EP0203255B1

EP0203255B1 - Ausgewuchteter Schwingschleifer

Info

Publication number: EP0203255B1
Application number: EP86101186A
Authority: EP
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Maier (Fh); Horst Dr. Haberhauer
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 1985-05-25
Filing date: 1986-01-30
Publication date: 1990-09-26
Anticipated expiration: 2006-01-30
Also published as: ATE56904T1; US4729194A; JP2558256B2; DE3518984C2; ES555256A0; EP0203255A3; DE3518984A1; JPS61274871A; EP0203255A2; ES8704109A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Schwingschleifer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 3.
Bei derartigen, aus der US-A-2 893 174 bekannten Schwingschleifern liegt der Schwerpunkt des Auswuchtgewichtes auf der Verbindungsgeraden zwischen den beiden Drehachsen des Exzenters, und zwar bezüglich der Drehachse in dem Gehäuse diametral zu der Drehachse des Exzenters im Schleifschuh. Bei abgehobenem Schwingschleifer werden auf diese Weise praktisch sämtliche von dem Schleifschuh ausgehenden Kräfte, die um die Drehachse des Exzenters im Gehäuse umlaufen, kompensiert.
Zumindest dann, wenn der solchermaßen ausgewuchtete Schwingschleifer an die zu bearbeitende Oberfläche angepreßt wird, treten Schnittkräfte auf, die bezüglich der Drehachse des Exzenters in dem Gehäuse ein Drehmoment erzeugen und außerdem an dem Exzenter angreifende Querkräfte hervorrufen, die entsprechend der Orbitalbewegung des Schleifschuhs um die Drehachse des Exzenters im Gehäuse umlaufen. Diese ständig die Richtung ändernden Querkräfte werden vom Schleifschuh auf das Gehäuse bzw. die Handgriffe übertragen. Die am Handgriff auftretenden Querkräfte werden von der Bedienperson als lästige Schwingungen empfunden.
Darüber hinaus kann zumindest bei größeren Schwingschleifern der Fall eintreten, daß die elastischen Glieder, mit denen der Schleifschuh an dem Gehäuse befestigt ist, bereits nennswerte Querkräft erzeugen, wenn der Schleifschuh in den oszillierende bzw. Orbitalbewegung bezüglich des Gehäuses gebracht wird. In solchen Fällen würde ein Auswuchtgewicht, dessen Schwerpunkt in Verlängerung der die beiden Drehachsen schneidenden Normalen liegt, nur eine ungenüngende Auswuchtung ermöglichen.
Bei einem anderen, aus der DE-A-3 326 854 bekannten Schwingschleifer wird der Schleifschuh von zwei achsparallel nebeneinander angeordneten Exzentern angetrieben. Jeder der beiden Exzenter ist drehfest mit einem Auswuchtgewicht verbunden, um die von dem oszillierenden Schleifschuh hervorgerufene Fliehkraft zu kompensieren. Die Exzenter und damit auch die Auswuchtgewichte laufen, um die gewünschte Bewegung des Schleifschuhs zu erzeugen, mit derselben Phasenlage synchron um.
Bei dem bekannten Schwingschleifer ist ebenfalls keine Kompensation der Reib- und Schnittkräfte vorgesehen, die beim Einsatz des Schwingschleifers auftreten.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schwingschleifer, insbesondere einen handgeführten Schwingschleifer zu Schaffen, der im Schleifbetrieb geringere Vibrationen am Gehäuse bzw. am Handgriff erzeugt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schwingschleifer mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. einen Schwingsschleifer mit den Merkmalen des Anspruches 3 gelöst.
Je nach dem, wie die Relation zwischen den Fliehkräften, die von dem auf einer Kreisbahn schwingenden Schleifschuh erzeugt werden, und den Querkräften ist, die durch die Reibung des Schleifschuhs relativ zu dem Gehäuse und den Schnittkräften beim Schleifen hergorgerufen werden, kann es ausreichen, das ohnehin vorhandene Auswuchtgewicht geringfügig gedreht anzuordnen oder es bezüglich des Exzenters verstellbar zu lagern. In beiden Fällen soll im Lastfall die Verbindungsgerade zwischen der Drehachse des Exzenters in dem Gehäuse und dem Schwerpunkt des Auswuchtgewichtes etwa parallel bzw. entgegengesetzt zu dem Summenvektor aus der Zentrifugalkraft des längs der Kreisbahn bewegten Schleifschuhs und der an dem Exzenter angreifenden Querkraft liegen. Im Falle des fest angeordneten Auswuchtgewichtes wird davon ausgegangen, daß der Summervektor infolge der vergleichsweise geringen Querkräfte keinen nennenswert größeren Betrag aufweist als der Betrag des Kraftvektors infolge der Zentrifugalkraft.
Bei größeren zu erwartenden Querkräften ist die Masse des mindestens einen Auswuchtgewichtes und/oder der Abstand von dessen Schwerpunkt von der in dem Gehäuse ortsfesten Drehachse derart bemessen, daß bei einer bestimmten Drehzahl des Exzenters eine Kraft und einem Vektor entsteht, der betragsmäßig gleich wie der Summenvektor, diesem jedoch entgegengesetzt ist.
Die solchermaßen unveränderliche Auswuchtung, die für den Lastfall bemessen ist, bedingt jedoch eine schlechtere Auswuchtung bei abgehobenem Schwingschleifer, was an sich normalerweise deswegen nicht besonders störend ist, weil der abgehobene Schwingschleifer nicht zu laufen braucht. Zweckmäßiger ist es jedoch, den Schwingschleifer sowohl für den Lastfall als auch für den entlasteten Fall auszuwuchten. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Schwingschleifer während des Schleifvorganges, ohne ausgeschaltet zu werden, häufig umgesetzt werden muß. In diesem Falle ist es zweckmäßig, wenn der Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Auswuchtgewichtes und der Normalen, die die beiden Drehachsen schneidet, in Abhängigkeit von der Schnittkraft selbsttätig verstellbar ist.
Hierzu kommen grundsätzlich zwei Lösungen in Frage. Gemäß der einen Lösung ist das Auswuchtgewicht fest mit dem Exzenter verbunden, der seinerseits drehbar auf einer Ausgangswelle der Antriebseinrichtung gelagert ist. Die Drehachse, um die der Exzenter auf der Ausgangswelle drehbar ist, liegt zwischen der in dem Schleifschuh ortfesten sowie der in dem Gehäuse ortsfesten Drehachse und verläuft zu beiden Drehachsen parallel, wobei der Exzenter mit der Ausgangswelle über ein elastisches Glied drehelastisch gekuppelt ist. Diese Anordnung erreicht eine Drehung des aus Schnittkraft und Fliehkraft zusammengesetzten Summenvektors, der hierdurch zu dem Fliehkraftvektor parallel wird, der am Schwerpunkt des Auswuchtgewichtes angreift.
Eine andere Möglichkeit für die selbsttätige Verstellung sieht vor, daß sowohl das Auswuchtgewicht als auch der Exzenter drehbar auf der Ausgangswelle der Antriebseinrichtung gelagert sind, deren Drehachse die ortsfeste Drehachse des Exzenters in dem Gehäuse bildet. Wiederum ist die Ausgangswelle mit dem Exzenter drehelastisch gekuppelt, während in dem Exzenter ein Getriebeelement gelagert ist, das bei einer Drehung des Exzenters um die Ausgangswelle das Auswuchtgewicht in derselben Richtung um die Ausgangswelle dreht, jedoch um einen größeren Winkel. Dieses Getriebelement wirkt damit ählich wie ein Planetenrad, das zwischen der Ausgangswelle und dem Fliehgewicht angeordnet ist, während der Exzenter selbst den Planetenträger darstellt.
De bei den meisten Schwingschleifern sowohl im Lastfall als auch im Freilauf die jeweils auftretenden Reib- und Schnittkräfte innerhalb gewisser Toleranzen konstant sind, genügt es vollständig, wenn der Exzenter bezüglich der Ausgangswelle in seinem Drehwinkel begrenzt ist, während die Federkraft des drehelastischen Kupplungsgliedes so bemessen ist, daß im Freilauffall der Exzenter in die Ruhelage gebracht wird, während beim Überschreiten einer vorbestimmten Schnittkraft der Exzenter in seine andere, dem Lastfall entsprechende Betriebsstellung umklappt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schwingschleifer gemäß der Erfindung mit weilweise geöffnetem Gehäuse sowie teilweise geöffnetem Schleifschuh in einer Seitenansicht,
Fig. 2 eine stark schematisierte Draufsicht auf den Schleifschuh sowie den ihn antriebenden Exzenter unter Veranschaulichung der dort angreifenden Kräfte,
Fig. 3 einen Ausschnitt des Schwingschleifers nach Fig. 1 mit selbsttätiger Verstellung des Auswuchtgewichtes in einem Längsschnitt,
Fig. 4 und 5 eine stark schematisierte Draufsicht auf die Anordnung aus Exzenter und Auswuchtgewicht nach Fig. 3 unter Veranschaulichung der angreifenden Kräfte in den verschiendenen Betriebsfällen und
Fig. 6 ein weiteres stark schematisiertes Ausführungsbeispiel für eine selbsttätige Verstellung des Auswichtgewichtes bei einem Schwingschleifer gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Schwingschleifer 1 veranschaulicht, in dessen Gehäuse 2 eine Antriebseinrichtung in Gestalt eines Elektro- oder Druckluftmotors angeordnet ist, der dazu dient, einen mit dem Gehäuse 2 elastisch verbundenen Schleifschub 3 relativ zu dem Gehäuse 2 in eine oszillierende Bewegung zu versetzten. Das Gehäuse 2 stellt dabei den raumfesten Bezugspunkt dar und soll möglichst in Ruhe bleiben. Zum Erzeugen der Relativbewegung ist hierzu eine Ausgangswelle 4 der Antriebseinrichtung in einem Lagerflansch 5 des Gehäuses 2 mittels eines Radialrillenkugellagers 6 um eine Drehachse 7 drehbar gelagert, die rechtwinklig zu einer durch den Schleifschuh 3 definierten Ebene verläuft. Die oszillierende Bewegung des Schleifschuhs 3 erzeugt ein Exzenter 8, der drehfest auf dem aus dem Rillenkugellager 6 herausragenden Ende der Ausgangswelle 4 befestigt ist und eine zylindrische Außenumfangsfläche aufweist, deren Symmetrieachse 9 bezüglich der Drehachse 7 der Ausgangswelle 4 radial versetzt ist. Auf dem Exzenter 8 steckt ein weiteres Radialrillenkugellager 11, das bis zur Anlage an einer Schulter 12 des Exzenters 8 aufgeschoben ist. Die Symmetrieachse 9 bildet hierdurch die Drehachse des Exzenters 8 in dem Schleifschuh 3, die zu der Drehachse 7 parallel ist.
Der äußere Lagerrung des Rillenkugellagers 11 steckt in einer Lagerbohrung 13, die in dem domartigen Aufsatz 14 des Schleifschuhs 3 angebracht ist. Der domartige Aufsatz 14 ist einstückiger Bestandteil des Schleifschuhs 3 und wölbt sich der Unterseite des Gehäuses 2 entgegen. Er befindet sich etwa mittig auf dem rechteckigen Schleifschuh 3, der auf seiner Unterseite aufgeklebt oder sonst wie befestigt, eine elastische Auflageplatte 15 trägt, die die Auflagefläche für die Rückseite eines aufzuspannenden Schleifpapiers darstellt. Die Befestigungseinrichtungen zum Halten des Schleifpapiers sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen.
Zur Kompensation der von dem Schleifschuh 3 samt Auflageplatte 15 sowie dem Exzenter 8 und den Schnittkräften erzeugten Unwucht ist an dem Exzenter 8 ein Auswuchtgewicht 16 einstückig angeformt, das in dem Hohlraum umläuft, der von dem domartigen Aufsatz 14 und der Auflageplatte 15 begrenzt wird.
Die axiale Sicherung des Exzenters 8 auf der Ausgangswelle 4 erfolgt mittels einer Senkschraube 17, die unter Zwischenlage einer Beilagscheibe 18 in eine koaxiale Gewindebohrung 19 der Ausgangswelle 4 eingeschraubt ist. Die Beilagscheibe 18 bildet dabei die Anlagefläche für die untenliegende Stirnseite des Exzenters 8 bzw des Auswuchtgewichtes 16.
Um beim Ingangsetzen des Exzenters 8 ein Umlaufen des Schleifschuhs 3 um die Drehachse 7 zu verhindern und um die gewünschte Orbitalbewegung zu erzwingen, befinden sich in der Nähe der vier Ecken des Schleifschuhs 3 längliche elastische Glieder oder Füße, von denen lediglich der elastische Fuß 21 im aufgebrochenen Teil des Gehäuses 2 erkennbar ist. Diese zylindrischen elastischen Füße 21 stecken, wie der elastische Fuß 21 stellvertretend zeigt, mit ihren Endabschnitten in zylinderförmigen Näpfen 22 und 23, die an dem Schleifschuh 3 bzw. dem Gehäuse 2 einander gegenüberliegend angeformt sind. Auf diese Weise verlaufen die in den Näpfen 22, 23 befindlichen Abschnitte des elastischen Fußes 21 parallel zu der Drehachse 9 bzw. der Drehachse 7. Durch Ingangsetzen des Exzenters 8, d.h. dadurch, daß er, angetrieben von der Ausgangswelle 4 um die raumfeste Drehachse 7 umläuft und sich hierbei gleichzeitig in dem Rillenkugellager 11 um seine eigene Drehachse 9 dreht, vollführen sämtliche Punkte des Scheifschuhs 3 Kreisbewegungen mit einem Radius, der dem Abstand der beiden Drehachsen 7 und 9 voneinader entspricht.
Fig. 2 enthält eine stark schematisierte Draufsicht auf den Schleifschuh 3 sowie den Exzenter 8, wobei zur übersichtlichen Veranschaulichung der am Exzenter 8 angreifenden Kräfte alle übrigen in diesem Zusammenhang unwichtigen konstruktiven Einzelheiten weggelassen sind.
Zur Erläutering der erfinderischen Maßnahme sei der Exzenter 8 als einarmiger Hebel aufgefaßt, dessen Länge dem Abstand der beiden zueinander parallelen Drehachsen 7 und 9 entspricht. Weiterhin sie angenommen, daß die gesamte Masse des Schleifschuhs 3 in dem freien Ende des gedachten einarmigen Hebels, d.h. in der Drehachse 9. konzentriert ist und daß auch an dieser Stelle die von dem Schleifschuh 3 hervorgerufenen Reib- und Schnittkräfte angreifen. Da der Exzenter 8 um die möglichst raumfeste Drehachse 7 als aufgezwungene Drehachse rotiert, läuft die in der Drehachse 9 konzentrierte Masses des Schleifschuhs 3 um die Drehachse 7 mit einem Radius entsprechend dem Abstand der Drehachse 7 von der Drehachse 9 um. Hierdurch erzeugt die Masse des Schleifschuhs 3 eine Fliehkraft gemäß der Formel
wobei ω die Winkelgeschwindigkeit, r der Abstand zwischen den beiden Drehachsen 7 und 8 und m die Masse des Schleifschuhs 3 ist. Diese Fliehkraft greift an der Drehachse 9 an und wirkt, wie ein Pfeil 25 veranschaulicht, in Verlängerung der Verbindungsgeraden zwischen den beiden Drehachsen 7 und 9, und zwar in Verlängerung des gedachten einarmigen Hebels. Der Pfeil 25 veranschaulicht also den FliehKraftvektor.
Die Schnittkraft, die beim Einsatz des Schwingschleifers 1 entsteht, wirkt rechtwinklig zu der Fliehkraft, ebenso wie Reibkräfte, die zwischen dem Schleifschuh 3 und dem Gehäuse 2 auftreten. Unter der Annahme, daß der Exzenter 8 im Gegenuhrzeigersinne, wie durch einen Pfeil 26 angedeutet, um die Drehachse 7 rotiert, wirken die Schnitt- und Reibkräfte in Richtung einer Pfeiles 27, der den zum Fliehkraftvektor 25 rechtwinklig verlaufenden Kraftvektor veranschaulicht. Beide Kräfte zusammen ergeben eine Summenkraft entsprechend der vektoriellen Addition der beiden Kraftvektoren 25 und 27, d.h. der Schnitt-und Reibkräfte einerseits und der Fliehkraft andererseits. Die resultierende Summenkraft ist in Fig. 2 durch einen Summenvektor entsprechend dem Pfeil 28 dargestellt.
Bei den bisher bekannten Schwingschleifern ist lediglich ein Ausgleichsgewicht vorgesehen, das nur dazu dient, die vom Schleifschuh 3 hervorgerufene Fliehkraft zu kompensieren. Bei diesen Schwingschleifern liegt deshalb auch der Schwerpunkt des Ausgleichsgewichtes auf der Verbindungsgeraden durch die beiden Drehachsen 7 und 9, d.h. in Verlängerung des Fliehkraftvektors 25. Die effektive Masse des Auswuchtgewichtes 16 ist dabei so bemessen, daß dessen Fliehkraft die Fliehkraft des Schleifschuhs 3 kompensiert. Solange keine Schnittkräfte auftreten, wird auf diese Weise ein recht vibrationsarmer Betrieb erhalten, bei dem das Gehäuse 2, das von der Bedienperson in der Hand gehalten wird, weitgehend in Rube bleibt. Wenn aber mit dem Schwingschleifer tatsächlich geschliffen wird und Schnitt- und Reibkräfte auftreten, geht bei den bekannten Schwingschleifern der vibrationsarme Lauf verloren, weil am Exzenter 8 die oben erläuterten Schnittkräfte angreifen. Diese Schnittkräfte rufen entsprechend Querkräfte an der Drehachse 7 und damit am Gehäuse 2 hervor, die zu entsprechenden Schwingungen des Gehäuses 2 führen.
Bei dem neuen in den Figuren gezeigten Schwingschleifer 1 ist deshalb das Auswuchtsgewicht 16 geringfügig gedreht angeordnet. Der Schwerpunkt 29 des Auswuchtgewichtes 16 liegt bei dem neuen Schwingschleifer 1 neben der Verbindungsgeraden, die rechtwinklig die beiden Drehachsen 7 und 9 des Exzenters 8 schneidet und sich in einer Ebene befindet, die den Schwerpunkt 29 enthält. Der Versatz des Schwerpunktes 29, d.h. die Verdrehung des Auswuchtgewichtes 16 bezüglich des Exzenters 8 bzw. der Ausgangswelle 4, ist so festgelegt, daß die an dem Schwerpunkt 29 des Auswuchtgewichtes 16 angreifende Fliehkraft in eine Richtung wirkt, die parallel zu dem Summenvektor 28 verläuft und diesem entgegengesetzt ist.
Da bei schnellaufenden Schwingschleifern mit kleinem Schleifkreisdurchmesser die auftretenden Schnitt- und Reibkräfte um den Faktor 10 oder mehr kleiner sind als die von dem Schleifschuh 3 hervorgerufenen Fliekräfte genügt es, das bereits bekannte Auswuchtgewicht zum Ausgleich der Fliehkräfte in der oben erläuterten Weise gedreht vorzusehen. Wenn jedoch sich das Verhältnis zwischen den Schnittkräften und den Flehkräften in richtung auf die Schnittkräfte verlagert, kann möglicherweise die oben erläuterte Maßnahme noch nicht ausreichen und es ist dann zusätzlich zu dem Auswuchtgewicht 16, dessen Schwerpunkt auf der Verbindungsgeraden zwischen den beiden Drehachsen 7 und 9 liegt, ein weiteres Auswuchtgewicht an dem Exzenter 8 oder der Ausgangswelle 4 zu befestigen, das bei der Betriebsdrehzahl eine Fliehkraft erzeugt, die betragsmäßig gleich den Schnitt- und Reibkräften entsprechend dem Kraftvektor 27 ist, jedoch in entgegengesetzte Richtung wirkt und an der Drehachse 7 angreift. Selbstverständlich lassen sich diese beiden Auswuchtgewichte in bekannter Weise wiederum zu einem einzigen Auswuchtgewicht zusammenfassen, das gegenüber dem Auswuchtgewicht zur Kompensation der Fliehkraft gemäß dem Kraftvektor 25 eine größere effektive Masse und eine geänderte Schwerpunktlage aufweist. Auch hierbei ist dann im Betriebsfall wiederum die Bedingung erfüllt, daß der an dem Schwerpunkt 29 angreifende Fliehkraftvektor denselben Betrag hat wie der Summenvektor 28, diesem jedoch entgegengesetzt wirkt.
Der gemäß den Fig. 1 und 2 aufgebaute Schwingschleifer zeigt im Betriebs- oder Lastfall eine größere Laufruhe, als wenn er von dem Werkstück abgehoben ist und freiläuft, weil dann der von dem Schwerpunkt 29 ausgehende Fliehkraftvektor nicht mehr parallel zu dem nunmehr ausschließlich vorhandenen Fliehkraftvektor 25 verläuft; die Schnittkräfte entsprechend dem Kraftvektor 27 sind im Freilauffall auf null zurückgegangen. Wenn diese Verhalten stört, ist es möglich, eine dynamische Verstellung der Lage des Schwerpunktes 29 des Auswuchtgewichtes relativ zu dem Fliehkraftvektor 25 bzw. dem Summenvektor 28 vorzusehen, wie dies in den nachfolgenden Figuren gezeigt ist. Bei diesen Ausführungsbeispielen wird das von der Ausgangswelle 4 auf den Schleifschuh 3 übertragene Drehmoment dazu verwendet, die Verstellung der Kraft- _'vektoren im Last- und im Freilauffall zu verwirklichen.
Fig. 3 zeigt ausschnittsweise den im aufgebrochenen Teil von Fig. 1 erkennbaren Bereich des Schwingschleifers, soweit er für die Erläuterung erforderlich ist. Für die einzelnen Bauteile werden, soweit sie bereits in den vorhergehenden Figuren dargestellt sind, dieselben Bezugszeichen verwendet.
Auf dem aus dem Rillenkugellager 6 herausragenden Ende der Ausgangswelle 4 stitzt drehfest eine exzentrisch angeordnete zylindrische Hülse 31, auf der wiederum drehbar, jedoch axial gesichert, der Exzenter 8 angeordnet ist. Die Drehmomentübertragung von der Ausgangswelle 4 auf den Exzenter 8 erfolgt mittels eines drehelastischen Kupplungsgliedes 32, das einerseits drehfest mit der Ausgangswelle 5 in deren Bereich zwischen dem Rillenkugellager 6 und der oberen Stirnseite der exzentrischen Hülse 31 angebracht ist, und das andererseits drehfest mit der Außenumfangsfläche des Exzenters 8 verbunden ist. Das Auswuchtgewicht 16 sitzt wiederum einstükkig an dem Exzenter 8.
Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, treten bei dieser Ausführungsform insgesamt drei Drehachsen auf: Die Drehachse 7 und die Drehachse 9, wie sie bereits vorher beschrieben sind, sowie eine neue Drehachse 33, die parallel zu den Drehachsen 7 und 9 verläuft und sich etwa zwischen diesen befindert, d.h. die Drehachse 33 verläuft mit Abstand zu der Drehachse 7 und auch mit Abstand zu der Drehachse 9, wobei sich jedoch die beiden Drehachsen 7 und 9 an unterschiedlichen Seiten der Drehachse 33 befinden.
Unabhängig von der Belastung des Schwingschleifers 1 soll wiederum die Drehachse 7, die mit der Achse der Ausgangswelle 4 zusammenfällt, und in dem Gehäuse 2 ortsfest ist, möglichst in Ruhe bleiben. Die Drehachse 9 läuft, wie vorher beschrieben, auf einer Kreisbahn um die Drehachse 7 um, so daß der Abstand der beiden Drehachsen 7 und 9 voneinander den Schleifkreisdurchmesser festlegt. Im unbelasteten Fall, bei dem auch praktisch keine Reibungen zwischen dem Gehäuse 2 und dem Schleifschuh 3 auftreten, entstehen zwei Fliehkräfte, nämlich einmal die Fliehkraft entsprechend dem Fliehkraftvektor 25 aufgrund des oszillierenden Schleifschubs 3 und die Fliehkraft, hervorgerufen durch das synchron mit dem Exzenter 8 umlaufende Auswuchtgewicht 16, entsprechend einem Fliehkraftvektor 30, der an dem Schwerpunkt 293 angreift und in Verlängerung der Normalen durch den Schwerpunkt 29 auf die Drehachse 7 verläuft. Damit die beiden Vektoren 30 und 25 zueinander parallel und in entgegengesetzter Richtung verlaufen, ist die in Fig. 3 gezeigte Anordnung so montiert, daß das elastische Kupplungsglied 32 den Exzenter 8 in einer Stellung hält, in der die Normale durch die Drehachsen 7 und 9 auch durch den Schwerpunkt 29 verläuft.
Sobald an dem Schleifschuh 3 eine Schnittkraft entsprechend dem Vektor 27 abgenommen wird, wird über das elastische Glied 32 ein Drehmoment von der Ausgangswelle 4 auf den Exzenter 8 übertragen. Dieses Drehmoment bewirkt eine Verdrehung zwischen der Ausgangswelle 4 und dem Exzenter 8, und zwar um die zur Ausgangwelle 4 exzentrische Drehachse 33. Bei einer Drehrichtung entsprechend dem Pfeil 26 dreht sich die Ausgangswelle 4 um die Drehachse 33 in derselben Richtung aus der in Fig. 4 gezeigten Ruhelage in die in Fig. 5 gezeigte Arbeitslage.
Mathematisch gesehen entsteht die Drehung deshalb, weil an der Drehachse 7 ein Drehmoment angreift, das im Uhrzeigesinne wirkt, während durch den Schleifkraftvektor 27 an der Drehachse 9 ein Gegendrehmoment entsteht, die zusammen eine entsprechende Verdrehung der Achsen bezüglich der Drehachse 33 hervorrufen. Da der Fliehkraftvektor 25, der die Fliehkraft des Schleifschuhs 3 veranschaulicht, immer in Verlängerung der Normalen durch die beiden Drehachsen 7 und 9 verläuft, schwenkt er bei der veranschaulichten Relativdrehung zwischen der Ausgangswelle 4 und dem Exzenter 8 ebenfalls im Uhrzeigersinne herum, was zu einer entsprechenden Drehung auch des Schnittkraftvektors 27 und des entstehenden Summenvektors 28 führt. Gleichzeitig mit der erwähnten Relativdrehung schwenkt auch der Fliehkraftvektor 30, der die von dem Auswuchtgewicht 16 ausgehende und an dem Schwerpunkt 29 angreifende Fliehkraft veranschaulicht, herum, jedoch im Gegenuhrzeigersinne, denn dieser Vektor 30 verläuft in der Verlängerung der Normalen durch den Schwerpunkt 29 und die Drehachse 7.
Durch die Verdrehung zwischen dem Exzenter 8 und der Ausgangswelle 4 werden also bezüglich der Drehachse 7 der Summenvektor 28 und der Fliehkraftvektor 30 derart in der Ebene gedreht, daß sie parallel zueinander, jedoch in entgegengesetzte Richtungen, wirken.
Es ist ersichtlich, daß die Relativdrehung zwischen der Ausgangswelle 7 und dem Exzenter 8 abhängig ist von der Eigenelastizität des drehelastischen Kupplungsgliedes 32, das den an der Drehachse 33 angreifenden Beiden Biegemomenten entgegenwirkt. Durch entsprechende Abstimmung der Eigenelastizität des Kupplungsgliedes 32 kann gewährleistet werden, daß bei jedem Wert der Schnittkraft immer der Summenvektor 28 parallel zu dem Fliehkraftvektor 30 verläuft.
Es ist auch erkennbar, daß das drehelastische Kupplungsglied 32 zu einem Rückdrehen des Exzenters 8 in die Ausgangslage führt, sobald die Schnittkraft, beispielsweise wegen des Abhebens des Schwingschleifers 1 von dem Werkstück verschwindet, so daß wieder die Lage nach Fig. 4 eingenommen wird.
Da in der Praxis die auftretenden Schnittkräfte keinen großen Streubereich aufweisen, genügt es, wenn der Exzenter 8 auf der zylindrischen Hülse 31 lediglich zwischen zwei Endstellungen hin- und herdrehbar ist, von denen die eine dem Freilauffall entsprechend Fig. 4 entspricht, während die andere Endstellung auf den Lastfall gemäß Fig. 5 abgestimmt ist. Es sind dazu in bekannter Weise auf der Außenumfangsfläche der zylindrischen Hülse 31 und in der entsprechenden Aufnahmebohrung des Exzenters 8 Anschläge vorzusehen. Die Eigenelastizität des drehelastischen Kupplungsgliedes 32 wird hierbei so bemessen, daß es einerseits im Freilauffall ein zuverlässiges Rückdrehen des Exzenters in die Stellung nach Fig. 4 gewährleistet, andererseits aber bei einer Kraft, die kleiner als die kleinste Schnittkraft ist, ein Verdrehen des Exzenters 8 in die Stellung nach Fig. 5, d.h. die andere Endstellung nicht verhindert.
Eine andere Ausführungsform für eine lastabhängige Verstellung des Auswuchtgewichtes 16 zeigt in weiter vereinfachter Form Fig. 6, die ählich wie die Fig. 2, 4 und 5 einen Querschnitt rechtwinklig zu der Ausgangswelle 4 veranschaulicht.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sitzt drehbar auf der Ausgangswelle 4 der Exzenter 8, der wiederum über ein nicht veranschaulichtes drehelastisches Glied zur Drehmomentübertragung mit der Ausgangswelle 4 gekuppelt ist. Unterhalb des Exzenters 8 sitzt ebenfalls drehbar auf der Ausgangswelle 4 das Auswuchtgewicht 16.
In dem Exzenter 8 ist ein zweiarmiger Hebel 34 drehbar gelagert, der einerseits in einer Ausnehmung 35 derAusgangswelle 4 und andererseits in einer Ausnehmung 36 des Auswuchtgewichtes 16 eingreift. Dieser zweiarmige Hebel 34 wirkt ähnlich einem Planetenzahnrad eines Platenengetriebes, wobei die Ausgangswelle 4 dem Sonnenrad entspricht.
Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel von der Ausgangswelle 4 über das nicht gezeigte drehelastische Kupplungsglied ein Drehmoment auf den den Schleifschuh 3 antreibenden Exzenter 8 übertragen wird, und zwar in Richtung des Pfeiles 26, verdreht sich entsprechend dem abgenommenen Drehmoment die Ausgangswelle 4 in dem Exzenter 8, um ihre Drehachse 7. Die Ausgangswelle 4 verschwenkt hierbei den in die Ausnehmung 35 eingreifenden zweiarmigen Hebel 34, der daraufhin das Auswuchtgewicht 16 entgegen der Drehrichtung des Pfeiles 26, nämlich in Richtung eines Pfeiles 37, auf der Ausgangswelle 4 dreht. Die Übertragung der anhand der vorherigen Figuren Ausführlicht erläuterten Kräftediagramme auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 zeigt, daß durch die Verschwenkung des Auswuchtgewichtes 16 im Lastfall, d.h. bei. auftretender Schnittkraft, der Fliehkraftvektor, der am Schwerpunkt des Auswuchtgewichtes 16 angreift, in Richtung parallel zu dem Summenvektor aus der Fliehkraft des Schleifschuhs und der Schnittkraft gedreht wird. Sobald die Schnittkraft verschwindet, dreht das drehelastische Kupplungsglied den Exzenter 8 wiederum in die gezeigte Lage zurück, so daß auch für den Freilauffall eine optimale Auswuchtung wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 gewährleistet ist.

Claims

1. Schwingschleifer (1) mit einem eine Antriebseinrichtung enthaltenden Gehäuse (2), an dessen einer Seite ein Schleifschuh (3) beweglich befestigt ist, mit einem an der Antriebseinrichtung angekuppelten und den Schleifschuh (3) in eine Orbitalbewegung bezüglich des Gehäuses (2) versetzenden Exzenter (8), der zwei zueinander parallele und voneinander beabstandete Drehachsen (7, 9) aufweist, von denen die eine (7) ortsfest bezüglich des Gehäuses (2) und die andere (9) ortsfest bezüglich des Schleifschuhs (3) ist, sowie mit mindestens einem synchron mit dem Exzenter (8) umlaufenden Auswuchtgewicht (16), das fest auf einer Ausgangswelle (4) der Antriebseinrichtung sitzt und die Unwucht kompensiert, die der relativ zu dem Gehäuse (2) oszillierende Schleifschuh (3) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der von den Reib- und Schnittkräften hervorgerufenen Querkräfte (27) der Schwerpunkt (29) des mindestens einen Auswuchtgewichtes (16) einen Versatz gegenüber einer Normalen aufweist, die die beiden Drehachsen (7, 9) des Exzenters (8) schneidet und die in einer zu den Drehachsen (7, 9) rechtwinkligen und den Schwerpunkt (29) enthaltenden Ebene liegt, derart, daß die an dem Schwerpunkt (29) angreifende Fliehkraft eine Richtung aufweist, die etwa parallel zu dem Summenvektor (28) aus der Zentrifugalkraft (25) des Schleifschuhs (3) und der an dem Exzenter (8) angreifenden Querkraft (17) verläuft.

2. Schwingschleifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des mindestens einen Auswuchtgewichtes (16) und/oder der Abstand von dessen Schwerpunkt (29) von der in dem Gehäuse (2) ortsfesten Drehachse (7) derart bemessen ist, daß bei einer bestimmten Drehzahl des Exzenters (8) eine Kraft mit einem Vektor entsteht, der betragsmäßig gleich wie der Summenvektor (28), diesem jedoch entgegengesetzt ist.

3. Schwingschleifer (1) mit einem eine Antriebseinrichtung enthaltenden Gehäuse (2), an dessen einer Seite ein Schleifschuh (3) beweglich befestigt ist, mit einem an der Antriebseinrichtung angekuppelten und den Schleifschuh (3) in eine Orbitalbewegung bezüglich des Gehäuses (2) versetzenden Exzenter (8), der zwei zueinander parallele und voneinander beabstandete Drehachsen (7, 9) aufweist, von denen die eine (7) ortsfest bezüglich des Gehäuses (2) und die andere (9) ortsfest bezüglich des Schleifschuhs (3) ist, sowie mit wenigstens einem synchron mit dem Exzenter (8) umlaufenden Auswuchtgewicht (16), das die Unwucht kompensiert, die der relativ zu dem Gehäuse (2) oszillierende Schleifschuh (3) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter (8) und das wenigstens eine Auswuchtgewicht (16) drehbar bezüglich einer Ausgangswelle (4) der Antriebseinrichtung auf der Ausgangswelle (4) angeordnet und mit ihr über ein drehelastisches Glied (32) gekuppelt sind, und daß zur Kompensation der von den Reib- und/oder Schnittkräften hervorgerufenen Querkräfte (27) der Abstand des Schwerpünktes des Auswuchtgewichtes (16) in Abhängigkeit von der Schnittkraft (27) selbsttätig gegenüber einer Normalen verstellbar ist, die die beiden Drehachsen (7, 9) des Exzenters (8) schneidet und die in einer zu den Drehachsen (7, 9) rechtwinkligen und den Schwerpunkt (29) enthaltenden Ebene liegt, derart, daß die an dem Schwerpunkt (29) angreifende Fliehkraft eine Richtung aufweist, die etwa parallel zu dem Summenvektor (28) aus der Zentrifugalkraft (25) des Schleifschuhs (3) und der an dem Exzenter (8) angreifenden Querkraft (17) verläuft.

4. Schwingschleifer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswuchtgewicht (16) drehfest mit dem Exzenter (8) verbunden ist, der drehbar auf der Ausgangswelle (4) der Antriebseinrichtung gelagert ist, wobei die Drehachse (33), um die der Exzenter (8) auf der Ausgangswelle drehbar ist, zwischen der in dem Schleifschuh (3) orstsfesten sowie der in dem Gehäuse (2) ortsfesten Drehachse (7, 9) liegt und zu beiden Drehachsen (7, 9) parallel verläuft, und daß der Exzenter (8) mit der Ausgangswelle (4) über das drehelastische Glied (32) drehelastich gekuppelt ist.

5. Schwingschleifer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswelle (4) mit dem Exzenter (8) drehelastisch gekuppelt und in dem Exzenter (8) ein Getriebeelement (34) gelagert ist, das bei einer Drehung des Exzenters (8) um die Ausgangswelle (4) das Auswuchtgewicht (16) in derselben Richtung um die Ausgangswelle (4) dreht, jedoch um einen größeren Drehwinkel.

6. Schwingschleifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel des Exzenters (8) bezüglich der Ausgangswelle (4) begrenzt ist.