugeln, ■ gefüllt oder von ihnen entleert werden, oder es können auch beliebige Gewichte an den Schlitten α gehängt oder abgenommen werden, bis die zur Erzielung der Resonanzwirkung gewünschte Gesamtmassengröße erreicht ist.

Zur Änderung der Eigenschwingungszahl des Gebildes kann auch das Trägheitsmoment des Massensystems α bezüglich seiner Schwingungsachse g₂ beispielsweise dann wirksam geändert wercfen,. wenn, wie im folgenden beschrieben, der Schlitten α durch Pendelstützen geführt wird. In diesem Falle muß die Länge dieser Stützen f und g regelbar sein, ohne die Geradführung" des Teils α zu beeinträchtigen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Schlitten α mittels eines angenäherten Ellipsenlenkers geradcgeführt, der aus den Lenkerstangen /, g und den zweckmäßig als Blattfedern ausgeführten Gelenkstäben O₁ besteht. Das obere Ende der Lenkerstangen f sitzt drehbar im Gehäuse h der Maschine, während ihr unteres Ende je an der anderen Lenkerstange g mittels eines Gelenkes g„ angreift, das auf der halben Länge zwischen dem unteren, mit der Blattfeder g_x verbundenen Gelenk und dem oberen Gelenk g_s des Stabes g liegt, mit welchem dieser Stab an dem Schlitten α angreift. An Stelle dieser Art der Geradführung, welche, wie erwähnt, durch Änderung der Länge der Gelenkstäbe eine Veränderung des Trägheitsmomentes und damit der Eigenschwingungszahl des Schwingungsgebildes ermöglicht, kann auch eine beliebige andere Gierad- oder sonstige Art der Führung des Tisches oder Schlittens α treten.

Die Resonanz zwischen dem Schwingungsgebilde a, b und dessen Erreger C₁ C₁ kann auch anstatt durch Änderung der Eigenschwingungszahl des Gebildes durch Regelung der Impulstaktzahl, d. h. also der Drehzahl des Wuchtmassenkörpers c, innerhalb weiter 10g Grenzen erreicht werden, so daß hierdurch beide Teile in gleiche Taktzahl kommen. Will man dagegen die Schwingungsweite des Tisches oder Schlittens σ ändern, so ist es gemäß der Erfindung ein sehr wirksames und einfaches Mittel, die Eigenschwingungszahl des Gebildes, dem der Schlitten α als Hauptschwingungsmasse angehört, oder die Impulstaktzahl des Schwingungserregers derart zu verändern, daß sie nicht mehr übereinstimmen. Hierdurch ist selbst bei gleichbleibender Wuchtmassenwirkung eine Änderung der Schwingungsweite des Schlittens α innei'halb weiter Grenzen nach dem Grade der Verstimmung zwischen dem Schwingungserreger c, C₁ und dem Schwingungsgebilde a, b, möglich. Dies ergibt sich aus der Kurve

(Abb. 4), in welcher die Ausschläge A der schwingenden Masse in Abhängigkeit von der Taktzahl η des Schwingungserregers veranschaulicht sind. Diese Ausschläge steigen beim Erreichen der Resonanzschwingungszahl H₁ außerordentlich stark an, derart, daß diese Resonanzschwingung A₁ ein Vielfaches eines Ausschlages A unter- bzw. oberhalb der Resonanzschwingungszahl H₁ beträgt. Da ίο sich die Spirze der Resonanzkurve stets sehr ausgeprägt zeigt, so genügt meist nur eine geringe Verstimmung zwischen den Betriebszahlen des Schwingungserregers und des schwingenden Maschinenteiles, um die Schwingungsweite A stark zu ändern.

Eine besonders zweckmäßige und auch während des Betriebes in jeder Hinsicht gut regelbare Ausbildung des Schwingungserregers c, C₁ ist in Abb. 2, 3 und 3a in Längs- und Querschnitt dargestellt. In diesem Beispiel ist das trommelförmige Gehäuse c zugleich als Riemenscheibe ausgebildet und umgibt einen die Wuchtmasse selbst bildenden Gleitstein / derart, daß sich dessen Lage in axialer Richtung nicht ändert, während er sich radial zur Trommel c verschieben kann.

Diese radiale Bewegung erfolgt gemäß der

Erfindung mittels schiefer Ebenen, und zwar sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in dem Gleitstein Z, symmetrisch zur Drehachse der Trommel, zwei Nuten Z₁ angebracht, in welche zwei Ansätze oder Nasen einer konzentrisch in der Trommel gelagerten Welle i., eingreifen. Diese Welle Z₂, welche unter entsprechender Führung mit der Trommel Ji und dem Gleitstein Z umläuft, kann während ihrer Drehung in axialer Richtung zur Trommel Ji verschoben werden. Zu diesem Zwecke ist die Welle Z₂ mit Hilfe eines doppelt wirkenden Druckkugellagers Z₃ auf einer Mutter k drehbar befestigt. Diese Mutter ΑΙ ragt einen Federkeil Ze₁, welcher in eine Nut L des Lagerkörpers I₁ eingreift, der an dem einen der beiden die Vorrichtung tragenrlen scheibenförmigen Lagerböcke I befestigt ist. Hierdurch ist die Mutter k gegen Verdrehung gegenüber dem Bock I gesicheri. In die Mutter Ze greift eine Spindel m ein, welche mit Hilfe eines Schneckenrades Hi₁ in Drehung versetzt werden kann. Der Antrieb des Schneckenrades erfolgt beispielsweise mittels einer Kardanwelle ms, die von einem für den Arbeiter bequem gelegenen Handrade 11 aus in Drehung versetzt werden kann.

Durch die Drehung des im Gehäuse der Maschine selbst gelagerten Handrades ver- . schiebt sich die Mutter k und nimmt die sich j ihr gegenüber drehende Welle Z₂ in axialer Richtung mit. Hierbei gleiten deren beide Nasen in den schrägen Nuten Z₁ des Gleitsteines Z und zwingen ihn, da er in axialer Richtung nicht ausweichen kann, zu einer Radialbewegung. Bei dem starken Übersetzungsverhältnis zwischen dem Handrade und dem Gleitstein / kann die Impulsstärke des Schwingungserregers, die dem Schwerpunktsabstand des Gleitsteines i von der Drehachse proportional ist, sehr fein geregelt werden.

Claims (7)

Patentansprüche: erfolgt.

1. Werkzeugmaschine mit federnd abgestütztem, mittels umlaufender Wuchtmassen angetriebenem hin und her gehendem Teil, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungserregung des mit den · Federn zu einem schwingungsfähigen Gebilde vereinigten Teiles in oder nahezu in seiner Eigenschwingungszahl erfolgt.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Geradführung des hin und her gehenden arbeitleistenden Teils mittels Ellipsenlenkers <f>g>gi) erfolgt.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Eigenschwingungszahl des schwingungsfähigen arbeitleistenden Teiles durch Veränderung der Federkonstante

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Eigenschwingungszahl des schwingungsfähigen arbeitleistenden Teiles durch Veränderung der Größe seiner schwingenden Masse erfolgt.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung der Eigenschwingungszahl des hin und her gehenden Teiles dessen Tragheitsmoment bezüglich der Schwingungsachse des Ellipsenlenkers durch Änderung der Länge der Lenkstangen (/, g) veränderlich ist.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschwingungszahl oder die Impulstaktzahl derart veränderlich ist, daß sie außer Übereinstimmung kommen, so daß selbst bei gleichbleibender Wuchtmassenwirkung eine Änderung der Schwingungsweite innerhalb weiter Gi'enzen nach dem Grade der Verstimmung eintritt.

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem umlaufenden trommeiförmigen Gehäuse

(c) radial geführte, aber axial unverschieblich gelagerte Wuchtmasse (/.) die Drehachse schräg kreuzende, parallele Führungsflächen oder Nuten H₁) hat, die mit entsprechenden Flächen oder Nasen einer sich mit dem Gehäuse (c) drehen-

den, aber axial verschiebbaren Welle (Z₂) zusammenarbeiten, welche von einer axial beweglichen, sich nicht drehenden Mutter (k) verschoben wird, die ihrerseits in beliebiger Weise, z. B. mittels Schraube (in), während des Ganges der Maschine bewegbar ist, so daß die Wuchtmasse (i) in dem umlaufenden Gehäuse während des Betriebes in radialer Richtung verschoben werden kann.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.