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Title:
READJUSTING DEVICE FOR AN UNBALANCED MASS EXCITER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/042011
Kind Code:
A1
Abstract:
A readjusting device used to modify the functional parameters of an oscillator which comprises at least one rotatable unbalanced mass (18,24) which is supported by a rotationally driveable shaft (14,16) is provided with a rotationally mounted adjusting member (22,23) on said shaft in order to modify the above-mentioned functional parameters and with an adjusting pin (48) which is associated with the adjusting member (22, 30), can be readjusted in an axial direction inside the shaft (14, 16) and which is arranged in such a way that it can rotate with the shaft. The adjusting pin (48) which can be actuated by a controllable, non-rotating stamp (35) and said stamp are disposed in an axial direction of the shaft (14,16) in such a way that a crowned contour (44) and a counter surface (50) traversing the rotational axis (40) of the shaft (14,16) at a right angle touch each other in the center thereof relative to the axis of rotation (40).

Inventors:
FERVERS WOLFGANG (DE)
RIEDL FRANZ (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/013570
Publication Date:
May 30, 2002
Filing Date:
November 21, 2001
Export Citation:
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Assignee:
WACKER WERKE KG (DE)
FERVERS WOLFGANG (DE)
RIEDL FRANZ (DE)
International Classes:
B06B1/16; H02K7/065; B06B1/04; (IPC1-7): B06B1/16; E02D3/074
Foreign References:
DE3042280A11982-06-09
DE2827124A11980-01-10
DE3240626A11984-05-10
US4389137A1983-06-21
Other References:
See also references of EP 1335799A1
Attorney, Agent or Firm:
Hoffmann, Jörg Peter (Müller . Hoffmann & Partner Innere Wiener Strasse 17 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verstelleinrichtung zur Veränderung eines Funktionsparameters bei einem Schwingungserreger, mit wenigstens einer von einer drehantreibbaren Welle (14,16) getrage nen rotierbaren Unwucht (18,24) ; einem zur Veränderung eines Funktionsparameters geeigneten, auf der Welle (14,16) verdrehbar gelagerten Stellorgan (22,30) ; einem dem Stellorgan (22,30) zugeordneten, innerhalb der Welle (14, 16) in axialer Richtung verstellbaren und mit der Welle rotierend angeord neten Stellbolzen (48) ; und mit einem ansteuerbaren, nicht rotierenden Stempel (34) zum Betätigen des Stellbolzens (48) ; dadurch gekennzeichnet, dass der Stellbolzen (48) und der Stempel (34) in Achsrichtung der Welle (14,16) aneinander derart anliegen, dass eine balli ge Kontur (44) eine die Rotationsachse (40) der Welle (14,16) rechtwinklig querende Gegenfläche (50) in deren auf die Rotationsachse (40) bezogenem Zentrum berührt.
2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ballige Kontur (44) am Stempel (34) angeordnet ist.
3. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die ballige Kontur (44) durch eine am Stempel (34) bzw. am Stellbolzen (48) befestigte Kugel gebildet wird.
4. Verstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Gegenfläche (50) leicht gekrümmt ausge bildet ist.
5. Verstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der Stellbolzen (48) einen diametral verlau fenden Stift (52) trägt, der in der Welle (14,16) ausgebildete, achsparallele Längsschlitze (54) durchquert und in eine schraubenförmige Nut (56) am Stellorgan (22,30) eingreift.
Description:
Verstelleinrichtung für Unwuchterreger Die Erfindung betrifft nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 eine Verstel- leinrichtung zur Veränderung eines Funktionsparameters bei einem Schwingungserreger mit wenigstens einer von einer drehantreibbaren Welle getragenen rotierbaren Unwucht, einem zur Veränderung eines Funktions- parameters geeigneten, auf der Welle verdrehbar gelagerten Stellorgan, ei- nem dem Stellorgan zugeordneten, innerhalb der Welle in axialer Richtung verstellbaren und mit der Welle rotierend angeordneten Stellbolzen und mit einem ansteuerbaren, nicht rotierenden Stempel zum Betätigen des Stell- bolzens.

Eine solche Verstelleinrichtung für einen Unwucht-Schwingungserreger ist aus der EP 0 358 744 B1 bekannt. Zwei zueinander parallele und über ei- nen Antriebsmotor in Drehbewegung versetzbare Wellen tragen jeweils ex- zentrisch angeordnete Massen. Die Drehbewegung wird von der ersten Wel- le gegenläufig auf die zweite Welle übertragen. Das Kopplungsglied trägt ein Zahnrad, das mit einem Zahnrad auf der ersten Welle in Eingriff steht.

Die zweite Welle ist hohl und in ihr ist in axialer Richtung ein Stellbolzen verschiebbar. Der Stellbolzen ist mit einem rechtwinklig zur Wellenachse verlaufenden Stift versehen, der durch achsparallele Längsschlitze in der Welle nach außen geführt ist und in eine schraubenförmige Nut in der die Welle umschließenden Innenwandung des Kopplungsgliedes eingreift. Der Stellbolzen kann durch einen doppelt wirkenden hydraulischen Stellmotor verschoben werden, wodurch der Stift in der schraubenförmigen Nut gleitet und eine Winkelbewegung des Kopplungsgliedes relativ zur zweiten Welle verursacht, was die Phasenlage zwischen den beiden Wellen verändert. Da- durch lässt sich die Richtung eines resultierenden Kraftvektors der Schwingung verstellen.

Weil der Stellmotor am Schwingungserreger in einem festen Gehäuse ange- ordnet ist und an der Rotation der Wellen nicht teilnimmt, gilt dies auch für den die Stellkraft auf den rotierenden Stellbolzen übertragenden Stem- pel. Es wird deshalb die Stellkraft zwischen dem Stempel und dem Stellbol- zen durch ein Wälzlager übertragen. Der durch die räumlichen Verhältnis- se begrenzte Durchmesser der den Stellbolzen aufnehmenden Hohlwelle be- grenzt auch den Durchmesser des Wälzlagers und damit dessen Tragzahl.

Insbesondere dem Wunsch nach Reduzierung des Bauvolumens eines Schwingungserregers oder eines anderen Geräts mit einer entsprechenden ausgebildeten Stellvorrichtung steht die Einbeziehung eines Wälzlagers ausreichender Tragfähigkeit in die Kraftübertragung entgegen. Die ausrei- chende Dimensionierung der Wälzlager setzt auch enge Grenzen, wenn man etwa durch Verringerung der Steigung der schraubenförmigen Nut den Stellweg verkürzen will. Es kommt hinzu, dass die Verbindung über ein druckübertragendes Wälzlager relativ kostenintensiv herzustellen und zu montieren ist.

Es liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Stellvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die im Bereich der Stellkraftüber- tragung ohne Wälzlager auskommt, und damit eine Reduzierung des Bau- volumens und der Kosten zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Stellbolzen und der Stempel in Achsrichtung der Welle aneinander derart anliegen, dass eine ballige Kontur eine die Ro- tationsachse der Welle rechtwinklig querende Gegenfläche in deren auf die Rotationsachse bezogenem Zentrum berührt.

Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen Stempel und Stellbolzen annä- hernd auf einen Punkt konzentriert, in dem praktisch im Bereich der auf- einander gleitenden Teile die Umfangsgeschwindigkeit Null herrscht. Wälz- lager sind somit entbehrlich. Zur Steigerung der Lebensdauer können die Kontaktflächen zwischen der balligen Kontur und der Gegenfläche gehärtet sein.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass der Stellbol- zen einen diametral verlaufenden Stift trägt, der in der Welle ausgebildete, achsparallele Längsschlitze durchquert und in eine schraubenförmige Nut am Stellorgan eingreift.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprü- chen in Verbindung mit der Beschreibung.

Insgesamt ergeben sich durch die erfindungsgemäße Gestaltung geringere Herstellungskosten durch geringere Materialkosten und geringere Montage- kosten, sowie eine größere Funktionssicherheit. Außerdem können größere Kräfte übertragen werden, was wiederum zur Einsparung von wertvollem Bauvolumen führt.

Anhand der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung darge- stellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Schwingungserreger mit zwei gegenläufig rotierenden Unwuchtwellen mit einer Ein- richtung zum Umstellen der Unwucht zwischen zwei unterschied- lichen"m. r"-Werten und einer Einrichtung zur Verstellung der Phasenlage der beiden Unwuchtwellen, und Fig. 2 in einem gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab die erfindungs- gemäße Ausgestaltung einer Verstelleinrichtung.

Einander gleiche oder entsprechende Elemente sind nachfolgend durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.

Der in Fig. 1 gezeigte Schwingungserreger besitzt ein Gehäuse 10, in dem über Wälzlager 12 zwei zueinander parallele Wellen 14 und 16 gelagert sind, die jeweils jede eine exzentrische Masse 18 zur Erzeugung einer Un- wucht aufweisen. Auf beiden Wellen 14 und 16 sind durch Verstelleinrich- tungen 20 verschwenkbare, jedoch in axialer Richtung fixierte Naben 22 gelagert, die exzentrische Zusatzmassen 24 tragen, durch deren Ver- schwenkung gegenüber der Masse 18 die Exzentrizität r der die Unwucht erzeugenden Gesamtmasse m und damit der sogenannte"m. r"-Wert verän- dert werden kann. Wie noch genauer beschrieben wird, sind die Verstel- leinrichtungen 20 derart gestaltet, dass unabhängig von der Stellbewegung ein Drehmoment von den Wellen 14 bzw. 16 auf die Zusatzmassen 24 über- tragen werden kann und diese somit an der Rotation der Wellen 14 und 16 teilnehmen, die durch einen Antriebsmotor M erzeugbar ist.

Der Motor M treibt unmittelbar die Welle 14 an. Das erzeugte Drehmoment wird durch ein drehfest auf der Welle 14 angebrachtes Zahnrad 26 auf ein Zahnrad 28 übertragen, das in gleicher Weise wie die Zusatzmasse 22 mit- tels einer Nabe 30 auf der Welle 16 axial fixiert gelagert und durch eine Verstelleinrichtung 20 auf der Welle 16 verschwenkbar und unabhängig davon geeignet ist, das Drehmoment auf die Welle 16 zu übertragen. Auf- grund des Zahnradpaares 26 und 28 bewegen sich die Wellen 14 und 16 gegenläufig. Nach einer Drehung von jeweils 180° sind die Kraftvektoren der Unwuchten beider Wellen parallel und gleichgerichtet, es tritt das Schwingungsmaximum auf. Wird in bekannter Weise die Phasenlage beider Wellen 14 und 16 durch Verstellen des Zahnrads 28 verändert, ändert sich entsprechend die Wirkungsrichtung des Schwingungsmaximums, d. h. die Richtung eines resultierenden Kraftvektors wird verstellt.

Jede der Verstelleinrichtungen 20 umfasst einen auf das Gehäuse 10 ko- axial zur jeweiligen Welle 14 bzw. 16 aufgesetzten Zylinder 32, in dem axial beweglich ein Kolben oder Stempel 34 beweglich derart angeordnet ist, dass sich auf der von der Welle 14 bzw. 16 abgewandten Seite des Kolbens 34 eine Druckmittelkammer 36 befindet, die über eine Leitung 38 mit ei- nem Hydraulikmedium beaufschlagbar ist. Auf der von der Druckmittel- kammer 36 abgewandten Seite ist der Kolben 34 mit einem zur Achse 40 der Welle 14 bzw. 16 zentrisch angeordneten Vorsprung 42 versehen, der in einer balligen Kontur 44 endet, deren Scheitelpunkt sich auf der Achse 40 befindet. Der Vorsprung 42 kann beispielsweise geschaffen werden, in- dem man eine im Handel erhältliche Kugel am Kolben 34 befestigt.

Im Inneren der jeweiligen Welle 14 bzw. 16 ist in einem sich nach dem Wel- len-ende öffnenden Hohlraum 46 axial verschiebbar ein Stellbolzen 48 an- geordnet, der an seinem dem offenen Wellenende und damit dem Kolben 34 zugewandten Ende mit einer der balligen Kontur 44 zugeordneten Gegenflä- che 50 versehen ist. Diese Gegenfläche 50 quert die Achse 40 rechtwinklig, sodass die ballige Kontur 44 im Rotationszentrum einen praktisch punkt- förmigen Kontakt mit dieser Gegenfläche 50 hat, um den in der Druckmit- telkammer 36 herrschenden Druck auf den Stellbolzen 48 zu übertragen.

Die Gegenfläche 50 kann plan ausgebildet sein, sie kann aufgrund kon- struktiver Überlegungen auch leicht konvex oder konkav ausgebildet sein.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Stirnfläche des Kolbens 34 im Wesentlichen plan, während die gegenüberliegende Stirnflä- che des Stellbolzens 48 die ballige Kontur 44 trägt.

Der Stellbolzen 48 wird diametral von einem Stift 52 durchquert, der mit Gleitsitz ihm zugeordnete achsparallele Längsschlitze 54 in der Welle 14 bzw. 16 durchquert und in eine schraubenförmige Nut 56 in einer zur Schwenklagerung die Welle 14 bzw. 16 umschließenden Lagerfläche 58 der Zusatzmasse 24 bzw. des Zahnrads 28 eingreift.

Wird durch das Hydraulikmedium in der Druckmittelkammer 36 der Kol- ben 34 in Fig. 2 nach rechts bewegt, bewegt sich der Stift 52 entsprechend und erzeugt dadurch eine Verstellbewegung der Zusatzmasse 24 bzw. des Zahnrads 28 um die Wellenachse 40. Die Steigung der Nut 56 ist so ge- wählt, dass das vom Zahnrad 26 auf das Zahnrad 28 übertragene Drehmo- ment über die zur Wellenachse 40 schräg verlaufende Flanke der Nut 56 eine in axialer Richtung wirkende Kraftkomponente am Stift 52 und damit am Stellbolzen 48 erzeugt, die gegen den Kolben 34 gerichtet ist. Diese Kraftkomponente kann als Rückstellkraft eingesetzt werden, d. h. die Stell- bewegung der Verstelleinrichtung 20 wird in einer Richtung durch die Be- aufschlagung der Druckmittelkammer 36 mit Hydraulikmedium erreicht, während die Rückstellbewegung durch Absenkung des Hydraulikdrucks und Einwirken der bei Rotation der Wellen 14,16 entstehenden Trägheit- kräfte steuerbar ist.




 
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