-
Die Erfindung betrifft eine Materialeinzugsvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.
-
Derartige Vorrichtungen dienen dazu, die durch einen herkömmlichen Kurbelantrieb erzeugte, mehr oder weniger sinusförmige Bewegung eines Einzugsschlittens bzw. eines anderen angetriebenen Bauteils in bestimmter Weise abzuwandeln, beispielsweise um in den Bewegungsablauf Totzeiten einzufügen oder um eine bestimmte, erwünschte Geschwindigkeits- und Wegverteilung über der gesamten Bewegungsbahn zu erzielen.
-
Es ist bereits eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art bekannt, bei welcher der rotierende Träger einen Kurbelzapfen trägt, der eine mit dem Einzugsschlitten verbundene Pleuelstange antreibt (DE-PS 6 63 937). Der Kurbelzapfen greift nicht direkt in eine Lagerbohrung der Pleuelstange ein; die Pleuelstange ist vielmehr mit dem Träger über eine Schiebeführung in Richtung der Pleuelstangenachse verschiebbar verbunden. Der Kurbelzapfen trägt eine als Dreikantnocken ausgebildete Kurvenscheibe, welche mit einem am kurbelzapfenseitigen Ende der Pleuelstange angeordneten Kurvenfolger zusammenwirkt und der Pleuelstange eine zusätzliche, vom Drehwinkel des Trägers abhängige Hin- und Herbewegung in Richtung der Pleuelstangenachse erteilt. Diese Zusatzbewegung dient dazu, an den beiden Enden der Schlittenbewegung eine Stillstandszeit von bestimmter Dauer zu bewirken.
-
Um mit dieser Vorrichtung einen tatsächlichen Stillstand bei der Schlittenbewegung zu erzielen, muß die Zusatzbewegung die sinusförmige Grundbewegung im Stillstandsbereich gerade aufheben. Das heißt, daß die Zusatzbewegung exakt an die jeweilige Sinusbewegung angepaßt sein muß. Da die Sinusbewegung von der gewählten, einstellbaren Exzentrizität des Kurbelantriebes abhängt, muß entweder eine Vielzahl von Dreikantnocken unterschiedlicher, an die jeweilige Exzentrizität angepaßter Form vorgesehen sein, oder es muß in Kauf genommen werden, daß ein weitgehend exakter Stillstand des Einzugsschlittens nur in engen Grenzen erreichbar ist.
-
Der Verlauf der Zusatzbewegung hängt von der Form der Kurvenscheibe ab. Es ist auch bereits eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art vorgeschlagen worden, bei welcher die Zusatzbewegung dazu verwendet wird, den Einzugsschlitten in seinem mittleren Wegabschnitt gegenüber der sinusförmigen Grundbewegung zu beschleunigen und jeweils verhältnismäßig weit vor den Endpunkten stark zu verlangsamen, um die Auftreffgeschwindigkeit des Einzugsschlittens auf wegbegrenzende Anschläge gering zu halten und um eine lange Stillstandszeit zu erreichen (DE-AS 27 06 351). Auch hierbei muß die Zusatzbewegung an die durch Änderung der Exzentrizität veränderliche sinusförmige Grundbewegung angepaßt sein, was im allgemeinen wiederum eine Vielzahl von austauschbaren Kurvenscheiben unterschiedlicher Form erforderlich macht.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Materialeinzugsvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art so auszugestalten, daß bei Beibehaltung zufriedenstellender Wegkurven ein und dieselbe Kurvenscheibe für alle möglichen Exzentrizitäten oder zumindest einen größeren Bereich von Exzentrizitäten verwendet werden kann.
-
Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
-
Die mit Hilfe der Kurvenscheibe erzielte Wegkurve läßt sich als Überlagerung einer sinusförmigen Wegkurve, verursacht durch einen reinen Kurbeltrieb, und einer zusätzlichen Wegkomponente darstellen, welche davon abhängt, wie die Steuerkurve der Kurvenscheibe ausgebildet ist. Um immer die optimale Wegkurve zu erhalten, müssen die der Exzentrizität entsprechende Amplitude der sinusförmigen Wegkurve und die der Zusatzbewegung in einem bestimmten Verhältnis stehen. Der erfindungsgemäßen Lösung liegt der Gedanke zugrunde, von der auf der Kurvenscheibe beruhenden Zusatzbewegung je nach Einstellung einen mehr oder weniger großen Teil als zusätzliche Wegkomponente auf die Pleuelstange und damit auf den Einzugsschlitten zu übertragen. Bei den bekannten Lösungen erfolgt die gesamte Zusatzbewegung in Richtung der Pleuelstangenachse und wird damit immer voll auf den Einzugsschlitten übertragen. Wird nun die Zusatzbewegung in eine Richtung verlegt, die in einem Winkel zur Pleuelstangenachse verläuft, so wird nur noch die in Pleuelstangenachsenrichtung wirksame Komponente der Zusatzbewegung auf den Einzugsschlitten übertragen. Diese Komponente ist gleich dem Kosinus des Winkels zwischen der Pleuelstangenachse und der Richtung der Zusatzbewegung. Erreicht dieser Winkel 90°, d. h., verläuft die Zusatzbewegung quer zur Pleuelstangenachse, dann ist der Einfluß dieser Zusatzbewegung auf den Weg des Einzugsschlittens gleich oder annähend null.
-
Wird bei der erfindungsgemäßen Materialeinzugsvorrichtung die Exzentrizität verändert, um eine andere Vorschublänge des Einzugsschlittens einzustellen, dann können die Kurvenscheibe und die Führung des Kurvenfolgers in der erläuterten Weise ebenfalls so verstellt werden, daß sich wieder das optimale Verhältnis von Amplitude der sinusförmigen Grundbewegung zur Amplitude der Zusatzbewegung einstellt. Die mit einfachen Mitteln durchführbare Verstellbarkeit von Kurvenscheibe und Kurvenfolgerführung bringt den erheblichen Vorteil, daß für alle möglichen Exzentrizitäten im wesentlichen nur noch eine einzige Kurvenscheibe benötigt wird.
-
Zur Führung des Kurvenfolgers können zwei geradlinig gegeneinander verschiebbare, ineinandergreifende Führungsteile vorgesehen sein, von denen das eine um die Symmetrieachse drehbar am Träger bzw. der als Dreikantnocken ausgebildeten Kurvenscheibe gehalten ist, während das andere mit dem Kurvenfolger verbunden ist. Da das eine Führungsteil ohnehin um die Symmetrieachse der Kurvenscheibe drehbar ist, braucht bei einer Änderung der Führungsrichtung nur noch das andere Führungsteil verstellt zu werden. Wenn es sich hierbei um das mit dem Kurvenfolger verbundene Führungsteil handelt, dann kann dieses vorteilhafterweise einen Flansch aufweisen, der in verschiedenen relativen Drehstellungen an einem die Antriebsverbindung zwischen Kurvenfolger und Einzugsschlitten wenigstens teilweise herstellenden Verbindungsglied befestigbar ist. Als Verbindungsglied kommt wie bei den bekannten Lösungen unter anderem eine Pleuelstange in Frage, deren Kopf in diesem Fall zur Befestigung an dem Flansch des einen Führungsteils ringförmig ausgebildet sein kann. Die relative Verdrehung zwischen Flansch und Pleuelstangenkopf kann stufenlos möglich sein, wenn etwa eines der beiden Teile kreisbogenförmige Schlitze aufweist, die von Klemmschrauben im anderen der beiden Teile durchsetzt werden. Statt der stufenlosen Verstellbarkeit kann aber auch eine stufenweise Verstellbarkeit in der Art vorgesehen werden, daß der Pleuelstangenkopf und der Flansch mittels jeweiliger Verzahnungen in verschiedenen relativen Drehstellungen drehfest miteinander verbindbar sind. In ähnlicher Weise könnte auch die Kurvenscheibe mit einer Innenverzahnung versehen sein und drehfest auf einen mit einer entsprechenden Außenverzahnung versehenen als Kurbelzapfen ausgebildeten Bolzen auf dem Träger aufgesetzt sein. Diese Verzahnungen könnten entsprechend der gewünschten Feinheit der Verstellung ausgewählt werden.
-
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
-
Fig. 1 schematisch in einer Draufsicht eine bekannte Materialeinzugsvorrichtung;
-
Fig. 2 eine ähnliche Ansicht der erfindungsgemäßen Materialeinzugsvorrichtung;
-
Fig. 3 schematisch einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2, und
-
Fig. 4 schematisch eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 2.
-
In der Darstellung von Fig. 1 ist ein rotierender Träger, der auf einer nicht erkennbaren Welle sitzt und in der Regel synchron mit dem Antrieb der Maschine oder Vorrichtung, der die Einzugsvorrichtung zugeordnet ist, angetrieben wird. Zur Zeichenebene senkrecht verläuft die Drehachse 2 des Trägers 1. Im Abstand der Exzentrizität E ist auf dem Träger 1 ein Exzenterbolzen 3 befestigt, auf den eine als Dreikantnocken ausgebildete Kurvenscheibe 4 drehfest aufgesetzt ist. Ein Gleitstein 5 sitzt über der Kurvenscheibe 4 drehbar auf dem Exzenterbolzen 3 und wird von einer Scheibe 6 gehalten. Eine Pleuelstange 7 verbindet zwei mit der Kurvenscheibe 4 im Eingriff stehende Rollen 8 und 9 mit einem Einzugsschlitten 10. Der Kopf 7&min; der Pleuelstange 7 nimmt den Gleitstein 5 in einer Ausnehmung 12 derart auf, daß der Pleuelkopf 7&min; und mit ihm die Rollen 8 und 9 gegenüber der Kurvenscheibe 4 in Richtung der Längsachse A-A der Pleuelstange 7 geradlinig verschiebbar geführt sind. Sofern nicht eine der Rollen 8 und 9 elastisch am Pleuelkopf 7&min; befestigt ist, muß die Kurvenscheibe 4 als ein sogenanntes Gleichdick ausgebildet sein. Selbst wenn dies der Fall ist, ist aber die elastische Befestigung einer der Rollen 8, 9 zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen zweckmäßig.
-
Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, führt eine Drehung des Trägers 1 dazu, daß sich die Kurvenscheibe 4 um die Drehachse 2 des Trägers 1 dreht. Da die Steuerkurve der Kurvenscheibe 4 von der Kreisform abweicht, ändert sich der Abstand e des in der Mitte zwischen den beiden Rollen 8 und 9 gelegenen Punkts 13 des Pleuelkopfs 7&min; zur Achse 14 des Exzenterbolzens 3, die mit der Symmetrieachse der Kurvenscheibe 4 zusammenfällt, periodisch. Die Amplitude dieser periodischen Änderung des Abstands e hängt von der Form der Steuerkurve der Kurvenscheibe 4 ab. Sie ist von der Exzentrizität E unabhängig.
-
Fig. 2 zeigt in einer der Fig. 1 ähnlichen schematischen Ansicht eine Ausführungsform der Erfindung. Die der Fig. 1 entsprechenden Elemente sind in den Fig. 2 bis 4 mit den entsprechenden, um 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet. Der Träger 101 ist gleichermaßen wie der Träger 1 von Fig. 1 mit im wesentlichen konstanter Winkelgeschwindigkeit antreibbar. Die Verbindung der Pleuelstange 107 mit dem Einzugsschlitten ist in Fig. 2 nicht gezeigt. Es muß sich dabei im übrigen auch nicht um die in Fig. 1 angedeutete direkte Verbindung handeln. Beispielsweise könnte die Pleuelstange 107 mit einem Zwischenhebel und dieser erst mit dem Einzugsschlitten verbunden sein. Der Pleuelkopf 107&min; ist ringförmig ausgebildet und mit dem Flansch eines Führungsteils 100 verbunden. Das Führungsteil 100 besitzt eine Ausnehmung 112 zur Aufnahme eines in diesem Fall unter der Kurvenscheibe 104 angeordneten Gleitsteins 105. Am Führungsteil 100 sind die beiden Kurvenfolger-Rollen 108 und 109 so befestigt, daß sie am Umfang der Kurvenscheibe 104 abrollen können. Die Verbindung zwischen dem Pleuelkopf 107&min; und dem Führungsteil 100 ist verstellbar ausgeführt. Zu diesem Zweck greifen in Flanschteile 100&min; des Führungsteils 100 Schrauben 115 ein, die kreisbogenförmige Schlitze 116 im Pleuelkopf 107&min;durchsetzen. Sind die Schrauben 115 festgezogen, dann sind der Pleuelkopf 107&min; und das Führungsteil 100 drehfest miteinander verklemmt. Werden die Schrauben 115 gelöst, dann können der Pleuelkopf 107&min; und das Führungsteil 100 im Bereich der Schlitze 116 gegeneinander verdreht und an beliebiger anderer Stelle wieder miteinander verklemmt werden.
-
In der Darstellung von Fig. 2 ist das Führungsteil 100 gegenüber dem Pleuelkopf 107&min; so verdreht, daß die Längsachse der Ausnehmung 112 mit einer Linie B-B zusammenfällt, die mit der Längsachse A-A der Pleuelstange 107 einen Winkel β einschließt. Da der Gleitstein 105 ohnehin drehbar auf den Exzenterbolzen 103 aufgesetzt ist, richtet er sich bei einer Verstellung des Führungsteils 100 automatisch aus.
-
Nicht nur das Führungsteil 100 und damit die den Gleitstein 105 aufnehmende Ausnehmung 112 sind bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß Fig. 2 gegenüber derjenigen von Fig. 1 verdreht. Die Kurvenscheibe 104 besitzt ebenfalls im Vergleich zu Fig. 1 relativ zum Träger 101 eine andere Drehstellung um ihre Symmetrieachse 114. Die Kurvenscheibe 104 besitzt eine Bohrung 117, in der eine Innenverzahnung ausgebildet ist. Wenigstens im Bereich der Kurvenscheibe 104 weist der Exzenterbolzen 103 eine entsprechende Außenverzahnung auf, so daß die Kurvenscheibe 104 in verschiedenen Drehstellungen drehfest auf den Exzenterbolzen 103 aufgesetzt werden kann.
-
Wenn sich bei einer Anordnung gemäß Fig. 2 der Träger 101 um seine Drehachse 102 dreht, dann führt der Eingriff der Kurvenfolger-Rollen 108 und 109 mit der Kurvenscheibe 104 dazu, daß sich der Gleitstein 105 in der Ausnehmung 112 relativ zum Führungsteil 100 längs der Linie B-B hin- und herbewegt. Diese Bewegung in Richtung der Linie B-B läßt sich in zwei Komponenten zerlegen, von denen die eine in Richtung der Längsachse A-A der Pleuelstange 107 liegt und sich durch Multiplikation mit dem Faktor cosβ ergibt. Die andere Komponente liegt senkrecht zur Längsachse der Pleuelstange 107. Letztere Bewegungskomponente liefert zu einer Bewegung der Pleuelstange 107 in Richtung ihrer Längsachse A-A keinen Beitrag, ein solcher ergibt sich ausschließlich durch die erstgenannte Komponente.
-
Man erkennt leicht, daß bei im übrigen gleichen Verhältnissen bei der Anordnung nach Fig. 1 einerseits und derjenigen nach Fig. 2 andererseits der Einfluß einer zusätzlichen Wegkomponente aufgrund der Kurvenscheibe 104 bei der Ausführung nach Fig. 2 um den Faktor cosβ gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 verringert ist. Durch Verstellen des Führungsteils 100 gegenüber dem Pleuelkopf 107&min; einerseits und der Kurvenscheibe 104 gegenüber dem Exzenterbolzen 103 andererseits läßt sich bei der Anordnung nach Fig. 2 für den Winkel β jeder beliebige Wert zwischen 0° und 90° einstellen. Bei 0° ist die Amplitude der von der Kurvenscheibe herrührenden zusätzlichen Wegkomponente maximal, bei 90° ist sie 0. Auf diese Weise wird es leicht möglich, die Amplitude der zusätzlichen Wegkomponente ohne Austausch der Kurvenscheibe an den jeweils eingestellten Wert der Exzentrizität E anzupassen. Die Verstellung der Kurvenscheibe 104 zusätzlich zur Verstellung des Führungsteils 100 ist notwendig, um für alle Einstellungen des Führungsteils 100 die richtige Phasenbeziehung zwischen der sinusförmigen Wegkurve und der zusätzlichen Wegkomponente sicherzustellen.
-
Die Fig. 3 und 4 zeigen Schnittansichten längs den Linien III-III bzw. IV-IV in Fig. 2 zur näheren Erläuterung eines möglichen Aufbaus einer Ausführungsform der Erfindung. In den Fig. 3 und 4 ist 118 eine den Träger 101 tragende und antreibende Welle. Im Träger 101 ist in an sich bekannter Weise ein Schlitten 119 verschiebbar und feststellbar geführt. Durch Änderung der Lage des Schlittens 119 kann die Exzentrizität E, das ist der Abstand zwischen der Drehachse 102 von Welle 118 und Träger 101 und der Achse 114 des Exzenterbolzens 103, gewählt werden. Der Exzenterbolzen 103 ist am Schlitten 119 befestigt. Über dem Schlitten 119 ist der Gleitstein 105 drehbar auf dem Exzenterbolzen 103 aufgesetzt. Oberhalb des Gleitsteins 105 ist die Kurvenscheibe 104 mittels einer Verzahnung 120 drehfest auf den Exenterbolzen 103 aufgesteckt. Die Kurvenscheibe 104 wird mittels einer Scheibe 121 und einer Schraube 122 am Exzenterbolzen 103 festgehalten. Eine Änderung der relativen Lage der Kurvenscheibe 104 zur Antriebsscheibe 101 ist leicht dadurch möglich, daß die Schraube 122 gelöst wird, daß die Kurvenscheibe 104 vom Exzenterbolzen 103 abgezogen und in einer anderen Drehstellung um die Achse 114 wieder aufgesteckt wird. Aufgrund der Verzahnung lassen sich nur diskrete Drehstellungen der Kurvenscheibe 104 einstellen. Falls eine kontinuierliche Einstellung erwünscht ist, können entsprechend andere Befestigungsarten gewählt werden.
-
Der Pleuelkopf 107&min; ist ringförmig ausgebildet und besitzt eine Zentrierschulter 123, die Flanschteile 100&min; des Führungsteils 100 hintergreift. Die vorgesehene und schon erläuterte Befestigung des Führungsteils 100 am Pleuelkopf 107&min; erlaubt eine kontinuierliche gegenseitige Verstellung. Stattdessen könnten auch diese beiden Teile mit einer jeweiligen Verzahnung ineinandergreifen.
-
Die Kurvenfolger-Rollen 108 und 109 sind auf geeignete Weise um ihre Achsen drehbar am Führungsteil 100 befestigt. Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen bei der Kurvenscheibe 104 kann eine der Rollen 108, 109 in einer elastischen Hülse 124 gelagert sein. Wird durch geeignete Vorspannmittel dafür gesorgt, daß eine am Führungsteil 100 befestigte Rolle ständig mit der Kurvenscheibe 104 im Eingriff steht, dann könnte statt zweier Rollen 108, 109 auch eine einzige verwendet werden. In diesem Fall brauchte die Kurvenscheibe 4 nicht als Gleichdick ausgebildet zu werden.
-
In der voranstehenden Erläuterung ist die Richtung, in der die Kurvenfolger-Rollen 108 und 109 geradlinig gegenüber der Kurvenscheibe geführt werden, auf die Längsachse A-A der Pleuelstange 107 bezogen.