DE2234866A1 - ARRANGEMENT FOR COMPENSATION OF THE CENTRIFUGAL FORCE ON A ROTATING AND BACK AND BACK COMPONENT - Google Patents

Description

Böblingen, 6. Juli 19 72 heb-weBöblingen, July 6, 19 72 heb-we

Anmelderiri: International Business MachinesApplicant: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichens Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: PR 9 70 004Official file number New registration File number of the applicant: PR 9 70 004

Anordnung zur Kompensation der auf ein rotierendes und sich hin und her bewegendes Bauelement einwirkenden Zentrifugalkraft Arrangement to compensate for the centrifugal force acting on a rotating and reciprocating component

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kompensation der auf ein rotierendes und sich hin und her bewegendes Bauelement einwirkenden Zentrifugalkraft, bei der ein Werkstück, aas z.B. durch eine Welle rotiert wird, gleichzeitig durch einen pendelartigen Mechanismus hin und her bewegt wird, der vermöge der durch die Rotation der Welle erzeugten Zentrifugalkraft in Schv/ingungen mit einer Grundfrequenz versetzt wird, die mit jeder Umdrehung der Welle synchronisiert ist.The invention relates to an arrangement for compensating the on centrifugal force acting on a rotating and reciprocating component in which a workpiece, e.g. is rotated by a shaft, at the same time is moved back and forth by a pendulum-like mechanism by virtue of the The centrifugal force generated by the rotation of the shaft is set in oscillation at a fundamental frequency that changes with each Rotation of the shaft is synchronized.

iJs sind schon eine Reihe von Vorrichtungen vorgeschlagen worden, um eine Drehbewegung oder Rotationsbewegung in eine hin und her gehende Bewegung umzusetzen. Bei manchen dieser Vorrichtungen ist eine rotierende Welle oder Rolle in Wirkverbindung mit einem Bauteil verbunden, das relativ und im allgemeinen quer zur Rotationsachse hin und her bewegt wird. Da das rotierende, hin und her gehende Bauteil Zentrifugalkräften ausgesetzt ist; die mitA number of devices have already been proposed, to convert a rotary motion or rotational motion into a reciprocating motion. In some of these devices a rotating shaft or roller in operative connection with a Component connected that is relative and generally transverse to the axis of rotation is moved back and forth. Because the rotating, reciprocating component is subjected to centrifugal forces; with

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9 Mt9 months

dem Abstand des Bauteils von der Rotationsachse sich ändern, ergibt sich für die von der Rotationsachse weg gerichtete Bewegung eine ständige Zunahme der Zentrifugalkraft und für die rückläufige Bewegung in Richtung auf die Rotationsachse eine progressiv abnehmende Kraft. Da außerdem die Zentrifugalkraft sich mit dem Quadrat der Rotationsgeschwindigkeit ändert, ergeben sich mit wachsend höheren Geschwindigkeiten drastische Erhöhungen der Zentrifugalkraft. Mit der Erhöhung der Zentrifugalkraft erge-the distance of the component from the axis of rotation change, results for the movement away from the axis of rotation a constant increase in the centrifugal force and for the retrograde movement in the direction of the axis of rotation progressively decreasing strength. In addition, since the centrifugal force changes with the square of the rotational speed, result The centrifugal force increases drastically with increasing speeds. With the increase in centrifugal force

ben sich für Nockenscheiben und Nocken oder andere Bauteile, die das Bauteil antreiben, sehr große Belastungen, die natürlich bei Bewegungsrxchtungsumkehr am größten sind.ben are for cams and cams or other components that drive the component, very high loads, which of course are greatest when the direction of movement is reversed.

Man hat sich daher schon längere Zeit bemünt, die Wirkungen dieser schwankenden Zentrifugalkraft auf ein- ständig hin und her yehendeo und gleichzeitig rotierendes Bauteil auszugleichen. Beim Auswucuten von Kurbelwellen in Kraftfahrzeugen, wo eine Anzahl hin im α her gehender Bauteile vorhanden sind, von aenen sich einige in Richtung auf die Achse bewegen, während andere gleichzeitig sicn von der achse wegbewegen sind alle-Teile am Umfang in solchen i.bständen and ηLcu gegenseitig ausbalancierend paarweise any-jot ^iiuc und v/erden in einer harmonisch hin und her gehenden Bev;e-«funcj angetrieben» uie iiUübalancierung Lcißt sicn daher relativ eiat'acn erreichen, wenn eine Anzahl von BauteiLen nacheinander arbeiten.Efforts have therefore been made for a long time to examine the effects of these fluctuating centrifugal force on one constant back and forth yehendeo and at the same time compensate for the rotating component. When chopping out of crankshafts in motor vehicles, where a number in the α components are present, some of which ate in Moving towards the axis while others move away from the axis at the same time are all-parts on the circumference in such i.bstands and ηLcu mutually balancing in pairs any-jot ^ iiuc and v / ground in a harmonious bev; e- «funcj driven» The imbalance can therefore be relatively easy Achieve when a number of components work one after the other.

Deis Auswuchten einer solchen Vorrichtung wird jedoch wesentiicn schwieriger, wenn nur ein rotierendes, hin und her genendes Lauteil vorhanden ist oder wenn alle rotierenden, hin und her gehenden Bauteile ihren Arbeitshub gleichzeitig ausführen. In der US-Patentschrift 2 494 483 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Kompensation von Zentrifugalkräften beschrieben. Eine rotierende hohle Trommel steht' in Wirk verbindung mit einer Kabelführung, die quer zur Achse der Trommel mit konstanter Geschwindigkeit entsprechend einer schraubenförmigen Bahn einer Doppelgewindeschraube hin und her bewegt wird, so daß das Kabel gleichmäßig in aufeinanderfolgenden Lagen gleicher Dicke auf eine Kabeltrommel -aufgespult wird,However, balancing of such a device becomes essential more difficult, if only a rotating, to and fro sound part is present or if all rotating, reciprocating components perform their working stroke at the same time. In the US patent For example, 2,494,483 is a device for compensation described by centrifugal forces. A rotating hollow drum is' in operative connection with a cable guide that transversely towards the axis of the drum at constant speed according to a helical path of a double-threaded screw is moved so that the cable is evenly wound onto a cable drum in successive layers of the same thickness,

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wie es allgemein z.B. für Aufwickelvorrichtungen von Angelschnüren der Fall ist. Wenn sich der Verteiler geradlinig beispielsweise nach.links über die Achse der Trommel bewegt, wirkt er über eine Gelenkkette auf ein Kettenzahnrad ein, und treibt damit einen Kompensationsmechanismus für die Zentrifugalkraft um einen entsprechenden Betrag im Uhrzeigersinn an. Dies bewirkt in zunehmendem Maße eine Kompensation der zunehmenden Zentrifugalkraft, bis der Verteiler das linke Ende seines Hubes erreicht. Mit dieser Anordnung müssen die Arbeitsgeschwindigkeiten gering sein, weil am Ende jedes Hubes die Geschwindigkeit sich ruckartig ändert, wodurch eine rasche Verzögerung von konstanter Geschwindigkeit von links bis auf 0 und eine rasche Beschleunigung, gefolgt von einer konstanten Geschwindigkeit nach rechts usw. folgt.as is generally used, for example, for reeling devices for fishing lines the case is. If the distributor moves in a straight line, for example to the left over the axis of the drum, it acts via a Articulated chain on a sprocket wheel, and drives one with it Compensation mechanism for the centrifugal force to a corresponding one Amount clockwise. This increasingly compensates for the increasing centrifugal force, to the manifold reaches the left end of its stroke. With this Arrangement, the working speeds must be low, because at the end of each stroke the speed changes abruptly, causing a rapid deceleration of constant speed of left to 0 and a rapid acceleration, followed by one constant speed to the right etc. follows.

Die verschiedenen bekannten Vorrichtungen dienen also mehr oder weniger dazu, die Wirkung von Zentrifugalkräften auf ein rotierendes, hin und her gehendes Bauteil zu kompensieren. Es besteht · jedoch Bedarf für eine relativ billige und doch hochwirksame Vorrichtung zum im wesentlichen vollständigen Ausbalancieren der Wirkungen von Zentrifugalkräften über einen weiten Bereich von Rotationsgeschwindigkeiten auf ein einzelnes, rotierendes Werkstück (oder eine Anzahl gleichzeitig betätigter, in gleicher Richtung wirkender Werkstücke), während dieses in harmonischer Bewegung hin und her bewegt wird, um damit einen Betrieb bei sehr hohen Rotationsgeschwindigkeiten und translatorischen Geschwindigkeiten mit minimaler Belastung und Abnutzung der miteinander in Wirkverbindung stehenden Teile zu ermöglichen.The various known devices thus serve more or less to the effect of centrifugal forces on a rotating, to compensate for the component going back and forth. However, there is a need for a relatively inexpensive yet highly effective one Apparatus for substantially completely balancing the effects of centrifugal forces over a wide range of Rotational speeds on a single, rotating workpiece (or a number of simultaneously operated workpieces acting in the same direction) while this is in harmonic motion is moved back and forth so as to operate at very high rotational speeds and translational speeds with minimal stress and wear and tear of the operatively connected parts.

Dies wird bei einer Anordnung zur praktisch vollständigen Kompensation eier auf ein rotierendes und relativ zur Rotationsachse sich hin und her bewegendes Bauelement einwirkenden Zentrifugalkraft, dadurch erreicht, daß ein pendelartig schwingendes Bauteil, das rnit dem sich bewegenden Bauelement in Wirkverbindung steht und in Abhängigkeit; :von der Zentrifugalkraft das. Bauelement mit uer Eigenfrequenz, hin und her bewegt, die derart mit der Winkelgeschwindigkeit des Bauelementes synchronisiert ist, daß es währendIn the case of an arrangement, this becomes practically complete compensation centrifugal force acting on a rotating component that moves back and forth relative to the axis of rotation, achieved in that a pendulum-like oscillating component which is in operative connection with the moving component and dependent; : from the centrifugal force the component with uer natural frequency, moved back and forth in such a way with the angular velocity of the component is synchronized that it during

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einer vollen Umdrehung eine ganzzahlige Anzahl von im wesentlichen harmonischen hin und her gehenden Bewegungen ausführt.of a full revolution is an integer number of essentially performs harmonious reciprocating movements.

Insbesondere ist dabei vorgesehen, daß eine feststehende Nockenscheibe auf der rotierenden Welle gelagert ist, daß ein Nockenstößel in einer Nockenführungsnut der Nockenscheibe läuft und damit die Synchronisierung bei der Eigenfrequenz der Anordnung sicherstellt, wobei Nockenscheibe und Nockenstößel für den Antrieb des hin und her gehenden Bauelementes eine im Vergleich zu dem Bauteil vernachlässigbare Antriebswirkung auf das Bauelement ausüben.In particular, it is provided that a fixed cam disk is mounted on the rotating shaft that a cam follower runs in a cam guide groove of the cam disk and thus ensuring synchronization at the natural frequency of the arrangement, with the cam disk and cam follower for the drive of the component going back and forth has a negligible driving effect on the component compared to the component exercise.

Die besonders vorteilhaften Wirkungen der erfindungsgemäßen Konstruktion ergeben sich dadurch, daß die Frequenz der Pendelschwingungen des Bauteiles und damit die auf den Antrieb des Bauelementes ausgeübte Kraft mit zunehmender Winkelgeschwindigkeit zunimmt und dadurch, daß bei der Pendelschwingung der Massenschwerpunkt des Bauteils am weitesten von der Rotationsachse entfernt ist, wenn das Bauelement in seiner Mittelstellung zwischen den beiden Endlagen liegt, und daß die Achse der Pendelschwingung und die Rotationsachse senkrecht zueinander verlaufen.The particularly advantageous effects of the construction according to the invention result from the fact that the frequency of the pendulum oscillations of the component and thus the on the drive of the Component exerted force increases with increasing angular velocity and because of the fact that the pendulum oscillation The component's center of gravity is furthest away from the axis of rotation when the component is in its central position lies between the two end positions, and that the axis of the pendulum oscillation and the axis of rotation are perpendicular to each other get lost.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Figuren näher beschrieben.The invention will now be described in more detail on the basis of exemplary embodiments in conjunction with the accompanying figures.

Dabei zeigt:It shows:

Fig. 1 eine Teilschnittansicht einer erfindungsgemäßenFig. 1 is a partial sectional view of an inventive

Vorrichtung mit einem rotierenden Formularvor^- schubstift, der mit im wesentlichen harmonischer Bewegung hin und her bewegt wird durch ein mit Gewichten versehenes Getriebe, aas durch die Zentrifugalkraft in seiner Grundfrequenz schwingt.Device with a rotating form pre ^ - pusher pin, which is moved back and forth with an essentially harmonious movement by a with Gearbox provided with weights, which oscillates at its base frequency due to centrifugal force.

Fig. 2 schematisch eine Seitenansicht eines mathemati-Fig. 2 schematically shows a side view of a mathematical

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sehen Modells der Vorrichtung nach Fig. 1 zur Erläuterung der,einschlägigen Parameter für die anwendbaren Konstruktionsgleichungen undsee model of the device of FIG Explanation of the relevant parameters for the applicable design equations and

Fig. 3 eine Teilschnittansicht einer Stanzvorrichtung,3 shows a partial sectional view of a punching device,

die gemäß der Erfindung aufgebaut ist.which is constructed according to the invention.

Die in Fig. 1 z.T. im Schnitt gezeigte Vorrichtung enthält eine Antriebswelle 10, die durch nicht dargestellte geeignete Mittel mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit angetrieben ist. Um die Welle 10 herum sind nebeneinander ein Ring 11 und eine Nockenscheibe 12 angeordnet. Der Ring 11 ist durch einen Keil oder Splint 13 mit der Welle fest verbunden. Die Nockenscheibe 12 ist auf einem Lager 14 angebracht und wird durch eine Schraube 15 festgehalten, die die Nockenscheibe mit einem die Antriebswelle 10 umgebenden Joch 16 verbindet, das ein überhängendes Teil aufweist, das längs einer Führungsstange 17 gleiten kann. Halteringe 18 und 19 wirken mit einem Abstandsring 20 zusammen und halten diesen zusammen mit der Nockenscheibe auf vorbestimmten Positionen längs der Welle 10.The device partially shown in section in Fig. 1 contains a Drive shaft 10, which is driven by suitable means, not shown, at a constant angular velocity. Around around the shaft 10 are a ring 11 and a cam disk next to one another 12 arranged. The ring 11 is firmly connected to the shaft by a wedge or split pin 13. The cam plate 12 is mounted on a bearing 14 and is held in place by a screw 15 that connects the cam disk to a drive shaft 10 surrounding yoke 16 connects, which has an overhanging part which can slide along a guide rod 17. Retaining rings 18 and 19 cooperate with a spacer ring 20 and hold it together with the cam disk in predetermined positions along the length of wave 10.

Der Ring 11 weist einen rechteckigen Schlitz 21 auf, der sich vom äußeren Umfang radial nach innen erstreckt. In diesem Schlitz liegen komplementäre Teile (nur das rückwärtige ist gezeigt) eines rechteckigen Gehäuses 22. Dieses Gehäuse enthält komplementäre Halbteile einer Bohrung 2 3 für einen einziehbaren Formularvorschubstift 24. Eine tellerförmige öffnung 25 . dient der Aufnahme eines auf einer Welle 27 angebrachten Zahnrades 26, dessen Achse rechtwinklig zur Welle der Achse 10 verläuft, sowie einen Nockenstößel 28 mit einem seitlich herausragenden Zapfen 29, der in einer Nocken früh rung 30 in der inneren Kadialflache der Nockenscheibe 12 läuft.The ring 11 has a rectangular slot 21 which extends radially inward from the outer circumference. In this Slot lying complementary parts (only the rear one is shown) of a rectangular housing 22. This housing contains complementary half parts of a bore 2 3 for a retractable Form feed pin 24. A plate-shaped opening 25. serves to accommodate a gear mounted on a shaft 27 26, the axis of which runs at right angles to the shaft of the axis 10, and a cam follower 28 with a laterally protruding Pin 29, the early tion 30 in a cam in the inner Kadialflache of the cam 12 runs.

Auf einer Seite des Vorschubstiftos 24 sind Zähne nach Art einer Zahnstange 12 vorgesehen, die mit dem Zahnrad 26 in Eingriff steht, um die RotationsueWoyuny ues Zahnrades in eine hin und herOn one side of the feed pin 24 teeth are provided in the manner of a rack 12 which is in engagement with the gear 26 in order to reciprocate the RotationsueWoyuny ues gear

PK 97ü üü4 3 0 9 8 1 8 / 0 2 1 3 - BAD ORIGINAL'PK 97ü üü4 3 0 9 8 1 8/0 2 1 3 - BAD ORIGINAL '

gehende Axialbewegung des Stiftes umzuwandeln. Das Zahnrad 26 führt Schwingbewegungen aus, die im einzelnen noch erläutert werden und enthält ein pendelartiges Gewicht 33 vorberechneter Masse, für einen vorberechneten Schwingradius. Dieses Gewicht ist so angebracht, daß sein Massenzentrura der Schwingung, am v/eitesten von der Acnse der Welle lü entfernt ist, wenn der Stift 2 4 im Mittelpunkt seines hin und her gehenden Hubes ist. Die Zahnstange 34 auf einer Seite des Nockenstößels 2 8 ist ebenfalls mit den Zähnen 32 des hin und her schwingenden Zahnrades 26 in Eingriff.to convert going axial movement of the pin. The gear 26 performs oscillating movements, which will be explained in detail and contains a pendulum-like weight 33 of precalculated mass for a precalculated swing radius. This weight is so placed that its center of mass of oscillation is farthest is removed from the axis of the shaft lü when the pin 2 4 is in the center of its reciprocating stroke. The rack 34 on one side of the cam follower 28 is also in engagement with the teeth 32 of the reciprocating gear 26.

Wenn im Betrieb die Welle 10 sich zu drehen beginnt, dann dreht die Nockenscheibe 12 über den Nockenstößel 28, das Zahnrad 26 in eine Endstellung seiner vorbestimmten Schwingamplitude, um die pendelähnlichen Drehschwingungen einzuleiten. Daraufhin bewirkt die Zentrifugalkraft über das Gewicht 33 die Drehschwingungen des Zahnrades 26 mit vorgegebener Amplitude, jedoch mit einer Frequenz, die mit zunehmender WinkelgeschwindigKeit der Welle zunimmt. Der Massenschwerpunkt und der Radius der Schwingbewegung sind dabei so berechnet, aaß das Zahnrad 26 mit aer Grundfrequenz Drehschwingungen ausführt, die mit der Winkelgeschwindigkeit aes Stiftes 24 synchronisiert ist, so daß der Vorschubstift z4 eine ganzzahlige Anzahl im wesentlichen harmonischer hin- und Herbewegungen je Umdrehung der Welle 10 ausführt. Die nockenscheibe 12 und der nockenstößel 28 sind jedoch vorgesehen, um zwangsläufig sicherzustellen, daß diese Synchronisation trotz des Reibungswiderstandes aufrechterhalten wird. Dies wird aurch die besondere Ausgestaltung der Mockenführungsnut 30 erreicht.When the shaft 10 begins to rotate during operation, the cam disk 12 then rotates the gear wheel 26 via the cam follower 28 into an end position of its predetermined oscillation amplitude in order to initiate the pendulum-like torsional oscillations. The centrifugal force then causes the torsional vibrations of the gear wheel 26 via the weight 33 with a predetermined amplitude, but with a frequency that increases as the angular velocity of the shaft increases. The center of mass and the radius of the oscillating movement are calculated in such a way that the gearwheel 26 executes torsional oscillations with the fundamental frequency that is synchronized with the angular velocity of the pin 24, so that the feed pin z4 has an integral number of essentially harmonic reciprocating movements per revolution of the Wave 10 executes. The cam disk 12 and the cam follower 28 are, however, provided in order to ensure that this synchronization is maintained despite the frictional resistance. This is achieved through the special design of the mock guide groove 30.

Jüs darf darauf hingewiesen werden, daß die Antriebskraft für den hin und her gehenden Vorschubstift 24 zunächst und fast ausschließlich durch die von der Zentrifugalkraft abgeleitete Dreh·- scnwingung des Zahnrades 26 geliefert wird. Die Uockenscheine 12 und der Nockenstößel 28 liefern nur eine vecnachlässicfbar kleine Antriebskraft und die auf die nockenscheibe und denJüs may be pointed out that the driving force for the reciprocating feed pin 24 initially and almost exclusively is supplied by the rotational oscillation of the gearwheel 26 derived from the centrifugal force. The Uockenscheine 12 and the cam follower 28 provide only one negligible small driving force and that on the cam disk and the

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Nockenstößel wirkende Belastung ist somit ebenfalls vernachlässigbar und verändert sich über einen weiten Bereich verschiedener konstanter Winkelgeschwindigkeiten der Welle oder bei relativ geringen Beschleunigungen oder Verzögerungen auf eine unterschiedliche Geschwindigkeit nicht. Somit ist es also mit der neuen Vorrichtung möglich, daß die Welle mit sehr hohen Geschwindigkeiten rotiert, die bei üblichen Anordnungen zu unannehmbar hohen Belastungen von Nockenscheibe und Nockenstößel führen würde und zwar wegen der auf das rotierende und hin und her gehende Bauteil einwirkenden Zentrifugalkraft, die mit dem Quadrat der Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Welle und direkt proportional mit dem Abstand des rotierenüen hin und her gehenden Bauteils von der Rotationsachse zunimmt.The load acting on the cam follower is therefore also negligible and changes over a wide range of different constant angular speeds of the shaft or at relatively low accelerations or decelerations to a different one Speed not. So it is with the new one Device possible that the shaft at very high speeds rotates, resulting in unacceptably high loads in conventional arrangements would result from the cam disk and cam follower because of the rotating and reciprocating component acting centrifugal force with the square of the angular velocity of the rotating shaft and directly proportional with the distance of the rotating, reciprocating component from the Axis of rotation increases.

Um die Belastung auf Nockenscheibe und Nockenstößel zu einem Minimum zu machen und die zuvor beschriebenen wünschenswerten Ergebnisse zu erzielen ist es zwingend erforderlich, daß die Zentrifugalkraft das Zahnrad 26 in der Grundfrequenz zu Drehschwingungen antreibt, die so mit der Winkelgeschwindigkeit der Welle synchronisiert sind, daß der Vorschubstift eine ganzzahlige Anzahl von im wesentlichen harmonischen hin und her gehenden Bewegungen während jedes vollständigen Umlaufs der Welle und damit des Vorschubstiftes ausführt. ^N · 'In order to minimize the stress on the cam disk and cam follower and to achieve the desirable results described above, it is imperative that the centrifugal force drives the gear 26 at the fundamental frequency to torsional vibrations which are so synchronized with the angular velocity of the shaft that the Feed pin performs an integral number of substantially harmonic reciprocating movements during each complete revolution of the shaft and thus of the feed pin. ^N · '

Wenn je Umdrehung der Welle eine harmonisch hin und her gehende Bewegung gewünscht wird, läßt sich dies durch Auslegen von Zahnrad 26, Vorschubstift 24 und Nockenstößel 28,gemäß der folgenden Gleichung erreichen:If a harmonious back and forth movement is desired per revolution of the shaft, this can be done by laying out the gear 26, feed pin 24 and cam follower 28, according to the following equation:

2 ' 22 '2

mr(R. + r - m r - m rmr (R. + r - m r - m r

X .?_„ — ι X. ? _ "- ι

I + m r + m rI + m r + m r

wobei, wie in Fig. 2 gezeigt ist, in und I die Masse und diewhere, as shown in Fig. 2, in and I denote the mass and the

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PR 9 7ü, 004PR 9 7ü, 004

, BAD ORK3INAL, BAD ORK3INAL

Trägheit des Zahnrades 26, r die halbe Ganghöhe des Zahnrades 26, r der Radius der Drehschwingungen des Zahnrades 26, m₁ und iru-die Massen des Vorschubstiftes 24 und des Nockenstößels 28, R der Radialabstand der Rotationsachse (hier der Achse der Welle 10) zur Rotationsachse des Zahnrades 26 (Achse der Welle 27) R und R die radialen Abstände von der Rotationsachse (Achse der Welle 10) zu den Massenschwerpunkten von Vorschubstift 24 bzw. Nockenstößel 28 sind.Inertia of the gear wheel 26, r the half pitch of the gear wheel 26, r the radius of the torsional vibrations of the gear wheel 26, m ₁ and iru-the masses of the feed pin 24 and the cam follower 28, R the radial distance of the axis of rotation (here the axis of the shaft 10) to the axis of rotation of the gear wheel 26 (axis of the shaft 27) R and R are the radial distances from the axis of rotation (axis of the shaft 10) to the centers of gravity of the feed pin 24 and cam follower 28, respectively.

Eine Vorrichtung, die gemäß einer Abwandlung der Erfindung aufgebaut ist, ist in Fig. 3 gezeigt. Ein rotierendes, und sich hin und her bewegendes Teil ist ein Lochstempel oder Schneidstempel 100, der in einer Bahn hin und her bewegt wird, die die Rotationsachse einer hohlen Welle 101 unter einem von 90° verschiedenen Winkel schneidet. Der Stempel hat einen etwa dreieckigen Querschnitt mit zwei V-förmigen, sich schneidenden Seiten, die anschließend an ihre inneren Enden teilweise abgesetzt sind und eine V-förmige Schneidkante 102 bilden. Die Federn 103 in einem Block 104 wirken über eine Platte 105 auf der Rückseite 106 des Stempels 100 halten die V-förmigen Seiten im Gleitkontakt mit entsprechenden Oberflächen einer Form 107. Das ergibt eine sehr saubere Schneidwirkung ohne Spiel zwischen Form und Stanzwerkzeug zum Entfernen dreieckiger kleiner Teilchen C an einer Kante einer Papier- oder Stoffbahn 108. Das Ausstanzen erfolgt, wenn die Papierbahn 108 sich, teilweise an einer zylindrischen Oberfläche 109 des Blocks 104 anliegend, weiterbewegt. Der Block 104 ist natürlich durch geeignete Mittel mit der Welle 101 für eine Drehbewegung fest verbunden, und die hohle Welle 101 ist mit einer Unterdruckquelle verbunden, um die Schnitzel C abzuziehen. Ein Kabel 110 läuft über eine Antriebsrolle 111 und zwei Laufrollen 112 und 113. Das KabelAn apparatus constructed in accordance with a modification of the invention is shown in FIG. A rotating part that moves back and forth is a punch or a cutting punch 100, which is moved back and forth in a path that is the axis of rotation intersects a hollow shaft 101 at an angle other than 90 °. The stamp has an approximately triangular cross-section with two V-shaped, intersecting sides, which are then partially offset at their inner ends and one V-shaped Form cutting edge 102. The springs 103 in a block 104 act via a plate 105 to hold the back 106 of the punch 100 the V-shaped sides in sliding contact with corresponding surfaces of a mold 107. This gives a very clean cutting effect without Play between the die and the punching tool to remove small triangular particles C on one edge of a sheet of paper or fabric 108. The punching takes place when the paper web 108 is partially resting against a cylindrical surface 109 of the block 104, moved further. The block 104 is of course suitable Means fixedly connected to the shaft 101 for rotary movement, and the hollow shaft 101 is connected to a vacuum source connected to peel off the schnitzel C. A cable 110 overflows a drive pulley 111 and two pulleys 112 and 113. The cable

110 ist in geeigneter Weise mit dem Stempel 100, der Antriebsrolle110 is suitably connected to the punch 100, the drive roller

111 und einem Nockenstößel 114 verbunden. Die Antriebsrolle 111 hat ein pendelähnliches Gewicht 115 von genau berechneter Masse, das so angebracht ist, daß ein vorgewählter Radius für Drehschwingungen eingehalten wird. Genau wie das Gewicht 33 ist dabei111 and a cam follower 114 connected. The drive roller 111 has a pendulum-like weight 115 of precisely calculated mass, which is attached in such a way that a preselected radius for torsional vibrations is adhered to. Just like the weight 33 is included

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das Ge-wicht 115 so angebracht, daß sein Massensehwerpünkt der Dreh-* schwingung am weitesten von der Achse der Welle 101 entfernt ist, wenn sich der Stempel 100 in der Mitte seines hin und her gehenden Hubes befindet. Der Nockenstößel 114 weist einen seitlich vorstehenden Zapfen 116 auf, der in einer Nockenführungsnut 117 in der inneren Radialfläche einer feststehenden Nockenscheibe 118 läuft, die in geeigneter Weise auf der rotierenden Welle 101 befestigt ist.the weight 115 is attached so that its center of gravity is the turning * vibration is furthest from the axis of the shaft 101 when the punch 100 is in the middle of its reciprocating Hubes is located. The cam follower 114 has a laterally protruding pin 116 which is in a cam guide groove 117 in the inner radial surface of a fixed cam disc 118 runs, which is suitably mounted on the rotating shaft 101.

Wenn im Betrieb die Welle 101 sich zu drehen beginnt, dann dreht die Nockenscheibe 118 über den Nockenstößel 114 die Antriebsscheibe 111 bis zu einer Endstellung der vorbestimmten Drehschwingungsamplitude, um die pendelartigen Drehschwingungen einzu leiten. Danach bewirkt die Zentrifugalkraft, daß das Gewicht 115 die Drehschwingungen der Antriebsrolle 111 mit vorbestimmter Amplitude, jedoch mit einer Frequenz aufrechterhält, die mit zunehmender Winkelgeschwindigkeit der Welle 101 zunimmt. Die Masse und der Radius der Drehschwingungen der mit einem Gewicht versehenen Antriebsrolle 111 sind so berechnet, daß die Antriebsrolle mit ihrer Eigenfrequenz hin und her schwingt, die mit der Winkelgeschwindigkeit des Stanzwerkzeuges 100 synchronisiert ist/ so daß das Stanzwerkzeug eine ganzzahlige Anzahl von im wesentlichen harmonischen hin und her gehenden Bewegungen je Umdrehung der Welle 101 ausführt. Wie in der anderen Ausführüngsform der Erfindung sind Nockenscheibe 118 und Nockenstößel 114 lediglich vorgesehen/ um zwangsläufig sicherzustellen, daß die Synchronisation trotz der Reibungsverluste aufrechterhalten wird. Dies ergibt sich daraus, daß der Zapfen 116 in einer entsprechend ausgelegten Nockenführüngsnut 117 läuft.In operation, if the shaft 101 begins to rotate, then it rotates the cam disk 118 via the cam follower 114 the drive disk 111 up to an end position of the predetermined torsional vibration amplitude, to initiate the pendulum-like torsional vibrations. Thereafter, the centrifugal force causes the weight 115 the torsional vibrations of the drive roller 111 with a predetermined amplitude, but is maintained at a frequency that increases as the angular velocity of the shaft 101 increases. The crowd and the Radius of the torsional vibrations of the weighted drive roller 111 are calculated so that the drive roller with her Natural frequency oscillates back and forth, which is synchronized with the angular speed of the punching tool 100 / so that the punching tool performs an integral number of substantially harmonic reciprocating movements per revolution of the shaft 101. As in the other embodiment of the invention, cam plate 118 and cam follower 114 are merely provided / inevitable ensure that synchronization is maintained despite the frictional losses. This results from the fact that the pin 116 runs in a correspondingly designed cam guide groove 117.

Auch mit dieser Ausführüngsform lassen sich alle Vorteile, wie sie sich mit der im Zusammenhang mit Fig* l beschriebenen Aus führüngs*· ■ form erreichen !lesen, ebenfalls erreichen* Die zwei Laufrollen 112 und 113 sind erforderlich/ da der Stößel 100 sich in einer Bahn hin und her bewegt/ die unter einem von 90° verschiedenen Winkel gegen.die Achse der Welle 101 verläuft, während der■"■ Nockenstößel 116 in der Nackenfuhrungsnut Ii¹? dieser folgend eine &a-. With this embodiment, too, all the advantages that can be achieved with the embodiment described in connection with FIG. 1 can also be achieved web moves back and forth / the gegen.die at an angle different from 90 ° axis of the shaft 101 extends, while the ■ "■ cam follower 116? follow this a- a & Nackenfuhrungsnut Ii in the ^first

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dialbewegung ausführt. Würde der Stempel 100 durch ein rotierendes hin und her sich bewegendes Bauteil ersetzt, das sich in einer radialen Bahn bewegt, könnte die Laufrolle 113 weggelassen werden. In diesem Fall würde das Kabel 110 lediglich um die Antriebsrolle 111 und die Laufrolle 112 herumgelegt sein. In jedem Fall ergibt die Verwendung von Kabel und Rollen eine relativ reibungsfreie Anordnung zur Übertragung der Drehschwingbewegung der mit einem Gewicht versehenen Antriebsrolle 111 auf eine hin und her gehende Bewegung eines Arbeitselements, wie z.B. des Stempels 100.dial movement executes. Would the stamp 100 by a rotating Replaces a moving component that moves in a radial direction Moved web, the roller 113 could be omitted. In this case, the cable 110 would only be around the drive pulley 111 and the roller 112 may be lying around. In either case, the use of cables and pulleys results in a relatively frictionless one Arrangement for transmitting the rotary oscillatory motion of the drive roller 111 provided with a weight to a reciprocating one Movement of a work element, such as the punch 100.

Diese und andere Abwandlungen der erfindungsgemäßen Konstruktion können also ohne weiteres durchgeführt werden, ohne vom Wesen und vom Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen. In Untersuchungen an einem Modell zur Überprüfung der Brauchbarkeit der Erfindung wurde eine Antriebsrolle (wie 111), aber nur eine Laufrolle (wie 112) benutzt, und es wurde festgestellt, daß die exzentrisch angeordnete, Drehschwingungen ausführende Antriebsrolle für aie Trägheitsbelastung auf ein rotierendes hin und her gehendes Bauteil kompensierend wirkte, wodurch die Gültigkeit der im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Formel bewiesen war.These and other modifications of the construction according to the invention can be carried out without further ado, without the essence and depart from the scope of the invention. In investigations on a model to check the usefulness of the invention a drive roller (like 111), but only one roller (like 112) was used, and it was found that the eccentrically arranged, Drive roller that executes torsional vibrations for aie inertial load on a rotating back and forth moving component had a compensating effect, as a result of which the validity of the formula described in connection with FIG. 2 was proven.

Es darf hier noch darauf hingewiesen werden, daß der Drehschwingungen ausführende Antriebsmechanismus 26 oder 111 nur dann eine rein harmonische Bewegung ausführt, wenn der Winkel 0 (die Winkelverschiebung des i>lassenschwerpunktes des Mechanismus) kleiner als 2 1/2 ist. Der Ausdruck im wesentlichen harmonisch, wie er in der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, soll daöei auch Konstruktionen erfassen, bei denen der Winkel θ größer ist als 2 1/2 . Jedoch soll vorzugsweise der Winkel θ nicht größer sein als 30°. Für Winkel θ größer als 30° sollte die Ausgestaltung derIt should be noted here that the torsional vibrations executing drive mechanism 26 or 111 only executes a purely harmonic movement if the angle 0 (the angular displacement the center of gravity of the mechanism) is less than 2 1/2. The expression essentially harmonious as it is in is used in the present description, it is also intended to cover constructions in which the angle θ is greater than 2 1/2. However, it is preferable that the angle θ should not be larger than 30 °. For angles θ greater than 30 °, the design of the

Nockenführungsnut 30 oder 117 mathematisch genau berechnet werden, um die Drehpendelschwingungen hoher Amplitude genau anzupassen, um unerwünschte Belastungen für Nockenscheibe und Nockenstößel zu vermeiden»Cam guide groove 30 or 117 are calculated mathematically precisely, in order to precisely adapt the high-amplitude rotary pendulum oscillations in order to avoid undesirable loads on the cam disk and cam follower avoid"

BAD 309818/0 213BATH 309818/0 213

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE PATENT APPLICATIONS Anordnung zur praktisch vollständigen Kompensation der auf ein rotierendes und relativ zur Rotationsachse sich hin und her bewegendes Bauelement einwirkenden Zentrifugalkraft, gekennzeichnet durch ein pendelartig schwingendes Bauteil (26, 33; 111, 115), das mit dem sich bewegenden Bauelement (24r 100) in Wirkverbindung steht und in Abhängigkeit von der Zentrifugalkraft das Bauelement (24; 100) mit der Eigenfrequenz hin und her bewegt, die derart mit der Winkelgeschwindigkeit des Bauelements synchronisiert ist, daß es während einer vollen Umdrehung eine ganzzahlige Anzahl von im wesentlichen harmonischen hin.und her gehenden Bewegungen ausführt.Arrangement for practically complete compensation of the rotating axis and relative to the axis of rotation centrifugal force acting on the moving component, characterized by a pendulum-like vibrating component (26, 33; 111, 115), the one with the moving component (24r 100) is in operative connection and, depending on the centrifugal force, the component (24; 100) moves back and forth with the natural frequency, which synchronizes with the angular velocity of the component is that during a full revolution there is an integer number of essentially harmonic back and forth makes walking movements. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine feststehende Nockenscheibe (12; 118) auf der rotierenden Welle gelagert ist, daß ein Nockenstößel (28; 116) in einer lSiockenführungsnut (30, 117) der Nockenscheibe läuft und damit die Synchronisierung bei der Eigenfrequenz der Anordnung sicherstellt, wobei Nockenscheibe und Nockenstößel für den Antrieb des hin und her gehenden Bauelementes eine im Vergleich zu dem Bauteil (26; 111) vernachlässigbare Antriebswirkung auf das Bauelement ausüben.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that a fixed cam disc (12; 118) on the rotating Shaft is mounted that a cam follower (28; 116) runs in a lSiockenführungsnut (30, 117) of the cam disk and thus ensures synchronization at the natural frequency of the arrangement, with the cam disk and cam follower for the drive of the component moving back and forth a negligible compared to the component (26; 111) Exercise driving effect on the component. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, uaß die Frequenz der Pendelschwingungen des Bauteiles3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that uaß the frequency of the pendulum oscillations of the component (26) und damit die auf den Abtrieb des Bauelementes ausgeübte Kraft mit zunehmender Winkelgeschwindigkeit zunimmt.(26) and thus that exerted on the output of the component Force increases with increasing angular velocity. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß4. Arrangement according to claim 3, characterized in that bei der Pendelschwindung der Massenschwerpunkt des Bauteils am weitesten von der Rotationsachse entfernt ist, wenn das bauelement in seiner Mittelstellung zwischen den beiden Endlagen liegt, und daß die Achse der Pendelschwingung unü die Rotationsachse senkrecht zueinander verlaufen.in the case of pendulum shrinkage, the center of gravity of the component is furthest away from the axis of rotation when the component is in its central position between the both end positions, and that the axis of the pendulum oscillation and the axis of rotation are perpendicular to each other. 9 7O U04 309818/02 139 7O U04 309818/02 13 BAD ORIGINALBATH ORIGINAL 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (11, 112) für das Bauteil (100) ein Umlenkteil (113) enthält, das eine Anordnung des Bauelementes in einer Richtung unter einem von 90° abweichenden Winkel zur Rotationsachse gestattet.5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the Drive device (11, 112) for the component (100) contains a deflecting part (113), which an arrangement of the component permitted in one direction at an angle other than 90 ° to the axis of rotation. 6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebsvorrichtung für die Pendelschwingbewegung aus einem Zahnrad (26) mit exzentrisch angeordnetem Gewicht (33) besteht, welches mit seinen Zähnen (32) mit Zähnen (31) des Bauelementes in Eingriff ist, daß auf der Welle (10) eine feststehende Nockenscheibe (12) mit einer Nockenführungsnut (30) angeordnet ist, in der ein Nockenstößel (28) mit Nockenstift (29) gleitet und über die Zähne (34) einer weiteren Zahnstange am Nockenstößel (28) dem Zahnrad eine hin und her schwingende Bewegung mit der Eigenfrequenz erteilt, die mit der Winkelgeschwindigkeit der Rotation synchronisiert ist.6. Arrangement according to claim 1 to 5, characterized in that the output device for the pendulum swing movement consists of a gear (26) with an eccentrically arranged weight (33), which with its teeth (32) with Teeth (31) of the component is engaged that on the shaft (10) a fixed cam disk (12) with a Cam guide groove (30) is arranged in which a cam follower (28) with cam pin (29) slides and over the teeth (34) a further rack on the cam follower (28) the gear a reciprocating movement with the Natural frequency granted, which is synchronized with the angular velocity of the rotation. 7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung für die Pendelschwingung aus einer Antriebsrolle (111) mit exzentrisch angeordnetem Gewicht (115) und mindestens einer Laufrolle (112, 113) und einem über die Rollen laufenden und an dem Bauelement (100) angebrachten Kabel besteht.7. Arrangement according to claim 1 to 5, characterized in that that the drive device for the pendulum oscillation consists of a drive roller (111) with an eccentrically arranged Weight (115) and at least one roller (112, 113) and one running over the rollers and on the component (100) attached cable. 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine feststehende Nockenscheibe (118) auf der rotierenden Welle (101) gelagert ist, daß ein Nockenstößel (116) in einer Nockenführungsnut (117) der Nockenscheibe läuft und damit die Synchronisierung bei der Eigenfrequenz der Anordnung sicherstellt, wobei Nockenscheibe und Nockenstößel für den Antrieb des hin und her gehenden Bauelementes eine im Vergleich zu dem Bauteil (111) vernachlässigbare Antriebswirkung auf das Bauelement ausüben.8. Arrangement according to claim 7, characterized in that a fixed cam disk (118) is mounted on the rotating shaft (101) that a cam follower (116) runs in a cam guide groove (117) of the cam disk and thus the synchronization at the natural frequency of the Arrangement ensures, with the cam disk and cam follower for the drive of the reciprocating component exert a negligible driving effect on the component compared to the component (111). 309818/0213309818/0213 PR 9 70 004PR 9 70 004 r *r * Leersei teBlank page