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Vorrichtung zum Antrieb von Stoßapparaten Es sind bereits Stoßapparate
bekannt, bei denen die Schlagkraft die Resultante der Fliehkräfte exzentrisch im
Stößel umlaufender Massen darstellt. Es sind auch Apparate bekannt, bei denen der
Umlauf der Massen nicht gleichförmig, sondern während jeder Drehung der Massen periodisch
beschleunigt und verlangsamt vor sich geht, derart, daß obige resultierende Kraft
in Richtung des auszunützenden Schlages, d. h. im aktiven Vorwärtsgang des Stößels,
möglichst groß, und im entgegengesetzten Sinne dagegen, nämlich beim Rücklauf'des
Stößels, möglichst klein ist. Um diesen veränderlichen Umlauf hervorzurufen, hat
man bei den bis heute erdachten Apparaten ausschließlich Triebketten verwendet,
die die Massen dadurch antreiben, daß sie in Kettenräder eingreifen, die mit genannten
Massen verbunden sind. Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Apparate
der hier behandelten Art, durch die die Umlaufgeschwindigkeit der Massen nicht nur
gemäß obenerwähntem Vorgang, sondern auch gemäß anderen Gesetzen abgeändert werden
kann. Außerdem soll durch die Erfindung ein einfacher, in sich geschlossener, widerstandsfähiger
Bau geschaffen werden, der sich auch bei großen Leistungen sehr vorteilhaft erweist.
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Ein grundlegendes Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die Antriebswelle
mit den umlaufenden Massen vermittels wenigstens eines Paares von Kurbelarmen verbunden
ist, von denen der eine Kurbelarm fest mit der Triebwelle verbunden ist und in gleichförmiger
Bewegung umläuft, während der andere fest mit den Massen verbunden ist und seine
Drehachse gleichzeitig mit dem Schläger
hin und her geht, wobei
die Längen dieser Kurbelarme während jedes Umlaufes dieser Arme und der Massen untereinander
in einem periodisch veränderlichen Verhältnis stehen und so die Winkelgeschwindigkeit
der Massen periodisch geändert wird.
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Ein zweites Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das angestrebte
Gesetz der periodischen Veränderung des Verhältnisses zwischen den Längen der Kurbelarme
durch die relative Lage der auf dem Gehäuse des Apparates festen Umlaufachse eines
jeden der mit der Antriebswelle verbundenen Kurbelarme in Bezug auf die mittlere
Lage der Umlaufachse des entsprechenden, mit den Massen verbundenen Kurbelarmes,
d. h. in Bezug auf die Lage, .die in die Mitte der Schwingung dieser Achse fällt,
erreicht wird.
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Je nach dem Bewegungsgang, den man zu erreichen wünscht, stimmt besagte
mittlere Lage der Umlaufachse des mit den Massen verbundenen Kurbelarmes mit der
Lage der Umlaufachse des mit der Antriebswelle verbundenen Kurbelarmes überein,
oder sie ist, hinsichtlich der Schwingungsachse des Schlägers, längs und/oder quer
verschoben im Vergleich zu der 'besagten Lage der Umlaufachse des mit der Antriebswelle
verbundenen Kurbelarmes.
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Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die gewünschte
mittlere Lage der Umlaufachse des mit den Massen verbundenen Kurbelarmes gegenüber
der Lage der Umlaufachse des mit der Triebwelle verbundenen Kurbelarmes mittels
eines pneumatischen Kissens, welches zwischen dem Schläger und dem rückwärtigen
Boden des Gehäuses angeordnet ist, herbeigeführt wird.
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Durch die Wirkung dieses Kissens strebt das Gehäuse danach, bei jedem
Schlag zurückzugehen. Um diesen Rückgang auszugleichen, ist in Zusammenarbeit mit
dem Kissen eine Feder vorgesehen, die zwischen dem Vorderboden des Gehäuses und
einem Bund des Werkzeuges so angeordnet ist, daß sie während der Stoßbewegung des
Werkzeuges zusammengedrückt wird.
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Die Verbindung zwischen ,jedem treibenden und dem entsprechenden getriebenen
Kurbelarm kann unmittelbar, d. h. durch unmittelbares Eingreifen des einen Armes
in den anderen stattfinden oder auch mittelbar, -und zwar durch Einschaltung anderer
Bindeglieder, deren Art sich nach den jeweiligen Bau-oder Gebrauchserfordernissen
richten kann. Offenbar wird im allgemeinen das unmittelbare Eingreifen aus Gründen
der Einfachheit vorzuziehen sein, und in diesem Falle wird es genügen, daß die Eingriffsstelle
zwischen den Kurbelarmen auf den Armen selbst verschiebbar ist. Die periodischen
Änderungen in der Geschwindigkeit der Massen suchen sich auf die Antriebskurbeln
.auszuwirken und ihren gleichförmigen Umlauf abzuändern. Um diese Wirkung auszuschalten,
die Antriebswelle von den sich daraus ergebenden Drehbeanspruchungen zu befreien
und dieser Welle einen stetigen und gleichförmigen Umlauf zu geben, sind die mit
der Antriebswelle verbundenen Kurbelarme gemäß der Erfindung mit Schwungmassen versehen,
die nach Art von Schwungrädern einen Ausgleich bewirken.
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Die Massen können in der Art vorgesehen sein, daß ihre Schwerpunkte
alle in derselben Ebene oder in parallelen Ebenen und alle in demselben Sinne oder
die einen in einem Sinne und andere im entgegengesetzten Sinne umlaufen. In gewissen
Fällen, z. B. wenn sich die Schwerpunkte in parallelen Ebenen bewegen, geben die
Massen zu drehenden oder zu ablenkenden Momenten Anlaß, die bestrebt sind, den Apparat
um die Schlagachse abwechselnd drehen zu lassen oder ihn abwechselnd von dieser
Achse abzulenken. Gemäß der Erfindung werden diese störenden Wirkungen vermittels
genannter, fest an den treibenden Kurbelarmen befestigter Schwungmassen ohne weiteres
ausgeglichen, indem die Momente, mit denen sie auf das Gehäuse des Apparates vermittels
der Drehzapfen der sie tragenden Arme wirken, ausgenützt werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
einiger zeichnerisch dargestellter Beispiele praktischer Ausführungsformen der Erfindung.
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Es zeigen Fig. i die Erfindung schematisch, Fig. -, den Achsenschnitt
eines Ausführungsbeispiel-es der Erfindung, Fig. 3 eine Ansicht im rechten Winkel
zu jener der Fig. a, teilweise im Schnitt, der gleichen Ausführungsform, Fig.4 ein
Einzelteil des Beispieles nach Fig. :2 und 3 und Fig. 5 einen teilweisen Querschnitt
des Einzelteiles der Fig. q., Fig. 6 und 7 in den Fig. z und 3 entsprechenden Ansichten
ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 8 in schematischer Frontansicht
eine andere Ausführung in der Anordnung der im Stößel umlaufenden exzentrischen
Massen, Fig.9 im :'Achsenschnitt ein anderes Beispiel einer Treibkurbel, Fitg. io
in Frontansicht eine andere Ausführungsform des Beispiels gemäß Fig. 9.
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In der die Erfindung in ihrem einfachsten -\ufbau zeigenden Fig. i
ist mit i eine der f>:@zentrischen Massen, mit a der zugehörige Dr e-hzapfen auf
dem Stößel und mit 3 die
Antriebswelle dargestellt. Mit p-p ist
die Schwingungsachse des Stößels bezeichnet, die gleichzeitig -die Schwingungsachse
des Zapfens 2 darstellt; bei 2a und 2b sind die äußersten Lagen gestrichelt dargestellt,
die der Zapfen .2 beim Schwingen erreicht. Seine mittlere Lage entspricht der Achse
o, die von den Lagen 2a und 2b gleich weit absteht. Die Masse i ist mit einem Kurbelarm
4 fest verbunden, dessen Zapfen 5 frei in einer Kulisse 6 läuft, die radial an einem
Kurbelarm *7 vorgesehen ist, der auf der Antriebswelle 3 aufgekeilt ist. Die Lage
dieser Welle, deren Achse auf dem Gehäuse des Apparates festgelegt ist, wird durch
die Cartesischen Koordinaten x, y in bezug auf die Achse p-p und auf die
mittlere Lage o des Zapfens 2 be-
stimmt. Von der Wahl dieser Koordinaten
hängt die Art der Veränderung in der Umlaufgeschwindigkeit der Masse i ab. Falls,
wie dargestellt, der Umlauf im Sinne des Pfeiles vor sich geht, verlangsamt sich
der Umlauf der Masse im unteren Teil und links von ihrem Weg (links vom Leser in
bezug auf die Achse p-p) wesentlich. Auf diesem Wege wird der Arm der Antriebskurbel
? gegenüber jenem unveränderlichen der getriebenen Kurbel 4 verkürzt. Im oberen
Teil und rechts von dem Weg wird dagegen der Umlauf der Masse i wesentlich beschleunigt,
da sich alsdann der Arm .der Kurbel 7 gegenüber jenem .der Kurbel 4 verlängert.
Die anderen Arten der Veränderung, die man durch andere Werte der Koordinaten x,
y erhält, der Fall von x = o, y = o nicht ausgeschlossen, können leicht abgeleitet
werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel .der Fig. bis 5 sind die umlaufenden exzentrischen
Massen zwei an der Zahl io und io'. Sie sind in entgegengesetzten Richtungen auf
einem gemeinsamen -Umlaufzapfen i i-i i' drehbar angeordnet. Dieser ist in dem Stößel
12 fest gelagert, der im Bereich des Massenumlaufes abgeplattet ist, damit die beiden
parallelen Umlaufflächen der Massen einander möglichst nahe kommen. Diese Nähe ist
vorteilhaft, um das durch die Massen hervorgerufene Drehmoment auf das mindeste
herabzusetzen, das bestrebt ist, den Stößel abwechselnd um die Schlagachse p-p umlaufen
zu lassen.
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Die beiden Massen sind mit Kurbelzapfen 13 bzw. 13' versehen, die
von der Achse i i-i i' gleich weit abstehen. Im Gehäuse 14 sind zwei mit j e einer
radialen Nut 17 und 17' ausgerüstete Scheiben 16, 16' drehbar um koaxiale Zapfen
15, 15' .gelagert. In die Nuten greifen die Zapfen 13 und 13'. Die Scheiben 16,
16' sind an ihrem Umfang mit einem Zahnkranz versehen und werden durch zwei Zahnräder
18 und 18' angetrieben, die auch mit einer Kegelverzahnung versehen und untereinander
vermittels eines Kegelrades i9 verbunden sind. Dieses Kegelrad oder eines der beiden
Räder 18, 18' ist mit der Antriebswelle 2o verbunden, die gleichförmig gedreht wird.
Vermöge des Kegelrades i9 werden die beiden Scheiben 16, 16' zu gleichförmigen entgegengesetzten
Umläufen veranlaßt, so daß die Massen io, io' auch ihrerseits in entgegengesetzten
Richtungen umlaufen. In diesem Beispiel sind die Koordinaten der Achse 15-15' der
Antriebskurbeln x = d und y = o, wobei a der Rückseite des Gehäuses zugekehrt ist.
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Mit 21 ist das Werkzeug bezeichnet, auf das der Stößel schlägt; dieser
ist der Länge nach ausgekehlt und in einer 'Muffe 22 geführt, die innen mit Längsnuten
oder Längsrippen versehen ist, die in jene des Stößels eingreifen. Die Muffe ist
ebenfalls mit äußeren Längsnuten versehen, die mit entsprechenden inneren Nuten
in der Hülse 23 des Gehäuses zusammenwirken.
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Das Werkzeug ist mit einem Bund 24 versehen, an dem sich eine Druckfeder
25 abstützt, die sich am anderen Ende gegen einen Bund 26 der Muffe 22 anlehnt,
die im Gehäuse 14 vermittels eines Bundes 27 axial gesichert ist. So teilt sich
ein Teil der Schlagkraft dem Gehäuse mit und schleppt es nach vorn im Sinne der
Durchdringung des Werkzeuges. Das hintere Ende des Stößels ist mit einem Hohlkolben
28 versehen, der in einer Führung innerhalb eines Zylinders 29 des Gehäuses 14 läuft
und am Kopfe ein Ventil 30 trägt, das sich gegen den Zylinderraum Gffnet. Beim Rücklauf
des Stößels schließt sich das Ventil, indem es die Luft im Zylinder 29 verdichtet,
wodurch eine bremsende Kraft erzeugt wird, die die Lage des rückwärtigen Endhubes
des Schlägers und daher die mittlere Lage der Schwingung des Schlägers und der auf
diesem aufmontierten Umdrehungsachse der Massen regelt. DasVentil3o, das sich am
Ende des Vorwärtsganges wieder öffnet, dient dazu, in den Zylinderraum 29 die etwa
wegen unvollständiger Dichtung des Kolbens entwichene Luft wieder einzuführen. In
den Kolben 28 wird die Luft durch die Öffnungen 31 eingelassen.
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Zum Ausgleich des durch die Massen um die Achse p-p hervorgerufenen
Drehmomentes sind die treibenden Scheiben 16, 16' mit Schwungmassen 32, 23' versehen,
die in den genannten Scheiben den exzentrischen Massen io, io' gegenüber der Umlaufachse
, 5, i 5' diametral entgegengesetzt gelegen sind. Diese Massen 32, 32
haben auch die andere Schwingaufgabe, von der bereits weiter oben die Rede war.
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Das Kegelzahnrad 19 kann am oberen Boden des Gehäuses gleichmittig
zur Achse p-p aufgesetzt
und unmittelbar an einen zwischen den
beiden Handgriffen 33, 33' an Stelle des mittleren Ouerriegels 34 befindlichen Motor
angeschlossen werden.
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Im Beispiel gemäß Fig. 6 und 7 bilden die zwei exzentrischen Massen
4o, 4o' ein einziges Ganzes mit ihrer Umlaufwelle 41 und laufen beide im selben
Sinne um. Ihre Welle .l1 läuft in einem Lager 42 des Stößels 43, der auch in diesem
Falle vorzugsweise zwischen den Massen möglichst abgeplattet ist. Die .lassen sind
wie im vorhergehenden Falle mit Kurbelzapfen 13, 13' versehen, die in Radialnuten
44, 4.1' zweier Scheiben 45, 45' gleiten. Die Scheiben sind auf gleichmittigen Zapfen
46,46' drehbar, die am Gehäuse sitzen. Diese Scheiben sind auf ihrem Umfang mit
Verzahnungen versehen, in die Treibritzel 4.8 eingreifen, die gemeinsam auf einer
Antriebswelle 49 aufgekeilt sind.
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In den anderen Teilen ist dieses Beispiel dem vorhergehenden gleich.
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Auch in diesem Falle sind die Treibscheiben mit Schwungmassen 5o,
5o' versehen, die außer der bereits beschriebenen schwunglichen auch die Aufgabe
haben, die von beiden Massen 40, 40' durch ihren Umlauf angestrebte Ouerablenkung
auszugleichen.
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Falls die Schwungmassen auf dem Stößel keine Drehungen und Ablenkungen
bewirken, wie dies z. B. bei dem Beispiel gemäß Fig. 8 der Fall ist. bei welchem
drei in ein und derselben Ebene umlaufende Massen 51, 52, 51' vorgesehen sind, die
untereinander durch Getriebe 53, 54> 53' gekuppelt sind, können die oben beschriebenen
Treibscheiben durch eine einfache, mit einer Kulisse 56 versehene Kurbel
55 ersetzt werden. In die Kulisse greift ein Zapfen 57 ein, der an einer
der blassen, gegebenenfalls vermittels einer Kurbel 58, befestigt ist. In diesem
Falle kann die Kurbel 55 unmittelbar durch die Triebwelle 59 ohne Anwendung von
Zahngetrieben angetrieben werden, indem der Umlaufzapfen 6o der Kurbel mit dieser
Welle vereinigt tvird. .
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Die gleiche Nusschaltung von Getrieben kann man auch in dem in den
Fig. 6 und ; dargestellten Beispiel durchführen, bei welchem die beiden Massen fest
miteinander verbunden sind. Es genügt, einzig und allein nur eine davon anzutreiben.
Man wird demnach auch in diesem Falle die vereinfachte Vorrichtung gemäß Fig.9 anwenden,
indem man jedoch bei der Triebkurbel den Bau gemäß Fig. io benützt, wo diese Kurbel
bi zu dem bereits genannten Zwecke mit einer Schwungmasse 62 versehen ist. Zum symmetrischen
Ausgleich der bereits beschriebenen Störungen ist es angebracht, daß eine Kurbel
wie die Kurbel 61-62 auch für die andere der beiden auf dem Stößel umlaufenden Massen
vc-#rgeselten wird.
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Bisher wurde in der Beschreibung der Fall betrachtet, in dem jede
getriebene Kurbel mit einem Zapfen und die entsprechende treibende mit einer Kulisse
versehen ist: doch ist es klar, daß auch der umgekehrte Aufbau verwendet werden
kann, indem man nämlich die treibenden Kurbeln mit Zapfen und die getriebenen mit
Kulissen versieht. So wird man auch an Stelle der Zapfen und Kulissen andere Systeme
beweglichen Eingriffes zwischen den Kurbeln anwenden können, ohne an dem Grundgedanken
der Erfindung etwas zu ändern.
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Die dargestellten und beschriebenen Beispiele sollen jedenfalls keine
Beschränkung der Erfindung bedeuten. Es soll vielmehr auch jede Abänderung, die
den geschilderten Erfindungsgedanken betrifft, in den Bereich und unter den Schutz
dieses Patentes fallen.