DE2234866C2 - Arrangement for compensating the centrifugal force acting on a rotating component that moves back and forth relative to the axis of rotation - Google Patents

Description

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 ein>.:r konstanten Geschwindigkeit nach rechts usw. folgt Eine weitere Vorrichtung ähnlicher Art ist aus der US-PS 35 46 872 bekannt.the working speeds must be low, because at the end of each stroke the speed increases changes jerkily, causing a rapid deceleration of constant speed from left to 0 and a rapid acceleration, followed by a> .: r constant Speed to the right, etc. follows. Another device of a similar type is from US Pat. No. 3,546,872 known.

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 Witkungen 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 wi~d, 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 To compensate for centrifugal forces on a rotating, reciprocating component. It does exist, however What is needed for a relatively inexpensive, yet highly effective, apparatus for substantially complete balancing the generation of centrifugal forces over a wide range of rotational speeds on a single, rotating workpiece (or a number of simultaneously actuated, in the same direction acting workpieces), while this is moved back and forth in harmonic motion in order to operation at very high rotational speeds and translational speeds with minimal To enable stress and wear of the parts that are in operative connection with one another.

Dies wird bei einer Anordnung zur praktisch vollständigen Kompensation der auf ein rotierendes und relativ zur Rotationsachse sich hin und her bewegendes Bauelement einwirkenden Zentrifugalkraft erreicht durch ein mitrotierendes Pendelteil, das mit dem sich hin und her bewegenden Bauelement in Wirkverbindung steht und in Abhängigkeit von der Zentrifugalkraft das Bauelement mit der Eigenfrequenz schwingend hin und her bewegt, die derart mit der Winkelgeschwindigkeit des Bauelementes synchronisiert ist, daß es während einer vollen Umdrehung eine ganzzahlige Anzahl von im wesentlichen harmonischen hin und her gehenden Bewegungen ausführt.This is in an arrangement for practically complete compensation of the rotating and reached relative to the axis of rotation reciprocating component acting centrifugal force by a co-rotating pendulum part which is in operative connection with the component moving back and forth and, depending on the centrifugal force, the component oscillates back and forth at its natural frequency moved forward, which is synchronized with the angular velocity of the component that it during a full revolution an integral number of essentially harmonic reciprocating Movements.

Insbesondere ist dabei vorgesehen, daß eine feststehende Nockenscheibe auf der das Bauelement tragenden 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 der von dem Pendelteil herrührenden Antriebswirkung vernachlässigbare Antriebswirkung auf das Bauelement ausüben. In particular, it is provided that a fixed cam disk on the one that supports the component rotating shaft is mounted that a cam follower in a cam guide groove of the cam disk runs and thus ensures synchronization at the natural frequency of the arrangement, with the cam disk and cam followers for driving the reciprocating component one compared to that of FIG the pendulum part originating drive effect exert a negligible driving effect on the component.

Die besonders vorteilhaften Wirkungen der erfindungsgemäßen Konstruktion ergeben sich dadurch, daß die Frequenz der Pendelschwingungen des Pendelteils und damit die auf den Antrieb des Bauelementes ausgeübte Kraft mit zunehmender Winkelgeschwindigkeit zunimmt und dadurch, daß bei der Pendelschwingung der Massenschwerpunkt des Pendelteils 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 pendulum part and thus that of the drive of the component exerted force increases with increasing angular velocity and by the fact that with the pendulum oscillation the center of gravity of the pendulum part is furthest away from the axis of rotation, if the Component is in its central position between the two end positions, and that the axis of the Pendulum oscillation and the axis of rotation run perpendicular to each other.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Figuren näher beschrieben. Dabei zeigtThe invention will now be described on the basis of exemplary embodiments in conjunction with the attached Figures described in more detail. It shows

Fig. 1 eine Teilschnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem rotierenden Formularvorschubstift, der mit im wesentlichen harmonischer Bewegung hin und her bewegt wird durch ein mit Gewichten versehenes Getriebe, das durch die ZentrifuFig. 1 is a partial sectional view of an inventive Device with a rotating form feed pin, which is essentially more harmonious Movement is moved back and forth by a weighted gearbox, which is driven by the centrifuge

galkraft in seiner Grundfrequenz schwingt,gal force oscillates in its basic frequency,

Fig.2 schematisch eine Seitenansicht eines mathematischen Modells der Vorrichtung nach F i g. 1 zur Erläuterung der einschlägigen Parameter für die anwendbaren Konstruktionsgleichungen undFig.2 schematically shows a side view of a mathematical Model of the device according to FIG. 1 to explain the relevant parameters for the applicable construction equations and

F ι g. 3 eine Teilschnittansicht einer Stanzvorrichtung, die gemäß der Erfindung aufgebaut istFig. 3 is a partial sectional view of a punching device; which is constructed according to the invention

Die in F i g. 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 in F i g. 1 z. T. device shown in section includes a drive shaft 10. which by suitable means not shown at a constant angular velocity is driven. A ring 11 and a cam disk are arranged next to one another around the shaft 10 12 arranged The ring 11 is firmly connected to the shaft by a wedge or split pin 13. The cam disc 12 is mounted on a bearing 14 and is held in place by a screw 15 that holds the cam connects to a yoke 16 surrounding the drive shaft 10 and having an overhanging part, which can slide along a guide rod 17. Retaining rings 18 and 19 act with a spacer ring 20 together and hold this together with the cam disk at predetermined positions along the 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 23 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 Nockenstöße! 28 mit einem seitlich herausragenden Zapfen 29, der in einer Nockenführung 30 in der inneren Radialfläche der Nockenscheibe 12 läuft.The ring 11 has a rectangular slot 21, which extends radially inward from the outer circumference. In this slot there are complementary parts (only the rear is shown) a rectangular housing 22. This housing contains complementary ones Half parts of a bore 23 for a retractable form feed pin 24. A plate-shaped opening 25 serves to accommodate a gear 26 mounted on a shaft 27, the axis of which is at right angles runs to the shaft of the axis 10, as well as a cam thrust! 28 with a protruding side Pin 29 which runs in a cam guide 30 in the inner radial surface of the cam disk 12.

Auf einer Seite des Vorschubstiftes 24 sind Zähne nach Art einer Zahnstange 32 vorgesehen, die mit dem Zahnrad 26 in Eingriff steht, um die Rotationsbewegung des Zahnrades in eine hin und her gehende Axialbewegung des Stiftes umzuwandeln. Das als Pendelteil wirkende 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 Massenzentrum der Schwingung am weitesten von der Achse der Welle 10 entfernt ist, wenn der Stift 24 im Mittelpunkt seines hin und her gehenden Hubes ist. Die Zahnstange 34 auf einer Seite des Nockenstößels 28 ist ebenfalls mit den Zähnen 32 des hin und her schwingenden Zahnrades 26 in Eingriff.On one side of the feed pin 24 teeth are provided in the manner of a rack 32, which with the Gear 26 is engaged to the rotational movement of the gear in a reciprocating axial movement of the pen to convert. The gear 26, which acts as a pendulum part, carries out oscillating movements, which will be explained in detail and contains a pendulum-like weight 33 precalculated mass for a precalculated swing radius. This weight is attached so that its center of mass is the Vibration is furthest from the axis of shaft 10 when pin 24 is at the center of its end and moving stroke is. The rack 34 on one side of the cam follower 28 is also with the Teeth 32 of the reciprocating gear 26 in engagement.

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 einei Frequenz, die mit zunehmender Winkelgeschwindigkeit der Welle zunimmt. Der Massenschwerpunkt und der Radius der Schwingbewegung sind dabei so berechnet, daß das Zahnrad 26 mit der Grundfrequenz Drehschwingungen ausführt, die mit der Winkelgeschwindigkeit des Stiftes 24 synchronisiert ist, so daß der Vorschubstift 24 eine ganzzahlige Anzahl im wesentlichen harmonischer Hin- und Herbewegungen je Umdrehung der Welle 10In operation, when the shaft 10 begins to rotate, the cam disk 12 rotates via the cam follower 28 the gear 26 in an end position of its predetermined oscillation amplitude to the pendulum-like Initiate torsional vibrations. The centrifugal force then causes the torsional vibrations via the weight 33 of the gear 26 with a predetermined amplitude, but with a frequency that corresponds to increasing angular velocity of the shaft increases. The center of mass and the radius of the Oscillating movements are calculated in such a way that the gear wheel 26 vibrates at the base frequency executes, which is synchronized with the angular velocity of the pin 24, so that the feed pin 24 a integer number of essentially harmonic reciprocating movements per revolution of the shaft 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 durch die besondere Ausgestaltung der Nockenführungsnut 30 ■ erreicht.executes. However, the cam disk 12 and the cam follower 28 are provided to necessarily ensure that this synchronization is maintained despite the frictional resistance. This is done through the special design of the cam guide groove 30 ■ achieved.

Es 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 Drehschwingung des m Zahnrades 26 geliefert wird. Die Nockenscheibe 12 und der Nockenstößel 28 liefern nur eine vernachlässigbar kleine Antriebskraft und die auf die Nockenscheibe und den Nockenstößel wirkende Belastung ist somit ebenfalls vernachlässigbar und verändert sich über i ~. 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 :i> 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 Pendelteil einwirkenden Zentrifugalkraft, die r> mit dem Quadrat der Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Welle und direkt proportional mit dem Abstand des rotierenden hin und her gehenden Bauteils von der Rotationsachse zunimmt.It should be noted that the driving force for the reciprocating feed pin 24 initially and almost exclusively due to the torsional vibration of the m Gear 26 is supplied. The cam 12 and cam follower 28 provide only negligible small driving force and the load acting on the cam plate and the cam follower is thus also negligible and changes over i ~. a wide range of different constant angular velocities of the shaft or in the case of relatively low accelerations or decelerations to a different one Speed not. Thus it is possible with the new device that the shaft with very: i> rotating at high speeds, which in conventional arrangements leads to unacceptably high loads of Cam disc and cam follower would lead and do so because of the rotating and back and forth going pendulum part acting centrifugal force, which r> with the square of the angular velocity of the rotating shaft and directly proportional to the distance of the rotating reciprocating component increases from the axis of rotation.

Um die Belastung auf Nockenscheibe und Nockenstö- jo ßel 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 Verschubstiftes ausführt.To reduce the load on the cam disk and cam followers to minimize problems and achieve the desirable results described above, it is imperative that the centrifugal force the gear 26 drives in the fundamental frequency to torsional vibrations, which so with the angular velocity the shaft are synchronized that the feed pin an integral number of substantially harmonious reciprocating movements during each complete revolution of the wave and so that the displacement pin executes.

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 reciprocating motion is desired per revolution of the shaft, this can be achieved by designing gear 26, feed pin 24 and cam follower 28 according to the following equation.

mr(R + T- m^r² -
I + /W₁/-² + m-ii² mr (R + T- m ^ r ² -
I + / W ₁ / - ² + m-ii ²

undand

5050

wobei, wie in F i g. 2 gezeigt ist, m und / die Masse und die Trägheit des Zahnrades 26, rdie halbe Ganghöhe des Zahnrades 26, r der Radius der Drehschwingungen des Zahnrades 26, m\ und Tn₂ 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 t>o der Welle 27) R\ und "2 die radialen Abstände von der Rotationsachse (Achse der Welle 10) zu den Massenschwerpunkten von Vorschubstift 24 bzw. Nockenstößel sind.where, as in FIG. 2 is shown, m and / the mass and the inertia of the gear 26, r the half pitch of the gear 26, r the radius of the torsional vibrations of the gear 26, m \ and Tn ₂ the masses of the feed pin 24 and the cam follower 28, R the radial distance the axis of rotation (here the axis of the shaft 10) to the axis of rotation of the gear wheel 26 (axis t> o of the shaft 27) R \ and "2 the radial distances from the axis of rotation (axis of the shaft 10) to the centers of mass of the feed pin 24 or cam follower are.

Eine Vorrichtung, die gemäß einer Abwandlung der ri Erfindung aufgebaut ist, ist in Fig.3 gezeigt Ein rotierendes, und sich hin und her bewegendes Pendelteil 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 Lochstempel 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 Lochstempels 100 und 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 Schnitzel C an einer Kante einer Papier- oder Stoffbahn 108. Das Ausstanzen erfolgt, wenn die Papierbahn 108 sich, teilweise an einer zylindrischen Oberfläche IM 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 Kabel UO ist in geeigneter Weise mit dem Lochstempel 100, der Antriebsrolle 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 dabei das Gewicht 115 so angebracht, daß sein Massenschwerpunkt der Drehschwingung am weitesten von der Achse der Welle 101 entfernt ist, wenn sich der Lochstempel 100 in der Mitte seines hin und her gehenden Mubes 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.A device of a modification of ri invention is constructed according is shown in Figure 3. A rotating, and reciprocating pendulum part is a punch or cutting punch 100, which in a path toward and is reciprocated, the one axis of rotation intersects hollow shaft 101 at an angle other than 90 °. The punch has an approximately triangular cross-section with two V-shaped, intersecting sides which are then partially offset at their inner ends and form a V-shaped cutting edge 102 . The springs 103 in a block 104 act via a plate 105 on the back 106 of the punch 100 and keep the V-shaped sides in sliding contact with corresponding surfaces of a mold 107. This gives a very neat cutting action with no play between the mold and the punch for removing triangular ones Shavings C on an edge of a paper or fabric web 108. The punching out takes place when the paper web 108 moves further, partially resting against a cylindrical surface IM of the block 104. The block 104 is of course rigidly connected to the shaft 101 for rotary movement by suitable means, and the hollow shaft 101 is connected to a vacuum source for withdrawing the cossettes C. A cable 110 runs over a drive roller 111 and two rollers 112 and 113. The cable UO is connected in a suitable manner to the punch 100, the drive roller 111 and a cam follower 114 . 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 maintained. Just like the weight 33 , the weight 115 is attached so that its center of gravity of the torsional vibration is farthest from the axis of the shaft 101 when the punch 100 is in the center of its reciprocating mub. The cam follower 114 has a laterally protruding pin 116 which runs in a cam guide groove 117 in the inner radial surface of a fixed cam disk 118 which is fastened in a suitable manner 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 einzuleiten. Danach bewirkt die Zentrifugalkraft, daß das Gewicnt 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 Lochstempels 100 synchronisiert ist, so daß der Lochstempel eine ganzzahlige Anzahl von im wesentlichen harmonischen hin und her gehenden Bewegungen je Umdrehung der Welle 101 ausführt Wie in der anderen Ausführungsform 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 Nockenführungsnut 117 läuft Auch mit dieser Ausführungsform lassen sich alle Vorteile, wie sie sich mit der im Zusammenhang mit F i g. 1 beschriebenen Ausführungsform erreichen ließen, ebenfalls erreichen. Die zwei Laufrollen 112 und 113 sind erforderlich, da der Lochstempel 100 sich in einer Bahn hin und her bewegt, die unter einem von 90°When the shaft 101 begins to rotate during operation, the cam disk 118 then rotates the drive disk 111 via the cam follower 114 up to an end position of the predetermined torsional oscillation amplitude in order to initiate the pendulum-like torsional oscillations. Thereafter, the centrifugal force causes the weight 115 to maintain the torsional vibrations of the drive roller 111 with a predetermined amplitude, but with a frequency which increases as the angular velocity of the shaft 101 increases. The mass and the radius of the torsional vibrations of the weighted drive roller 111 are calculated so that the drive roller oscillates back and forth at its natural frequency, which is synchronized with the angular speed of the punch 100 , so that the punch has an integral number of substantially harmonic reciprocating movements per revolution of the shaft 101. As in the other embodiment of the invention, the cam disk 118 and cam follower 114 are only provided in order to ensure that the 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. With this embodiment, too, all the advantages can be achieved, as they can be seen in connection with FIG. 1 described embodiment can also be achieved. The two rollers 112 and 113 are required because the punch 100 moves back and forth in a path that is at a 90 °

verschiedenen Winkel gegen die Achse der Welle 101 verläuft, während der Nockenstößel 116 in der Nockenfiihrungsnut 117 dieser folgend eine Radialbewegung ausführt. Würde der Lochstempel 100 durch ein rotierendes hin und her sich bewegendes Pendelteil 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 Lochstempels 100.different angles from the axis of the shaft 101, while the cam follower 116 in the Cam guide groove 117 following this executes a radial movement. Would the punch 100 through a replaced rotating reciprocating pendulum part, which moves in a radial path, could the roller 113 can be omitted. In this case the cable 110 would only be around the drive roller 111 and the caster 112 may be wrapped around. In either case, the use of cables and pulleys makes one relatively frictionless arrangement for the transmission of the torsional oscillating motion of the provided with a weight Drive roller 111 to a reciprocating movement of a working element, such as. B. 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, diß die exzentrisch angeordnete, Drehschwingungen ausführende Antriebsrolle für die Trägheitsbelastung auf ein rotierendes hin und her gehendes Pendelteil kompensierend wirkte, wodurchThese and other modifications of the construction according to the invention can thus easily can be performed without departing from the spirit and scope of the invention. In Investigations on a model to test the usefulness of the invention was a drive roller (like 111), but only one roller (like 112) was used, and it was found that the eccentrically arranged, Torsional vibrations executing drive roller for the inertial load on a rotating back and forth walking pendulum part had a compensating effect, which

ί die Gültigkeit der im Zusammenhang mit F i g. 2 beschriebenen Formel bewiesen war.ί the validity of the in connection with F i g. 2 described formula was proven.

Es darf hier noch darauf hingewiesen werden, daß der Drehschwingungen ausführende Antriebsmechanismus 26 oder 111 nur dann eine rein harmonische BewegungIt should also be pointed out here that the drive mechanism which executes torsional vibrations 26 or 111 only then is a purely harmonic movement

ι ausführt, wenn der Winkel Θ (die Winkelverschiebung des Massenschwerpunktes des Mechanismus) kleiner als 2'/2° ist. Der Ausdruck im wesentlichen harmonisch, wie er in der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, soll dabei auch Konstruktionen erfassen, bei denen der Winkel Θ größer ist als 2'/2°. Jedoch soll vorzugsweise der Winkel Θ nicht größer sein als 30°. Für Winkel Θ größer als 30° sollte die Ausgestaltung der Nockenführungsnut 30 oder 117 mathematisch genau berechnet werden, um die Drehpendelschwingungen hoher Amolitude genau anzupassen, um unerwünschte Belastungen für Nockenscheibe und Nockenstößel zu vermeiden.ι performs when the angle Θ (the angular displacement the center of gravity of the mechanism) is less than 2 '/ 2 °. The expression essentially harmonious, like it is used in the present description, is also intended to cover constructions in which the Angle Θ is greater than 2 '/ 2 °. However, should preferably the angle Θ must not be greater than 30 °. For angles Θ greater than 30 °, the design of the cam guide groove should be 30 or 117 can be calculated with high mathematical accuracy in order to avoid the high amolitude of the torsional pendulum oscillations to be precisely adjusted in order to avoid undesirable loads on the cam disk and cam follower.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Anordnung zur praktisch vollständigen Kompensation der auf ein rotierendes und relativ zur s Rotationsachse sich hin und her bewegendes Bauelement einwirkenden Zentrifugalkraft, gekennzeichnet durch ein mitrotierendes Pen· delteil (26, 33; 111, 115), das mit dem sich hin und herbewegenden Bauelement (24; 100) in Wirkverbindung steht und in Abhängigkeit von der Zentrifugalkraft das Bauelement (24; 100) mit der Eigenfrequenz schwingend 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 ausführt1. Arrangement for practically complete compensation of the on a rotating and relative to the s Axis of rotation reciprocating component acting centrifugal force, characterized by a co-rotating pendulum part (26, 33; 111, 115) that moves with the back and forth moving component (24; 100) is in operative connection and as a function of the Centrifugal force moves the component (24; 100) back and forth oscillating at the natural frequency, which is so synchronized with the angular velocity of the component that it is during a full Rotation is an integer number of essentially harmonic reciprocating Movements 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine feststehende Nockenscheibe (12; 118) auf der das Bauelement tragenden rotierenden Welle (10, 101) gelagert ist, daß ein Nockenstößel (28; 116) in einer Nockenführungsnut (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 der von dem Pendelteil (26; 111) herrührenden Antriebswirkung vernachlässigbare Antriebswirkung auf das Bauelement ausüben, jo2. Arrangement according to claim 1, characterized in that a fixed cam disk (12; 118) on the rotating part that carries the component Shaft (10, 101) is mounted that a cam follower (28; 116) in a cam guide groove (30, 117) of the The cam disk runs and thus ensures synchronization at the natural frequency of the arrangement, wherein the cam plate and cam follower for driving the reciprocating component a driving effect which is negligible in comparison to the drive effect originating from the pendulum part (26; 111) Exert driving effect on the component, jo 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Pendelschwingung der Massenschwerpunkt des Pendelteils am weitesten von der Rotationsachse entfernt ist, wenn das Bauelement in seiner Mittelstellung zwischen den 3ί beiden Endlagen liegt, und daß die Achse der Pendelschwingung und die Rotationsachse senkrecht zueinander verlaufen.3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the pendulum oscillation The center of gravity of the pendulum part is furthest away from the axis of rotation, if the Component in its middle position between the 3ί both end positions, and that the axis of pendulum oscillation and the axis of rotation are perpendicular run towards each other. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung für das to Bauelement (100) ein Umlenkteil (113) enthält, das eine Anordnung des Bauelementes in einer Richtung unter einem von 90° abweichenden Winkel zur Rotationsachse gestattet.4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the drive device for the to Component (100) contains a deflection part (113), which an arrangement of the component in one direction at an angle other than 90 ° to the axis of rotation. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ίϊ dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung für die Pendelschwingbewegung aus einem ein exzentrisch angeordnetes Gewicht (33) tragenden Zahnrad (26) besteht, das mit seinen Zähnen (32) mit Zähnen (31) des Bauelementes in Eingriff ist, daß auf so 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 derWinkelgeschwindigkeit der Rotation synchronisiert ist.5. Arrangement according to one of claims 1 to 3, ίϊ characterized in that the drive device for the pendulum swing movement from a one eccentrically arranged weight (33) carrying gear (26), which with its teeth (32) with Teeth (31) of the component is in engagement, so that on the shaft (10) a fixed cam disk (12) is arranged with a cam guide groove (30) in which a cam follower (28) with cam pin (29) slides and over the teeth (34) of another rack on the cam follower (28) the gear a reciprocating motion with the natural frequency is given that with the angular velocity the rotation is synchronized. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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 (UO) besteht. b5 Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur praktisch vollständigen Kompensation der auf ein rotierendes und relativ zur Rotationsachse sich hin und her bewegendes Bauelement einwirkenden Zentrifugalkraft, bei der 2. B. ein Werkzeug, das durch eine Welle rotierend angetrieben wird, gleichzeitig durch einen Mechanismus hin und her bewegt wird.6. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the drive device for the pendulum oscillation from a drive roller (111) with an eccentrically arranged weight (115) and at least one roller (112,113) and a cable (UO) running over the rollers and attached to the component (100). b5 The invention relates to an arrangement for practically complete compensation of the rotating and centrifugal force acting on the component moving back and forth relative to the axis of rotation, in the case of the 2nd B. a tool that is driven in rotation by a shaft, simultaneously by a mechanism is moved back and forth. Es ist 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 mit dem Abstand des Bauteils von der Rotationsachse sich ändern, ergibt sich vür 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 ergeben sich für Nockenscheiben und Nocken oder andere Bauteile, die das Bauteil antreiben, sehr große Belastungen, die natürlich bei Bewegungsrichtungsumkehr am größten sind.A number of devices have been proposed to provide a rotary movement or To convert rotational movement into a reciprocating movement. In some of these devices is a rotating shaft or roller in operative connection with a component that is relatively and im is generally moved back and forth transversely to the axis of rotation. Because the rotating, reciprocating Component is exposed to centrifugal forces, which increase with the distance of the component from the axis of rotation change, there is a constant increase in the movement directed away from the axis of rotation Centrifugal force and a progressive one for the retrograde movement in the direction of the axis of rotation decreasing force. In addition, since the centrifugal force increases with the square of the speed of rotation changes, there are drastic increases in centrifugal force with increasing speeds. As the centrifugal force increases, cams and cams or other components have the driving the component, very high loads, which of course are greatest when the direction of movement is reversed are. Man hat sich daher schon längere Zeit bemüht, die Wirkungen dieser schwankenden Zentrifugalkraft auf ein ständig hin und her gehendes und gleichzeitig rotierendes Bauteil auszugleichen. Beim Auswuchten von Kurbelwellen in Kraftfahrzeugen, wo eine Anzahl hin und her gehender Bauteile vorhanden sind, von denen sich einige in Richtung auf die Achse bewegen, während andere gleichzeitig sich von der Achse wegbewegen sind alle Teile am Umfang in solchen Abständen und sich gegenseitig ausbalancierend paarweise angeordnet und werden in einer harmonisch hin und her gehenden Bewegung angetrieben. Die Ausbalancierung läßt sich daher relativ einfach erreichen, wenn eine Anzahl von Bauteilen nacheinander arbeiten. Das Auswuchten einer solchen Vorrichtung wird jedoch wesentlich schwieriger, wenn nur ein rotierendes, hin und her gehendes Bauteil vorhanden ist oder wenn alle rotierenden, hin und her gehenden Bauteile ihren Arbeitshub gleichzeitig ausführen. In der US-PS 24 94 483 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Kompensation von Zentrifugalkräften beschrieben. Eine rotierende hohle Trommel steht in Wirkverbindung 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, 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 AnordnungOne has therefore tried for a long time, the effects of this fluctuating centrifugal force to compensate for a component that is constantly moving back and forth and rotating at the same time. When balancing of crankshafts in motor vehicles where there are a number of reciprocating components some of which move in the direction of the axis while others simultaneously move off the axis move away are all parts on the circumference at such intervals and mutually balancing in pairs arranged and driven in a harmonious reciprocating motion. The balance can therefore be achieved relatively easily if a number of components work in succession. The balancing of such a device is much more difficult if only a rotating, reciprocating component is present or if all rotating, reciprocating components are present execute their working stroke at the same time. In US-PS 24 94 483, for example, a device for Compensation of centrifugal forces described. A rotating hollow drum is in operative connection with a cable guide running across the axis of the drum at a constant speed accordingly a helical path of a double-threaded screw is moved back and forth so that the cable is evenly wound onto a cable drum in successive layers of the same thickness, as it is generally z. B. for reels of fishing lines is the case. When the manifold is straight for example moved to the left over the axis of the drum, it acts on a link chain A sprocket wheel, and thus drives a compensation mechanism for the centrifugal force around one corresponding amount clockwise. This increasingly causes a compensation of the increasing centrifugal force until the manifold reaches the left end of its stroke. With this arrangement