SE439671B - Sett att kortvarigt upplagra och impulsartat avge mekanisk energi samt anording - Google Patents

Description

8302853-0 Teknikens ståndpunkt Olika typer av sätt och anordningar av angivet slag är tidigare kända. Exempelvis kan hänvisas till olika typer av kända kam- och kulissmekanismer, exempelvis av det slag som beskrivas i Artobolevsky: MMED, volym IV, nr.: 3011, 3014, 3015 och 3016. Dessa principiella kam- och länkmekanismer kan utnyttjas för att alstra önskade, som regel jämförelsevis komplicerade rörelseförlopp, vilka även innefattar utlösning av slagverkan vid bestämda av- snitt av förloppet.

US-A-74O 816 (Daily) beskriver en anordning av aktuellt slag, vilken består av en roterbar skiva försedd med ett urtag ungefär med formen av en "halvhjärtformad kam". På denna kamkurva löper en liten rulle som är förenad med en energiupplagrande fjäder. Rullen löper utmed en bana, vars radie kontinuerligt minskar, så att rullen, efter det att skivan roterat ett helt varv, utlöses och rör sig verti- kalt till startpunkten. Själva utlösningen sker emellertid icke momentant, eftersom rullen först måste tillryggalägga en sträcka svarande mot en fjärdedel av sin egen periferi, innan utlösning sker.

Andra anordningar försedda med yttre kammar beskrivs i US-A-870 653 (Warsop) och US-A-1 137 272 (Moyle).

Ingen av dessa kända mekanismer skulle emellertid med framgång kunna utnyttjas i en arbetsmaskin av ovan angivet slag, bl.a. eftersom förslitningen av samverkande delar ut- satta för påkänningar snabbt skulle göra mekanismen obruk- bar. Någon effektiv upptransformering av effekt kan icke heller åstadkommas av dessa mekanismer, vilka följaktligen icke skulle vara konkurrenskraftiga i förhållande till andra kända typer av mekanismer på marknaden.

Tidigare är även känd en mekanisk höghastighetsklipp, vid vilken utnyttjas en komprimerbar fjäder i samverkan med en utlösningskoppling bestående av i en hylsa upptagna kulor vilka låser en hammare. Utlösning sker genom att hylsan lyf- tes, varvid kulorna ges möjlighet att lämna lâsläget, och hammaren kan utföra sitt arbete. ezo2ass~o Då rörelserna för en sådan höghastighetsklipp skall samordnas med frammatning av arbetsstycken som skall bear- betas leder detta till en begränsning av produktionen till max 350 slag/minut. Enligt dagens krav föreligger emellertid önskemål att kunna öka antalet slag vid exempelvis en excen- terpress till minst det dubbla, eller närmare bestämt 750-1000 slag/minut eller mer.

Uppfinningens ändamål Ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett sätt och en anordning av angivet slag som trots enkel och robust uppbyggnad medger väsentligt ökad slaghastighet i förhållande till kända mekanismer.

Ett annat ändamål är att vid ett sätt och en anordning av angivet slag åstadkomma säker och effektiv styrning av det effektavgivande organet med ett minimum av friktionsförluster.

Kort redogörelse för uppfinningen Enligt uppfinningen àstadkommes ett sätt att kortvarigt upplagra och impulsartat avge mekanisk energi med användning av ett stegvis eller kontinuerligt roterande element, vilket samverkar med ett effektavgivande organ, t.ex. en kolv, som vid rörelse i en riktning åstadkommer upplagring av energi i ett energiupptagande medel, t.ex. en fjäder, en gas eller vätska, vilken energi efter elementets passage av ett gräns~ läge avges till organet för alstring av en accelererad rörel- se i motsatt riktning, kännetecknat av att ett första kopp- lingsorgan, t.ex. ett av ett utsprång begränsat urtag, på det roterbara elementet bringas i ingrepp med ett andra kopplingsorgan, t.ex. en tapp, i förbindelse med det effekt- avgivande organet och medbringar det andra kopplingsorganet i en bana med konstant radie under elementets rotation en del av ett varv, varpå, vid passage av gränsläget, ingreppet mellan kopplingsorganen ögonblickligen frigives under inver- kan av upplagrad energi och impulsartad motriktad rörelse för det effektavgivande organet utlöses.

Genom att kopplingsorganen kan ha den angivna enkla 8302853-0 formen, t.ex. bestå av ett av ett utsprång begränsat urtag i det roterande elementet resp. en tapp i förbindelse med det effektavgivande organet, så erhålles direkt effektivt ingrepp mellan de båda kopplingsorganen utan märkbart spill eller friktionsförluster. övriga ingående delar kan ges en enkel och robust utformning som befrämjar effektiviteten hos det uppfinningsmässiga sättet, som därigenom medger högre produktionstakt än vad som är fallet vid hittills kända sätt.

I praktiken föredrages att kopplingsorganet vid impuls- rörelsen rör sig fritt relativt och uppfângas av en sluten kamkurva innanför det roterbara elementets periferi, en del av vilken kamkurva utgöres av det första kopplingsorganet.

Genom att det roterbara elementet uppvisar en sluten kamkurva innanför sin periferi erhålles noggrann och till- förlitlig styrning av det andra kopplingsorganet på kamkur- van under den del av dess rörelse, då den befinner sig i kontakt med denna. Då det effektavgivande organet utför sin impulsartade rörelse under inverkan av den energi som upp- lagrats i det energiupptagande medlet, rör sig det andra kopplingsorganet fritt i förhållande till kamkurvan, men det bringas omedelbart åter i kontakt med denna utan risk för snedställning eller någon form av skada på kurva eller kopplingsorgan.

Vid sättets tillämpning kommer kopplingsorganens in- bördes ingrepp att upprätthållas under ca. 1/2 varvs rota- tion för det roterande elementet.

Under den andra halvan av det roterande elementets rotation rör sig det andra kopplingsorganet på angivet sätt först impulsartat till det diametralt motsatta stället av kamkurvan, och det andra kopplingsorganet kommer där att befinna sig i mer eller mindre stationärt läge till dess att det åter bringas i ingrepp med det första kopplings- organet för en förnyad arbetscykel.

Emellertid är det naturligtvis möjligt att utforma nämnda ena halva av kamkurvan på olika sätt för att bi- bringa det effektavgivande organet önskade rörelser. Den azo2s5s~o 5 aktuella delen av det roterande elementets invändiga kam- kurva kan följaktligen utformas efter föreliggande behov.

I praktiken föredrages vidare att det andra kopp- lingsorganets rörelse i kopplingsläget via ett vevarrange- mang överföres till det effektavgivande organet. Det ' andra kopplingsorganet - vilket såsom ovan nämnts kan ha formen av en enkel tapp - kommer härvid att tjänstgöra som en "flytande axel".

Enligt en annan aspekt avser uppfinningen även en an~ ordning för kortvarig upplagring och impulsartad avgivning av mekanisk energi, vilken anordnings väsentliga kännetecken är angivna i patentkrav 6.

Några utföringsformer av uppfinningen skall nedan när- mare beskrivas med hänvisning till bifogade schematiska rit- ningar. azozssz-0 Kort redogörelse för ritningarna Fig. 1a är en perspektivvy av en principiellt enkel handmanövrerad anordning enligt uppfinningen avsedd att åskådliggöra uppfinningens princip.

Fig. 1b visar i större skala en uppskärning av an- ordningens roterbara element med tillhörande första kopp- lingsorgan i det läge då det just bragts i ingrepp med det andra kopplingsorganet.

Fig. 2a är en mot fig. 1a svarande perspektivvy av anordningen i det läge, då ingreppet mellan kopplingsorganen just skall frigöras.

Fig. 2b är en perspektivvy i större skala av det roter- bara elementet jämte kopplingsorgan i nämnda läge.

Fig. 3 är en sidovy av det rörliga elementet jämte första och andra kopplingsorgan, i det läge där det andra kopplingsorganet lämnat det första och utfört en nedåtriktad impulsartad rörelse.

Fig. 4 är en mot fig. 3 svarande sidovy i det läge, där det första kopplingsorganet står i begrepp att ingripa mot det andra.

Fig. 5 är en delvis skuren frontvy av väsentliga delar till en modifierad anordning med dubbla roterbara element jämte kopplingsorgan i symmetriskt arrangemang för användning i exempelvis en klipp- eller stansmaskin.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Med hänvisning till fig. 1a-4 består en anordning 1 enligt uppfinningen i sin enklaste form av ett stativ 10, som upptar en rätstyrning 11 och konsoler 12, 13 och 14 för ett effektavgivande organ, enligt detta exempel en kolv 3 t.ex. till en hâlstans. Kolven samverkar med en denna påträdd fjäder 4, som vid kolvens uppåtrörelse kommer att komprimeras under upplagrinq av mekanisk energi. I sin övre ände är kol- ven via en ledtapp 5b förenad med en vevaxel 5, som i sin 8302853 'O 3* övre ände uppbär ett kopplingsorgan i form av en tapp Sa som ingår i en cylindrisk rulle 6. Denna rulle 6 bildar en styrning i ett i stativet 10 lagrat roterbart element 2 vilket är stegvis eller kontinuerligt roterbart med hjälp av ett drivorgan, såsom exempelvis den visade handveven 7.

Av fig. lb framgår att det roterbara elementet 2 upp- visar en inre hålighet som upptar rullen 6 och att det vidare är försett med en innanför elementets periferi be- fintlig kamkurva 2a, Zb, 2c.

Utsprånget 2a och det av detta delvis bildade intill- liggande urtaget 2b bildar ett elementet 2 tillhörigt första kopplingsorgan, vilket - såsom framgår av fig. Zb, 3 och 4 - kan bringas i ingrepp med tappen 5a, vilken därvid tjänstgör såsom ett andra kopplingsorgan.

Från det i fig. lb visade läget bringas elementets 2 kopplingsorgan 2a, 2b i ingrepp med tappen, dvs. det andra kopplingsorganet 5a och medför detta vid sin rotation till det i fig. 2b visade läget, i vilket fjädern 4 erhållit maximal komprimering under upplagring av mekanisk energi.

Kraften i fjädern 4 utövar därvid en nedåtriktad drag- verkan på det andra kopplingsorganet Sa, och då det första kopplingsorganet 2a, 2b intagit det i fig. 3 visade läget, kan det första kopplingsorganet icke längre kvarhälla det andra, utan en accelererad, impulsartad nedâtriktad rörelse för detta utlöses, varvid den i fjädern 4 upplagrade energin kan nyttiggöras via kolven 3 i form av mekaniskt arbete eller effekt.

Det andra kopplingsorganet Sa uppfångas på motstående del av kurvan 2a, Zb, 2c, och då strax härefter det i fig. 4 visade läget inträder kommer det första kopplingsorganet 2a, 2b att snart åter ingripa mot det andra kopplings- organet 5a, dvs. det i fig. 1b visade kopplingsläget inträder åter för utförande av en ny arbetscykel.

Kopplingsorganet Sa kan anges utgöra en "flytande axel", vars läge under ena halvan av det roterbara elementets 2 om- vridning ett varv bestämmes av det första kopplingsorganet 8302853-0 8 2a, 2b, men som därefter lämnar detta kopplingsorgan och rör sig fritt till det i fig. 3 visade läget. Det roterbara ele- mentet 2 kan i praktiken bestå av tvâ delar, nämligen ett kopplingshus 2d och ett med detta förenat, kopplingsorganet 2a, 2b och kamkurvan 2c upptagande lock Ze.

Då kolven 3 utfört sitt arbetsslag kan fortfarande viss restenergi finnas kvar i det energiupptagande medlet, enligt exemplet fjädern 4. Denna restenergi bör kunna tas upp av en dämpningsanordning, så att den icke utlöses mellan det andra kopplingsorganet, dvs. tappen Sa och kamkurvans yta 2c, dvs. tappen bör i avlastat tillstånd komma i kontakt med kamkur- vans yta 2c.

Vid den visade utföringsformen föreslås för ändamålet ett dämpningsorgan i form av en kolven 3 omgivande fjädrande ring 13b av t.ex. uretan, vilken ring vilar på den nedre kon- solen 13. Denna är i sin tur inställbart anordnad på stati- vet 10 och uppvisar för ändamålet sidostyrningar 13a och ett anbringningsorgan 13c som medger angiven inställbarhet för konsolen 13 och därmed dämpningsanordningens dämpningsverkan.

Den övre konsolen 12, vilken utgör ett mothåll för det energiupptagande medlet uppvisar motsvarande sidostyrningar 12a och är även den inställbar relativt stativet 10 medelst ett fixerorgan 12c. Genom inställning av det vertikala läget för konsolen 12 är det sålunda möjligt att påverka storleken av den i det energiupptagande medlet, dvs. fjädern 4, upp- lagrade energin.

Vid den i fig. 5 visade utföringsformen har motsvarande element givits samma hänvisningsbeteckningar. Denna figur visar anordningens övre del i dubbelt arrangemang med symme- triskt utförande.

Anordningen är avsedd för kontinuerlig rotation av de roterbara elementen 2, vilket från en drivaxel 7 åstadkommas via två kugghjul 7' som står i ingrepp med tvâ kugghjul 2' som är koncentriskt förenade med de roterbara elementen 2.

Dessa är motriktade varandra och utförda principiellt på det sätt som åskådliggöres av fig. 1-4. ezozass-o “i Även vid denna utföringsform består axeln 5 av en vevaxel, som upptar en åt båda sidor riktad axeltapp Sa, vilken tjänstgör såsom andra kopplingsorgan och i sina ändar uppbär styrrullar 6. Anordningen är upptagen i en ram eller ett stativ 10.

Såsom framgått av det ovan angivna kan det energiupp- tagande medlet uppvisa varierande form. Utöver en komprimer- bar fjäder 4 av det slag som visas i fig. 1-4 kan exempelvis en gas eller vätska utnyttjas, vilken därvid lämpligen är upptagen i en cylinder och påverkas av en med axeln 5 resp. det effektavgivande elementet 3 samverkande kolv.

Såsom vidare angivits ovan kan kurvdelen 2c i det roterbara elementet 2 även uppvisa varierande utformning för att bibringa det effektavgivande elementet 3 varierande rörelser efter dess impulsrörelse. I vissa fall kan det t.ex. vara ändamålsenligt att en snabb återgånqsrörelse ut- föres efter det utförda arbetsslaget, och detta kan enkelt åstadkommas genom motsvarande utformning av kamkurvan 2c.

Industriell tillämobarhet Sasom framgått av det ovan angivna kan on anordning enligt uppfinningen finna användning för många olika ända- mål såsom slag- eller kraftalstrande organ för stansning, klippning, pressning etc., men uppfinninqon kan även ut- nyttjas till olika typer av högtryckspumpar och kompressorer samt för att utöva slagverkan vid exempelvis bcrgborrar. Även många andra områden, inom vilka uppfinningen kan till- lämpas, är tänkbara.

Claims (9)

8302853-0 ID Patentkrav

1. Sätt att kortvarigt upplagra och impulsartat avge mekanisk energi med användning av ett stegvis eller kon- tinuerligt roterande element (2), vilket samverkar med ett effektavgivande organ (3), t.ex. en kolv, som vid rörelse i en riktning åstadkommer upplagring av energi i ett energiupptagande medel (4), t.ex. en fjäder, en gas eller vätska, vilken energi efter elementets passage av ett gränsläge avges till organet (3) för alstring av en accelererad rörelse i motsatt riktning, k ä n n e t e c k- n a t av att ett första kopplingsorgan (2a, Zb), t.ex. ett av ett utsprång (2a) begränsat urtag (2b), på det roter~ bara elementet bringas i ingrepp med ett andra kopplings- organ (5a), t.ex. en tapp, i förbindelse med det effekt- avgivande organet (3) och medbringar det andra kopplings- organet i en bana med konstant radie under elementets (2) rotation en del av ett varv, varpå, vid passage av gräns- läget, ingreppet mellan kopplingsorganen ögonblickligen frigives under inverkan av upplagrad energi och impulsartad motriktad rörelse för det effektavgivande organet (3) ut- löses.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det andra kopplingsorganet (Sa) vid impulsrörelsen rör sig fritt relativt och uppfângas av en sluten kurva (Za, 2b, 2c) innanför det roterbara elementets (2) periferi, en del av vilken kurva utgöres av det första kopplingsorganet (2a, 2b).

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att det andra kopplingsorganets (Sa) rörelse i kopplings- läget via ett vevarrangemang (5, pb) överföres till det effektavgivande organet (3).

4. Anordning för kortvarig upplagring och impulsartad avgivning av mekanisk energi, innefattande a) ett stegvis eller kontinuerligt roterbart element (2), szozass-0 H b) ett effektavgivande organ (3), t.ex. en kolv, c) ett energiupptagande medel (4), t.ex. en fjäder, en gas eller vätska, i samverkan med det effektavgivande organet (3) för upplagring av energi vid det effektavgi- vande organets rörelse i en riktning och avgivning av energi för accelererad drivning av organet i motsatt rikt- ning efter det roterbara elementets (2) passage av ett gränsläge, k ä n n e t e c k n a d av d) ett första kopplingsorgan (Za, 2b), t.ex. ett av ett utsprâng (Za) begränsat urtag (2b), på det roterbara elementet (2), och e) ett med detta samverkande andra kopplingsorgan (Sa), t.ex. en tapp, i förbindelse med det effektavgivande organet (3), vilka kopplingsorgan (2a, 2b; 5a) är utbildade för sådant inbördes ingrepp under en del av ett varv av det roterbara elementets (2) rotation att det andra mnplnrßorqnæt därvid rör sig i en bana med konstant radie och ögonblicklig frigivning av ingreppet under inverkan av energin i det energiupptagande medlet (4) efter passage av gränsläget.

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att det roterbara elementet (2) innanför sin periferi upp- visar en sluten kurva (2a, 2b, 2c) av vilken det första kopplingsorganet (2a, Zb) utgör en del.

6. Anordning enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k- n a d av att det effektavgivande organet (3) via ett vev- arrangemang (5, Bb) står i förbindelse med det andra kopp- lingsorganet (Sa).

7. Anordning enligt något av krav 4-6, k ä n n e t e c k- n a d av att det roterbara elementet innefattar ett med en drivaxel förenat hus (Zd) för en med det andra kopplings- organet (5a) förenad rulle (6) under bildning av en styr- ning för detta.

8. Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att huset (2d) är försett med ett lock (Ze), som uppvisar det första kopplingsorganet (2a, 2b) samt kurvan (2c). aso2as3-o l-Q

9. Anordning enligt något av krav 4-8, k ä n n e t e c k- n a d av att två roterbara element (2) är symmetriskt an- ordnade och inrättade att samverka med vardera ett andra kopplingsorgan (Sa) på en gemensam axel som samverkar med en mellan de roterbara elementen (Zb) befintlig vevaxel (5), och varvid de roterbara elementen (2) är förenade med kugg- hjul (2') i ingrepp med vardera ett kugghjul (7') på en gemensam drivaxel.