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Die vorliegende Erlindung betrifft eine Transportvorrichtung mit parallelen Kufen, die zur
geradlinigen Bewegung von Lasten, insbesondere von schweren Lasten, von einen Punkt
zum anderen dient.
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Transportvorrichtungen mit beweglichem Boden des Typs mit sich bewegenden
Balken sind bekannt, nämlich die in der französischen Patentanmeldung FR 2 449 051
beschriebenen. Es wird in diesem Dokument eine Transportvorrichtung, bestehend aus einer
Anordnung von nebeneinanderliegenden Latten beschrieben. Die Latten sind in sich
abwechselnden Gruppen angeordnet, wobei jede Gruppe an ihren gegenüberliegenden Enden
mittels zweier beweglicher Einrichtungen von einer entsprechenden Gruppe von Schienen
gehalten wird. Jede Schiene wird ihrerseits an ihren beiden Enden von zwei beweglichen
Einrichtungen, die aus einer gemeinsamen Basis hervorgehen, getragen. Jede
Schienengruppe wird durch Druckeinrichtungen, die durch einen Exzenter oder ein entsprechendes
Mittel angetrieben werden, in eine Hin- und Herbewegung versetzt, sodaß sich die
Schienengruppe entlang einer Kreisbogeniinie um ihre Verbindungen mit der Basis bewegt. Die zur
Schienengruppe gehörige Lattengruppe wird gleichzeitig ebenfalls in eine Hin- und
Herbewegung versetzt, sodaß sie sich selbst auf einem Kreisbogen um ihre Verbindungspunkte
mit der Schienengruppe verschiebt. Da die Bewegung der Schienen und Latten im übrigen
phasenverschoben stattfinden, erteilt deren Verknüpfung der Lattengruppe eine elliptisch
umlaufende Bewegung bezüglich der Basis Durch geeignete Wahl der Phasenverschiebung
kann die Bahn einer Lattengruppe genau elliptisch mit einer sehr großen Exzentrizität sein,
was erlaubt, auf der Lattengruppe lastende Objekte um eine der großen Ellipsenachse
gleiche Strecke zu verschieben. Indem die zusammengehörigen Gruppen von Latten und
Schienen gleichemaßen eine Phasenverschiebung erhalten, ist es möglich, Objekte in fast
kontinuierlicher Art zu befördern.
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Diese Transportvorrichtung ist insbesondere zum Transport von kleinen und
zerbrechlichen Teilen, wie z.B. Siliciumchips, geeignet, aber es ist leicht zu verstehen, daß es
nicht zur Beförderung von schweren Lasten, wie Containern oder auch Paletten geeignet
ist; tatsächlich bedeutet die elliptische Bewegung der Laften, daß die Last fortwährend,
wenn auch nur wenig, bei jedem Beförderungsschritt auf der Transporteinrichtung
angehoben werden muß, was bei einer leichten Last vorstellbar, aber bei einer schweren Last
wenig realistisch ist. Unter der Belastung können sich die beweglichen Einrichtungen, die
einerseits die Lattengruppen mit den Schienengruppen, und andererseits die Schienengruppen
mit ihrer gemeinsamen Basis verknüpfen, durchbiegen, wodurch sie die orbitale oder
elliptische Bewegung der Latten völlig verfälschen, und zusätzlich das größere Risiko eines
Bruchs dieser Einrichtungen besteht. Außerdem ist selbst bei Verstärkung der beweglichen
Einrichtungen der Aufwand für das abwechselnde Anheben einer schweren Last
energieaufwendig und vor allem unnötig, weil man diese in eine prinzipiell geradlinige Bewegung
versetzen will. Weiterhin ist eine solche Transportvorrichtung relativ komplex und besitzt eine
Menge wichtiger mechanischer Verbindungen, die zahlreiche Regelungen benötigen
(Phasenverschiebung der Druckeinrichtungen, Krafteinleitungspunkte etc.) die
unbestreitbar ihre Zuverlässigkeit beeinträchtigen.
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Die vorliegende Erfindung zielt auf eine Behebung dieser Nachteile ab, indem sie
eine Transportvorrichtung mit beweglichem Boden mit mindestens zwei abwechselnd
angeordneten Gruppen von parallelen Kufen vorschlägt, auf denen die zu transportierende
Last aufliegt, wobei diese Transportvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß einerseits
starre Verbindungs- und Trageeinrichtungen die Gruppen der Kufen mit zwei
verschiedenen Exzentermechanismen mit festem Achsabstand verbinden, die normalerweise mit
gegensätzlicher Drehrichtung bei vorzugsweise gleicher Umdrehungszahl um ihre jeweiligen
Drehachsen rotieren, derart daß die Gruppen abwechselnd zu Vorwärts- bzw.
Rückwärtsbewegungen auf verschiedenen hohen und tiefen Niveaus angeregt werden, und daß
andererseits die Trageeinrichtungen durch Federn nach oben belastet sind, welche sich auf dem
Bett der Transportvorrichtung abstützen und abwechselnd die zur Gruppe der Kufen, die
sich am oberen Anschiag befindet, gehörige Trageeinrichtung gegen umgekehrte und auf
konstantem Niveau befestigte Auflager zurückführen.
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Die Transportvorrichtung gemäß der Erfindung unterscheidet sich daher von einer
anderen, ebenfalls bekannten Kategorie von Transportvorrichtungen mit beweglichem
Boden, deren tragende Oberfläche durch nebeneinander liegende Latten auf gleichem Niveau
gebildet wird, die gruppenweise in eine wiederholte Längsbewegung versetzt werden,
derart daß zu einem bestimmten Moment die Anzahl der Latten in Vorwärtsbewegung großer
ist als diejenige der Latten in Rückwärtsbewegung. In diesem letzten Fall, der z.B. im
amerikanischen Patent US-2 973 856 beschrieben ist, reiben die sich rückwärts bewegenden
Latten auf der Unterseite der transportierten Lasten, was einen offensichtlichen Nachteil
darstellt.
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Gemäß der Erfindung senkt sich die Gruppe der zurücklaufenden Kufen unter das
hohe Niveau der Gruppe von Kufen in Vorwärtsbewegung ab, ohne daß sich diese letzten
jedoch über ein hohes Bezugsniveau hinaus nach oben bewegen können, welches durch die
umgekehrten Auflager bestimmt wird, gegen die die Trageeinrichtung der höher stehenden
Gruppe von Kufen von Federn, die sich auf dem Maschinenbett abstützen, in elastischer
Weise gediückt wird. Die auf den tragenden Kufen auffiegende Last wird demzufolge
niemals angehoben, und die ganze Leistung der Transportvorrichtung wird zum Vorschub der
Last eingesetzt. Eine Transportvorrichtung mit parallelen Kufen, die diese letzte
Eigenschaft aufweist, ist durch DE-A-3 214 993 bekannt.
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Die Kinematik der zwei sich abwechselnden Gruppen von Kufen ergibt sich durch
verschiedene Relativbewegungen der Kufen bezüglich eines einzigen mechanischen
Systems, wobei diese Bewegungen durch zwei Exzentermechanismen mit festem Achsabstand
geliefert werden und das mechanische System selbst durch Federn, die mit den
umgekehrten Auflagern zusammenwirken, elastisch bezüglich des feststehenden Bettes der
Transportvorrichtung zu bewegen ist.
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Andere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die
folgende Beschreibung von zwei Ausführungsformen einer Transportvorrichtung, welche
beispielhaft, aber nicht einschränkend, für diese Erfindung bezugnehmend auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben sind, besser zu verstehen sein.
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Es zeigen:
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-Figur 1 a eine perspektivische Ansicht einer Transportvorrichtung nach der Erfindung, die
eine schwere Last in Form einer Palette mit Füßen trägt;
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-Figur 1b einen schematischen Querschnitt entlang der Achse A-B der
Transportvorrichtung dargestellt in Figur 1a;
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-Figur 2 bis 5 die kinematischen Prnzippläne einer ersten Ausführungsform des
Antriebsmechanismus der Gruppen der parallelen Kufen, mit denen die in den Figuren 1a und 1b
dargestellte Transportvorrichtung ausgerüstet ist;
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-die Figuren 6 bis 9 die kinematischen Prinzippläne einer zweiten Ausführungsform des
Antriebsmechanismus der Gruppen der parallelen Kufen, mit denen die in den Figuren 1a und
1b dargestellte Transportvorrichtung ausgerüstet ist;
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-Figur 10 eine schematische Bewegungskurve des Verbindungspunktes der starren
Verbindungseinrichtung, welche die höher stehende Gruppe von Kufen mit dem ihr zugehörigen
Exzentermechanismus verbindet, wobei diese Bewegung reiativ zur Drehachse dieses
Mechanismus ist;
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-Figur 11 eine approximative Darstellung des mit einer festen Druckrolle
zusammenarbeitenden Nockens, der einen der beiden Exzenteimechanismen zum Antrieb der Kufen gemäß
der zweiten Ausführungsform bildet.
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Die in Figur 1a dargestellte Transportvorrichtung umfaßt ein System von parallelen
Kufen 2, die auf einem Bett 3 in zwei Gruppen angeordnet sind, wobei sie zwei parallele,
sich in Längsrichtung erstreckende Bahnen bilden, und jede Bahn 4 die Füße 5 einer Last 6
vom Palettentyp trägt. Die Anordnung der Kufen 2 in zwei Bahnen 4 ist nicht
einschränkend, und die Realisierung einer einzigen Piste, die besser zum Transport anderer Lasten
geeignet ist, ist möglich. Nach einer bevorzugten, in Figur 1b dargestellten
Ausführungsform der Erfindung sind die Kufen 2 im übrigen in zwei ineinandergeschachtelten Gruppen
7 und 8 angeordnet, wobei die Last 6 permanent mit ihren Füßen 5 auf den Kufen 2
mindestens einer der beiden Gruppen 7 und 8 aufliegt, welche zwei Bahnen 4 bilden. Gemäß der
Erfindung sichern die Gruppen 7 und 8 eine geradlinige, kontinuierliche oder
intermittierende Bewegung der Last 6, welche mittels des Zyklus der vier aufeinanderfolgenden Phasen
vollständig beschrieben werden kann, wie folgt:
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a) die Last liegt auf allen Kufen 2 der beiden Gruppen 7 und 8 aufs welche sich auf
demselben, im folgendem hohes Niveau genannten Niveau befinden.
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b) die Gruppe 7 wird mittels einer geradlinigen Vorwärtsbewegung auf das hohe Niveau
gebracht, die Kufen 2 der Gruppe 8 hingegen auf ein sogenanntes tiefes Niveau, das unter
dem hohen liegt, abgesenkt und erfahren eine der Bewegung der Gruppe 7
entgegengesetzte Rückwärtsbewegung: die immer noch auf der Gruppe 7 auftiegende Last 6 bewegt sich
mit dieser um die selbe Strecke nach vorne.
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c) bei Hubende kehrt die Gruppe 8 auf das hohe Niveau zurück, während die gegenläuflge
Bewegungen der beiden Gruppen 7 und 8 zum Stillstand kommen:
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d) die Gruppe 8 wird puttels einer geradlinigen Vorwärtsbewegung auf das hohe Niveau
gebracht, die Kufen 2 der Gruppe 7 werden hingegen auf ein sogenanntes riefes Niveau,
das unter dem hohen liegt, abgesenkt und erfahren eine der Bewegung der Gruppe 8
entgegengesetzte Rückwärtsbewegung: die immer noch auf der Gruppe 8 aufliegende Last 6
bewegt sich mit dieser um dieselbe Strecke nach vorne.
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Bei Hubende kehrt die Gruppe 7 auf das hohe Niveau zurück, wobei die beiden Gruppen 7
und 8 wieder die Position von Phase a) einnehmen. Dann beginnt ein neuer Zyklus,
wodurch die Beförderung der Last 6 ohne Anderung des vertikalen Niveaus und ohne Reibung
der rücklaufenden Gruppe von Kufen 2 an der Auflagefläche der Füße 5 der Last 6 möglich
ist.
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Es wird nun detaillierter eine erste Ausführungsform der Antriebseinrichtungen der
Kufen 2 der beiden Gruppen 7 und 8 beschrieben, wobei die Figuren 2 bis 5 deren
kinematische Prinzippläne sind und jeweils einer der vier Phasen a bis d des Transports der Last 6
entsprechen, wie vorher erläutert wurde.
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Es ist in allen Figuren in derselben Ebene eine Kufe 2a der Gruppe 7 und eine Kufe
2b der Kufe 8 dargestellt, wobei die Bewegung einer einzelnen Kufe 2 stellvertretend für
die Bewegung eines Systems von Kufen 2 der Gruppe 7 oder 8 steht. Tatsächlich liegen die
Kufen 2a und 2b offensichtlich nicht in derselben Ebene, sondern versetzt in verschiedenen
Ebenen. Sie tragen eine Last 6, die ebenfalls schematisch in den Figuren dargestellt ist.
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Nach der in den Figuren dargestellten Ausführungsform ist die Kufe 2a der Gruppe
7 mittels einer starren Verbindungseinrichtung 9 mit einem Verbindungspunkt 9a, der auf
dem Umfang einer Scheibe 10 mit Mittelpunkt 10a und Durchmesser D liegt, verbunden.
Der Verbindungspunkt 9a der Verbindungseinrichrung 9 hat so bei Drehung der Scheibe 10
im Uhrzeigersinn die Eigenschaft, sich bezüglich des Mittelpunktes 10a zu heben und nach
rechts zu bewegen, wodurch der Vorschub der Kufe 2a bewirkt wird; im Verlauf und mit
weiterem Fortschreiten der Drehung der Scheibe 10 senkt sich dann der Verbindungspunkt
9a wieder und bewegt sich nach links, um wieder die Ausgangsstellung einzunehmen,
wodurch der Rücklauf der Kufe 2a bewirkt wird.
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Genauso ist die Kufe 2b der Gruppe 8 mittels einer ebenfalls starren
Verbindungseinrichtung mit einem Verbindungspunkt 11a verbunden, welcher auf dem Umfang einer
Scheibe 12 mit Mittelpunkt 12a und einem von D verschiedenen, hier kleiner als D
gewählten Durchmesser d liegt. Der Verbindungspunkt 11a der Verbindungseinrichtung 11 hat so
bei Drehung der Scheibe 12 im Gegenuhrzeigersinn die Eigenschaft, sich bezüglich des
Mittelpunktes 12a zu heben und nach links zu bewegen, wodurch der Rücklauf der Kufe 2b
bewirkt wird. Im weiteren Verlauf der Drehung der Scheibe 12 senkt sich dann der
Verbindungspukkt 12a wieder und bewegt sich nach rechts, um wieder die Ausgangsstellung
einzunehmen, wodurch der Vorschub der Kufe 2b bewirkt wird.
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Zur Erfüllung aller Zielsetzungen der Erfindung werden die Mittelpunkte 10a und
12a der Scheiben 10 und 12 durch einen starren, bevorzugt horizontalen Rahmen 13 in
zueinander konstantem Abstand gehaken, wobei sich dieser Rahmen in einer mit dem Bett 3
der Transportvorrichtung 1 fest verbundenen, senkrechten Gleitführung 14 nur parallel zu
sich selbst verschieben läßt. Die Drehmittelpunkte 10a und 12a können so keine
Translationsbewegung in Längsrichtung in Richtung des Vor- und Rücklaufs der Kufen 2a und 2b
ausführen, sondern nur eine hin- und hergehende vertikale Bewegung, die später noch
detaillierter beschrieben wird.
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Die mechanische Verbindung der beiden beweglichen Systeme mit dem Bett 3 der
Transportvorrichtung 1, welche durch die Kufen 2a und 2b der zwei Gruppen 7 und 8, die
Verbindungseinrichtungen 9 und 11, die Scheiben 10 und 12 und den beweglichen Rähmen
13 gebildet werden, wird außer durch die senkrechte Gleitführung 14 durch starre
Trageeinrichtungen 15 und 16, welche die starren Verbindungseinrichtungen 9 und 11 nach
unten verlängern, sichergestellt, wobei die letzteren schwimmend und elastisch auf den mit
dem Bett 3 verbundenen Federn 17 bzw. 18 ruhen. Diese Federn 17 und 18 üben auf die
Kufen 2a und 2b eine nach oben gerichtete Kraft aus, derart daß mindestens eine der beiden
starren Verbindungseinrichtungen 15 und 16 auf Anschlag gegen mindestens ein jeweils
zugehöriges der zwei umgekehrten Auflager 19 und 20 gedrückt wird. Die umgekehrten
Auflager 19 und 20 sind auf gleicher Höhe H3 auf auf dem Bett 3 der Transportvorrichtung 1
befestigt. Demzufolge bewirkt jede nach unten gerichtete Bewegung eines der beiden
Systeme, die respektive durch die Kufen 2a, 2b, die Verbindungseinrichtungen 9, 11, die
Trageeinrichtungen 15, 16 gebildet werden, das Zusammendrücken der diesem System
zugehörigen Feder 17 oder 18, wobei das andere am oberen Anschlag gegen das umgekehrte
Auflager 20 oder 19, das mit der Feder 18 bzw. 17 zusammenarbeitet, gehalten wird.
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Da die Verbindungseinrichtungen 9 und 11, die die Kufen 2a und 2b miteinander
verbinden, starr sind, sei außerdem daran erinnert, daß die Höhenunterschiede der Kufen 2a
und 2b bezüglich der Verbindungspunkte 9a und 11a der Einrichtungen 9 und 11 auf ihren
Scheiben 10 bzw. 12 konstant bleiben. Diese Höhenunterschiede, sind bevorzugt bei beide
gleich, nämlich H1. Gleichermaßen haben die ebenfalls starren Trageeinrichtungen 15 und
16 eine feste und bevorzugt bei beiden gleiche Länge. So bleibt der Höhenunterschied H2
der Kufen 2a und 2b bezüglich der umgekehrten Auflager 19 und 20 konstant. Da der
Höhenunterschied H3 der letzteren bezüglich des Bodens ebenfalls konstant ist, ist einsichtig,
daß sich die höher stehende Gruppe 7 oder 8 der Kufen 2a oder 2b zu einem bestimmten
Zeitpunkt ebenfälls gezwungenermaßen auf einem hohen, bezüglich des Bodens konstanten
Niveau befindet. Die auf den Kufen 2 aufliegende Last 6 erfahrt daher wahrend ihrer
Beförderung keine Höhenänderung.
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Da die vertikalen Bewegungen der Kufen 2a und 2b, und somit der
Trageeinrichtungen 15 und 16, von zu diesen zugehörenden horizontalen Vor- und
Rücklaufbewegungen begleitet werden, sind selbstverständlich die Federn 17 und 18 sowie die umgekehrten
Auflager 19 und 20 mit Wälzlagern 17a bzw. 18a und mit Wälzlagern 19a bzw. 20a
versehen, welche den Trageeinrichtungen 15 und 16 eine reibungsfreie Bewegung in bezüglich
dem Bett 3 horizontaler Richtung erlauben.
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Die Funktionsweise der Transportvorrichtung 1 ist anhand der Diagramme 2 bis 5
leichter zu verstehen. Aus den vorherigen Ausführungen ging hervor, daß zur Erzeugung
der einander entgegengerichteten Vor- und Rücklaufbewegung der Kufen 2a und 2b der
beiden verschiedenen Gruppen 7 und 8 die Scheiben 10 und 12 normalerweise
gegensätzliche, d.h. kontrarotative Drehrichtung haben sollen. Damit diese gegenläufigen Bewegungen
korrekt syncronisiert sind, und die im Rücklauf befindlichen Kufen 2a oder 2b nicht an der
Auflagefläche der Last 6 auf den Bahnen 4 (Figur 1b) der Transportvorrichtung 1 reiben,
müssen diese Scheiben 10 und 12 außerdem mit gleicher Drehzahl laufen, wodurch
selbstverständlich andere Funktionsweisen nicht ausgeschlossen sind. Abschließend befinden sich
im schematischen Ausführungsbeispiel in den Figuren 2 bis 5 die Verbindungspunkte 9a
und 11a der Verbindungseinrichtungen 9 und 11 auf den Scheiben 10 und 12 in Opposition
zueinander, damit eben der Nachteil einer Reibung der Kufen 2 im Rücklauf unter der Last,
der trotz gleicher Drehzahl auftreten kann, nicht auftritt.
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In Figur 2 befinden sich die Kufen 2a und 2b auf einem bezüglich des Bodens hohen
Niveau, bestimmt durch die Höhenunterschiede H2 und H3, und tragen eine unbewegte
Last 6 (Phase a des vorher beschriebenen Zyklus). In dieser Position sind die
Verbindungspunkte 9a und 11a der Verbindungseinrichtungen 9 und 11, die die Scheiben 10 und 12 mit
den Kufen 2a bzw. 2b verbinden, voneinander mit einer maximalen Distanz, die so groß ist
wie der Achsabstand der Mittelpunkte 10a und 12b der Scheiben 10 und 12 zuzüglich ihrer
jeweiligen Halbmesser, d.h. D/2 und d/2. Dies folgt natürlich aus der Tatsache, daß sich die
Verbindungspunkte 9a und 11a in Opposition zueinander befinden, aber eine andere
Anordnung ist nicht ausgeschlossen. Die Höhe der Verbindungspunkte 9a und 11a bezüglich des
Bodens ist im übrigen die gleiche, bedingt durch die Tatsache, daß sich die Kufen 2a und 2b
auf dem gleichen Niveau befinden. Der gesamte Mechanismus ruht auf den Wälzlagern 17a
und 18a der Federn 17 und 18, wobei sich die beiden Trageeinrichtungen 15 und 16
ihrerseits auf oberen Anschlag gegen die Wälzlager 19a und 20a der umgekehrten, auf Höhe H3
bezüglich des Bodens liegenden Auüager 19 und 20 befindet.
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Zwischen der Position von Figur 2 und der von Figur 3 wurde eine
entgegengesetzte Drehung der beiden Scheiben 10 und 12 um eine Viertelumdrehung um ihren Mittelpunkt
10a und 12a herbeigeftrrt. Die erhaftene Stellung stimmt mit der Zwischenphase b) des
vorher beschriebenen Zyklus überein. Wie schon erklärt, würde die gegenläufige und
syncrone Drehung der Scheiben 10 und 12 eine Anhebung der Verbindungspunkte 9a und 11a
bezüglich der Mittdpunkte 10a und 12a bewirken, und so das Anheben der Kufen 2a bzw.
2b um einen maximalen Wert von D/2 für die Scheibe 10 und d/2 für die Scheibe 12
hervorrufen. Aber aufgrund der Tatsache, daß die Höhen H2 und H3 konstant sind, kann sich
keine der Kufen 2a und 2b heben, da die Trageeinrichtungen 15 und 16 ihren Anschlag auf
den umgekehrten Auflagern 19 bzw. 20 überschreiten würden. Deshalb müssen sich die
Mittelpunkte 10a und 12a nach unten verschieben, um die senkrechte Verschiebung, die die
Kufen 2a und 2b nicht ausIhhren können, auszugleichen, erstere um einen Wert von
mindestens D/2 und die zweite um mindestens d/2. Da die Mittelpunkte 10a und 12a im übrigen
durch den starren und horizontalen Rahmen 13 verbunden sind, welcher sich nur senkrecht
in der Gleitführung 14 verschieben kann, ist die vertikale Absenkung der Mittelpunkte 10a
und 12a gleich und entspricht der größtmöglichen vertikalen Verschiebung, nämlich D/2, da
d bekanntermaßen kleiner als D ist. Der Haupteffekt dieser gleichzeitigen Absenkung der
Mittelpünkte 10a und 12a ist, daß das mit den Kufen 2b der Gruppe 8 verbundene System
unter das hohe Niveau, auf welchem es die Last 6 trägt, abgesenkt wird. Die Kufen 2a der
Gruppe 7 erfahren hingegen keine Absenkung, indem die Feder 17 hier ihre Wirkung
vollständig zur Geltung bringen kann und die Trageeinrichtung 15 gegen das umgekehrte
Auflager 19 zurückdrückt. Der größte Niveauunterschied zwischen den Gruppen 7 und 8 ist
der in Figur 3 dargestellte und beträgt D/2-d/2. Es ist leicht zu verstehen, daß bei diesem
Zustand nur die Kufen 2a der Gruppe 7 die Last 6 tragen.
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Ferner rückt, gleichzeitig mit dem Absenken des Rahmens auf sein tiefstes Niveau,
die Gruppe 7 der Kufen 2a um eine Strecke D/2 vor, welche der horizontalen Verschiebung
des Verbindungspünktes 9a der Verbindungseinrichtung 9, die die Kufen 2a und die
Scheibe 10 verbindet, entspricht. Diese Verschiebung verläuft genau geradlinig, da jede Tendenz
zu einer senkrechten Verschiebung durch eine ebensolche des beweglichen Rahmens 13 in
seiner Gleitfühung 14 ausgeglichen wird. Gleichermaßen erfährt die Gruppe 8 der Kufen
2b, die um einen Wert bis maximal D/2-d/2 abgesenkt wurde, eine der Vorwärtsbewegung
der Gruppe 7 der Kufen 2a entgegengesetzte Rückwärtsbewegung um eine Strecke d/2, die
sie in die Position von Figur 3 bringt.
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Es ist gleichermaßen festzustellen, daß in dieser Zwischenposition die
Trageeinrichtung 15 der Gruppe 7 der Kufen 2a sich um eine Größe D/2 bezüglich des Bettes 3
verschoben hat, wobei sie weiterhin gegen das Wälzlager 17a der Feder 17 einerseits, und das
Wälzlager 19a des umgekehrten Auflagers 19 andererseits gedrückt bleibt. Im Gegenzug
hat sich die Trageeinrichtung 16 der Gruppe 8 der Kufen 2b um eine Größe d/2
verschoben, wobei sie weiterhin gegen das Wälzlager 18a der Feder 18 gedrückt bleibt, aber sich
fortschreitend nach unten vom Wä1zlager 20a des umgekehrten Auflagers 20 entfernt, bis
sie eine maximale Entfernung erreicht hat, die der maximalen Entfernung der Kufen 2a und
2b entspricht, und zwar D/2-d/2.
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Zwischen der Position von Figur 3 und der von Figur 4 wurde eine Drehung der
Scheiben 10 und 12 um eine Viertelumdrehung um ihren Mittelpunkt 10a und 12a
herbeigeführt, bis sie sich in der Position von Phase c) des oben beschriebenen Vorschubzyklus der
Last 6 befindet. Die Kufen 2a der Gruppe 7, die als einzige die Last 6 tragen, sind um eine
Gesamtstrecke, die dem Durchmesser D der größeren Scheibe 10 entspricht, vorgerückt,
wobei im übrigen der Rahmen 13 wie auch die Gruppe 8 der Kufen 2b bis auf ihre Position
von Figur 2 nach oben gerückt sind. Die zwei Gruppen 7 und 8 der Kufen 2a und 2b
befinden sich demzufolge auf dem hohen Bezugsniveau, aber im Gegensatz zur Position von
Figur 2 haben die Verbindungspünkte 9a und 11a der Verbindungseinrichrungen 9 und 11,
die die Scheiben 10 und 12 mit den Kufen 2a bzw. 2b verbinden, voneinander minimalen
Abstand, der dem Achsenabstand der Mittelpukkte 10a und 12a der Scheiben 10 und 12
entspricht, von welchem man deren jeweilige Halbmesser, d.h. D/2 und d/2, abziehen muß.
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Zwischen der Position von Figur 4 und der von Figur 5 wurde eine Drehung der
Scheiben 10 und 12 um eine Viertelumdrehung um ihren Mittelpunkt 10a und 12a
herbeigeführt, die sich dann in der Zwischenposition von Phase d) des oben beschriebenen
Vorschubzyklus der Last 6 befindet. Wie schon erklärt, hat die drehzahlgleiche und
gegenläufige Drehung der Scheiben 10 und 12 hauptsächlich die Eigenschaft, die Verbindungspunkte
9a und 11a bezüglich der Mittelpunkte 10a und 12a um D/2 bzw. d/2 abzusenken. Da aber
der bewegliche, die Mittelpunkte 10a und 12a verbindende Rahmen 13 genau horizontal
bleiben muß, werden die beiden Federn 17 und 18, die sich eigentlich um einen der
größeren der beiden Senkungen entsprechenden Wert, nämlich D, zusammendrücken müßten,
durch das Zusammenwirken der Federn 17 und 18 mit deren umgekehrten Auflager 19
bzw. 20 daran gehindert, wobei sich letztere unveränderbar auf konstanter Höhe H3
befinden. Die Feder 18 drückt also die starre Trageeinrichtung 16 nach oben, auf Kontakt mit
dem Wälzlager 20a des umgekehrten Auflagers 20, zurück und verhindert so deren
Absenkung, wobei der Verbindungspunkt 11a der starren Verbindungseinrichtung 11, welcher
sich zwischen der kleinen Scheibe 12 und der Gruppe 8 der Kufen 2b befindet, ebenfalls auf
konstanter Höhe gehalten wird. Demzufolge bleibt die Gruppe 8 während der ganzen Phase
d) der Bewegung auf dem hohen, durch die Summe der Höhen H2 + H3 bestimmten
Niveau.
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Es ergibt sich als Folge der vorhergehenden Funktionsweise, daß, wenn sich der
Verbindungspunkt 11a nicht ab senken kann, sich der Mittelpunkt 12a der kleinen Scheibe
12 heben muß, wobei damit auch das Ansteigen des beweglichen Rahmens 13 in vertikaler
Richtung und daher auch des Mittelpunktes 10a der großen Scheibe 10 um einen gleichen
Wert, d.h. maximal d/2 bewirkt wird. Da sich der Verbindungspunkt 9a in wechselseitiger
Abhängigkeit fortschreitend um D/2 unter den Mittelpunkt senken muß, bemerkt man
sofort, daß aufgrund der Starrheit von Verbindungseinrichtungen 9 und Trageeinrichtungen
15 die zugehörige Feder um einen Wert von maximal D/2-d/2 weiter komprimiert wurde
als die Feder 18. Das Zusammendrücken der Feder 17 bewirkt aufgrund der vorgegebenen
und konstanten Höhe des umgekehrten Auflagers 19, nämlich H3, das Abheben der
Trageeinrichtung 15 nach unten, welche sich also fortschreitend von der Kontaktstelle mit dem
Wälzlager 19a entfernt. Es ist ebenso klar, daß in dieser Bewegungsphase nur die Gruppe 8
der Kufen 2b die Last 6 trägt, da sich der Verbindungspunkt 9a der starren
Verbindungseinrichtung 9 zwischen der Kufe 2a und der großen Scheibe 10 auf einem Niveau befindet,
welches um D/2-d/2 unterhalb des Verbindungspunktes 11a der Verbindungseinrichtung 11
von Kufe 2b und der kleinen Scheibe 12 liegt.
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Außerdem hat sich während dieser Phase die Gruppe 8 der Kufen 2b um die Strecke
d/2, die der horizontalen Verschiebung des Verbindungspunktes 11a entspricht, nach vorne
bewegt, wobei auch diese Bewegung vollständig geradlinig verläuft, da jede Tendenz zu
einer vertikalen Verschiebung durch den sofortigen erneuten Anstieg des beweglichen
Rahmens 13 ausgeglichen wird. Wänrenddessen erfährt die Gruppe 7 der Kufen 2a, die um
einen maximal D/2-d/2 erreichenden Wert nach unten gesenkt wurde, eine
Rückwärtsbewegung um eine Strecke D/2, die der Vorwärtsbewegung der Gruppe 8 der Kufen 2b
entgegengerichtet ist.
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Bei Fortsetzen der Bewegung bis zur vollständigen Drehung der beiden Scheiben 10
und 12 wird wieder genau die Position von Figur 2 erreicht, die Last 6 ist aber um eine
Gesamtstrecke, die gleich der Summe der Durchmesser der beiden Scheiben, d.h. D+d ist,
genau geradlinig vorgerückt. Der Zyklus der vier aufeinanderfolgenden Phasen, der den
Transport der Last 6 bewirkt, kann also von vorne anfangen.
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Es folgt aus der vorausgehenden Beschreibung, daß es also in einfacher Weise, d.h.
mit relativ wenigen mechanischen Bestandteilen möglich ist, sogar eine schwere Last zu
befördern, ohne diese jedoch über ihr Ausgangsniveau anzuheben.
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Man stellt fest, daß man als beispielhafte, aber nicht einschränkende mechanische
Ausführungsform der kinematischen Prinzipien, die bezugnehmend auf die Figuren 2 bis 5
beschrieben wurden, die Antriebslager der Scheiben 10 und 12 durch ein Getriebesystem
verbinden kann, welches nicht in den Figuren dargestellt ist und zwei gleiche Zahnräder
umfaßt, die den gleichen, dem Achsenabstand der Scheiben 10 und 12 entsprechenden
Durchmesser haben und die gleichen Achsen wie Mittelpunkten der Scheiben 10 und 12
haben. Diese beiden Zahnräder stellen die syncrone Übertragung der Drehbewegung der
großen Scheibe 10 auf die kleine Scheibe 12 sicher, wobei diese Bewegung im übrigen ein
Motor mit Untersetzungsgetriebe, oder auch mit großen Drehmoment liefert.
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Außerdem ist es offensichtlich, daß jede Gruppe 7 oder 8 von Kufen 2 an jedem
ihrer Endpunkte von einem durch ein umgekehrtes Auflager 19, 20 und eine Feder 17, 18
gebildeten System getragen wird, wobei die zugehörigen Antriebseinrichtungen in einfacher
Art mittels einer Übertragungseinrichtung, z.B. Ketten oder Treibriementransmission,
syncronisiert sind, die denselben Getriebemotor mit den Zahnrädern, mit denen die
Scheiben 10 und 12 ausgerüstet sind, verbindet.
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In einer anderen Ausführungsform könnte man die Verbindungspunkte 9a und 11a
so anordnen, daß sie nicht mehr in Phasenopposiiton sind, und sogar die Bewegungen von
drei Kufen gleichzeitig koordinieren, wofür selbstverständlich drei Scheiben mit
verschiedenen Durchmessern notwendig wären, die sich in von der gewunschten kinematischen
Progression abhängenden Richtungen drehen. In dieser Hypothese sind die Mittelpunkte der
drei Scheiben immer noch mit einem beweglichen Rahmen verbunden, der eine streng in
vertikaler Richtung geführte Bewegung ausführt. Es ist aber für eine gerade Anzahl von
Kufengruppen einfacher, die Kufengruppen paarweise anzuordnen, indem man die vorher
beschriebenen mechanischen Einrichtungen verdoppelt (zwei für vier, drei für sechs). Es ist
auch festzustellen, daß man die ihre Bewegung auf die Kufen übertragenden Scheiben
durch Nocken oder mehr oder weniger komplexe Exzenter, oder auch durch jeden diesen
Nocken oder Exzentern gleichwertigen Mechanismus ersetzen kann.
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Unter diesem Aspekt wird nun eine zweite Ausführungform der
Antriebseinrichrungen der Kufen 2a und 2b der zwei Gruppen 7, 8 beschrieben, wobei die Figuren 6 bis 9
deren kinematische Prinzippläne sind und aufeinanderfolgend vier Bewegungsphasen der
Kufen 2 entsprechen. In diesen Figuren wurde die Nomenklatur die Figuren 2 bis 5
übernommen, soweit identische Bauteile in beiden Varianten verwendet werden. Die vorliegende
Ausführuhgsform zielt auf eine Verbesserung des langsamen und intermitterenden
Vorschubs der Last 6, wie in der ersten Variante beschrieben.
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In dieser Variante wurde die zur Gruppe 7 der Kufen 2a gehörende große Scheibe
10 durch einen komplexen Exzentermechanismus ersetzt, der durch die feste Verbindung
von derselben großen Scheibe 10 und einen Nocken 21 mit gleicher Drehachse 10a gebildet
wird. Im übrigen wird der Nocken 21 durch ein elastisches Bauteil 23, das auf Druck
zwischen dem beweglichen Rahmen 13 und dem Bett 3 der Transportvorrichtung 1 arbeitet,
auf eine seitlich fest angebrachte Druckrolle gepreßt. Aus diesem Grund wird die mit dem
Bett 3 fest verbundene Gleitfühung (Fig. 2), die zur Sicherstellung der vertikalen Führung
des beweglichen Rahmens 13 dient, weggelassen, weshalb sich letzterer sowohl horizontal
als auch vertikal bewegen kann. Schließlich werden die äußere Formgebung und die
Abmessung des Nockens 21 in Abhängigkeit von den geometrischen Kenngrößen der
Scheiben 10 und 12, des Achsenabstands der Druckrolle 22 und des Mittelpunkts 10a, und
selbstverständlich von den kinetischen Eigenschaften, die man den beiden Gruppen 7 und 8
der parallelen Kufen erteilen will, gewählt.
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Um diese zweite Erfindungsvariante besser zu verstehen, wird nun auf die Figuren
10 und 11 Bezug genommen. Figur 10 ist eine schematische Verschiebungskurve des
Verbindungspunktes 9a, 10a der Verbindungseinrichtung 9, 10, die die höher stehende Gruppe
7, 8 der Kufen 2 mit ihrer zugehörigen Scheibe verbindet, wobei diese Verschiebung auf die
Drehachse 10a, 12a der Scheibe 10, 12 bezogen ist. Figur 11 ist eine approximative
Darstellung des mit der Druckrolle 22 zusammenarbeitenden Nockens 21. In der Kurve von
Figur 10 wurden auf der Abszisse insgesamt 32 aufeinanderfolgende Positionen der Last 6 im
Lauf eines vollständigen Vorschubzyklus der parallelen Kufen 2 dargestellt, wobei diese
Verschiebung regelmaßig und kontinuierlich bei konstanter Geschwindigkeit stattfindet.
Auf der Ordinate sind die zu den 32 horizontalen Positionen der Last 6 gehörenden
Winkelverschiebungen der beiden Scheiben 10 und 12 dargestellt, wobei der Vorschubschritt der
Last 6 demzufolge so groß wie die Projektionen der 32 so bestimmten Kreisbögen auf die
Abszissenachse ist. Gemäß der Erfindung ruft eine Drehung des Nockens 21, der dauernd
gegen die Druckrolle 22 gepreßt bleibt, eine horizontale Verschiebung des beweglichen
Rahmens 13 hervor, welche die sich ändernde Horizontalbewegung der Verbindungspunkte
9a, 11a der Verbindungseinrichtungen 9, 10 auf dem Umfang der Scheiben 10, 12
vergrößert oder verkleinert, wobei letztere gegenläufige Drehbewegungen mit der gleichen
Frequenz ausführen, die auch der Nocken 21 um den Mittelpunkt 10a hat. Die Kombination
der horizontalen Verschiebung des Rahmens 13 und der Kufen 2 bezüglich eben dieses
Rahmens 13 ermöglicht also insbesondere eine horizontale Verschiebung der Kufen 2
bezüglich des festen Bettes 3 der Transportvorrichtung 1 bei konstanter Geschwindigkeit.
Die Form des so berechneten Nockens 21 gibt Figur 11 wieder. Es versteht sich, daß die
dargestellte Form nur eine Näherung ist, und daß eine detaillierte Berechnung auf Basis
einer viel größeren Anzähl von Schritten die Realisierung des Nockens 21 mit großer
Präzision erlaubt (z.B. auf einer NC-Werkzeugmaschine).
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In Figur 10 ist festzustellen, daß die erste Hälfte das Verschiebungszyklus der Last
6 mit dem Vorschub der Kufen 2a der Gruppe 7 übereinstimmt, wobei der dargestellte
Halbkreis daher einen Durchmesser D besitzt, welcher dem der Scheibe 10 entspricht. Der
zweite Teil der Kurve mit einem Durchmesser d gehört zum Ende des Vorschubzyklus der
Last 6, der durch die kleine Scheibe 12 bestimmt wird. Daraus kann man im bevorzugten
Fall eines kontinuierliclien Vorschubs der Kufen 2 mit konstanter Geschwindigkeit leicht
aufzeigen, daß die folgende arithmetische Beziehung für den ganzen Zyklus erfüllt sein
muß:
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(ri+1 - rI) + (li+1 - li) = 0
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mit i zwischen 0 und (n-1) und n gleich der Anzahl der gleichen Schritte, die für
eine Umdrehung ausgeführt werden
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mit ri als Radiuslänge des Nockens 21, wobei die i in Figur 11 zahlemnäßig
dargestellt sind.
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und in der ersten Hälfte des Zyklus:
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(li+1 - li) = D/2[cos(π - 2(i + 1)π/n) - cos(π - 2iπ/n)]
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wobei li die horizontale Projektion des Durchmesser D des Kreisbogens bezüglich
des Mittelpunktes 10a ist, welche zu der Drehung der Scheibe 10 zwischen einer mit i in
Figur 10 numerierten Position und seiner mit n/4 numerierten Position gehört. Diese Variable
li stellt die algebraische horizontale Verschiebung der Gruppe 7 der Kufen 2a zwischen
diesen zwei Positionen dar.
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und in der zweiten Hälfte des Zyklus:
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(li+1 - li) = d/2[cos(π - 2(i + 1)π/n) - cos(π - 2iπ/n)]
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wobei li die horizontale Projektion bezüglich des Mittelpunktes 12a des
Durchmesser d des Kreisbogens ist, welche zu der Drehung der Scheibe 12 zwischen einer mit i
numerierten Position und seiner mit 3n/4 in Figur 10 numerierten Position gehört. Diese
Variable 1 stellt die algebraische horizontale Verschiebung der Gruppe 8 der Kufen 2b
zwischeu diesen zwei Positionen dar.
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Eine Anderung (li+1 - li) der relativen Verschiebung der Kufen bezogen auf Rahmen
13 korrespondiert also, damit die Verschiebung der Kufen 2 bezüglich des Bettes 3 mit
konstanter Geschwindigkeit stattfindet, immer mit einer Anderung (ri+1 - ri) des Radius des
Nockens 21, derart daß die Summe dieser beiden Anderungen null ist. Diese Beziehungen
genügen zur vollständigen Beschreibung des Nockens 21, wobei analoge Beziehungen für
andere besondere Fälle aufgestellt werden können, bei denen eine von der kontinuierlichen,
Verschiebung abweichende Bewegung der Kufen 2 gewünscht wird.
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Auf jeden Fall könnte man z.B. mit dieser zweiter Erfindungsvariante eine
Verschiebung der parallelen Kufen 2a, 2b der beiden Gruppen 7, 8 erreichen, welche der durch das
mechanische System der ersten Variante gelieferten genau identisch ist. Es würde dann
genügen, das Profil des Nockens 21 in einer ähnlichen wie der oben beschriebenen Weise fig
aufeinanderfolgende gleiche Bewegungen zu berechnen. Man wird bemerken, daß es in
diesein Fall nicht ausreichend ist, wenn der Nocken 21 kreisförmig ist, da er, fest verbunden
mit dem beweglichen Rahmen 13, in vertikaler Richtung bewegt wird.
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Allgemeiner gesagt versteht es sich daher von selbst, daß man für eine
kontinuierlich veränderbare Transformation das durch den Nocken 21, die Druckrolle 22 und das
elastische Bauteil 23 gebildete System durch ein Reibungsgetriebe ersetzen kann.
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Es wird jetzt Bezug genommen auf die Figuren 6 bis 9. Die in Figur 6 dargestellte
Position stimmt mit einer Orientierung des Nockens 21 überein, bei der sich der in Figur 11
mit r0 numerierte Radius in der Horizontalen befindet. In diesem Augenblick gleitet das
durch den beweglichen Rahmen 13 und die Kufen 2a, 2b gebildete System horizontal auf
den Kugellagern 17 a, 18a, 19a und 20a, die an den Enden der Federn 17 und 18 und den
umgekehrten Auslagern 19 und 20 angebracht sind. Der Nocken 21 dreht sich und alle
Kufen 2 sind in Bewegung, im Gegensatz zur der zur ersten Variante gehörenden Position von
Figur 2, bei der die Last stillsteht.
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Um zur Position von Figur 7 zu kommen, hat der Nocken 21 seine Rotation
fortgesetzt, bis sich der mit r8 in Figur 11 numerierte Radius in der Horizontalen befindet. Zu
diesem Zeitpunkt befindet sich die Last noch in Bewegung und hat ein Viertel ihrer Strecke
hinter sich gebracht, nämlich (D+d)/4. Man erinnert sich, daß in dem zu Figur 3 und der
ersten Variante gehörenden Fall diese Position mit einer D/2 betragenden Verschiebung der
Last 6 bei maximaler Geschwindigkeit korrespondieren würde. Auf Grund des
Zusammenwirkens des Nockens 21, der festen Druckrolle 22 und des elastischen Bauteils 23 ist die
Beschleunigung der Last 6 während der ganzen Verschiebung null, und seine
Geschwindigkeit demzufolge konstant.
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Zum Erreichen der Position von Figur 8 wurde der Nocken 21 und die Scheibe 10
um eine weitere Viertelumdrehung gedreht, um den mit r16 in Figur 11 numerierten Radius
in die Horizontale zu bringen. Die Last 6 befindet sich immer noch in Bewegung, im Ge-,
gensatz zur Position von Figur 4, welche sich auf die gleiche Drehposition der Scheibe 10
gemaß der ersten Variante bezieht. Die Last 6 befindet sich nun auf halber Strecke, nämlich
um (D+d)/2 von seinem Ausgangspunkt entfernt, anstatt davon um D entfernt zu sein. Man
stellt also fest, daß die Last 6 global auf der ersten Hälfte ihres Transports verlangsamt
wird.
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Und schließlich ist die Last 6 in Figur 9 ebenfalls in Bewegung und hat drei Viertel
ihres maximalen Wegs hinter sich gebracht, wobei dieser maximale Weg einer kompletten
Umdrehung der Scheiben 10 und 12 entspricht. In dieser Position befindet sich der in Figur
11 mit r24 numerierte Radius in der Horizontalen.
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Es muß angemerkt werden, daß aufgrund der vertikalen Bewegungen des
beweglichen Rahmens 13, welche in den beiden Varianten konstant sind, der Kontaktpunkt
zwischen der Druckrolle 22 und dem Nocken 21 nicht immer auf einem horizontalen, durch
den Mittelpunkt 10a gehenden Radius liegt, sondern sich im umgekehrten Verhältnis zum
Rahmen 13 nach oben und unten verschiebt.