-
Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung
-
in eine geradlinige Schwingbewegung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige hin- und hergehende bzw.
-
Schwingbewegung, insbesondere eine derartige Vorrichtung mit einer
endlosen Kette, die um auf Abstand stehende Antriebs- und Abtriebskettenräder herumgeführt
ist, einem Gleitstück, das auf einer parallel zur Kette angeordneten Führungs- oder
Leitstange geradlinig bewegbar ist, und einer schwenkbar zwischen Kette und Gleitstück
eingefügten und mit diesen gekoppelten Verbindungsstange.
-
Es sind zahlreiche Mechanismen zur Umwandlung einer Drehbewegung in
eine geradlinige Schwingbewegung ohne ständige Xnderung der Drehrichtung des Antriebs
bekannt, beispielsweise Kurbelarmsysteme o. dgl. Bei einem Kurbelsystem wird jedoch
die Hublänge
durch den Durchmesser der Antriebsscheibe oder die
Länge des Kurbelarms bestimmt, woraus sich erhebliche Einschränkungen für den Fall
ergeben, daß ein bestimmter Hub erforderlich ist und der für den Mechanismus zur
Verfügung stehende Raum für die Unterbringung einer ausreichend großen Kurbelscheiben/
Arm-Anordnung nicht ausreicht.
-
Zur Vermeidung dieses Nachteils ist bereits eine Wandlervorrichtung
der Art gemäß Fig. 4 entwickelt worden, bei welcher eine sich drehende Antriebsriemenscheibe
51 für einen Riemen 52 vorgesehen ist, der zwischen der Antriebsscheibe und einer
von dieser auf Abstand angeordneten, nicht dargestellten Abtriebsscheibe gespannt
ist. Zwischen den Riementrums sind eine lineare Leitplatte 53 und ein auf dieser
angeordnetes Gleitstück 54 vorgesehen. Ein Läufer 55 und eine Klemm- bzw.
-
Schaltstange (pinch rod) 56 sind schwenkbar am Haupt-Gleitstück 54
montiert. Die Schaltstange 56 weist Arme 561, 562 und 563 auf.
-
Bei 57 und 58 sind feststehende Anschläge vorgesehen. Wenn sich bei
dieser Vorrichtung die Antriebsscheibe 51 in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung
dreht, läuft der Riemen 52 in derselben Richtung. Die Schaltstange 56 ist dabei
durch einen Anschlagstift 60 und eine am Gleitstück 54 angebrachte Feder 59 in eine
von zwei Drehstellungen vorbelastet.
-
Das Gleitstück verlagert sich nach links, und wenn der Arm 563 an
dem am linken Ende angeordneten Anschlag 57 angreift, drückt die Schaltstange 56
den Anschlagstift 60 nach innen, um sich dann im Uhrzeigersinn zu verdrehen. Hierdurch
wird das obere Riementrum vom Läufer 55 und vom Arm 562 freigegeben, und der Schaltstangenangriff
wird auf das untere Trum zwischen dem Läufer 55 und dem Arm 561 verlagert. Infolgedessen
bewegt sich das Haupt-Gleitstück 54 in Gegenrichtung oder nach rechts.
-
Am Ende dieses Hubs stößt der Arm 563 am anderen Anschlag 58 an, während
der Arm 562 wieder am oberen Riementrum angreift und sich das Gleitstück 54 nach
links zurückbewegt, so daß die Drehbewegung der Antriebsscheibe 51 in eine geradlinige
Hain-und Herbewegung des GleitstückS 54 umgewandelt wird.
-
Da diese lineare Schwingbewegung jedoch durch das abwechselnde Umschalten
der Verbindung bzw. des Eingriffs zwischen Schaltstange und Riemen bewirkt wird,
ist der Mechanismus vergleichsweise kompliziert aufgebaut, und ein Betrieb mit hoher
Geschwindigkeit ist mit ziemlich rauher und ruckartiger Bewegung verbunden. Da zudem
Schaltstange und Läufer zwischen Antriebs-und Abtriebssceibe angeordnet sind, läßt
sich die gesamte Riemenerstreckung nicht wirksam nutzen, und für einen vorgegebenen
Linearhub vergrößert sich der Raumbedarf um mehr als das Doppelte des Durchmessers
der Riemenscheiben. Außerdem wird durch den wiederholten Klemmangriff am Riemen
ein schneller Verschleiß desselben hervorgerufen, so daß der Riemen häufig ausgewechselt
werden muß.
-
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffuna einer Vorrichtung zur
Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Hin- und Her- bzw. Schwingbewegung,
bei welcher ein konstanter Antriebsriemen- oder Ketteneingriff aufrechterhalten
wird und bei welcher das gesamte Trum der Antriebskette zwischen Antriebs-und Abtriebsscheibe
wirksam genutzt werden kann, so daß die Hublänge vergrößert werden kann.
-
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung
in eine geradlinige Hin- und Her- bzw. Schwingbewegung, insbesondere mit einem Antriebskettenrad,
einem davon auf Abstand angeordneten Abtriebskettenrad, einer um die Kettenräder
herumgelegten, endlosen Kette, einem antriebsmäßig mit dem Antriebskettenrad verbundenen
Drehantrieb, einer parallel zu den geraden Trums der Kette angeordneten Leitstange,
einem gleitfähig mit der Leitstange verbundenen Gleitstück und einer Einrichtung
zur Kopplung der Kette mit dem Gleitstück, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Leitstange auf Abstand von der Ebene der Kette angeordnet ist, daß am Gleitstück
eine langgestreckte Ausgangs- oder Abtriebsstange befestigt ist, daß die Kupplungseinrichtung
eine längliche Verbindungsstange, einsdas eine Ende der Verbindungsstange schwenkbar
mit der Kette verbindendes
Mittel und ein zweites Mittel zur schwenkbaren
Verbindung des anderen Endes der Verbindungsstange mit der Ausgangsstange aufweist
und daß eine Einrichtung zur Verhinderung einer Drehung des Gleitstücks um die Leitstange
herum vorgesehen ist.
-
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im
Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung
in eine geradlinige Schwingbewegung mit Merkmalen nach der Erfindung, Fig. 2A eine
eilschnittansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 2B eine schematische Teilansicht,
in Richtung des Pfeils P in Fig. 2A gesehen, Fig. 3 ein vereinfachtes Arbeitsdiagramm
der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 4 eine Teilschnittdarstellung einer bisher
verwendeten Vorrichtung.
-
Gemäß Fig. 2A treibt ein Motor 1 eine Ubertragungseinrichtung 2 an,
die aus einem mit dem Motor über eine Welle 1a verbundenen Antriebs-Kettenrad 3,
einem angetriebenen bzw. Antriebskettenrad 4 und einer um die Kettenräder herumgelegten,
endlosen Kette 5 besteht. Eine geradlinige Leitstange 6 ist parallel zu den Kettentrums
und den Mittelachsen von Antriebs- und Abtriebskettenrad
gegenüberliegend
angeordnet, und ein in Kugellagern gelagertes Gleitstück bzw. Schieber 7 ist auf
die Leitstange 6 aufgesetzt. Eine linear hin- und hergehend verschiebbare Ausgangs-
bzw. Abtriebsstange 8 ist an ihrem oberen Ende am Gleitstück 7 befestigt, so daß
sie von der Leitstange 6 geführt wird.
-
Eine Anschlagführung 9 umfaßt einen am Gleitstück 7 befestigten und
von ihm nach außen ragenden Schaft 10 sowie eine am Ende des Schafts drehbar gelagerte
Rolle 11. Die Anschlagführung 9 zwingt nicht nur das Gleitstück zu einer geradlinigen
Bewegung, sondern verhindert auch seine Drehung um die Leitstange 6. Die Rolle 11
ist gemäß Fig. 2B verschiebbar in einem in einer Seitenplatte 12 des Gehäuses vorgesehenen
Schlitz bzw.
-
Langloch 13 geführt. Am unteren Endabschnitt des Gehäuses sind in
Lagerböcken 14a neben einer öffnung für den Durchtritt der Ausgangsstange 8 zwei
mit Flansch versehene Leitrollen 14 (Fig. 1) gelagert, welche Schwingungen der Ausgangsstange
8 während ihrer Bewegung verhindern und dadurch gleichzeitig ein Vibrationsrattern
des Gleitstücks 7 unterdrücken.
-
Ein in der Nähe des Oberteils der Ausgangsstange 8 vorgesehener Kupplungsmechanismus
15 aus einer Verbindungsstange 16 und zwei Schwenkzapfen 17 und 18 überträgt die
Bewegung der Kette 5 auf die Ausgangsstange 8. Das eine Ende der Verbindungsstange
16 ist mittels des senkrecht zur Kette 5 angeordneten Zapfens 17 drehbar mit der
Kette 5 verbunden. Der Zapfen 17 dient dabei gleichzeitig als einer der Verbindungs-
oder Gelenkstifte 20 für die Kettenglieder. Das andere Ende 21 der Verbindungsstange
16 ist mit Hilfe des senkrecht zur Ausgangsstange 8 angeordneten Schwenkzapfens
18 drehbar mit der Ausgangsstange 8 vetbunden. Der Schwenkzapfen 18 ist mittels
eines Sicherungsrings 18a montiert, welcher das Herausrutschen des Schwenkzapfens
18 verhindert. Kette 5 und Ausgangs- bzw.
-
Abtriebsstange 8 sind auf diese Weise durch die Verbindungsstange
16 ständig miteinander gekoppelt. Bei 22 ist ein Element
zur Verhinderung
plötzlicher Verformungen des Kupplungsmechanismus beim Anlegen oder Abnehmen von
Last an der Ausgangsstange 8 dargestellt. Zur Verhinderung einer Verformung z.B.
-
der Schwenkzapfen 17 und 18 ist die Verbindungsstange 16 mit einer
auf einem Schaft 25 gelagerten Rolle 24 versehen, die sich dreht, wenn sie mit der
Fläche 23 der Ausgangsstange 8 in Berührung steht, und auf diese Weise eine gleichmäßige,
ruckfreie, bogenförmige Bewegung der Verbindungsstange 16 um den Schwenkzapfen 18
herum bewirkt.
-
Wenn sich das Antriebs-Kettenrad 3 gemäß Fig. 3 im Betriebs entgegen
dem Uhrzeigersinn dreht, läuft die Kette 5 unter Mitnahme des Abtriebs-Kettenrads
4 in derselben Richtung um.
-
Der Schwenkzapfen 17 bewegt sich dabei in einer gestrichelt eingezeichneten
Bahn 26 entsprechend der Form der Kette 5.
-
Die Ausgangsstange 8 wird durch die Verbindungsstange (Pleuel) 16
und den Schwenkzapfen 18 längs der Leitstange 6 nach unten gezogen, während sich
der Schwenkzapfen 17 am geradlinigen Kettentrum 27 nach unten bewegt. Wenn der Schwenkzapfen
17 den unteren Bogenbereich 28 seiner Bahn erreicht und um diesen umläuft, dreht
sich die Verbindungsstange 16 nach Art eines Kurbelarms um den Schwenkzapfen 18
herum unter Änderung ihrer Bewegungsrichtung beim Durchgang durch den unteren Totpunkt
310, an welchem die Schwenkzapfen 17 und 18 axial mit der Ausgangsstange 8 fluchten.
Letztere wird hierauf nach oben verlagert, während der Schwenkzapfen 17 am anderen
geraden Kettentrum 29 entlahgläuft. Im oberen Bogenbereich 30 erfolgt dieselbe Richtungsumkehr
wie im unteren Bogenbereich 28, worauf die Ausgangsstange 8 nach dem Durchlauf des
Schwenkzapfens 17 durch den oberen Totpunkt 311 wieder nach unten geführt wird.
Auf diese Weise wird die Drehbewegung des Antriebskettenrads 3 und der Kette 5 in
eine geradlinige Schwingbewegung der Ausgangs- oder Abtriebsstange 8 umgewandelt.
-
Der Kupplungsmechanismus 15 besitzt somit einen einfachen Aufbau,
weil er grundsätzlich nur aus den beiden Schwenkzapfen 17, 18 und der Verbindungsstange
16 besteht. Da zudem die Kette 5 und die Ausgangsstange 8 durch den Kupplungsmechanismus
ständig, auch während der Richtungswechsel der Ausgangsstange 8, miteinander verbunden
sind, braucht der Eingriff bzw. die Verbindung mit der Antriebskette nicht wiederholt
umgekehrt zu werden. Da.es außerdem nicht nötig ist, den Kupplungsmechanismus 15
unmittelbar zwischen dem Antriebskettenrad 3 und dem zu btriebskettenrad 4 anzuordnen,
kann die Gesamtlänge der gerben Kettentrums in eine geradlinige Hub- oder Schwingbewegung
umgewandelt werden, deren Hublänge gleich der Strecke zwischen den Kettenradachsen
ist, so daß sich die Gesamtgröße des Mechanismus wesentlich verkleinern läßt.
-
Wenn auf die durch den Pfeil 32 angedeutete Weise eine Last auf die
Ausgangsstange 8 einwirkt, wirkt eine Zugkraft in Richtung einer zwischen den Schwenkzapfen
17 und 18 verlaufenden Linie. Die Querkomponente 34 der Zugkraft 33 wirkt als Moment
zum Verdrehen des Schwenkzapfens 18 und des Gleitstücks 7 um die Leitstange 6 herum.
Diese Drehung wird jedoch durch die Anschlagführung 9 verhindert, so daß sich Gleitstück
7 und Ausgangsstange 8 ruckfrei und ohne jede Querschwingung weiterbewegen können.
-
Obgleich die Querkraftkomponente 34 auch auf die Kette 5 einwirkt,
wird diese Kraft durch die Einwärtsauslenkung des betreffenden Kettentrums auf die
in Fig. 3 dargestellte Weise automatisch ausgeglichen. Unter diesen Bedingungen
wirken auf die Kette 5 Zugkräfte 35 und 36 ein, die im Vergleich zur Last 32 ziemlich
groß sind. Andererseits sind diese Zugkräfte im Vergleich zu den auf die Kette einwirkenden
normalen oder konstruktiv vorausgesetzten Kräften verhältnismäßig klein, so daß
sie vernachlässigt werden können.
-
Obgleich bei der beschriebenen Ausführungsform eine Kugel lagerung
für das Gleitstück 7 vorgesehen ist, kann dieses stattdessen mit der=Leitstange
6 keilverzahnt sein ; in diesem
Fall wäre die eine Drehung verhindernde
Anschlagführung 9 unnötig.
-
Weiterhin ist die Leitstange 6 bei der dargestellten Ausführungsform
mittig parallel zur Kette 5 und jeweils gleich weit von deren geraden Trums angeordnet.
Falls die Last jedoch stets nur auf der einen Seite einwirkt, z.B. auf der mit 27
bezeichneten Seite des Kettentrums, können Leitstange, Gleitstück und Ausgangsstange
unmittelbar gegenüber bzw. hinter diesem Kettentrum angeordnet sein, so daß eine
solche Last wirksamer ausgeglichen wird. In diesem Fall ist die auf die Verbindungsstange
16 einwirkende Last nahezu vernachlässigbar, und die Kettenbelastung kann mithin
entsprechend erhöht werden.
-
Zusammenfassend wird mit der Erfindung also eine Vorrichtung zur Umwandlung
einer Drehbewegung in eine geradlinige Schwingbewegung geschaffen, welche eine mit
auf Abstand stehenden Antriebs- und Abtriebskettenrädern 3 bzw. 4 gekoppelte, endlose
Kette 5, eine über ein Gleitstück 7 verschiebbar an einer Leitstange 6 angeordnete
Ausgangs- bzw. Abtriebsstange 8 und eine Verbindungsstange 16 aufweist, die mit
Hilfe von Schwenkzapfen 17, 18 zwischen ein Kettenglied und das obere Ende der Ausgangsstange
eingeschaltet ist.
-
Drehbewegungen um die Leitstange werden von einer Rolle 11 aufgefangen,
die auf einem vom Gleitstück 7 nach außen abstehenden Schaft 10 gelagert und in
einem Langloch 13 in der Seitenwand des Vorrichtungsgehäuses verschieblich geführt
ist.
-
Leerseite