DE2508105A1

DE2508105A1 - Verfahren und vorrichtung zum antrieb einer vielzahl von riemenscheiben

Info

Publication number: DE2508105A1
Application number: DE19752508105
Authority: DE
Inventors: Noriaki Miyamoto
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1974-02-27
Filing date: 1975-02-25
Publication date: 1975-09-04
Also published as: US4030372A; CS224601B2; GB1503801A; DE2508105B2; CH601695A5

Description

„„.,Μ, DIPL.-ΙΝβ. M.«C. DII-I..-FHV·. OH. OIPL.-ΙΉνβ.

HÖGER - STELLRECHT - GRitSSSACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN iTUTTHART

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24. Februar 1975

Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho

1, Toyoda-cho 2-chome, Kariya-shi

Aichi-ken, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Antrieb einer Vielzahl von Riemenscheiben.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Antrieb einer Vielzahl von angetriebenen Riemenscheiben oder Spindeln mit Hilfe eines endlosen Riemens, wobei eine Antriebsriemenscheibe über einen endlosen Riemen eine Vielzahl

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von angetriebenen Riemenscheiben dreht und eine Vielzahl von Führungsriemenscheiben für einen entsprechenden Kontaktwinkel zwischen dem endlosen Riemen und den angetriebenen Riemenscheiben sorgen.

Bei einigen Spinnmaschinen werden eine Vielzahl von Spindeln gleichzeitig von einem mit den Spindeln oder zugeordneten Riemenscheiben der Spindeln tangential in Berührung kommenden Riemen angetrieben. Sehr viele solcher Spinnmaschinen weisen jeweils eine Vielzahl von Einheiten auf, die aus einer angetriebenen Riemenscheibe und aus einer rührungsriemenscheibe ähnlichen Aufbaus bestehen, so dass die angetriebene Riemenscheibe eine ähnliche Belastung ertragen muss. Die Führungsriemenscheiben haben die Aufgabe, den endlosen Riemen gegen die angetriebenen Riemenscheiben zu pressen. Eine Vielzahl solcher Einheiten sind dann in linearer Anordnung mit gleichen Abständen so angeordnet, dass die Spindeln dieser Einheiten sich in einer vorgegebenen Reihe befinden. Bei einer solchen Anordnung erfährt die stromaufwärtigste Spindel eine übermässige Belastung, verglichen mit der Last, die sich auf die stromabwärtigste Spindel auswirkt, hier gesehen in Bewegungsrichtung des Riemens. Bei solchen Anordnungen ist der Kontaktwinkel zwischen dem Riemen und der jeweils zugewandten Oberfläche der angetriebenen Riemenscheiben grundsätzlich der gleiche. Das führt dann dazu, dass die der einen stromaufwartigsten Spindel zugemutete übermässige Belastung zu einem Lagerschaden an dieser Spindel führt, auch benötigt man auf diese Weise eine sehr hohe Antriebskraft für die Gesamtanordnung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Ver-

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fahren und eine Vorrichtung zu schaffen zum Antrieb einer Vielzahl von insbesondere Spindeln zugeordneten Antriebsriemenscheiben, wobei solche übermässigen und ungleichmässigen Belastungen der einzelnen Spindeln oder zugeordneten Riemenscheiben nicht mehr auftreten und der endlose Riemen die Spindeln unter jeweils gleicher und für den Antrieb erforderlicher Minimalbelastung antreibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs genannten Verfahren und besteht erfindungsgemäss darin, dass die Belastung, die der endlose Riemen auf jede angetriebene Riemenscheibe ausübt, für jede dieser Riemenscheiben gleich ist.

Indem man die Belastungen, die den angetriebenen Riemenscheiben der Spindeln von dem Riemen auferlegt werden, gleichmacht, und zwar dadurch, dass man die Kontaktwinkel zwischen dem endlosen Riemen und jeder der Riemenscheiben in einer solchen Weise bestimmt, dass sich in dynamischen Zustand eine gleichmässige Belastung ohne Belastungsspitzen für die einzelnen Riemenscheiben ergibt, gelingt es Betrieb und Lebensdauer eines solchen tangentialen Riemenantriebssystems beträchtlich zu erhöhen. Die Kontaktwinkel werden dabei so über das Gesamtsystem geändert, dass sie allmählich von einer stromaufwärtigen Seite zu einer stromabwärtigen Seite, jeweils gesehen in Bewegungsrichtung des Riemens/ abnehmen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird so vorgegangen, dass die den Riemen in Kontakt mit den anzutreibenden Riemenscheiben pressenden Führungsscheiben automatisch den optimalen Kontaktwinkel für den Riemen erreichen und festlegen,

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und zwar dadurch, dass man jeweils das Totgewicht der Führungsscheibe und gegebenenfalls zugeordneter Elemente bei der Konstruktion einer solchen Einheit in der Weise einbezieht, dass ein bestimmtes Gewicht vorausgesetzt und angewendet wird; zu diesem Zweck ist es dann noch erforderlich, die Lagerelemente für die Führungsscheiben so auszubilden, dass die Führungsscheiben tangential zur Laufrichtung des endlosen Riemens verschiebbar sind.

Schliesslich gelingt es in einer v/eiteren Ausgestaltung auch noch,diesen optimalen Kontaktwinkel zwischen dem Riemen und den anzutreibenden Riemenscheiben dadurch festzulegen, dass nach der anfänglichen, eher versuchsmässigen Anordnung mit dem Riemengewicht die von der Führungsscheibe eingenommene optimale Position durch Befestigungsmittel fixiert wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine übliche Antriebsanordnung für einen Tangentialriemen,

Fig. 2 zeigt eine vergrösserte Ausschnittsdarstellung des Systems der Fig. 1, die

Fig. 3

bis 7 zeigen in diagrammäßiger Darstellung Riemenspannungen

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und Querbelastungen über die Länge des Systems gesehen, wobei die Fig. 3, 4 und 5 sich auf den stationären Zustand und die Fig. 6 bis 7 auf den dynamischen oder Betriebszustand des bekannten Systems beziehen,

Fig. 8 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, die

Fig. 9

bis 13 zeigen ebenfalls wieder in diagrammäßiger Darstellung den Verlauf des Kontaktwinkels der Riemenspannung und der Querbelastung bei einem erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel, nämlich dem der Fig, 8, wobei die Fig. 9, 10 und 11 sich auf den stationären Zustand und die Fig. 12 und 13 sich auf den dynamischen Zustand des Systems beziehen, die

Fig.14

bis 17 zeigen vergrösserte Ausschnittsdarstellungen des Riemenantriebssystems der Fig. 8, die

Fig. 18 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung mit anzutreibenden Riemenscheiben, Riemen und Pressen der Führungsscheibe, die

Fig.19

und 20 stellen wiederum Diagramme dar, die den Verlauf von Kräften bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.18 zeigen, dabei zeigt die Fig. 19 das System im Betriebszustand und Fig. 20 im stationären Zustand, die

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Fig.21

bis 24 sind vergrösserte Ausschnittsdarstellungen von möglichen Ausführungsformen des Systems nach Fig. 18, die

Fig. 25 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ähnlich dem der Fig. 8,

Fig. 26 zeigt wiederum ein Diagramm der Querbelastung bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 25, schliesslich zeigen die

Fig. 27

bis 31 vergrösserte Ausschnittsdarstellungen von möglichen Ausbildungsformen des Systems der Fig. 25.

Es sind Spinnmaschinen bekannt, bei denen eine Anzahl von Spindeln durch tangentiale Kontaktberührung mit einem Antriebsriemen gleichzeitig angetrieben werden. In der Darstellung der Fig. 1 und 2 sind solche Spinnmaschinen gezeigt; der Mechanismus besteht aus einem Antriebsriemen 4, einem Keilriemen oder Transmissionsriemen, der über einer vorgegebenen Anzahl η von Spindeln 2a, 2b, 2c ....2n hängt, der Riemen 4 selbst ist dabei von einer Riemenscheibe 1 angetrieben. Weiterhin sind Führungsscheiben 3a, 3b ... 3m so angeordnet, dass sie den Riemen 4 mit den entsprechenden Spindeln in einen geeigneten Kontaktwinkel θ bringen, so dass ein sogenannter tangentialer Antrieb erreicht wird.

Bei üblichen tangentialen Antriebssystemen sind sämtliche Kontakt- oder Berührungswinkel θ , θ, , θ ... θ zwischen dem

el D C Ii

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Riemen 4 und den jeweiligen Spindeln 2a, 2b ... 2n einander gleich, wie dies in der diagrairanäßigen Darstellung der Fig. 2 gezeigt ist. Dementsprechend ergibt sich für die Lager der jeweiligen Spindeln im stationären Zustand die gleiche Belastung.

Riemenspannung Wird beispielsweise genauer gesagt die/zwischen der Spindel 2a und der Antriebsscheibe 1 als T bezeichnet, die Riemenspannung

zwischen der Spindel 2a und der Führungsscheibe 3a als T, und die Spannungen zwischen den nachfolgenden Spindeln und Riemenscheiben als T , T,, .... Τ₊₊₁/ dann ergibt sich die folgende Beziehung für das System der Darstellung der Fig. 4 im stationären Zustand:

S ~ ¹b " c n+m+1 '

bezüglich der seitlichen Belastungen F₇ F, , F .... F , die sich auf die Lager der jeweiligen Spindeln auswirken, gilt dann die in Fig. 5 schon dargestellte und durch folgende Formel ausgedrückte Beziehung:

F₃ = F, = F = = F .

abc n

Wird nun das System angetrieben, so dass die Antriebsscheibe 1 sich in Uhrzeigerrichtung bewegt und der Riemen 4 sich in Richtung des Pfeils A der Fig. 1 verschiebt, dann ergibt sich die folgende, in Fig. 6 auch diagrammäßig dargestellte Beziehung:

^Ta > ^Tb ^>Tc> >^Tn₊m₊1'

hinsichtlich der seitlichen Belastungen auf die Spindellager ergibt sich die in Fig. 7 gezeigte diagrammäßige Verteilung

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entsprechend der nachfolgenden Beziehung:

a ^ b ^ c ' ^n

Während des Betriebs einer solchen Anordnung ist es erforderlich, dass der Schlupf zwischen jeder Spindel und dem Riemen 4 auf so niedrigen Werten gehalten wird, dass durch diesen Schlupf keine Schwierigkeiten entstehen können. Um diesen Schlupf möglichst gering zu halten, ist es erforderlich, dass eine minimale seitliche Belastung F wie in Fig. 7 gezeigt zur Verhinderung eines Schlupfes aufrechterhalten wird. Das bedeutet, dass den Lagern der jeweiligen Spindeln entsprechend der Differenz zwischen der tatsächlichen seitlichen Belastung und der minimalen seitlichen Belastung, die erforderlich ist, zusätzliche Kräfte oder Belastungen auferlegt werden, nämlich entsprechend den Begriffen: (F - F), (F, - F) , (F - FJ. Das bedeutet

el O D O ΓΙ Ο

für die üblichen tangentialen Antriebssysteme, dass es zu einer Verkürzung der Lebensdauer von Lagern und sonstigen Elementen kommt, und zwar aufgrund der überschüssigen Kräfte, die beim Betrieb eines solchen Systems aufgenommen werden müssen.

Wie der Darstellung der Fig. 8 als erstes erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel entnommen werden kann, wird stromabwärts in Bewegungsrichtung des Riemens 4 der Kontaktwinkel oder Berührungswinekl θ zwischen der Spindel (Antriebsscheibe) und dem Riemen allmählich verringert. Genauer gesagt ist der Kontaktwinkel zwischen einer Spindel und dem Riemen 4 grosser als der Kontaktwinkel zwischen dem Riemen und der darauf folgenden, stromabwärtigen, also in Bewegungsrichtung des Riemens angeordneten Spindel. Elrfindungsgemäss gelingt es daher durch eine

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solche Anordnung die den Lagern der jeweiligen Spindeln während des Betriebs im wesentlichen einander gleich zu machen und so die maximale seitliche Belastung zu reduzieren.

Im folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die Figuren noch genauer erläutert. Wie der Fig. 8 entnommen werden kann,sind die Achsen der Spindeln 2a, 2b, 2c ... in der gleichen horizontalen Ebene angeordnet, während die Führungsscheiben 3a, 3b, 3c ... so angeordnet sind, dass sich die Abstände β , £,, β ...

el XJ C

zwischen den Achsen der Führungsscheiben und der horizontalen Ebene allmählich reduzieren (in der Darstellung der Fig. 8 gesehen erfolgt die Reduzierung von rechts nach links), so dass es zu einem allmählichen Ansteigen der Kontaktwinkel θ_, θ, ,

CL D

θ , θ, .... der Spindeln mit Bezug auf den Riemen 4 kommt entsprechend folgender Beziehung:

<^eä

Diese Beziehung ist in Fig. 9 dargestellt. In diesem Falle sind

die Riemenspannungen T , T, ^Tn+m+1 "*"^{m stat}i°ⁿären Zustand

gleich und sind durch die in Fig. 10 dargestellte horizontale Linie ausgedrückt. Die seitlichen Belastungen F , F, ... F

a D ix

verhalten sich im wesentlichen proportional zu den unter Riemenspannungen stehenden Kontaktwinkeln im stationären Zustand, soweit die Kontaktwinkel sich innerhalb des üblicherweise bei tangentialen Antriebssystemen verwendeten Bereiches befinden. Dementsprechend ergeben sich die in Fig. 11 dargestellten und durch die folgenden Beziehungen ausgedrückten Verhältnisse:

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Während des Betriebs müssen sich die Spannungen selbstverständlich in stromabwärtiger Bewegungsrichtung des Riemens wie in Fig. 12 gezeigt vergrössern, da jedoch die Kontaktwinkel sich in stromabwärtiger Richtung reduzieren, werden die seitlichen Belastungen auf die Lager der jeweiligen Spindeln im wesentlichen einander gleichgemacht, wie dies in Fig. 13 dargestellt ist, so dass die seitlichen Belastungen als Ganzes reduziert werden können. Die Riemenspannungen T , T, , ....T₁ während des Betriebs bestimmen sich durch djie Anfangsspannung auf dem Riemen und die Belastung auf jeder Riemenscheibe, sie sind jedoch nicht durch den Kontaktwinkel beeinflusst. Demfentsprechend gelingt es dann, wenn die IPntaktwinkel nach der folgenden Beziehung θ c θ, <θ < . . . . <θ wie in Fig. 9 gezeigt ausgewählt a D c η

und festgelegt werden und wenn die Produkte dieser Kontaktwinkel mit den entsprechenden Riemenspannungen während des Betriebs mit Bezug auf sämtliche Riemen gleichgemacht werden, die seitlichen Belastungen F , F, .... F während des Betriebs einan-

a D τι

der ebenfalls, wie in Fig. 13 gezeigt, gleichzumachen. Genauer gesagt gelingt es auf diese Weise,die seitlichen Belastungen

F , F, , .... F sämtlicher Spindeln im wesentlichen gleich der a ο η

minimalen seitlichen Belastung F zu machen, die erforderlich ist, um den Schlupf während des Betriebs im wesentlichen auf dem Wert Null zu halten. Auf diese Weise werden so überschüssige und wirkungslose Kräfte wie (F^ - F), (F, - F_n), ... (F^ - F), die bei üblichen Systemen unvermeidbar sind, bei der erfindungsgemässen Anordnung nicht hineingebracht.

Bei vorliegendem System könnte man annehmen, da im stationären Zustand unter den seitlichen Ladungen die folgende in Fig. 11 verdeutlichte Verteilung herrscht:

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dass auf einige der Spindeln sich übermässige Belastungen auswirken könnten. Aus einem Vergleich der Darstellung der Fig. mit der der Fig. 13 geht jedoch hervor, dass die seitlichen oder lateralen Belastungen oder Querbelastungen im stationären Zustand im erfindungsgemässen System im allgemeinen geringer sind als die seitlichen Belastungen bei üblichen tangentialen Antriebssystemen während des Betriebs. Daher braucht man sich auch hinsichtlich übermässiger seitlicher Belastungen bei vorliegender Erfindung keine Sorgen zu machen. Schliesslich ist es möglich, den Riemen im stationären Zustand durch einfache Mittel zu entlasten und freizugeben, so dass sich hier keine Probleme ergeben.

Beim tatsächlichen Betrieb vorliegender Erfindung wird das erfindungsgemässe Ziel schon dann voll erreicht, wenn es gelingt lediglich die grösste seitliche Belastung oder Querbelastung zu reduzieren, selbst dann, wenn die seitlichen Belastungen bei entsprechenden Spindeln nicht absolut einander gleich sind. Hinsichtlich dieses Umstandes ist leicht einzusehen, dass es nicht unausweichlich erforderlich ist, dass die Kontaktwinkel entsprechender Spindeln allmählich ansteigen, die Erfindung umfasst auch das Merkmal, dass die Spindeln in Gruppen unterteilt werden können, die jeweils aus einer geringeren Anzahl von Spindeln bestehen, wobei sich dann die Kontaktwinkel jeweils von Gruppe zu Gruppe ändern. Beispielsweise lassen sich die Spindeln in Gruppen von jeweils drei Spindeln aufteilen, wobei die Kontaktwinkel in dieser Weise und nach der folgenden Beziehung geändert werden können:

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^ea ⁼ % = ⁹c^<ed - θ_β - e_f< .... <θ_η_₂ = Q_n-1 = θ_η.

Auch auf diese Weise ist es möglich,eine Verteilung der seitlichen oder Querbelastungen zu erhalten, die im wesentlichen vom praktischen Standpunkt aus gleich sind und den erfindungsgemässen Zweck völlig erfüllen.

Als Mittel zur Veränderung der Kontaktwinkel θ , θ, ... θ kann auf die Möglichkeit hingewiesen werden, die Abstände zwischen den Spindelachsen und den Führungsscheiben 3a, 3b,... wie in Fig. 8 dargestellt, zu ändern; es ist auch beispielsweise möglich, die Drehwelle der Führungsscheibe 3a mittels eines exzentrischen Haltearms,wie in Fig. 14 gezeigt, zu lagern, so dass die Position der Drehwelle der Riemenscheibe 3a sich kontinuierlich zwischen den Punkten 3a-a und 3a-b bewegen und verändern kann. Es ist auch möglich, allmählich die Durchmesser der Riemenscheiben zu verändern. Schliesslich könnte man auch eine Änderung der Abstände zwischen zwei aneinandergrenzenden Spindeln in Betracht ziehen, eine solche Möglichkeit wird jedoch aus praktischen Gründen weniger bevorzugt.

Eine andere Möglichkeit zur Einstellung der Kontaktwinkel in geeigneter Weise ist in Fig. 15 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegen die Führungsscheiben 3 auf der oberen Fläche des Riemens 4 auf, der mit den beiden darunterliegenden Spindeln 2 Kontakt hat, dabei können die Riemenscheiben 3 mit Hilfe von Einstellschrauben 5 schräg nach oben und unten bewegt werden. Genauer gesagt sind die Einstellschrauben 5 an einer

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Befestigungsplatte 6 angeordnet, die ihrerseits am nichtdargestellten Maschinenrahmen befestigt ist; die Riemenscheiben oder Führungsscheiben 3 sind dann drehbar jeweils an den Abbiegungsendbereichen einer elastischen Platte oder eines elastischen Trägers 7 befestigt. Der Mittelpunkt der Platt 7 ist an der Befestigungsplatte 6 für die Einstellschrauben 5 angeordnet, so dass die Einstellschrauben 5 auf die oberen Flächen jeweils der Endbereiche der elastischen Platte 7 ausgerichtet sind. Bei einer solchen Anordnung lassen sich die Führungsscheiben 3 durch die Einstellschrauben bei deren stärkeren Eindrehen nach unten ebenfalls nach unten verschieben, so dass die Kontaktwinkel zwischen dem Riemen 4 und den an die Führungsscheiben angrenzenden Spindeln vergrössert wird.

Als weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 16 eine exzentrische Nocke 9 gezeigt, die anstelle der in Fig. 15 verwendeten Einstellschrauben verwendet werden kann. Wie die Fig. 16 zeigt, ist die exzentrische Nocke 9, die die Form einer exzentrisch gelagerten Scheibe hat, drehbar am unteren Ende eines Hebels 6a gelagert, der sich von der Befestigungsplatte 6 nach unten erstreckt. Wird die exzentrische Nocke -9 gedreht, dann bewegt sich, wie ersichtlich das freie Ende der elastischen Platte 7 in vertikaler Richtung, wodurch sich die Position der Führungsscheiben und der Kontaktwinkel zwischen Riemen und Spindeln jeweils verändern lässt.

Eine weitere Möglichkeit zur Einstellung der Kontaktwinkel in geeigneter Form ist in Fig. 17 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das eine Ende eines Hebels 11 frei eingepasst auf einem Zapfen 10 gelagert, der seinerseits am unteren

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Teil eines Hebels 6b gelagert ist, der an der Befestigungsplatte 6 angeordnet ist; am anderen Ende des Hebels 11, nämlich am beweglichen Ende ist dann eine drehbare Führungsscheibe 3 gelagert. Wird auf die obere freie Fläche des Hebels 11 durch die Einstellschraube 5, die ebenfalls an der Befestigungsplatte 6 gewindemässig angeordnet ist, ein Druck ausgeübt, dann kann man einen geeigneten Kontaktwinkel zwischen Riemen 4 und Spindel 2 bestimmen. Wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 15 lässt sich der Kontaktwinkel zwischen der Spindel 2 und dem Riemen durch Bewegen der Einstellschraube 5 in vertikaler Richtung verändern. Es ist auch möglich, für eine v/eitere Erstreckung des am Hebel 6b angeordneten Zapfens 10 beispielsweise in der rückwärtigen Richtung zu sorgen und an diesem dann freien Ende einen weiteren Hebel 11a zu montieren, an welchem, wie in Fig. 17 gezeigt, ein weiteres Führungsrad in dieser Weise befestigt ist.

Aus den bisherigen Erläuterungen geht hervor, dass es möglich ist, überschüssige und übermässige, auf die Spindeln sich auswirkende Querbelastungen zu vermeiden, v/as zu einer beträchtlichen Verlängerung der Gebrauchsdauer solcher Spindeln führt, selbst dann, wenn nur Lager üblicher Art verwendet werden. Da auch nicht die Gefahr besteht, dass selbst dann, wenn die anfängliche Spannung des Riemens reduziert ist, ein Schlupf auftritt, lässt sich auch die Lebensdauer des Riemens verlängern, selbstverständlich verringern sich auch die Ansprüche hinsichtlich der Leistungsabgabe des Antriebs.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung gelingt es durch geeignete Einstellung des Gesamtgewichts der

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Führungsscheiben und anderer von dem Riemen über diese Führungsscheiben gelagerter und getragener Elemente, die Kontaktwinkel, die zur Bewegung der angetriebenen Spindeln zwischen diesen und dem Riemen gebildet werden und erforderlich sind, dadurch einzustellen, dass die Führungsscheiben so angeordnet werden, dass die Achse jeder Führungsscheibe, sich zu gleichen Abständen von den Achsen benachbarter angetriebener Spindeln'oder Spindelscheiben erstreckt, die sich zu beiden Seiten der Führungsscheibe befinden. Auf diese Weise gelingt es, die sich auf diese angrenzenden angetriebenen Spindeln oder Riemenscheiben auswirkenden Querbelastungen im wesentlichen einander gleich zu machen. Benutzt man das System in Fig. 18, dann gelingt es ebenfalls, die Querbelastungen oder seitlichen Belastungen für sämtliche angetriebenen Riemenscheiben oder Spindeln einander anzugleichen.

In Fig. 18 ist eine Führungsscheibe jeweils zwei angetriebenen Spindeln oder Riemenscheiben zugeordnet, dabei sind die angetriebenen Riemenscheiben 2. und 2. .. parallel zueinander in der gleichen horizontalen Ebene montiert. Über den Riemen 4 ist diesen beiden Riemenscheiben 2. und 2. .. eine Führungsscheibe 3. zugeordnet, dabei befindet sich, wie schon erwähnt, die Achse dieser Führungsscheibe 3, in den wesentlichen gleichen Abständen zu den Achsen der beiden benachbarten angetriebenen Riemenscheiben 2. und 2. ., die zu beiden Seiten der Führungsscheibe 3, angeordnet sind. Die Führungsscheibe 3, ist von einem Lagerelement 15 getragen, welches frei einem Trägerteil 16 eingepasst ist, das an dem nichtdargestellten Maschinenrahmen befestigt ist. Auf diese Weise ist die Führungsscheibe 3, drehbar gelagert und kann sich lediglich in vertikaler Richtung verschieben. Das Gesamtgewicht der Führungsscheibe 3, und des

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Lagerelementes 15 ist mit W bezeichnet, der Kontaktwinkel zwischen der Führungsscheibe 3 und dem Riemen 4 trägt die Bezeichnung 2Θ.

Bezeichnet man die Spannungen auf den Riemen stromaufwärts und stromabwärts zur angetriebenen Riemenscheibe 2. mit T. , ₁ und T. , , und die Spannungen auf die angetriebene

"J +JC— I "JiK.

Riemenscheibe 2. _Λ als T._LiJ1 und T.,, ._o, dann lassen sich

]+I ]+JC+I J+JC+z

die wirksamen Spannungen P., P-₊i ^un<^ Pi, ^auf die angetriebenen Riemenscheiben 2.

folgt ausdrücken:

Riemenscheiben 2. und 2. , und auf die Führungsseheibe 3, wie

j+k+1	T j+k	(D
= τ 1 j+k+1	- T j+k+2	(2)
= ^Tj+k - ^T	j+k+1	(3)

Bei tangentialen Antriebssystemen ist es im allgemeinen erforderlich, um eine vorgegebene Anzahl von angetriebenen Riemenscheiben mit sehr kleinem Kontaktv/inkel zwischen Scheibe und Riemen mit einem Riemen anzutreiben, die seitliche Last oder die Querbelastungen soweit wie möglich zu reduzieren. Dementsprechend sind die wirksamen Spannungen P., P..- und P, sehr klein, verglichen mit den Riemenspannungen T. , _.. , T.₊, und ^τ·₊υ·₊ι sowie T. . _. Daher lassen sich die Querbelastungen F. und F.,.· auf die angetriebenen Riemenscheiben 2. und 2. - wie folgt ausdrücken:

Fj = <T_j+k-1 + T._+k) sin -|- = (T-^_-1 + T_j+k)-f- (4)

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= (T_j+k+1 + T_j+k+2) sin -§- = (T_j+k+1 + T_j+k+2)_|_ (5)

Aufgrund des sich auf die Führungsscheibe 3, auswirkenden Kräftegleichgewichtes kann man folgende Gleichung erstellen:

w = (T_j+k + T_j+k+1) sine = (T_{j+k +} T._+k+1) θ (6)

Aus den obigen Gleichungen (1) und (6) ergeben sich die Werte für F. und F. .. wie folgt:

	W	1-	^pi
■ρ —	2 W	1 + S 1 +	²Vk
LJ.	2	1-	^pk -
	²V*
TT —	²Vk
3 + 1
	^2T _J+k

(7)

(8)

Da jeder der Ausdrücke P./2T._+k, P.₊₁/2T._+k und P_]c/2T._+k nahe Null ist, ergeben sich für die Begriffe F^ und F.₊₁ die folgenden Werte:

F. -S

³ 2

und F_{j + 1}

-18-

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Wird daher das Gewicht W der Führungsscheibe 3, und der Trägerelemente 15 für diese Führungsscheibe so ausgewiegt, dass diese obige Beziehung gilt, dann kann die axiale Belastung auf jedem der angetriebenen Riemenscheiben auf dem gleichen Wert W aufrechterhalten v/erden, selbst dann, wenn aufgrund des Riemens ein Spannungsgradient erzeugt wird.

Bezeichnet man die minimale axiale Belastung für die angetriebene Riemenscheibe mit F und stellt man das oben erwähnte Gesamtgewicht in der Weise ein, dass sich, wie in Fig. 19 auch gezeigt, die Beziehung W = 2F_Q ergibt, dann kann die Querbelastung auf die angetriebene Riemenscheibe sowohl während des Betriebs als auch im stationären Zustand auf den minimal notwendigen Wert F aufrechterhalten werden. Die Fig. 19 und 20 zeigen den Zustand, bei welchem die axialen Belastungen auf die angetriebenen Riemenscheiben entweder während des Betriebs oder im stationären Zustand gleichgemacht sind.

Die bisherigen Erläuterungen bezogen sich auf den Fall, bei welchem eine Führungsscheibe zv/ei angetriebenen Riemenscheiben zugeordnet ist, wie Fig. 18 zeigt. Im Falle dass pro angetriebener Riemenscheibe eine Führungsscheibe vorgesehen ist, lässt sich aus der vorhergehenden Erläuterung entnehmen, dass das oben erwähnte Gesamtgewicht W so bemessen v/erden muss, dass sich die Beziehung W=F ergibt.

Im folgenden wird auf die Darstellung der Fig. 21 genauer eingegangen, bei welcher eine Führungsscheibe 3 drehbar an einem Lagerarm 25 angeordnet ist; dieser Lagerarm ist über einen Zapfen 26 mit einem nichtdargestellten Maschinenrahmen scharnier-

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massig verbunden. In diesem Falle bestimmt sich der Kontaktwinkel zwischen dem Riemen 4 und den angetriebenen Riemenscheiben oder Spindeln durch das Gesamtgewicht der Führungsscheibe 3 und ihres Lagerarms 25.

In Fig. 22 ist eine Anordnung dargestellt, bei welcher der Riemen in einer Neigung zur horizontalen Ebene angeordnet oder aufgehängt wird. Die Riemenscheibe 3 ist an einem Lagerelement 35 aufgehängt, so dass die Riemenscheibe in der Ebene rotieren kann, die zur Vertikalrichtung (Schwerkraftrichtung) um den WinkelcC geneigt verläuft. Dabei ist das Lagerelement 35 frei in einen Trägerteil 36 eingepasst und gleitet in diesem; der Trägerteil 36 ist am nichtdargestellten Maschinenrahmen befestigt. Wird das Gesamtgewicht der Riemenscheibe 3 und des Lagerelementes 35 mit W bezeichnet, dann wirkt sich auf den Riemen 4 eine Presskraft von W*cosc£ auf. Wird dementsprechend der Wert von W so festgesetzt, dass sich die Beziehung W*cos©C =2F ergibt, dann lässt sich die Querbelastung auf die angetriebene Riemenscheibe auf dem mindest erforderlichen Niveau halten.

In Fig. 23 ist der Fall dargestellt, bei welchem die Riemenfläche vertikal verläuft. Die Führungsscheibe 3 ist hier an einem Lagerelement 45 befestigt, welches den axialen Mittelpunkt der Riemenscheibe 3 unterstützt, so dass sich die Riemenscheibe 3 in horizontaler Richtung bewegen oder drehen kann; das Lagerelement 45 ist wiederum frei in einen Trägerteil 46 eingepasst, der am nichtdargestellten Maschinenrahmen befestigt ist. An einer an dem Lagerelement 45 angeordneten Befestigungslasche 47 ist ein Gewicht 50 aufgehängt, und zwar mit Hilfe

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eines elastischen Übertragungselementes, beispielsweise eines Seils, welches über eine Umlenkscheibe 48 läuft. Auf diese Weise wird die Führungsscheibe 3 mit dem Gewicht W des Gewichts 50 auf den Riemen 4 gepresst. In diesem Falle kann die Bewegungsrichtung der Riemenscheibe auch in einem gewünschten optimalen Winkel angeordnet werden.

Die bisherigen Ausführungen gelten für solche Fälle, bei denen das Gesamtgewicht der Führungsscheibe und der die Führungsscheibe tragenden Lagerelemente oder das Gesamtgewicht der Führungsscheibe, der Lagerelemente und sonstiger, an diesen befestigter Gewichte als die Gewichtskraft verwendet wird, die dem Riemen auferlegt wird. Es kann aber auch lediglich das Gewicht der Riemenscheibe direkt verwendet werden als Gewicht, welches sich auf den Riemen auswirkt. In diesem Falle kann das Lagerelement weggelassen werden und die Riemenscheibe wird drehbar an einem nichtdargestellten Führungselement für die Riemenscheibe befestigt. Kurz gesagt,wird das Gewicht der Führungsscheibe, die mit dem Riemen Kontakt hat,und das Gewicht der anderen Elemente, die von dem Riemen getragen werden,so eingestellt, dass sich die obige Beziehung ergibt.

Bei dem bisher dargestellten Ausführungsbeispiel wird jeweils eine Führungsscheibe pro angetriebener Riemenscheibe oder Spindel verwendet, vom praktischen Gesichtspunkt aus wird jedoch vorgezogen, jeweils eine Führungsscheibe für zwei angetriebene Riemenscheiben zu verwenden.

In Fig. 24 ist der Fall dargestellt, bei welchem eine Vielzahl von Führungsscheiben 3 von einem einzigen Lagerelement 55 für

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diese getragen sind. Beide Enden des Lagerelementes 55 sind frei in Führungselemente 56 eingepasst und der Riemen 4 wird in vertikaler Richtung nach unten gedrückt. In diesem Falle wird das Gesamtgewicht W der Führungsscheiben 3 und des Lagerelementes 55 für diese so eingestellt, dass der Beziehung W = 2*n-F entsprochen wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich,auf ein kompliziertes System von Einstellapparaturen für die Führungsscheiben, wie es bei üblichen tangentialen Riemenantriebssystemen verwendet .wird, zu verzichten, da das Gesamtgewicht der Riemenscheibe und der anderen Lagerelemente auf dem Riemen verwendet wird, um die sich auf die angetriebenen Riemenscheiben auswirkenden Querbelastungen zu kontrollieren; so lässt sich eine solche Massnahme sehr einfach und sicher durchführen. Darüber hinaus erzielt man den Vorteil, dass die Belastungen gleichmassig gemacht werden können, und zwar gleich der Querbelastung

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung kann man durch geeignete Einstellung des Gesamtgewichts der Führungsscheiben und anderer über diese Führungsscheiben vom Riemen getragener Lagerelemente ähnliche Ergebnisse wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel erzielen. Fig. 25 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Lagerelemente mit Hilfe von Schraubbolzen oder anderer Befestigungselemente festgestellt sind.

Fig. 26 zeigt in diagrammäßiger Darstellung die Verteilung der axialen Belastung, die man im stationären Zustand erzielt, nach-

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dem die Position jeder Führungsscheibe während des Betriebes fixiert worden ist.

Der Fig. 27 lässt sich eine an einem Lagerarm 25 drehbar- gelagerte Führungsscheibe 3 entnehmen, dabei ist der Lagerarm an einem nichtdargestellten Maschinenrahmen über einen Zapfen 26 scharniermässig gelagert. Zwischen dem Lagerarm 25 und einer Festplatte 6, die am Maschinenrahmen befestigt ist, ist ein Abstandselement 8 eingefügt, um die Position der Führungsscheibe 3 festzulegen. Die Fixierung der Position der Führungsscheibe 3 wird begünstigt durch die Rückstellkraft des Riemens 4.

In Fig. 28 ist ein der Fig. 22 ähnliches Ausführungsbeispiel dargestellt, mit der Ausnahme, dass bei der Darstellung der Fig. 28 eine Feststllschraube 6 5 vorgesehen ist. Diese Feststellschraube 65 ist am Trägerteil 36 so montiert, dass sich das Lagerelement 35 für die Führungsscheibe 3 fixieren lässt.

In Fig. 29 ist ein dem Ausführungsbeispiel der Fig. 23 ähnliches System dargestellt mit der Ausnahme, dass auch hier eine Feststellschraube 65 vorgesehen ist. In diesem Falle wird die Position der Führungsscheibe 3 durch die Einstellung der Feststellschraube 65, die am Trägerteil 46 gewindemässig angeordnet ist, fixiert. Es ist möglich, bei einem solchen System so vorzugehen, dass die Position der Führungsscheibe 3 zunächst in entsprechender einwandfreier Weise unter Verwendung eines Gewichtes während des Betriebs bestimmt und die so bestimmte Position dann fixiert wird, beispielsweise eben mit Hilfe der Einstellschraube 65; anschliessend kann das Gewicht entfernt

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werden. Auch auf diese Weise lässt sich die Gesamtgewichtsbelastung der Maschine reduzieren.

In Fig. 30 ist ein der Fig. 24 ähnliches Ausführungsbeispiel dargestellt, mit der Ausnahme, dass auch hier wieder die Einstellschrauben 65 vorgesehen sind. Die Einstellschrauben sind hier an den Seitenflächen der Trägerteile 56 vorgesehen, wobei die Position der Führungsscheibe dann durch Fixieren des Lagerelementes 55 durch diese Einstellschrauben 65 bestimmt wird.

Schliesslich ist in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 21 ein der Fig. 15 ähnliches System gezeigt, wo ebenfalls die Führungsscheiben 3 von einer elastischen Platte 7 getragen sind und den Riemen 4 in vertikaler Richtung nach unten aufgrund ihrer Gewichtsbelastungen drücken. Zwischen der elastischen Platte 7 und der Befestigungsplatte 6 sind Einstellschrauben 5 oder Abstandsstücke 8 angeordnet, um die Position jeder Führungsscheibe 3 zu fixieren.

Die vorhergehenden Erläuterungen beziehen sich auf Fälle, bei denen das Gesamtgewicht der Führungsscheibe und der diese lagernden Elemente oder das Gesamtgewicht der Führungsscheibe, der Lagerelemente und weiterer, daran befestigter Gewichte als Gewichtsbelastung verwendet wird, die dem Riemen auferlegt wird. Allerdings ist es auch möglich, lediglich das Gewicht der Führungsscheibe direkt als das dem Riemen auferlegte Gewicht zu verwenden. In diesem Falle werden die Lagerelemente für die Führungsscheibe fortgelassen und die Führungsscheibe wird drehbar an einem nichtdargestellten Führungselement gehalten. Kurz zusammengefasst wird das Gewicht der mit dem Riemen in Kontakt

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stehenden Führungsscheibe und der anderen über diese Führungsscheibe vom Riemen ebenfalls getragenen Elemente so eingestellt, dass sich die weiter vorn angegebenen Beziehungen ergeben.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann pro angetriebener Riemenscheibe eine Führungsscheibe verwendet werden, vom praktischen Standpunkt aus wird jedoch bevorzugt, dass für jeweils zwei angetriebene Riemenscheiben eine Führungsscheibe Verwendung findet.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es daher nicht erforderlich, komplizierte Einstellsysteme für die Führungsscheiben vorzusehen, die notwendigerweise bei üblichen tangentialen Riemenantriebssystemen verwendet werden müssen, da in vorteilhafter Weise das Gesamtgewicht der Führungsscheibe und der anderen von dieser getragenen Elemente verwendet wird, um automatisch den Kontaktwinkel einzustellen, wodurch man in der Lage ist, jeder der angetriebenen Riemenscheiben v/ährend des Betriebs eine konstante seitliche Belastung oder Querbelastung zuzuweisen; die Position der Führungsscheibe kann dann fixiert und in diesem fixierten Zustand festgelegt werden. Man gelangt auf diese Weise zu einem sehr einfachen und sicheren Betrieb ohne extreme Lagerbelastungen für die Spindeln oder angetriebenen Riemenscheiben, die zu schneller Abnutzung und Störungen führen.

Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass die Lagerbelastungen gleichmässig gehalten werden können,auch gelingt es die jeder angetriebenen Riemenscheibe auferlegte axiale Belastung auf einem minimalen, noch notwendigem Niveau zu halten, so dass man beträchtlich weniger Leistung benötigt und zu einer wesent-

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lieh grösseren Lebensdauer der Lager gelangt, da Schäden an den Lagern infolge ungleichmässiger und überhöhter Belastungen ausgeschlossen sind. Darüber hinaus ergibt sich bei Beobachtung des tatsächlichen Betriebs bei vorliegender Erfindung noch der Vorteil, dass aufgrund des Umstandes, dass die Führungsscheiben in ihrer Position fixiert sind, Schwingungen oder Vibrationen des Riemens, wie sie beim anfänglichen Startvorgang dann auftreten, wenn die Führungsscheiben nicht fixiert sind, wirksam verhindert werden können. Vorteilhaft ist weiterhin, dass im Falle einer zunächst erforderlichen zusätzlichen Gewichtsbelastung der Lagerelemente für die Führungsscheiben dann, wenn dieses Gewicht weggenommen werden tann, wie weiter vorn ausführlich erläutert, auch das Gesamtgewicht der Maschine eine Reduzierung erfährt.

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Claims

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Patentansprüche :

Verfahren zum Antreiben einer Vielzahl angetriebener Riemenscheiben oder Spindeln mit Hilfe eines endlosen Riemens, wobei eine Antriebsriemenscheibe über einen endlosen Riemen eine Vielzahl von angetriebenen Riemenscheiben dreht und eine Vielzahl von Führungsriemenscheiben für einen entsprechenden Kontaktwinkel zwischen dem endlosen Riemen und den angetrieben Riemenscheiben sorgen, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung,die der endlose Riemen auf jede angetriebene Riemenscheibe ausübt, für jede dieser Riemenscheiben gleich ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf jede angetriebene Riemenscheibe von dem endlosen Riemen weitergegebene Belastung identisch ist zu den Belastungen, die der Riemen auf die anderen angetriebenen Riemenscheiben überträgt, wobei man auf den Riemen durch ein totes Gewicht eine Gewichtsbelastung ausübt und das tote Gewicht sich frei verschieben lässt.
3. Vorrichtung zum Antrieb einer Vielzahl von angetriebenen Riemenscheiben mit Hilfe eines endlosen Riemens zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem endlosen Riemen, von diesem angetriebenen Riemenscheiben und einer Vielzahl den Riemen für einen vorgegebenen Kontaktwinkel in Berührung mit den angetriebenen Riemenscheiben pressenden Führungsfjcheiben, dadurch gekennzeichnet, dass F.instellmittel vorgesehen

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sind, um die Kontaktwinkel zwischen dem endlosen Riemen (4) und den angetriebenen Riemenscheiben (2) in der Weise einzustellen, dass sich die Kontaktwinkel zwischen angetriebenen Riemenscheiben und Riemen (4) in stromabwärtiger Bewegungsrichtung des Riemens verringern.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeweils zwei angetriebenen Riemenscheiben (2; 2 j , 2j+1) eine Führungsscheibe (3k) in gleichen .Abständen zu den Achsen der Riemenscheiben befindet und dass das aus der Führungsscheibe (3k) und den zugeordneten Elementen (Lageelenent 15) bestehende tote Gewicht so schwer ist wie der sich den endlosen Riemen (4) mitteilende Druck, der erforderlich ist, um die angetriebenen Riemenscheiben (2j, 2j+1) zu drehen,
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Feststellanordnungen (5, 65, 8) vorgesehen sind, die während des Betriebs die Position der Führungsscheibe (3) dann bestimmen, wenn diese Position zunächst unter Anwendung des toten Gewichts festgelegt worden ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedem angetriebenen Riemenscheibenpaar (2) jeweils eine Führungsscheibe (3) in gleichen Abständen zu den Riemenscheibenachsen zugeordnet ist.

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