<Desc/Clms Page number 1>
Koppeling tussen twee assen. Deze uitvinding heeft betrekking op een koppeling tussen twee in het verlengde van elkaar gelegen assen, namelijk een aangedreven as en aandrijvende as, welke koppeling een tandwieloverbrenging bevat.
Dergelijke koppelingen worden gebruikt voor het koppelen van een elektrische aandrijfmotor met een te drijven mechanisme.
In sommige gevallen moet dit aan te drijven mechanisme opeenvolgend gestart en gestopt worden, en dit soms zo snel mogelijk.
Dit is onder meer het geval bij transportmechanismen voor papierstroken in machines die deze stroken aan bewerkingen onderwerpen, zoals het bedrukken, het perforeren, het snijden enz. De strook moet daarbij intermitterend worden verplaatst over een afstand die gelijk is aan de afstand waarover de bewerking herhaald wordt, bijvoorbeeld over de afstand van een blad, welke afstand daarenboven instelbaar moet zijn.
Het is duidelijk dat de snelheid van deze machines mede afhangt van de snelheid waarmee de strook tussen de bewerkingen wordt verplaatst.
Bij bekende koppelingen van de voornoemde soort bezit de tandwieloverbrenging in elkaar grijpende tandwielen die vast ten opzichte van elkaar zijn opgesteld en geschiedt het stoppen en starten door de elektrische aandrijfmotor te stoppen en te starten.
<Desc/Clms Page number 2>
Ook al wordt een motor gekozen die zeer snel start en stopt, toch blijft er altijd een aanlooptijd nodig om bij het starten vanuit stilstand de volle snelheid te bereiken en bij het stoppen opnieuw tot stilstand te komen.
Deze aanlooptijd veroorzaakt een beperking van de snelheid van de machine.
De uitvinding heeft tot doel dit nadeel te verhelpen en een koppeling te verschaffen die het zeer snel starten en stoppen van de aangedreven as mogelijk maakt.
Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de tandwieloverbrenging een eerste konisch tandwiel op de aandrijvende as bevat, een tweede konisch tandwiel op de aangedreven as, een derde konisch tandwiel dat met de twee vorige ingrijpt en waarvan de meetkundige rotatieas loodrecht gericht is op de meetkundige rotatieas van de voornoemde aandrijvende en aangedreven assen en dat draaibaar gemonteerd is op een steun die zelf draaibaar is ten opzichte van de aandrijvende en aangedreven assen, en de koppeling verder een eerste bestuurbaar stopmechanisme bevat dat aan de steun gekoppeld is, een tweede bestuurbaar stopmechanisme dat gekoppeld is aan de aangedreven as en een besturingsinrichting die deze stopmechanismen zodanig bestuurt dat, wanneer het eerste stopmechanisme de steun stil houdt,
het tweede stopmechanisme de aangedreven as laat draaien en omgekeerd.
De aandrijvende as blijft kontinu draaien. Wanneer het eerste stopmechanisme de steun stopt gaat de aangedreven as, die door het tweede stopmechanisme vrijgelaten wordt, onder tussenkomst van de tandwielen onmiddellijk met dezelfde snelheid de aandrijvende as aandrijven. Zodra het eerste stopmechanisme de steun laat draaien en tegelijk het
<Desc/Clms Page number 3>
tweede stopmechanisme de aangedreven as tegenhoudt, gaat de steun met de aandrijvende as meedraaien en stopt de aangedreven as ogenblikkelijk.
De steun is bijvoorkeur een tandwielkast waarin de drie tandwielen gelagerd zijn.
De bestuurbare stopmechanismen kunnen stationnair opgestelde elektrische motoren zijn, in het bijzonder servomotoren, stappenmotoren of remmen.
Deze stapmotoren kunnen ook aan dezelfde snelheid meedraaien als de aandrijvende as en voor het stoppen dienen zij een kleine snelheidsverhoging door te voeren om alzo een in een tandwiel gelagerde vrijlooplager zijn tegengestelde werking als stop te laten uitvoeren.
Deze motoren werken evenwel niet als motor. Wanneer ze de steun of de aangedreven as laten draaien worden ze zelf door deze steun of as aangedreven en werken ze als generator. Wanneer de motoren bekrachtigd worden met snelheid nul stoppen ze zeer snel de steun of de aangedreven as.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een koppeling volgens de uitvinding weergegeven, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 op schematische wijze een koppeling volgens de uitvinding weergeeft ;
figuur een doorsnede weergeeft volgens de lijn II-II in figuur 1.
<Desc/Clms Page number 4>
In de figuren is een koppeling weergegeven tussen een aandrijvende as 1 en een in het verlengde ervan gelegen aangedreven as 2, waarbij deze koppeling in hoofdzaak bestaat uit een tandwieloverbrenging 3 tussen deze assen 1 en 2, twee bestuurbare stopmechanismen die respektievelijk door een stationnair opgestelde servomotor 4 en een eveneens stationnair opgestelde servomotor 5 zijn gevormd en een besturingsinrichting 6 die deze servomotoren 4 en 5 bestuurt.
De tandwieloverbrenging 3 vormt een soort differentieel en bestaat uit een eerste konisch tandwiel 7 dat op de aandrijvende as 1 is vastgemaakt, een tweede konisch tandwiel 8 dat op de aangedreven as 2 is vastgemaakt en een derde konisch tandwiel 9 dat verdraaibaar is gemonteerd op de binnenkant van een tandwielkast 10 en dat ingrijpt met de tandwielen 7 en 8.
De tandwielkast 10 is met een uiteinde verdraaibaar rond de aandrijvende as 1 en is met haar andere uiteinde verdraaibaar rond de aangedreven as 2, aangebracht. De tandwielen 7 en 8 zijn in deze tandwielkast 10 gelegen en het tandwiel 9 is verdraaibaar rond een meetkundige as die loodrecht gericht is op de rotatieassen van de aandrijvende en aangedreven assen 1 en 2, namelijk rond een as 11 die op de binnenkant van de tandwielkast 10 is voorzien.
De tandwielkast 10 vormt één geheel met een tandwiel 12 dat co-axiaal is met de aangedreven as 1 en dat ingrijpt met een tandwiel 13 dat via een vrijloopkoppeling op de uitgaande as van de servomotor 4 is bevestigd.
Op de aangedreven as 2 is eveneens via een vrijloopkoppeling een tandwiel 14 vastgemaakt dat ingrijpt met een tandwiel 15 dat op de uitgaande as van de servomotor 5 is bevestigd.
<Desc/Clms Page number 5>
De twee servomotoren 4 en 5 staan via elektrische verbindingen 16 en 17 met de besturingsinrichting 6 in verbinding en worden zo bestuurd dat wanneer de ene servomotor bekrachtigd wordt de andere niet bekrachtigd wordt en vrij kan gewenteld worden, of hoger in toeren draait, om alzo de vrijloopkoppeling te bekrachtigen.
Tegenover de aandrijvende as 1 is een toerentalmeter 18, bijvoorbeeld een zogenoemde enkoder, opgesteld die het gemeten toerental via een elektrische verbinding 19 naar de besturingsinrichting 6 stuurt.
De aandrijvende as 1 is verbonden met een elektrische motor 20 die in figuur 1 in streeplijn is weergegeven, terwijl de aangedreven as 2 vastgekoppeld is met een aan te drijven mechanisme 21 dat schematisch in streeplijn in figuur 1 is weergegeven en dat bijvoorbeeld een transportmechanisme van een strook papier in een bewerkingsmachine is.
Wanneer het mechanisme 21 in werking is, werkt de motor 20 kontinu en wordt de aandrijvende as 1 dus kontinu gewenteld.
In de besturingsinrichting 6 worden de gegevens ingebracht aangaande de ogenblikken waarop het aan te drijven mechanisme 21 moet aangedreven, respektievelijk gestopt, worden, m. a. w. de ogenblikken waarop de aangedreven as 2 moet aangedreven of gestopt worden. Deze ogenblikken worden berekend rekening houdende met het gemeten toerental van de aandrijvende as 1 uitgaande van de afstand waarover bijvoorbeeld het transportmechanisme de strook intermitterend moet verplaatsen.
Wanneer het mechanisme 21 moet aangedreven worden, bekrachtigt de besturingsinrichting 6 de servomotor 4 zodanig dat hij stilstaat en dus via het tandwiel 13 het
<Desc/Clms Page number 6>
tandwiel 12 en bijgevolg de tandwielkast 10 onmiddellijk stil houdt.
De as 11 is op dit ogenblik stationnair en onder tussenkomst van de tandwielen 7,8 en 9 wordt de aangedreven as 2 praktisch ogenblikkelijk met dezelfde snelheid gedreven als de aandrijvende as 1.
Via de tandwielen 14 en 15 wordt de niet bekrachtigde servomotor 5 aangedreven zodanig dat hij werkt als een generator. De opgewekte stroom wordt via een elektrische verbinding 17 afgevoerd zodat de wenteling niet worrdt afgeremd.
Om het mechanisme 21 te stoppen, wisselt de besturingsinrichting 6 de bekrachtigingen van de servomotoren 4 en 5 om.
Zodra hij bekrachtigd is stopt de servomotor 5 direkt en stopt hij praktisch ogenblikkelijk via de tandwielen 14 en 15 de aangedreven as 2. Tegelijkertijd houdt de bekrachtiging van de servomotor 4 op en zal de tandwielkast 10 onmiddellijk mee met de aandrijvende as 1 wentelen, waarbij het tandwiel 9 dus langs de tandwielen 7 en 8 rondgewenteld wordt.
De niet meer bekrachtigde servomotor 4 gaat hierbij vrij draaien en als generator werken. De opgewekte stroom wordt via een elektrische verbinding 16 afgevoerd.
Het is duidelijk dat het stoppen van de aangedreven as 2 en het stoppen van de tandwielkast 10 of met andere woorden het starten van de aangedreven as 2 veel sneller kunnen gebeuren dan het starten respektievelijk stoppen van de elektrische motor 20.
<Desc/Clms Page number 7>
De koppeling tussen deze motor 20 en het mechanisme 21 laat dus toe de relatief lange aanloop- en stoptijden te vermijden. Het stoppen en starten van het mechanisme 21 kan zelfs binnen een tijdspanne van minder dan twee millisekonden plaatsvinden.
Het ogenblik van omschakelen van de bekrachting van de servomotoren 4 en 5 kan door middel van de besturingsinrichting 6 gemakkelijk ingesteld worden.
De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijke koppeling kan in verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te vallen.
In het bijzonder kunnen de servomotoren 4 en 5 vervangen worden door stappenmotoren of zelfs door andere stopmechanismen in zoverre deze kontroleerbaar zijn.
Tussen de tandwielen 7 en 8 kan diametraal tegenover het tandwiel 9 een gelijkaardig tandwiel gemonteerd zijn, De tandwielkast 10 kan een andere vorm bezitten dan weergegeven. Het volstaat dat een steun aanwezig is voor het tandwiel 9, welke steun draaibaar moet zijn rond de as 1 of 2 en moet eventueel een tandwiel 12 dragen voor de koppeling met een stopmechanisme.
Het tweede stopmechanisme moet niet noodzakelijk rechtstreeks op de aangedreven as 2 inwerken. Het kan deze as 2 ook door tussenkomst van het erdoor gedreven mechanisme stoppen.
<Desc / Clms Page number 1>
Coupling between two axes. This invention relates to a coupling between two axes which are in line with each other, namely a driven shaft and driving shaft, which coupling contains a gear transmission.
Such couplings are used to couple an electric drive motor with a float mechanism.
In some cases, this driven mechanism must be started and stopped sequentially, sometimes as soon as possible.
This is the case, inter alia, with paper strip transport mechanisms in machines that subject these strips to operations, such as printing, perforating, cutting, etc. The strip must be moved intermittently over a distance equal to the distance over which the operation is repeated is determined, for example about the distance of a blade, which distance must additionally be adjustable.
It is clear that the speed of these machines partly depends on the speed at which the strip is moved between the operations.
In known clutches of the aforementioned type, the gear transmission has interlocking gears that are fixedly disposed relative to each other and the stopping and starting is effected by stopping and starting the electric drive motor.
<Desc / Clms Page number 2>
Even if a motor is selected that starts and stops very quickly, a ramp time is always required to reach full speed when starting from a standstill and to come to a stop again when stopping.
This ramp-up time limits the speed of the machine.
The object of the invention is to overcome this drawback and to provide a coupling which makes it possible to start and stop the driven shaft very quickly.
This object is achieved according to the invention in that the gear transmission comprises a first bevel gear on the driving shaft, a second bevel gear on the driven shaft, a third bevel gear which engages with the two previous ones and whose geometric axis of rotation is perpendicular to the geometrical rotational axis of the aforementioned driving and driven shafts and rotatably mounted on a support which is itself rotatable relative to the driving and driven shafts, and the coupling further comprising a first steerable stop mechanism coupled to the support, a second steerable stop mechanism coupled to the driving shaft and a control device which controls these stop mechanisms such that, when the first stop mechanism keeps the support stationary,
the second stop mechanism turns the driven shaft and vice versa.
The drive shaft continues to rotate continuously. When the first stop mechanism stops the support, the driven shaft released by the second stop mechanism immediately drives the driving shaft at the same speed through the gears. As soon as the first stop mechanism rotates the support and simultaneously the
<Desc / Clms Page number 3>
second stop mechanism stops the driven shaft, the support turns with the driving shaft and stops the driven shaft immediately.
The support is preferably a gearbox in which the three gears are mounted.
The controllable stop mechanisms can be stationary electric motors, in particular servo motors, stepper motors or brakes.
These stepper motors can also rotate at the same speed as the drive shaft and before stopping they have to make a small speed increase in order for a freewheel bearing in a gear wheel to perform its opposite action as a stop.
However, these engines do not function as an engine. When they rotate the support or the driven shaft, they are themselves driven by this support or shaft and act as a generator. When the motors are energized at zero speed, they stop the support or the driven shaft very quickly.
With the insight to better demonstrate the characteristics of the invention, a preferred embodiment of a coupling according to the invention is shown below, by way of example without any limiting character, with reference to the accompanying drawings, in which: figure 1 schematically shows a coupling according to represents the invention;
figure represents a section according to the line II-II in figure 1.
<Desc / Clms Page number 4>
The figures show a coupling between a driving shaft 1 and an extending shaft 2 located in its extension, this coupling mainly consisting of a gear transmission 3 between these shafts 1 and 2, two controllable stop mechanisms which are actuated by a stationary servomotor 4 and a servo motor 5, which is also stationary, are formed and a control device 6 controls these servo motors 4 and 5.
The gear transmission 3 forms a kind of differential and consists of a first bevel gear 7 mounted on the driving shaft 1, a second bevel gear 8 mounted on the driven shaft 2 and a third bevel gear 9 rotatably mounted on the inside of a gearbox 10 and that engages with the gears 7 and 8.
The gear box 10 is rotatable with one end around the driving shaft 1 and is rotatable with its other end around the driven shaft 2. The gears 7 and 8 are located in this gearbox 10 and the gear 9 is rotatable about a geometric axis which is perpendicular to the rotational axes of the driving and driven shafts 1 and 2, namely about an axis 11 which is on the inside of the gearbox 10 is provided.
The gearbox 10 is integral with a gear 12 which is co-axial with the driven shaft 1 and which engages with a gear 13 which is mounted on the output shaft of the servo motor 4 via a freewheel coupling.
A gear wheel 14 is also fastened to the driven shaft 2 via a freewheel coupling, which meshes with a gear wheel 15 which is mounted on the output shaft of the servomotor 5.
<Desc / Clms Page number 5>
The two servo motors 4 and 5 are connected to the control device 6 via electrical connections 16 and 17 and are controlled in such a way that when one servo motor is energized the other is not energized and can be rotated freely, or rotates higher in speed, so that the freewheel clutch.
A speedometer 18, for example a so-called single coder, is arranged opposite the driving shaft 1 and sends the measured speed via an electrical connection 19 to the control device 6.
The driving shaft 1 is connected to an electric motor 20 which is shown in dashed line in Figure 1, while the driven shaft 2 is coupled to a driving mechanism 21 which is schematically shown in dashed line in Figure 1 and which, for example, has a transport mechanism of a strip of paper in a machine tool.
When the mechanism 21 is in operation, the motor 20 operates continuously and the drive shaft 1 is thus continuously rotated.
In the control device 6 the data is entered regarding the moments at which the mechanism 21 to be driven has to be driven or stopped, i.e. a. W. the moments at which the driven shaft 2 must be driven or stopped. These moments are calculated taking into account the measured rotational speed of the driving shaft 1, starting from the distance over which, for example, the transport mechanism has to move the strip intermittently.
When the mechanism 21 is to be driven, the control device 6 energizes the servo motor 4 so that it is stationary and thus via the gear 13
<Desc / Clms Page number 6>
gear 12 and consequently keeps the gearbox 10 stationary immediately.
The shaft 11 is currently stationary and, via the gears 7,8 and 9, the driven shaft 2 is driven at almost the same speed as the driving shaft 1.
The unpowered servo motor 5 is driven via the gears 14 and 15 so that it functions as a generator. The current generated is discharged via an electrical connection 17 so that the rotation is not slowed down.
In order to stop the mechanism 21, the control device 6 exchanges the energies of the servo motors 4 and 5.
Once energized, the servo motor 5 stops immediately and stops the driven shaft 2 practically instantaneously via the gears 14 and 15. At the same time, the actuation of the servo motor 4 stops and the gearbox 10 immediately rotates along with the driving shaft 1, whereby the gear 9 is thus rotated around gears 7 and 8.
The servo motor 4, which is no longer energized, will rotate freely and act as a generator. The current generated is discharged via an electrical connection 16.
It is clear that the stopping of the driven shaft 2 and the stopping of the gearbox 10 or in other words the starting of the driven shaft 2 can happen much faster than the starting or stopping of the electric motor 20, respectively.
<Desc / Clms Page number 7>
The coupling between this motor 20 and the mechanism 21 thus makes it possible to avoid the relatively long starting and stopping times. Stopping and starting of the mechanism 21 can even take place within a time span of less than two milliseconds.
The moment of switching of the actuation of the servo motors 4 and 5 can be easily adjusted by means of the control device 6.
The present invention is by no means limited to the embodiment described above and shown in the figures, but such coupling can be realized in different variants without falling outside the scope of the invention.
In particular, the servo motors 4 and 5 can be replaced by stepper motors or even by other stop mechanisms insofar as they are controllable.
A similar gear wheel may be mounted between the gear wheels 7 and 8 diametrically opposite the gear wheel 9. The gear box 10 may have a different shape than that shown. It is sufficient that a support is present for the gear 9, which support must be rotatable about the shaft 1 or 2 and, if necessary, must bear a gear 12 for the coupling with a stop mechanism.
The second stop mechanism does not necessarily have to act directly on the driven shaft 2. It can also stop this axis 2 through the intervention of the driven mechanism.