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Wippe für die schwenkbare Lagerung von Maschinen, insbesondere Elektromotoren
oder Generatoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Wippe für die schwenkbare Lagerung
von Maschinen zur Ausnützung ihres Reaktionsdrehmoments für die. Einstellung der
Riemenspannung. Eine solche schwenkbare Lagerung der Maschine, beispielsweise eines
Elektromotors bei einem Riementrieb, ist an sich bekannt und bietet den Vorteil,
daß durch die unter der Wirkung des Reaktionsdrehmoments erfolgende Verschwenkung
der Maschine die Riemenspannung in Abhängigkeit von dem zu übertragenden Drehmoment
erhöht wird.
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Bei derartigen schwenkbaren Anordnungen von Maschinen muß die Lage
der Wippenschwenkachse relativ zur Achse der Riemenscheibe entsprechend den jeweiligen
Betriebsfällen gewählt werden. So muß z. B. bei horizontalem Antrieb oder Abtrieb
die Schwenkachse bei Unterzug unterhalb der Scheibenachse und bei Oberzug oberhalb
der Scheibenachse angeordnet werden, um die gewünschte Spannwirkung zu erzielen.
Hierbei haben eingehende Versuche gezeigt, daß auch verhältnismäßig geringe Veränderungen
der Schwenkachsenlage die Leistungsfähigkeit des Triebes bereits stark beeinflussen.
Überdies sind die Achshöhen, von verschiedenen Maschinen verschieden, und es gelangen
auch verschieden große Riemenscheiben zur Verwendung. Es mußte daher bisher die
Wippe und insbesondere die Wippenschaukel entsprechend den verschiedenen Betriebsfällen
und für die verschiedenen Maschinentypen gesondert konstruiert werden, wodurch die
Serienherstellung von Wippen erschwert oder in den meisten Fällen sogar unmöglich
gemacht wurde.
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Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Wippe zu schaffen, welche
für verschiedene Betriebsfälle und auch für verschiedene Maschinentypen universell
verwendbar
ist, und besteht im wesentlichen darin, daß die unsymmetrisch ausgebildeten Arme
der Wippenschaukel nur auf einer Seite der Maschinensymmetrale mit einer Anzahl
von Organen zur verstellbaren Festlegung der Schwenkachse versehen sind, die so
angeordnet und ausgebildet sind, daß eine Verstellung der Schwenkachse in bezug
auf die Maschinenauflagerfläche sowohl in der Höhenrichtung als auch in seitlicher
Richtung möglich ist. Eine solche Ausbildung ermöglicht die Herstellung von Wippen
in großer Serie, da diese durch,die universelle Verstellbarkeit der Schwenkachse
für alle Betriebsfälle, wie Oberzug (oberes Riementrum ziehend) oder Unterzug (unteres
Riementrum zieliend) des Riemens, für verschiedene Riemenscheibendurchmesser und
auch für verschiedene Maschinengrößen oder -typen in gleicher Weise verwendbar sind.
Insbesondere kann die Verstellung der Schwenkachse auch dann ohne Verschiebung der
Mäschine auf der Wippenschaukel erfolgen, wenn die Maschine so gelagert wird, daß
der Boden der Wippenschaukel auf der dem Antrieb gegenüberliegenden Seite liegt.
Eine solche Lagerung der Wippenschaukel ist besonders zweckmäßig, da in diesem Falle
auch bei großen Schwenkwinkeln eine Berührung des Treibriemens mit dem Boden der
Wippenschaukel nicht stattfinden kann.
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Durch die unsymmetrische Ausbildung der Arme der Wippenschaukel und
durch Anordnung der Organe zur verstellbaren Festlegung der Schwenkachse nur auf
einer Seite der Maschinensymmetrale kann durch Umsetzen der Wippenschaukel um iSo°
relativ zur Maschine die Anordnung der Schwenkachse wahlweise auf beiden Seiten
der Maschinensymmetrale erfolgen. Hierdurch wird eine weitere Vereinfachung derWippenschaukel
und einewesentliche Gewichtsersparnis erzielt, ohne daß dadurch die universelle
Verwendbarkeit der Wippe beeinträchtigt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Organe zur verstellbaren
Festlegung der Schwenkachse aus Löchern in den Schaukelarmen, die in mehreren Reihen
neben- und übereinander angeordnet sind. Eine solche Ausbildung ermöglicht durch
Durchstecken von Bolzen durch die entsprechendenLqcher, gegebenenfalls unterZwischenschaltung
von Kugellagern, die Schwenkachse in einwandfreier und einfacher Weise sicher in
der entsprechenden Lage festzulegen; wobei durch richtige Austeilung der Löcher
die Einstellstufen ausreichend klein gemacht werden können. Wenn auch der Wippenständer
mit einer Anzahl von Lagerungsorganen bzw. Löchern ausgebildet ist, bringt dies
den Vorteil mit sich, daß die Wippenschaukel, entsprechend der jeweiligen Betriebsart,
unabhängig davon, ob die Schwenkachse oberhalb oder unterhalb der Riemenscheibenachse
liegt, stets in der richtigen Höhe gelagert werden kann, in welcher ein. freies
Durchschwingen der Wippenschaukel möglich ist.
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Durch die Freiheit, die durch die erfindungsgemäße Wippe in bezug
auf die Wahl der Schwenkachse gegeben ist, kann ,die Wippe derart gelagert werden,
daß der Schwenkbereich der die Maschinenfüße tragenden Auflagerfläche der Wippe
auf der dem Antrieb oder Abtrieb gegenüberliegenden Seite liegt, wodurch der ausnutzbare
Schwenkbereich und damit der Nachspannhul) vergrößert wird. Die Vergrößerung des
ohne Gefahr eines Riemenstreifens an den Aufhängungsorganen zulässigen Schwenkhubes
bedeutet für Riementriebe einen wesentlichen Vorteil. Dieser Vorteil ist insbesondere
deshalb von Bedeutung, da zur Erzielung der erforderlichen Riemenspannung die Entfernung
des Wippendrehpunktes von der Motorachse verhältnismäßig klein sein muß und vorteilhafterweise
gleich dem; Radius der Riemenscheibe oder sogar kleiner als dieser ist.' In Anbetracht
der Riemendehnung ist daher auch bei kurzem Riemen ein verhältnismäßig großer Winkelausschlag
der Wippe erforderlich, der in günstigem Bereich erst durch die erfindungsgemäße
1`-laßnahme ermöglicht wird. Während die Erfindung somit für Riemenkurztriebe wesentliche
Vorteile bietet, ermöglicht sie überhaupt erst die Verwendung einer Wippe für Triebe
mit größerer Riemenlänge.
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Die Erfindung bietet besondere Vorteile für die Lagerung von Elektromotoren,
kann aber auch für beliebige andere Aggregate, sei es Motoren oder angetriebene
Maschinen, wie insbesondere Generatoren, Anwendung finden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
schematisch erläutert, wobei die Wippe für die Lagerung eines Elektromotors verwendet
ist.
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Abb. i zeigt eine Wippenschaukel mit einem Elektromotor, während Abb.
2 den dazugehörigen Ständer darstellt. Der größeren Deutlichkeit halber sind hierbei
Wippenschaukel und Ständer in gesonderter Abbildung dargestellt; Abb. 3, 4 und 5
zeigen andere Ausführungsformen der Wippenarme; Abb.6, 7 und 8 zeigen Befestigungsarten
des Schwenkzapfens in dem Schaukelarm der Wippe; Abb. 9 zeigt die Anordnung eines
Elektromotors für Unterzug des Riementriebes, während Abb. io eine solche Anordnung
für Oberzug zeigt; Abb. i i zeigt eine Anordnung, durch welche bei Unterzug ein
möglichst großer Schwenkbereich erzielt wird; Abb. t2 zeigt eine Anordnung für senkrechten
Abtrieb nach unten.
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Die in Abb. i dargestellte Wippenschaukel besteht in üblicher Weise
aus einer Grundplatte i, auf welcher die Maschine, z. B. ein Elektromotor 2, befestigt
ist und aus zwei Armen 3, unter deren Vermittlung die Wippenschaukel an den Wippenständern
4 (Abb. 2) aufgehängt ist. Die Arme 3 sind nun mit einer Anzahl von Löchern 5 ausgebildet,
die in Reihen parallel zu der schrägen Kante 6 der Arme 3 angeordnet sind. Die Wippenständer
4 hingegen weisen wieder eine Anzahl von Löchern 7 auf, so daß die Schwenklagerung
durch ein. einfaches Durchstecken und Festlegen eines Bolzens durch ein entsprechendes
Loch 7 der Ständer und ein Loch 5 der Schaukelarme hergestellt werden
kann.
Es kann somit nicht nur die Lage der Schwenkachse an der `Vippenschaukel je nach
den Erfordernissen beliebig gewählt werden, sondern es kann auch die klöne der Lagerung
am Wippen-s ti iiii(ler N, -erändert werden. Die Anordnung der Löcher 7 am
Wippenstä nder 4 in zwei Reihen gibt gleichzeitig auch eine Nachspannmöglichkeit
für den Riemen.
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In den Armen der Wippenschaukel sind die Löcher 5 so angeordnet, daß
die einzelnen Lochreihen stets um einen Bruchteil ihrer Teilung gegeneinander versetzt
sind. Nenn der Motor an der Grundplatte, z. 13. in Schlitzen derselben, verschiebbar
festgelegt ist, kann dadurch noch eine zusätzliche Eitistellniögliclil<cit geschaffen
werden.
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Die Schatikelarine sind unsymmetrisch mit einer schrägen Kante 6 und
einer steileren Kante 9 ausgebildet, wobei die Löcher 5 nur auf der von der steileren
Kante 9 begrenzten Hälfte angeordnet sind. Wenn die Schwenklagerung bei der Anordnung
nach Abb. i unterhalb der Maschinenachse erfolgen soll, so wird einfach die Wippenschaukel
relativ zur Maschine 2 tim i 8o° derart umgesetzt, daß die schräge Kante 6 in der
Stellung nach Abb. i oben liegt und die steile Kante 9 unten. Dadurch wird einerseits
die Anzahl der zu bohrenden Löcher auf die Hälfte verringert und andererseits eine
Gewichtsersparnis erzielt.
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Wenn die Riemenscheibe 8 des Motors 2 geschliffen oder ihr .,\dliäsionswert
durch sonstige Maßnahmen erhöht ist, hat es sich als vorteilhaft gezeigt, den Abstand
-der Schwenkachse von der Achse der Riemenscheibe ungefähr gleich dem Durchmesser
der lZienienscheibe zu wählen, cla auf diese Weise der Effekt der Schwenklagerung
am besten ausgenutzt werden kann. Bei der .'lnordnung nach der Zeichnung kann somit
das Loch 5' des Armes der Wippenschaukel mit dem Loch 7' des Wippenständers 4 durch
einen Bolzen verbunden werden. Dies entspricht einer Anordnung für Oberzug. wobei
das ollere Trum io des Riemens von der Riemexischeibe gezogen wird und das untere
Truin i i al>I:itift.
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Die vorgebohrten Löcher 5 und 7 bieten den Vorteil, daß bei der Montage
eine Bohrung nicht mehr erforderlich ist und da13 auch die gleiche, bereits mit
den vorgeborten Löchern versehene Wippenschaukel für verschiedene Motortypen und
für verschiedene Betriebsarten, wie später ausgeführt ist, \'erwendiing finden kann.
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Bei der Ausbildung nach Abb. 3 sind die Schaukelarme 3 mit Schlitzen
12 und 13 versehen, in welchen die Schwenklagerungen bzw. die Schwenkzapfen beliebig
verstellbar sind. Die Schaukelarme selbst sind unsymmetrisch ausgebildet, so daß
der Schlitz 13 sich in der .Mitte der Schaukel befindet, während der' Schlitz 12
aus dem Mittel des Schaukelarmes verlagert ist. Durch Umsetzen der Wippe um i8o°
relativ zur Maschine kann wieder der Schlitz 12 auf die andere Seite der Symmetrale
(in Abh. 3 nach unten) gebracht werden, so daß die Schwenklagerung nun auf der anderen
Seite der Riemenscheibe erfolgen kann. Zur genaueren Einstellung kann gegebenenfalls
auch die Maschine auf der Grundplatte i verschoben werden.
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Bei dein Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 erfolgt die Lagerung der
Wippenschaukel in den meisten Fällen entweder am oberen Ende des Schlitzes 12 oder
am unteren Ende des Schlitzes 13, je nachdem in welcher Stellung sich die Wippe
befindet und ob die Wippe für Oberzug oder Unterzug bestimmt ist. Der übrige Bereich
der Schlitze ist in den meisten Fällen von geringerer Wichtigkeit. Abb. 4 zeigt
daher ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die gestrichelt in der Abbildung eingezeichneten
Schlitze 12 und 13 durch einen schräg verlaufenden Schlitz 14 ersetzt sind, welcher
die hauptsächlich in Verwendung stehenden Enden 16 und 17 der bei dem früheren Beispiel
vorgesehenen Schlitze 12 und 13 verbindet. Die Lage der Riemenscheibe 15 ist bei
diesem Ausführungsbeispiel gestrichelt eingezeichnet. Eine solche Ausführungsform
der Wippenschaukel weist eine größere Festigkeit auf, da durch den einzelnen Schlitz
i4 die Schaukelarme weniger geschwächt werden als durch,die Schlitze 12 und 13.
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Abb. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Schaukelarme 3
mit einem längeren Schrägschlitz 18 ausgebildet sind, wodurch sich die Möglichkeit
ergibt, die Schwenklagerung in jeder beliebigen Lage relativ zum Rotormittel anzuordnen.
Zu diesem Zwecke ist die Maschine verschiebbar auf der Wippenschaukel montiert,
so daß die Riemenscheibe die gestrichelt gezeichneten Lagen 15', 15" oder 15"' einnehmen
kann. Bei der Lage 15' kann die Schwenklagerung an der Stelle i9 am oberen Ende
des Schlitzes 18 festgelegt werden. Bei der Lage 15" der Riemenscheibe befindet
sich die Schwenklagerung am unteren Ende des Schlitzes 18 an der Stelle 2o und bei
der Lage 15"' der Riemenscheibe ist die Schwenklagerung ans der Stelle 21 in der
Mitte des Schlitzes angeordnet.
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Abb.5 zeigt weiter die Möglichkeit einer Versteifung der Grundplatte
der Wippenschaukel, wodurch die Konstruktion der Schaukel schwächer gehalten werden
kann. Diese Versteifung wird quer zur Achsrichtung des Motors durch einen Blechsteg
22 und in der Achsrichtung des Motors durch einen diesen Steg kreuzenden Steg 23
gebildet.
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Abli. 6 zeigt eine Ausbildung der Lagerung. Im Wippenarm 3 ist zu
beiden Seiten des Schlitzes 12 eine Reihe von Löchern 24 angeordnet, während eine
Platte 25, welche mit dem Schwenkzapfen 26 verschweißt ist, entsprechende Reihen
von Löchern 27 aufweist. Die Teilung der Löcher 27 ist jedoch kleiner als die Teilung
der Löcher 24 gewählt, wobei beide Teilungen nach Art eines Nonius ein gemeinsames
Vielfaches aufweisen. Es kommt daher bereits bei Verschiebung der Platte 25 um einen
Bruchteil der Lochteilung jeweils ein Lochpaar zur Deckung und ermöglicht die Verschraubung
mittels der Schrauben 28. Auf diese Weise können die Einstellstufen sehr klein bemessen
werden, so daß nahezu eine kontinuierliche Verstellung ermöglicht ist.
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Abb.7 zeigt eine Ausbildung, bei welcher der
Lagerzapfen
29 durch schwalbenschwanzförmige Abschrägung der Führungsflächen 3o des Langloches
12, 13, 14 oder i8 festklemmbar ist. Zu diesem Zweck ist der Lagerzapfen mit einem
Kopf 31 von trapezförmigem Querschnitt ausgebildet und wird durch die-im Lagerloch
des Ständers 4 drehbare Büchse 32 im Schlitz zwischen dessen Schrägflächen 3o durch
Anziehen der Muttern 33 festgeklemmt.
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Abb. 8 zeigt eine besonders einfache und vorteilhafte Ausbildung der
Schwenklagerung. Durch das entsprechende Loch 5 des Armes 3 der W ippenschaukel
wird ein Schraubenbolzen: 34 gesteckt, auf welchem der innere Laufring eines Kugellagers
35 zwischen zwei Scheiben 36,,37 durch .die h-lutter 38 festgespannt wird. Der äußere
Laufring des Kugellagers 35 sitzt in einem Loch 7 des Ständers 4 und wird durch
mit Schrauben 39 festgeschraubte Platten 4o, 4o' festgehalten.
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Durch die Verstellmöglichkeit der relativen Lage der Schwenklagerung
zum Motormittel wird eine universelle Verwendbarkeit der Wippe sowohl für verschiedene
Betriebsarten als auch für verschiedene Maschinengrößen ermöglicht. Gegebenenfalls
kann die Verstellung der Schwenklagerung bzw. der Schwenkzapfen auch in anderer
Weise erfolgen. Zum Beispiel könnten die Schwenkzapfen auch in Exzentern gelagert
sein, durch deren Verdrehung die Verstellung erfolgt.
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Abb. 9 bis 12 zeigen nun verschiedene Riementriebanordnungen, welche
durch die erfindungsgemäße Wippe in einfacher Weise ermöglicht werden.
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Bei der Anordnung nach Abb. 9 und io ist der Elektromotor 41 in der
Wippenschaukel 42 horizontal gelagert. Die Auflagerfläche 43 der Wippe, auf welcher
die Füße 44 des Motors 41 in geeigneter Weise befestigt sind, steht daher vertikal,
wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Motorfüße 44 auf der .dem Abtrieb
gegenüberliegenden Seite liegen. Das gezogene Riementrum ist mit 45 und das ablaufende
Riementrum mit 46 bezeichnet. Die Wippenschaukel 42 ist hierbei im Wippenständer
4 um eine Schwenkachse 48 schwenkbar gelagert. Der Drehsinn der Riemenscheibe 49
ist durch einen Pfeil 5o und der Drehsinn des vom Stator ausgeübten Gegendrehmoments
durch einen Pfeil 51 bezeichnet.
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Bei der Anordnung nach Abb. 9, bei welcher das untere Riementrum 45
gezogen wird (Unterzug) ist die Schwenkachse 48 unterhalb der Motor- bzw. Riemenscheibenachse
angeordnet, so daß sich die Wippenschaukel mit dem Motor unter der Wirkung des Gegendrehmoments
entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht und das Scheibenmittel unter Spannung des Riemens
nach links wandert. Außer der dynamischen Spannkraft des Gegendrehmoments wirkt
jedoch, wie die Zeichnung zeigt, statisch das Eigengewicht der Motorfüße 44 und
der Wippe 42 im gleichen Sinne, so daß neben der dynamischen Riemenspannung auch
eine statische Spannung erreicht wird. Die Lage der Schwenkachse 48 ist hierbei
so gewählt, daß gerade dasjenige Maß der statischen Riemenspannung erreicht wird,
welches notwendig ist, um im Leerlauf den erforderlichen Adhäsionsdruck zwischen
Riemen und Scheibe zu gewährleisten und auch unter allen Betriebsbedingungen, bei
wechselndem Gegendrehmoment, eine Riemenspannung aufrechtzuerhalten, welche ein
Gleiten des Riemens verhindert und durch den entsprechenden Reibungswiderstand zwischen
Riemen und Scheibe den Angriff des Gegendrehmoments ermöglicht.
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Bei der Anordnung der Abb. io wird das obere Riementrum 45 gezogen,
während das untere Riementrum 46 von der Scheibe abläuft (Oberzug). Bei dieser Anordnung
wirkt daher das Gegendrehmoment des Stators in entgegengesetzter Richtung, nämlich
im Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil 51 dargestellt ist. Die Schwenkachse 48 der
Wippenschaukel ist daher oberhalb der Scheibenachse angeordnet, so daß unter der
Wirkung des Gegendrehmoments die Scheibenachse nach links wandert und der Riemen
gespannt wird. Da die Verschwenkung der Wippenschaukel mit dem Motor im Uhrzeigersinn
erfolgt, ist die Anordnung so getroffen, daß Motor und Wippenschaukel ein Übergewicht
nach rechts aufweisen. Die Lage der Schwenkachse 48 muß daher näher den Motorfüßen
bzw. dem Auflager 43 gewählt werden, so daß der Motorkörper als Spanngewicht und
die Motorfüße als Gegengewicht wirken.
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Bei diesen Anordnungen wird durch Lagerung der Motorfüße auf der dem
Abtrieb gegenüberliegenden Seite ein verhältnismäßig großer Schwenkbereich ohne
Gefahr eines Streifens des Riemens an der Wippenschau'kel ermöglicht. Abb. i i zeigt
nun eine Anordnung, bei welcher der Motor derart gelagert ist, daß der Schwenkbereich
bereits oberhalb der Horizontallage beginnt. Die Anordnung ist so getroffen, daß
die Motorhochachse x unter einem Winkel a von ungefähr 45° nach abwärts geneigt
ist. Durch diese Anfangsstellung des Motors wird daher der Schwenkbereich noch weiter
vergrößert, so daß eine Nachspannmöglichkeit für den Riemen in weiten Grenzen gegeben
ist. Die Schwenkachse 48 ist hierbei schräg unterhalb der Scheibenachse angeordnet,
so daß die Verschwenkung in einem in bezug auf den Spannhub günstigen Bereich erfolgt.
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Ab. 12 zeigt eine Anordnung, bei welcher der Motor hängend an der
Auflagerplatte 43 der Schaukel 42 befestigt und der Abtrieb senkrecht nach abwärts
gerichtet ist. Das linke Riementrum45 steht unter Zug, während das rechte Riementrum
46 von der Scheibe abläuft. Das Gegendrehmoment des Stators wirkt daher entgegen
dem Uhrzeigersinn, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß bereits in der Ausgangslage
ein geringes übergewicht der Wippenschaukel 42 mit dem Motor 41 nach links erzielt
wird. Zu diesem Zwecke kann die Lage der Schwenkachse 48 entsprechend nach rechts
verschoben sein, oder es kann durch die in der Zeichnung dargestellte unsymmetrische
Ausbildung der Wippenschaukel dieses Übergewicht erzielt werden. Sobald der Motor
mit der Wippenschaukel um einen geringen Betrag nach links geneigt steht, wirkt
das
Gewicht der Nfotorfüße und der Wippenschaukel zur statischen Riemenspannung. Auch
in diesem Falle wird ein großer Schwenkbereich ermöglicht, ohne daß die Gefahr eines
Riemenstreifens an den Aufhängungsteilen besteht. Der Wippenständer 4 ist hierbei
z. B. seitlich festgelegt.
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Durch die Vergrößerung des Schwenkbereiches und damit des Spannhubes
wird eine weitgehende Spatenmöglichkeit für den Riemen geschaffen, so daß die erfindungsgemäße
Anordnung die Wippenlagerung des Motors auch für größere Riemenlängen, bei welchen
ein großer Spannhub erforderlich ist, ermöglicht. Gegebenenfalls kann dieser Spannhub
auch für den Ausgleich der Riemenlänge bei verschieden großen Riemenscheiben, wie
z. B. Stufenscheiben, nutzbar gemacht werden.