CH315182A - Gearbox with a servomotor to amplify the torque between a driving and a driven shaft - Google Patents

Gearbox with a servomotor to amplify the torque between a driving and a driven shaft

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CH315182A
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CH
Switzerland
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shaft
bracket
driven shaft
driving
transmission according
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German (de)
Inventor
Widmer Ernst
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Landis & Gyr Ag
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05GCONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G19/00Servo-mechanisms with follow-up action, e.g. occurring in steps

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Gear Transmission (AREA)

Description

  

  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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Getriebe mit, einem Servomotor zur Ver- stärkung des Drehmomentes zwischen einer antreibenden und einer abtreibenden Welle, gekennzeichnet durch einen um eine Achse schwenkbaren Bügel mit einem am schwenk baren Ende gelagerten, mit zwei andern Zahn rädern kämmenden und sich abwechselnd am einen oder andern dieser Zahnräder abwäl zenden Zahnrad, wobei der Bügel die abtrei bende Welle abwechselnd freigibt und hemmt. UNTERANSPRÜCHE 1. PATENT CLAIM Gearbox with, a servo motor to increase the torque between a driving and a driven shaft, characterized by a bracket pivotable about an axis with a pivotable end, meshing with two other gears and alternating on one or the other of these Gear wheels rolling gear, the bracket alternately releases and inhibits the abtrei ing shaft. SUBCLAIMS 1. Getriebe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die antreibende Welle die abtreibende Welle und die Lagerachse des schwenkbaren Bügels in einer Ebene liegen und die am schwenkbaren Ende des Bügels gelagerte Welle des mit zwei andern. Zahn rädern kämmenden Zahnrades aus dieser Ebene herauspendelt. 2. Getriebe nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass eines der beiden mit dem schwenkbar gelagerten Zahnrad käm menden Zahnräder auf der antreibenden, das andere auf der abtreibenden Welle sitzt. 3. Transmission according to patent claim, characterized in that the driving shaft, the driven shaft and the bearing axis of the pivotable bracket lie in one plane and the shaft mounted on the pivotable end of the bracket with two others. Gear wheels meshing gear swings out of this plane. 2. Transmission according to dependent claim 1, characterized in that one of the two with the pivotably mounted gear käm menden gears on the driving shaft, the other sitting on the driven shaft. 3. Getriebe nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass an einer Achse des Servoantriebspfades der abtreibenden Welle ein Hemmflügel angeordnet ist, welcher an einem Anschlag am schwenkbaren Bügel an liegt und durch diesen Anschlag abwechselnd freigegeben und gehemmt wird. 4. Getriebe nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass die antreibende Welle den Bügel in die Freigabestellung und die abtreibende Welle den Bügel in die Hemmstellung schwenkt. 5. Transmission according to dependent claim 2, characterized in that an inhibiting vane is arranged on an axis of the servo drive path of the driven shaft, which rests against a stop on the pivotable bracket and is alternately released and inhibited by this stop. 4. Transmission according to dependent claim 3, characterized in that the driving shaft pivots the bracket in the release position and the driven shaft pivots the bracket in the inhibited position. 5. Getriebe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Hemm flügel an der abtreibenden Welle selbst ange ordnet ist. 6. Getriebe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die antreibende und die abtreibende Welle in derselben Achse liegen. Transmission according to patent claim, characterized in that at least one inhibiting wing is arranged on the output shaft itself. 6. Transmission according to claim, characterized in that the driving and the driven shaft lie in the same axis.
CH315182D 1953-07-15 1953-07-15 Gearbox with a servomotor to amplify the torque between a driving and a driven shaft CH315182A (en)

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