Die Erfindung betrifft einen Beweger zum Überführen einer Drehbewegung in eine insbesondere lineare Vor- und Zurückbewegung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Derartige Beweger sind bekannt und werden z.B. zum Antrieb von Düsenspritzrohren eingesetzt, die in der Papierindustrie zum Reinigen der umlaufenden Siebe oder Filze von Papiermaschinen dienen. Die Düsenspritzrohre, die die Siebe oder Filze mit Wasser beaufschlagen, müssen dazu mit einer vorzugsweise konstanten Geschwindigkeit vor- und zurückbewegt werden, um zu verhindern, dass lediglich streifenförmige Abschnitte auf dem Sieb gereinigt werden, die zu sichtbaren streifenförmigen Abschnitten im produzierten Papier führen.

Hierzu ist es bekannt, dass elektrisch oder auch mechanisch betätigte Beweger die Düsenspritzrohre vor- und zurückbewegen, wobei eine aus der US 4 605 472A bekannte mechanisch aufwändige Ausfuhrungsform auf dem Prinzip eines durch einen Elektromotor mit konstanter Drehzahl rotierten Stabes beruht, in den eine endlose doppel-wendelförmige Nut eingefräst ist, in der eine Kugel entlang läuft, an der eine Aufnahme für das Düsenspritzrohr befestigt ist. Durch Rotieren des Stabes wird die Kugel innerhalb der doppel-wendelformigen Bahn fortlaufend vor- und zurück bewegt und treibt dadurch die Aufnahme und das damit verbundene Spritzrohr mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit reziprokierend an. Die Vorrichtung weist das Problem auf, dass diese aufgrund der geforderten hohen mechanischen Präzision der wendeiförmigen Nut sehr aufwendig zu fertigen ist und aufgrund der mitunter auftretenden hohen Kräfte an den Umkehrpunkten einem vergleichsweise großen Verschleiß unterliegt.

Weiterhin ist es beispielsweise von elektrischen Schaltern oder auch von den Ventiltrieben von Verbrennungsmotoren her bekannt, die Bewegung durch einen Nocken zu erzeugen, der auf der Außenseite einer rotierenden Kurvenscheibe entlang läuft. Diese Ausfuhrungsform besitzt jedoch den Nachteil, dass die Höhe der Steuerkurve größer als das Doppelte des Hubweges der Bewegung ist, wodurch diese Vorrichtung eine vergleichsweise große Baubreite besitzt. Demgemäß ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen alternativen Beweger zu schaffen, der die rotierende Bewegung eines Antriebselements in eine Vor- und Zurückbewegung überführt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Beweger mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß der Erfindung umfasst ein Beweger zum Vor- und Zurückbewegen eines Gegenstandes, insbesondere eines Düsenspritzrohrs in einer Papiermaschine, ein Gehäuse, an dem ein Antriebselement drehbar aufgenommen ist. Mit dem Antriebselement ist ein erster Kurvenfolger drehfest über einen ersten Hebelarm gekoppelt; und am Gehäuse ist eine Kurvenscheibe vorzugsweise linear bewegbar aufgenommenen, die eine Aufnahme für das Düsenspritzrohr, oder einen anderen, linear zu bewegenden Gegenstand trägt. Die bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung geradlinig bewegbare Aufnahme kann alternativ auch entlang einer kurvenförmigen Bahn, z.B. einer bogenförmigen Bahn, bewegt werden.

In der Kurvenscheibe ist eine erste Steuerkurve geformt, in die der erste Kurvenfolger in der Weise eingreift, dass der erste Kurvenfolger die Kurvenscheibe bei einer Rotation des Antriebselements mit einer vorzugsweise konstanten Drehzahl mit Ausnahme an den Umkehrpunkten reziprokierend vor- und zurück bewegt. Der erfindungsgemäße Beweger zeichnet sich dadurch aus, dass in der Kurvenscheibe oder alternativ in einer mechanisch mit dieser vorzugsweise starr gekoppelten und parallel mitbewegten weiteren Kurvenscheibe eine zweite Steuerkurve geformt ist, und dass das Antriebselement drehfest mit einem in die zweite Steuerkurve eingreifenden zweiten Kurvenfolger gekoppelt ist, der an einem gegenüber dem ersten Hebelarm um einen vorgegebenen Winkel verdreht angeordneten zweiten Hebelarm aufgenommen ist. Bei der alternativen Aüsfuhrungsform erstreckt sich die Antriebswelle über die das Antriebselement den ersten und zweiten Hebelarm rotiert, bevorzugt durch ein Langloch in der Steuerkurve, die nahe dem Antriebselement angeordnet ist. Die Erfindung besitzt den Vorteil, dass diese gegenüber der in der US 4 605 472A beschriebenen Vorrichtung mit einem geringeren mechanischen Aufwand und dadurch zu geringeren Kosten gefertigt werden kann und die Neigung zu einem Verklemmen beim Auftreten von hohen Kräften an den Düsenspritzrohren verringert ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass diese gegenüber den bekannten einfachen Kurvenfolgern, wie sie in den zuvor erwähnten Ventiltrieben oder elektrischen Drehschaltern zum Einsatz gelangen, eine vergleichsweise geringe Bauhöhe bzw. Baubreite besitzt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die erste und zweite Steuerkurve einander überlappend in ein und derselben Kurvenscheibe geformt, z.B. als im Querschnitt nach oben offene U-förmige Nuten, in die der erste und zweite Kurvenfolger von oben her eingreifen. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Steuerkurve eine ellipsenartige Form besitzt, und dass die Längsachse der ersten Steuerkurve gegenüber der Bewegungsrichtung der Aufnahme - die im Wesentlichen der linearen Bewegungsrichtung des Düsenspritzrohres entspricht - verdreht ist. Dies hat den Vorteil, dass die Baugröße weiter verringert werden kann.

Bevorzugter Weise sieht die Erfindung dabei vor, dass die Länge des ersten und zweiten Hebelarms, der Winkel zwischen dem ersten und zweiten Hebelarm, die Größe, bzw. Durchmesser der Kurvenfolger sowie die Lage und Form der ersten und zweiten Steuerkurve in der Weise gewählt sind, dass keine der Kurven einen Unterschnitt aufweist und die Krümmungsradien ausreichend groß gewählt sind.

Als Unterschnitt wird nachfolgend ein Bereich einer Bahn der ersten oder auch zweiten Steuerkurve bezeichnet, in dem auf der berechneten Kurvenbahn ein Selbstschnittpunkt auftritt und daher bei der Fertigung eine Spitze mit einem möglichen Hubverlust entsteht. Weitere technische Details zu Unterschnitten, Hubverlusten sowie der Auslegung von Kurvenfolgern können dem Buch „Bewegungstechnik: Berechnen von mechanischen Getrieben" ISBN 9783446444102 Seite 238 ff. entnommen werden. Durch diese zuvor beschriebene Ausfuhrungsform der Erfindung ergibt sich eine besonders gleichmäßige Belastung der Kurvenfolger, durch die sich der Verschleiß der Vorrichtung in vorteilhafter Weise verringert.

Vorteilhafterweise sieht die Erfindung bei dieser Ausfuhrungsform weiterhin vor, dass der Winkel zwischen dem ersten und zweiten Hebelarm einen Wert im Bereich von 75° bis 115° besitzt. Wie die Anmelderin gefunden hat, treten in diesem Bereich bei einer akzeptablen Baugröße trotz der im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit der Kurvenscheibe und der gleichmäßig auf den ersten und zweiten Hebelarm wirkenden Kräfte keine Unterschnitte auf. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Länge des ersten und zweiten Hebelarms, der Winkel zwischen dem ersten und zweiten Hebelarm, der Durchmesser, bzw. die Größe des zugehörigen Kurvenfolgers sowie die Lage und Form der ersten und zweiten Steuerkurve in der Weise gewählt sind, dass zumindest eine der Steuerkurven wenigstens einen Unterschnitt aufweist, und dass die Führungsfläche der zugehörigen Steuerkurve im Bereich des Unterschnitts dergestalt geöffnet ist dass der zweite Kurvenfolger in Verbindung mit der zweiten Steuerkurve führt und somit die negativen Folgen des Unterschnitts wie beispielsweise einen Hubverlust vermeidet. Diese Ausfuhrungsform ermöglicht ohne die Erzeugung einer Spitze oder eines Hubverlusts eine weitere Verringerung der Baubreite der Vorrichtung gegenüber der Ausfuhrungsform ohne Unterschnitt.

Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung sind der erste und zweite Kurvenfolger, bzw. die Hebelarme integral, insbesondere als scheibenförmige Platte, geformt. Diese Ausgestaltung der Hebelarme ermöglicht eine stabile, einfach zu fertigende und universell für unterschiedliche Kurvenscheiben adaptierbare Positionierung der Kurvenfolger. So kann es hierbei beispielsweise vorgesehen sein, dass die Kurvenrollen der Kurvenfolger drehbar an Gewindebolzen aufgenommen sind, die in zugehörige Bohrungen in der scheibenförmigen Platte eingeschraubt werden können, welche sich an unterschiedlichen Positionen befinden, um dadurch verschiedene Winkelpositionen des ersten und zweiten Hebelarms zueinander, bzw. unterschiedliche Hebelarmlängen realisieren zu können. Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken kann es vorgesehen sein, dass die Vorrichtung wenigstens eine weitere Steuerkurve mit jeweils einem weiteren Kurvenfolger umfasst. Mithilfe weiterer Steuerkurven mit jeweils einem weiteren Kurvenfolger kann eine abermals kompaktere Bauform erreicht werden. Bei den zuvor beschriebenen Ausfuhrungsformen der Erfindung wird die Aufnahme für den zu bewegenden Gegenstand am Gehäuse in einem Linearlager, bevorzugt einem Gleitlager, linear geführt. Das Gehäuse besteht in diesem Falle bevorzugt aus Stahl. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Aufnahme kostengünstig aus Messing oder einem ähnlichen gleitfähigen Material gefertigt werden kann und für Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten leicht auszutauschen ist.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es ferner vorgesehen, dass das Gehäuse vorzugsweise umfänglich geschlossen ist, und eine zwischen dem Gehäuse und der Aufnahme in Längsrichtung während der Vor- und Zurückbewegung der Aufnahme entstehende Lücke durch eine längenvariable Verschlussvorrichtung, insbesondere einen Schieber oder eine Jalousie, verschlossen wird. Hierdurch ergibt sich bei einem Einsatz der Vorrichtung in einer mit Störstoffen wie Schmutz- und Staub behafteten Umgebung, wie beispielsweise einer Papiermaschine, der Vorteil, dass trotz der hohen Konzentration an Störstoffen - in diesem Falle mit Zellulose verunreinigtes Spritzwasser - keine Ablagerungen und Verunreinigungen in das Innere der Vorrichtung gelangen. Als Folge verringern sich die Gefahr von Quetschverletzungen beim Hineingreifen in die Öffnung sowie auch der Wartungsaufwand und die Störanfälligkeit der Vorrichtung.

Da der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung angetriebene Gegenstand während des Betriebs der Vorrichtung hohen Temperaturbelastungen und mechanischen Kräften ausgesetzt ist, die mitunter zu Winkel- und Lageabweichungen zwischen der Bewegungsrichtung des Gegenstandes und der Bewegungsrichtung der Aufnahme an der Vorrichtung führen, sieht die Erfindung gemäß einer weiteren Ausführungsform vor, dass die Aufnahme über eine dreh- und schwenkbare bzw. kipp- und schwenkbare Gelenkverbindung mit einer Spanneinrichtung, wie beispielsweise Spannbacken, mit dem zu bewegenden Gegenstand gekoppelt ist. Durch den Einsatz einer solchen kipp- und schwenkbaren Gelenksverbindung wird in vorteilhafter Weise die Belastung auf das Linearlager reduziert und die Lebensdauer desselben erhöht. Weiterhin wird insbesondere in einer Papiermaschine die Gefahr eines Verklemmens der Aufnahme bei hohen Drehmomenten, die auf das Düsenspritzrohr wirken, erheblich verringert.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand einer beispielhaften Ausführungsform näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Bewegers,

Fig. 2 eine schematische räumliche Unteransicht eines erfindungsgemäßen Bewegers zur Verdeutlichung der kipp- und schwenkbaren Aufnahme, sowie der Linearfuhrung und der längenvariablen Verschlussvorrichtung,

Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht durch eine erfindungsgemäße

Aufnahme zur Verdeutlichung der kipp- und schwenkbaren Aufnahme, der Spannvorrichtung sowie der Gleitlager,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kurvenscheibe mit zwei Kurvenfolgern in einer ersten Stellung, und

Fig. 5 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kurvenscheibe von Fig.

4 mit zwei Kurvenfolgern in einer zweiten Stellung.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfasst ein erfindungsgemäßer Beweger 1 zur reziprokierenden Bewegung eines Gegenstandes 60 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Gehäuse 50, eine Kurvenscheibe 20 und eine Aufnahme 40, welche mit der Kurvenscheibe 20 drehfest durch eine Verschraubung 26 mit dem Aufnahmezapfen 46 verbunden und gegenüber dem Gehäuse 50 linear geführt ist. Der Beweger 1 umfasst weiterhin ein Antriebselement 10, welches durch einen nicht näher gezeigten Motor, insbesondere einen Elektromotor, mit konstanter Drehzahl rotiert wird. Mit dem Antriebselement 10, welches am Gehäuse 50 drehbar gelagert ist, sind ein erster und ein zweiter Hebelarm 14, 18 drehfest verbunden, die jeweils einen entsprechenden ersten, bzw. zweiten Kurvenfolger 12, 16, tragen. Die beiden Hebelarme 14, 18 sind in einem Winkel α drehfest zueinander angeordnet, der einen Wert im Bereich zwischen 75° und 115°, vorzugsweise im Bereich von 85° bis 105° besitzt.

Die Drehbewegung des Antriebselements 10 wird über die Hebelarme 14, 18 auf die an diesen befestigten Kurvenfolger 12, 16 übertragen, die das Drehmoment in eine Kraft umwandeln und in die jeweilige Führungsfläche 23a, 23b sowie 25a, 25b einer zugeordneten ersten und zweiten Steuerkurve 22, 24 einleiten, welche vorzugsweise als U- förmige Vertiefungen in die Kurvenscheibe 20 eingebracht sind. Der erste und/oder zweite Kurvenfolger 12, 16 ist vorzugsweise als Kurvenrolle ausgestaltet, welche drehbar am zugehörigen Hebelarm gelagert ist; kann jedoch alternativ auch als stabförmiger Gleitbolzen ausgebildet sein, welcher an den Führungsflächen der Steuerkurve entlang gleitet.

Dadurch, dass sich die Kurvenfolger 12, 16 an den Führungsflächen 23a, 23b bzw. 25a, 25b der Steuerkurven 22 und 24 abstützen, und sich die Kurvenscheibe 20 wiederum über das Gleitlager 44, bzw. das Linearlager 54 linear bewegbar am Gehäuse 50 abstützt, üben diese eine Kraft auf die Kurvenscheibe 20 aus, die Kurvenscheibe in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehwinkelstellung der Hebelarme 14, 18 mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit in die durch den Doppelpfeil in Fig. 1 angedeutete eine oder andere Richtung bewegt.

Diese Linearbewegung bewegt die Aufnahme 40 und den damit über ein Spannelement 70 mechanisch gekoppelten Gegenstand 60 linear in Längsrichtung des Linearlagers 54. Die sich durch die Bewegung der Aufnahme 40 in der Bewegungsrichtung derselben ergebende Öffnung zwischen der Kurvenscheibe 20 und dem Gehäuse 50 wird durch eine plattenformige Verschlussvorrichtung 30 in Form einer in Fig. 1 und 2 gezeigten massiven Platte oder auch Jalousie verschlossen, die z.B. in Langlöchern 32 geführt ist. In die Langlöcher 32 greifen in den Figuren nicht näher gezeigte Haltemittel, wie z.B. Stifte oder Bolzen ein, die z.B. in die Oberseite des Gehäusebodens 51 eingesetzt sind und die plattenformige Verschlussvorrichtung 30 verschiebbar im Gehäuse sichern. Die Linearfuhrung mit dem Linearlager 54 und dem unteren Auflager 56 für die Aufnahme 40 ist in Fig. 2 im Detail gezeigt. Gemäß den Darstellungen von Fig. 1, 2 und 3 ist die Aufnahme 40 erfindungsgemäß über eine kipp- und schwenkbare Verbindung mit der Spanneinrichtung 70 für den Gegenstand bzw. das Düsenspritzrohr 60 gekoppelt, die einen Drehzapfen 48 und einen Schwenkzapfen 49 umfasst. Hierbei erlaubt der Drehzapfen 48 eine Verdrehung der Spanneinrichtung 70 um eine vertikale Achse; und der Schwenkzapfen 49 ermöglicht ein Verschwenken/Nicken der Spanneinrichtung 70 um eine horizontal verlaufende Achse.

Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht einen Ausgleich von auf das Düsenspritzrohr 60 wirkenden Kräften und Drehmomenten, die z.B. durch Temperatur- und/oder Lageveränderungen des Düsenspritzrohres 60 hervorgerufen werden und verhindert dadurch ein Verklemmen des Gleit/Linearlagers 44, 54 beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 , wenn die Bewegungsachsen des Düsenspritzrohres 60 und der Aufnahme 40 infolge der wirkenden Drehmomente nicht koaxial zueinander verlaufen. In Fig. 3 ist weiterhin die Spanneinrichtung 70 im Detail gezeigt, die eine obere Spannbacke 72 und eine untere Spannbacke 74 umfasst, welche durch Anziehen der angedeuteten Schraubverbindungen mit dem Gegenstand/Düsenspritzrohr 60 verklemmt werden.

Die Figuren 4 und 5 zeigen die Erzeugung der in diesem Falle linearen Bewegung durch die Kurvenfolger 12 und 16 in einer ersten und zweiten Stellung. In Fig. 4 befindet sich der erste Kurvenfolger 12 in etwa in der 12 Uhr-Position. In dieser Stellung des ersten Kurvenfolgers 12 befindet sich der zweite Kurvenfolger 16 in etwa in der 15 Uhr-Position, wobei der Umlauf der beiden Kurvenfolger 12, 16 im Uhrzeigersinn erfolgt. In der gezeigten ersten Stellung überträgt der zweite Kurvenfolger 16 einen Großteil der Kraft, die für die lineare Bewegung des Gegenstandes 60 aufgebracht wird, wohingegen der erste Kurvenfolger 12 nur einen geringen oder gar keinen Anteil zur Gesamtkraft beisteuert, welche die Kurvenscheibe 20 in der Darstellung von Fig. 4 nach links bewegt.

Demgegenüber befindet sich der erste Kurvenfolger 12 in Fig. 5 in der 9 Uhr-Position und der zweite Kurvenfolger 16 in der 12 Uhr-Position. In dieser zweiten Stellung der Fig. 5 überträgt der erste Kurvenfolger 12 einen Großteil der Kraft für die Bewegung der Kurvenscheibe 20 und der mit dieser gekoppelten Aufnahme 40, wohingegen der zweite Kurvenfolger 16 nahezu keine Kraft auf die Kurvenscheibe 20 überträgt, welche sich in der Darstellung der Fig. 5 nach rechts bewegt.

Liste der Bezugszeichen

1 Beweger

10 Antriebselement

12 Erster Kurvenfolger

14 Erster Hebelarm

16 Zweiter Kurvenfolger

18 Zweiter Hebelarm

20 Kurvenscheibe

22 Erste Steuerkurve

23a, 23b Führungsflächen der ersten Steuerkurve

24 Zweite Steuerkurve

25a, 25b Führungsflächen der zweiten Steuerkurve

26 Verschraubung Aufnahme

30 Verschlussvorrichtung

32 Langloch

34 Öffnung

40 Aufnahme

42 Deckel

44 Gleitlager

46 Verschraubung und Aufnahmezapfen

48 Drehzapfen

49 Schwenkzapfen

50 Gehäuse

51 Gehäuseboden

52 Gehäusedeckel

54 Linearlager

56 Unteres Auflager

60 Gegenstand

70 Spanneinrichtung

72 Obere Spannbacke

74 Untere Spannbacke

76 Schwenkzapfenaufnahme

α Winkel zwischen erstem und zweitem Hebelarm