DE566021C - Getriebe zur Ausfuehrung von Bewegungen mit eingeschalteten Stillstandszeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe zur Ausführung von Bewegungen mit eingeschalteten Stillstandszeiten, bei dem ein Getriebeteil in einem Punkt gelenkig mit einem Lenker verbunden ist, dessen Länge genau oder mit einer gewissen Annäherung dem Radius des Krümmungskreises eines Teiles der Bahnkurve entspricht und dessen zweites Ende in einer der gewünschten Bewegung

to entsprechenden Weise geführt ist.

Derartige Getriebe zur Erzielung eines Stillstandes während einer Bewegungsperiode sind bereits vorgeschlagen worden, und zwar hat man hierzu das zentrische Schubkurbelgetriebe und das zentrische Kurbelschleifgetriebe benutzt, also Getriebe, die nur drei Drehgelenke besitzen, und hat bei diesen Getrieben nur Punkte auf der Koppelgeraden als Punkt des Getriebeteiles verwendet. Es ist auch schon bekannt, daß Punkte außerhalb der Koppelgeraden bei verschiedenen Getrieben bestimmte geschlossene Kurven beschreiben, und es ist vorgeschlagen worden, diese Kurven für technische Zwecke, z. B. bei Rührwerken, Heuwendern o. dgl., anzuwenden. Neu ist es jedoch, und hierauf bezieht sich die Erfindung, als Punkt des Getriebeteiles einen beliebigen Punkt eines in einer Ebene bewegten Teiles eines Getriebes mit mehr als drei Drehgelenken oder eines räumlich bewegten Getriebeteiles zu verwenden. Hierbei ist es im Gegensatz zu den bisher bekannten Konstruktionen möglich, bezüglich der Güte der Rast und der Verwirklichung bestimmter Zeiten für Beginn und Ende der Rast sowie für den Ablauf des Bewegungsvorganges vorgeschriebene Bedingungen zu erfüllen. Weiterhin ist es möglich, ein bereits vorhandenes, z. B. für einen anderen Zweck konstruiertes Getriebe, durch Ermittlung oder Wahl eines geeigneten Punktes in einem der bewegten Getriebeteile zur Verwirklichung von Bewegungen mit eingeschalteten Rasten nutzbar zu machen. Will man zwei oder mehr Stillstandszeiten innerhalb einer Bewegungsperiode erzielen, so wählt man Getriebepunkte, deren Bahnkurven mehrere Stellen besitzen, in denen die Krümmungsradien genau oder annähernd gleich groß sind und die Krümmungsmittelpunkte auf derselben Seite der Bahnkurve liegen. Ferner sind gemäß der Erfindung auch die Längen der Teile des verwendeten Getriebes verstellbar, um die Stillstandszeiten oder den Charakter der auszuführenden Bewegung ändern oder einstellen zu können. Die Rasten können Stillstände sowohl bezüglich des ruhenden wie bezüglich eines bewegten Getriebegliedes sein.

Die Zeichnung zeigt mehrere beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung schematisch.

Bei der in Abb. 1 dargestellten Ausführungsform sind A, B, C und D die vier Gelenkpunkte eines ■> Gelenkvierecks, dessen Seite AD feststeht. Die Ebene, der die Koppelstange B C angehört und die sich in der Zeichenebene bewegt, ist die sogenannte

Koppelebene. Jeder Punkt beschreibt bei der Bewegung des Vierecks als Bahn eine sogenannte Koppelkurve. Es sei beispielsweise ein Punkt E angenommen, der starr mit der Gelenkstange B C (der Koppel) verbunden ist. Dieser Punkt beschreibt bei einer vollständigen Schwingung des Gelenkvierecks, d. h. bei einer vollständigen Umdrehung des Punktes B und einer einmaligen Hin- und Herschwingung des Punktes C die in der Zeichnung dargestellte flache Kurve. Je nach der Wahl des Punktes E hat diese Kurve bekanntlich eine ganz verschiedene Gestalt. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführung kann man einen Teil dieser Kurve, z. B. den Teil E'E" mit großer Annäherung durch einen Kreisbogen ersetzen. Dieser Kreisbogen ist in der Zeichnung mit Eo bezeichnet. Im Punkt E ist nun ein Lenker EF angelenkt, dessen Länge dem Krümmungsradius des Kreisbogens Eo entspricht. Der Endpunkt F dieses Lenkers wird nun je nach der gewünschten Bewegung geführt. Bei dem Ausführungsbeispiel ist er durch einen LenkerFG an einen festen Punkt des Raumes angelenkt, so daß der Punkt F nur einen Kreisbogen um den Punkt G beschreiben kann.

Wird das Gelenkviereck bewegt, d. h. das Gelenk B in Umdrehung versetzt und beschreibt dann der Punkt £ die in der Zeichnung gezeigte zugehörige Koppelkurve, dann wird der Punkt F eine Schwingung oder auch einen vollen Umlauf um den Punkt G ausführen müssen. Während der Zeit jedoch, während welcher der Punkt E zwischen den Punkten E' und E" der Kurve läuft, muß der Punkt i⁷ stillstehen, da ja EF gleich dem Krümmungsradius der Bahnkurve von E zwischen E' und E" ist. Es wird also der Punkt./⁷ eine hin und her schwingende Kreisbewegung ausführen, die innerhalb einer gewissen Zeit durch eine Stillstandsperiode unterbrochen wird.

In der Zeichnung sind diePunkte der Kreisbahn des Gelenkes B, während der Punkt E durch die Punkte E' bzw. E" hindurchgeht, mit B' und B" bezeichnet. Es wird demnach während der Bewegung des Gelenkes B von B' nach B" der Punkt F stillstehen.

In der Koppelebene jedes beliebigen Gelenkvierecks lassen sich unendlich viele Paare zusammengehöriger Punkte E und F angeben. Die Wahl der Führung des Punktesi⁷ muß man den jeweiligen Verhältnissen' anpassen. Wenn auch die Abmessungen des Gelenkvierecks beliebig gewählt werden können, so kann man durch geeignete Wahl oder Ermittlung seiner Abmessungen bestimmte, sich aus den jeweiligen Verhältnissen ergebende Bedingungen erfüllen. An Stelle der Führung des Punktes F in einem Kreise kann auch eine Geradführung dieses Punktes stattfinden. Es wird dann die geradlinige Hin-und Herbewegung durch eine Stillstandsperiode unterbrochen. Die Größe der Bewegung des Punktes F sowie die Art seiner Bewegung hängt natürlich ganz von der Koppelkurve und damit von der Ausgestaltung des Gelenkvierecks und der Wahl des Koppelpunktes E ab. Wird eine bestimmte Bewegung für einen Punkt eines Getriebes gesucht, so kann die Form des zugehörigen Gelenkvierecks, die Lage des Koppelpunktes E und die Art der Führung des Punktes F durch geometrische Konstruktion, Versuche oder auch durch Berechnung leicht gefunden werden, und zwar derart, daß bestimmte vorgeschriebene Werte für die Dauer und die Lage der einzelnen Ruhestellungen sowie der ⁸<> Bewegungsperioden verwirklicht werden.

Die Führung des Punktes F kann noch beliebig anders gewählt werden. Z. B. kann jede beliebige Kurvenführung angewendet werden. Auch ist es möglich, den Punkt F so zu führen, daß er aus der Zeichenebene heraus bewegt wird.

Das in Abb. 1 an Hand einer geometrischen Figur erläuterte Ausführungsbeispiel wird natürlich bei seiner Anwendung auf praktische Fälle auch in der Weise verbessert werden können, daß man es für verschiedene Zwecke einstellbar macht; so wird man z. B. die Länge der Seiten des Gelenkvierecks verstellbar, ferner die Lage des Koppelpunktes E einstellbar machen können. Schließlich kann man auch die Länge des Lenkers EF einstellbar machen, indem man das Gelenk F z. B. in einem Schlitz des Lenkers EF lagert und darin feststellbar macht. Durch die Änderung der Länge.EF wird auch die Strecke, während welcher der Kreisbogen als mit der Koppelkurve zusammenfallend angesehen werden kann, verringert bzw. vergrößert, so daß man hierdurch eine Änderung der Zeit der Stillstandsperiode erzielen kann. Zusammenfassend kann man sagen, daß von besonderer praktischer Bedeutung folgende Verstellungen sind:

a) Veränderung der Lage des Punktes E in der Koppelebene oder

b) Veränderung der Länge des Lenkers EF oder

c) Gleichzeitige Verstellung nach a und b. Durch diese Verstellmöglichkeiten nach a,

b, c kann man die Dauer und die Lage der einzelnen Ruhe- und Bewegungszeiten in jeder gewünschten Weise verändern. Darüber hinaus bleibt dann immer noch die Möglichkeit, durch Veränderung der Länge einer oder mehrerer Seiten des Gelenkvierecks weitere Verstellungen zu erzielen, die insbeson-

dere dann angewendet werden können, wenn die unter a, b, c genannten Verstellmöglichkeiten sich aus irgendwelchen Gründen einmal nicht verwirklichen lassen. Es läßt sich also durch Einstellung der verschiedenen Größen ein Getriebe erzielen, bei dem die Stillstandszeiten eingestellt werden können. Ferner läßt sich durch die erwähnte Einstellung auch eine Verschiebung der Zeit der

ίο Stillstandsperiode gegenüber der Bewegungsperiode erzielen. Will man während einer Schwingungsperiode zwei oder mehrere Stillstandszeiten haben, so verwendet man Koppelpunkte, bei denen sich Kurven ergeben, die an zwei oder mehreren Stellen durch Kreisbogen von dem gleichen Radius ersetzt werden können. In Abb. 2 ist ein solches Getriebe dargestellt. Das Gelenkviereck ist hier mit A₁, B₁, C₁, D₁ bezeichnet, der Koppelpunkt mit E₂. Die von diesem Koppelpunkt in der Zeichnung beschriebene Bahnkurve hat zwei Teile, nämlich die Teile E₃ E₄ und E₅E₆, die durch Kreise von gleichem Radius ersetzt werden können, und zwar ist der Radius dieser Kreise gleich E₂F₂. Der Punkt F₂ ist dann wiederum, beispielsweise durch Lenker, mit dem festen Punkt G₂ verbunden. Bei dieser Ausführung wird ein Stillstand des Punktes F₂ während des Durchlaufens des Punktes E₂ sowohl durch die Strecke JS₃-E₄ als auch durch die StreckeE₅E₆ sattfmden.

Es wird nicht in allen Fällen unbedingt erforderlich sein, genau den Krümmungsradius an der betreffenden Stelle der Koppelkurve für die Länge des Lenkers EF bzw. E₂F₂ zu verwenden. Geht man ein wenig nach oben oder nach unten davon ab, so> wird dadurch die Ruhezeit verlängert oder verkürzt; obwohl dabei theoretisch keine genaue Ruhestellung eintritt, so wird eine solche Annäherung doch praktisch in vielen Fällen ausreichend, mitunter sogar erwünscht sein. Bei stärkerer Abweichung von der Länge des Krümmungsradius kann eine rüttelnde Bewegung entstehen, die planmäßig für gewisse technische Zwecke herbeigeführt und nutzbar gemacht werden kann. Auch hierbei kann die Zeitdauer der annähernden Ruhestellung (die Dauer der Rüttelbewegung) vorgeschriebenen Werten angepaßt und auch verstellt werden. Wie die oben ausgeführten Überlegungen zeigen, ist das Getriebe nicht auf die Verwendung von Gelenkvierecken beschränkt.

Bei jeder beliebig bewegten Stange treten ja die gleichen Erscheinungen auf; man kann also an Stelle der Koppel B C irgendeine beliebig bewegte Stange verwenden und diese mit einem Punkt verbinden, der dann nicht mehr eine Koppelkurve, sondern irgendeine andere Kurve als Bahn beschreibt, insbesondere kann man bei einer schon gebauten oder zu bauenden Maschine von irgendeinem Getriebe, dessen Bewegung bekannt ist, einen Punkt E bewegen und von diesem dann ein Getriebe mit Stillstandszeiten ableiten.

Handelt es sich darum, bei einer Maschine mehrere Bewegungen mit eingeschalteten Ruhezeiten zu erzeugen, so können die sämtlichen Bewegungen von der gleichen Koppelebene eines Gelenkvierecks oder der gleichen Stangenebene eines sonstigen Getriebes abgeleitet werden, indem man nur entsprechende Punkte E der Koppelebene bzw. der Stangenebene mit den dazugehörigen Bahnkurven verwendet. Es ist also nicht etwa nötig, für jede Bewegung ein besonderes Getriebe zu bauen. Ferner ist es möglich, außer den Punkten E, durch welche Bewegungen mit Ruhezeiten herbeigeführt werden, nach Bedarf in derselben Stangenebene auch solche Punkte zu wählen, durch die gewöhnliche Schwingbewegungen ohne Ruhezeiten herbeigeführt werden. Hierdurch ergeben sich sehr wesentliche Vereinfachungen, insbesondere im Bau von selbsttätigen Arbeitsmaschinen. Dazu kommt eine wesentliche Verbilligung bei der Montage und der Justierung solcher Maschinen auf Grund der vielseitigen leichten Verstellbarkeit, die sich allen praktischen Bedürfnissen weitgehend anpassen läßt.

Wie schon oben erwähnt, ist die Führung des Punktes F eine beliebige, je nach der gewünschten auszuführenden Bewegung. Eine besondere Art der Führung wäre es auch, wenn man den Punkt G, mit dem der Punkt F durch einen Lenker verbunden ist, selbst bewegt. Das Glied F G würde dann eine Bewegung ausführen, die während einer bestimmten vorgeschriebenen Zeit eine Drehbewegung um einen vorübergehend ruhenden Punkt F wäre. Man kann aber auch den Punkt G in ähnlicher Weise bewegen wie den Punkt F, d. h. auch den Punkt G von einem Punkte der gleichen oder einer anderen Stangenebene antreiben, wobei der zugehörige Lenker wieder gleich dem Krümmungsradius der Bahnkurve des Punktes G innerhalb eines gewissen Bereiches sein muß. Es führt dann auch der Punkt G eine Bewegung mit Ruhezeiten aus. Je nachdem ob diese Ruhezeiten mit den Ruhezeiten des Punktes F zusammenfallen oder nicht, wird dann die Stange- FG eine Zeitlang ganz in Ruhe bleiben oder abwechselnd sich um den stillstehenden Punkt F oder den stillstehenden Punkt G drehen.

Natürlich läßt sich auch noch eine große Anzahl weiterer Kombinationen treffen, die auf den gleichen Erfindungsgedanken beruhen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ι. Getriebe zur Ausführung von Bewegungen mit eingeschalteten Stillstandszeiten, bei dem ein Getriebeteil in einem Punkt gelenkig mit einem Lenker verbunden ist, dessen Länge genau oder mit einer gewissen Annäherung dem Radius des Krümmungskreises eines Teiles der Bahnkurve entspricht und dessen zweites Ende in einer der gewünschten Bewegung entsprechenden Weise geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Punkt (B) des Getriebeteiles ein beliebiger Punkt eines in einer Ebene oder räumlich bewegten Teiles eines Getriebes mit mehr als drei Drehgelenken verwendet wird.
2. 2. Getriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung eines Gelenkvierecks als Getriebe als Punkt (E) des Getriebeteiles ein außerhalb der Koppelgeraden liegender Punkt verwendet wird.
3. 3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Punkt (F) des Lenkers (BF) durch einen weiteren Lenker (FG) mit einem der gewünschten Bewegung entsprechend bewegten Punkt (G) verbunden ist.
4. 4. Getriebe zur Ausführung von Bewegungen mit eingeschalteten Stillstandszeiten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erzielung eines zwei- oder mehrmaligen Stillstandes innerhalb einer vollen Bewegungsperiode Getriebepunkte (E₂) gewählt werden, deren Bahnkurven mehrere Stellen mit genau oder annähernd gleichem Krümmungsradius besitzen.
5. 5. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Änderung der Stillstandszeiten oder zum Zweck der Einstellung des Charakters der auszuführenden ' Bewegungen die Länge eines oder mehrerer Glieder des Getriebes einstellbar ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen