DE3215028A1 - Geradfuehrungs-gelenkmechanismus zur erzeugung von grossen weg- und geschwindigkeitsuebersetzungen - Google Patents

Description

Geradführungs-Gelenkmechanismus zur Erzeugung von großen Weg- und Geschwindigkeitsübersetzungen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gelenkmechanismus, der zur Erzeugung von großen Weg- und Geschwindigkeitsübersetzungen bei geradlinig verlaufender Bewegung angewendet wird.

Bei mehreren industriellen Aufgaben ergibt sich die Anförderung nach Mechanismen, die eine lange, geradlinige Bewegung, z. B. auf einer Strecke von 500 bis 2000 mm, ermöglichen. In den Malereien können z. B. zur Mechanisierung der Spritzmalerei solche Mechanismen eine breite Anwendung finden. Die großen Übersetzungen sind dabei erforderlich, den verhältnismäßig kurzen Bewegungsweg einer Antriebseinheit (z. B. den Hub eines Arbeitszylinders) in einen langen Bewegungsweg des Arbeitsorgans zu übersetzen.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden in don aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen fast ausschließlich mit Ketten bewegte Mechanismen angewendet. Es ist auch die Anwendung von pneumatischen oder hydraulischen Arbeitszylindern mit extrem langem Hub bekannt, die aber sehr kostspielig sind und einen Platzbedarf der zweifachen Hublänge haben. Daher konnten diese Anlagen sich nicht weit verbreiten.

Für eine Kette anwendende Lösungen sind zwei Varianten

""^u bekannt. In beiden Fällen ist eine der Hublänge des Mechanismus entsprechende geschlossene Kettenbahn vorgesehen, die an beiden Enden durch je ein Kettenrad begrenzt ist. Die endlose Kette ist um diese Kettenräder herumgeführt und das eine Trum der Kette nimmt das Ar-

beitsorgan in die eine Richtung, und das andere in die andere Richtung mit.

In der ersten Variante dieser Lösung ist das Arbeitsorgan durch eine Schiene zwischen den beiden Trums der Kette geführt und die Kette ist mit einem Mitnehmerkettenglied versehen. Am Ende der Hublange muß das Arbeitsorgan still stehen, bis das Mitnehmerkettenglied um das Kettenrad um 180° herumqelaufen ist und am anderen Trum der Kette wieder mit dem Arbeitsorgan in Eingriff gelangt. Es entsteht daher eine unerwünscht lange Wartezeit bei dem Richtungswechsel des Arbeitsorgans. Der andere Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß die Hublänge nicht verändert werden kann. Für eine andere Hublänge sind eine andere Kette und eine andere Anordnung der Kettenräder erforderlich.

Bei der anderen, ebenfalls eine geschlossene Kettenbahn anwendenden vorbekannten Vorrichtungsvariante wird ein Schlitten mit dem daran befestigten Arbeitsorgan von der Kette mitgenommen. Die Verbindung zwischen dem Schlitten und der Kette löst sich bei. dem Totpunkt dos Hubes. Das Mitnehmerkettemj 1ied führt danach eine 180"-Umdrehung um *v das Kettenrad aus und golcinat dann wieder mit dem Schlitten in Eingriff. Hier tritt also dor oben erwähnte Nachteil der langen Wartezeit bei dem Totpunkt ebenfalls auf. Hinzu kommt noch ein unangenehm lautes Geräusch wegen des Knatterns bei dem Ankuppeln des Mitnehmergliedes. Außer-

^ZJ dem sind die? Teile im Zeitpunkt des Kuppeins durch eine extrem große Beschleunigung und eine aus dieser resultierende Trägheitskraft beansprucht.

Zusammenfassend kann also festgestellt werden, daß die

Unzulänglichkeiten der Mechanismen, die eine hin und her

gehende lange geradlinige Vorschubbewegung möglich machen, ein wichtiges Hindernis im Wege der Mechanisierung vieler Arbeitsvorgänge, die für d.?n Menschen gefährlich oder gesundheitsschädlich sind, bedeuten.
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' Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Mechanismus zu schaffen, miL dessen Hilfe große Hublängen, lange Vorschubbewegungen realisiert werden können, ohne die Nachteile der vorbekannten Lösungen in Rechnung nehmen zu müssen.

Die Erfindung beruht aui der Erkenntnis, daß die gezielten großen Hublängen din ch übersetzung der Hublänge und der Geschwindigkeit eines "normalen" Vorschub- oder An-'0 triebsgerätes verwirklicht werden kann.

Die vorstehende Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der die großen Weg- und Geschwindigkeitsübersetzungen realisierende Mechanismus ein aus Hebelpaa-'5 ren ausgebildeter Gelenkmechanismus ist, deren Hebel in ihren Mitten gelenkig aneinander befestigt sind und dessen Hebelpaare mit den Knden der die Paare bildenden Hebel gelenkig aneinander befestigt sind. An den freien Enden der Hebel des ersten Hebelpaares ist je eine Rolle

angeordnet, die in einer Führung geradlinig geführt sind. Die Antriebseinheit mit "normaler" (verhältnismäßig kurzer) Hublänge ist an der.) gemeinsamen Gelenkpunkt der Hebel des ersten Golenkpa.ires angeschlossen, während das Arbeitsorgan mit dem geineinsamen Gelenkpunkt der Hebel

des letzten Gelenkpaares verbunden ist.

Die größte Bedeutung dieses Mechanismus besteht darin, daß er keine speziellen Antriebseinheiten benötigt und auch die herkömmlichen pneumatischen oder hydraulischen Arbeitszylinder oder andere (z. B. elektromechanische) kostengünstige, einfache oder bewährte Antriebseinheiten Anwendung finden können. Die Hublänge und die Geschwindigkeit dieser Antriebseinheiten werden durch den .erfindungsgemäßen Gelenkmechanismus verhältnisgleich übersetzt. Das bringt einen weiteren Vorteil mit sich, nämlich den, daß die resultierende Bowegung des Gelenkmechanismus in

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^ der Reichweite stufenlos und beliebig durch die Steuerung der Bewegung der Antriebseinheit bestimmt werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann an mindestens ein Gelenkpaar des erfindungsgemäßen Gelenkmechanismus mindestens eine den Gelenkmechanismus schließende Feder und mindestens eine den Mechanismus öffnende Feder angeschlossen werden. Durch diese Maßnahme wird einerseits der Gelenkmechanismus wesentlich entlastet, anderseits wird das tote Spiel des Mechanismus beseitigt. Diese "Vorspannung" erleichtert beträchtlich auch den Richtungswechsel.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend auf Grund von Ausführungsbeispielen unter Bezuqnahme an die beigefügte Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine skizzenhafte Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gelenkmechanismus; und

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 1, jedoch für ein weiteres Ausführungsbeispiel·

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht der erfindungsgemäße Gelenkmechanismus aus Hebe· 1.paaren, die mit Ausnahme des letzten Hebelpaares jeweils aus zweiarmigen geraden Hebeln bestehen. Das letzte Hebelpaar hingegen besteht aus einarmigen geraden Hebeln. Die Hebelpaare sind aus-.;d.e,n

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zweiarmigen Hebeln so ausgebildet, daß die einzelnen Hebel in ihrer Mitte schwenkbar aneinander angelenkt sind. Die in der Fig. 1 untersten Hebel sind mit 10 und 11, die obersten mit 12 und 13 bezeichnet. Das erste (in der

Figur das unterste) Hebelpaar besteht also aus den Hebeln 35

10 und 11, das letzte (in der Figur das oberste) Hebelpaar aus den Hebeln 12 und 13. Die Hebel 12 und 13 des letzten Hebolpaares sind an ihrem einen Ende aneinander

eingelenkt. Die einzelnen llobelpaato sind an Jen linden der das Paar bildenden Hobel schwenkbar .ineinander angelenkt. Die Gelenkverbindungen der Hebel haben also η inen einfachen Freiheitsgrad.

An den freien Enden der Hebel 10 und 11 des ersten Hebelpaares ist je eine Holle 7 bzw. B diehbur: gelagert. Diese Rollen 7 und B sind in einer ihnen gemeinsamen, '/.ur Bewegungseinrichtung der; Mechanismus senk ι cc:h L en Kühlung 'J •ς geradlinig goführl.

Wie schon vorher erwähnt, sind die Hebel jedes Hebelpaares aneinander angelenkt. Dieser gemeinsame Gelenkpunkt des erster. Hebelpaares ist mit 1, der gemeinsame Gelenkpunkt des letzten Hebeloaares mit 2 bezeichnet. An dem ersten Gelenkpunkt 1 ist eine Antriebseinheit 3 - z. B. über eine Antriebsstange 4 - angekuppelt. In diesem Beispiel ist die Antri ebsei nhe i (. i ein Hydraulikzylinder und die Anti i ebss l aiic]!' .] din Ko I bensl -auge d. α Zylinders.

Mit dem gome j nsainen Gel enkpunkt 2 der Hebel 12 und 13 des letzten Hobel ιaares kann ein Arbe i t .sorgan gfikuppe.lt werden, das z. R. auch eine Spritzpistole der Malerei sein kann.

In Fig. 1 ist der erf indungsgeinäßc· Go 1 cnkmeehanismus in zwei Stellungen dargestellt. Die strichpunktierte fänio gibt eine Ausgangsposition für den zusammengefahrenen Mechanismus und die voll ausgezogene Linie eine Endstel-

3ö lung für den ausexnandergofahrenon Mechanismus an. Die Gelenkpunkte 1 und 2 nehmen dabei Stellungen ein, die mit 1' bzw. 2' angegeben sind. Der gemeinsame Gelenkpunkt 1 des ersten Hebelpaares und die daran befestigte Antriebsstange 4 der Antriebseinheit 3 legen dabei eine Strecke zurück, die mit Iy. bezeichnet ist. Die Ilublänge der Antriebseinheit Ii ist also verhältnismäßig kurz,

^ Die HublSngen der gemeinsamen Gclenkpunkte der anderen Hebelpaare sind in Fig. 1 ebenfalls eingezeichnet. Der Hub des zweiten Gelenkpunktes sind der dreifache (3x), des dritten Gelenkpunkte;·, der fünffache (5x) , des vierten Gelenkpunktes der siebenfache (7x) und des letzten, fünften Gelenkpunk tos der neunfache (9x) des Hubes (1x) der Antriebseinheit. Der gemeinsame Gelenkpunkt 2 beschreibt also bis in seine Ends teilung 2' eine neunfach längere Strecke, als die Hublänge (1x) der Antriebseinheit 3. Die Hebel 10 und 11 des ersten Hebelpaares sind in der Endstellung mit 10' und 11', die Hebel 12 und 13 des letzten Hebelpaares mit Λ 2' und 13', und die Rollen 7 und 8 mit 7' und 8' bezeichnet.

in Fig. 2 sind das erste und das letzte Hobelpaar mit Ausgleichsfedern 5 und 6 versehen. Die Federn 5 sind einenends an den gemeinsamen Anschlußgeleiikpunkten des ersten und des zweiton Hebelpaares und andernonds an dem die Antriebseinheit tragenden Gestell befestigt und be-

wirken Zugkräfte in Richtung des Sehließens des Gelenkniechnnismu:;. Die Feder 6 ist als Zugfeder zwischen den gemeinsamen Anschlußgelenkpunkten dos letzten und vorletzten Hebelpaares eingespannt und bewirkt eine Zugkraft in Richtung des öf 1 nens des Go 1 enkmechani. smuis'.

^ Die Federn 5 und 6 sind ro benies son, daß ihro Kräfte bei etwa der Mitte des Hubes ausgeglichen sind. Mit. dieser Maßnahme wird das tote Spiel des Gelcnkmechanismus beseitigt und es wird zug]eich der Richtungswechsel erleichtert, da die Trägheit weitgehend nur.qeglichen ist.

Im übrigen wirkt diese Ausführungsform wie die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene.

Wie bereit:? oben erwähnt, wird mit dem Gelenkmechanismus in dieser Erfindung eine große Wegübersetzung verwirk-

licht. Die vcrh.'il tni sinäßi g kurze Hublänge (1x) der Antriebseinheit .5 wird - in diesem Beispiel - in eine neun-

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fach längere Bewegung (9x) dos Arbcit.sorgans (Gelenkpunkt 2) übersetzt. Die dnrnasteU ten Aus ftthrungs formen können durch mehrere zusätzliche Hebelpmire erweitert werden, wodurch eine noch größere übersetzung erreicht werden kann.

Die verhältnismäßig kmxe Strecke (Ix) legt der Gelenk" punkt 1 während derselben Zeitdauer ί-.urüek, wie der Gelenkpunkt 2 die im Verq.leich lange Strecke (9x) . DaL bndeutet also, daß mit df «in Gelenkineclnui ismus nicht nur eine Wegübersetzung, sondern auch eine Geschwindigkeitsübersetzung realisiert wird.

Wie aus der Zeichnung weiter ersichtlich, kann eine zusätzliche Geradführung für einen oder mehrere der den

beiden Hebeln der Hebel paare gemeinsamen Gelenke in Form einer senkrecht zu der Laufschiene 9 für die Rollen verlaufenden Schiene zur »Stabilisierung des Mechanismus vorgesehen sein. Das entlang dieser Hchirne geführte Gelenk 2Ö kann ebenfalls eine in dieser laufende Rollo aufweisen.

Claims (1)

1. VIERING & JENTSCHURA

   zugelassen beim Europäischen Patentamt
   European Patent Attorneys — Mandataires en Brevets Europeens

   Dipl.-Ing. Hans-Martin Viering · Dipl.-Ing. Rolf Jentschura · Steinsdorfstraße 6 · D-8000 München Anwaltsakte 4078

   Mechanikai Müvek
   Budapest/Ungarn

   Geradführungs-Gelenkmechanismus zur Erzeugung von großen
   Weg- und Geschwindigkeitsübersetzungen

   Ansprüche

   (1.j Geradführungs-Gelenkmechanismus zur Erzeugung von grossen Weg- und Geschwinrligkeitsübersetzungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkmechanismus
   aus Hebelpaaren ausgebildet ist, deren Hebel in ihrer
   Mitte schwenkbar aneinander angelenkt sind und die jeweils an den Enden ihrer Hebel schwenkbar aneinander angelenkt sind, daß an den freien Enden der Hebel (10, 11) des ersten Hebelpaares je eine Rolle (7, 8) angeordnet ist und die Rollen (7, 8) in einer Führung (9) geradlinig geführt sind, und daß mit dem den Hebeln des ersten Hebelpaares gemeinsamen Gelenk (1) eine Antriebseinheit (3) und an dem den Hebeln (12, 13) des letzten Hebelpaares gemeinsamen Gelenk (2) ein Arbeitsorgan gekuppelt
   sind.

   I/e - 2 -

   Telefon (089) 293413 und 293414 Telefax (089) 222066 ■ Telex 5212306 jepa d · Telegramm Steinpat München

   Gelenkmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß an mindestens einem Gelenkpaar mindestens eine den Gelenkmechanismus schließende Feder (6) und an mindestens einem Gelenkpaar mindestens eine don Gelenkmechanismus öffnende Feder (5) angeschlossen sind.