DE7227675U - Geschwindigkeitsveränderlicher Antrieb - Google Patents

Description

PATE NTANWÄLTE .:Oipt-lng. MARTI N U C "T

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN Dr. REINHOLD SCHMIDT

MÖNCHEN 2 ■ TH ERESIENSTRASSE 33 Dipl.-Wirt$ch.-Ing. AXEL HANSMANN Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN München, den 27. Juli 1973 Harris-Intertype Corporation Ihr Zeichen Unter Zeichen Neue Beschreibungseinleitung

(zum Ersatz der Seiten 1, 2-und 3 der ursprünglichen Beschreibung.) ->

"Geschwindigkeitsveränderlicher Antrieb, insbesondere für Schneidwerkzeuge für Böden."

Die Erfindung betrifft einen geschwindigkeitsveränderlichen Antrieb-zyklischer Wi.rkung£Heij5.e~_mit einer um ihre Längsachse

drehbaren Ausgangswelle zum Antrieb eines Werkzeuges, insbesondere eines auf einer Umfangsbähn geführten Schneidwerkzeuges für Bögen, einem an der Ausgangswelle zu gemeinsamer Drehung mit dieser befestigtem drehbaren Arm, sowie einem zum zyklischen Antrieb de*» Ausgangswelle Über "den drehbaren Arm dienenden Kurbelelement, welches auf einer zur Ausgarrgswelle parallelen Tragwelle sitzt, wobei der drehbare Arm und das Kurbelelement Schlitze zur Aufnahme von Drehmomentübertragungszapfen haben und eine Einrichtung zur Veränderung der gegenseitigen Stellung der Zapfen und Schütze vorgesehen 1st.

Ein geschwindigkeitsveränderlicher Antrieb mit den vorstehend aufgeführten Baumerkmalen 1st aus der deutschen Patentschrift 722 526 bekannt, wenn auch dort nicht an einen Antrieb von Werkzeugen, sondern vielmehr an einen Antrieb für Orehkondensa-

Pctentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wlrtsch.-Ing, Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann. 2 -

β MÖNCHEN 2, THERESIENSTRASSE 33 · Telefon. 281202 · Telegramm-Adrette ι Llpatll/München Bayer. Verelnibank Manchen, Ζ^Ιαι'.^ι^^η^Μ^^Ιη^, Kto.-Nr. te/495 · Poifichadt-Konloi MOnchen Nr. 163397

SCHMIDT

toren, Modulationsgeräte, Rechengeräte für artilleristische Zwecke und dgl. gedacht war.

Gattungsmäßig verwandte Antriebe, also Antriebe, die auch mit mehreren kukbelschltifenartigen Getriebeelementen arbeiten, sind aber auch bereits zum Antrieb von Schneidwerkzeugen für Bögen bekanntgeworden. Ein Beispiel dafür bietet die DT-OS 1 808 980. Bei diesem Anwendungsgebiet können derartige geschwindigkeitsveränderliche Antriebe benutzt werden, um einerseits Schneidwerkzeuge mit der gleichen Geschwindigkeit wie eine zu schneidende Bahn laufenzulassen und andererseits auch j ; den zeitlichen Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Schneiivopgängen zu variieren, so daß sich unterschiedliche Blattlängen ergeben. Der letztgenannte Gesichtspunkt 1st auch aus der DT-AS 1 254 927 bekanntgeworden.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgab) zugrunde, einen geschwindigkeitsveränderlichen Antrieb der in Rede stehenden Art zu schaffen, der bei einfachem, kompaktem und kostensparenden Aufbau mit Zuverlässigkeit eine schnelle Verstellung der Umlaufgeschwindigkeit der Werkzeuge gestattet, so daß auch bei hohen Geschwindigkeiten einer zu bearbeitenden Bahn auf günstige Weise eine maßgenaue Bearbeitung ohne uner-

f-K wünschten Verschnitt oder Ausschuß möglich 1st.

Erfindungsgemäße Lösung der Aufyabe 1st dadurch gekennzeichnet, daß das Kurbelelement seinen Schlitz und einen Zapfen auf gegenüberliegenden Seiten seiner Tragwelle trägt, und daß eine motorgetriebene Einrichtung vorgesehen 1st, mittels deren die Drehachse der Tragweile aus einer Null-Lage, in der sie koaxial mit der Längsachse der Ausgangswelle verläuft, in eine maximale und eine minimale Versetzungs-Position auf gegenüberliegenden Selten der Null-Lage verlagerbar ist.

|; Eine besonders kompakte Bauweise ergibt sich aufgrund einer

vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schlitz des Kurbel elementes einen Drehmoment-Übertragungszapfen aufnimmt, der exzentrisch auf einem Eingangs-Zahnrad sitzt, welches konzentrisch zur Ausgangswelle angeordnet ist.

Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es sei bemerkt, daß die besonders kompakte, einfache und zuverlässige Ausgestaltung nach der vorliegenden Erfindung j trotz des Bekanntseins von Kurbel sch!ei fen und dgl. in verschiedenen Anordnungen nicht in schutzhindernder Weise nahegelegt worden ist.

Bei dem deutschen Patent 722 526 sitzen zwei Mitnehmerzapfen in festliegendem Abstand auf einer gemeinsamen Kreisringscheibe. Zwei als drehbarer Arm bzw. Kurbel element dienende Gabeln sind auf einer gemeinsamen Achse angeordnet. Eingangswelle und Ausgangswelle sind also immer koaxial. Die Verstellung des Verhältnisses von Antrieb und Abtrieb erfolgt durch Verstellung der Kreisringscheibe auf einem Exzenter.

;\ Auch wenn die DT-OS 1 808 980 bereits zwei parallele Gabeln J mit verstellbarer Kulissenführung zeigt, so ist doch auch in Verbindung mit der vorher erläuterten deutschen Patentschrift 722 526 keineswegs der Gedanke nahegelegt worden,Änderung der. Abtriebsgeschwindigkeit durch Verlagerung der Achse einer Tragwelle zu erreichen, welche ein Kurbel element trägt, welches auf der einen Seite seiner Achse einen Antriebszapfen und auf der anderen Seite seiner Achse den Schlitz zum Eingriff des anderen Antriebszapfens trägt. Auch die Hinzuziehung der weiter genannten DT-AS 1 254 927 steuert keine Gesichtspunkte bei, welche die erfindungsgemäße Ausgestaltung mit der Verstellung

-3a -

Il ff·¹

der Tragwelle des Kurbelelementes nahegelegt hätten. Stattdessen offenbart die Patentschrift 1 254 927 ein kompliziertes Hebelwerk, welches beim Anmeldungsgegenstand kein Gegenstück findet.

Zum Stande der Technik ist allerdings noch zu bemerken, daß die DT-OS 1 808 980 bereits eine Versetzung der Schlitze zweier Kurbelschleifen um 180° offenbart, daß aber auch dieses Merkmal die erfindungsgemaße Ausgestaltung in keiner Weise nahegelegt hat.

(Folgt ursprüngliche Seite 4)

Ha/uy

Abschrift der ursprUng·

0 72 27 675.6 Hohen Selten 4 - 10

Harris-Intertype Corporation

In FIg. 1 ist der gesohwindlgkeitsTeränderliohe Antrieb 10 einer Schneidmaschine dargestellt. Diese weiut eine Eingangs-Antriebswelle 12 auf, welohe alt konstanter Geschwindigkeit laufen kann. Die Antriebswelle kann mit Hilfe jeden Antriebes in Umlauf versetzt worden« so mit Hilfe eines Synchronmotor» 13 oder dergleichen, welcher gleichfalls die zu schneidende B«hn bewegt. Die Eingangsbewegung der Antriebswelle 12 wird auf die angetriebene Welle 14 übertragen, welohe im wesentlichen parallel zur Antriebswelle 12 und im Abstand zu dieser angeordnet ist. Ein Antrieberitzel 16 ist an der Antriebswelle 12 befestigt und kämmt mit einem Zahnrad 18. Das Stirn- bzw. Zahnrad 18 wirkt als Eingangs-Antriebskurper des geschwindigkeltsveränderlichen Mechanismus. Zu diesem Zweck wird ein ver-

«hältnismäBig großes Zahnrad mit den Eigenschaften eines Schwungrades gewählt, um einen glatteren Lauf der Maschine zu gewährleisten. Ein Lager 20 ist an einer der Flächen des Zahnrades 18 im Abstand τοη dessen Drehachse angebracht. Das Lager 20 vrä^t einen Kupplungskftrper, so einen Zapfen 22, welcher drehbar eine Rolle 24 trägt. Die Rolle 24 treibt den sich drehenden Arm 26 an.

Der drehbare Arm 26 ist mit einem länglichen Teil 28 ausgestattet, in dem sich ein länglicher, radial gerichteter Sohlitz 29 befindet. Der Schlitz 29 besitzt eine Länge, wel-

ohe für die ata» Sohneiden gewählte Blattlänge geeignet ist. Der drehbare Ära 26 ist ferner Bit einen naoh außen gerichteten Teil 30 ausgestattet· Der Teil 30 erstreokt sioh nicht soweit wie der längliche Teil 28. Vorzugsweise sind die Teile 28 und 30 diametral einander gegenüberliegend angeordnet.

Das größte Drehmoment wird an der .Eingangsseite des Meohanisnus angelegt. Infolgedessen weist die Rolle 24 einen s-\ verhältnismäßig großen Durchmesser in Vergleioh zur Rolle 36 auf. Der Teil 28 4es Arms 26 ist abgeschrägt, um dynamische Belastungen und Trägheitskräfte im Mechanismus zu reduzieren. So hat die zur Verstärkung dienende Rippe 27 am äußeren freien Ende des Teils 28 weniger Masse, also dort, wo die Biegemomente und Spannungen im Arie 26 am geringsten sind.

Der Arm 26 1st zwischen seinen Enden drehbar mit Hilfe einer einstückig angebrachten Welle 32 gelagort. Die Welle 32 kann zu diesem Zweck in einem geeigneten Lagerblook 34 geführt sein. Der sioh nach außen erstreckende Teil 3C des Arms trägt einen Kupplungskörper, so einen Zapfen 35» welcher an seinem fraien Ende eine Rolle 36 trägt. Die Rolle 3& ist in einem länglichen, radial gerichteten Schlitz 38 eines Ausgangs-Kurbelroters 40 geführt. D«r Kurbelrotor bzw. -läufer 40 ist an der zuvor genannten Ausgangswelle 14 befestigt.

Der Teil 30 des Arms 26 ist nit einer zwischen den Zapfen 35 und der Welle 32 befindlichen Ausnehmung 33 versehen. Semäß Darstellung in Fig. 3 ist die Ausnehmung 33 von beträchtlicher Länge und Tiefe im Vergleioh mit der Länge und der Dioke des Teils 30. Die Ausnehmung 33 reduziert den Drall bzw. die Torsion im Teil 30 des Arms 26. Die Ausnehmung 33 besitzt die Neigung, Spannungen an den Selten-

kanten der Rolle 36 zu konzentrieren, sodaß der Seher-Mittelpunkt des Teils 30 des Arms 26 in eine Lage außerhall) der Soherebene des Arms 26 nahe der Ebene des Kurbelrotors 40 -versetzt ist. Diese Reduzierung in der Verwindung des Arms 26 setzt die Berührungsspannungen zwisohen Rolle 36 und Schlitz 38 herab.

Die Rolle 36 ist vorzugsweise kleiner als die Rolle 24. Wenn die Rolle 24 einen Durohmesser von 12,7 cm besitzt, ) dann kanu die Rolle 36 einen Durohmesser von 10,1 om aufweisen. Die Rolle 36 ist an ihrem AuOenumfang vorzugsweise ballig, um Berührungsspannungen in den Mittelbereioh des Schlitzes 38 im Rotor 40 und in die Mittelebene der Rolle 36 zu verlagern. Ein geeigneter Ballen- bzw« Kronenradius für die Rolle 36 bei einem Durohmesser von 10,1 om ist etwa 78,2 om.

Die Rolle 24 und der sich drehende Arm 26 können als erster Kurbel- und Qleitmeohanismus bezeichnet werden. Die Rolle 36 und der Kurbelrotor 40 können als zweiter Kurbel- und Gleitmeohanismus angesehen werden.

Die Ausgangswelle 14 treibt ein erstes Zahnrad 42 an, welches in ein zweites Ausgangezabnrad 44 eingreift. Jedes der Zahnräder weist Wellen 46 bzw. 48 auf, welche sioh von den Zahnrädern erstrecken unä in ihren entsprechenden Werkzeugen getragen werden« In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind die Werkzeuge 50 als Sohneidblätter bzw. Sohneidklingen wiedergegeben. Es kann sioh natürlich auch um Druokstempel, Stanzen oder dergleichen handeln.

— 7 —

Die Eingangsbewegung auf der Welle 12 wird mit Hilfe des Ritzels 16 und des Zahnrades 18 auf den ersten Gleit- und Kurbelmechanismus übertragen» Dieser ist an den zweiten, die Ausgangswelle 14 antreibenden Kulissen- bzw. Gleit- und Kurbelmeohanismus angeschlossen. Die Geschwindigkeit der Ausgangswelle 14 bezüglioh ihrer Winkelposition hängt von der Relativposition der Längsachse der Welle 32 bezüglich der Achse der Ausgangswelle 14 ab. Die Relativposition dieser beiden Wellen wird duroh eine Vorrichtung gesteuert, welche den zuvorgenannten Lagerblook 34 verschieben kann. Zu diesem Zweck sind geeignete Schienen 49 oder andere Führungen vorgesehen. Der Blook 34 kann mit übergreifenden Körpern 52 versehen sein, sodaß er entlang der Schienen geführt bzw« bewegbar ist. Ein Gewindesohaft 54 wird verwendet, um den Lagerblook und um die Welle 32 relativ zur Achse der Ausgangswelle 14 zu verschieben.

Gemäß Fig. 2 befindet sich der geschwindigkeitsveränderliohe Mechanismus innerhalb eines Gehäuses 60. D_as Gehäuse kann nahe einer durchlaufenden Bahn von Material angeordnet sein, sodaß sioh die Werkzeuge 50 in Querrichtung dazu bewegen lassen.

Die wesentliche Abstützung für den geschwindigkeitsveränderlichen Antrieb besteht aus einer Lagerhülse 62, welche an der Vorderseite 64 des Gehäuses getragen ist. Das Zahnrad 18 ist mit Hilfe geeigneter Lager 65 am Außenumfang bzw. an der Außenseite der LagerhUlse 62 vorgesehen.

Die Ausgangswelle 14 wird konzentrisch innerhalb der Lagerhülse 62 gehalten, während der Kurbelläufer bzw. Kurbelrotor 40 mit Hilfe einer länglichen Hülse 66 daran befestigt ist. So sind die Ausgangswelle 14, der Kurbelrotor 40 und das Zahnrad 18 des Hauptantriebes um eine gemeinsame Aohse drehbar geführt.

Der sich drehende Am 26 ist Hit Hilfe der Welle 32 an Lagerblook 34 angebracht. Der Lagerblook ist entlang der Sohienen 49 innerhalb des Gehäuses verschiebbar. Der Gewindesohaoht 5* wird mit Hilfe eines geeigneten Antriebes gedreht, der an das Zahnrad 68 außerhalb des Gehäuses angeschlossen ist. Bei Drehung des Zahnrades 68 werden entsprechend die Welle 32 und der Am 2$ relativ zur zuvorgenannten Achse des Kurbelrotors 40 bewegt. Der an das Zehn« rad angeschlossene Motor bzw. Antrieb sollte von reversibler Wirkungsweise sein und kann aus eine« Iztpulesehrittmotor 67 bestehen, um entsprechend einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen den Lagerblook 34 präzise entlang eines vorbestimmten Abstandes bewegen zu kennen.

Das Zahnrad 42 wird an der Ausgangswelle 14 getragen, welche mit Hilfe geeigneter Lager 69 nahe des Zahnrades angebraoht ist. Das Zahnrad 42 treibt das Zahnrad 44 an, welches in Lagern 70 geführt ist.

Jedes der Zahnräder 42 und 44 trägt angetriebene Wellen und 48, an welchen das Werkzeug zur Bearbeitung der Bahn sich bewegenden Materials befestigt sein kann· An ihren entgegengesetzten finden trägt jede der WeHeu 46 und 48 Zahnräder 72 und 74, welche mit Hilfe von Lagern in einem Gehäuse 76 gehalten sind. Es besteht also ein wirksamer bzw» positiver Antrieb zwischen den oberen und unteren Wellen 46 und 48 und deu durch die Wellen getragenen Werkzeugen.

Es soSte erwähnt werden, daß der Antrieb beschriebener Bauweise aus einer klelnctmögliohen Anzahl sich bewegender Teile besteht, von welchen jedes verhältnismäßig leioht und ven einfachem Aufbau ist. Wenn die Wellen 32 und 14 koaxial v,«r-

laufen, dann befindet sieh der zyklische Antrieb in seiner Null-Pesition, während die Geschwindigkeiten der Wellen 46 und 48 konstant sind. In einer Masohine dieser Bauform, welche unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert ist, entspricht die Null-Position einer Bogenlänge τον 86336 ca· Venn si oh die Welle 32 in eine Position bewegt, in welcher aie Rolle 24 dem äußeren Ende des Teils 28 gemäß Fig. 1 nähert, können Bugen einer kleineren Länge als 86336 om geschnitten werden. Der Lcgerbloek 34 kommt mit erenzsohaltern in Berührung, welche die gesetzten Grenzen fUr die Position des sich drehenden Arme» 26 darstellen. D_er Bewegungsabstang für die Welle 32 aus ihrer Position zur Bearbeitung von BSgen minimaler Länge von 55»β cm in die Position zur Bearbeitung n»oc Bugen maximaler Länge von 609,6 om ist verhältnismäßig kurz, so 18,4 cm.

In Flg. 1 ist als graphische Darstellung die Bogenlänge in Zoll gegenüber der Versetzung in Zoll dargelegt. Das Wort "Versetzung" bezieht eich auf den Abstand zwischen den Achsen der Wellen 14 und 32. Die graphische Darstellung gemäß Fig. 4 basiert auf der Formelt

worin e die Versetzung in Zoll, R der Abstand in Zoll zwischen den I-ängsaohsen der Welle 32 und der Rolle 36, und SL die Bogenlänge in Zoll entsprechend des Zeitabschnittes des mit der Welle 14 verbundenen Werkzeuges bedeutet. In dieser Foreel bedeutet die Zahl "34" den Umfang der Werkzeugbahn in Zoll. Wenn als Werkzeuge 50 Schneidklingen benutzt werden, welche die Bahn in Bogenlängen unterteilen, bestimmt der zuvorgenannte Zeitabschnitt der

- ίο -

Werkzeuge die gesohnittene Bogenlänge· ^W34^W in der Formel stellt dabei die gesohnittene Bogenlänge in Zoll dar, wenn sioh der Mechanismus in seiner Null-Position gleichförmiger Bewegung befindet und wenn die Geschwindigkeiten der Wellen 46 und 48 konstant sind. Der Umfang der Bahn des Werkzeuges 50 entspricht in diesem Fall der Länge des gesohnittenen Bogens.

ν Der Abstand zwischen den Längsaohsen der Welle 32 und der

Rolle 36 entspricht dem Abstand zwisohen den Längsachsen der Welle 14 und der Rolle 24. Die in Fig. 4 wiedergegebene graphische Darstellung basiert auf einem R von 10 Zoll bzw.

25,4 cm.

Einer Cer bedeutendsten Vorteile der Erfindung ist darin zu

sehen, daß Bogen zwischen minimaler Länge und maximaler Länge

* geschnitten «erden können, während die Maschine mit hohen

; Bahngeschwindigkeiten arbeitet, ohne daß zu hohe Spannungen

• an den Bauteilen vorliegen.

J) Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf das Sohneiden von

Papierbahnen beschrieben wurde, welche unter verschiedenen Geschwindigkeiten bewegbar sind, kann sis auch auf anderen Gebieten angewendet werden. So kann das durch den geschwindigkeit svariabl en Antrieb getragene Werkzeug zum Stempeln, Sohneiden, Prägen bzw. Stanzen oder zum Druoken sich bewegender Bahnen benutzt werden„ Der beschriebene Mechanismus bewirkt, daß die Werkzeuge 50 zyklisch ihre Geschwindigkeit vergrößern bzw. verringern, sodaß sioh die Werkzeuge bei Eingriff an der Bahn mit deren Geschwindigkeit bewegen.

Claims (7)

Ansprüche

1. Geschwindigkeitsveränderlicher Antrieb zyklischer Wirkungsweise mit einer um ihre Längsachse drehbaren Ausgangswelle zum Antrieb eines Werkzeuges, insbesondere eines auf einer Umfangsbahn geführten Schneidwerkzeuges für Bögen, einem an der Ausgangswelle zu gemeinsamer Drehung mit dieser befestigtem drehbaten Arm, sowie einem zum zyklischen Antrieb der Ausgangswelle über den drehbaren Arn» dienenden Kurbelelement, welches auf einer zur Ausgangswelle parallelen Tragwelle sitzt, wobei der drehbare Arm und das Kurbelelement Schlitze zur Aufnahme von DrehmomentUbertragungszapfen haben und eine Einrichtung zur Veränderung der gegenseitigen Stellung der Zapfen und Schlitze vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurbelelement (26) seinen Schlitz (29) und einen Zapfen (35) auf gegenüberliegenden Seiten seiner Tragwelle (32) trägt, und daß eine motorgetriebene Einrichtung (54, 67, 68 vorgesehen ist, mittels deren die Drehachse der Tragwelle (32) aus einer Null-Lage, in der sie koaxial mit der Längsachse der Ausgangswelle (14) verläuft, in eine maximale und eine minimale Versetzungs-Position auf gegenüberliegenden Selten der Null-Lage verlagcrbar ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (38) des drehbaren Armes (40) und der Schlitz (29) des

Patentanwälte Dipl.-tng. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

Kurbelelementes (26) um 180° phasenversetzt sind.

3. Geschwindigkeitsveränderlicher Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (29) des Kurbel el ementes (26) einen Drehmoment-Obertragungszapfen (22) aufnimmt, der exzentrisch auf einem Eingangs-Zahnrad (18) sitzt, welches konzentrisch zur Ausgangswelle (14) angeordnet ist.

4. Geschwindigkeitsveränderlicher Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den radial gerichteten Schlitz (29) aufweisende und von der Tragweite (32) getragene KurbeTelement (26) zum Zwecke der Reduzierung der Masse abgeschrägt ist.

5. Geschwindigkeitsveranderlicher Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der maximalen und minimalen Versetzungsposition weniger als 20,3cm beträgt.

6. Geschwindigkeitsveränderlicher Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurbel element (26) eine Ausnehmung (33) aufweist, so daß der Schermittelpunkt des Kurbelelementes außerhalb einer vertikalen, daß Kurbelelement enthaltenden Ebene liegt.

7. Geschwindigkeitsveränderlicher Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versetzung zwischen den Achsen der Wellen durch die Formel:

SL

gebildet ist, wobei e die Versetzung in Zoll darstellt, R dem Abstand in Zoll zwischen der Längsachse der Tragwelle

(32) und dem vom Kurbelelement (26) getragenen Drehmoment- j Übertragungszapfen (26) entspricht, SL der Bogenlänge ent- I sprechend der Werkzeug-Einsatzzeit entspricht, und K den Umfang der Werkzeugbahn in Zoll wiedergibt.