DE8817177U1 - Drive device for back and forth movements - Google Patents

Drive device for back and forth movements

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Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Antriebsvorrichtung für Hin- und Herbewegungen, insbesondere eine verbesserte, ausgeglichene Antriebsvorrichtung mit einem Kurbeltrieb, bei der aus einer rotierenden Bewegung eine Hin- und Herbewegung erzeugt wird.The invention relates generally to a drive device for reciprocating movements, in particular to an improved, balanced drive device with a crank drive in which a reciprocating movement is generated from a rotating movement.

Die verbesserte Antriebsvorrichtung nach der Erfindung ist besonders für ein Arbeiten mit minimaler Vibration ausgelegt, wodurch der Verschleiß verringert sowie die Maschinenlaufzeit verlängert wird und die deshalb vielfältig anwendbar ist. Vor allem eignet sich die Vorrichtung jedoch zum Antreiben des Messers oder der Klinge einer Einrichtung zum Schneiden von Musterstücken von Schichtlagen aus flachem Material, insbesondere aber für eine solche Schneidemaschine, die automatisch gesteuert wird und große Leistung sowie hohe Geschwindigkeit hat. Solche Schneidemaschinen werden von der Anmelderin gefertigt und vertrieben. Sie sind mit einem als "Messerintelligenz" bezeichneten System ausgestattet, welches einen durch die Wechselwirkung zwischen Schneidklinge und flachem Material beeinflußten Schneidparameter erfaßt und Rückkopplungssignale bereitstellt, um erforderlichenfalls den Schnittweg der Klinge zu ändern und um eine festgestellte Abweichung vom vorgegebenen Schneidparameter auszugleichen. Bei einer Maschine mit einem solchen Erfassungsund Steuerungssystem ist es wichtig, daß die Schneidklinge gleichmäßig und ohne übermäßige Vibration arbeitet, denn ein Vibrieren der Antriebsvorrichtung und der mit ihr verbundenen Schneidklinge kann das Erzeugen fehlerhafter Signale durch das "Messerintelligenz"-System bewirken, was die Schnittgenauigkeit der Maschine nachteilig beeinflußt.The improved drive device according to the invention is particularly designed to operate with minimal vibration, thereby reducing wear and increasing machine running time and is therefore very versatile. Above all, however, the device is suitable for driving the knife or blade of a device for cutting samples of layers of flat material, but especially for such a cutting machine which is automatically controlled and has high power and high speed. Such cutting machines are manufactured and sold by the applicant. They are equipped with a system referred to as "knife intelligence" which detects a cutting parameter influenced by the interaction between the cutting blade and the flat material and provides feedback signals in order to change the cutting path of the blade if necessary and to compensate for a detected deviation from the specified cutting parameter. In a machine with such a sensing and control system, it is important that the cutting blade operates smoothly and without excessive vibration, because vibration of the drive device and the cutting blade connected to it can cause the "blade intelligence" system to generate erroneous signals, which adversely affects the cutting accuracy of the machine.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsvorrichtung für Hin- und Herbewegungen anzugeben, die die Nachteile bekannter Vorrichtungen vermeidet und die vibrationsarm arbeitet.It is the object of the invention to provide a drive device for reciprocating movements which avoids the disadvantages of known devices and which operates with low vibration.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung mit den Merkmalen desThis object is achieved by the invention with the features of

Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Patent claim 1 is solved. Further developments of the invention are described in the subclaims.

Gemäß der Erfindung wird ein verbesserter, dynamisch ausgeglichener Kurbeltrieb für eine Maschine angegeben, mit einer um ihre Wellenachse drehbar gelagerten winkelausgeglichenen Kurbelwelle, mit einer aktiven Last, mit Halterungen für die Hin- und Herbewegung der aktiven Last längs einer Bahn, sowie mit einer ersten Verbindungsstange zum Verbinden der aktiven Last mit der Kurbelwelle, um eine durch die Drehbewegung der Kurbelwelle bewirkte Hin- und Herbewegung längs der einen Bahn auszuführen. Der verbesserte Kurbeltrieb hat Mittel zum dynamischen Ausgleichen der aktiven Last und der ersten Verbindungsstange. Ferner besitzt er eine passive Last, Halterungen für die Hin- und Herbewegung der passiven Last längs einer anderen Bahn und zweite Verbindungselemente zum Verbinden der passiven Last mit der Kurbelwelle für eine Hin- und Herbewegung längs der anderen Bahn und zur Bewegung in einer der Bewegungsrichtung der aktiven Last im allgemeinen entgegengesetzten Richtung, die von der Rotationsbewegung der Kurbelwelle um ihre Wellenachse hervorgerufen wird.According to the invention there is provided an improved dynamically balanced crank mechanism for a machine having an angle-balanced crankshaft rotatably supported about its shaft axis, an active load, supports for reciprocating the active load along one path, and a first connecting rod for connecting the active load to the crankshaft for reciprocating movement along one path caused by rotational movement of the crankshaft. The improved crank mechanism has means for dynamically balancing the active load and the first connecting rod, a passive load, supports for reciprocating the passive load along another path, and second connecting elements for connecting the passive load to the crankshaft for reciprocating movement along the other path and for movement in a direction generally opposite to the direction of movement of the active load caused by rotational movement of the crankshaft about its shaft axis.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:An embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. In it:

Fig. 1 eine teilweise als Vertikalschnitt dargestellte Seitenteilansicht einer Schneidemaschine,Fig. 1 is a side view, partly in vertical section, of a cutting machine,

Fig. :2 eine vergrößerte Teilansicht der Maschine nach Fig. 1,Fig. 2 is an enlarged partial view of the machine according to Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilquerschnitt längs der Schnittlinie 3-3 nach Fig. 2,Fig. 3 is a partial cross-section along the section line 3-3 of Fig. 2,

Fig. 4 einen Teilquerschnitt längs der Schnittlinie 4-4 nach Fig. 1, undFig. 4 is a partial cross-section along the section line 4-4 of Fig. 1, and

Fig. 5 einen Teilquerschnitt ähnlich dem der Fig. 4, wobei die Kurbelwelle in einer anderen Position dargestellt ist.Fig. 5 is a partial cross-section similar to that of Fig. 4, showing the crankshaft in a different position.

Die Erfindung ist in den Figuren innerhalb einer automatischen Schneidemaschine 10 dargestellt. Diese hat einen ausgeglichenen, sich hin- und herbewegenden Antrieb oder Kurbeltrieb 12, welcher die Erfindung verkörpert. Die in Fig. dargestellte Schneidemaschine 10 wird von Signalen einer programmierbaren Steuerung 11 gesteuert und ist besonders für das Schneiden von Mustern verschiedener Arten flachen Materials ausgelegt, z.B. für gewebte und nicht gewebte Stoffe sowie für Plastik. Die wesentlichen Bestandteile der Schneidemaschine 10 sind ein Auflagetisch mit einer Aufnahmefläche 14, auf der eine Schichtlage 16 aus flachem Material ausgebreitet ist, sowie eine in zwei Achsen verfahrbare Wageneinheit 18, die aus einem für Bewegungen längs des Aufnahmetisches in Richtung der X-Koordinate geführten X-Xagen 20 sowie aus einem von dem X-Wagen 20 aufgenommenen und auf diesem gelagerten Y-Wagen 22 besteht, der auf dem X-Wagen 20 transversal zum Aufnahmetisch in Richtung der Y-Koordinate verfahrbar ist. Eine an den Y-Wagen 22 montierte und sich mit diesem bewegende Schneideeinrichtung 24 besitzt eine längliche Klinge 26 mit einer entlang der Klinge verlaufenden Schneidkante. Ein mit der Klinge 26 über ein Kardangelenk 30 verbundenes Ubergangsglied 28 ist verschiebbar in einer Laufbuchse 32 aufgenommen, die das Übergangsglied 28 sowie die Klinge 26 für eine im allgemeinen bezüglich der Aufnahmefläche 14 und einer auf dieser liegenden Schichtlage 16 mit flachem Material senkrechte Hin- und Herbewegung führt. Ferner ist die Klinge 26 um ihre Längsachse in der durch den Pfeil &thgr; angezeigten Richtung drehbar angeordnet und wird abhängig von Steuersignalen der Steuerung 11 verdreht, die einen umsteuerbaren Antriebsmotor 36 steuert.The invention is illustrated in the figures within an automatic cutting machine 10. This has a balanced, reciprocating drive or crank mechanism 12 which embodies the invention. The cutting machine 10 shown in figure is controlled by signals from a programmable controller 11 and is particularly designed for cutting patterns of various types of flat material, e.g. woven and non-woven fabrics and plastics. The main components of the cutting machine 10 are a support table with a receiving surface 14 on which a layer 16 of flat material is spread out, as well as a carriage unit 18 that can be moved in two axes and consists of an X-carriage 20 guided for movements along the receiving table in the direction of the X coordinate, as well as a Y-carriage 22 received by the X-carriage 20 and mounted on it, which can be moved on the X-carriage 20 transversely to the receiving table in the direction of the Y coordinate. A cutting device 24 mounted on the Y-carriage 22 and moving with it has an elongated blade 26 with a cutting edge running along the blade. A transition member 28 connected to the blade 26 via a universal joint 30 is slidably received in a bushing 32 which guides the transition member 28 and the blade 26 for a generally perpendicular reciprocating movement with respect to the receiving surface 14 and a layer 16 of flat material lying thereon. Furthermore, the blade 26 is arranged to be rotatable about its longitudinal axis in the direction indicated by the arrow θ and is rotated in response to control signals from the controller 11 which controls a reversible drive motor 36.

Die Klinge 26 wird durch den Kurbeltrieb 12 bewegt, der antriebsseitig mit dem Ubergangsglied 28 verbunden ist und nachfolgend näher beschrieben wird. Die Wageneinheit 18 wird mittelbar über Steuersignale der Steuerung 11 verfahren. Dadurch werden die Klinge 26 und die auf der Aufnahmefläche 14 befindliche Schichtlage 16 aus flachem Material längs eines Schnittweges relativ zueinander bewegt, und das flache Material wird durch die Vorwärtsbewegung der Klinge geschnitten. Weitere Einzelheiten über eine Schneidemaschine des beschriebenen Typs, die durch einen Kurbeltrieb angetrieben wird und viele der hier beschriebenen Merkmale hat, sind der US-PS 3 747 454 zu entnehmen.The blade 26 is moved by the crank mechanism 12, which is connected on the drive side to the transition member 28 and is described in more detail below. The carriage unit 18 is moved indirectly via control signals from the controller 11. As a result, the blade 26 and the layer 16 of flat material located on the receiving surface 14 are moved relative to one another along a cutting path, and the flat material is cut by the forward movement of the blade. Further details of a cutting machine of the type described, which is driven by a crank mechanism and has many of the features described here, can be found in US Pat. No. 3,747,454.

Die Schneidemaschine 10 besitzt weiterhin ein als "Messeifintelligenz" bezeichnetes System 38, das ein Fühlerelement 40 zum Erfassen eines Schneidparameters besitzt, der durch die Wechselbeziehung zwischen der Klinge 26 und dem flachen Material verändert wird. Die Signale des Fühlerelements 40 werden in einem geschlossenen automatischen Regelkreis rückgeführt, um die weiteren Schritte des Schneidevorgangs unter Beibehaltung einer vorgegebenen Schnittlinie einzustellen bzw. einzuleiten. Eine umfassendere Darstellung einer Schneideeinrichtung mit den oben beschriebenen Merkmalen findet sich in der US-PS 4 133 235.The cutting machine 10 further includes a system 38 referred to as "measuring intelligence" which includes a sensing element 40 for sensing a cutting parameter that is changed by the interaction between the blade 26 and the flat material. The signals from the sensing element 40 are fed back in a closed automatic control loop to set or initiate the further steps of the cutting process while maintaining a predetermined cutting line. A more comprehensive illustration of a cutting device having the features described above can be found in U.S. Patent No. 4,133,235.

In den Figuren 2 bis 5 ist der Kurbeltrieb 12 mit weiteren Einzelheiten dargestellt. Er besitzt eine im allgemeinen bekannte winkelausgeglichene Kurbelwelle 42, die am Rahmen der Schneideeinrichtung 24 um ihre Wellenachse drehbar gelagert ist. Die Kurbelwelle 42 besitzt eine erste Kurbel 44, eine zweite Kurbel 46 und eine dritte-Kurbel 48. Die erste Kurbel 44 ist auf der Kurbelwelle 42 zwischen der zweiten Kurbel 26 und der dritten Kurbel 48 und diametral zu den Kurbeln 46, 48 angeordnet bzw. in einem Winkel von 180° relativ zu diesen versetzt. Eine erste Verbindungsstange 50 ist anIn Figures 2 to 5, the crank drive 12 is shown in further detail. It has a generally known angle-balanced crankshaft 42, which is mounted on the frame of the cutting device 24 so as to be rotatable about its shaft axis. The crankshaft 42 has a first crank 44, a second crank 46 and a third crank 48. The first crank 44 is arranged on the crankshaft 42 between the second crank 26 and the third crank 48 and diametrically to the cranks 46, 48 or offset at an angle of 180° relative to them. A first connecting rod 50 is connected to

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ihrem einen Ende mit der ersten Kurbel 4 4 und an ihrem anderen Ende mit dem Ubergangsglied 28 über eine Gabel/Bolzenverbindung verbunden, wie in den Figuren 1 und 3 dargestellt ist.its one end to the first crank 4 4 and at its other end to the transition member 28 via a fork/bolt connection, as shown in Figures 1 and 3.

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung angegeben, die zum dynamischen Ausgleichen der ersten Verbindungsstange 50, des Übergangsglieds 28 sowie der Klinge 26 dient, wenn sich die Kurbelwelle 42 um ihre Wellenachse zum Antreiben der hin- und herbeweglichen Klinge 26 zum Schneiden einer Schichtlage, wie beispielsweise der Schichtlage 14, dreht. Im einzelnen besitzt der ausgeglichene Kurbeltrieb 12 eine an einem Ende mit der zweiten Kurbel 46 verbundene zweite Verbindungsstange 52 sowie eine dritte Verbindungsstange 54, die an einem Ende mit der dritten Kurbel 48 verbunden ist. Ein Verbindungsbolzen 56 ist mit dem anderen Ende der zweiten Verbindungsstange 52 sowie dem anderen Ende der dritten Verbindungsstange 54 verbunden und erstreckt sich zwischen diesen.According to the invention, an apparatus is provided for dynamically balancing the first connecting rod 50, the transition member 28 and the blade 26 as the crankshaft 42 rotates about its shaft axis to drive the reciprocating blade 26 to cut a sheet layer, such as the sheet layer 14. More specifically, the balanced crank mechanism 12 has a second connecting rod 52 connected at one end to the second crank 46 and a third connecting rod 54 connected at one end to the third crank 48. A connecting bolt 56 is connected to and extends between the other end of the second connecting rod 52 and the other end of the third connecting rod 54.

Ein Paar von im wesentlichen identischen Ausgleichsgewichten 58, 58, die zusammen eine passive Last bilden, werden von dem Verbindungsbolzen 56 aufgenommen und mitgeführt. Die passive Last wird durch die zweite und dritte Verbindungsstange 52, 54 sowie durch ein Verbindungsglied 60 gehalten. Dieses ist an einem Ende mit dem Verbindungsbolzen 56 drehbar verbunden und an seinem anderen Ende in einem Drehgelenk gelagert und kann Drehbewegungen um eine im Abstand zur Wellenachse, und relativ dazu ortsfeste Drehachse 62 ausführen. Die Verbindungsstangen 52 und 54 sowie das Verbindungsglied 60 arbeiten so zusammen, daß die passive Last, wie in Fig. 4 und 5 zu sehen ist, bei der Hin- und Herbewegung längs einer anderen gekrümmten Bahn geführt wird, und daß die Bewegungsrichtungen den von der Drehbewegung der Kurbelwelle 42 um ihre Wellenachse hervorgerufenen Bewegungsrichtungen der Klinge 26 im allgemeinen entgegengesetzt sind.A pair of substantially identical counterweights 58, 58, which together form a passive load, are received and carried by the connecting bolt 56. The passive load is supported by the second and third connecting rods 52, 54 and by a connecting link 60. The latter is pivotally connected to the connecting bolt 56 at one end and supported in a pivot joint at its other end and can perform rotary movements about an axis of rotation 62 which is spaced from the shaft axis and fixed relative thereto. The connecting rods 52 and 54 and the connecting link 60 cooperate in such a way that the passive load is guided along a different curved path during the reciprocating movement, as can be seen in Figs. 4 and 5, and that the directions of movement are generally opposite to the directions of movement of the blade 26 caused by the rotary movement of the crankshaft 42 about its shaft axis.

Claims (7)

SchutzansprücheProtection claims 1. Kurbeltrieb zum Hin- und Herbewegen des Stoßmessers einer Schneidemaschine zum Schneiden von ein- und mehrlagigem vorzugsweise textilem Material, mit einer Kurbelwelle, die an einer ersten Kurbel mit einer ersten Verbindungsstange verbunden ist, die das Stoßmesser bei Drehung der Kurbelwelle um ihre Wellenachse in Richtung der Längsachse des Stoßmessers hin- und herbewegt, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite (52) und eine dritte Verbindungsstange (54) vorgesehen sind, die an Kurbeln (46, 48) symmetrisch beiderseits der ersten Kurbel (44) gelagert und an ihren freien Enden starr miteinander verbunden sind und dort als Ausgleichsmasse zwei mit Abstand zueinander angeordnete Ausgleichsgewichte (58, 58) halten, daß ferner ein Verbindungsglied (60) vorgesehen ist, das in einem Abstand zur Wellenachse an einem Ende um eine Drehachse (62) drehbar gelagert ist und mit seinem anderen Ende mit der zweiten (52) und/oder der dritten Verbindungsstange (54) drehbar verbunden ist, daß die erste Kurbel (44) um einen Drehwinkel von 180° um die Wellenachse relativ zu der zweiten (46) und der dritten Kurbel (48) drehversetzt angeordnet ist, und daß die Endpunkte der Bewegung der Ausgleichsgewichte (58, 58) auf der Längsachse des Stoßmessers (2 6) liegen.1. Crank drive for moving the cutting blade of a cutting machine for cutting single and multi-layered, preferably textile, material back and forth, with a crankshaft which is connected to a first crank with a first connecting rod which moves the cutting blade back and forth in the direction of the longitudinal axis of the cutting blade when the crankshaft rotates about its shaft axis, characterized in that a second (52) and a third connecting rod (54) are provided which are mounted on cranks (46, 48) symmetrically on both sides of the first crank (44) and are rigidly connected to one another at their free ends and hold two balancing weights (58, 58) arranged at a distance from one another as a balancing mass, that a connecting member (60) is also provided which is mounted at a distance from the shaft axis at one end so as to be rotatable about an axis of rotation (62) and is rotatably connected at its other end to the second (52) and/or the third connecting rod (54), that the first crank (44) can be rotated by an angle of rotation of 180° around the shaft axis relative to the second (46) and the third crank (48), and that the end points of the movement of the balancing weights (58, 58) lie on the longitudinal axis of the impact knife (2 6). 2. Kurbeltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (42) winkelausgeglichen ist.2. Crank drive according to claim 1, characterized in that the crankshaft (42) is angle-balanced. 3. Kurbeltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die zweite (52) und die dritte Verbindungsstange (54) an ihren der Wellenachse abgewandten Enden durch einen Verbindungsbolzen (56) verbunden sind, der die Ausgleichsgewichte (58, 58) hält.3. Crank drive according to claim 1 or 2, characterized in that the second (52) and the third connecting rod (54) are connected at their ends facing away from the shaft axis by a connecting bolt (56) which holds the balancing weights (58, 58). 4. Kurbeltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (62) , das Verbindungsglied (60) und die erste Verbindungsstange (50) in einer Ebene liegen.4. Crank drive according to one of the preceding claims, characterized in that the axis of rotation (62), the connecting member (60) and the first connecting rod (50) lie in one plane. 5. Kurbeltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (60) mit dem Verbindungsbolzen (56) drehbar verbunden ist, und daß die Ausgleichsgewichte (58, 58) beiderseits des Verbindungsglieds (60) auf dem Verbindungsbolzen (56) angeordnet sind.5. Crank drive according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting member (60) is rotatably connected to the connecting bolt (56), and that the balancing weights (58, 58) are arranged on both sides of the connecting member (60) on the connecting bolt (56). 6. Kurbeltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoßmesser (26) mit der ersten Verbindungsstange (50) durch ein Übergangsglied (28) verbunden ist, dessen Masse gleichfalls dynamisch ausgeglichen wird.6. Crank drive according to one of the preceding claims, characterized in that the impact knife (26) is connected to the first connecting rod (50) by a transition member (28), the mass of which is also dynamically balanced. 7. Kurbeltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergangsglied (28) ein Drehgelenk (30) enthält, das mit der ersten Verbindungsstange (50) verbunden ist.7. Crank drive according to claim 6, characterized in that the transition member (28) contains a rotary joint (30) which is connected to the first connecting rod (50).
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