DE1042249B

DE1042249B - Gear with torque amplification for measuring and recording instruments with rotating drive part and with follow-up device

Info

Publication number: DE1042249B
Application number: DEL16171A
Authority: DE
Inventors: Ernst Widmer
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1953-07-15
Filing date: 1953-07-25
Publication date: 1958-10-30

Description

DEUTSCHESGERMAN

In der Instrumententechnik tritt zuweilen das Problem auf, das Drehmoment eines sich drehenden Meßorgans zu verstärken. Im allgemeinen Fall wird von einem mechanischen Drehmomentverstärker verlangt, daß Drehzahl, Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung der antreibenden und abtreibenden Welle einander gleich sind. Solche Drehmomentverstärker sind komplizierte und kostspielige Geräte, da sie einen Steuermechanismus aufweisen, welcher die durch einen Servomotor angetriebene abtreibende Welle unter exakter Abtastung der antreibenden Welle dieser nachlaufen läßt. In vielen Fällen der Instrumententechnik genügen indessen Drehmomentverstärker, die nur die Bedingung der Drehzahlgleichheit oder -Proportionalität aufweisen, wobei an Stelle der kontinuierlichen Drehung eine schrittweise Drehung der abtreibenden Welle treten kann. In solchen Fällen ist es bekannt, eine Hemmung anzuordnen, welche durch die antreibende Welle periodisch gelüftet wird und welche die unter einem höheren, z. B. von einem Servomotor oder einer Feder mit periodischem Aufzug erzeugten Drehmoment stehende abtreibende Welle hemmt und freigibt, so daß der Winkel des Drehschrittes der abtreibenden Welle gleich oder proportional dem Drehwinkel der antreibenden Welle für eine Hemmungsauslösung ist. Bei Drehmomentverstärkern ist es von besonderer Bedeutung, daß der Nachlaufmechanismus die antreibende Welle, welche in der Regel unter dem Einfluß eines Meßorgans steht, möglichst wenig belastet. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Getriebe mit Drehmomentverstärkung letztgenannter Art zu schaffen, welches außer dem bereits angeführten Erfordernis bei kleiner Bauform relativ großen Drehgeschwindigkeiten zu folgen vermag und auch bei lange andauernder Betriebsbeanspruchung keiner Wartung bedarf.In instrument technology, the problem sometimes arises, the torque of a rotating To strengthen measuring organ. In the general case, a mechanical torque booster is required to that speed, angular velocity and angular acceleration of the driving and aborting Wave are equal to each other. Such torque amplifiers are complex and expensive Devices, as they have a control mechanism that controls the output driven by a servo motor Wave with exact scanning of the driving shaft allows this to follow. In many In cases of instrument technology, however, torque amplifiers that only meet the condition of Have speed equality or proportionality, wherein instead of the continuous rotation a gradual rotation of the output shaft can occur. In such cases it is known to be an inhibition to arrange, which is periodically ventilated by the driving shaft and which the under a higher, e.g. B. torque generated by a servo motor or a spring with periodic winding standing output shaft inhibits and releases, so that the angle of the rotational step of the output shaft Shaft is equal to or proportional to the angle of rotation of the driving shaft for an escapement release. In torque amplifiers, it is of particular importance that the follow-up mechanism is the driving Shaft, which is usually under the influence of a measuring element, loaded as little as possible. The aim of the present invention is to provide a transmission with torque amplification of the latter type create, which apart from the requirement already mentioned, with a small design, relatively high rotational speeds is able to follow and does not require any maintenance even with long-term operational stress.

Die Erfindung bezieht sich hiernach auf ein Getriebe mit Drehmomentverstärkung für Meß- und Registrierinstrumente mit umlaufendem Antriebsteil und mit Nachlaufeinrichtung, bei welchem der Servoantrieb durch einen Hemm-Freigabe-Mechanismus periodisch zur Wirkung gebracht wird, und ist gekennzeichnet durch einen um eine Achse schwenkbaren Bügel mit einem an seinem schwenkbaren Ende gelagerten, mit zwei jeweils auf der Antriebs- und auf der Abtriebswelle angeordneten Zahnrädern kämmenden und periodisch an dem einen oder dem anderen dieser Zahnräder abwälzenden Zahnrad in einer solchen Anordnung, daß der Bügel die abtreibende Welle periodisch freigibt und hemmt.The invention then relates to a transmission with torque amplification for measuring and recording instruments with rotating drive part and with follow-up device, in which the servo drive periodically brought about by an inhibition-release mechanism and is characterized by a bracket pivotable about an axis with a pivoted end at its pivotable end two gear wheels each arranged on the drive shaft and on the output shaft meshing and periodically on one or the other of these gears rolling gear in such an arrangement, that the bracket periodically releases and inhibits the driven shaft.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen erläutert. In den Zeichnungen stellt darThe invention is explained on the basis of the drawings using exemplary embodiments. In the drawings represents

Getriebe mit DrehmomentverstärkungGearbox with torque amplification

für Meß- und Registrierinstrumentefor measuring and recording instruments

mit umlaufendem Antriebsteilwith rotating drive part

und mit Nachlaufeinrichtungand with follow-up device

Anmelder:
Landis & Gyr A. G., Zug (Schweiz)Applicant:
Landis & Gyr AG, Zug (Switzerland)

Vertreter: Dr.-Ing. A. Schulze, Patentanwalt,
Berlin-Wilmersdorf, Jenaer Str. 14Representative: Dr.-Ing. A. Schulze, patent attorney,
Berlin-Wilmersdorf, Jenaer Str. 14

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 15. Juli 1953Claimed priority:
Switzerland from July 15, 1953

Ernst Widmer, Oberwil, Zug (Schweiz),
. ist als Erfinder genannt wordenErnst Widmer, Oberwil, Zug (Switzerland),
. has been named as the inventor

Fig. 1 ein Getriebe mit Drehmomentverstärkung im Aufriß,1 shows a transmission with torque amplification in elevation,

Fig. 2 den zugehörigen Grundriß,Fig. 2 the associated floor plan,

Fig. 3 ein weiteres Beispiel in getriebeschematischer Darstellung,3 shows a further example in a transmission schematic Depiction,

Fig. 4 den Grundriß dazu,Fig. 4 shows the plan,

Fig. 5 ein drittes Beispiel, bei welchem die Steuerwelle und die abtreibende Welle koaxial angeordnet sind.5 shows a third example in which the control shaft and the output shaft are arranged coaxially are.

Fig. 6 den zugehörigen Grundriß.Fig. 6 shows the associated plan.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 ist zwischen zwei Platinen 1 und 2, welche durch drei Säulen 3, 4 und 5 zusammengehalten und gegeneinander abgestützt sind, das Getriebe angeordnet, welches das Drehmoment der Steuerwelle 6 verstärkt und an das Triebrad 7 gekuppelt ist. Der nicht dargestellte Servomotor, welcher die Kraft zur Verstärkung liefert, treibt das Rad 8 an, das auf der Achse 9 sitzt. Die abtreibende Welle 10 trägt ein Zahnrad 11, welches mit dem angetriebenen Zahnrad 8 kämmt. Zwischen einem Steg 12, welcher mit zwei Schrauben 13, 14 auf zwei Säulen 15, 16 befestigt ist, und der Platine 2 ist eine Welle 17 gelagert, welche einen Bügel, bestehend aus den beiden Schenkeln 18, 19, trägt. Zwischen diesen beiden Schenkeln 18, 19 ist eine Achse 20 mit einem Zahnrad 21 gelagert. Das Zahnrad 21 kämmt mit dem Zahnrad 7 und einem mit letzterem 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 24 auf. Auf der durchIn the embodiment according to FIGS. 1 and 2 is between two boards 1 and 2, which by three Pillars 3, 4 and 5 held together and against each other are supported, the transmission is arranged, which amplifies the torque of the control shaft 6 and is coupled to the drive wheel 7. The servomotor, not shown, which provides the power for amplification supplies, drives the wheel 8, which sits on the axle 9. The output shaft 10 carries a gear 11, which meshes with the driven gear 8. Between a web 12, which with two screws 13, 14 on two columns 15, 16 is attached, and the plate 2 is mounted a shaft 17, which consists of a bracket from the two legs 18, 19, carries. Between these two legs 18, 19 is an axis 20 with a gear 21 mounted. The gear 21 meshes with the gear 7 and one with the latter large gear 22, which sits on the output shaft 10. The shaft 17 carries between the two Legs 18 and 19 have a pallet-shaped stop 23 and a recess 24. On the through

iO9 661/112iO9 661/112

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 Wellen 6, 10 und 17 liegen in einer Ebene, und die am schwenkbaren Bügel 18, 19 gelagerte Welle 20 kann nach vorn und hinten aus dieser Ebene herauspendeln. Als Servomotor dient ein kleiner kurzschlußfester Motor, der dauernd eingeschaltet sein kann.the motor-driven shaft 9 sits a leaf spring 25, which rests with its free end on the stop 23, whereby the running of the engine is inhibited. The three shafts 6, 10 and 17 lie in one plane, and the shaft 20 mounted on the pivotable bracket 18, 19 can swing back and forth out of this plane. A small short-circuit-proof is used as the servo motor Motor that can be switched on continuously.

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 Pfeilrichtung (Fig. 1), so wälzt sich das Rad 21 am stillstehenden Rad 22 ab, und die Welle 20 schwenkt den Bügel nach vorn aus der Achsenebene 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 24 hindurch eine volle Umdrehung ausführt. Dabei wird über die Räder 8,11, 22 das Rad 21 in der strichlierten Pfeilrichtung verschwenkt und wälzt sich an dem relativ langsam drehenden Zahnrad 7 der Steuerwelle 6 ab, wodurch die Welle 20 mit dem schwenkbaren Bügel zurückgeschwenkt wird und der Anschlag 23 die Feder 25 nach einer vollen Umdrehung wieder auffängt. Die beiden Schenkel 18, 19 des schwenkbaren Bügels sind zu einer Gabel 26 verlängert, welche die Säule 5 umgreift und welche verhindern soll, daß die Welle 20 so weit aus der Achsenebene herausschwenken kann, daß das Rad 21 mit den Rädern 7 und 22 außer Eingriff kommt. Die Übersetzungsverhältnisse der Zahnräder sind so gewählt, daß für jede ganze Umdrehung der Steuerwelle 6 vier Auslösungen erfolgen und die abtreibende Welle 10 in vier Schritten eine volle Umdrehung ausführt. Der Schwenkwinkel des Anschlages 23 kann dabei sehr klein gewählt werden, und die Auflagefläche kann zur Schwenkrichtung so geneigt sein, daß der Reibungswinkel praktisch aufgehoben wird. Die Zapfen der Wellen 20 und 17 sind vorzugsweise in Steinen gelagert, so daß durch die genannte Anordnung eine minimale Belastung der steuernden Welle 6 erreicht wird.The arrangement works as follows: The motor presses with its torque on the shaft 9, which is prevented by the spring 25 and the stop 23 from running. Rotates the shaft 6 in the direction of the arrow (Fig. 1), the wheel 21 rolls on 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 done so long until the spring 25 falls from the stop 23 and under the torque of the motor through the gap 24 executes a full revolution through it. In this case, the wheel 21 is on the wheels 8, 11, 22 in the dashed arrow direction pivots and rolls on the relatively slowly rotating gear 7 of the Control shaft 6 from, whereby the shaft 20 is pivoted back with the pivotable bracket and the Stop 23 catches the spring 25 again after a full turn. The two legs 18, 19 of the pivotable bracket are extended to a fork 26, which engages around the column 5 and which prevent is intended that the shaft 20 can pivot out of the axis plane so far that the wheel 21 comes out of engagement with the wheels 7 and 22. The gear ratios of the gears are chosen so that for each complete revolution of the control shaft 6 four releases take place and the output shaft 10 executes a full revolution in four steps. The pivot angle of the stop 23 can be selected to be very small, and so can the support surface can be inclined to the pivot direction so that the angle of friction is practically canceled. the Pins of the shafts 20 and 17 are preferably stored in stones, so that by the aforementioned arrangement a minimal load on the controlling shaft 6 is achieved.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4 stellt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes mit Drehmomentverstärkung dar, wobei als Ablaufsperre ein vierarmiges Schaltrad 25 auf der abtreibenden Welle 10 selbst angeordnet ist. Der Anschlag 23 ist dabei als einfache Zylindersperre ausgebildet, und bei Schwenkung des Bügels in der ausgezogenen Pfeilrichtung beim Antrieb durch die Steuerwelle 6 schwenkt der Anschlag 23 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 21 in die Ausgangslage zurück, und der Anschlag 23 fängt den nächsten Arm des Schaltrades 25 auf. Dieses Ausführungsbeispiel gestattet gegenüber der Ausbildung gemäß Fig. 1 und 2 eine robustere Bauweise, wobei jedoch die Belastung der steuernden 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.The embodiment according to FIGS. 3 and 4 represents a further embodiment of one according to the invention Transmission with torque amplification, with a four-armed ratchet wheel 25 is arranged on the output shaft 10 itself. The stop 23 is a simple cylinder lock formed, and when pivoting the bracket in the direction of the arrow when driven by the Control shaft 6 pivots the stop 23 against the output shaft 10, and the arm 25 moves through Gap 24. During a quarter turn of the output shaft 10, the wheel 21 rolls into the starting position back, and the stop 23 catches the next arm of the ratchet 25. This embodiment allows a more robust construction compared to the design according to FIGS. 1 and 2, however the load on the steering shaft is greater. The pivoting of the axis 20 out of the plane through the axes 6, 10, 17 may only be small, because otherwise the two wheels 7 and 21 will be out of engagement devices.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 5 und 6 dargestellt ist, sind die Zahnräder 7, 21, zu einem Umlaufgetriebe 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 dem Anschlag23 schwenkbar gelagert ist Der Antrieb durch den Motor erfolgt auf die Welle 9, auf welcher analog dem ersten Beispiel ein Sperrarm 25 gesetzt ist, welcher am Anschlag 23 anliegt. Diese Anordnung besitzt den A^orteil, daß die Achse 20 in einem beliebigen Winkel um die Achsen 6 und 10 schwenkbar ist, ohne daß der Eingriff der Räder 7, 21, 22 verändert wird.In a third embodiment, which is shown in Fig. 5 and 6, the gears 7, 21, arranged to an epicyclic gear, and the driving shaft 6 and the output shaft 10 are placed in the same axis around which the bracket with the legs 18, 19 and the stop 23 can be pivoted The drive by the motor takes place on the shaft 9, on which analogous to the first example a locking arm 25 is set, which rests against the stop 23. This arrangement has the advantage that the Axis 20 is pivotable at any angle about axes 6 and 10 without the engagement of the Wheels 7, 21, 22 is changed.

Claims

Patent claims:

1. Gearbox with torque amplification for measuring and recording instruments with rotating Drive part and with follow-up device, in which the servo drive by an inhibition-release mechanism is brought into effect periodically, characterized by a bracket (18, 19) pivotable about an axis (17) one mounted at its pivoting end, with two each on the drive and on the Output shaft arranged gears (7, 22) meshing and periodically on one or the other another of these gears rolling gear (21) in such an arrangement that the bracket (18, 19) periodically releases and inhibits the driven shaft.

2. Transmission according to claim 1, characterized in that the driving shaft (6), the driving shaft Shaft (10) and the bearing axis (17) of the pivotable bracket (18, 19) in one plane lie and the shaft (20) mounted on the pivotable end of the bracket with two other gears (7, 22) meshing gear (21) at an angle of a few degrees out of this plane.

3. Transmission according to claim 2, characterized in that one of the two can be pivoted with the mounted gear (21) meshing gears (7, 22) on the driving shaft (6) and the other seated on the driven shaft (10).

4. Transmission according to claim 3, characterized in that that on an axis (9) of the servo drive path of the output shaft (10) an inhibiting vane (25) is arranged, which rests against a stop (23) on the pivotable bracket (18, 19) and is periodically released and inhibited by this stop.

5. Transmission according to claim 4 ^ characterized in that that the driving shaft (6) moves the bracket (18, 19) into the release position, the driving shaft Shaft (10) swivels the bracket into the inhibited position.

6. Transmission according to claim 5, characterized in that one or more inhibiting wings (25) are arranged on the output shaft (10) itself.

7. Transmission according to claim 5, characterized in that the driving shaft (6) and the output shaft (10) are arranged coaxially to one another.

Considered publications:
German Patent No. 878,628;
Swiss Patent No. 275 557.

Hierai 1 sheet of drawings