DE3120654C2 - Anordnung zum Erzeugen mechanischer Schwingungen mit zwei gegeneinander einstellbaren rotierenden Unwuchtmassen - Google Patents

Abstract

Eine Anordnung zum Erzeugen mechanischer Schwingungen weist rotierende Unwuchtmassen auf, die in ihrer gegenseitigen Wirkung verstellbar sind. Bei einer solchen Anordnung soll bei geringem Aufwand die durch die Unwuchtmassen erzielte Wirkung feinstufig, schnell und sicher verstellbar sein, so daß die bewirkten Amplituden sich innerhalb weiter Grenzen den jeweiligen Bedürfnissen anpassen lassen. Es wird vorgeschlagen, eine der Unwuchtmassen auf einer Welle und eine zweite auf einer gleichachsigen, diese umfassenden Hohlwelle vorzusehen, so daß durch axiales Verschieben der Hohlwelle die in ihrer Ausgangsstellung gekuppelten Unwuchtmassen entkuppelt werden und nach beliebiger Phasenverstellung wieder kraft- und/oder formschlüssig kuppelbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erzeugen mechanischer Schwingungen mit zwei gegeneinander einstellbaren rotierenden Unwuchtmassen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Anordnungen werden vielfach als Vibratoren eingesetzt und können bspw. zum Betriebe von Schüttelrinnen verwendet werden.

Bei derartigen Anordnungen besteht vielfach der Wunsch, die im Betriebe auftretenden Kräfte bzw. die sich einstellenden Schwingungsamplituden den jeweiligen, gegebenenfalls sich ändernden Bedürfnissen anzupassen. So kann beim Betriebe von Schüttelrinnen eine Anpassung an das jeweilige Fördergut wünschenswert sein, und bei der Benutzung einer derartigen. Schwingungen bewirkenden Anordnung zum Auflockern des Bodens ist es sowohl zur Erzielung einer maximalen Wirkung als auch zum Vermeiden von mechanischen Oberlastungen wesentlich, die Schwingungsamplituden den jeweiligen Bodenverhältnissen anzupassen. Es ist bekannt, Schwingungsamplituden dadurch abzuändern, daß mindestens zwei Unwuchtmassen benutzt werden, von denen mindestens eine derart verstellbar ist, daß die Wirkungen der Schwungmassen je nach Phasenlage sich unterstützen oder mindestens teilweise gegenläufig erfolgen.

Die DE-PS 6 23 892 offenbart eine Anordnung der eingangs genannten Art, bei der eine der Schwungmassen auf einer ersten Hohlwelle und eine zweite auf einer die erste umschließenden Hohlwelle angeordnet sind. Das die Schwungmassen tragende und umschließende Gehäuse ist mit einem Gewindeansatz ausgestattet, auf dem eine Kappe axial verstellbar gehalten ist, die mittels eines Lagers eine mit den Hohlwellen umlaufende Spindel oder Zahnstange abstützt Durch ein zusätzliches Steilgewinde oder ein Ritzel, ein Kegelrad- sowie ein Stirnradpaar wird die Verschiebung der Spindel bzw. Zahnstange zur gegenseitigen Verstellung der gemeinsam umlaufenden Unwuchtmassen benutzt Bei einer derartigen Anordnung läßt sich zwar die Phaseneinstellung auch während des Laufes nachstellen, als unliebsam werden aber der durch die zahlreichen Teile und deren verwickelte Formgebung zu treibende hohe Aufwand ebenso empfunden wie die hierdurch gegebene Störungsanfälligkeit sowie die Schmutzgefährdung, die sich gerade bei Schüttelrinnen, insbesondere aber bei Anordnungen zur Bodenbearbeitung auswirken kann.

Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, eine der Gattung entsprechende Anordnung zu schaffen, die sich aus relativ wenigen, einfach gestalteten Bauteilen mit geringem Raumbedarfe und damit mit niedrigem Aufwände erstellen läßt, die infolge des einfachen, robusten Aufbaues nur in geringem Umfange verschleißbehaftet und verschmutzungsgefährdet ist, und welche die gewünschte Verstellung sinnfällig, leicht und schnell durchführbar macht
Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen seines Oberbegriffs.

Durch diese Ausbildung läßt sich bei weitergehender, schnell, einfach und sinnfällig durchführerer Verstellbarkeit ein gedrängter Aufbau erzielen, und zum gegenseitigen Verstellen der gleichachsig und in gleicher Drehrichtung betriebenen Schwungmassen ist es nur erforderlich, durch Drehen der Buchse die Hohlwelle zurückzuschieben und damit die Verbindung zwischen den Schwungmassen zu lösen und dann, nach Einstellen der gewünschten Phasenlage durch Verdrehen der Hohlwelle gegen die Welle, durch Betätigen der Buchse die Hohlwelle wieder vorzuschieben, bis die Stirnflächen der Unwuchtmassen in deren neuen, gegenseitigen Lage wieder in Wirkung gebracht sind.

Die Erfindung weiterbildende Maßnahmen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im einzelnen wird die Erfindung anhand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Ver-

bindung mit den Zeichnungen erläutert Es zeigen hierbei

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Anordnung zum Erzeugen mechanischer Schwingungen,

F i g. 2 schematisch einen ebenfalb abgesetzten Querschnitt durch die Anordnung nach F i g. 1, und

F i g. 3 und 4 schematisch zwei unterschiedliche Phaseneinstellungen der Schwungmassen.

Im Querschnitt der F i g. 1 ist ein zylindrisches Gehäuse 1 dargestellt, das einseitig durch einen Boden 2 ic und auf der gegenüberliegenden Seite durch einen Dekkel 3 geschlossen ist An der Unterseite des zylindrischen Gehäuses 1 sind Fußleisten 4 für die Aufstellung der Anordnung und Übertragung der erzeugten Schwingungen vorgesehen. Der Boden 2 und der Dekkel 3 sind mit jeweils nach innen gerichteten rohrförmigen Ansätzen 5 und 6 zur Aufnahme von Lagern versehen. Der Ansatz 5 weist eine Schulter auf, gegen die der Außenring des umfaßten Wälzlagers 7 gelegt ist; in der Gegenrichtung ist der Außenring durch einen in eine Nut eingelegten Sicherungsring gegen axiale Verschiebungen abgesichert Der Innenring des Wälzlagers 7 ist auf eine Welle 8 aufgezogen und gegen axiale Verschiebungen durch beidseitig in Nute eingelegte Sicherungsringe geschützt Das sich in der Zeichnung nach links erstreckende Ende der Welle 8 ist von einer Hohlwelle 9 umfaßt, die ihrerseits am Ende mit einer Ausnehmung versehen ist deren Innengewinde in das Außengewinde einer Buchse 10 eingreift, die durch eine Rändelscheibe 11 leicht drehbar ist Gegen axiale Verschiebungen auf 3C der Welle 8 ist die Buchse 10 durch einen Stift 13 gesichert, der in eine Nut 12 der Welle 8 eingreift. Geiagert ist die Welle 8 linksseitig durch Abstützen der sie umgebenden Hohlwelle 9 in einem im rohrförmigen Ansatz 6 des Deckels 3 angeordneten Nadellager 14, das die durch das Gewinde der Buchse 10 bewirkten axialen Verschiebungen der Hohlwelle 9 aufzunehmen vermag.

Die Unwuchtmassen 15 und 16 laufen in Scheiben 17 und 18 aus, deren eine fest mit der Welle 8 und deren andere fest mir der Hohlwelle 9 so verbunden sind, daß ihre jeweils einander zugewandten Stirnflächen 19 und

20 kuppelbar sind. Im Ausführungsbeispiel ist die Scheibe 18 mit zwei Bolzen 21 ausgestattet, die in Bohrungen 22 der Scheibe 17 eingreifen; für jeden der Bolzen ist hierbei eine Gruppe von Bohrungen 22 vorgesehen, deren einzelne Bohrungen jeweils um den Winkelbetrag gegen die benachbarte versetzt sind, welcher der jeweils gewünschten einstellbaren gegenseitigen Verdrehung der Unwuchtmassen entspricht. Im Ausführungsbeispiel ist davon ausgegangen, daß die jeweiligen Abstufungen 22,5° betragen, und dementsprechend ist in der Scheibe 17 eine erste Bohrung dort angeordnet, wo der Bolzen

21 bei einander gegenüberliegenden Schwungmassen gemäß F i g. 3 sich befindet, und in den Teilungen 22,5°, 45°, 67,5°, 90° usw. sind eine zweite, dritte, vierte und fünfte Bohrung vorgesehen, bis schließlich die neunte Bohrung 22 gegen die erste um 180° versetzt angeordnet ist und bei ihrer Benutzung die Unwuchtmassen 15 und 16, wie in F i g. 1 gezeigt, nach gleichen Seiten von der Welle hin gerichtet sind.

Zum Verstellen einer einmal herbeigeführten relativen Lage der Unwuchtmassen 15 und 16 wird die Rändelscheibe 11 bei Linksgewinden der Buchse 10 und der Hohlwelle 9 nach links gedreht, so daß die Buchse sich tiefer in die Hohlwelle 9 einschraubt. Da jedoch die Buchse durch den Stift 13 gegen axiale Verschiebungen gesichert ist, wird durch diese Drehbewegung die Hohlwelle 9 auf der Welle 8 nach links verschoben.und die Bolzen 21 werden hierbei aus den Bohrungen 22 herausgezogen. Ist dieses erfolgt, so kann die Hohlwelle gegen die Welle 8 verdreht werden, bis die Bolzen 21 vor den nunmehr ausgewählten Bohrungen stehen. Durch Rechtsdrehen der Rändelscheibe 11 wird nunmehr die Hohlwelle 9 auf der Welle 8 nach rechts verschoben, bis die über die Stirnflächen 20 vorstehenden Bolzen 21 in die in der Stirnfläche 19 angeordneten Bohrungen 22 eindringen und damit erneut eine feste Verbindung herstellen. Zur Sicherung der Verbindung genügt bereits ein festes Anziehen der Rändelscheibe 11, welches die Stirnflächen 19 und 20 aufeinanderpreßt oder aber, wie im Ausführungsbeispiel, die Köpfe der Bolzen 21 gegen den Grund der Bohrungen 22 verspannt

Bewährt hat es sich hierbei, den Abstand des Wälzlagers 7 und des Nadellagers 14 relativ gering zu wählen und die Unwuchtmassen 15 bzw. 16 im Bereiche der die Radien der rohrförmigen Ansätze 5 bzw. 6 überschreitender Radien so breit auszubilden, daß auch der außerhalb der rohrförmigen Ansätze anstehende Raum innerhalb des zylindrischen Gehäuses 1 für die Unterbringung der Unwuchtmassen mit genutzt wird, so daß bei hoher Wirksamkeit eine gedrungene und stabile Anordnung erreicht wird.

Eine grundsätzliche Übersicht zeigt die F i g. 2, bei der die Unwuchtmassen 15 und 16 innerhalb des zylinderförmigen Gehäuses, das durch die Fußleisten 4 abgestützt wird, dargestellt sind. Hierbei wird eine Lage gezeigt in der die Unwuchtmassen 15 und 16 sich im wesentlichen in ihrer Wirkung aufheben und damit nur kleinste Schwingungsamplituden bewirkt werden. Gezeigt ist dieses nochmals anhand des Schemas der F i g. 3, in der die Unwuchtmassen 15 und 16 wiederum in ihrer Nullstellung angedeutet sind, in der die Wirkung der Unwuchtmassen sich aufhebt. In F i g. 4 dagegen ist eine Wirkstellung gezeigt, in der die Unwuchtmasse 16 aus ihrer Nullphase heraus um 135° verstellt ist, so daß die wesentlichen Bereiche der Unwuchtmassen sich überlappen und bereits eine kräftige Wirkung erreicht wird, die sich noch weiter steigern läßt, wenn gemäß F i g. 1 die Unwuchtmasse 16 aus ihrer Ausgangsstellung um 180° verstellt ist und damit phasengleich umläuft mit der Unwuchtmasse 15.

Bei der Anordnung ist einer Reihe von Varianten möglich. So kann bspw. der zwischen den Stirnflächen 19 und 20 wirksame Kupplungsmechanismus geändert werden. Es können beliebige formschlüssige Kupplungselemente benutzt werden, so bspw. Vielkeilwellen, die in entsprechende Gegenstücke eingreifen; es kann aber auch an die Stelle einer formschlüssigen eine kraftschlüssige Verbindung treten, die dann ein Kuppeln in völlig beliebigen Stellungen zu bewirken vermag. Zweckmäßig werden hierfür die Stirnflächen konisch bzw. als Halbkonus ausgeführt, um durch die von den Gewinden der Buchse 10 und der Hohlwelle 8 bewirkte Axialkraft besser auszunutzen. Weiterhin ist es möglich, die jeweilige Feststellung noch besonders zu sichern. Dies kann bspw. durch eine vor die Stirnfläche der Hohlwelle 9 geschraubte Kontermutter erfolgen, oder noch einfacher sind auf der Hohlwelle angeordnete lösbare formschlüssige Sperren, die bspw. aus einem Riegel bestehen können, der in eine der im Kranz angeordneten Bohrungen der Rändelscheibe 11 eingeschoben werden.

Die gegenseitige Einstellung der Hohlwelle 9 zur Welle 8 kann erleichtert werden, indem auch die Hohlwelle 9 mit einer Rändelscheibe ausgestattet wird. Andererseits können solche Rändelscheiben durch An-

griffsflächen für Werkzeuge ersetzt werden, bspw. dem Umfang der Hohlwelle 9 oder der Buchse 10 bzw.der Rändelscheibe 11 angepaßte bogenförmige Werkzeuge, die am freien Ende mit einem Stift ausgestattet sind, der in radial gerichtete Bohrungen der Buchse, der Rändel- 5 scheibe bzw. der Hohlwelle einführbar ist. Eine Vereinfachung der Bedienung bei der Einstellung vorgewählter Phasenwinkel läßt sich erreichen, wenn die Stellung der Schwungmassen durch Skalen sinnvoll angezeigt wird. So können an der Welle 8 und Hohlwelle 9 bzw. io der Rändelscheibe 11 und jeweils dem Gehäuse bzw. Deckel und Boden Skalen und Marken vorgesehen sein, die es gestatten, eine der Schwungmassen in eine definierte Stellung zu führen, während die andere in die hierzu vorgewählte Phasenstellung gebracht wird. 15

Auch bei diesen Abänderungen wird eine Anordnung zum Erzeugen mechanischer Schwingungen mittels rotierender Unwuchtmassen erzielt, die bei großer Standzeit robust und kompakt aufgebaut ist und eine feinfühlige gegenseitige Einstellung der Unwuchtmassen zuläßt, so daß die Wirkung sich den jeweiligen Erfordernissen anpassen läßt Bewährt hat sich dieses insbesondere bei Anordnungen, die zur Lockerung des Erdreiches vorgesehen sind, und, von Schleppern gezogen, mit die Schwingungen übertragenden, sich in Längsrichtung erstreckenden Messern in das Erdreich eingreifen. Der Antrieb kann hierbei, gegebenenfalls über ein an der Stirnwand des Gehäuses angeordnetes Übersetzungsgetriebe, von der Zapfwelle des ziehenden Traktors aus erfolgen. Die Wirkung der Anordnung läßt sich hierbei leicht den jeweiligen Erfordernissen des Erdreiches anpassen, so daß bei lockerem Boden mit stärkerer Wirkung, bei sehr festem, steifem Boden bspw, die Messer fester abstützt und einen besseren Kontakt ergibt, mit geringerer Amplitude gearbeitet werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (9)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Erzeugen mechanischer Schwingungen mit zwei gegeneinander einstellbaren, rotierenden Unwuchtmassen, deren eine auf einer ersten Welle und deren zweite auf einer diese umschließenden Hohlwelle fest angeordnet sind, und die mit gegenseitig einstellbarer Phasenlage gemeinsam gleichlaufend antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (9) mittels eines Gewindes in eine Buchse (10) eingreift, die gegen axiale Verschiebungen gesichert drehbar auf der Welle (8) angeordnet ist, und daß die Unwuchtmassen (15. 16) einander zugewandte Stirnflächen (19, 20) aufweisen, die zum kraftschlüssigen axialen Verbinden der Unwuchtmassen mittels der Buchse (10) ausgebildet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem die Anordnung umschließenden Gehäuse (1) das freie Ende der Welle (8) durch ein gegen axiale Verschiebungen gesichertes Wälzlager (7) und die Hohlwelle (9) durch ein verschiebbares Wälzlager (14) gelagert sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtmassen (15, 16) sich mit seitlichen Ansätzen jeweils axial nach außen über die Lager (7,14) hin erstrecken.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (19, 20) der Unwuchtmassen (15, 16) als Auflageflächen einer kraftschlüssigen Kupplung ausgebildet sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (19, 20) der Unwuchtmassen (15, 16) die Kupplungselemente (Bolzen 21, Bohrungen 22) einer formschlüssigen Kupplung aufweisen.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (20) einer der Unwuchtmassen (16) mindestens einen achsparallelen Bolzen (21) und die Stirnfläche (19) der anderen Unwuchtmasse (15) mindestens eine Gruppe von in unterschiedlichen Winkelabständen zur Aufnahme des Bolzens vorgesehenen Bohrungen (22) aufweist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (10) mindestens einen in eine Nut (12) der Welle (8) eingreifenden Stift (13) aufweist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verschiebbare Wälzlager (14) als Nadel- oder Walzenlager ausgebildet ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Buchse (10) und der Hohlwelle (9) eine diese drehfest verbindende ausrückbare Sperre zugeordnet ist.