DE1064218B - Bohnermaschine mit Reibradantrieb - Google Patents

Description

Es sind Bohnermaschinen bekannt, bei denen eine oder mehrere Bohnerscheiben von einem Elektromotor über ein Reibradritzel angetrieben werden. Um hierbei den erforderlichen Andruck zwischen den Reibrädern, also zwischen dem Reibradritzel und den Reibradscheiben, zu erzielen, sind die Reibräder oder zumindest einige von ihnen auf Schwingen angeordnet, welche in der Weise unter Federdruck stehen, daß zwischen den Reibrädern der für die Kraftübertragung erforderliche Anpreßdruck zustande kommt. Bei einer solchen Anordnung müssen die Anpreßdrücke zwischen den Reibrädern so ausgelegt werden, daß das zur Verfügung stehende Drehmoment des Motors immer mit Sicherheit übertragen wird, damit ein schädliches Rutschen der Reibräder nicht auftreten kann. Die Reibräder arbeiten also immer unter den Verhältnissen der maximalen Kraftübertragung. Infolgedessen werden die Lager und die Reibräder ebenfalls ständig mit den maximalen Kräften beansprucht. Dies hat einen erhöhten Verschleiß und eine erhöhte Leerlaufleistung zur Folge, da die normale Beanspruchung meist weit unter der maximalen Beanspruchung liegt. Für den Ruhezustand ergibt sich ferner der Nachteil, daß durch den dauernden hohen Druck zwischen den Reibrädern eine Materialverformung bzw. ein Abplatten der Reibräder an den Berührungsstellen eintritt. Die Erfindung zeigt nun eine Verbesserung der mit einem solchen Reibradgetriebe versehenen Bohnermaschine, und zwar unter Zuhilfenahme des an sich bekannten Prinzips der lastabhängigen Zunahme des Anpreßdruckes bei Reibradantrieben.

Bei der gemäß der Erfindung ausgebildeten Bohnermaschine sind die Bohnerscheibe bzw. die Bohnerscheiben, das Reibradiitzel und die Schwingen in an sich bekannter Weise einander so zugeordnet, daß mit Zunahme der Belastung der Bohnerscheiben durch den Bohnervorgang die Anpreßdrücke zwischen den Reibrädern wachsen. Hierdurch wird erreicht, daß im Leerlauf odei Stillstand der Bohnermaschine nur verhältnismäßig geringe Anpreßdrücke zwischen den Reibrädern wirken, wodurch die Lager entlastet sind und die Reib-. räder geschont werden. Infolge der lastabhängigen Zunahme des Anpreßdruckes kann dabei niemals ein Rutschen der Reibräder gegeneinander eintreten. Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung die Bohnermaschine so ausgebildet, daß die Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt des [treibenden Reibrades und dem Mittelpunkt des getriebenen Reibrades bzw. ihre Verlängerung mit der Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt des getriebenen Reibrades und dem Schwingendrehpunkt, im Drehsinn des getriebenen Reibrades gemessen, einen mehr als 90°, aber weniger als 180° betragenen Winkel α bildet.

Eine besonders günstige Wiikung der Einrichtung tritt dann ein, wenn der Winkel α etwa 125 bis 135°beträgt.

Anmelder: Siemens-Electrogeräte Aktiengesellschaft,

Berlin und München, München 2, Oskar-von-Miller-Ring 18

Dipl.-Ing. Robert Herwig, Bad Neustadt/Saale, ist als Erfinder genannt worden

In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer in solcher Weise ausgebildeten, den einfachsten Fall bildenden Einscheibenbohnermaschine schematisch dargestellt. Von einem bei 1 drehbar gelagerten und von einem Elektromotor angetriebenen Reibradritzel 2 wird eine Bohnerscheibe 3 in der Drehrichtung 4 angetrieben. Die Bohnerscheibe 3 ist auf einer Schwinge 5 um die Achse 6 drehbar angeordnet, während die Schwinge 5 auf dem festen Lagerbock 7 um die Drehachse 8 schwenkbar gelagert ist. An dem freien Ende der Schwinge 5 greift eine Zugfeder F an, welche bewirkt, daß die Bohnerscheibe 3 mit einem gewissen Mindestanpreßdruck an das antreibende Reibradritzel 2 angepreßt wird. Auf das System, welches aus Bohnerscheibe 3 und Schwinge 5 besteht, wirken, bezogen auf den Schwingendrehpunkt 8, folgende Kräfte:

1. die Federkraft F an dem Hebelarm f,

2. der Anpreßdruck P, mit welchem die Bohnerscheibe 3 an das antreibende Reibradritzel 2 angepreßt wird,; am Hebelarm f, .

3. die Umfangskraft U am Hebelarm r + u,

4. das Lastmoment, welches durch die Reibung der Bohnerscheibenborsten auf dem Fußboden hervorgerufen wird. Dieses Moment muß offensichtlich gleich dem in die Bohnerscheibe eingeleiteten Drehmoment

U · r sein; es ist durch die beiden Umfangskräfte—

dargestellt, und es ergeben sich daher, bezogen auf den Schwingendrehpunkt 8, die beiden Drehmomente

— {r + u) und —(r — u).

Die Momentengleichung um den Schwingendrehpunkt 8 lautet mithin:

F-f-P-p

Durch Auflösung der Momentengleichung ergibt sich der Anpreßdruck

ρ ₌ 1lL±JL·^

In dieser Gleichung sind F, f, u, ft Konstanten. P ist also nur abhängig von U. Daraus ergibt sich, daß der Anpreßdruck mit der Umfangskraft zunimmt. Das ist deswegen der Fall, weil der Winkel α zwischen der die Mittelpunkte 1 und 6 der beiden Reibräder 2 und 3 verbindenden Linie und zwischen der Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt 6 der Bohnerscheibe und dem Schwingendrehpunkt 8,. in Drehrichtung der Bohnerscheibe gesehen, größer als 90° und kleiner als 180° ist.

Würde der Winkel α kleiner als 90° sein, so würde sich eine Anordnung ergeben, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. In diesem Falle lautet die Momentengleichung um den Schwingendrehpunkt 8 folgendermaßen:

+ F-f-P-ft

+ U (r — u)~ ι

Durch Auflösung dieser Momentengleichung ergibt sich der Anpreßdruck.

F-f-U-u

Aus dieser Gleichung ist zu ersehen, daß hier der Anpreßdruck P mit zunehmender Umfangskraft abnimmt. Diese Anordnung ist also falsch, da der Winkel α kleiner als 90° gewählt ist.

Ist die Bohrmaschine als Zweischeibenbohner ausgebildet, bei dem jede der beiden Bohnerscheiben auf je einer um ein ortsfestes Lager drehbaren Schwinge gelagert ist und zwischen den Bohnerscheiben sich ein diese antreibendes, ortsfest gelagertes Reibradritzel befindet, an das die Schwingen durch an ihnen angreifende Federn angedrückt werden, so werden erfindungsgemäß die Schwingen hier ebenfalls so angeordnet, daß die Anpreßdrücke mit zunehmendem Bohnerdrehmoment wachsen.

In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines in solcher Weise ausgebildeten Zweischeibenbohners schematisch dargestellt. Genau wie in Fig. 1 wird hier von dem antreibenden Reibradritzel 2 die. Bohnerscheibe 3 angetrieben. Da der Winkel α ebenfalls wie in Fig. 1 größer als 90° und kleiner als 180° ist, tritt für die Reibscheibe 3 hier ebenfalls der gewünschte Effekt ein, daß mit zunehmender Umfangskraft der Anpreßdruck wächst. Um nun die bei der zweiten vom Reibradritzel 2 angetriebenen Bohnerscheibe 9 auftretenden Verhältnisse zu verstehen, wird hier für diese Bohnerscheibe die Momentengleichung um den Schwingendrehpunkt der Bohnerscheibe aufgestellt, die folgendermaßen lautet:

-F-f + P-ft

. + U (r — u) — — {r — u) — — (γ _|.. _u) = 0 .

Durch Auflösung dieser Momentengleichung ergibt sich der Anpreßdruck

F-f + U-u ein ortsfestes Lager drehbaren Schwinge gelagert ist und die beiden Schwingen durch die Wirkung von Federungen gegeneinandergedrückt werden bzw. die eine außerdem noch gegen ein ortsfest gelagertes, antreibendes Reibradritzel gedrückt wird. Hier ist erfindungsgemäß die Schwingen- und die Reibradanordnung ebenfalls so ausgeführt, daß die Anpreßdrücke mit zunehmendem Bohnerdrehmoment größer werden.

Die Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eine: in solcher

ίο Weise ausgebildeten Zweischeibenbohnermaschine in schematischer Darstellung. Die Bohnerscheiben 11 und 12 sind mittels Lagerzapfen 13 und 14 auf den beiden Schwingen 15 und 16 drehbar gelagert. Diese beiden Schwingen sind auf den beiden im Bohnergehäuse fest angebrachten Lagerböcken 17 und 18 um die Achsen 19 und 20 in der gleichen Ebene schwenkbar angeordnet. Die über die beiden Bohnerscheiben 11 und 12 herausragenden freien Enden der Schwingen 15 und 16 stehen unter der Wirkung der beiden Zugfedern 21 und 22, die mit dem einen Ende an dem Bohnergehäuse bzw. Vorsprüngen desselben befestigt sind und die Enden der beiden Schwingen gegeneinanderzuziehen suchen. Infolgedessen werden die beiden Bohnerscheiben 11 und 12 gegeneinandergepreßt. Die Bohnerscheibe 11 wird außerdem noch an ein Reibradritzel 23 angedrückt, das auf einer Welle 24 sitzt, die in einem am Bohnergehäuse befestigten Lagerbock 25 gelagert und von einem der Einfachheit halber fortgelassenen Elektromotor in der Pfeilrichtung 26 angetrieben ist. Das Antriebsritzel 23 steht im Eingriff mit einem Teil des Randes der Bohnerscheibe 11, der zwischen den beiden Schwingen 15 und 16, und zwar zwischen den entgegengesetzt zu den Schwingenlagern befindlichen Teilen der Schwingen, liegt. Bei der Schwinge 16, auf der die Bohnerscheibe 12 gelagert ist, ist die Drehachse 20 unter entsprechender Gestaltung der Schwinge von dem Berührungspunkt der beiden Bohnerscheiben 11 und 12 weiter entfernt als der Lagerzapfen 14 angeordnet. Das Reibradritzel 23 treibt die beiden Bohnerscheiben 11 und 12 in den durch die Pfeile 27 und 28 gekennzeichneten Drehrichtungen an.

Auch hier muß, wenn man erreichen will, daß die Anpreßdrücke zwischen den Reibrädern lastabhängig sind, die Einrichtung so getroffen sein, daß, im Drehsinn des jeweilig getriebenen Reibrades gemessen, der Winkelet zwischen der Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten des antreibenden und des angetriebenen Reibrades und der Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt der angetriebenen Reibscheibe und dem Schwingendrehpunkt zwischen 90 und 180° liegen muß. Als Beweis dafür wird auch hier die Drehmomentengleichung um den Schwingendrehpunkt 19 aufgestellt, wobei zu berücksichtigen ist, daß das von der Bohnerscheibe 11 an die zu bohnernde Fläche abgegebene Drehmoment (U₁ — U₂) ■ r sein muß. Die Drehmomentengleichung lautet dann:

- F -f + P₁ ■ ft, + P₂ · ft₂ - U₁ (r + U₁)

U₂

U₁-U₂

{r + U₁) +

U₁-U₂

(r - U₁) = 0 .

Hieraus ergibt sich:
ρ — _li

P =

Es ergibt sich also, daß auch hier der Anpreßdruck P wunschgemäß mit der Umfangskraft U zunimmt.

Etwas schwieriger werden die Verhältnisse, wenn die Bohnermaschine als Zweischeibenbohner ausgebildet ist, bei dem jede der beiden Bohnerscheiben auf je einer um Pi

Aus dieser Gleichung ersieht man, daß auch hier der Anpreßdruck P₁ wunschgemäß mit der Umfangskraft U₁ wächst. Leider nimmt aber hier der Anpreßdruck P₁ mit der Zunahme des Anpreßdruckes P₂ ab. Es sind also bei einem Zweischeibenbohner, bei dem die eine Bohnerscheibe die Zwischenscheibe zwischen dem antreibenden Reibradritzel und der anderen Bohnerscheibe bildet, die

Verhältnisse nicht ganz so günstig wie bei der Anordnung gemäß Fig. 3. Dafür ist aber der Vorteil vorhanden, daß die beiden Bohnerscheiben unmittelbar aneinandergesetzt werden können. Außer den in Fig. 3 und 4 gezeigten Anordnungen sind weitere Ausführungen, insbesondere auch für Dreischeibenbohner, nach denselben erfindungsgemäßen Grundsätzen möglich.

Claims (5)

Patentansprüche: IO

1. Bohnermaschine mit Reibradantrieb, bei der die Bohnerscheibe bzw. die Bohnerscheiben oder das antreibende Reibradritzel auf Schwingen gelagert sind und die Schwingen unter der Wirkung von Federkräften stehen, welche die Reibscheiben aneinanderpressen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohnerscheibe bzw. die Bohnerscheiben, das Reibradritzel und die Schwingen in an sich bekannter Weise einander so zugeordnet sind, daß mit Zunahme der Belastung der Bohnerscheiben durch den Bohnervorgang die Anpreßdrücke zwischen den Reibrädern wachsen.

2. Bohnermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt des treibenden Reibrades und dem Mittelpunkt des getriebenen Reibrades bzw. ihre .Verlängerung mit der Verbindungslinie zwischen" dem Mittelpunkt des getriebenen Reibrades und dem Schwingendrehpunkt, im Drehsinn des getriebenen Reibrades gemessen, einen mehr als 90°, aber weniger als 180° betragenden Winkel α bildet.

3. Bohnermaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α etwa 125 bis 135° beträgt.

4. Bohnermaschine nach Anspruch 1 bis 3, als Zweischeibenbohner ausgebildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibradritzel beide Reibscheiben antreibt.

5. Bohnermaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibradritzel eine Bohnerscheibe und diese die zweite antreibt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 811 534.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

@ 909 609/37 8.