2741 U9
Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Pmys. Dr.K.Fincke
Dipl.-I ng. P. A. We ick man ν, Di pl.-Chem. B. H über
Γ»
HO/ba 8 MlIN(:l" N 8ii· 1)I:N
I1OSTI-ACH 81,0 820
MOIII STRASS!·. 22, KUINUMMI-R 98.1921/22
Otto Bihler
Lechbrucker Strasse 15
8949 Halblech/FÜRsen
Vorschubvorrichtung für den Materialeinzug für
Maschinen oder Vorrichtungen
Zusatz zu Patentanmeldung P 27 06 351.0 - 14
9 0 Q ΓΜ 1 / Π 5 ? R
2741U9
Otto Bihler
Lechbrucker Str. 15 8949 Halblech/Füssen
Vorschubvorrichtung für den Materialeinzug für Maschinen oder Vorrichtungen
Die Erfindung betrifft eine Vorschubvorrichtung für den Materialeinzug für Maschinen oder Vorrichtungen mit einem geradlinig
hin- und herbeweglichen Einzugsschlitten und mit einer Antriebseinrichtung für den Einzugsschlitten, die einen exzentrisch
um eine Drehachse rotierenden Exzenterbolzen als Hauptantrieb sowie einen Zusatzantrieb umfaßt, der eine periodische Bewegungskomponente des Einzugsschlittens erzeugt, welche sich
der vom Exzenterbolzen herrührenden Bewegungskomponente überlagert, wobei die Antriebseinrichtung den Einzugsschlitten bei
weiterrotierendem Exzenterbolzen vorübergehend unbewegt läßt, nach Patent ... (Patentanmeldung P 27 06 351.o) ... .
Aus der DT-OS 2o 33 94o ist eine Vorschubvorrichtung bekannt,
bei der der Einzugsschlitten über eine Pleuelstange mit dem
909 8 11/0528
in seiner Exzentrizität einstellbaren Exzenterbolzen verbunden
ist, 3O daß die Rotation des Exzenterbolzens in eine Translationsbewegung des Einzugsschlittens umgesetzt wird.
Der Einzugsschlitten istnit steuerbaren Zangenelementen versehen, die das in die Maschine einzuziehende Material
beim bzw. unmittelbar vor dem Beginn der Einzugsbewegung einklemmen und mitnehmen und nach dem Ende der Einzugsbewegung,
nachdem ein raa3chinenseitiger Rückhalter das Material festhält, ihrerseits dieses wieder freigeben. Zur
Steuerung dieser Zangenelemente wird vor dem Beginn und nach dem Ende der Einzugsbewegung, d.h. in den beiden Endstellungen
des Einzugsschlittens eine Stillstandszeit des Einzugsschlittens benötigt. Diese wird bei der bekannten
Vorschubvorrichtung dadurch erzielt, daß die Pleuel- oder Koppelstange zwischen dem mit konstanter Drehzahl umlaufenden
Exzenterbolzen und dem Einzugsschlitten mit letzterem über Federelemente verbunden ist, die in beiden Endstellungen
des Einzugsschlittens eine fortgesetzte Bewegung der Pleuelstange, einen sogenannten überlauf, erlauben, nachdem
die Bewegung des Einzugsschlittens nach Auftreffen auf einen jeweiligen Anschlag zwangsweise gestoppt wurde.
Der Exzenterbolzen einer derartigen Vorschubvorrichtung rotiert im allgemeinen im Maschinentakt. Das bedeutet,daß
während einer vollständigen Umdrehung des Exzenterbolzens innerhalb der sogenannten Takt- oder Zykluszeit ein Materialstück
eingezogen und bearbeitet werden muß. Als Bearbeitungszeit in der Maschine stehen daher im wesentlichen die Zeit
während der Rückwärtsbewegung des Einzugsschlittens nach einer Einzugsbewegung sowie die oben erwähnten Stillstandszeiten
dee Einzugsschlittens zur Verfügung; nur während dieser Zeiten bzw. der zugehörigen Rücklauf- und Stillstandswinkel
der Exzenterbolzendrehung nämlich befindet sich das Material in Ruhestellung.
90981 1 /0528
Um mit den in Frage kommenden Maschinen die heute häufig
erforderlichen komplizierten Bearbeitungsvorgänge ausführen zu können, ist man bestrebt, einen möglichst großen
Teil der Zykluszeit für die Bearbeitung des Materials in
der Maschine zu nutzen und nur einen entsprechend geringen
Teil für die Einzugsbewegung des Schlittens zu verbrauchen. Dies ist bei der bekannten Vorschubvorrichtung durch Vergrößerung der Exzentrizität des Exzenterbolzens bei unverändertem Schlittenhub und sich daraus ergebendem größerem über-
lauf möglich. Wie im Hauptpatent im einzelnen erläutert, bringt diese Möglichkeit der Einzugszeitverkürzung durch
größeren überlauf u.a. den Nachteil einer größeren Auftreffgeschwindigkeit des Einzugsschlittens auf seine Anschläge
mit sich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorschubvorrichtung zu
schaffen, die es ermöglicht, die Einzugszeit bzw. den Einzugswinkel im Verhältnis zur Bearbeitungszeit bzw. dem Bearbeitungswinkel bei relativ geringer Auftreffgeschwindigkeit des
Einzugsschlittens auf seine Anschläge und gleichzeitig ge
ringem überlauf zu verkürzen.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorschubvorrichtung der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß der Zusatzantrieb einen
zweiten Exzenterbolzen enthält, der mit einer größeren Drehzahl als der erste Exzenterbolzen um eine zweite Drehachse
rotiert.
Mit Hilfe des zweiten Exzenterbolzens läßt sich auf sehr einfache Weise eine Wegkurve für den Einzugsschlitten erzielen, die sich aus einer vom ersten Exzenterbolzen herrührenden Hauptbewegungskomponente und einer vom zweiten Exzenterbolzen herrührenden Zusatzbewegungskomponente zusammensetzt.
Die resultierende Wegkurve läßt - wie anhand der Zeichnungen
909811/0528
2741H9
nachfolgend im einzelnen erläutert werden wird - die Wahl eines relativ kleinen Einzugswinkels zu. Ein kleiner Einzugs
winkel ist bei konstanter Umlaufgeschwindigkeit der Exzenter bolzen gleichbedeutend mit einer kurzen Einzugszeit.
Damit abhängig von der jeweils gewünschten Einzugslänge für das zu verarbeitende Material, die gleich dem Einzugsschlittenhub
ist, die jeweÜ3 optimale resultierende Wegkurve ausgewählt werden kann, sind die Exzentrizitäten von erstem
und/oder zweitem Exzenterbolzen vorzugsweise einstellbar.
Die überlagerung der Hauptbewegungskomponente und der Zusatzbewegungskomponente
kann auf verschiedenste Weisen erfolgen. Bei einem Teil der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele
der Erfindung ist der erste Exzenterbolzen exzentrisch auf einer Scheibe angeordnet und diese Scheibe
drehbar in einem Glied gelagert, welches vom zweiten Exzenterbolzen in Bewegungsrichtung des Einzugsschlittens hin-
und herbewegt wird. Bei diesem Glied kann es sich beispielsweise um eine Art Kurbelschwinge, bei der die Drehachse
der Scheibe sich auf einem Kreisbogen hin- und herbewegt,oder auch um einen die Drehachse der Scheibe geradlinig
verschiebenden Schlitten handeln. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der zweite
Exzenterbolzen selbst die Scheibe trägt und dabei vorzugsweise als Exzenterbuchse ausgebildet ist, in welcher eine
die Scheibe tragende Antriebswelle gelagert ist. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind beide Exzenterbolzen
getrennt angeordnet. Die Überlagerung der Hauptbewegungskomponente
und der Zusatzbewegungskomponente erfolgt an einem Hebel, der einerseits am Einzugsschlitten angelenkt
ist und andererseits über Schubstangen getrennt mit den beiden Exzenterbolzen verbunden ist.
909811/0528
2741U9
Die resultierende Wegkurve besitzt dann einen besonders günstigen Verlauf, wenn die Frequenz der Zusatzbewegungskomponente dreimal so groß wie die der Hauptbewegungskomponente ist. Dies wird bei den bisher erwähnten Ausführungsformen der Erfindung erreicht, wenn der zweite Exzenterbol
zen mit der dreifachen Drehzahl des ersten Exzenterbolzens umläuft.
Die überlagerung von Hauptbewegungskomponente und Zusatzbewegungskomponente kann bei einer weiteren AusfUhrungsform der
Erfindung auch dadurch erfolgen, daß der erste Exzenterbolzen selbst den zweiten Exzenterbolzen trägt, so daß die Mittelachse des ersten Exzenterbolzens die Drehachse des zweiten
wird. Zu diesem Zweck ist der zweite Exzenterbolzen vorzugsweise als eine über den ersten Exzenterbolzen geschobene Ex-
zenterbüchse ausgebildet. Werden statt einer Exzenterbüchse zwei ineinandergesteckte verwendet, dann läßt sich die Exzentrizität dieses zweiten "Exzenterbolzens" durch eine relative Verdrehung der beiden Exzenterbüchsen einstellen. Die
Rotation der beiden Exzenterbüchsen um den ersten Exzenter
bolzen kann bei dieser Ausführungsform auf einfache Weise
von der Umlaufbewegung des Exzenterbolzens abgeleitet werden. Auf diese Weise laßt sich der zweite Exzenterbolzen einschließlich seines Antriebs als Baueinheit ausführen, die
leicht auch nachträglich bei bereits vorhandenen Exzenter
antrieben von Vorschubvorrichtungen eingesetzt werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
909 8 11/0528
2741H9 - νί-
Flg. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine für alle Ausführungsformen geltende Darstellung
der beiden Bewegungskomponenten und der sich aus ihnen ergebenden resultierenden Wegkurve,
Flg. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung in einer
Seitenschnittansicht,
Fig. 4 die Lage der Zahnräder der AusfUhrungsform von Fig.
in einer Draufsicht,
Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 6 eine vierte Ausführungsform der Erfindung in
Seitenschnittdarsteilung,
Fig. 7 die Ausführungsform von Fig. 6 in der Draufsicht,
Fig. 8 eine fünfte Ausführungsform der Erfindung in einer
Seitenschnittansicht,
Fig. 9 eine Draufsicht auf die Ausführungsform von Fig. 8,
und
Fig. 1o eine Darstellung zur Erläuterung einer sich bei der Ausführungsform der Fig. 8 und 9 möglicherweise ergebenden
periodisch veränderlichen Umlaufgeschwindigkeit des ersten Exzenterbolzens.
Hinsichtlich der grundsätzlichen Arbeitsweise einer Vorschubvorrichtung
mit einem mit Hilfe eines Exzenterbolzens hin- und herbewegten Einzugsschlitten und der grundlegenden Er-
90981 1 /0528
läuterung der Möglichkeit einer Einzugszeit bzw. -winkelverkürzung durch überlagerung einer zusätzlichen Bewegungskomponente wird ausdrücklich auf die Beschreibung im Hauptpatent
Bezug genommen.
Fig. 1 zeigt in einer rein schematlachen Darstellung eine Aus*
fUhrungsform der erfindungsgemäßen Vorschubvorrichtung. Darin ist 1 eine im Takt der nicht dargestellten Maschine, die das
einzuziehende Material ba- oder verarbeiten soll, rotierende Scheibe. Eine Umdrehung der Scheibe 1 entspricht einem voll
ständigen Arbeitstakt der Maschine. Die Scheibe 1 trägt einen
Exzenterbolzen 2, der im Abstand der Exzentrizität E vom Mittelpunkt bzw. der Drehachse A der Scheibe 1 angeordnet ist.
Der Exzenterbolzen 2 steht Über ein beispielsweise als Pleuelstange 3 dargestelltes Koppelglied mit einem nicht dargestellt
ten Einzugsschlitten im Eingriff, welcher längs der Achse X-X verschiebbar geführt ist. Der Exzenterbolzen 2 könnte stattdessen genausogut direkt in eine senkrecht zur Bewegungsrichtung
des Einzugsschlittens in diesem ausgebildete Führungsnut eingreifen. Zur Einstellung des Schlittenhubs kann die Exzentri-
zität E des Exzenterbolzens 2 in bekannter Weise einstellbar sein. Die Scheibe 1 sowie ein mit ihr verbundenes oder einstückiges Stirnrad 4 sind am freien Ende einer Schwinge 5 frei
drehbar gelagert. Das andere Ende der Schwinge 5 ist in einem ortsfesten Gelenk 6 gelagert. Konzentrisch zur Gelenkachse des
Gelenks 6 ist ein weiteres Stirnrad 7 gelagert, das auf geeignete Weiseso angetrieben wird, daß unter Berücksichtigung des
Übersetzungsverhältnisses der Stirnräder 4 und 7 die Scheibe 1 in erwähnter Weise im Maschinentakt rotiert. Am freien Ende
der Schwinge 5 ist eine Schubstange 8 angelenkt. Der Angriffs
punkt der Schubstange 8 an der Schwinge 5 muß jedoch nicht not
wendigerweise mit der Lage rs te He von Scheibe 1 und Stirnrad 4 zusammenfallen, sondern kann irgendwo zwischen dem Gelenk 6
und dem freien Ende liegen. Um eine Drehachse B ist eine zweite
90981 1 /0528
27UH9
Scheibe 9 drehbar gelagert, die auf geeignete Weise synchron
mit der Scheibe 1, jedoch mit der dreifachen Drehzahl 3η.. angetrieben
wird. Im Abstand der Exzentrizität Z trägt die zweite Scheibe 9 einen zweiten Exzenterbolzen 1o, auf dem das andere
Ende der Schubstange 8 drehbar gelagert ist und dessen Exzentrizität in ähnlicher Weise wie die des Exzenterbolzens 2
einstellbar sein kann.
Wenn sidi bei der in Fig. 1 skizzierten Anordnung die Scheibe 9
um die Drehachse B dreht, dann bewegt sich die Drehachse A der Scheibe 1 auf einem zum Gelenk 6 konzentrischen Kreisbogen
hin und her. Wenn sich ferner die Scheibe 1 um die Drehachse A dreht, dann bewegt die Pleuelstange 3 den nicht dargestellten
Einzugsschlitten geradlinig auf der Achse X-X zwischen zwei Endstellungen hin und her. Nimmt man aus Vereinfachungsgründen
an, daß die Länge der Pleuelstange 3 groß gegen die Exzentrizität E des ersten Exzenterbolzens 2 ist, dann
würde eine Rotation der Scheibe 1 bei stillstehender Scheibe 9 die in Fig. 2 dargestellte Wegkurve s(«* ) = E · sinot für
den Einzugsschlitten ergeben, wobei s der vom Einzugsschlitten aus der Mittenstellung zurückgelegte Weg und <*. der momentane
Drehwinkel der Scheibe 1 gemäß Definition in Fig. 1 sind. In Fig. 2 ist die Wegkurve nur im Winkelbereich 0° ^ oC ^ 18o°
wiedergegeben. Es ist klar, daß im Fall der angenommenen Vereinfachung der maximale Hub des Einzugsschlittens gleich der
doppelten Amplitude der Wegkurve s(oc), nämlich 2E ist.
Unter der weiteren Vereinfachung, daß die Länge der Schwinge 5 sowie die der Schubstange 8 groß gegen die Exzentrizität Z des
zweiten Exzenterbolzens 1o sind, ergibt sich bei einer Drehung der Scheibe 9 für eine Bewegung der Drehachse A der Scheibe 1
längs der Achse X-X im wesentlichen die in Fig. 2 dargestellte Wegkurve s..(y ) β ζ · sin/ , wobei S1 der von der Drehachse A
in Richtung der Achse X-X aus einer Mittenstellung zurückgelegte Weg und f der in Fig. 1 definierte Drehwinkel der
Scheibe 9 sind.
90981 1 /0528
2741U9
- viii*
Die sich durch die Wirkung des Zusatzantriebs 9, 1o für den
Einzugsschlittan tatsächlich ergebende Wegkurve S2(0C ) ergibt
sich durch überlagerung, d.h. Addition der Wegkurven s(<<
) und S1(^ ) = s (3 06) und 1st in Fig. 2 ebenfalls dargestellt.
Wegen der dreifachen Drehzahl der Scheibe 9 erzeugt der zweite Exzenterbolzen Io in Verbindung mit der Schwinge 5und der
Schubstange 8 eine zusätzliche periodische Bewegungskomponente für den Einzugsschlitten, deren Frequenz dreimal so groß wie
die Frequenz der ebenfalls periodischen, vom Exzenterbolzen 2 herrührenden Hauptbewegungskomponente ist. In Fig. 1 ist vom
gleichen Drehsinn der Scheiben 1 und 9 bzw. ihrer Exzenterbolzen 2, 1o ausgegangen. Es ist klar, daß sich bei entgegengesetztem
Drehsinn dieselben Wegkurven wie in Fig. 2 ergeben, sofern die in Fig. 1 gezeigte Nullstellung des zweiten Exzenterbolzens
1o um f = 18o° verdreht wird.
Ohne die obigen Voraussetzungen hinsichtlich des Verhältnisses von Pleuelstangenlänge zu Exzentrizität E bzw. Schwingenlänge
und Schubstangenlänge zu Exzentritität Z ergeben sich Wegkurven, die von den in Fig. 2 gezeigten sinusförmigen Verläufen
mehr oder weniger abweichen, ohne daß sich an der Bewegungskomponentenüberlagerung
und der resultierenden Wegkurve grundsätzlich etwas ändern würde. Die Erfindung ist also keineswegs
auf den Fall der nur zur vereinfachten Erläuterung getroffenen Voraussetzungen beschränkt. Die Bewegung der Drehachse A auf
einem Kreisbogen um die Gelenkachse des Gelenks 6 hat eine periodisch um einen Mittelwert schwankende Winkelgeschwindigkeit
des Stirnrads 4 und damit des Exzenterbolzens 2 zur Folge, die jedoch praktisch vernachlässigt werden kann.
Die Bewegung des Einzugsschlittens wird - wie im Hauptpatent erläutert - mit Hilfe von Anschlägen auf den Hub h begrenzt.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Überlagerung einer Hauptbe-
90981 1 /0528
27411 A 9
wegung3komponente und einer Zu3atzbewegungskomponente mit
dreifacher Frequenz wird für den Einzugsschlittenhub h nur der in den Fig. 1 und 2 eingetragene relativ kleine Einzugswinkel ot bzw. der gleich große Rücklaufwinkel et als Drehwinkel
des ersten Exzenterbolzens 2 benötigt. Damit der aus Fig. 2 erkennbare überlauf ü., d.h. die fortgesetzte Bewegung
der Pleuelstange 3 nach dem Anstoßen des Einzugsschlittens auf einen Anschlag aufgefangen werden kann, ist die Pleuelstange
in der im Hauptpatent beschriebenen Weise über Federn mit dem Einzugsschlitten gekoppelt. Ein Vergleich der Wegkurven -S(0O
und S- ('X) in Fig. 2 macht den Einfluß der erfindungsgemäßen
Zusatzbewegungskomponente auf die Größe des Einzugswinkels und den überlauf deutlich. Ohne die zusätzliche Bewegungskomponente
würden sich bei gleichem Hub h des Einzugsschlittens der beträchtlich größere überlauf ü2 und ein beträchtlich größerer
Einzugswinkel ergeben. Ein größerer Einzugswinkel hätte einen kleineren Stillstandswinkel ot und damit einen kleineren Arbeitswinkel
pro Maschinentakt zur Folge. Dabei läßt sich durch geeignete Wahl des Verhältnisses von Exzentrizität E zu Exzentrizität
Z sicherstellen, daß die Auftroffgeschwindigkeit des Einzugsschlittens
auf seine Anschläge zumindest nicht größer als bei einer Bewegung ausschließlich durch den ersten Exzenterbolzen
mit der gleichen Exzentritität E ist. Das heißt, bei gleich großem Einzugswinkel vermindert die zusätzliche Bewegungskomponente
sowohl den überlauf als auch die Auftreffgeschwindigkeit wesentlich.
Wie man aus Fig. 2 erkennt, ist bei der resultierenden Wegkurve S2 (ot) die größte mögliche Einzugslänge, d.h. der größte mögliche
Schlittenhub h » 2 . (E-Z). Würde der Einzugsschiit-
lud X
tenhub mit Hilfe der Anschläge auf einen noch größeren Wert
eingestellt werden, dann würde der Einzugsschlitten bei oC = 9o°
wieder vom Anschlag abheben, was natürlich nicht erwünscht ist. Der maximalen Einzugslänge entspricht ein maximaler Einzugs-
909811 /052Ö
27A1H9 - vt -
•/inkel OC M » 2«arcain (1/2)· ( -Je/Z-I). Der maximal mögliche
Einzugawinkel hängt also vom Verhältnis der Exzentrizitäten
des ersten und des zweiten Exzenterbolzens ab. Liegt dieses Verhältnis E/Z zwischen vier und neun, dann ergibt die resultierende
Wegkurve bei Ausnutzung des maximal möglichen Einzugswinkels gegenüber der reinen Sinuskurve der Amplitude E und
gleichem Einzugsschlittenhub eine Verringerung des Überlaufs, eine Verringerung des Einzugswinkels und auch noch eine Verringerung
der Auftreffgeschwindigkeit des Einzugsschlittens auf die Anschläge. Das Verhältnis (E/2) - 9 stellt einen Grenzwert
dar, bei dem auch die resultierende Wegkurve S2(oC) nur
noch ein einziges Maximum bei oC == 9o besitzt.
Die bisherige Erläuterung der Erfindung ging von einem Drehzahlverhältnis
der Scheibe 1 und der Scheibe 9 n..:n2=*1:3
aus. Die Erfindung ist grundsätzlich auch mit einem Drehzahlverhältnis
n-:n-e1:5 realisierbar, bei dem die zusätzliche
Wegkomponente die fünffache Frequenz der auf dem Exzenterbolzen 2 beruhenden Hauptwegkomponente besitzt. Gegenüber
einer Bewegung allein aufgrund der Hauptwegkomponente ergibt dieser Fall bei gleichem Einzugswinkel zwar keine Verringerung
des Überlaufs, jedoch eine ganz erhebliche Verringerung der Auftreff
geschwindigkeit des Einzugsschlittens auf seine Anschläge. Es ist ferner möglich, durch einen zweiten mit dreifacher
Drehzahl und einen dritten mit fünffacher Drehzahl umlaufenden Exzenterbolzen eine aus drei Bewegungskomponenten zusammengesetzte
Wegkurve für den Einzugsschlitten zu bilden, bei der trotz sehr kleinen Einzugswinkels der Oberlauf gegenüber dem
anhand von Fig. 2 erläuterten Fall noch weiter reduziert werden könnte. Eine solche Überlagerung dreier Bewegungskomponenten
könnte einfach durch eine Kaskadenanordnung der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform realisiert werden. Bei einer solchen
Kaskadenanordnung würde die Scheibe 9 in einer der Schwinge 5 vergleichbaren Schwinge gelagert sein und diese Schwinge von
90981 1 /0528
27A1H9
einer dritten Scheibe mit einem dritten Exzenterbolzen über eine weitere Schubstange hin- und herbewegt werden.
Es wurde bereits eingangs darauf hingewiesen, daß die Bewegungsübertragung
vom ersten Exzenterbolzen 2 auf den nicht dargestellten Einzugsschlitten nicht unbedingt über eine Pleuelstange
3 oder dergleichen, sondern beispielsweise auch durch einen direkten Eingriff des Exzenterbolzens in eine entsprechende
Führungsnut des Einzugsschlittens erfolgen kann. Dasselbe gilt natürlich auch für die Bewegungsübertragung vom
zweiten Exzenterbolzen 1o auf die Drehachse A der Scheibe 1 bzw. des Exzenterbolzens 2. Die Scheibe 1 könnte beispielsweise
auf einem Schlitten angeordnet sein, der ähnlich wie der Einzugsschlitten selbst in Richtung der Achse X-X geradlinig geführt
ist. Die zusätzliche Bewegungskomponente vom zweiten Exzenterbolzen 1o könnte auf einem solchen Schlitten mit Hilfe
der Schubstange 8 oder durch direkten Eingriff des Exzenterbolzens 1o in eine Führungsnut in diesem Schlitten übertragen
werden. Im letzteren Fall würde sich exakt der in Fig. 2 dargestellte Sinusverlauf der Wegkurven ergeben.
Fig. 3 zeigt schematisch im Schnitt eine andere Ausfuhrungsform
der Erfindung, bei der die zusätzliche Bewegungskomponente, vorzugsweise mit dreifacher Frequenz der Hauptbewegungskomponente,
wie bei der Ausführungsform von Fig. 1 eine periodische
Verlagerung der Drehachse A des ersten Exzenterbolzens verursacht. Gemäß Fig. 3 ist der erste Exzenterbolzen 2' auf einem
Schlitten 11 angeordnet, dessen Lage auf einer Scheibe 1' zur
Einstellung der Exzentrizität E verstellbar ist. Der Schlitten 11 ist in einer Nut oder Führung 13 auf der Scheibe T geführt.
Die Scheibe 11 ist am Ende einer Welle 14 befestigt, welche
mit Hilfe von Lagern 15 in einer ersten Exzenterbüchse 16 gelagert ist. Die erste Exzenterbüchse 16 ihrerseits ist in
die Bohrung einer zweiten Exzenterbüchse 17 gesteckt. Der Außen-
9098 11/0528
27A1H9
durchmesser der Exzenterbüchse 16 ist dem Innendurchmesser
der Exzenterbüchse 17 angepaßt. Bei beiden Exzenterbüchsen ist die Innenbohrung exzentrisch angeordnet, so daß sich längs dem
Umfang eine veränderliche Wandstärke ergibt. Die zweite Exzenterbüchse 17 ist mit Hilfe von Lagern 18 in einem ortsfesten
Maschinen- oder Rahmenteil 19 drehbar gelagert. Die Exzentrizität Z, d.h. der Abstand zwischen der Drehachse Ά
der Welle 14 und der Mittelachse D der die Lager 18 und die Exzenterbüchse 17 aufnehmenden Bohrung im Rahmenteil 19 hängt
von der relativen Drehstellung beider Exzenterbüchsen ab. Zur Einstellung dieser Exzentrizität Z können die Exzenterbüchsen
daher gegeneinander verdreht werden und in bestimmten Drehstellungen, etwa mit Hilfe von Schrauben 2o, oder auf andere
geeignete Weise in jeder beliebigen Drehstellung gegeneinander arretiert werden.
Im Rahmenteil 19 ist außerdem mit Hilfe von Lagern 21 eine Welle 22 drehbar gelagert, die an ihren beiden Enden jeweils
ein Stirnrad 23 bzw. 24 trägt. Das Stirnrad 24 kämmt mit einem am Umfang der zweiten Exzenterbüchse 17 ausgebildeten
Zahnkranz 25. Das Stirnrad 2 3 steht über ein Zwischenrad 26 mit einem an der Welle 14 befestigten Ritzel 27 im Eingriff.
Das Zwischenrad 26 ist an einer Schere 28 befestigt, die dafür sorgt, daß das Zwischenrad 26 trotz des sich periodisch ändernden
Abstands zwischen der Drehachse A der Welle 14 und der Drehachse C der Welle 22 stets sowohl mit dem Stirnrad 2 3 als
auch mit dem Ritzel 27 im Eingriff steht. Fig. 4 zeigt die Anordnung von Stirnrad 23, Zwischenrad 26 und Ritzel 27 in
einer schematischen Darstellung von oben. Die in Fig. 3 nicht
näher dargestellte Schere 28 ist in Fig. 4 durch die zwei Lenker 28 schematisch angedeutet. Die Bewegungsübertragung
zwischen dem Stirnrad 23 und dem Ritzel 27 könnte natürlich auch auf andere Weise, beispielsweis mit Hilfe einer Kette
und eines Spannrads oder dergleichen erfolgen.
909811/0 5 28
27411A9 21
Das übersetzungsverhältnis dar Zahnräder 2 3 bis 27 ist so gewählt,
daß sich für die Drehzahl der den zweiten Exzenterbolzen darstellenden Exzenterbüchsen 16 und 17 um die Drehachse D
zur Drehzahl der Welle 14 um die Drehachse A das gewünschte Verhältnis, insbesondere 3:1 ergibt.
Wenn das Stirnrad 23 oder das Stirnrad 24 auf nicht dargestellte geeignete Weise vom Maschinenantrieb angetrieben wird,
dann werden die Exzenterbüchsen 16 und 17 über den 2 alink ran ζ
25 miteinander in Rotation um die Drehachse D versetzt. Die Drehachse A der Welle 14 beschreibt dadurch um die Drehachse D
einen Kreis mit dem Radius Z. über die Räder 23, 26 und 27 wird die Welle 14 selbst auch in Rotation versetzt und dreht
die Scheibe 11 mit dem Exzenterbolzen 21. Vom Exzenterbolzen 2'
kann etwa wieder mittels einer Pleuelstange oder auf andere Weise die resultierende Antriebsbewegung für einen Einzugsschlitten abgenommen werden.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit überlagerung
zweier Bewegungskomponenten ist schematisch in Fig. 5 gezeigt. An dem längs der Achse X-X geradlinig geführten Einzugsschlitten
3o, dessen Hubbewegung von zwei Anschlägen 31 begrenzt wird, ist ein Hebel 32 angelenkt. Eine im Maschinentakt angetriebene
Scheibe 33 trägt einen ersten Exzenterbolzen 34 mit der gegebenenfalls einstellbaren Exzentrizität E. Eine zweite
Scheibe 35 trägt einen zweiten Exzenterbolzen 36 mit der gegebenenfalls einstellbaren Exzentrizität Z. Die Scheibe 35
kann etwa mit Hilfe der Zahnradkette 37, 38, 39 synchron, jedoch
mit höherer, vorzugsweise dreifacher Drehzahl wie die Scheibe 33 rotieren. Der erste Exzenterbolzen 34 steht über
eine erste Schubstange 4o, die an beiden Enden drehbar angebracht ist, mit dem Hebel 32 in Verbindung. In ähnlicher
Weise verbindet eine Schubstange 41 den zweiten Exzenterbolzen 36 mit dem Hebel 32. Die Verbindungsgelenke 42 und 43 der
Schubstange 4o bzv. 41 mit dem Hebel 32 liegen im Abstand
90981 1/0528
27A1H9
voneinander und vom Anlonkpunkt des Hebels am Einzugsschlitten.
Die Kraftübertragung der Schubstange 4o auf den Hebel 32 erfolgt in beiden Richtungen über Federn 44, welche den anhand
von Fig. 2 erläuterten Überlauf aufnehmen.
Beide Ausführungsformen nach den Fig. 3 und 4 bzw. 5 führen
bei entsprechendem Drehzahlverhältnis 1:3 grundsätzlich zur selben Wegkurve s~(o(,) des Einzugsschlittens, wie sie in
Fig. 2 für die Ausführungsform von Fig. 1 dargestellt und erläutert
wurde. Bei der Anordnung von Fig. 5 wird das Verhältnis der Amplituden von Hauptbewegungskomponente s(oC) und zusätzlicher
Bewegungskomponente S1 (3 Qt) jedoch nicht allein vom
entsprechenden Verhältnis der Exzentrizitäten £ und Z, sondern auch noch vom Übersetzungsverhältnis des Hebels 32, d.h. von
den Abständen u und ν bestimmt. Es kann zur Beeinflussung der Wegkurve vorgesehen sein, dieses Abstandsverhältnis u:v
variabel zu machen.
Während bei den Aueführungsformen nach Fig. 1 und 3 die überlagerung
von Hauptbewegungskomponente und zusätzlicher Bewegungskomponente bereits an der Scheibe 1 bzw. 11 erfolgt,
sind die beiden Exzenterbolzen 34 und 36 im Fall von Fig. 5 völlig getrennt voneinander. Die Überlagerung beider Bewegungskomponenten findet erst an einem gesonderten Zwischenglied,
nämlich dem Hebel 32 statt.
Im folgenden werden weitere Ausführungsformen der Erfindung beschrieben,
bei denen die Überlagerung von Hauptbewegungskomponente und zusätzlicher Bewegungskomponente direkt am ersten
Exzenterbolzen erfolgt.
Fig. 6 ist eine schematische Schnittdarstellung einer solchen Ausführungsform der Erfindung. In ein Maschinen- oder Rahroenteil
45 ist ein Antriebsflansch 46 ortsfest eingesetzt. Im Antriebsflansch 46 ist mit Hilfe von Lagern 47 eine Welle 48
90981 1 /0528
2741H9
gelagert. Die Welle 48 trägt an ihrem oberen Ende einen Teller
49 und dieser wiederum eine Scheibe 5o. Aus einem später erläuterten Grund kann die Scheibe 5o konzentrisch zur Drehachse
A gegenüber dem Teller 49 verdreht und beispielsweise mit Hilfe von Schrauben 51 oder auf andere Weise in bestimmten
oder beliebigen Drehstellungen gegenüber dem Teller 49 arretiert werden. Am unteren Ende ist die Welle 48 mit einem
Ritzel 52 verkeilt, weichesauf nicht dargestellte Weise mit
einem Maschinenantrieb derart verbunden ist, daß die Welle 48 pro Maschinentakt eine Umdrehung ausführt. In der Scheibe 5o
ist ein Schlitten 53 geführt, welcher einen Exzenterbolzen 54 trägt. Mit Hilfe einer Spindel 55 kann die Lage des Schlittens
53 in der Scheibe 5o und damit die Exzentrizität des Exzenterbolzens 54 in der üblichen Weise eingestellt werden. Mit Hilfe
von Lagern 56 ist auf dem Exzenterbolzen 54 koaxial ein Zahnrad 57 gelagert. Am Zahnrad 57 ist eine erste innere Exzenterbüchse
58 befestigt, die eine zum Exzenterbolzen 54 koaxiale Bohrung und einen gegenüber dieser exzentrischen kreisförmigen
Umfang besitzt. Auf letzterem sitzt eine zweite äußere Exzenterbüchse 59. Die beiden Exzenterbüchsen 58 und 59 sind zur
Einstellung der Exzentrizität Z gegeneinander verdrehbar und beispielsweise jait Hilfe von Schrauben 6o in der jeweiligen
Drehstellung arretierbar. Auf den Außenumfang der zweiten Exzenterbüchse 59 ist der Pleuelkopf einer Pleuelstange 61
aufgesetzt, welche die resultierende Antriebsbewegung auf einen nicht dargestellten Einzugsschlitten überträgt. Auch
hier kann die Bewegungsübertragung von der zweiten Exzenterbüchse auf den Einzugsschlitten auf andere Weise als mit Hilfe
einer Pleuelstange erfolgen. Ein Bolzen 62 hält die gesamte Anordnung in Achsrichtung auf dem Exzenterbolzen 54.
Eine Welle 63 ist mit Hilfe von Lagern 64 drehbar in einem Lageransatz 65 eines Lenkers 66 gelagert. Die Welle 6 3 trägt
an ihren beiden Enden ein Stirnrad 67 bzw. ein Stirnrad 6 8.
909811/0528
27A1H9
-M-
au
Das Stirnrad 67 kämmt rait dem Zahnrad 57, während das Stirnrad
68 mit einem Zahnkranz 69 im Eingriff steht, der am Umfang des Antriebsflansches 46 ausgebildet ist und daher
stillsteht. Der Lenker 66 ist mit einer Bohrung auf dem Exzenterbolzen 54 aufgesetzt und demzufolge um diesen schwenkbar.
Der Lageransatz 65 des Lenkers 66 ist in fluchtenden, kreisbogenförmigen
Schlitzen im Teller 49 und der Scheibe 5o konzentrisch zur Drehachse A geführt.
Fig. 7 läßt die Relativlage der wesentlichen Antriebselemente der Ausführungsform von Fig. 6 in einer schematischen Draufsicht
erkennen.
Wenn sich die Welle 48 durch Antrieb über das Ritzel 52 im
Maschinentakt dreht, dann rotiert die Scheibe 5o entsprechend. Damit führen der Exzenterbolzen 54 und die Welle 6 3 mit ihren
Stirnrädern 67 und 68 während eines Maschinentakts eine vollständige Umdrehung um die Drehachse A aus, wobei sich die
Mittelachsen F bzw. H von Exzenterbolzen 54 bzw. Welle 63 auf konzentrischen Kreisen bewegen. Da der Zahnkranz 69 ortsfest
ist, läuft bei diesem Umlauf das Stirnrad 68 auf dem Zahnkranz 69 ab, so daß die Welle 6 3 zugleich um ihre Achse H
rotiert. Die damit verbundene Drehung des Stirnrads 67 wird auf das Zahnrad 57 Übertragen. Das Zahnrad 57 rotiert daher
um seine mit der Achse F des Exzenterbolzens 54 zusammenfallende Drehachse. Mit der Rotation des Zahnrads 57 drehen
sich auch die Exzenterbüchsen 58 und 59 mit der Achse F als Drehachse. Die Anzahl der Umdrehungen der ExzenterbUchsen
pro einem Umlauf des Exzenterbolzens 54 kann mit Hilfe des Übersetzungsverhältnisses der verschiedenen Zahnräder leicht
eingestellt werden. Der Mittelpunkt G des Außenumfangs der äußeren Exzenterbüchse 59 dreht sich ständig um die Achse F,
während diese auf einem Kreis um die Drehachse A wandert. Die Exzenterbüchsen 58 und 59 stellen in diesem Fall den
zweiten Exzenterbolzen dar, an dem bereits die resultierende Bewegung abgenommen werden kann.
909811/0 528
2741H9
- 34 XS
Wenn die Exzentrizität E des Exzenterbolzens 54 verstellt wird, verschiebt sich die Welle 6 3 aufgrund der
Führung durch den Schlitz Io in Scheibe 5o und Teller 4 9 einerseits und aufgrund der Führung durch den Lenker 66 andererseits
in einer solchen Wei3e, daß der Eingriff der Räder 67 und 57 bzw. 68 und 69 unabhängig von der Exzentrizität E
stets sichergestellt ist. Die Exzentrizität Z1 d.h. die Amplitude
der zusätzlichen Bewegungskomponente kann - wie bereits ausgeführt - durch Verdrehung der beiden Exzenterbüchsen relativ
zueinander variiert werden.
Bei der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform der
Erfindung ist der Drehsinn des Exzenterbolzenumlaufs um die Drehachse A dem Drehsinn der Drehung der Exzenterbüchsen auf
dem Exzenterbolzen entgegengesetzt. Damit die zusätzliche Bewegungskomponente in diesem Fall die dreifache Frequenz
der Hauptbewegungskomponente besitzt, muß die Drehzahl der Exzenterbüchsen 58, 59 viermal so groß wie die der Scheibe
sein. Bei entsprechender Gestaltung des Antriebsflansches 46 könnte das Stirnrad 68 statt mit der Außenverzahnung 69 auch
mit einer vergleichbaren Innenverzahnung (nicht dargestellt) kämmen. Dies würde zum selben Drehsinn von Exzenterbolzen
einerseits und Exzenterbüchsen andererseits führen. Für eine zusätzliche Bewegungskomponente mit dreifacher Frequenz der
Hauptbewegungskomponente wäre in diesem Fall eine doppelte Drehzahl der Exzenterbüchsen gegenüber der Scheibe 5o erforderlich.
In beiden Fällen würde sich dann wieder die in Fig. 2 dargestellte Wegkurve S2(OO) für den Einzugsschlitten
ergeben. Die erstere Möglichkeit mit entgegengesetztem Drehsinn ergibt eine geringere Auslenkung des Pleuelkopfes in
Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Einzugsschlittens und kann daher unter Umständen vorzuziehen sein.
Die erwähnte relative Verdrehbarkeit von Scheibe 5o und Teller 49 ermöglicht die Einstellung der Drehstellung des Exzenter-
90981 1 /0528
2741H9
--25 -
bolzens 54 um die Drehachse A zu einem Bezugszeitpunkt,beispielsweise
zum Beginn des Maschinentakts.
Die Fig. 8 und 9 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
die sich von der Ausführungsform der Fig. 6 und 7 nur
durch den Antrieb für die beiden wiederum koaxial zum Exzenterbolzen gelagerten Exzenterbüchsen unterscheidet, übereinstimmende
Elemente sind bei dieser Ausführungsform mit denselben
Bezugszeichen wie bei der vorhergehenden bezeichnet, und die Erläuterung beschränkt sich auf die Unterschiede.
Auf der Scheibe 5o ist der Schlitten 53 mit dem Exzenterbolzen 54 zur Einstellung von dessen Exzentrizität E bezogen auf die
Drehachse A der Scheibe 5o verstellbar. Auf dem Exzenterbolzen 54 sind wie beider vorigen Aus f ührungs form das Zahnrad 57 und
die Exzenterbüchsen 58 und 59 angeordnet. Auf die äußere Exzenterbüchse 59 ist die Pleuelstange 61 gesetzt. Die innere
Exzenterbüchse 58 besitzt einen zur Achse F konzentrischen Umfangsabshcnitt
71, auf dem mit Hilfe eines Lagers 72 ein innenverzahntes Zahnrad 73 frei drehbar gelagert ist. Auf dem Schlitten
53 ist im Abstand vom Exzenterbolzen 54 mit Hilfe eines
2ο Bolzens 74 ein Zwischenrad 75 um eine Drehachse K frei drehbar
befestigt. Das Zwischenrad 74 steht sowohl mit der Innenverzahnung 73'des Zahnrads 73 als auch mit dem Zahnrad 57 im Eingriff.
In einem radialen Ansatz 76 trägt das Zahnrad 73 einen Bolzen 77/ der im Ansatz 76 um eine zu den Achsen F/ G und K
parallele Achse drehbar ist. Der Kopf des Bolzens 77 ist als Hülse 78 ausgebildet, in welcher die Pleuelstange 61 verschiebbar
geführt ist.
Fig. 9 zeigt die Ausführungsform von Fig. 8 in einer schematischen
Draufsicht. Wenn man zunächst annimmt, daß die Länge der Pleuelstange 61 groß gegen die Exzentrizität E des Exzenterbolzens
48 ist, dann kann man in erster Näherung davon aus-
90981 1 /0528
2741H9
gehen, daß sich die Pleuelstange 61 bei einem Umlauf des Exzenterbolzens 54 um die Drehachse A sowie dem Umlauf der
Exzenterbüchsen 58, 59 um die Drehachse G immer parallel zu sich verschiebt. Dies bedeutet, daß die Lage des Zahnrads
mit der Innenverzahnung 73' bezogen auf die Achse F des Exzenterbolzens 54 bei dessen Umlauf um die Drehachse A unverändert
bleibt, da eine relative Verdrehung zwischen Pleuelstange 61 und Zahnrad 73 nicht möglich ist. Wenn sich die
Scheibe 5o im Maschinentakt dreht, bewegen sich die Achsen F des Exzenterbolzens 54 und K des Zwischenrads 75 auf konzentrischen
Kreisen um die Drehachse A. Da sich das Zahnrad 73 unter der genannten Voraussetzung nicht um die Achse F
dreht, rollt das Zwischenrad auf der Innenverzahnung 73' ab und führt somit noch eine Rotation um seine Achse K aus. Die
Rotation des Zwischenrads 75 wird auf das Zahnrad 57 übertragen und führt zu einer Rotation der Exzenterbüchsen 58,
59 um die Achse G. Durch geeignete Wahl der Übersetzungsverhältnisse der Zahnräder 73, 75 und 57 kann das gewünschte
Drehzahlverhältnis zwischen Exzenterbüchsen 58, 59 und Scheibe 5o auf die gleichen Werte wie bei der vorhergehenden Ausführungsform
eingestellt werden.
Bei endlicher Länge der Pleuelstange 61 pendelt diese um ihren Anlenkpunkt am nicht dargestellten Einzugsschlitten, was mit
einer entsprechenden Pendelbewegung des Zahnrads 73 um die Achse F verbunden ist. In Fig. 1o stellt der Kreis 79 die
Bahn des Exzenterbolzens 54 um die Drehachse A dar. Die Geraden 8o bzw. 8o' stellen die Extremlagen der um das Gelenk 81
pendelnden Pleuelstange dar. Wenn der Exzenterbolzen 54 seine Bahn 79 im Uhrzeigersinn durchläuft, dann wird die Drehung
der Exzenterbüchsen 58, 59 infolge des Pendeins der Pleuelstange 61 im ersten und zweiten Quadranten (Fig. 1o) gegenüber
dem der unendlichen Pleuelstangenlänge entsprechenden Mittelwert beschleunigt, während diese Drehung im dritten
909811/0 B28
und vierten Quadranten gegenüber demselben Mittelwert gebremst wird. Die Drehung der Exzenterbüchsen erfolgt daher mit einer
sich periodisch ändernden Winkelgeschwindigkeit, was bei den praktisch in Frage kommenden Längen- bzw. ExzentrizitatsVerhältnissen jedoch vernachlässigt werden kann.
9098 11/0528
Leerseite