DE1049188B - Getriebe zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine periodisch fortschreitende Bewegung - Google Patents

Description

Es sind verschiedene Getriebe zur Erzeugung einer söhrittförmigen Vorschubbewegung von Maschinenteilen bekannt. Die bekannteste ist eine feststehende drehbare Gewindespindel, deren Mutter mit dem zu verschiebenden Maschinenteil verbunden ist und absatzweise Translationsbewegungen ausführt, wenn die Spindel intermittierend gedreht wird. Bei anderen Getrieben werden Zugbänder für den Vorschub des Maschinenteils verwendet, der in einer oder mehreren Schienen geführt wird. Die Genauigkeit solcher Getriebe ist für manche Zwecke unzureichend. Schließlich gibt es noch die sogenannten Zahn-, Kugel- oder Rollengesperre, bei denen der treibende den getriebenen Teil nur in der einen Bewegungsrichtung, nicht aber in der entgegengesetzten, kraftschlüssig mitnimmt. Ein Zahngesperre besteht aus einer Zahnstange oder einem Zahnrad mit schrägen Zähnen und einer federnden Sperrklinke, bei dem die Zahnstange oder das Zahnrad nur in der einen Richtung bewegt werden kann, wobei die Klinke über die Zähne hinweggleitet, während die Klinke die Bewegung der Zahnstange oder des Zahnrades in der entgegengesetzten Bewegungsrichtung sperrt. Benutzt man ein solches Zahngesperre zu einer schrittförmigen Vorschub- oder Drehbewegung, so ist klar, daß die Größe eines Vorschubschrittes dem Zahnabstand entspricht und weder stetig veränderlich noch beliebig klein gemacht werden kann.

Bei den Kugel- oder Rollenkeilgesperren beruht die Selbstsperrung auf der zwischen einem Keilstück des treibenden Teils und einem Bremsstück des getriebenen Teils durch zwischengelegte Klemmkörper, wie Kugeln oder Rollen, erzeugten Keilwirkung. Die Mitnahme des getriebenen durch den treibenden Teil in der Sperrichtung erfolgt dabei praktisch ohne Schlupf, sofern die Bewegung nicht schleichend und der öffnungswinkel des Keils nicht zu spitz ist. Der Schlupf, .d. h. die kleine Strecke, die zum Festkeilen erforderlich ist, beträgt nur wenige Mikron, vorausgesetzt, daß genügend hartes Metall verwendet wird.

Benutzt man die eben erwähnten Gesperre zur Erzeugung einer schrittförmigen Vorschubbewegung, indem man etwa dem treibenden Teil eine periodische hin- und hergehende Bewegung konstanten Hubes erteilt, so nimmt der treibende Teil bei der einen Bewegungsphase, wo sich die Klemmkörper festkeilen, den getriebenen Teil mit, während sich bei der entgegengesetzten Bewegungsphase des treibenden Teils die Klemmkörper lösen und der getriebene Teil stehenbleibt, vorausgesetzt, daß er genügend große Trägheit hat oder durch ausreichende Reibung an seiner Rückbewegung gehindert wird.

Ist jedoch die Trägheit des getriebenen Teils und des zu verschiebenden Maschinenteils zu klein oder Getriebe zur Umwandlung einer hin-
und hergehenden Bewegung in eine
periodisch fortschreitende Bewegung

Anmelder:

Fa. Dr.-Ing. Rudolf Hell,
Kiel-Dietrichsdorf, Grenzstr. 1-5

Werner Fels, Kiel,
ist als Erfinder genannt worden

sein Reibungswiderstand nicht ausreichend, so wird in der entgegengesetzten Bewegungsphase der treibende den getriebenen Teil etwas mitnehmen, da zum Lösen der Klemmkörper eine gewisse Kraft erforderlich ist. Der Betrag, um den der getriebene Teil zurückgeführt wird, wird jedoch bei jedem Vorschubschritt ein anderer sein und ist nicht kontrollierbar. Daher läßt die Konstanz der Größe des Vorschubschrittes des getriebenen Teils trotz Konstanz des Hubes des treibenden Teils zu wünschen übrig. Die erwähnten Kugel- oder Rollengesperre haben aber den Vorzug, daß man die Größe des Vorschubschrittes kontinuierlich veränderlich einstellen und daher auch beliebig klein machen kann.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung von periodischen, in derselben Richtung erfolgenden schrittförmigen Vorschubbewegungen kontinuierlich einstellbarer, gleicher und sehr kleiner Größe von Maschinenteilen zu schaffen, bei der drei Forderungen zu erfüllen sind: kontinuierlich veränderlich einstellbare Größe des Vorschubschrittes, Erzeugung kleinster Vorschubschritte bis herunter zu 0,01 mm und höchste Konstanz der Größe der einzelnen Vorschubschritte.

Mit dem eingangs erwähnten intermittierenden Spindelantrieb läßt sich die zweite und dritte Forderung nicht erfüllen, da bei diesem der geforderte kleinste Vorschubschritt bereits in der Größenordnung der Lose zwischen Spindel und Mutter liegt und da es bei einer Gewindespindel nicht möglich ist, alle Gewindegänge völlig übereinstimmend zu schneiden, so daß gleichen Verdrehungswinkeln der Spindel nicht gleiche Verschiebestrecken der Mutter entsprechen. Mit einem einzigen Kugel- oder Rollenkeilgesperre, das der ersten und zweiten Forderung genügt, ist es

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wiederum nicht möglich, die dritte Forderung zu erfüllen.

Erfindungsgemäß werden alle drei Forderungen dadurch erfüllt, daß auf einer treibenden, durch ein Kurvengetriebe hin- und herbewegten Vorschubstange ■eine Vorschubhülse durch Rollengesperre mit Kugeln, die sich unter Federwirkung gegen innenkonische Ringe in der Vorschubhülse anlegen, in der einen Richtung kraftschlüssig mitgenommen wird und daß gleichzeitig eine zweite, mit der ersten durch eine Blattfeder und ein Gelenk verbundene Vorschubhülse über in der gleichen Weise ausgebildete Rollengesperre auf einer Führungsstange gleitet, während bei der Rückwärtsbewegung der treibenden Vorschubstange die Gesperre in der ersten Mitnehmerhülse gelöst sind, in der zweiten dagegen ein Festhalten auf der Führungsstange bewirken.

Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung für die Erzeugung kleinster Vorschubbewegungen höchster Genauigkeit der Abtast- und Aufzeichnungsorgane von Bildtelegraphiegeräten und elektromechanischen Klischiermaschinen mit veränderlichem Reproduktionsmaßstab. Insbesondere bei den letzteren, mit denen Klischees durch Abtastung einer größeren oder kleineren zu reproduzierenden Bildvorlage hergestellt werden, kommen Abtast- und Aufzeichnungsliniendichten bis herunter zu 0,01 mm, d.h. 100Linien pro Millimeter vor, die kontinuierlich einstellbar sein und sicher beherrscht werden müssen. Zudem ist eine außerordentliche Konstanz der Größe der Vorschubschritte erforderlich, da das Auge für die geringsten Abweichungen der Größe der Vorschubschritte voneinander — schon von wenigen Mikron — sehr empfindlich ist und diese Abweichungen bei der fotografischen Aufzeichnung auf Platten oder der Gravur auf Druckformplatten als störende Streifen wahrnimmt. In den Fig. 1 bis 4 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht der Kombination aus den beiden abwechselnd wirkenden Kugelkeilgesperren; in

Fig. 2 ist die Antriebsvorrichtung der Vorschubstange dargestellt;

Fig. 3 und 4 zeigen die Wirkung der Kugelkeile.

In Fig. 1 ist die Vorschubvorrichtung für den zu bewegenden Maschinenteil teilweise im Schnitt aufgezeichnet. Die Vorschubvorrichtung besteht aus zwei Hülsen 1 und 2, die auf der festen Führungsstange 3 und der beweglichen Vorschubstange 4 gleiten und durch eine Blattfeder 5 und ein Gelenk 6 zusammengehalten werden. Die Blattfeder 5 ist mit einer Schraube 7 an der Hülse 1 und mit einer Schraube 8 an der Hülse 2 der Vorschubvorrichtung befestigt. Die Blattfeder 5 verhindert ein Klemmen der Vorschubvorrichtung in der Bewegungsrichtung, und das Gelenk 6 verhindert eine Verdrehung der beiden Hülsen 1 und 2 in der zur Bewegungsrichtung senkrechten Ebene. Die Hülsen 1 und 2 sind somit elastisch miteinander verbunden. Die Vorschubvorrichtung enthält vier· Kugelkeilsysteme 9,10,11, durch welche die schrittweise erfolgende Vorschubbewegung erreicht wird. Di-ε in den Kugelkeilsystemen befindlichen Kugeln 9 werden durch zylindrische Schraubenfedern 10 in die innenkonischen Ringe 11 gedrückt, die alle in der gleichen Richtung liegen. Durch die beiden in den Hülsen 1 und 2 liegenden Hülsen 12, welche durch einen Hebel 13 in der Vorschubvorrichtung bewegt werden können, wird die Andruckkraft der Federn 10 aufgehoben, und die Vorschubvorrichtung kann auf den beiden Stangen 3 und 4 frei hin- und herbewegt werden. Die Vorschubvorrichtung wird durch ein Zugband 14 entgegengesetzt der Vorschubrichtung gehalten, welches so ausgebildet sein kann, daß es die Stromzuführungsleitungen für das zu bewegende Maschinenteil enthält.

Der Antrieb für die rhythmische Längsbewegung der Vorschubstange 4 ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. In bekannter Weise wird mittels eines Motors und eines Getriebes, die beide nicht gezeichnet sind.

ίο das Zahnrad 15 auf der Welle 16 angetrieben. Auf der Welle 16 sitzt ebenfalls die Schrägscheibe 17. Der Hebel 18, der um die Achse 19 drehbar gelagert ist, schleift auf der Schrägscheibe 17. Der Hebel 18 führt, bedingt durch die Form der Schrägscheibe, eine hin- und hergehende, pendelartige Bewegung aus. wobei er gegen einen Ansatz 20 der Vorschubstange 4 drückt, die dadurch in demselben Rhythmus in ihrer Längsrichtung hin- und hergeschoben wird. Der Ansatz 20 der Vorschubstange 4 wird durch die Feder 21 gegen

ao den Hebelkopf 22 gedrückt, wodurch auch gleichzeitig der Hebel 18 der Schrägscheibe 17 anliegt. Mittels der Stellschraube 23 kann der Hub des Hebels 18 und somit auch der Hub der Vorschubstange 4 verändert werden. Hierbei greift der Hebel 18 immer nur einen der Stellung der Schraube 23 bzw, dem gewünschten Hub entsprechenden Teil der Schrägscheibe ab.

An Hand der Fig. 3 und 4 soll die sefarittförmige Bewegung der Vorschubvorrichtung erklärt werden. Führt die Vorschubstange 4 eine Bewegung in Richtung des Pfeiles 24 aus (Fig. 3), so wird die Vorschubvorrichtung mitbewegt, d. h. um den Hub der Vorschubstange 4 weitertransportkrt. Durch die Bewegung der Vorschubstange 4 rollt die Kugel 9 in Richtung des Pfeiles 25 gegen die Kegelfläche des innenkonischen Ringes 11 und keilt sich dort mit Hilfe der Andruckkraft der Feder 10 fest, wodurch die Hülse 2 auf der Vorschubstange 4 festgeklemmt wird. Gleichzeitig spielt sich in der Hülse 1 der Vorschubvorrichtung (Fig. 4) der umgekehrte Vorgang ab.

Die Kugel 9 wird in Richtung des Pfeiles 26 bewegt, wobei sie gegen die Feder 10 drückt und sich deshalb nicht festkeilt, sondern frei rollen kann, ohne dabei die Kegelfläche des innenkonischen. Ringes 11 zu berühren. Da die Hülse 1 mit der Hülse 2 verbunden ist, wird die erstere auf der festen Führungsstange 3 im gleichen Sinne wie die Hülse 2 bewegt. Dk Vorschubvorrichtung führt also, entsprechend dem Hub der Vorschubstange 4, eine Bewegung in Richtung des Pfeiles 27 aus. Wird jetzt die Vorschubstange in der Richtung des Pfeiles 28 (Fig. 3) bewegt, so spielt sieh ein ähnlicher Vorgang ab: Die Kugel 9 rollt durch die Reibung auf der Vorschubstange 4 in Richtung des Pfeiles 29, drückt dabei gegen die Feder 10 und rollt reibungslos an der Kegelfläche des innenkonischen Ringes 11 vorbei. Die Bewegung der Vorschubstange 4 in Richtung des Pfeiles 28 hat also auf die Hülse2 keinen Einfluß, d.h., diese bleibt stehen. Da bei nicht genügend großer Masse der Hülse 2 die Kugel 9 doch festgekeilt werden könnte und so die

So Vorschubvorrichtung mit der Vorschubstange 4 mitbewegt werden könnte, ist es notwendig, dies zu yerhindern. Bei einer Bewegung der Hülse 1 (Fig. 4) entgegen der Richtung des Pfeiles 30 bewegt sich die Kugel 9 in Richtung des Pfeiles 31. Dadurch keilt sie sich mit Unterstützung durch die Feder 10 zwischen der festen Führungsstange 3 und der Kegelfläche des innenkonischen Ringes 11 fest und verhindert somit ein Bewegen der Vorschubvorrichtung entgegensetzt zur Richtung des Pfeiles 30. Führt nun die Vorschubstange 4 wieder eine Bewegung in Richtung des

Claims (6)

Pfeiles 24 (Fig. 3) aus., so wiederholt sich der anfangs beschriebene Vorgang, und die Vorschubvorrichtung wird schrittweise weitertransportiert. Patentansprüche:

1. Getriebe zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine periodisch fortschreitende Bewegung, vorzugsweise für Abtast- und Aufzeichnungsorgane von Bildtelegrapihiegeräten und elektronischen Klischiermaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der treibenden, durch ein Kurvengetriebe (16 bis 20) hin- und herbewegten Vorschubstange (4) eine Vorschubhülse (2) durch Rollengesperre mit Kugeln (9) die sich unter Federwirkung (10) gegen innenkonische Ringe (11) in der Vorschubhülse anlegen, in der einen Richtung kraftschlüssig mitgenommen wird und gleichzeitig eine zweite, mit der ersten durch eine Blattfeder (5) und ein Gelenk (6) verbundene Vorschubhülse (1) über in der gleichen Weise ausgebildete Rollengesperre auf einer Führungsstange (3) gleitet, während bei der Rückwärtsbewegung der treibenden Vorschubstange die Gesperre in der ersten Mitnehmerhülse gelöst sind, in der zweiten dagegen ein Festhalten auf der Führungsstange (3) bewirken.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schrägscheibe (17) und

der Vorschubstange (4) eine Hebelübertragung angeordnet ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Vorschubstange (4) ein Anschlag (20) angeordnet ist, der ihren Hub auf einen einstellbaren Wert begrenzt.

4. Getriebe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Vorschubhülse (2) ein Zugband (14) entgegengesetzt der Vorschubrichtung angeordnet ist.

5. Getriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugband (14) die elektrischen Zuleitungen für das bewegte Maschinenteil enthält.

6. Getriebe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Vorschubstange (4) und auf der Führungsstange (3) verschiebbare Hülsen (12) zum Lösen der Kugeln von den innenkonischen Ringen angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 569 894, 725 363, 731443;

USA.-Patentschrift Nr. 2 583 426;

Hütte, Des Ingenieurs Taschenbuch, 27. Auflage, Berlin, 1949, S. 174 und Abb. 15;

AWF Getriebeblätter 614B und 614T, Bild 5.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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