DE1109477B

DE1109477B - Geraet zur Umwandlung von elektrischen Signalen in mechanische Verstellungen mit Leistungsverstaerkung

Info

Publication number: DE1109477B
Application number: DEM37935A
Authority: DE
Inventors: Rene Beguin
Original assignee: Mefina SA
Current assignee: Mefina SA
Priority date: 1957-05-09
Filing date: 1958-04-15
Publication date: 1961-06-22
Also published as: FR1205746A; GB877907A; CH340907A; CH341703A; US2987716A; NL98898C; BE566564A

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Gerät zur Umwandlung von elektrischen Signalen in mechanische Verstellungen mit Leistungsverstärkung.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Gerät ist gekennzeichnet durch eine in dauernde Umdrehung versetzte Welle, eine Anzahl von dieser Welle angetriebener Exzenter, auf allen denen je ein zweiarmiger Hebel gelagert ist, der über Stangen mit einem auf einer zur Welle parallelen Welle gelagerten Schwinghebelpaar verbunden ist, wobei jedes Schwinghebelpaar mit einem zwischen zwei extremen Lagen verdrehbaren Element zusammenwirkt, weiter gekennzeichnet durch von den elektrischen Signalen betätigte und den einen oder anderen Hebel des Schwinghebelpaares feststellende oder freigebende Elektromagnete, so daß jeweils nur ein einziger Schwinghebel schwingt und damit eine einzige Verdrehung des zugehörigen Elementes zwischen seinen extremen Lagen bewirkt und die Elemente aneinandergereiht und ihre aufeinanderliegenden Teile derart ausgebildet sind, daß die Länge der von ihnen gebildeten Gesamtheit in Abhängigkeit der Verdrehung jedes einzelnen Elementes variiert.

Die Erfindung bezieht sich also auf ein elektrisches und mechanisches Gerät, das dazu bestimmt ist, alle Signale in mechanische Verstellungen unter Durchführung von Leistungsverstärkung umzuwandeln. Das fragliche Gerät ist also zur Steuerung beliebiger automatischer Maschinen bestimmt, die durch elektrische Signale bzw. von einem festgelegten Programm gesteuert werden. Derartige Geräte sind an sich bekannt. Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Gerät zeichnet sich jedoch durch eine überraschende Einfachheit seines Aufbaues aus. Die große Kompliziertheit der bekannten Geräte zur Umformung von elek-Irischen Digitalsignalen in mechanische Analogverstellungen für die Steuerung von automatischen Maschinen hat die Einführung solcher Geräte in die Praxis bisher schwierig gemacht. Die Erfindung ermöglicht erstmals durch eine sehr einfache Bauweise eine praktische Lösung der Aufgabe, elektrische Digitalsignale in mechanische Analogverstellungen umzuwandeln.

Einzelheiten ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch das erfindungsgemäße Gerät,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1 und

von elektrischen Signalen

in mechanische Verstellungen

mit Leistungsverstärkung

Anmelder:
MEFINA S.A., Freiburg (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Müller-Börner,

Berlin-Dahlem, Podbielskiallee 68,

und Dipl.-Ing. H.-H. Wey, München 22,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 9. Mai 1957

Rene Beguin, Genf (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Einzelheit.

Das dargestellte erfindungsgemäße Gerät ist mit einer Welle 1 versehen, die in gleichmäßige Umdrehung versetzt werden kann. Die Welle 1 trägt eine Reihe von fünf Exzentern 2 α bis Ie, auf deren Mitte je ein zweiarmiger Hebel 3 schwenkbar angebracht ist, an dessen Enden zwei Stangen 4 und 5 (Fig. 3) angelenkt sind. Die Stange 4 ist auf einem Hebel 6 schwenkbar, während die Stange 5 auf einem Hebel 7 schwenkbar ist, wobei diese beiden Hebel 6 und 7 zusammen auf einer parallel zur Welle 1 liegenden Welle 8 schwenkbar sind. Die Welle 8 trägt eine Reihe von fünf mit 9 α bis 9 e bezeichneten glockenähnlichen Nocken, die axial verschiebbar sind und gegeneinandergedrückt gehalten werden, wobei der Nocken 9 a sich mit Hilfe einer aus einer gewölbten Ringscheibe (Fig. 1 und 2) gebildeten Feder 11 gegen das Gehäuse 10 des Gerätes abstützt. Die Feder 11 ist zwischen einer gegen den Nocken 9 e gelegten Ringscheibe 12 und dem Gehäuse 10 des Gerätes eingesetzt. Jeder Nocken 9 weist eine innere radiale Ausdehnung 13 auf, in die die Enden der Hebel 6 und 7 eindringen können. Die Hebel 6 und 7 haben an ihrem entgegengesetzten Ende je einen oberhalb eines Elektromagneten liegenden Ansatz 14 bzw. 15 (Fig. 3). Der Mecha-

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nismus enthält fünf unter den Ansätzen 14 liegende Elektromagneten 16 α bis 16e und fünf unter den Ansätzen 15 liegende Elektromagneten 16'α bis 16' e. Die Wicklungen der Elektromagneten 16' sind außerdem von einer gemeinsamen, ständig erregten Spule 17 umgeben. Die Wicklungen jedes Magnetenpaares, das sind 16a und 16'a, 16b und 16'b usw., sind in Serie geschaltet. Folglich werden die Ansätze 15, wenn die Wicklungen 16 und 16' stromlos sind, durch den die gemeinsame Wicklung 17 durchfließenden Strom anhaltend gegen die Kerne der Elektromagneten 16' gezogen. Wenn man Strom in die Wicklungen

16 und 16' schickt, ziehen die Wicklungen 16 die Ansätze 14 an und werden die Ansätze 15 freigegeben, wobei die Wicklungen 16' derart angeordnet sind, daß die Magnetisierung, die sie in dem entsprechenden Kern erzeugen, der von der gemeinsamen Wicklung

17 erzeugten Magnetisierung entgegengesetzt gerichtet ist und so deren Wirkung aufhebt. Die von dem Gerät nach der Erfindung in Analogverstellungen umzuwandelnden Digitalsignale werden in Form von Impulsen den verschiedenen Wicklungen der Elektromagneten zugeführt.

Die Rotation der Welle 1 erzeugt über die Exzenter 2, die Hebel 3 und die Stangen 4 und 5 die Schwingung der Hebel 6 und 7. Wenn die Ansätze 14 von den Elektromagneten 16 a bis 16 e angezogen sind, während die Ansätze 15 freigegeben sind, werden die Hebel 6 unbeweglich gehalten und schwingen nur die Hebel 7. Dagegen werden die Hebel 7, wenn die Ansätze 15 angezogen, während die Ansätze 14 freigegeben sind, unbeweglich gehalten, und die Hebel 6 schwingen. Diesen beiden Arbeitsvorgängen entsprechen zwei unterschiedliche Winkelstellungen der Nocken 9 a bis 9e. Die Hebel 6 und 7 befinden sich im Anschlag gegen den Boden der radialen inneren Ausnehmungen 13 der Nocken 9 a bis 9e und bewirken deren winkelmäßige Verstellung. Die in Fig. 3 dargestellte winkelmäßige Lage des Nockens 9 a entspricht dem Fall, daß der Hebel 6 schwingt, während der Hebel 7 unbeweglich gehalten wird.

Da die Nocken 9 (Fig. 5) glockenförmig ausgebildet sind und an jeder ihrer beiden Kanten eine Rampe

18 aufweisen, verschieben sie sich entsprechend der von ihnen eingenommenen Winkelstellung axial auf der Welle 8. Daraus ergibt sich, daß die axiale Lage der Scheibe 12, die der Einwirkung aller Nocken 9 unterliegt, von der Drehlage jeder dieser Nocken abhängig ist. Die Arbeitsweise des dargestellten und beschriebenen Gerätes besteht somit einerseits in der Umwandlung der an die Elektromagneten 16 gelegten elektrischen Signale in Winkelverdrehungen und Axialverschiebungen der Nocken und andererseits in der Summation der Axialverschiebungen der Nocken, welche die Verstellungen der Scheibe 12 bewirkt. Damit werden untereinander gleiche und digitale elektrische Signale in, weil für alle Nocken gleich große, ebenfalls digitale Verstellungen der Nocken umgewandelt. Andererseits variieren, je nach der Anzahl auf einmal verstellbarer Nocken, d. h. die durch Summation der Axialverschiebungen der Nocken erhaltenen Verstellungen der Scheibe 12. Die Nocken sind hierbei derart ausgebildet, daß der Wert der Axialverschiebung jeder der Nocken verschieden ist, wobei beispielsweise die Addition der Axialverschiebungen zweier benachbarter Nocken nach einer binären Arithmetik erfolgt. Die Verstellungen der Scheibe 12 hängen somit nicht nur von der Anzahl auf einmal verstellter Nocken, sondern darüber hinaus auch davon ab, welche Stellung jede der Nocken innerhalb der Gruppe (im Ausführungsbeispiel 5) einnimmt. Die Stellung der Scheibe 12 ist somit abhängig von der Länge der von den aneinandergereihten Nocken gebildeten Einheit, wobei diese Länge selbst von der Lage jeder der Nocken abhängig ist.

Außerdem ist hervorzuheben, daß die zum Erzeugen der mechanischen Verstellungen notwendige

ίο Kraft von der Welle 1, d. h. von einer unabhängigen Quelle eines kontinuierlichen Energiestromes geliefert wird, wobei gleichzeitig die Leistung verstärkt wird.

Die Verstellungen der Ringscheibe 12 werden auf

zwei Stößel 19 übertragen, die im Gehäuse 10 des Gerätes verschiebbar sind und sich je gegen einen bei 21 auf einem Ring 22 schwenkbaren Anschlag 20 abstützen. Der Ring 22 ist mit Hilfe von zwei ihn durchquerenden und in das Gehäuse 10 eingeschraubten Stiften 23 gegen Drehung gesichert. Die Anschläge 20 wirken auf zwei von einer auf der Welle 8 verschiebbaren Buchse 25 getragene Stößel 24. Die winkelmäßige Lage der Buchse 25 kann mittels eines gerändelten Handrades 26, durch das die Buchse 25 mit vierkantigem Querschnitt hindurchragt, verändert werden, wobei das Handrad kreisbogenförmige Öffnungen 27 aufweist, durch die die Stifte 23 hindurchgehen und so die winkelmäßigen Verstellungen des Handrades 26 begrenzen. Durch Drehen der Buchse mit Hilfe des Handrades 26 kann man den Abstand zwischen der Achse der Stößel 24 und der Schwenkachse 21 der Anschläge 20 verändern, wodurch der Hebelarm in der Weise verändert wird, daß eine veränderbare und einstellbare Amplitude der Verstellungen der Buchse 25 einer gegebenen Amplitude der Verstellungen der Anschläge 20 entspricht.

Schließlich ist der Ring 22 mit Außengewinde versehen und in einen an seiner Außenseite gerändelten, zwischen dem Gehäuse 10 und dem Steuerrad 26 liegenden Ring 28 eingeschraubt. Dadurch, daß man den Ring 28 mehr oder weniger dreht, verschiebt man den Ring 22 und die Anschläge 20 axial und verändert auf diese Weise die mittlere Stellung, von der aus die axialen Verstellungen der Buchse 25 erfolgen. Im obigen Ausführungsbeispiel enthält das Gerät fünf, aus einem zweiarmigen Hebel 3, zwei Stangen 4 und 5, zwei Schwinghebeln 6 und 7, einen Nocken 9 und zwei Elektromagneten 16 und 16' bestehende Elemente; es ist jedoch auch eine andere Anzahl derartiger Elemente möglich. Weiter ist es auch möglich.

statt eines Exzenters für jeden zweiarmigen Hebel einen einzigen Exzenter für sämtliche Hebel vorzusehen.

Als abgeänderte Ausführungsform könnte die Reihe der Elektromagneten 16'α bis 16' e sowie die gemeinsame Wicklung 17 weggelassen und durch Federn ersetzt werden, die bestrebt sind, die Hebel 7 in einer festen Lage zu halten, die der Lage entspricht, in der sich die Hebel 7 befinden, wenn sie durch die Elektromagneten festgelegt sind. Es genügt also, daß die Elektromagneten stark genug sind, um die Ansätze 14 anziehen und folglich die Hebel 6 entgegen der Einwirkung dieser Federn festlegen zu können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Gerät zur Umwandlung von elektrischen Signalen in mechanische Verstellungen mit Leistungsverstärkung, gekennzeichnet durch eine in dauernde Umdrehung versetzte Welle (1), eine

Anzahl von dieser Welle (1) angetriebener Exzenter (2), auf allen denen je ein zweiarmiger Hebel (3) gelagert ist, der über Stangen (4, 5) mit einem auf einer zur Welle (1) parallelen Welle (8) gelagerten Schwinghebelpaar verbunden ist, wobei 5 jedes Schwinghebelpaar mit einem zwischen zwei extremen Lagen verdrehbaren Element (9) zusammenwirkt, weiter gekennzeichnet durch von den elektrischen Signalen betätigte und den einen oder anderen Hebel des Schwinghebelpaares (6, 7) feststellende oder freigebende Elektromagneten (16), so daß jeweils nur ein einziger Schwinghebel schwingt und damit eine einzige Verdrehung des zugehörigen Elementes (9) zwischen seinen extremen Lagen bewirkt und die Elemente (9) aneinandergereiht und ihre aufeinanderliegenden Teile derart ausgebildet sind, daß die Länge der von ihnen gebildeten Gesamtheit in Abhängigkeit der Verdrehung jedes einzelnen Elementes variiert.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (9) von glockenförmigen, auf der Achse (8) der Schwinghebel (6, 7) längsverschiebbaren und verdrehbaren Nocken gebildet sind und daß die Nocken, deren erster (9 ä) sich gegen einen festen Anschlag und deren letzter sich gegen ein unter der Einwirkung einer elastischen Kraft (11) stehendes bewegliches Organ (12) abstützt, nebeneinander aufgereiht sind, wobei mit Hilfe der elastischen Kraft (11) die Nocken gegeneinandergehalten werden, und daß ihre Seitenflächen so geformt sind, daß die für jeden der Nocken durch ein Schwinghebelpaar erzeugten Winkelverdrehungen in Axialverschiebungen umgewandelt werden, welche sich zur Analogverschiebung des genannten Organs (12) summieren.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nocken (9 a bis 9e) eine innere sektorförmige Aussparung (13) aufweist, die den Enden eines auf der gemeinsamen Achse (8) schwenkbaren Schwinghebelpaares (6, 7) einen Durchgang bieten.

4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen der Nocken (9) derart ausgebildet sind, daß sich die axialen Verschiebungen zweier benachbarter Nocken nach den Regeln der binären Arithmetik summieren.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Analogverschiebungen des Organs (12) auf einen einstellbaren Untersetzungsmechanismus (19 bis 28) übertragen werden, so daß gegebenen Verstellungen des Organs (12) Verstellungen mit regelbarer Amplitude des Ausgangsorgans (25) des Untersetzungsmechanismus entsprechen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 931 918;
französische Patentschrift Nr. 1 009 243;
USA.-Patentschrift Nr. 2 477 599.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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