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Antrieb für hin und her gedrehte Wellen Eine der nichtigsten mechanischen
Prüfungen, denen z. B. Kunststoffolien unterworfen werden müssen, ist die 1)auerbiegepriifung.
Zu diesem Z\veck werden die Folien in der 'Mittellinie einer drehbaren Welle eingespannt
und an dem freien Ende durch ein Gewicht mit einer bestimmten Zugkraft belastet.
Diese Welle wird nun durch besondere Einrichtungen um die Achse liin und her gedreht
und die Folie auf diese Weise in der Nähe der Einspannung über ihre Breite gebogen.
Die Anzahl der Biegungen bis zum Bruch der Folie wird gezählt und dient als Maßstab
für die Güte der Volle.
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Mine solche bekannte Einrichtung wird im folgenden <in Hand der
Fig. i beschrieben. In dieser bedeutet i die Motorwelle, 2 eine auf dieser sitzende
Schwungscheibe, 3 einen Zapfen, der radial verstellbar ist und ,4 ein Gegengewicht.
Der Zapfen 3 greift in (las Gleitstück 3, das in der Gleitbahn 6 des Schlittens
7 hin und her gleitet. An dem Schlitten sind Stahlbänder befestigt, die auf der
T ;ommel g auf und ab laufen und am anderen Ende an dieser festgemacht sind. Die
Auf- und Abwärtsbewegung des Schlittens 7 wird auf diese Weise in eine wechselnde
Rechts- und Linksdrehung der Trommel g umgesetzt. Da diese fest auf der Biegewelle
io sitzt, wird hierdurch das Einspannfutter ii und mit ihm (las eingespannte Folienstück
der Folie 12, welche bei 13 durch ein Gewicht belastet ist, einer dauernd wechselnden
Biegung unterworfen.
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Diese Anordnung hat verschiedene Nachteile, die in der Hauptsache
in der Bewegung unnötiger Massen, dein damit zusammenhängenden großen Verschleiß
und der Kompliziertheit des Antriebes zu suchen sind. Die Erfindung bezweckt die
Verineidung dieser Nachteile und wird zunächst an der Fig. 2 prinzipiell erläutert.
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In der Fig. 2 sind i und io wieder die aus Fig. i bekannten Motor-
und Biegewellen. Auf i sitzt die Scheibe h mit dem Mittelpunkt mb, auf io die
Scheibe
a mit dem Drehpunkt ma. Um die Scheibe a
sei ein Faden geringerer Dicke
gelegt, dessen freie Enden an den beiden Punkten cl und c2 befestigt sind, welche
auf ein und demselben Kreise der Scheibe b liegen. Diese Scheibe wird von der Motorwelle
beispielsweise im umgekehrten Uhrzeigersinn gedreht. In der Stellung i befinden
sich die Punkte cl und c2 etwas oberhalb der Waagerechten durch die Achsenmittelpunkte
m" und mb, und zwar liegt cl in dem Schnittpunkt des Kreises (Radius Mb-C1) mit
der Tangente, die durch mb an die obere Kante der Scheibe a gelegt wird; c2 liegt
entsprechend in dem Schnittpunkt desselben Kreises mit einer Tangente, die durch
Mb an die untere Kante der Scheibe a gezogen wird. Es ist augenscheinlich,
daß in der Stellung i der Punkt cl im Vergleich zu seinen Nachbarpunkten, auf dem
Faden gemessen, die kürzeste Entfernung bis zu einem Punkt auf der Scheibe a hat,
der Punkt c2 dagegen die längste Entfernung. Infolgedessen wird z. B. bei einer
Linksdrehung der Scheibe b aus der Stellung i das an cl befestigte Fadenende gezogen,
während auf die untere freie Fadenlänge vom Punkt c2 aus keine Zugkraft ausgeübt
werden kann. Es wird also die Scheibe a von der Scheibe b im umgekehrten
Uhrzeigersinn mitgenommen, und zwar über die Stellung 2 bis zur Stellung 3. In Stellung
3 kann der Punkt cl den Faden nicht mehr ziehen, da er sich bei einer Weiterdrehung
auf die Scheibe a zu bewegt. Von jetzt ab bewegt sich aber der Punkt c2 (beide Punkte
cl und c2 liegen nun unterhalb der Waagerechten durch m" und mb) von der Scheibe
a weg, und der auf der unteren Kante der Scheibe a auflaufende Fadenteil
wird gezogen. Von Stellung 3 ab ändert die Scheibe a daher ihre Drehrichtung und
läuft über Stellung 4 bis Stellung i im Uhrzeigersinn herum, wobei sich der in c2
befestigte Faden größtenteils oberhalb der Mittellinie in"-mb bewegt, der in cl
befestigte Faden größtenteils unterhalb. In Stellung 4 liegen beide Fäden symmetrisch
gekreuzt.
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Mehr als etwa 1u/2 Umdrehungen können mit dieser prinzipiellen Anordnung
nicht ausgeführt werden, da sich die freien Längen der Fäden dann abermals kreuzen
und sich verwickeln würden. Bevor jedoch die praktische Ausführung des erfinderischen
Gedankens beschrieben wird, lassen sich an Hand des Prinzipschemas noch folgende
wichtige Gesichtspunkte besprechen.
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Für ein einwandfreies Funktionieren der Anordnung ist es notwendig,
daß in jeder Phase möglichst ebensoviel Fadenlänge von der Biegescheibe a abläuft
wie aufläuft oder, anders ausgedrückt, die gesamte Fadenlänge stramm aufliegt und
konstant bleibt. Dieser Forderung kommt die vorher besprochene eigentümliche Lage
der Befestigungspunkte cl und c2 sehr entgegen. Würden sich diese beiden Punkte
diametral gegenüberliegen, so würde z. B. in Stellung 2 die benötigte Fadenlänge
kürzer sein als in Stellung 4. Tatsächlich liegen aber in Stellung 4 die Punkte
cl und c2 näher an der Scheibe a als in Stellung 2, so daß auf diese Weise der gewünschte
Ausgleich geschaffen wird, der aber für andere Stellungen noch nicht ganz ausreicht.
Zum Beispiel läuft auf dein Weg des Punktes cl von Stellung 2 nach 3 nicht soviel
Faden von der Biegewelle ab, wie auf dem entsprechenden Weg des Punktes c2 auflaufen
müßte. Der Faden würde also bei c2 in unzulässiger Weise durchhängen. Diese kleinen
Unregelmäßigkeiten lassen sich praktisch z. B. dadurch beseitigen, daß die Scheibe
a nicht, wie bisher angenommen wurde, zentrisch auf der Biegewelle sitzt, sondern
mit einer kleinen Exzentrizität versehen wird. In Fig. 2 beträgt die Exzentrizität
etwa 2 mm. Der pendelnde Wulst zu beiden Seiten des größten Radius der exzentrischen
Scheibe a wird so eingestellt, claß er in Stellung 2 z. B. nach ,innen zeigt. In
Stellung 3 steht er dann senkrecht nach unten, so daß vorn unteren Faden, wie es
erforderlich ist, auf dem Weg von Stellung 2 nach 3 mehr Länge auf Scheibe a aufläuft
als am oberen abläuft. Auch die Längendifferenzen in den übrigen Stellungen werden
auf diese Weise richtig ausgeglichen. Man kann natürlich auch die Scheibe a zentrisch
lagern und durch Aufbringen passender Nocken die kleinen Längendifferenzen ausgleichen.
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Bei der Folienprüfung ist allgemein eine Biegung der Folien um i8o°
üblich. Das Zustandekommen der hierzu notwendigen Drehung der um i8o° hin und her
gedrehten Welle ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Der Verdrehungswinkel in
unserem Beispiel wird eingestellt durch die Größe des Kreisdurchmessers der Motorscheibe
b, auf dein die Bcfestigungspunkte cl und c2 angebracht sind, und zwar muß dann
der halbeUmfang der Biegescheibe a gleich der Länge sein, um die der Faden vom Punkt
cl aus Stellung i nach Stellung 3 gezogen wird. Diese Länge ist etwa gleich (lern
Durchmesser des Kreises durch cl. Durch Wahl eines kleineren oder größeren Kreises
für die Befestigungspunkte cl und c2 kann man eine kleinere oder größereVerdrehung
als 18o° (von o° bis etwa 36o°) für die Biegescheibe erzielen. Bei unverändertem
Kreis auf Scheibe b erhält man eine Änderung des Verdrehungswinkels von iSo° auch
durch Änderung des Durchmessers der Biegcscheibe a. Hierbei ist zu bemerken, claß
eine Prüfmethode für eine Biegung der Folien über i8o° hinaus praktisch kaum Interesse
hat.
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Macht man die Entfernung zwischen den Scheiben a und
b größer, so wird die Exzentrizität der Scheibe a kleiner; bei sehr großer
Entfernung ist sie vernachlässigbar, auch liegen sich dann die Punkte cl und c2
auf der Scheibe b diametral gegenüber.
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Die Erfindung macht sich die an Hand der Fig. 2 angestellten Überlegungen
zunutze und besteht darin, daß von zwei Lagerpunkten aus, die etwa diametral zur
rotierenden Antriebswelle liegen und mit dieser rotieren, zwei Kraftübertragungsmittel
tangential und in entgegengesetztem Drehsinn wirkend unmittelbar zu zwei auf der
hin und her gedrehten Welle sitzenden Scheiben führen.
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Die praktische Ausführung des Erfindungsgedankens ist in Fig. 3 dargestellt.
Hier bedeutet wieder i die Motor- und io die Biegewelle. Als Kraftübertragungsmittel
wird zweckmäßig Stahlband statt des Fadens benutzt. Damit die Motorwelle
ungehindert
umlan@cii kann, bilden die von cl und c., ausgehendem I@@ü«ler nicht mehr eine zusammenhängende
Schleife wie in der Prinzipdarstellung, sondern sie sind in der Mitte der Schleife
durchgeschnitten und in zwei Bänder 5 und (i aufgeteilt. Ihre Anfänge sind auf zwei
Scheiben 6l und b. angebracht, die auf der 'Motorwelle gegeneinander versetzt sind.
Auf Kreisen gleicher Größe befindet sich auf diesen Scheiben je ein als Zapfen ausgebildeter
Lagerpunkt cl und c2. Die beiden Zapfen liegen sich nichtgenau diametral gegenüber.
Ihre Lage entspricht den Punkten cl und c., ü1 Fig. 2. Auf dein Ende des Zapfens
c2 ist gleichzeitig die Scheibe bi befestigt, die den Zapfen cl trägt. Uin diese
Zapfen sind die Anfänge der Stahlbänder herumgeschlungen. Zur genauen Einstellung
der Bandbefestigungen auf ihre Mittellinien ist auf jedem Zapfen eine um ein kleines
Spiel verstellbare Hülse 7 eingespannt. In Fig. 3 gleitet nicht das Stahlband direkt
auf der Hülse, sondern gleichmäßigerer Reibungsverhältnisse wegen ein gut aufliegender
Ring 8, tun den nun der Anfang des Stahlbandes fest herumgeschlungen und befestigt
ist. Die anderen Enden der beiden Stahlbänder führen unmittelbar zu den Scheiben
a1 und a2, die auch entsprechend gegeneinander versetzt und auf der Biegewelle gemäß
dem Beispiel in Fig. 2 exzetltriscli aufgebracht sind. Die Enden der Stahlbänder
müssen natürlich auf dem Umfang der Scheiben a1 und a= in entgegengesetzter Richtung
auflaufen und so befestigt werden, daß immer die bei der Drehbewegung benötigte
Bandlänge ablaufen kann. Es ist auch möglich, die beiden Scheiben mit cl und c2
auf verschiedenen Seiten der Motorwelle anzuordnen. Damit der Biegewinkel für die
Folien kleiner als i8o° werden kann, können in Fig. 3 auf den Scheiben bi und b2
der Motorwelle entsprechende Löcher auf kleineren Kreisen vorgesehen werden. Die
Änderung des Biegewinkels unter i8o° könnte auch durch Aufsetzen größerer Exzenterscheiben
a1 und a2 auf der Biegewelle vorgenommen werden. Eine Biegung über i8o° ist ungewöhnlich,
läßt sich aber durch besonders ausgeführte Exzenter- oder Nockenscheiben auf der
Biegewelle auch ohne weiteres durchführen.
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Statt der in Fig. 3 gezeigten Stahlbänder können als Kraftübertragungsmittel
zwischen Motor- und Biegescheibe auch Fäden, z. B. in Form von Darmsaiten, oder
Zahnstangen oder Ketten mit Zahnrädern verwendet werden.
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Auf der Biegewelle befinden sich zwischen den zweckmäßig als Kugellager
ausgebildeten Lagern 2 und 3 die Einspannvorrichtungen 9 für beispielsweise zehn
Folien. Diese Vorrichtungen sind so angebracht, daß die Biege- bzw. Knickstelle
in der Achse der Biegewelle liegt. Sie sind durch Gegengewichte 4 ausbalanciert.
In der Fig. 3 sind die "feile 4, 9 und io zur Erleichterung des Verständnisses um
die Achse in" 9o° verdreht gezeichnet.
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Ein Vergleich der Fig. i und 3 läßt die Vorteile der Erfindung ohne
weiteres offenbar werden. Sie bestehe» im Nvesentlichen darin, daß der Schlitten
7 finit der Gleithahn 6 und (lern Gleitstück 5 der bekannten Anordnung forgefallen
und eine unmittelbare Kraftübertragung zwischen Motorwellen- und Biegewelleiischeibe
geschaffen ist. Durch den Fortfall dieser Elemente werden die hin und her pendelnden
Massen klein gehalten, wodurch nicht nur eine Materialersparnis erzielt wird, sondern
auch ein geringerer Verschleiß auftritt. Auch kann die Anzahl der Biegungen pro
Zeiteinheit erhöht werden.
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Wenn der erfindungsgemäße Antrieb auch in der Hauptsache für Dauerbiegeprüfeinrichtungen
bestimmt und.infolgedessen auch in der Anwendung hierfür beschrieben ist, so läßt
sich dieser Antrieb natürlich auch in anderen Fällen mit Erfolg verwenden, beispielsweise
zum Antrieb eines Rundschiffchens in Nähmaschinen.