Getriebe mit einem Servomotor zur Verstärkung des Drehmomentes zwischen einer antreibenden und einer abtreibenden Welle In der Instrumententechnik tritt zuweilen das Problem auf, das Drehmoment eines sieh drehenden Messorgans zu verstärken. Im all gemeinen Fall wird von einem mechanischen Drehmomentverstärker verlangt, dass Dreh, zahl, 'Winkelgesehwindigkeit und Winkelbe schleunigung der antreibenden und abtrei benden Welle einander gleich sind.
Solche Drehmomentverstärker sind komplizierte und kostspielige Geräte, indem sie einen Steuer mechanismus aufweisen, welcher die durch einen Servomotor angetriebene abtreibende Welle unter exakter Abtastung der antrei benden Welle dieser nachlaufen lässt.
In vie len Fällen der Instrumententechnik genügen indessen Drehmomentverstärker, die nur die Bedingung der Drehzahlgleichheit oder -pro- portionalität. aufweisen müssen, wobei an Stelle der kontinuierlichen Drehung eine schritt- weise Drehung der abtreibenden Welle treten kann.
In solchen Fällen ist es bekannt, eine 1-lemmung anzuordnen, welche durch die an treibende Welle periodisch gelüftet wird und welche die unter einem höheren, zum Beispiel von einem Servomotor oder einer Feder mit periodischem Aufzug erzeugten Drehmoment stehende abtreibende Welle hemmt. und frei gibt, so dass der Winkel des Drehschrittes der abtreibenden Welle gleich oder propor tional dem Drehwinkel der antreibenden Welle für eine Hemmungsauslösung ist.
Bei Drehmomentverstärkern ist es von be- sonderer Bedeutung, dass der Nachlaufmecha- nismus die antreibende Welle, welche in der Regel unter dem Einfluss eines Messorgans steht, möglichst wenig belastet. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen Drehmo- mentverstärker letztgenannter Art zu schaf fen, welcher so ausgebildet werden kann, dass er bei kleiner Bauform relativ grossen Drehgeschwindigkeiten zu folgen vermag und auch bei lange dauernder Betriebsbeanspru chung keiner Wartung bedarf.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe mit einem Servomotor zur Verstär kung des Drehmomentes zwischen einer an treibenden und einer abtreibenden Welle, welches gekennzeichnet ist durch einen um eine Achse schwenkbaren Bügel mit einem am schwenkbaren Ende gelagerten, mit zwei andern Zahnrädern kämmenden und sich ab wechselnd am einen oder andern dieser Zahn räder abwälzenden Zahnrad, wobei der Bügel die abtreibende Welle abwechselnd freigibt und hemmt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung wer den an Hand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt: In Fig.1 einen Drehmomentverstärker im Aufriss schematisch, in Fig. 2 den zugehörigen Grundriss, in Fig. 3 ein weiteres Beispiel des Getrie bes schematisch, in Fig.4 den Grundriss dazu, in Fig.5 ein drittes Beispiel schematisch, bei welchem die Steuerwelle und die abtrei bende Welle in einer Achse liegen, in Fig.6 den zugehörigen Grundruss.
Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist zwischen zwei Platinen 1 und 2, welche durch drei Säulen 3, 4 und 5 zusam mengehalten und gegeneinander abgestützt sind, das Getriebe angeordnet, welches das Drehmoment der Steuerwelle,6 verstärkt und mit dem Triebrad 7 gekuppelt ist. Der nicht gezeichnete Servomotor, welcher die Kraft zur Verstärkung liefert, treibt das Rad 8 an, das auf der Achse 9 sitzt. Die abtreibende MTelle 10 trägt ein Zahnrad 11, welches mit. dem angetriebenen Zahnrad 8 kämmt.
Zwi schen einem Steg 12,, welcher mit zwei Schrau ben 13, 14 auf zwei Säulen<B>16,</B> 16 befestigt ist, und der Platine 2 ist eine Welle 17 ge lagert, welche einen Bügel, bestehend aus den beiden Schenkeln 18, 19, trägt. Zwischen die sen beiden Schenkeln 1B, 1:9 ist eine Achse 20 mit einem Zahnrad 21 gelagert. Das Zahn rad 21 kämmt mit dem Zahnrad 7 und einem gleich grossen Zahnrad 22., welches auf der abtreibenden Welle 10 sitzt.
Die Welle 17 trägt zwischen den beiden Schenkeln 18 und 19 einen palettenförmigen Anschlag 23 und weist eine Ausnehmung 2'4 auf. Auf der durch den Motor angetriebenen Welle 9 sitzt eine Blattfeder 25, welche mit ihrem freien Ende am Anschlag 23 anliegt., wodurch der Lauf des Motors gehemmt ist. Die drei Wel len '6, 10 und 17 liegen in einer Ebene, und die am schwenkbaren Bügel 18, 19 gelagerte Welle ?Q kann nach vorn und hinten aus dieser Ebene herauspendeln. Als Servomotor dient ein kleiner, kurzschlussfester, 'Motor, der dauernd eingeschaltet sein kann.
Die Anordnung wirkt folgendermassen: Der Motor drückt mit seinem Drehmoment auf die Welle 9, welche durch die Feder 25 und den Anschlag 23 am Ablauf gehindert ist. Dreht die Welle 6 in der Pfeilrichtung, so wälzt sich das Rad 21 am stillstehenden Rad 22 ab und die Welle 20 schwenkt den Bügel nach vorn aus der Achsebene heraus, wodurch der Anschlag 23 sich von der Achse 9 entfernt.
Dies kann so lange geschehen, bis die Feder 25 vom Anschlag 23 abfällt und unter dem Drehmoment des Motors durch die Lücke ?4 hindurch eine volle Umdrehung ausführt. Dabei wird über die Räder 8, 11, 22 das Rad 21 in der strichlierten Pfeilrichtung angetrieben und wälzt sich an dem relativ langsam drehenden Zahnrad 7 der Steuerwelle ab, wodurch die Welle 20, mit dem schwenk baren Bügel zurüekgesehwenkt wird und der Anschlag 23 die Feder 2!5 nach einer vollen Umdrehung wieder auffängt. Die beiden Schenkel 1'8, 1'9 des schwenkbaren Bügels sind zu einer Gabel 26 verlängert, welche die Säule 5 umgreift und welche verhindern soll,
dass die @'f'elle 20 so weit aus der Achsebene her ausschwenken kann, dass das Rad 21 mit den Rädern 7 und 22 ausser Eingriff kommt. Die Übersetzungsverhältnisse der Zahnräder sind so gewählt, dass pro ganze Umdrehung der Steuerwelle 6 vier Auslösungen erfolgen und die abtreibende Welle 10 in vier Schritten eine volle Umdrehung ausführt. Der Schwenk winkel des Anschlages 23 kann dabei sehr klein gewählt werden. Die Zapfen der Wellen 20 und 24 sind vorzugsweise in Steinen gela gert, so dass durch die genannte Anordnung eine minimale Belastung der steuernden Welle 6 erreicht wird.
Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 stellt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Drehmomentverstär- kers dar, wobei als Ablaufsperrung ein vier armiges Schaltrad 25 auf der abtreibenden Welle 10 selbst. angeordnet. ist.. Der Anschlag 23 ist dabei als einfache Zylindersperrung ausgebildet, und bei Schwenkung des Bügels in der ausgezogenen Pfeilrichtung beim Antrieb durch die Steuerwelle ss schwenkt der Anschlag 2;3 gegen die abtreibende Welle 10, und der Arm 25 fährt durch die Lücke 24.
Während einer Viertelumdrehung der abtreibenden Welle 10 wälzt sich das Rad 2.1 in die Aus gangslage zurück und der Anschlag 23 fängt den nächsten Arm 25 wieder auf. Dieses Aus führungsbeispiel gestattet gegenüber dem Bei spiel nach Fig. 1 .und 2 eine robustere Bau weise, wobei jedoch die Belastung der steuern- den Welle grösser ist. Die Schwenkung der Achse 20 aus der Ebene durch die Achsen 6, 10, 17 darf dabei nur klein sein, weil sonst die beiden Räder 7 und 21 ausser Eingriff geraten.
In einem dritten Ausführungsbeispiel, welches durch die Fig. 5 und 6 dargestellt ist, sind die Zahnräder 7, 2.1, 222 zu einem Umlauf getriebe angeordnet und die antreibende Welle 6 und die abtreibende Welle 10 sind in die gleiche Achse gelegt, um welche der Bügel mit den Schenkeln 18, 19 und den Anschlag 23 schwenkbar gelagert ist. Der Antrieb durch den Motor erfolgt auf die Welle 9" auf welche analog dem ersten Beispiel ein Sperrarm 25 gesetzt ist, welcher am Anschlag 23 anliegt. Diese Anordnung be sitzt den Vorteil, dass die Achse 20 in einem beliebigen Winkel um die Achsen 6 und 10 schwenkbar ist, ohne dass der Eingriff der Räder 7. 2-1. 22 verändert wird.
Gearbox with a servomotor to amplify the torque between a driving and an output shaft. In instrument technology, the problem sometimes arises of amplifying the torque of a rotating measuring element. In the general case, it is required of a mechanical torque booster that the rotational speed, number, 'angular velocity and Winkelbe acceleration of the driving and abtreibenden shaft are equal to each other.
Such torque amplifiers are complicated and expensive devices in that they have a control mechanism which allows the driven shaft driven by a servo motor to follow the driven shaft while precisely scanning the driven shaft.
In many cases of instrument technology, however, torque amplifiers are sufficient, which only meet the condition of speed equality or speed proportionality. must have, whereby instead of the continuous rotation, a step-by-step rotation of the output shaft can occur.
In such cases, it is known to arrange a 1-lemmung, which is periodically lifted by the driving shaft and which inhibits the output shaft standing under a higher torque generated for example by a servo motor or a spring with periodic winding. and releases, so that the angle of the rotation step of the output shaft is equal or proportional to the rotation angle of the driving shaft for an escapement release.
In the case of torque amplifiers, it is particularly important that the follow-up mechanism loads the driving shaft as little as possible, which is usually under the influence of a measuring element. The aim of the present invention is to create a torque amplifier of the last-mentioned type, which can be designed in such a way that it is able to follow relatively high rotational speeds with a small design and does not require maintenance even with long-term operational stress.
The present invention relates to a transmission with a servo motor to amplify the torque between a driving and a driving shaft, which is characterized by a pivotable bracket with a pivoted on the pivot end, meshing with two other gears and from alternately on one or other of these gear wheels rolling gear, the bracket alternately releases and inhibits the output shaft.
Embodiments of the invention who explained in more detail with reference to the drawing. The drawing shows: In FIG. 1 a schematic elevation of a torque booster, in FIG. 2 the associated floor plan, in FIG. 3 a further example of the gearbox schematically, in FIG. 4 the floor plan for this, in FIG , in which the control shaft and the abtrei bende shaft lie in one axis, in Fig. 6 the associated outline.
In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the transmission is arranged between two plates 1 and 2, which are held together by three columns 3, 4 and 5 and supported against each other, which increases the torque of the control shaft 6 and connects to the drive wheel 7 is coupled. The servomotor, not shown, which supplies the power for amplification, drives the wheel 8, which sits on the axle 9. The aborting MTelle 10 carries a gear 11, which with. the driven gear 8 meshes.
Between tween a web 12, which ben with two screws 13, 14 is attached to two columns <B> 16, </B> 16, and the board 2, a shaft 17 is superimposed, which is a bracket consisting of the two Legs 18, 19, carries. Between the two legs 1B, 1: 9, an axle 20 with a gear 21 is mounted. The gear wheel 21 meshes with the gear 7 and a gear 22 of the same size, which is seated on the output shaft 10.
The shaft 17 carries a pallet-shaped stop 23 between the two legs 18 and 19 and has a recess 2'4. On the shaft 9 driven by the motor sits a leaf spring 25 which, with its free end, rests against the stop 23, whereby the running of the motor is inhibited. The three shafts 6, 10 and 17 lie in one plane, and the shaft? Q mounted on the pivotable bracket 18, 19 can swing back and forth out of this plane. A small, short-circuit-proof 'motor, which can be switched on continuously, serves as the servomotor.
The arrangement works as follows: The motor presses with its torque on the shaft 9, which is prevented from running by the spring 25 and the stop 23. If the shaft 6 rotates in the direction of the arrow, the wheel 21 rolls off the stationary wheel 22 and the shaft 20 pivots the bracket forward out of the axis plane, whereby the stop 23 moves away from the axis 9.
This can continue until the spring 25 falls off the stop 23 and, under the torque of the motor, executes a full revolution through the gap 4. The wheel 21 is driven in the dashed arrow direction via the wheels 8, 11, 22 and rolls on the relatively slowly rotating gear 7 of the control shaft, whereby the shaft 20 is swiveled back with the swivel ble bracket and the stop 23 is the spring 2! 5 catches up again after a full turn. The two legs 1'8, 1'9 of the pivotable bracket are lengthened to form a fork 26 which encompasses the column 5 and which is intended to prevent
that the @ 'skin 20 can swing out of the axial plane so far that the wheel 21 disengages from the wheels 7 and 22. The transmission ratios of the gears are chosen so that four releases occur per complete revolution of the control shaft 6 and the output shaft 10 executes one full revolution in four steps. The pivot angle of the stop 23 can be chosen to be very small. The journals of the shafts 20 and 24 are preferably stored in stones, so that a minimum load on the controlling shaft 6 is achieved by the arrangement mentioned.
The embodiment according to FIGS. 3 and 4 represents a further embodiment of a torque booster according to the invention, a four-armed ratchet wheel 25 being arranged on the output shaft 10 itself as a drain block. The stop 23 is designed as a simple cylinder lock, and when the bracket is pivoted in the direction of the arrow drawn when driven by the control shaft ss, the stop 2; 3 pivots against the driven shaft 10, and the arm 25 moves through the gap 24.
During a quarter turn of the output shaft 10, the wheel 2.1 rolls back into the starting position and the stop 23 catches the next arm 25 again. Compared with the example according to FIGS. 1 and 2, this exemplary embodiment allows a more robust construction, but the load on the controlling shaft is greater. The pivoting of the axle 20 out of the plane through the axles 6, 10, 17 may only be small, because otherwise the two wheels 7 and 21 would disengage.
In a third embodiment, which is shown by FIGS. 5 and 6, the gears 7, 2.1, 222 are arranged to an epicyclic gear and the driving shaft 6 and the driven shaft 10 are placed in the same axis around which the bracket is pivotably mounted with the legs 18, 19 and the stop 23. The drive by the motor takes place on the shaft 9 ″ on which, analogously to the first example, a locking arm 25 is placed, which rests against the stop 23. This arrangement has the advantage that the axis 20 is at any angle around the axes 6 and 10 can be pivoted without the engagement of the wheels 7, 2-1, 22 being changed.